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世界的统一性在于它的实在性
  现任美国麻省理工学院终身教授的文刚是目前凝聚态物理领域的一位卓越物理学家,2016年10月,文刚和美国加州理工学院的一位美籍俄裔理论物理学家共同荣获了美国物理学会颁发的2017年度巴克雷奖,该奖项是凝聚态物理领域的最高奖,根据美国物理学会发布的颁奖词,文刚获奖的理由是他在“拓扑序理论和该理论在众多物理系统中的应用”做出了突出贡献。**,文刚首次引入了“拓扑序”的物理概念,数十年来一直发展拓扑序理论。文刚和另一位著名的海外物理学家张守晟被媒体誉为最有可能荣获诺贝尔奖的华人物理学家,两位“新生代”物理学家杰出的研究成果引起了中外科学家和科学爱好者的浓厚兴趣和极高关注。文刚的研究成果与物理学的“万有理论”有关,我们甚至可以认为他创立了一门新颖的万物理论,他认为爱因斯坦的广义相对论是一个有效、完美的理论,却不是一个最基本、终极的理论,广义相对论只是一个近似的、经典的理论,不能和量力学统一在一个理论体系中,应该存在更科学的理论框架,从这种更基本、更完美的“万物理论”中能够推导包括广义相对论在内的各种理论形式,还能够演绎引力和各种基本粒,为了探索物理学这一悬而未决的最大难题,文刚从凝聚态物理学的新视野入手,进行了远见卓识的理论尝试,形成了一种华人科学家独特的理论风格,

  文刚的理论研究成果与量物理学的“第二次革命”有关,虽然不能文刚开启了量物理学的第二次革命,但是,他的研究成果指向了量物理学“第二次革命”的一种新路径,他认为代表第二次量革命的一种研究方向是复杂体系、或拓扑态的物质体,长程量纠缠是凝聚态物理中拓扑物质态产生的原因,可能也是基本粒产生的根源。真空实际上是拓扑物质态,是一种很特殊的、高度纠缠的物质态。对拓扑物质态和长程量纠缠的研究涉及到多个物理学的基本问题,比如:基本粒的起源和统一,引力和时空的起源和统一。作为拓扑物质态的真空是由信息量比特组成的海洋,而量比特是信息的最单位,一切自然运动的规律来源于拓扑态物质、或信息量比特的长程纠缠。文刚和量信息物理学家的看法高度一致,即:基本粒和时空构成的万物源自于量比特,时空是量比特的“海洋”,基本粒是量比特的波动“涡旋”,基本粒的属性和运动规律起源于量“海洋”中量比特的组织结构、或者量比特的“序”。我们现在对复杂体系中量纠缠机制的研究,或者对拓扑物态的研究引起了第二次量革命的发生。

  具有第二次量革命色彩的研究期待解决很多的物理基本问题:它首先要统一所有基本粒,把光和电统一,也要把引力和空间统一进来。需要统一很不同的物理现象,比如:要统一光和电,这是一项困难的研究工作,因为光和电,一个是玻色,一个是费米,属性相差甚远,但是文刚的研究团队最近发现,光和电的统一解释是可能的,因为量比特“海洋”中的量比特蕴含一种称之为“长程量纠缠”的现象,而量比特海的“波浪”可以是光波,量比特海的“涡旋”可以是电,这明光和电可以得到统一的描写,但是,物理学家面临的局面跟牛顿当年的情况一样,长程量纠缠是一种新的物理现象,没有现成可用的数学方法,需要物理学家发现新的数学工具。文刚教授最近几年在中国大陆的多所科技大学开办了讲座活动,他的一个观点是:粒物理学家也许不同意凝聚态物理学家的观点,但是,凝聚态物理学家普遍认为,量拓扑物质态和导致这种物质态出现的长程量纠缠已经成为凝聚态物理学的中心研究课题之一,形成了凝聚态物理的研究热点和高潮阶段。

