《运动何以可能》上篇之十六：《试从原点论角度解释不确定原理》（版权所有，抄袭必究））

试从原点论的角度解释不确定性原理、几率守恒

的客观本质

                                                       华柱   济舟

量子力学的神秘现象到底隐藏着大自然什么样的机制?本节将从原点模型的角度重点解释不确定原理，并以本书的观点解释波动本质、自旋本质、泡利不相容原理、几率守恒原理。

前文已述，几率是原点更新的内在表达方式，是确定与不确定的对立统一，在以下三方面体现：

1、两点靠近是表达出靠近方向的最大几率，两点互旋形成基本集合也只是在旋向上有最大几率。例如两点靠近：

2、在肯定原有关系又要否定原关系的矛盾中形成各种集合，在集合中，始终存在个体与集体的矛盾。个体在表达各种内部关系时，是以几率方式表达的——不能确定下一更新选择哪一对象。

3、集合越小，综合效应越小，整个集合运动的不确定性越大。反之，集合越大，整个集合运动的确定性越大。

如下图，以一个原点的更新为例，用数字标记每一次更新。

图中表示一原点9次更新的轨迹，每一次闪现的位置都是不能完全确定的，可确定的是更新点的当下更新范围必须与灭点的位置有所接触。当下尚且不能完全确定，当时间放大后更难确定其位置。

也可以将一个集合体视为一点，上图反映的就是一个集合在内部各点的更新下造成的集合整体的位置移动，因为原点更新的不确定性，集合体也具有不确定性。

上图从形式上看，每一点或每一集合体在当下只有一个位置，且不动，随着不断更新，就有了不确定的连续轨迹。

因为我们具有感知的时间极限，这个感知的时间极限我们自认为是“当下”。我们根本不可能深入时间基元去“观看”原点及原点集合，我们感知的极限认为的“当下”远远大于真正的当下时间基元，于是观测本是“集合体”的微观粒子，极有可能将其有过程的运动，我们看作了无位置的顿现。也因为感知极限，我们有了粒子一瞬间内似乎同时出现在不同位置的疑惑。

我们不能深入时间基元观察原点，我们的测量有极限，感知有极限。因此通过测量的基本物理量，再去计算、推理，得到的“图像”始终不是真实状态，只是真实状态的近似。现在假如以我们人类的感知的“当下”去观看原点会是什么景象？设想一番也许是有趣的——看到的不会是真实的当下静止的只有一个位置的状态，而是仿佛是一个实在的波动的弦——从二维的角度说是弦。实际上是一个时间段的“轨迹”，是仿佛“视觉暂留”看到的现象。

人类意识接收感官的信息，比如观察物体的信息，需要神经信息传递，需要大脑处理信息，即：需要时间。这样就存在知觉延迟——知觉的信息是后知后觉，我们以为看到的当下，已经是上态历史了。对应真正的当下（现在）。这个对应，产生了相对认识的表象，也决定了我们只能相对认识具体现象。我们意识到的实际是一个时间段的“信息流”。

就如电扇的风叶只有三个，高速旋转后，看起来就像一个实在的圆盘不断转动，实际任何时刻都只有三个扇叶，扇叶之间是不连续的。又比如是一根火棍，旋转后，看到的是一圈火轮——实际上当下只有一点火星。

从呈现现象来看，粒子在当下是永远是粒子，而波只是不确定的轨迹，因为下一时刻位置具有一定的不确定性。从最微观的基元——原点来看，当下显现就是点，而不确定的就是显现的具体位置。无形整体本来就包含不确定的自由意义。

