原创哲学--对称论(三)
2009-06-28 21:55阅读:
对称论(三)
第五章、
世界的本质规律
1、 对称
对称是系列要素和具有重复性同构对象间的相对运动,是一种可趋于静止也可趋于破缺的双向运动。
物理学家皮埃尔·居里(Pierre
Curie法国,1859—1906)发现世界存在着对称性原理:因果关系中的一切都存在着必然的对称性。
在宇宙和人类社会中存在着广泛的对称性:镜像对称、左右对称(双侧对称、手征对称)、平移对称(空间平移、时间平移)、转动对称(旋转对称、螺旋对称)和空间立体对称(伸缩对称、辐射对称、球对称)、中心对称(轴对称)、分立对称和连续对称、自我大小对称等等。
到目前为止,世上所有的物理定律都满足空间平移对称(在太空、在海里、在地面、在地下),时间平移对称(在现在、在将来)和空间旋转对称(在任何方位、任一角度),没有任何例外。物理定律反映着这个宇宙世界的根本法则,也说明宇宙和自然都植根和依托于对称性。
数学家艾米·诺特尔(Amalie Emmy
Noeter德国,女,1882-1935),提出了对称与守恒关系定理:作用量的每一种连续对称性都有一个守恒量与之对应。
物理学上因而发现了大量的守恒定律――能量守恒、动量守恒、角动量守恒、电荷守恒、奇异数守恒、重子数守恒、同位旋守恒……守恒是自然规律具有对称性的结果。
在人类社会生活中,对称代表着平等、均衡和和谐,与优美、庄重等人格行为契合相连。
中华民族判断事物,就是用“对”和“不对”来代替正确和错误的标准。“对”的本义究竟是什么呢?在甲骨文中,對字左边是“丵”代表一种齿状仪仗,右边是一个手,表示高举显扬。到金文时代,對字左下变为从土,右变为从“寸”,寸也是手的意思。篆文承接金文还衍生出一个加口旁的對字,表示对答。所以,“对”字自古以来。就是高举显扬、仪仗对应之意。仪仗对称方为礼。原来,我们的祖先们一直就把“对”当作对称之意来使用:对称就是正确,不对称就是错误!汉语的因子,昭示
了华夏先民对于对称性的深刻认识。
人们还发现,宗教的因果对称、美术的构图对称、建筑(包括蜂巢蚁穴)的结构对称、音乐的调律对称、语言的排比对仗、数学的正负对称、物理的守恒对称、植物的叶序对称、人和动物外观的左右对称、基因的螺旋对称、人类心理和健康的平衡对称……在一切领域,对称性都是万事万物所蕴含的基本法则,有从最简单到最复杂的多种表现形式,是大自然和人类社会存在的核心思想,是高于一切定律的定律。
对称性表达了一种信息的压缩,从对象的局部信息可以完全推知整体的情况,而不产生任何信息的丢失。一个人任一细胞中的基因都蕴藏着这个人的整体信息,这也是人类和绝大多数生命体上所体现的对称性本质特征。
对称性,还是宇宙和人类的美与和谐的根源。一切优美必然和对称性相关联;而一切和谐,都来自于对称造就的均衡,均衡是和谐之源,和谐是系统对称的理想。
所以,从哲学意义上说,对称性是这个世界的根本属性。是各要素力量的均衡关系和依存秩序。
世间为什么会存在着对称法则呢?
可控和简洁,有序和便捷,意味着变化中的不变性,表明宇宙的存在依托着一种最优化原则。
2、 破缺和非对称
按照对称性原则,对称必然包含着一个对应关系才能构成一个对称的系统。对称的对应对象就是破缺。
什么是破缺?
是对称运动的破裂和新生,对称对象向其中之一过渡,是对称均衡带来的创造运动。
破缺的产生机制是组成对称系统的要素受时间和其他能量的影响,对称要素产生了衰变和转换,对称程度降低乃至消失,系统将向其中之一过渡,致使对称发生变化。
对称性破缺理论是华人科学家杨振宁和李政道于20世纪五十年代首创提出,又为科学家吴键雄(华裔,女)予以实验证实。对称性破缺理论认为:在弱的相互作用中,互为镜像的物质运动不对称。随后,对称性破缺被越来越多地发现出来。
破缺,是事物走向复杂性的进化起点和过程。破缺导致创生和创造,带来发展,也带来世界的缺陷。
生命科学发现,正是因为破缺机制,使得生命的构成分子又表现着多种多样的复杂对称下的不对称现象。而整个时空、粒子、自然界、相互作用和人类自身,也都是破缺的产物,因而这种复杂对称下的不对称状态构成了世界的多样性。
不对称、非对称都来自于对称的破缺,因而,非对称手段是解决对称系统问题的最有效方法。任何创新和创造都是一个破缺的过程。
人类历史的社会形态都是由破缺产生的新社会向成熟稳定的对称社会结构发展,又因为新的对称破缺,社会形态又会出现失稳而滑向其中的某一方面,构成新的社会形态。
人类的社会发展历史,早就为历史唯物论证明是一个螺旋上升(转动对称)的发展过程。
破缺机制蕴藏了什么样的奥秘?