  尽管文刚教授认为物质的起源是一个科学问题,而不是一个哲学问题,但是,文刚创立的“弦理论”探索了基本粒、或物质的起源问题,由于哲学的基本问题与物质的起源存在强的相互关系,我们认为物质的起源既是一个科学问题,也是一个哲学问题。在经典物理学时期,我们可以将唯物主义的哲学观概括为世界的统一性在于它的物质性,而物质性的物理意义通常在于它的粒性;在相对论和早期量论时期,我们可以将唯物主义的哲学观概述为世界的统一性在于它的能量性,而能量性的物理意义通常在于它的波动性;在晚期的、或“第二次量革命”的时期,我们可以将唯物主义的哲学观概定为世界的统一性在于它的信息性,而信息性的物理意义通常既在于它的粒性,又在于它的波动性。既然世界的统一性在于它的物质性、能量性、信息性,那么我们可以用“实在性”将物质性、能量性和信息性统一成一个概念,用世界的统一性在于它的实在性来描述世界的统一性在于它的物质性、能量性、信息性。既然唯物主义、唯能主义、唯信主义在哲学词条上符合宇宙哲学解释学的“等效原理”,我们可以将三种“主义”整合成“唯实主义”。文刚教授提出了“唯信主义”的主张,这不是“微信主义”,“唯信主义”是科学哲学的概念,而“微信主义”是我们时代的一种生活理念,人们越来越习惯于使用手机中的微信软件来进行人与人之间的信息沟通。

  质能关系式从物理学上证明了物质和能量的“等效原理”,凝聚态和其他量信息论的物理学家需要证明的是物质和信息的“等效原理”,爱因斯坦没有在量化、而是在相对论的基础上证明了物质和能量的等效性,而文刚等凝聚态和量信息论的物理学家正在以量化的理论为基础来证明物质和信息的等效性。如何从物理学上证明物质和信息符合宇宙哲学的“等效原理”?文刚教授在多次的讲座和采访中强调了一种信息哲学的观点,“物质是信息,信息是物质”,这种观点和“物质是能量,能量是物质”的质能关系是一致的、等效的,我们可以根据宇宙哲学的“等效原理”,将这一观点转换为“能量是信息,信息是能量”的关系表述。我们不能不承认,物质和能量的相互转换得到了科学家和哲学家的广泛认同,而物质和信息的相互转换只得到了部分科学家和哲学家的认同,我们相信,凝聚态和量信息领域的物理学家需要用更多的实验和简洁的数学方程来证实他们的“量比特”理论,毫无疑问,“信能方程式”和质能方程式一样,在诺贝尔物理奖的层级上是一致的、等效的,文刚团队所做的研究工作是在量信息和凝聚态物理的基础上证实物质和信息的转换,他们的研究属于物理学最前沿的领域。

  在理论物理学家文刚构造的“弦理论”中,我们生活在一个像“面条汤”一样的时空“弦”,“弦”是由信息的最单位——量比特构成的,我们因此生活在一个量比特构成的量信息海洋中,本作者可以用量信息比特编制的“互联”、或“物联”来形容文刚的“弦世界”。时空和物质的世界就像一部巨型的量计算机,计算机的“程序”和“指令”决定了宇宙的进化和演变,同样决定了我们的日常行为,每天都会关注新闻事态,每天关心人生的生老病死,我们好像在冥冥之中被某种量计算机的编程事先编排好了一样。文刚构造的“弦”和弦理论家构想的“弦”和“圈量”有很多的相似性,也有不少的差异性,他认为量比特代表了时空中量最单位的相互作用,量比特的激发态能够产生各种基本粒,就像固体物理学的“声”能够在激发态中产生“准粒”一样,或者量比特和固体中的“声”在激发态的属性上符合科学哲学的“等效原理”。在量比特的相互作用中产生了诸如光和电之类的粒,作为波色的光和作为费米的电在“弦凝聚态”、或长程量纠缠的作用下获得了稳定的存在方式。我们的浩瀚时空充满着看不见的“量比特”,它们的基态形成真空,它们的激发态则形成基本粒,有了量比特编织的“弦”和量比特之间的长程纠缠作用,我们的客观世界从中产生,世界的统一性在于它的信息性,在于量化的信息。

  (邓如山2017-9-14邮箱:deepmind_123@163.)

  (Liesinit'sreallyquality.Materiality、propertiesofEnergyandinformatioofreallyquality)

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