最近有朋友問我,是否有可能用現(xiàn)代物理的方法來研究陰陽五行這一中華傳統(tǒng)文化內(nèi)容?
一開始我很自然地認(rèn)為這是無稽之談,但反過來一想,如果不考慮現(xiàn)實(shí)情況,完全從開腦洞的角度來想的話,這事倒也不是完全沒法用現(xiàn)代物理來研究。
如果,我們假定,陰陽五行是可以用規(guī)范理論來描述的物理實(shí)在,那它應(yīng)該長什么樣呢?
好了,下面就開始進(jìn)入腦洞時(shí)間。
首先,五行存在相生相克關(guān)系,我們將五行具體內(nèi)容抽象掉,僅用符號(hào)來表示的話,就是如下關(guān)系:
- 相生:a生b,b生c,c生d,d生e,e生a
- 相克:a克c,c克e,e克b,b克d,d克a
這樣的關(guān)系可以用五角陣來描述,相生是外接五邊形,相克是內(nèi)接五角星。
關(guān)鍵在于,我們?nèi)绾斡靡?guī)范理論來描述這一關(guān)系?尤其,如何用群來描述這一關(guān)系呢?
在不考慮陰陽的情況下,我們引入一種無屬性的“氣”,它本身不具有任何五行屬性,但可以轉(zhuǎn)化為五行中的任意一種,它本身用 q 來表示。這樣五行元素加上氣總共六個(gè)元素被稱為“元素場(chǎng)”,是一個(gè)實(shí)標(biāo)量場(chǎng)。
接著,我們來構(gòu)造五行生克關(guān)系為如下映射:
從而我們可以由此構(gòu)造出五行的生克場(chǎng),它是一種規(guī)范場(chǎng):
其它元素都為 0。我們將這十組生成元記為 ,而現(xiàn)在空間中的規(guī)范場(chǎng)只能是上述十個(gè)生成元的線性組合。
由于我們添加了無屬性的氣元素,所以現(xiàn)在生克場(chǎng)有這樣一種特性:
這個(gè)特性非常重要,我們?cè)诤竺鏁?huì)看到。
接著,依然不考慮陰陽,我們來嘗試構(gòu)造規(guī)范場(chǎng)的動(dòng)力學(xué)模型。
我們用 來表示五行場(chǎng),它有六個(gè)獨(dú)立分量,且每個(gè)分量的取值都是實(shí)數(shù)。而由生克作用
構(gòu)成的矢量場(chǎng)
是一個(gè)每個(gè)分量都是一個(gè)生克作用的矢量場(chǎng):
。
下面,根據(jù)傳統(tǒng)規(guī)范場(chǎng)論的思路,我們可以構(gòu)造如下作用量密度:
這是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范場(chǎng)論的形式,我們可以加上熟悉的 Lorentz 規(guī)范固定條件 。將所有自由運(yùn)動(dòng)項(xiàng)與生克場(chǎng)自作用項(xiàng)去掉后,五行場(chǎng)與生克場(chǎng)之間存在如下相互作用項(xiàng)(
):
顯然,五行生克關(guān)系就是通過這兩項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的。
我們下面來看經(jīng)典情況下五行生克的運(yùn)動(dòng)方程,容易從作用量密度導(dǎo)出如下:
直接硬解這個(gè)方程式非常麻煩的,比如生克場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)張量 中包含了生克場(chǎng)的二次項(xiàng),所以整個(gè)生克場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方程式一個(gè)二階矩陣的偏微分方程,很難直接求解。
但,從另一方面來說,我們注意到之前提到過的生克場(chǎng)的特性 ,顯然這一特性也會(huì)傳遞給其場(chǎng)強(qiáng)張量:
