[原创]持球跑进与庞加莱猜想翻转

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[watermark]二、持球跑进与庞加莱猜想翻转
丘成桐教授说的庞加莱猜想证明对数学和物理学的全部意义，也许围绕多维是如何等价于三维这个21世纪最大的物理难题。它的背后还牵涉霍金提出的黑洞辐射信息丢失之谜。
萨斯坎德认为霍金之谜的答案有3个：A、信息从黑洞辐射中跑掉了；B、信息丢失了；C、信息最终留在了黑洞蒸发完后的某种微小的殊留物中，它们比普朗克尺度小，也比普朗克质量轻。对此用21世纪弦论这个框架，检验霍金的信息丢失佯谬，即使能够证明弦的质量足够大的时，基本弦会形成一个黑洞，得到的也只是：A、如果霍金是对的，黑洞导致信息丢失，弦论的数学会证明这个结论；B、如果霍金是错的，弦论会告诉信息是如何逃离黑洞的；C、特霍夫特即使反对弦论，排斥它是“终极理论”的主张，这也不能增加热力学、牛顿引力理论、广义相对论和量子力学为特征的原理约定集合的威力。
我们认为，即使特霍夫特自己提出的全息原理，也还不够完善；再加上萨斯坎德自己的黑洞互补性原理，也是如此。理由可用用萨斯坎德自己的定义及黑洞互补性原理证明：
1、看萨斯坎德的黑洞定义：一个区域能被压缩进的质量最大的物体就是黑洞，它的视界与边界重合，“东西”的质量不可能超过它，不然就会溢出边界。我们的分析是：
1）黑洞是个宏观物体，但根据这个定义和引力公式，黑洞也可以是微观物体。如把1千克质量的物体压缩进一个基本粒子尺度的区域，这个物体既是粒子，也是黑洞。这实际是把新疆医大刘月生教授等的观控相对论，类似我们推进到观控相对界；认为此界类似等价于黑洞视界或点视界。如用点内空间代表微观区域，用点外空间代表宏观区域，把刘月生提出的结构信息和交换信息的概念，分别与假设的微观区域内的“人”或物的观察和宏观区域内的人或物的观察对应起来：以结构信息等价于类似的“微观人”或“点内人”；交换信息等价于类似的“宏观人”或“点外人”，就更容易对跑进黑洞的信息进行操作和理解。
2）根据黑洞定义和引力公式，黑洞视界附近存在热晃动和量子晃动的混合。对微观人或点内人、宏观人或点外人来说，穿过视界热晃动和量子晃动变成了危险的热扰动，热晃动可以把能量转移到原子和分子，撕裂原子和分子，杀死人和一切生物，但量子扰动不会有这些效应。正是基于此，霍金才提出信息不一定守恒，即使黑洞蒸发或辐射也不能带出信息。
反冲效应、“隐形传态”、“量子毛发”、“婴儿宇宙”等是信息能够被转移的设想。
如考虑反冲的非热辐射谱，相当于第一个粒子辐射出来后，它又飞回了黑洞才辐射第二个粒子，这两个辐射是个熵不变的类似绝热过程，信息不会丢失。萨斯坎德的评论是，信息需要量子通道，这些设想是否有，或者是怎么建立起来的，不知道。我们认为，这里还存在类似“羊过河”寓言故事的难题---在一维空间的桥上，两只相对而行的羊，在桥中间如何交换位置？所以即使热辐射考虑反冲也不可能被修正。
3）黑洞视界归根到底是分个不变量问题。不变量分“0”不变量和“有”不变量。萨斯坎德和特霍夫特等不同意霍金的观点，以全息原理保卫信息守恒这一个自然基本定律，是对的。但他们都分不清楚信息守恒是属于“有”不变量，而能量守恒是属于“0”不变量。
有不变量指类似素数的不可分，驻波波长类似合数的不变，以及自然空间维数守恒等。“0”不变量指类似量子起伏，霍金辐射，以及量子隧道效应等。人的“活”与死类似有视界，也含有个“0”不变量。如此分析，萨斯坎德和特霍夫特等打的黑洞战争，可分解为三大类：
A、如果不分视界，信息、熵、物质、时间、空间、光速与超光速，是平等的或同一级的，那么黑洞内外的信息是等价的，信息守恒。B、如果要分视界，信息、熵、物质、时间、空间、光速与超光速，是分正、负或虚、实的内外界面才是平等的，那么黑洞内外的信息是各自等价的，黑洞外信息与黑洞外信息守恒；黑洞内信息与黑洞内信息守恒。两者相加，信息守恒；也可以说不守恒。C、如果视界内外的面积可以翻转，未知大于已知，或“有”少于“无”；但总之面积内部会少于外部内部，那么粒子的密度或能率，要大于外部粒子的密度或能率，其比例因子，类似通道截面圆面的面积比壳外球表的球面面积。