确定与不确定的对立统一是表现在一切物质之中的，从原点到星系都表现出确定性与不确定性。

从观察测量角度说，确定性就是粒性，不确定性就是波性。越是微观的粒子其集合的原点越少，集合体的位置更新越具有不确定，移动位置越难以测量，即越具有波性；越是宏观的物质的移动位置越易测量，即越具有粒性——其实是将物质当一个单位整体在看，而忽视其内部的子集合的剧烈的变动。是内部每一粒子的波动轨迹叠加，当一个整体，轨迹就具有很大的确定性。在论述运动的速度本质时，我们也论述了物体静止或运动都有“捆绑效应”，要而言之，原素之间相互“勾连”，发生关系，才能形成集合，集合整体就自然产生对原素的束缚。

宏观物体占有的空间范围大，如果相应的将这个宏观的单位整体的运动轨迹放大直更宏观的时间，其不确定表达的波性就放大出来了，例如考察太阳一百年内的运动轨迹，将具有明显的波动。

量子物理中不确定原理的不等式是：

指动量和位置不能同时进行精确的测量,对位置的测量越精确,对动量的测量就会越不精确,反之,对动量的测量越精确,对位置的测量就会越不精确。

姑且不论我们对时间空间的测量固有的极限，如在测量位置时，为了观察粒子，必然用光照射而对粒子位置的干扰。不确定原理是具有本质属性意义的原理。从单个原点来看，在时间基元内，根本不动，当然没动量——位置和动量本不同时具有，不动并非永远不动，处于更新状态，点灭同时更新，而更新的位置方向是几率的，所以知道原点的位置后，下一刻的确定位置无法知道的。同样的，原点组合的粒子，在极短时间内，剧烈波动，确定这一刻的大致位置，下一刻的位置将极不确定。因此，不确定的基本表现是粒子更新位置的不确定。而且，集合越初级越简单，集合的更新运动的轨迹的不确定性越大，波动性越大，动量与位置的测量关系更具有互补性。

我们只能在一个画面上去把握点与点变的一个方面，因为点不动，就没有顿变，而点顿变时，已经失去点的把握。粒性与波性不能共存在一个画面之中，波动时没有位置，位置确定又没有波动。对位置（即点不动性、粒性）愈知道，对速度（即顿现几率、波动性）愈不能确定，反之对速度的测量愈精确，就不能确定每一次顿点在哪里（更新的轨迹）。

从以上角度我们也可以试着解释矩阵力学物理量不对易的原因。动量p和位置q的乘积不满足乘法交换律——当我们先测量动量，然后再去测量位置，获得的乘积，不等于先测量位置，再测量动量所获得的乘积。因为不确定的几率，测量先后次序的量并不一样。

无法同时测量动量与位置，从最本质来说，原点有位置时，就没有动量；说有动量，就是更新，此时位置是不可测的。原点的微观集合体，确定位置时，也没有动量。而测量动量，就是其一串时间上的表现，此时就没有具体位置。用奥卡姆剃刀来审视，这也是最干脆、最直接的解释——无法同时测量两者，就是说测量其一，另一量并不存在！

当我们说微观粒子的位置无限精确，波长就无限的小，进一步推论：位置的当下确定，就没有波长。这个推论不难，只是这样很容易认为粒子不能运动，永远是固定静止的存在者——那动量怎么可能出现呢？如果想到粒子更新的变动方式，这一步也许就跨出来了。

越接近微观，越接近终极真相。量子力学很好地表现了这一点。例如，我们认为微观粒子是闪现跃迁的，认为在一个时刻处于很多位置。这些都是受限于人类自身的观察能力。微观粒子的集合元素很少，更新极快，运动的过程时间极短极快，我们感知测量不了，其过程发生什么不能知道，仿佛是无过程。特别的是，我们已论述我们的感知极限和测量极限，所以这个“点”也可以是微观粒子。这也算是现象对真相的映射吧。从本原来说，基元原点的发生就是无过程的，更新是跃迁的。原点是本原直接的生成，是原初之具体有。