,因此我們對(duì)生克場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)張量的運(yùn)動(dòng)方程中所有元素上標(biāo)求和,可得:
這個(gè)意義就很明顯了:元素 i 的變化量取決于能生克它的所有元素與相應(yīng)生克場(chǎng)的量,很符合我們的五行直覺。
將這個(gè)結(jié)果代回運(yùn)動(dòng)方程可得:
也即,五行場(chǎng)的靜質(zhì)量必須為 0,而生克場(chǎng)雖然可以作用在五行場(chǎng)上引起元素生克變化,但五行場(chǎng)并不是生克場(chǎng)的源,生克場(chǎng)時(shí)自身的源。因此,如果空間中并不預(yù)先存在生克場(chǎng),那么即便有再多的五行場(chǎng),也無法憑空創(chuàng)造出五行生克變化。當(dāng)然,換個(gè)角度來說,五行場(chǎng)在時(shí)空中分布的變化,也必然伴隨著生克場(chǎng)的,且它不僅僅是引出生克場(chǎng),而是確定了在變化位置生克場(chǎng)的具體值與方向,所以也可以視為一種源。
此外,在不考慮生克場(chǎng)自作用的情況下,它的運(yùn)動(dòng)方程就是很常見的最典型的波動(dòng)方程,但五行場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)方程卻是一階偏微分方程,顯然兩者的行為非常不同。
非但如此,由于生克場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)張量中包含了生克場(chǎng)的一次項(xiàng)與二次項(xiàng)兩部分,生克場(chǎng)彼此之間的相互作用可以變得非常復(fù)雜而有趣,會(huì)呈現(xiàn)出很多復(fù)雜的互動(dòng)關(guān)系。比如,如果同時(shí)存在 a 生 b 與 b 生 c 這兩個(gè)生克場(chǎng),那此時(shí)運(yùn)動(dòng)方程將變成:
可見,此時(shí)在預(yù)料中的兩個(gè)波動(dòng)方程(第一、二條)之外,還多了兩條耦合方程,使得這兩個(gè)場(chǎng)并沒有那么獨(dú)立。當(dāng)然,這組方程有一個(gè)很簡單的形式:,這樣上述方程就退化為(這里還記上規(guī)范固定條件):
顯然,如果 a 生 b 的生克場(chǎng)非類光,那系數(shù) 就必須為常數(shù),運(yùn)動(dòng)方程就變?yōu)椋?/p>
顯然波動(dòng)方向與自身方向正交的平面波、球面波甚至 Column 勢(shì)就能滿足條件了。
而如果 a 生 b 的生克場(chǎng)類光,那系數(shù)可以不是常數(shù),從而方程為:
則我們可以取 a 生 b 的生克場(chǎng)依然是一個(gè)波動(dòng)方向與自身方向正交的類光場(chǎng),同時(shí) 也是一個(gè)波動(dòng)場(chǎng)所以滿足
,同時(shí)兩者須滿足如下耦合方程:
即 的波動(dòng)方向與生克場(chǎng)、生克場(chǎng)的波動(dòng)方向都正交。也即,我們可以認(rèn)為現(xiàn)在這兩個(gè)生克場(chǎng)雖然在每一點(diǎn)上的作用方向都是相同的,但強(qiáng)度存在一個(gè)差異,且這個(gè)差異的變化傳播方向與場(chǎng)本身的方向、傳播方向都正交。
可以預(yù)期到,如果在初始狀態(tài)下十種生克場(chǎng)都存在,那最后的相互作用會(huì)是非常復(fù)雜的,簡單的正交關(guān)系將不再滿足條件,我們會(huì)面對(duì)一大坨完全“糾纏”在一起的生克場(chǎng),其中的動(dòng)力學(xué)關(guān)系與代數(shù)關(guān)系會(huì)非常復(fù)雜。
