走向現代科學的童年
陶康華老師：你好！
感謝你贈送詩。正如你的詩所說：
人生自古攀星月
智慧源來應地天
如麻細雨涓涓落
不盡長江滾滾流
我非常愿意全力支持你，搞好青少年的科技輔導教育。原因是我從少年時代起就自然產生了許多全息聯想，后來讀到大學才發現西方也在研究；所以現在也有很多人覺得我和西方的一些研究相似。實際這是我們中國自己失去的部分傳統思維，如整體思維。西方現代稱為“里奇張量”或“里奇流”，它也是一種整體效應。自然全息也是一種整體思維，因此也許才是相通的原因。
但在西方，這起因于圓周運動的數學進化和物理射影，是由意大利幾何學家格里高里•里奇（Gregorio Ricci）想到的。里奇（1853～1925），意大利數學家，理論物理學家。張量分析創始人之一。1884～1894年里奇通過研究黎曼、李普希茨以及克里斯托費爾微分不變量的理論，萌發了絕對微分學（現稱張量分析）的思想。1896年發表了內蘊幾何學的論文，進而提出縮約張量（里奇張量）的概念，這是一種協變或逆變張量的集合。1900～1911年里奇和他的學生列維-齊維塔進一步推動了這一學科的發展。但直到愛因斯坦在廣義相對論中使用了里奇理論之后，里奇思才受到普遍的重視。彭羅斯的解釋是：愛因斯坦的廣義相對論方程，包括韋爾張量和里奇張量。韋爾張量囊括類似平移運動的相對加速度，對球面客體單向的拉長或壓扁作用；這與牛頓力學的性質對應。而里奇張量囊括當球面客體有繞著的物體圓周運動時，整體都有一個純粹向內的加速，產生有類似向心力的擴張或收縮的縮約、縮并作用。韋爾張量，韋爾是測量類似自由下落的球面的潮汐畸變，即形狀的初始變形，而非尺度的變化。里奇張量，里奇是測量類似球面的初始體積改變。這與牛頓引力理論要求下落球面所圍繞的質量，和這初始體積的減少成正比相合。
里奇張量、里奇流是21世紀科學和以往科學的分水嶺，也是21世紀基礎科學研究的方向。
但在以往所有中文研究相對論的書中，包括翻譯的朗道的《場論》一書都沒有說清楚。我是1990年看了彭羅斯的《皇帝新腦》一書以后，從查閱中才清楚的。這里僅以我為什么支持弦論及大爆炸宇宙論，說一些與西方無任何關系的起因。我出生于四川鹽亭縣天垣場的一個貧苦農家。解放后父親當村委會文書，能帶回上面政府發的一些宣傳書報，因此我從小就在父親的熏陶下，愛讀一些科技類的書籍。1959年我14歲，一天在上一堂初二數學課時，老師布置了一道求解人數的方程應用題，一位同學得出了三十二又二分之一個人的答案，老師批評他：“怎么會有二分之一個人呢？”這時，我的腦袋里靈光一閃：既然一個人不可分，那么堅持“一尺之棰，日取其半，萬世沒竭”是體現物質無限可分思想又怎能成立呢？這里的道理是：對于一個稍大的層次概念或命題，它雖包含有許多層次，但它不是無限可分的，它的無限可分體現在必須變換概念上，例如人有很多層次，可以分成很多數量和內容的集團，而當分到一個人的時候，不能把人分割了，還看成一個人，但可以在有機物和細胞、甚至無機物的概念上分下去。以此類推，粒子分到一定層次必然不是粒子，這使他注意到了物理與數學的互動影響。
這樣的例子還有，例如科學基礎的精髓，類似龐加萊猜想中球面的封閉曲線，能收縮成一點，而環面卻不能的觀察和理解，就與我們的日常生活有緊密的聯系；如果理解深刻和正確，它可以等價或來源于我們身邊生活的觀察和理解。我在青少年時代，對物質無限可分中的不對易性及宇宙蛋的推證，就有這類體驗。
