科學世界的十二大猜想

摘 "要：提出問題比解決問題更重要，我們在大眾創業萬眾創新的時代感召下，根據描述大自然的分形幾何的相似性原理、科學規律普適性原理以及類比科學研究方法，提出了光化反應決定植物靜和動物動、動植物體內常溫核反應、大陸漂移學說本質、催化劑作用本質、蠶豆和蓑衣草等植物莖不呈圓形、第一推動、分形幾何與物質能量信息、肩周炎病因和中醫以形補形科學原理、人種、創辦刊載科技創意雜志等十二大猜想。

關鍵詞：萬眾創新;科學猜想;第一推動;分形幾何;毛線團理論

時代需要萬眾創新，我們如何創新呢？提出猜想，求證猜想。科技孵化園如此，風投公司如此，自然科學、社會科學、哲學研究也莫不如此。古有嫦娥飛天今有宇宙飛船上天，《西游記》中有孫悟空吹猴毛變出若干孫猴子現實中有克隆動物、植物;數學界有成為定理的費馬猜想、卡塔蘭猜想、龐加萊猜想，有的被驗證為錯誤的歐拉猜想、馮·諾伊曼猜想，還有一些正在驗證過程中如黎曼假設、周氏猜測、孿生素數猜想、哥德巴赫猜想等;愛因斯坦的相對論、李政道和楊振寧當初提出的宇稱不守恒等本質上都是后來才被證實的猜想;中國夢、共產主義也是需要我們求證的猜想。1905年是愛因斯坦奇跡年，2015年能否為中國奇跡年？根據描述大自然的分形幾何的相似性原理、科學規律普適性原理以及類比科學研究方法，我們有下面的十二大科學猜想。“想象力比知識更重要”是愛因斯坦名言，“提出問題比解決問題更重要”是我們的科學信念。哪怕只有一個猜想有意義，也是科學界了不起的大事。

1 光化反應決定植物靜和動物動的猜想

光不可能只偏愛植物，而無視自然界的精靈動物和人類。植物的光合作用僅產生的是“靜物”淀粉和氧氣，而對動物和人類而言的光解作用產生的是具有較大推動力的“動物”激素和信息。植物的光合作用僅是化學反應能量不高，植物不靠外力永遠走不動;動物和人類的光解作用相當于“核反應”，產生的能量、信息巨大，動物和人類有了內生動力而能行走。春光明媚時動物和人類都活躍起來，光照

影響雞產卵，北極婦女在漫長的冬季黑夜中不排卵、不受孕等都是很好的例證。

植物光合作用的研究也是經歷了漫長的過程，從1771年英國科學家普利斯特利開始發現，到1864年德國科學家薩克斯和1880年德國科學家恩吉爾曼。動物和人類的“光解作用”原理也值得好好研究。

2 動植物體內常溫核反應的猜想

無論是核聚變還是核裂變都伴隨著新元素的產生，可否反過來說有新元素產生的地方就有核反應？動植物生長過程中有新元素產生嗎？若有，則意味著動植物體內有常溫下核反應，原理怎樣？其前景可想而知。

3 大陸漂移學說本質的猜想

德國科學家魏格納創立的大陸漂移學說，表明地球在不斷長大，地球也可能由固體行星變成類似木星、土星的氣體行星，乃至能變成發光發熱的恒星。從而宇宙天體與任何生物一樣，也是有生命的，有出生、幼年、青年、壯年、老年到死亡的生命歷程。行星是宇宙天體的青少年時期，恒星是青壯年期，黑洞是死亡期。

4 催化劑作用本質的猜想

構成宇宙的三大要素是物質、能量、信息，催化劑在化學反應中既無物質參與，也無能量參與，一定是信息參與，猶如信念對人的“催化”作用。或者按分形幾何的理解，物質、能量、信息都具有一定的結構，催化劑具有恰到好處的耦合作用，像媒婆一樣只起撮合作用，并不參與反應。