比如,如果現(xiàn)在存在這么幾種生克場(chǎng):a 生 b、b 克 d、d 克 a、a 克 c、c 克 e、e 生 a,那么此時(shí)由于 必然恒為零,從而
、
、
與
之間就必須滿足復(fù)雜的代數(shù)關(guān)系,使這四項(xiàng)必須相互抵消,否則將造成原本不應(yīng)該存在的
的出現(xiàn),即 a 元素自身可以無中生有或者憑空消失。從這個(gè)角度來說,或許它就是陣法的基本原理吧……
接著,我們來考慮陰陽。
從我們樸素的情感來說,陰陽應(yīng)該是相互抵消的二元對(duì)立的客體。但在中醫(yī)中我們發(fā)現(xiàn),一個(gè)人可能陰虛的同時(shí),陽也虛。事實(shí)上,我們可以發(fā)現(xiàn)陰陽應(yīng)該不是相互抵消的二元對(duì)立體,而應(yīng)該是可以彼此共存的,只不過兩者之間允許存在一定的轉(zhuǎn)化。
從這個(gè)角度來說,最簡單的選擇就是將五行場(chǎng)與生克場(chǎng)都復(fù)化,實(shí)部為陽,虛部為陰。生克場(chǎng)如果始終保持實(shí)數(shù),那就是陽木生陽火,陰木生陰貨。但如果生克場(chǎng)也是復(fù)數(shù),那樣陽木可以生陽火,同時(shí)也可以生出部分陰火,甚至全部都是陰火。
但,無論我們?nèi)绾握{(diào)整復(fù)化后的生克場(chǎng),我們依然要求關(guān)系 必須滿足。
當(dāng)然,這只是一種沒有什么理論根據(jù)的純腦洞罷了,作為我們建立模型的理論指導(dǎo)。我們完全可以換一套理論來建立模型,這個(gè)就看大家自己的喜好了。
上面只是經(jīng)典的規(guī)范場(chǎng)論模型,我們當(dāng)然也可以考慮將其量子化。
標(biāo)準(zhǔn)的量子化方案,就是利用上述作用量做配分泛函,所有場(chǎng)都對(duì)應(yīng)到相應(yīng)的算符,從而可以計(jì)算相應(yīng)的量子過程:
我們拋開繁瑣的計(jì)算細(xì)節(jié),只從性質(zhì)上對(duì)量子化后的五行生克場(chǎng)進(jìn)行簡單的分析。
在量子化之后,我們考慮最常見的費(fèi)曼圖來做分析的工具?,F(xiàn)在相互作用頂點(diǎn)主要有這么兩個(gè)(這里考慮陰陽帶來的復(fù)化操作,且不考慮生克場(chǎng)自身的相互作用):
看似很正確,但這里存在一個(gè)問題:生克場(chǎng)現(xiàn)在是傳統(tǒng)意義上的規(guī)范場(chǎng),這點(diǎn)沒錯(cuò),但五行場(chǎng)的行為已經(jīng)發(fā)生了極大的不同,它滿足的運(yùn)動(dòng)方程不是傳統(tǒng)的有源波動(dòng)方程,而是一階偏微分方程 ,它可以轉(zhuǎn)化為如下形式:
這里,前者是自由運(yùn)動(dòng)的傳播子,后者是相互作用項(xiàng),換言之,三線頂角相互作用必須為零。
因此,在五行生克的量子過程中,五行場(chǎng)之間只存在四線頂角作用而不存在三線頂角作用,這是非常有趣的。
現(xiàn)在,兩個(gè)五行場(chǎng)之間的相互作用最簡單的形式是這樣的:

上下的直線是五行場(chǎng),中間的紅圈是兩個(gè)生克場(chǎng)。
我們可以將這個(gè)理論與量子色動(dòng)力學(xué)做一個(gè)比較:QCD 中中間規(guī)范場(chǎng)膠子攜帶一個(gè)色與一個(gè)反色,將夸克的色荷進(jìn)行改變。而在我們的五行生克場(chǎng)中,中間規(guī)范場(chǎng)是生克場(chǎng),它也攜帶一個(gè)“色”和一個(gè)“反色”,比如生成一個(gè) b 與消耗一個(gè) q。兩者在形式上非常相似,且都有一個(gè)特點(diǎn):單個(gè)粒子上的所有“色”的總量是守恒的。