2、黑洞战争丰富和冲击了实践论与矛盾论，萨斯坎德的《黑洞战争》实际类似一本“新实践论与矛盾论及其协调”的教科书。根据黑洞分视界，他对实践论与矛盾论定义的意思是：
分别把“微观人”（或“点内人”）和“宏观人”（或“点外人”）声称不一致的两个观测，不论结合到哪边脑海景象而得到一个观测事实，这在物理上都是不可能实现的。
1）萨斯坎德的这个定义，是与上面的黑洞战争的三大分类对应的：A、实践即使是针对同一个事件，但如果是视界内外两种人的观察，而且又是不一致的两个观测的结论，要合在其中一种人的脑海景象中，不矛盾是不可能的。B、实践即使是同一个人，针对同一类的事件，但如果实验是不同时的两次观察，而且用的方法也不同，又是不一致的两个观测的结论，要合在一个人的脑海景象中，不矛盾是不可能的。C、萨斯坎德说，这就类似波粒二象性的矛盾。玻尔在调和这类矛盾时，提出了互补性原理。它的前提条件是：当你排除了所有不可能性的时候，不论剩下的什么，不论多不合理，它一定就是真相---即使如果故事本质的两种相互矛盾的结论，至少其中一个结果必定是错的，因为他们所说的是相反的，但也有一件不可能的事：这两个故事都不是假的，他们都是真的，是以一种互补的方式。微观视界的波粒二象性就是这种情况。于是萨斯坎德针对黑洞视界的热晃动和量子晃动二象性的处理，认为也是这种情况，而提出黑洞互补性原理。
2）在弦学或黑洞这种情形中，实践论要面临一个实验选择：你是作“宏观人”（点外人）留在黑洞外面，从视界的安全的那一侧记录数据呢？还是作“微观人”（点内人）跳进黑洞，从内部进行观测？这里一个人不能同时分裂为两部分：既是留在黑洞外面，又是跳进黑洞进行观测。这种情况不矛盾是不可能的，且是不能互补的绝对性矛盾。即你不可能同时在外面又在内部。为什么黑洞就不一样呢？萨斯坎德说，根据视界的定义，没有信息可以从黑洞里面传到外面。视界外面的点外人（宏观人）与视界内部的点内人(微观人)和物的联系是被永久隔绝的，这不是通过一堵很厚的墙，而是通过物理学的基本规律。
3)但要回答信息不丢失之谜，仅仅提出黑洞互补性原理是不够的。一是还缺乏细节，微观人（点内人）可能还会遇到新的视界，例如将不可避免要依赖于超越普朗克尺度的物理学。其次，即使特霍夫特的全息原理能帮忙，但全息原理本身也含有庞加莱猜想翻转问题：这类似死了几千年的埃及法老的棺材里的木乃伊，有人能知晓他生前的死因，一是木乃伊体内保留有死因信息的粒子，要向外送出；二是陵墓外认知死因信息粒子的人，也要针对它输进认知。即要认识全息、制造全息，必须要两种相干粒子对撞。这也会遇到类似“羊过河”寓言故事的难题---在一维空间的桥上，两只相对而行的羊，在桥中间如何交换位置？所以萨斯坎德在的全书中，他和特霍夫特等反霍金一派论证的一个有力说辞，是用“持球跑进”。
3、萨斯坎德说，现在来检查黑洞不丢失信息，这并不是一种终结。一种科学理论能成为主流，它还有许多细节。在他的这些细节的考量中，也许有新的理论“持球跑进”。这是萨斯坎德把美式足球的一个术语引进科学，原意指枢纽前卫在传球掩护被攻破后的持球跑进。在弦学中，指一种视界被突破后，会自然带进内景与外景两种不同的看法。萨斯坎德把这称为科学的一种新互补原理，实际“持球跑进”也是与庞加莱猜想翻转定理等价。正是在“持球跑进”的细节的考量中，斯坎德的新实践论与矛盾论的定义，揭示了21世纪弦论、全息原理以及持黑洞不丢失信息的几乎所有非主流推论细节中的一个基础性纰漏。
1）例如在李新洲等翻译，湖南科学技术出版社2010年出版的《黑洞战争》，仅301-302页的图图片及文字就有两处矛盾。一是萨斯坎德把持球跑进的翻转，推理到普朗克尺度的只给一维的沿着线地移动的类似“点”的微观人。这是把微观的“线地人”看成算珠的一些小珠子，试着不用其他维度去想象线和珠子，为了追踪不同的类型，可用红、蓝、绿等色标记珠子。这种组合有无限多种可能性，但它们能持球跑进相互穿越交流发送信息吗？不能。