5 蠶豆和蓑衣草等植物莖不呈圓形的猜想

植物地上莖多數是圓柱形，唯獨蠶豆、益母蒿、薄荷、夏枯草等植物的莖都是四方形。植物莖長成三梭形的也不少見，如大家熟習的蓑衣草，它的莖就是三梭形的，其截面是標準的等邊三角形。

是環境因素，還是基因因素？把這些怪物拿到外太空微重力環境的空間站去種植，試一試，這些方形、三角形的莖會變成圓柱形嗎？“橘逾淮北而為枳，環境異也”的現象會不會在它們身上產生？看看太空還能改變些什么？孟德爾研究小小豌豆得出有關遺傳的大學問，我們能否研究出蠶豆、益母蒿、薄荷、夏枯草、蓑衣草等中蘊藏的大學問？

6 第一推動的猜想

蘋果砸醒了牛頓，但牛頓卻迷惑：天體的運動是由萬有引力與上帝的“第一推動”（類似于人造衛星的發射）共同作用的結果？現代人否定了牛頓關于上帝的“第一推動”，卻請來了來自于宇宙大爆炸的“第一推動”。最近，德國海德堡大學的宇宙學家克里斯托弗.維特里希（Christof Wetterich）又否定了宇宙大爆炸。果真如此嗎？

6.1 橡皮輪子為什么會轉起來？

lt;E：＼123456＼中小企業管理與科技·上旬刊201510＼1-297＼206-1.jpggt;

圖1

“如圖1，在一個輪子上套上一根橡膠帶，然后把這個輪子放到一個功率大的燈泡邊，輪子就會不停地轉起來。這是什么原因呢？

當燈泡加熱輪子周圍的橡膠時，橡膠帶受熱收縮（不像金屬及一般物質那樣受熱膨脹），因此使輪子的質心從軸移到偏離軸、靠近燈泡一邊，由于燈泡是放在輪子旁邊（不是下方），所以在重力作用下，輪子轉動。轉動后，輪子上橡膠繼續加熱，而其他部分則冷卻，于是質心又發生偏移，所以可以不斷的轉動。

這是一種熱作用和重力作用下轉動的熱機。當然，如果橡膠帶不是受熱收縮，而是受熱膨脹，同樣會轉動，只是方向相反而已，橡膠帶的作用是有彈性，所以當某一部分收縮（膨脹也一樣）時，橡膠帶的質量分布會發生移動。”

6.2 地球為什么會轉起來？

依據橡皮輪子轉動原理可知，地球受太陽光照射時，也會產生熱脹冷縮，同時，地球分別受月球和太陽的萬有引力的作用。因此，地球的自轉是在太陽光照射下的熱脹冷縮和來自于月球、太陽萬有引力的合力共同作用下形成的。地球不像上圖中的橡皮輪子已被固定，為此地球的自轉必然帶來繞太陽的公轉，且由于作用于地球的萬有引力主要有太陽和月球，而不是其中一個，才導致地球公轉軌道是橢圓而不是圓。

6.3 太陽為什么會轉動起來？

依據地球轉動原理可知，太陽既受來自銀河系中心能量的影響，又受太陽系內所有其它天體和銀河系中心天體萬有引力的合力的作用，從而產生轉動。其它天體的轉動可以類推。

6.4 推論

①宇宙有一個中心能量發射區或吸收區，可冷可熱;

②太陽系中，金星自轉方向與其它行星相反，只因為金星表面物質熱縮冷漲而已;

③日食出現時，地球的轉動速度會變慢。

7 分形幾何與物質能量信息的猜想

lt;E：＼123456＼中小企業管理與科技·上旬刊201510＼1-297＼206-2.jpggt;[圖2 "毛線團理論結構圖]