破缺,是不变中的变化,是对称均衡带来的自发创造运动,表明物质世界具备自觉创造机能。
3、破缺的结果
破缺产生的结果有两种:分支、混沌。分支的前期还是对称的延续,分支的无穷分叉导致混沌。所以破缺必然导致混沌。初看混沌,与对称无关,都是混乱的不对称运动,但近年的科学发现,一切运动(包含混沌运动)都表现出以吸引子为中心。而这个吸引子,就是一种对称运动。因而混沌包含着自我大小尺度间的自相似。
所以混沌的定义是:指数级放大初始状态的混乱而有规律的现象。
什么是规律?规是法则,律是有节奏的重复,即遵循一定法则的重复就是规律。而“对称”的定义是:重复性对象间的关联运动。所以规律的本质和对称是相通的。规律的本身就是一种对称。
混沌系统具有三个关键要素:一是敏感依赖初始条件,任何初始值的微小差别都会按指数放大,造成未来状态极其巨大的差别;二是具有非线性的临界发生点;三是具有分形锥,是有序和无序的统一。所以混沌现象往往微观上是混乱,宏观上有规律;混乱是假相,深层隐藏著规则,混沌运动包含着破缺后的复杂对称和均衡。
在混沌和非混沌组成的所有系统中,“吸引子”是运动的核心。所谓吸引子,就是具有把一个系统吸引到终态模式的周期点的集合。混沌运动不论出发点是什么,系统最终将接近它的吸引子。围绕着固定点的运动称为“平庸吸引子”,没有固定点的运动称为“奇异吸引子”。吸引子外的一切运动都趋向于吸引子中心,吸引子内的一切运动都互相排斥,使混沌和非混沌的系统运动都表现出运动对称。
正是因为对称破缺,造就混沌遍布宇宙的每一个角落,是世界复杂性的本原。正是因为对称破缺带来的不对称,让世界变得奇妙,让生命得以诞生。但不对称并不是否认对称,恰恰相反,不对称根源于对称,宇宙和宇宙中的一切都来自于对称变换。而对称变换的结果,又依然向对称回归!
因为混沌来源于对称破缺运动,那破缺中的对称因素就构成了混沌的初始条件,混沌运动就指数放大了对称效应,所以混沌运动的趋向是有序和均衡。人们生活中见到印象最深的混沌运动就是天气,而天气运动中最震撼人心的龙卷风涡流旋转就是一种螺旋对称。
破缺是对称的产物,可破缺又产生新的对称。即使我们看到的世界充满着各种各样的不规则,而这些不规则的后面,总是有着自相似或者叫大小尺度间自我对称的规则。近年科学界风行的分形理论就是用数学的方法描绘了这个自然规律。
分形理论是数学家曼德尔布罗特(B.B.Mandelbrot美籍法国,1924-)1975年首先提出的。他在研究棉价变化的长期性态时,发现了价格在大小尺度间的相似性。在研究信息传播的信号传输误差时,发现误差传输与无误差传输在时间上有着对称性排列。在对尼罗河水位和英国海岸线的数学分析中,也存在着同样的规律。自然界里,云团不是球形,山峦不是锥形,海岸线不是圆的,河流不是直的,树皮不是光的,闪电不会沿直线行进,可是其中的任一局部放大就几乎相当于其整体,有着惊人的自我相似和自我大小尺度间的对称性。在人类社会领域,股市曲线在不同时期有着对称相似的图形,人类历史有着惊人相似的历程,社会的每一个家族都和整个民族的经历整体映射,宇宙间万事万物在局部和整体之间都表现出强烈的自相似性。分形理论的应用爆发到几乎各个领域。科学界流传着一个说法,十年前不懂熵的科学家等于文盲,今天不懂分形理论的科学家等于没有文化,可见分形理论的应用之广泛。
局部放大便能揭示整体的深层结构关系,几乎就是整体的复制品。这一自我相似的分形现象使我们真正看到了对称――破缺――复杂对称……无穷螺旋发展的宇宙奥秘。