要知道20世紀50年代新中國的山區農村，窮人翻身得解放，窮人雖能上中小學，但在中國本土對西方的龐加萊猜想、卡路扎—克林的微小圈、宇宙蛋等觀念在山區農村并沒有傳播，更不用說西方的弦論還沒有誕生。那時宣傳更多的是物質無限可分觀念，加上中、小學的自然、數學、物理、化學課的普及知識，當然我們已比古希臘哲人知道得多。如果自然、物理、化學課說，普天下的物體都是由原子組成的，那么宇宙一定存在過一個充滿原子粒子的時期，類似空氣一樣。
因為這里，一個物體比一個空間的空氣緊密，就是收縮的結果。如果在宇宙空間畫無數條封閉的曲線，都把它們收縮到一起，不是成了類似“蛋”體的有界的宇宙蛋嗎？
這個宇宙蛋把原來的宇宙分為“場宇宙”和“勢宇宙”，它們可對應我們身邊觀察和理解到的“有”和“無”，或是“虛”與“實”，所以“場宇宙”和“勢宇宙”是相對的，互為因果的。如果把“勢宇宙”作為“有”與“實”的宇宙蛋，我們要問這個宇宙蛋的邊界在哪里？這必然要問“場宇宙”的邊界在哪里？如果“場宇宙”的邊界在無窮遠，那么“勢宇宙”的邊界也在無窮遠，最多有個大無窮和小無窮之分。以上雖不是科學嚴密的推證，但它卻就是我為什么支持弦論及大爆炸宇宙論的原因。
即我也正是從發散與收縮，推出類似“宇宙蛋”，這與西方科學完全無關。
那是1956年11歲我還屬少年時，一次在河邊放牛，天快黑了，我害怕，就把河沙往自己身上堆壘，突然我想到宇宙如果充滿沙子，后來要變成今天的地球、石頭，一定要收縮，即會有類似宇宙蛋的界面，由此埋下對微觀天生的興趣。1959年大躍進災荒，餓肚子；分糧，不可無限可分，又啟發我聯系破裂、撕裂等洞穿現象，使我對球體和類圈體存在虛與實的區別，也有了興趣。到1962年他上高中，要回家背糧到縣城中學煮飯，路遠的艱辛，更感父母的艱辛。一次我回家背糧，幫母親放牛，發現牛吃的竹葉與竹殼有相似，產生“早期端上的發育，可從后期端上發育看到”的聯想，推證到宇宙蛋與石頭，升騰為自然全息的原理。
1963年川大數學系畢業的趙正旭老師，來我讀的鹽亭縣中學教初中，偶然認識，談到空心圓球內外表面不破能翻轉，由此后來我自學才發現與龐加萊猜想有聯系。1965年我在大學，從《科學通報》了解到國外發現微波背景及宇宙蛋到宇宙大爆炸論的介紹，激起我把竹葉、竹殼與石頭和宇宙蛋的類比全息原理寫成論文，投稿給《科學通報》。文革開始前，該稿被用掛號信退回，我也很高興。從1968年開始到大學畢業，我所在的班都在大學實習工廠和武鋼參加勞動，我從車間使用的葫蘆吊，想到星球的引力理論：
把葫蘆吊伸長的掛鉤鏈條，看成是星體質量飛散在外面像蓬松的頭發和網線類似的引力弦線。這個圖像類似由弦構造的黑洞被稱作的“毛球”或“弦星”，能推出像牛頓引力公式的數學方程。當時我在實習工廠開滾齒機、銑床，銑齒輪，還從具有內嚙合的行星輪系的齒輪運動，聯想到在瓶中能向上流出外面的超流現象。還在我童年和少年時，有幾年在發生月食的很多次夜晚，父親帶我和姊妹們到埡口去觀看。父親向我們解釋的月食，仍是農村傳流的“天狗吃月”。當然父親明知不對，卻堅持讓我們長大去求證。因為我家鄉鹽亭縣天垣盤埡村，傳流是盤古王出世的地方，父親還說盤埡周圍的大圍坪地貌可供求證。人類盤古文明大爆炸難道聯系宇宙大爆炸？但即使退步說，生活永遠也是科學創新的老師和向導。
祝好！
綿陽日報社 王德奎
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