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20世纪是科学技术发展突飞猛进的世纪，人类在本世纪所取得的科技成就和创造的物质财富超过了以往任何一个时代。它们是推动经济和社会持续发展的决定性因素，改变了并将继续改变世界的面貌。它们中有一些为科技界公认的重大成就，将在人类历史上永远闪耀着夺目的光辉。其中，相对论和量子力学是现代物理的两大基本支柱，是20世纪科学技术发展的基础理论。
量子论揭示了微观物质世界的基本规律，为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。没有量子力学，现在大多数的现实设备比如液晶电视，等离子彩电都不可能造出来。没有量子力学，就不可能制造出STM（场隧道显微镜），没有STM研究物质微观结构就变成了天方夜谈，那么也就没有了现在的纳米技术；就不可能发现DNA的双螺旋结构。没有量子力学，就不可能发现核磁共振效应，也就没有了现在的核磁共振仪。从而使很多现在的医学病症检测成为不可能，有多少人会不知原因地死去。没有量子力学，所有原子级别的控制都变得不可能，超大规模集成电路不可能制造出来。电脑、互联网也不可能出现。总之，没有量子力学就没有今天的繁荣！
相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯系参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。而广义相对论所预言的引力透镜和黑洞，也相继被天文观测所证实。
狭义相对论最著名的推论是质能关系式：能量等于质量乘以光速的平方。在这一理论的指导下，1939年，科学家找到了通过裂变把质量转化为能量，释放巨大原子能的中子链式反应，进而制造了原子弹，后来又利用核聚变发明了氢弹。而可以控制反应剧烈程度的核反应堆的和平利用，比如核电站、可控核反应堆供暖系统等极大地改善了人们的生活。另外，全球卫星定位系统也依赖于爱因斯坦的相对论。爱因斯坦指出：传统的时间概念只能在简单的条件下才能确定，当多种因素暂时联系起来的时候，传统的计时方法就失去作用。全球定位卫星发出的信号，由于处在不同的参照系上，时空无法和地面同步，只有根据卫星和地面的原子钟不断调整时间，才能保证定位系统的精确。全球卫星定位系统的诞生使武器的精确制导，遥感探测，民用GPRS定位，卫星通信等等技术得以长足的发展。
总之，今天现代科技的伟大成就离不开量子力学，离不开相对论。那么，量子力学、相对论和中国古太极八卦图之间有联系吗？我认为不仅有联系，而且中国的古太极八卦图较西方早六千五百多年（伏羲时代）就揭示了量子力学、相对论乃致当代的超弦理论！爱因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找的“统一场论”在中国的古太极八卦图也找到了答案！用中国的古太极八卦图研究量子力学、相对论必将带领人类进入一个崭新的时代！
被称为“中华第一图”的古太极八卦图是中国古老的文化科学遗产，是我国古代劳动人民智慧文明的结晶。太极图是东方文化的经典之作，它函盖八卦阴阳变化之理，集合易经大义要旨之精，表达万物变化之道，从而成为易学研究的最大热点之一。它那深远的影响力，历经千年风尘，始终激励、推动着热衷于易学的无数人们去探赜索隐，寻根求源。太极图就是一个圆，里面画着阴阳鱼；八卦图是一个正八边形，每条边上都有一个特殊的符号。相传太极八卦图，是古代圣人伏羲氏首创，在“五经”的“周易”中，有详细的记载和说明。古人认为：无极生太极，太极生两仪，两仪生四象，四象生八卦，八卦生六十四卦，这是太极化生八卦的基本理论。我认为，古太极八卦图及其理论从以下几个方面揭示了量子力学、相对论以及当代的超弦理论：
一、古太极八卦图解释了相对论的质能关系
太极图是研究周易学原理的一张重要的图象。太有至的意思；极有极限之义，就是至于极限，无有相匹之意。既包括了至极之理，也包括了至大至小的时空极限，放之则弥六合，卷之退藏于心。可以大于任意量而不能超越圆周和空间，也可以小于任意量而不等于零或无，以上是太极二字的含义。所谓道生一，一生二，二生三，三生万物；就是无极生太极，太极生两仪，阴阳化合而生万物。宇宙有无限大，所以称为太极，但是宇宙又是有形的，即有实质的内容。按易学的观点，有形的东西来自于无形，所以无极生太极。
