超弦理论与 《 老子 》 物质生成论的对话

1. 超弦理论与《老子》物质生成论的对话 广西民族大学科技史研究中心 杨蓉

2. 摘要 • 当代物理学的超弦／M理论深化了对宇宙及物质生成的认识。《老子》的道论思想体系，蕴涵着与超弦／M理论极其相似的思想和逻辑。二者之间的思想具有同质性与互通性。通过对二者的比较可启发我们对宇宙及物质生成问题的进一步思考。

3. 一、“道”与微观物质生成 • （一）“道生一，一生二，二生三，三生万物”：物质基元和统摄世界的基本原理。 • 1、统摄世界的“道”和超弦理论： • （1）道是统摄世界； • （2）超弦/M理论是构建世界理论的框架，或者说是统摄万物的规律。 • 道和超弦理论自身不具有物质性，而是解释世界的“万物至理”。在 • 此意义上，超弦/M理论自身作为包罗万象的统一性原理，与老子的“道” • 论具有一致性。 • 2、世界的基元“一”和弦： • （1）一生万物； • （2）超弦/M理论认为弦/膜是构成宇宙的具有广延性的微观基元，其长度为有限度的Planck量级长度即10一34m，而并非只有位置不占空间的数学意义 • 上抽象的点粒子。现代粒子物理中的不同粒子对应于弦/膜的不同振动/转动方式。 • 弦/膜即与老子说的“一”逻辑一致，皆为统一万物的基质。

4. 一、“道”与微观物质生成 • 3、物质生成的过程 • （1）“一生二”和弦的两种状态： • 超弦理论认为，不同点粒子对应于弦/膜的不同振动/转动方式。自然界的点粒子分为两类，自旋为半整（奇）数的粒子——费米子和自旋为整数的粒子——玻色子。这两种状态的弦与老子所说的“二”或“一生二”的机制相应。 • （2）“二生三”和第三种状态的弦： • 费米子和玻色子成对生成成对湮灭，由于对称性破缺，即真空的不对称性产生的对称性自发破缺机制，形成第三种状态的弦。生成构成物质的三族基本弦。这与“二生三”相应。 • （3）“三生万物”和弦形成各种物质状态： • 超弦理论认为自然界就是由这三族弦和其超对称状态组合成的基本粒子而构成的，进而形成世界万物，这与“三生万物”相应。 • ——“道生一，一生二，二生三，三生万物”和超弦理论类似，解释了世界的基本原理以及物质从一到多的衍化过程。

5. 一、“道”与微观物质生成 • （二）“万物负阴而抱阳，冲气以为和”：物质的存在状态。 • “冲气”与弦理论的呼应： • 1、“冲气”与量子涨落相应：“冲气以为和”描述各种基本粒子不停地成对产生又瞬时成对转化、湮灭，量子场能总体保持衡稳的状态。 • 2、“冲气”与弦的运动相应：“冲”描述的是“道”，即物质基元“一”的运动状态。在弦论中，弦永不停歇的震荡是生成万物的根源，即“道”（弦）的“冲”（震荡）或不盈（不绝）似万物之宗（是万物产生之基元）。

6. 二、“道”与宇宙的起源 • “天下万物生于有，有生于无”：万物起源于基态量子场。 • 1、“有与无”：有与无是道体论意义上的物质存在形态：有，意指物质处于激发态的量子场，我们能观测到电子，意味着与电子相应的量子场处于激发态；无，意指物质处于基态的量子场，观测上就是电子的消失。有与无彼此对立统一，都描述了“道”，即物质的基本存在的状态。 • 2、因此，“天下万物生于有”，意指万物都源于激发态量子场，即激发态量子场的衍化派生出万物；而“有生于无”意指激发态量子场源于基态量子场。 所以，从世界基本规律的特点和宇宙生成论的角度看，老子道的理论与超弦／M理论相一致。

7. 三、小结 • 《老子》道论能为弦论提供了哲学上的支持，原因在于： 1、 超弦/M理论把纷繁复杂的自然界统一起来，试图用单一原理解释世界万象。这与《老子》中道统万物，道作为万物本质的规定性和普遍性之思想不谋而合。 2、弦物理学家怀着物理世界存在统一性原理的乐观意识从事弦论研究，却缺乏令人信服的证据或形而上学指导原则来给弦论以强有力的支持，使得弦论的发展每陷入困境，以至使这种统一性理论存在的可能性即受到怀疑。如果“道”的统一性原则得到弦物理学家的支持，弦论的探索进程或许会顺利的多能有一定的指导意义。

8. 谢 谢