萬事萬物都有一個源頭，世界的源頭是物質、能量與信息。若能把源頭的三要素統一起來，則能統一一切科學理論。用懂得大自然的分形幾何的數學手段，將物質、能量、信息分解為分別具有2至3維結構、1至2維結構、1維及其以下分數維結構的幾何空間的性質。分形結構的分數維度能解釋世界的復雜性（宇宙的空間維度就有無數多個，而不是3個，也不是10個或11個），分形結構的自相似性能解釋科學規律的普適性，分形的自仿射性可解釋非線性，分形結構的轉換可解釋物質、能量、信息的互通互換。分形的維數，決定了事物的結構，也決定了事物的一切屬性。分形理論應用于物質、能量、信息世界，猶如元素周期律應用于化學世界。物質、能量、信息組成的結構層次猶如毛線團，故此命名為毛線團理論。

“非線性現象的普適性，是學科交叉可以獲得實質性進展的重要基礎。不少科學工作者已經取得這樣的認識，到21世紀，各門類科學，各層次的分類學科將不斷地交叉，同時又加速地綜合，自然科學與社會科學進一步結合并定量化，而科學理論也將高度數學化。”北京師范大學前校長，方福康教授如似說。最具有普適性的數學是什么呢？曼德耳布羅特創立的分形幾何。分形的基本特征是自相似性、自仿射性、不重復性和其維數不必為整數，這與歐氏幾何中研究的幾何結構的維數都是整數這一點完全不同，但分形的這種怪異性質在大自然普遍存在，近幾十年來，分形幾何已滲透到了物理、化學、生物、地球科學、天文物理、社會科學等多學科領域中，顯示出強大的生命力。分形幾何無疑將是研究非線性、復雜性現象的最佳數學手段，既可定性研究、也可定量研究，實在難得。分形幾何超越歐氏幾何，就好比相對論超越牛頓力學。

目前，學科理論的綜合性越來越強，但已有的綜合理論又不夠完善。相對論、量子力學把宏觀世界與微觀世界完全割裂開來，全息理論只能定性研究不能定量研究，超弦理論以及相關的M理論的創立者也許根本不了解分形幾何，他們的思維仍局限于線性思維，認為宇宙由十維或十一維的弦組成，他們根本就沒考慮到宇宙中還有分數維。但這些前沿理論無疑也給了我們啟發。相對論認為，萬有引力來源于空間結構的彎曲，那物質、能量、信息也可能與空間結構有關;相對論還認為，物質、能量是互通的，那更進一步說，物質、能量、信息也應是互通的，這一點在全息論中有體現。弦理論認為，構成世界的基本元件是“只有長度而沒有其他線度，象是一根無限細的弦的這樣的東西”，還認為宇宙除3維空間和1維時間外，其余六、七維是卷曲起來隱藏著的。恰好我們認為，這被卷曲的維就是除歐氏幾何中的一、二、三整數維外的分數維，應有無限多個維度。復雜性、非線性才是世界的本來面目，因為不同維數的分形結構代表了不同事物的結構，也決定了不同事物的性質及狀態。

更進一步說，物質、能量、信息是有一定分形維數的空間結構的性質。物質是具有分形維數大于2而小于3的空間結構的性質，能量是具有分形維數大于1而小于或等于2的空間結構的性質，信息是具有1維到0維間的空間結構的性質。依據分形幾何，結構是可轉換的，那么物質、能量、信息也是可轉換的。不同維數的信息的不斷積累，到1維以上就呈現出質的變化，而呈現能量特征;

不同維數的能量的不斷積累，到了2維以上3維以下，就呈現出

物質的特征。信息是最基本的組成單位，物質、能量、信息三者可

相互轉換，但必須有能量這個中間環節。這與物質固、液、氣的三相變化相類似，只是因為分形維數的變化才導致了物質、能量、信息的三種表現狀態，以及因為分形維數的變化導致了他們的性質變化。

根據以上一些觀點，現分別解釋和預測一下物理、化學、生物和生命科學、天文、醫學、社會科學等領域中的一些問題。

7.1 在物理學方面的應用

①量子力學中提到的“虛粒子”不可測，且在特定條件下，虛粒子也可轉化為實粒子而被探測到，這種“虛粒子”可理解為僅有1維及其以下維數的線性或點性結構的“信息子”，不像2維以上的平面、立體結構易探測。