真正有趣的地方在于,量子化之后的場(chǎng)存在真空能,也就是和輸入輸出無關(guān)的五行生克場(chǎng)形成的“線團(tuán)”。而這個(gè)線團(tuán)中因?yàn)榭梢源嬖谖逍袌?chǎng),所以也就可以造成其它五行場(chǎng)的屬性改變。
例如,在經(jīng)典情況下,如果空間中并不存在生克場(chǎng),那么對(duì)應(yīng)的五行元素是不會(huì)發(fā)生變化的。比如沒有 a 生 b 的場(chǎng),那即便 a 元素再多、q 元素再多,b 元素的量也不會(huì)發(fā)生變化。
但在量子化之后,情況發(fā)生了改變——真空中可以存在隨機(jī)漲落的五行生克場(chǎng),它們只需要在不確定關(guān)系約束的時(shí)間與空間范圍內(nèi)回歸虛無就可以。那么比如現(xiàn)在隨機(jī)漲落出了一個(gè) a 生 b 的場(chǎng)與一個(gè)與之相反的場(chǎng),由于五行場(chǎng)不會(huì)改變生克場(chǎng)而只會(huì)被生克場(chǎng)改變,那么這個(gè)隨機(jī)漲落出來的生克場(chǎng)就可以作用在 a 元素上,使得空間中的 q 元素減少而 b 元素增加,原本不會(huì)發(fā)生改變的 b 元素由于真空量子漲落而發(fā)生了相應(yīng)的漲落。而作用結(jié)束后,這個(gè)生克場(chǎng)又和相應(yīng)的反場(chǎng)結(jié)合湮滅,回歸虛無。
整個(gè)過程中,我們看到的是五行元素的量沒來由地發(fā)生了改變,這是原本經(jīng)典物理世界中所不可能發(fā)生的,現(xiàn)在卻可能因?yàn)榱孔訚q落而發(fā)生。
甚至于,在既沒有五行場(chǎng)也沒有生克場(chǎng)的情況下,上述過程一樣可以發(fā)生:真空量子漲落中先漲落出了 a 場(chǎng)與負(fù) a 場(chǎng),然后又漲落出 a 生 b 的生克場(chǎng)及其反場(chǎng),量量結(jié)合后,將原本為零的無屬性 q 場(chǎng)消耗,憑空創(chuàng)造出了 b 元素后,不發(fā)生改變的 a 場(chǎng)對(duì)與 a 生 b 場(chǎng)對(duì)又回歸虛空消失,我們能看到的是真空中無緣無故出現(xiàn)了 b 元素同時(shí)將 q 元素消耗為負(fù)。
這是量子化之后我們會(huì)看到的原本經(jīng)典物理下所不可能存在的現(xiàn)象,其發(fā)生的概率正比于 。
當(dāng)然,我們也可以選擇完全不遵守規(guī)范場(chǎng)論的框架,而使用別的方式來構(gòu)造描述陰陽五行的場(chǎng)論,比如取作用量為如下形式:
它給出的運(yùn)動(dòng)方程為:
不妨取 為最常規(guī)的
,這樣方程就變?yōu)椋?/p>
和之前一樣,我們令矩陣 ,那樣生克關(guān)系一樣可以被表達(dá)出來。
甚至于,我們可以采用標(biāo)量規(guī)范場(chǎng):
相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方程為():
你看,一樣可以讓五行元素產(chǎn)生生克變化。
總之,理論上我們可以選擇作為五行生克的理論模型有非常多,從基礎(chǔ)的理論框架,到一些細(xì)節(jié),都有很大的自由選擇的空間。
最后,我們還是要再次強(qiáng)調(diào),上面所做的一切都只是一個(gè) Toy 理論,純粹是為了好玩而作,和實(shí)際物理一點(diǎn)關(guān)系都沒有,我們沒有絲毫證據(jù)可以證明真的存在上述五行場(chǎng)或生克場(chǎng)。
但,如果你要寫小說的話,這里倒是給了你一個(gè)不錯(cuò)的“理論依據(jù)”,你可以以此為基礎(chǔ)來構(gòu)建自己的陰陽五行世界,說不定會(huì)很有趣哦。