换一个角度论述。位置，是空间限定、界定的意义，即本身具有规定、确定的意义。一个有形的具体存在者当下只能有一个具体的位置。从原点顿生我们就论述过：原点的空间位置、其界限信息就是原点的本质意义——本原自生的规定意义。本是真空基态的“相变”。没有具体界限、具体存在位置，无法存在，无法成为“所是”。一个具体的粒子当下也只能存在于一个位置。只是因为其更新的不确定性，表现出“概率波”，一个时间段内，仿佛同时存在于不同位置，实际是我们不知道它在那个位置，无法预测。切分至真正的当下，只有一个位置。

这里，还只能用形式逻辑。集合的原素越来越多，集合体越来越大，正如前几节论述的，因为捆绑束缚效应，集合体的波动性越来越小，而确定性越来越大。宏观物体的不确定性又通过更长的时间段才明显地体现出来（这也正是形式逻辑得以必然发展出来的原因之一。试想，在一个完全变化不定的世界，我们能形成定义吗？微观子具有很大的不确定性，不通过相互勾连形成集合，进一步形成网络系统，就形成不了自反馈的系统，也演化不出智慧生命去认知世界。）

所以量子力学并没有告诉我们在过程中发生了什么，而是告诉我们把过程的初始状态和最终状态结合到一起的概率。

每个原点的更新范围都在紧靠自己周围的空间区域，原点因此形成更新的几率范围，就像自己的“势力范围”，原点之间的结合不能越过这个单个原点的“势力范围”，原点之间就拉开了空间距离。从整体发展的角度来说，这是原点不可入性的扩展，一方面肯定具体个体的相对独立性，一方面使集合体内部原素之间关系变化有相对更大的空间自由，从而让集合体性质更多样化。组成粒子的原点越多，整个粒子几率范围越大，粒子之间的空间距离越大。直至宏观，星球越大，势力范围越大，与别的星球的空间距离越大；星系越大，与别的星系的空间距离越大。原点、粒子、星球的几率范围，导致别的原点、粒子、星球的不可入，就表现为斥力。例如假如有两个粒子互相吸引、靠近，至对方的几率范围，则再不能靠近，为了平衡引力与斥力，必然互相不断旋转，从外部看，两个粒子的组合是一个新的粒子，这个新粒子就是在不断地自旋——亦如基本集合体一样，是更新造成旋转的现象，是不连续的，也没有规则的轨迹，更没有自转轴。

几率守恒原理是说在某一处找到基本粒子的几率减少，同时另一处基本粒子出现的几率增加。如果基本粒子不遵从几率守恒原理，很可能宇宙间的很多事物就会无缘无故、无声无息地消失。其本质是物质基元原点的守恒律——大小寿命等性质守恒和生灭耦合的数量守恒。所以，虽然每个原点不断死亡但是始终在不断更新，一个原点顿灭，必定同时顿生新点在其周围。基本粒子都是原点组成的内部关系比较稳固的初级集合，虽然移动位置具有不确定性，我们难以观察测量，但是因为原点守恒律，基本粒子不在此处出现，必定在某一彼处出现。

原点当下更新只能表达一个关系，只能有一个对象选择，只能有一种行为，所以原点的集合乃至星球的结合都遵循两两结合的原则，例如一区域内有三个粒子，必定是两个粒子先结合，然后第三个粒子与两个粒子的结合体结合。宏观上如太阳系，金星受到的是太阳与水星的引力，地球受到的是太阳水星金星的引力。原子的核外电子排布中，相同自旋的电子必然处在不同的轨道上，是因为每一个电子都是与前面的原子核和电子发生关系，前面的层次已形成不可入的更新几率范围，必然排斥别的电子进入，这是对泡利不相容原理的解释。