2）所以萨斯坎德给出了第二套方案：“线地人”要用一个高倍显微镜来观测它们生活的世界，看到的其实是二维的，并不是没有粗细的线，而是一个圆柱面。在显微镜下，有一些小得多的物体，类似蚂蚁一样，可以沿着圆柱面的柱长和表面在两个方向同时移动，彼此通行，而不发生碰撞。这对吗？单就柱面这个效应的事实说来，是对的。但就线和珠子已经推理到普朗克尺度的视界来说，那么萨斯坎德违法了自己的实践-矛盾定义：其一，“线地人”针对相互穿越交流发送信息，是用不同时的两次，且用的方法也不同的观察，又是不一致的两个观测的结论，合在一个的脑海景象中，不矛盾是不可能的。其二，这里普朗克尺度的“线地人”，不能没有区别地同时分裂为两部分，即“线地人”不可能同时在普朗克尺度视界外面又在普朗克尺度视界内部。这种情况不矛盾是不可能的，且是不能互补的绝对性矛盾。
3）此外，按萨斯坎德的“持球跑进”的本意，代表持球运动员的线地人，和代表“信息”的球，是同一层次，或平等的整体，球不是线地人身体的线地原子、分子。按特霍夫特画的基本粒子谱图的猜想，如果把线地人比做宏观人，线地原子比做宏观人身体里的原子，那么如果把线地人身体压缩进线地原子所占据的直径尺度体积，线地人将变成一个黑洞，萨斯坎德和特霍夫特等反对霍金的理由，且不是又变成了悖论。
4、解救的办法只有三旋理论。从庞加莱猜想翻转引理，试着不用其他维度去想象线和珠子。这里的“线”不再是圆柱面的线材，而是圆柱面的管子；珠子也不是在圆柱面外移动类似的算盘珠子，而是在圆柱管内移动的，类似球面或环面的珠子。当然如果珠子的自旋只有面旋和线旋，要持球跑进相互穿越交流发送信息也不行。萨斯坎德说，理论物理学家常用来交流的是专业的数学语言，要区分持有的实践论和矛盾论是他们先前经验的脑海景象，还是重新装备的的数学公式。如在三旋理论中，球体的内禀自旋有两种：面旋和体旋。面旋是，设大指姆指与其余四指垂直，左手或右手握住球体，大指姆指的方向规定为球体的轴线，那么其余四指的方向标示的运动为“面旋”。它有正反两类状态：A和a。体旋是，设大指姆指与其余四指垂直，左手或右手握住球体，大指姆值指的方向先设为球体的面旋轴线，如果其余四指的方向无运动,而是大指姆弯曲指示的方向才有转动,此运动称为“体旋”。它也有正反两类状态：B和b；此时体旋的转轴与面旋的转轴垂直，并可在面旋平面转动360度。
1）面旋和体旋还可两两组合，就有四类状态：AB、Ab、aB、ab。按张学文先生的组成论，一个(或N)“庞加莱猜想球点”的标志值的个数n就是8；根据他的复杂程度公式，复杂程度是与概率联系对应的一种平均值；对数以2为底，其复杂程度值是：
C=（n)log(n/N)=8log8=24 bit              (2)
而类圈体（即环圈）内禀自旋有三种：面旋、体旋和线旋。面旋和体旋跟球体相似，只是线旋是多出的。线旋类似通电磁线圈磁场的磁力线转动；它还分平凡线旋（G、g）和非平凡线旋（E、e；H、h）。类圈体的面旋、体旋和线旋还可两两组合，或三三组合，合计的标志值个数就是62，对数以2为底，其复杂程度值是：
C=（n)log(n/N)=62log62=353 bit           (3)
2）空心圆球内表面翻转成外表面，把管道及珠子推理到普朗克尺度，只给一维的沿着管线内壁移动。内外各自持球跑进的珠子相遇，在转点的普朗克尺度上，由于还可以各占一半合成一个球体，作体旋翻转后，各自再分开，恢复原来各自的形态。此前，“转点”的“庞加莱猜想球”自旋，如果是作纯面旋，那么从内向外或从外向内的交流就会被阻塞；不堵塞只能作纯体旋和四类组合旋。只不过纯体旋的转轴方向，与管柱壁的管长方向的中心线垂直。
3）空心圆球内表面翻转成外表面，在庞加莱猜想球式的“转点”自旋这里，存在量子论类似的“间断”性。原因是，其一，即使球体的纯体旋不阻塞从内向外或从外向内的交流，但由于“转点”外的交流是在同一段线上运动，根据广义泡利不相容原理，它们必须“间断”交换才能进行。其二，如果是四类组合旋有一个被选择，本身也产生“间断”，原因是它有旋到纯面旋位置的时候，这种阻塞即使时间是短暂的，因双方运动的速度或频率差，也要用普朗克尺度来截止可能涉及小数点后面的无理数或有理数的位数计算。
4）由此，全息翻转到外表的信息像素粒子，排列的点阵列色调图案，不管是全黑色噪声、全白色噪声、全棕色噪声、全粉色噪声，还是一半对一半、表面均匀与不均匀，或雪花点的那种随机的杂乱无章，所有这许多不同方式的重组，并不改变系统的信息守恒的基本特征。
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