反粒子最早是1928年P.A.M.狄拉克理论上预言正电子而提出的，1932年被C.D.安德森实验发现而证实；1956年美国物理学家张伯伦在劳伦斯-伯克利国家实验室发现了反质子。科学家已经观察到：粒子和反粒子相遇时会出现物质消失，科学家称之谓'湮灭'或'湮没'，而且会释放出大量的能量。这种科学规律体现了'有无相生'，从而通过试验证实了爱因斯坦于1905年提出的质能关系式E=mc2，质量和能量在一定的条件下是可以互换的。质量是指物质量的多小，一般是可观可测的，而能量则是无形的，因此我们可以说“质量和能量在一定的条件下是可以互换”也就是古太极八卦图的“易者无极生太极”的观点。无极生太极——指的是世间万物从虚空的无形（如能量、磁场等）衍变为有形的物质实体（如粒子等）的过程。
二、古太极八卦图揭示了相对论的时空弯曲以及时间和空间的相对性原理
相对论是关于时空和引力的基本理论，主要由爱因斯坦(Albert Einstein)创立，分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是相对性原理，即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是，前者讨论的是匀速直线运动的参照系（惯系参照系）之间的物理定律，后者则推广到具有加速度的参照系中（非惯性系），并在等效原理的假设下，广泛应用于引力场中。狭义论原理：物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动，由于物质是在相互联系，相互作用中运动的，因此，必须在物质的相互关系中描述运动，而不可能孤立的描述运动。也就是说，运动必须有一个参考物，这个参考物就是参考系。广义相对论（General Relativity?）是爱因斯坦于1915年以几何语言建立而成的引力理论，统合了狭义相对论和牛顿的万有引力定律，将引力改描述成因时空中的物质与能量而弯曲的时空，以取代传统对于引力是一种力的看法。
古太极八卦图，其白为阳，其黑为阴，阴阳相合，互纠不分。黑白点表示阴中有阳、阳中有阴。太极图又是空间与时间结合的模式图。太极图阴阳环抱成螺旋式旋转状态，其阴阳运动可以是一个立体的阴阳运动状态，特定的状态分别表示特定的时间和空间背景。体现了狭义论原理：物质在相互作用中作永恒的运动，没有不运动的物质，也没有无物质的运动。阴与阳就是一个既相对又相互依存的参考体系。阴鱼与阳鱼之间的“S”形曲线反映了广义相对论的“时空中的物质与能量而弯曲的时空”。
图 1 古太极八卦图揭示了相对论的时空弯曲以及时间和空间的相对性
三、古太极八卦图体现的黑体模型的热辐射
普朗克把玻尔兹曼原理运用于线性谐振子热平衡时的能谱分布问题上，导出了振子热平衡时的能谱分布公式。公式要求“必须假定，能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。”能量必须只有有限个可能态，它不能是无限连续的。在发射的时候，它必须分成有限的一份份，必须有个最小的单位。1900年12月14日，普朗克在德国物理学会上发表了他的大胆假设。他宣读了那篇名留青史的《黑体光谱中的能量分布》的论文，其中改变历史的是这段话：“为了找出N个振子具有总能量Un的可能性，我们必须假设Un是不可连续分割的，它只能是一些相同部件的有限总和……”这个基本部件，普朗克把它称作“能量子”(Energieelement)，但随后很快，在另一篇论文里，他就改称为“量子”(Elementarquantum)，英语就是quantum。这个字来自拉丁文quantus，本来的意思就是“多少”，“量”。量子就是能量的最小单位。量子力学从始诞生！