氢的核外只有一个电子，原子核的密度大，更新的几率范围也大，因此电子与核的距离相对也较大，电子在核的几率范围外不断运动，就形成电子云的情形。

描述到此，能量的本质也很清楚了——能量就是物质对空间的占有。质量大的物体更新几率范围大，在一瞬间占有的空间也大。为什么能量又与速度有关系呢？因为速度大，则在一定时间内，在更大空间内运动，远远超出自己静止时(原范围更新)占有的空间，相当于占据了很大的空间。原子弹爆炸之所以能产生巨大能量，因为原子的原子核把所有质子中子束缚在极小的空间内更新，一旦束缚失去，就获得自由，表现出巨大的波动，极短时间内要占据极大空间，在占有的空间不断更新，排斥空间内的物体，就能对空间内的物体造成极大破坏。

假如质子内是夸克，夸克挣脱束缚的能量会更大。能量这时候表现，实是极微粒子单位时间内对空间的占有量、弥漫态。

速度很小，单位时间占有空间格点少，速度大，则占有格点多。仿佛质量增加。当下一个粒子静止，占一个格点，测不出质量，或说质量为0。速度增加，质量变大，就像一个极微点刹那占据空间，这时候增加的是一个单位时间量的空间占有量。质量，测的是时间上动态变化。静止的状态测不出质量。质量小速度快的的物体单位时间对空间占有量可以等于质量大速度小的物体的单位时间对空间的占有量。能量大小与物体质量及运动速度相关。质量越大，集合内的粒子数量越多，当然蕴藏的能量大。质量的平方，与面积相关。

物体在受外力作用下更新移动位置，表现出“最小作用量原理”，也试着从原点论的角度尝试解释。以苹果落地为例，其有无数条路径下落，但苹果似乎能“选择”作用量最小的路径。本质是什么？是整体更新原点，外力方向上具有最大几率。从苹果这个个体整体看，综合其内部各级集合，向引力方向的几率更新，是直接性地表达，具有最小作用量——而向其余方向，都会造成多余作用。没有这个直接性的最大几率，一切具体运动变化失去一致性，发展的事物失去稳定性。

进一步地理解：直接性，是整体属性。我们反复说过，直接性是与绝对对称性、平衡、圆融在本质内涵上原始相关的，是绝对不可测的必然表达方式。直接性的方向路径上，具有最大几率，正是平衡圆融的必然体现，也体现出平稳性。平衡圆融正是因为绝对对称性。

如下图，一物体用代表一个物体的质点表示（这个点也可以想象成是代表该物所有原点综合效应后的一个原点，实际物体的单个原点受力更新为了要满足各级集合的关系，更新轨迹十分复杂），向另一物运动，有无数条路径，但直接向另一物的更新，具有最大几率。

应该能马上想到原点层次的每一次更新，都是“直接”的，因为新点对延续灭点的界限信息有所延续，与灭点位置相连或部分相叠。即在这个非常小的“更新”的时间段里，原点“走”的是“直线”。

哈密顿原理与之联系起来理解。哈密顿原理语言描述：保守的、完整的力学体系在固定时间内，由某一初位形转移到另一已知位形的一切可能运动中，真实运动的主函数具有稳定值，即对于真实运动来讲，主函数的变分等于0，实际发生的运动变化对应于作用量是稳定的过程。

0意味着对称、平衡、不增也不减。

看一段话：“解释宇宙中各种形态的复杂多变性，光有对称性原理是不够的。除此之外，我们还要用到另一个概念，稳定性。”[1]这个说法认为对称性原理之外还需要一个稳定性，如我们讨论的，对称性原理就包含了稳定性，正是因为对称平衡圆融，才有稳定性，不断以同一元规范自否后，事物的差异性才得以建立。

最小作用量原理意味着一切物质系统的运动变化都遵循“最大可能”的经济原则。为什么最小作用量原理具有很大程度的普遍性——悬挂的藤蔓、坠落的雨滴、运动的粒子……从宏观到微观？因为正是这样普遍性的一致的规范，才能保证具体事物一定程度的“稳定”，大自然才能不断发展自身。

[1]《第二重奥妙：生命王国的新数学》，[英]伊恩·斯图尔特著,周仲良、周滨成，钟笑译，上海科学技术出版社,第53页。