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1、全息量子场简介 上世纪一系列令人惊奇的实验证据之一就是发现时空中充满了大量所谓的潜在能量。量子物理学已经认识到,物质是由分子、原子、原子核、电子、质子、中子、各种介子、超子、一直到中微子等量子组成的。宇宙不同层次中各种物质本质都是能量的聚集,而所谓“真空”实质上是量子场的基态(非激发态)。 量子场论为我们描述了一个场与粒子相统一的物理图景:宇宙空间中同时互相重叠、层层相套地充满了各种场,每种量子场各对应于一种粒子。电磁场对应着光子,电子场对应着电子,中微子场对应着中微子等等,它们同时存在于全空间。当量子场的能量增加称为激发,处于激发态时,表现为出现相应的粒(量)子。场的不同激发态所对应的粒子及其状态是不同的,粒子的产生和湮灭代表量子场的激发和退激。 各种量子场的能量最低的状态称为基态,当量子场处于基态时,场不能通过状态改变释放出量子,这时量子场就表现为所谓的“真空”状态。这时每个量子场因处于基态而都不显现出相应的粒子,整个空间都没有可观测的粒子(实粒子)存在。量子真空物理学研究表明,真空中尽管不存在大时空尺度下可观测的实粒子,但在极小的时空尺度下会产生正反虚粒子对,如果外界不输入能量,这些虚粒子对会迅速湮灭。因此,真空中不断地有各种虚粒子对的产生、湮灭和相互转化的现象,称为真空涨落。 物理学家惠勒说过,“真空物理学”可能是一切事物的精髓。粒子越小(越微观),能量越大,宇宙(万物)的演化就是能量在同一层次间和不同层次间的相互作用、转移和转化。不同层次能量包括:宇观天体(宇宙系、银河系、恒星系)的场能;我们周围物体的机械能(动能、势能),自然界中的声、光、电、磁能,生物能,分子间的化学能,原子间的核能,粒子对湮灭的量子场能等。 事实上,任何物体都是与其它许许多多个物体同时同地存在于同一空间中,只不过这个物体处于激发态,其他物体处于非激发态。量子物理学已经认识到普朗克常数h标志着人类观测的极限,是体现空间层次性的一个例证。我们人类感觉、接触到的基本上是分子构成的宏观物体,我们所在的是位于分子和星球之间的空间。事实上,量子真空物理还认识到,电子到原子核之间也是一个极其广阔的空间。现代弦理论的T对偶性,把一根弦绕着一个紧致维形成环圈时所出现的两类粒子(即振动粒子和环绕粒子),联系了起来。T对偶性理论认为,半径为R的圆的环绕粒子与半径为1/R的振动粒子是相同的,反之亦然。这样,如果宇宙缩小到小于普朗克长度(10^-35米),宇宙将转变为一个向内(以普朗克常数h为零,负向)的对偶宇宙,随着原先宇宙的缩小而不断增大。因此在这样极小的尺度上,宇宙仍然看起来象大尺度一样。某些科学家已经开始发展亚量子理论。 我们认为多层量子场具有全息同构的特征,因此将全息引入量子场,称为全息量子场。全息量子场是一个具有启发性的概念,它可以用来阐明宇宙时空的全天相干、不同量子之间的变换、生物种子的遗传等等诸多奇异现象。可以说,多层次量子场的物理实在性是无可争议的。这就使我们可以合乎逻辑地假设,多层亚量子场就是宇宙全息量子场。这种论述提供了一种可以起到自然界有序化作用的物理场。如果接受这种论述,我们就会明白佛经中所说的“于一毫端现宝王刹”、“一即一切、一切即一”诚非虚言。 2、几个基本概念:全息态、全息度、全息变换 前面,我们已经对全息量子场有了一定的了解,为了说明问题,在此进一步给出与之相关的一些重要概念。 (1)全息态:是指这样一种物质或能量系统状态,其中的任一局部区域(子系统)都与整个系统具有一一对应的关系。也就是说,全息系统的任一子系统都包含整个系统的全部信息。 从本质上来讲,宇宙中的一切物质、能量系统都包含宇宙的全部信息,因此,宇宙中的任一物质、能量系统都是全息系统。但是,一般来说,物质、能量系统中的任一子系统所包含的整个系统信息的潜、显或激发程度是不同的。只有在量子场的层次上才能显现出所有的信息。 (2)全息度:这种系统中任一子系统所包含的整个系统信息的潜、显或激发程度,称为系统的全息度。例如,受精卵子所包含的动物信息,是处于激发状态,而动物的一般细胞所包含的动物信息是处于休眠状态,因此,受精卵子的全息度比一般的动物细胞要高。同理,植物的种子的全息度也比一般植物细胞的要高。任何系统的现实整体性都是从其某个或某些部分中显化出来的,是潜在整体信息的显现。 潜在信息的概念,可以从两方面来理解:从本体上讲它是尚未被物质表现出来、未获得实在形态的信息,只以浓缩的形式隐藏地存在着。如种子中的生物信息就是这种潜信息,而现实的生物体所表现出的信息就是显信息;从认识论上讲潜信息是尚未被人们认识的信息。 全息的内涵可以从以下几个角度来理解: (1)从时空统一的角度理解。现在空间上的事物及其结构是历史的产物,切确说是沉积、“静止”下来的历史,所以可以一般地说,空间是时间的积淀;时间过程则是某种初始物质的展开,正如大树是种子的展开一样。从现代宇宙学的成果和生物进化论来看,万物和生物都具有共同的起源。不同层次的事物各有自己的起源,所有事物最终都归总到宇宙初始状态这一共同起源。因而我们把万物的发展过程看作是同源分枝异化的过程,这种异化过程就是向不同的信息层次特化。特化就是对某种信息的强化过程。 (2)全息是以承认差别为前提的。有些人认为全息统一就是否认差别,这是对全息的极大误解。实际上全息正是以差别为其存在前提的,没有差别就没有信息,也就无“息”可全。全息是事物的同一性与差异性的辨证统一。 (3)全息是有层次性的。虽然从总体上、从潜在与显在总和上讲,每一部分都与整体全息,但就现实事物而言,全息却是有层次的。事物中所包含的全部信息无法在有限时空内一下子表达出来,因此事物只能按其固有的展现规律依次表达出潜在信息。事物只有进化到某一层次,才能表达出该层次的信息。例如生物的信息不能在原子的层次上表达出来,只有进化到生物细胞的层次才能表达出生物的信息。 (4)全息变换:一般地说,如果两个系统E(i=1,2,3,- - -)和E’(i=1,2,3,- - - )之间存在一种变换关系T,使得 E’=T E T-1 则称T为这两个系统之间的全息变换。在物理学中,全息变换随处可见。如著名的洛仑兹变换,还有时空平移与反演、空间旋转等等。 有了全息量子场和上述基本概念,我们对佛经中所说的“于一切色示现游戏”,“ 一时现身住一切佛所”,“ 能使一劫作阿僧祇劫,阿僧祇劫使作一劫,能使一国入阿僧祇国,阿僧祇国使入一国,无量佛国入一毛孔,一切众生示入一身”等等现象,就不难理解了。 |
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