对称结构具有天生的内在驱动力量。事物发展接近于对称结构将产生有序,有序又能够促使整个系统开始协同运动,协同运动能高效叠加系统所吸纳的能量。对称性是万事万物的动力之源。
协同学证明:“对千差万别的自然系统或社会系统而言,均存在着协同作用。协同作用是系统有序结构形成的内驱力。任何复杂系统,当在外来能量的作用下或物质的聚集态达到某种临界值时,子系统之间就会产生协同作用。这种协同作用能使系统在临界点发生质变产生协同效应,使系统从无序变为有序,从混沌中产生某种稳定结构。”
4、对称――破缺运动
对称――破缺运动是宇宙间一切运动的总和。
对称破缺运动表现为如下四个方面:和谐共振运动、无序混沌运动、对称竞争运动、单极极致运动。
1)和谐共振运动
共振运动是大自然和人类的普遍运动形态,共振现象遍布宇宙。和谐就是对称系统内部的高度有序性后造成的协同状态,协同运动带来物理学上的共振表现。
古代军队操着整齐步伐过桥而导致桥梁垮塌就是共振效应的结果。
2)无序混沌运动
无序的混沌运动来源于事物的随机性和不确定性,是运动的暂时状态、局部状态和瞬间状态。几率学(统计学)可以说明:无序的增加和发展必然导致有序形成。
3)对称竞争运动
是两个以上对称系统在一个更大系统内的相互运动,是对称系统的一个普遍运动方式。竞争使系统得到优化,竞争的目的源自系统要素和系统本身追求共赢的本性。
而对称竞争运动是万物进化的动力之源,竞争运动导致优胜汰劣。
3)极致破缺运动
A、分立斗争
分立斗争是分立对称的一个表现形式,是对称失衡后,双方寻求破缺结果向自身方向转变的争夺过程。既是对称后期的特殊状态,也是将要破缺时期的普遍状态。
分立斗争既是破缺绝对性和对称相对性时期的普遍运动,也是对称绝对性和破缺相对性时期的特殊运动。跟辩证唯物论的对立统一规律有相同和不同的地方,相同的地方是都具有排斥、斗争、胜负的倾向,目的是促进新对称的达成。不同的地方是本论的分立斗争其普遍性和相对性是处于不停地相互转换过程中。在对称运动为普遍运动的时候,属于特殊性;在将要实现破缺运动为普遍运动的时候,才属于普遍性。分立斗争会加速实现回归均衡或者演变出新的对称结果。所以从整体来说,分立矛盾是特殊的、暂时的、局部的运动。
非对称策略是对称分立运动中的最高效率的策略,是取胜的法宝。非对称策略就是自觉避免对称运动,不和对称系统要素的强项竞争。利用系统缺陷,实现有利于破缺向己方转变的破缺运动。
B、单极突破
对称系统自觉突破均衡,集中所有能量单极突进,以实现破缺,创生预定的新均衡。
人们在做事的时候,只选定一个目标,并且将之作到极致,就比较容易成功;人类在进行攻击的时候,“攻其一点,不计其余”则会收到事半功倍的效果,都来源于这个极致运动原理。
5、 对称――破缺规律
世界以对称和破缺的系统运动方式而存在,由对称破缺而创生,对称的力量达至均衡带来系统稳定。又因要素变化而引发破缺,开始新一周期的创生、变化和发展……对称和破缺所组成的对称性是世界一切运动的总和,决定世界的相互作用。
对称,既是简洁、优美、均衡与和谐,是秩序、可控和高效,但绝对对称又同时代表静止、呆板、沉闷、僵化和死亡;而相伴共存的破缺,既表明世界存在着本质缺陷,又表明一切事物都有着创生、发展及变化的动力,破缺为生动和丰富这个世界充注了生机和活力。
对称性以对称和破缺构成了世间万象的结构基础,以其相互作用,展现出宇宙的真和美,既有着鲜明特质的内在合一性,又有着绚丽多姿的外在多样性。
对称性带来世界的合一性和多样性。世界的合一性让意识了解到世界所遵循的共同规律,让世界万物成为可识可控的目标;多样性又带来纷繁复杂,让宇宙万物和人类社会变得难以捉摸而奥妙无穷。