②量子力學中的所謂的“真空不空”，就是信息、能量、物質相互轉換的結果。

③微觀粒子中，無靜止質量的表明其分形結構低于2維，無體積可言。

④波粒二象性和量子發射的不連續性可解釋為，低維空間結構的不穩定性，探測到1維及其以下的結構顯示出波動性，探測到1維以上的結構為粒子性，且由于粒子性和波動性的轉化而導致量子發射的不連續性。

⑤愛因斯坦把萬有引力解釋為時空彎曲而導致的結果，其實可用分形結構的不同來解釋所有的四種力——分形結構的不同而導致的結果，且力的交換是通過物質、能量、信息的交換來完成的，即通過改變分形結構或者說分形維數來完成的。

⑥弱相互作用宇稱不守衡，是未考察到信息的作用，若加上信息作用，一樣是守衡的。

7.2 在天文學方面的應用

①美國太空探測系統，WMAP探測結果認為，宇宙中包含的一切物質中，原子占4%，23%為冷暗物質，73%為暗能量，這很可能是不同分形結構或不同分形維數表現出的物質、能量、信息的不同分布的真實反映，宇宙中居支配作用的還是那看不見的信息。

②神秘的黑洞可解釋為看不見的信息的集合體的綜合反應，黑洞不是有“霍金輻射”嗎？那正是黑洞的信息轉化為能量和物質的結果。

③宇宙的本質是“無中生有，有歸于無，”若用一個公式來表示就是Si=0

可用分形數學來證明。

當i=0時，即把宇宙看作是零維空間，即看作一點，其面積、體積均為0，Si=0成立;

當i=1時，即把宇宙看作是無窮長的一條曲線，其面積、體積均為0，Si=0成立;

當i=n時，即把宇宙看作多維空間，可用分形數學，把宇宙分解成一條周長無窮長的皮亞諾曲線或表面積無窮大的西爾平斯基海綿，其體積仍為0，Si=0成立。

④宇宙大爆炸的本質是信息、能量、物質相互轉化的相變過程。

7.3 在化學方面的應用

①門捷列夫提出，元素的化學性質隨質子數的增加而呈現周期性的變化，可能是分形自相似性的表現，即分形結構中的維數相近而呈現出性質相似的狀態。元素性質是外層電子數決定的，也可說由原子表面分形結構決定的，同位素的性質不一樣就是因為其分形維數不一樣。