古太极八卦图（见图1），中间阴阳鱼部分代表了物质（或微粒）的内部运动，而由阳爻“—”和阴爻“――”所组合成的乾、兑、离、震、巽、坎、艮、坤八组图象（通称八卦）的每组图像均由上、中、下三个平衡的横道组成。这些线条没有曲线，也没有交叉，我认为这不单正体现了“能量在发射和吸收的时候，不是连续不断，而是分成一份一份的。”而且直观地说明了①物质向外发射和吸收能量源于物质内部的运动。②物质向外发射和吸收能量具有方向性。③物质向外发射和吸收能量的空间维度最高是八维。
图 2 古太极八卦图体现的黑体模型的热辐射图
图3 辐射警示标志
四、量子力学中关于物质的“波粒二象性”在古太极八卦图的体现
粒二象性（wave-particle duality）是指某物质同时具备波的特质及粒子的特质。波粒二象性是量子力学中的一个重要概念。在经典力学中，研究对象总是被明确区分为两类：波和粒子。前者的典型例子是光，后者则组成了我们常说的“物质”。1905年，爱因斯坦提出了光电效应的光量子解释，人们开始意识到光波同时具有波和粒子的双重性质。1924年，德布罗意提出“物质波”假说，认为和光一样，一切物质都具有波粒二象性。根据这一假说，电子也会具有干涉和衍射等波动现象，这被后来的电子衍射试验所证实。古太极八卦图则以更直观的方式体现了物质的这种特性：阴阳鱼的眼睛代表了正反粒子，阴阳鱼交汇形成了正弦波曲线。（见下图）明显是物质的“波粒二象性”的原理图！
图4 物质的“波粒二象性”太极图
五、古太极八卦图的“负阴而抱阳”与量子力学的“不确定性原理”
阴阳双鱼图，负阴而抱阳，阳中有阴，阴中有阳。阴阳是互相依存、互相制约的。太极图阴阳双鱼合抱，体现了阴阳依存的关系。“阳以阴为基、阴以阳为用”，“阳根于阴、阴根于阳”，“孤阴不生、孤阳不长”。是古人对太极图的理解和评注，也是对自然界生命活动规律的评注。阴和阳是互根的，两者谁也离不开谁，无阴即无阳，无阳即无阴，两者是互为条件而存在的。老了说：“万物负阴而抱阳，冲气以为和。”太极图形象地说明了这种“负”和“抱”的关系。图中阴阳互负、互抱、互纠，表明了它们的相互依存关系。
量子力学的“不确定性原理” 又名“测不准原理”、“不确定关系”,英文'Uncertainty principle'，是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于1927年提出。该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。测量一对共轭量的误差的乘积必然大于常数 h/2π （h是普朗克常数）是海森伯在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学中又一条重要原理。按古太极八卦图所揭示的原理：我们可以把测量的对象之一（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等）定义为阳量或阴量则另一测量对象为阴量或阳量，正是由于“万物负阴而抱阳”，太极图中的阴阳鱼所体现的“阳中有阴，阴中阳”，因此，我们不可能同时精确测量一个阳量以及它所对应的阴量，反之亦然。这正是量子力学的“不确定性原理”。
六、古太极八卦图与弦理论
量子力学和广义相对论是20世纪两个非常成功的理论，但令人惊讶的是这两个理论在现有的框架下是相冲突的。简单说来，量子力学认为没有任何东西是静止不动的，任何东西都有起伏涨落(测不准原理)。广义相对论认为时空是弯曲的，弯曲时空是万有引力的起源。将这两个理论结合就可以导出时空本身也是每时每刻都在经历着量子的起伏涨落。在大多数情况下，这些涨落是很小很小的，但在一些极端情况下，比如说在极短距离下、在黑洞的视界附近、在大爆炸的初始时刻等等，这些量子涨落将变得非常重要。在这些情况下，我们现有的理论(量子力学和广义相对论)是不适用的，只能得到一些结果为无穷大荒谬结论。很显然，我们需要一个更完备的理论。
令人惊讶的是，从粒子物理学中发展起来的超弦理论提供了这一问题的答案。在超弦理论中，由于弦的延展性(一维而不是一个点)，引力和光滑的时空观念在比弦尺度还小的距离下失去了意义，时空量子泡沬由“弦几何”代替了。现在，用超弦理论已经解决了有关黑洞量子力学问题的一些疑难。也许，超弦理论正是因斯坦在生命的最后30年里一直在寻找的“统一场论”。