②宇宙早期中存在大量的氫，表明氫原子的分形維數是很低的。元素性質越穩定其分形維數越大，性質越不穩定的元素其分形維數越小。放射性元素的原子核內部分形維數應相當小。

7.4 在生物和生命科學中的應用

①在生物進化過程中，信息尤其是環境信息起著重要的推動作用，生物的突變也主要是適應環境的突變，準確地說是環境突變

的信息促進了生物的突變。在某種程度上說，外因的作用超過內因。

②生命、人的思維、意識是一定的分形結構發展到一定分形維數的必然產物，或者說是信息占有量達到一定程度的必然產物。

③人體中大量的“垃圾”DNA，很可能就是人類智慧的附產品，動物體內的“垃圾”DNA就少得多。

④用物質、能量、信息間的關系原理，可很好解釋達爾文的進化論學說。

7.5 在醫學方面的應用

①中醫經絡理論可由物質、能量、信息的相互作用得以解釋，那看不見、又不可用現代儀器探測，但確實又起作用的經絡和“元氣”，就是信息。

②解釋中、西醫學的不同，西醫主要講物質和能量，中醫還講信息的作用。

③精神與免疫的本質，就是通過信息作用，改變能量與物質。

④通過表面分形結構的研究，探索病情、病理及治療措施，發展醫學和養生學，因為一切內部變化都將促進表面分形結構的變化。

7.6 在社會科學中的應用

①認清信息的本質，不是“虛物”，而是具有一定分形維數的“實物”，豐富信息論。

②物質與精神是不同分形結構的產物，在一定條件下物質與精神是可以互換的。

③科學規律的普適性，可用分形的自相似性解釋，結構相似，分形維數相似，其性質和特征必然相似。

④自然和社會中的“自組織”現象，就是信息、能量、物質間的相互作用，從而達到一種穩定分形結構的現象。

⑤全息論中的“重演律”，可解釋為分形結構在變化過程中，必然會出現與歷史相似的結構，或者說相近的分形維數，這就出現了所謂的“重演”。即任何創新必定是在原來基礎上進行的。

⑥量變與質變的原理、自然中的相變原理均可認為是分形維數變化到一定數值時，產生的分形結構變化。

⑦毛線團理論還可廣泛應用于管理學中，物質是前面1，能量（感情）是后面0越多越好，信息（信念）是后面1，形成10000……1管理哲學，乃至更具廣泛意義的10000……1哲學。

⑧從哲學層面看，毛線團理論既是認識論（分形結構決定一切事物的性質），又是方法論（通過分析分形結構研究世界）。

7.7 在前沿學科中的應用

①相對論論證了物質與能量是等效的，促使了核能源的產生。毛線團理論認為，物質、能量、信息都是等效的，可為新能源的理論基礎。

②毛線團理論還可作為干細胞作用的理論基礎。

③廣義相對論在大爆炸或者說黑洞處失效的原因，大爆炸前的“奇點”可看作0維空間，一切均是“無”，包括物質、能量、信息。而黑洞可理解為全是“信息”，這不是相對論研究的范圍。

④質子有超長壽命，可能是因其分形結構的維數接近“3”，但就不可能等于“3”，純平滑的立體空間是沒有的。只要其分形結構不等于“3”，任何粒子均要衰變，包括質子。只是因為質子是原子的內部結構，原子分形結構的變化是表現在表面的電子上，由此內部的質子衰變很慢。要是將原子剝開，質子衰變就會加快。

⑤最近科學家測得引力的傳播速度是光速的1.06倍，可解釋為引力的傳播媒介是信息，反過來說，信息的傳播速度高于光速。這并不違背相對論，信息不是傳統的物質概念，它是不具有面積和體積的線性結構。宇宙學中的所謂“虛時間”和“虛質量”以及“量子瞬間轉移”、“量子糾纏”等，最終將落實到超光速的信息上來。

⑥最近，在日本工作的一個國際科學家小組發現了68個“怪異”的“β介子”，表明微觀粒子層出不窮。更進一步說，根本就沒有基本粒子，微觀粒子有無限多，這是“毛線團理論”的一個推論，有無限多個分形維度就應有無限多個微觀粒子。

⑦毛線團理論可作為研究納米技術的基礎理論，納米材料的表面分形結構決定其性質。

⑧運用分形幾何中分形維數決定分形結構，繼而影響事物性質的原理，研究相變的數學理論，以此為契機，加大分形幾何的應用研究。如，超導體和超流體的分形結構研究。

⑨利用物質、能量、信息相互作用原理，研究我國古文化中的諸多神秘現象，從而煥發我國古代科學的青春。

8 肩周炎病因和中醫以形補形科學原理的猜想

傳統理論認為，引起肩關節周圍發炎的原因很多，一般來說，肩部外傷和肩部活動減少、肩周圍軟組織退行性改變、肩關節周圍韌帶和肌腱等的長期勞損、心理因素等均可引起肩關節周圍軟組織急、慢性無菌性炎癥反應等。但我們認為，引發肩周炎的主要原因還是長期側臥睡覺。為什么肩周炎的病人幾乎是四五十歲以上的中老年人？為什么肩周炎的病人總是一側重、一側輕？這就是長期側臥睡覺擠壓的結果。

鳳凰中醫頻道宣傳的以形補形的案例，核桃酷似大腦，番茄酷似心臟等，另外傳統中醫也有以形補形的理論。以形補形有科學道理嗎？我們在《分形幾何與物質能量信息的猜想——科學世界十大猜想之七》中提出的毛線團理論認為，物質、能量、信息與分形幾何的結構是一致的，即表面結構的相似性意味著分形維數和性質的相似性。

9 人種的猜想

現有理論認為，起源于非洲的黑色人種最早。果真如此嗎？從光學知識來看，白色可分出赤橙黃綠青藍紫來;無論何種膚色的人種，老年的一個重要標志是滿頭白發;就黑、黃、白三個人種來看，一般來說黑種人體力旺、黃種人溫情、白種人更理性，這與人的個體成長規律（由體力、情感再到理性）是一致的。能否據此猜想：白色人種最古老，黃色人種次之，黑色人種最年輕？

10 開辟科技界的星光大道——創辦刊載科技創意雜志的猜想

小米手機的快速發展，很大程度上是利用了互聯網思維，利用小米粉絲的建議，進一步促進小米手機的技術創新和功能的日趨強大。科學的發展也可借鑒這種發展模式。而在科學的發展史上，由于所謂的嚴格審稿制度，多少科學創新的火花被澆滅。在技術領域有科技孵化園，在科學領域也應有相應的科學孵化園——科技創意雜志，為全民科技創意活動推波助瀾，不分男女老少民族與國家，搭建科技草根與科技精英同臺競技的舞臺，激發萬眾創新的熱情，為建設創新型國家、創新型社會、創新型世界添磚加瓦。

世界有一流的純科學《科學》、《自然》雜志，也應該有一流的科技與人文融合的《科技創意》雜志，以此來落實“提出問題比解決問題更重要”的科學理念。科技界的“亞投行”必將催生更多的科技大腕，說不定以具有“道生一，一生二，二生三，三生萬物;人法地，地法天，天法道，道法自然”科技思想的道家始祖老子命名，涵蓋自然科學、社會科學以及哲學的世界級科技大獎也會應運而生呢，從此老子獎與諾貝爾獎日月同輝也不是不可能。

科技界不可能有永遠的霸主，《科技創意》雜志就是要讓科學與民主生根開花，并結出碩果。

11 人死亡前回光返照的猜想

人死亡前生命體征增強的“回光返照”現象如何理解呢？人的生命體征一般包括身體機能、情感、意識三部分，當身體機能弱到一定程度（臨近死亡）時，處于向外發射狀態的情感、意識所具有的能量就會回收，從而增強身體機能，即所謂的“回光返照”。

12 中醫五行學說的猜想

中醫認為，紅色補心、黃色補脾、青色補肝、白色補肺、黑色補腎，這與不同顏色的光是不同頻率的電磁波、不同頻率的音樂可以醫治不同的疾病、不同頻率的音樂可以讓不同的動植物較快生長等現象一樣，是具有科學道理的。不同顏色的食物具有不同的分形結構，其性質也會不一樣，藥性也會不同，這也叫對癥下藥。

科學研究就是要有“大膽假設”的勇氣和“小心求證”的智慧。

參考文獻：

[1]任偉德.漫游物理天地1[M].重慶：重慶出版社，1999：34.

[2]晨風.德國科學家駁斥大爆炸理論：宇宙并未膨脹.新浪科技，tech.sina.com.cn/d/2013-08-16/093186.2013-8-16.

[3]吳振奎.分形漫話[J].讀者，1998（10）：44，45.

[4]方福康.21世紀100個科學難題[M].長春：吉林人民出版，1998：787.

作者簡介：

黃明林（1967-），男，四川蓬溪人，四川省大英縣中等職業技術學校，特級教師，本科，主要研究方向：科學與人文。

黃點點（1993-），女，四川大英人，四川郫縣郫筒鎮晨光社區大學生志愿者，本科。