超弦理论认为物质的基本单元是由一维的小环构成的，每个粒子都像一根无限纤细的橡皮筋，一根振荡、跳动的丝线，物理学家把它叫弦。图 5 里说明弦理论的基本思想：从一个苹果开始，不断放大，将越来越小的结构组成表现出来。以前我们从原子、中子、电子和夸克，现在弦理论在它面前添了一根微观的振动的线圈(称为闭合弦或闭弦)。太极图的结构是由一个阴阳鱼平均的圆以及分割阴阳鱼的“S”曲线构成的，而这结构正是弦的模型！
图 5 物质由原子组成，而原子由夸克和电子组成。根据弦理论，所有这些粒子实际上是振动着的一根闭合的弦。太极图的“S”曲线以及圆正体现了这个观点。
七、古太极八卦图与四种基本力
关于四种基本力，电磁力、弱作用力、强作用力和万有引力。这四种力在科学太极八卦图中的具体表现是：除乾坤之外其余六卦中都有一阴一阳组成的少阴或少阳。少阴或少阳都是单一的基本高低能位间的平衡力结合而成，这种基本平衡力，因平衡方向有正反，故而有极性，所以它是有极性的电磁力。八卦图相邻卦之间如乾兑、兑震、坎坤、坤艮、艮巽、离乾六对卦间都有单一的阴阳结合力，这个力是构成同一物质相邻离子间的平衡力，因平衡范围小，作用力度不大，应是弱作用力。弱作用力与电磁力都是单纯的阴阳之间或者说基本高低能位之间的基本结合力，故性质相同，现代科学也已证明二者是统一的电弱作用力。八卦象中对称卦间，如乾坤、兑艮、震巽、坎离四对卦之间，还有四阴卦与四阳卦之间，四阴仪卦与四阳仪卦之间，都是互有阴阳全部对应紧密结合的合力，或者说是构成物质正反离子间互有的全部基本高低能位平衡的合力。这个力平衡范围较大，因是全部基本力的合力，力度强大应是强作用力。强作用力因是离子间互有阴阳的合力，故不显示极性。另外两仪整体物质之间，四象整体物质之间，八卦整体物质之间，还有两仪、四象、八卦各层次物质之间都互有阴阳的结合力，这种自成系统相互独立的所有物质间基本高低能位平衡的合力应是万有引力。这个力的作用强度和作用范围随着物质增多而增大，又是物质间互有阴阳结合的合力，故而是长程的无极性的力。 以上四种基本力虽然形式不同，但都是高低能位的平衡力，或者说是阴阳结合力，因此四种基本力的统一力应是高低能位的平衡力，归根结底是不同形式的基本高低能位相互作用的平衡力。
八、古太极八卦图与与夸克
直到1969年以前，人们总以为质子和中子是“基本”粒子。但是，将质子和另外的质子或电子在高速下碰撞的实验表明，它们事实上是由更小的粒子组成的。美国加州理工学院的牟雷·盖尔曼将这些粒子命名为夸克。由于对夸克的研究，他获得1969年的诺贝尔奖。“一个中子包含两个下夸克和一个上夸克；一个质子包含两个上夸克和一个下夸克；”这种明显的奇偶性特征正好与组成神奇八卦的基本符号“爻”的奇偶性完全一致。（八卦的阳爻是—；阴爻为- -）。这种吻合是偶然的还是必然的呢？但却明白无误地告诉人们，组成神奇八卦的基本符号的奇偶性与目前为止人们所能发现的组成宇宙物质基本单位的基本粒子的奇偶性是那么一致。若以奇偶性对应阴阳的话，那么每一个质子和中子本身就是一幅阴阳合抱图。而原子核内质子和中子又可构成一幅阴阳合抱图。微观世界的这种结构规律又与已知的宏观世界中周期套着周期，如此一致，显示出宇宙的同一律关系，也显示出太极阴阳合抱图确实是宇宙物质运动的缩影和基本图象。
太极八卦在数学和计算机方面原理是相同，古太极图体现了宇宙的对称性，古太极图体现了化学元素周期表的排列规律，太极图阴阳鱼间的曲线恰好是太阳及所有地外天体一年中在地球留下的运动轨迹！也正是DNA的结构！等等……古老的太极八卦图，还有多小启示需要现代科学去验证，我们从古太极八卦图中又还有什么新的启示，我认为研究相对论、量子力学与古太极八卦图之间的关系，仅仅是开始，随着更进一步的研究必将会有更大的发现！
部分参考书目：
1.上帝掷骰子吗--量子物理史话 曹天元
2. 时间简史 史蒂芬·霍金
3. 宇宙的琴弦 B·格林
本文写于2008年12月14 日
本文为道法自然sir原创，于2008年发表于茂名市量子理论应用协会的 “量之易”期刊
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