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1、能量最小原理与阴阳平衡学说摘摘 要要 能量最小原理,是自然界的基本原理之一,许多自然现象以能量最小 的方式存在和演化。本文指出中国传统文化中的阴阳平衡学说的实质是与能量 最小原理是相同的。首先介绍阴阳学说,然后分析阴阳的排列结构,能量最小 原理与阴阳结构、阴阳平衡的关系。关键词关键词 阴阳学说; 阴阳结构; 阴阳平衡; 能量一、阴 阳 学 说阴阳家是先秦时期重要学派之一,其中心思想为阴阳学说,故名叫阴阳 家。汉书艺文志载“阴阳二十一家,三百六十九篇”,据说,都没有流 传下来,这无疑是一大遗憾。 但是,后来在马王堆汉墓出土的的帛书中,发现 了有关阴阳家的著作。阴阳学说对中国古代哲学、数学、医学、
2、天文学、音律、地学,以及诸子百家 学说都有影响。 汉武帝罢黜百家后,阴阳学说部分融入儒家思想体系,部分为 原始道教所吸收,作为独立学派的阴阳家便逐渐消失了。黄帝内经、周易、道德经、鬼谷子等古代典籍中广泛应 用了阴阳学说。目前人们还可以从那里看到阴阳学说的身影。另外,曾侯乙编 钟的铭文是古代一部乐律学全书。在曾侯乙编钟铭文中,也把十二律也分成了 阴阳两类。一类带有浊字,而另一类没有浊字。有浊字的律名都是阴律,没有 浊字的都是阳律。阴阳的概念来源于万事万物,阴阳学说具有普遍意义。老子说:“万物 负阴而抱阳,冲气以为和。” 庄子说:“易以道阴阳。”黄帝说:“阴阳者, 天地之道也,万物之纲纪,变化之父
3、母,生杀之本始,神明之府也。” 另外, 在古希腊的著作中,也有类似的阴阳概念。二、阴阳的排列结构周易中说:“一阴一阳之谓道。”,“道”在这里是指自然和人文方面的 规律,下面几个例子,都是一个阴一个阳的实际例子。中国传统音乐理论中的十二律名为:黄钟、大吕、太族、夹钟、姑洗、 仲吕、蕤宾、林钟、夷则、南吕、无射、应钟。其中有六个阳律和六个音律。 黄钟、太族、姑洗、蕤宾、夷则、无射为阳律,称为六律,简称律。大吕、夹 钟、仲吕、林钟、南吕、应钟为阴律,称为六吕(六合或六间),简称吕。这 在外国音乐理论中是没有的。这十二个律是一个阳律一个阴律,一个阳律一个 阴律,阴阳交错。在曾侯乙编钟铭文中,四基:宫、
4、徵、商、羽是根据三分损益法得到的。 宫、徵、商、羽也是一个阳一个阴,一个阳一个阴,阴阳交错。十天干:甲乙丙丁戊己庚辛壬癸.其中有五阳干:甲丙戊庚壬;五阴干: 乙丁己辛癸. 十天干是一个阳一个阴,一个阳一个阴,阴阳交错。十二地支:子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥。其中,六阳支:子寅辰午申戌; 六阴支:丑卯巳未酉亥。类似的,地支也是一个阳一个阴,一个阳一个阴,阴 阳交错。笔者还把十二个常用的颜色分成六个阳色,六个阴色。这十二色也是一 个阳一个阴,一个阳一个阴,阴阳交错。见笔者论文色互补与不协和音程。笔者曾把 DNA 和 RNA 中的碱基、脱氧核糖和磷酸,都分成了阴阳两类,并 且都是按照一阴一阳交替相互连接
5、。阴脱氧核糖连接阳碱基,阳碱基连接阴碱 基,阴碱基连接阳脱氧核糖。阳磷酸连接阴脱氧核糖,阴脱氧核糖又连接阳磷 酸。阴磷酸连接阳脱氧核糖,阳脱氧核糖又连接阴磷酸。这是典型的一阴一阳、 阴阳交错的规律。在自然科学中,也有许多阴阳的概念。在化学中有:作用相反的两种酶、 酸性与碱性、正离子与负离子、同分异构体,S 构型与 R 构型,等等。在物理 学中有:正负电荷、正负电极、磁铁的 N 极与 S 极、电场与磁场、引力与斥力、 玻色子与费米子、正格矢与倒格矢、自旋量子数、磁量子数、编钟的一钟双音 小三度关系、发射与接收、物与像、左手定则与右手定则,塞曼效应、斯塔克 效应、哈密顿正则方程、原子核与核外部分、
6、明物质与暗物质、正粒子与反粒 子,等等,都是阴阳结构。在分子生物学中有:DNA 的义链与反义链,等等。太极图是一个阴阳结构图. 太极图的基本结构,好象黑白两条鱼,首尾 相随,形成一个圆,俗称阴阳鱼.它以简单、对称、旋转的形式表达着阴阳对称, 阴中有阳,阳中有阴,阴阳之中,又有阴阳,一分为二,合二而一的哲学思想. 笔者曾经指出:四元数、八元数、具有这种阴中有阳,阳中有阴,阴阳之中又 有阴阳,阴阳交错的数学结构。太极图的阴阳鱼是握在一起的左手和右手,两 只鱼眼是手的大拇指的指向,鱼头是手与手腕子相连的部分,鱼尾是手指头的那部分. 黑色和白色相当于物理学中用来描述磁场方向的符号和 . 因此太极 图还
7、表示了左旋性和右旋性,即数学和物理学中的左手关系(定则)和右手关系 (定则). 三、能量最小原理与阴阳结构能量最小(低)原理是自然界的基本原理之一,一个系统总是要调整自 已,使系统的总能量达到最低,使自已处于稳定的平衡状态。能量最小原理对 于宏观世界与微观世界都是适用。例如,在不违背泡利原理的前提下,原子的 核外电子的排布应尽可能使体系的能量为最低。不少植物的茎有强大的附着能力,比如葡萄、黄瓜、扁豆、牵牛花和常 青藤.这些植物的细长而柔软的茎随风摇摆,一旦遇到一个可以作为支撑物的物 体,就会紧紧地缠住,然后逐渐从柔顺的直线形态转变成坚韧的螺旋形态,成 为一只天然的螺圈弹簧,以抵抗强风袭击。有趣
8、的是所形成的螺旋线往往是一 半是左旋,另一半是右旋。早在 18 世纪,植物学家就注意到了这个现象。1865 年,英国著名科学家,进化论创始人达尔文(Darwin.C.)也观察并研究过这个 现象。为了对攀附植物的这一现象给出科学的解释,需要将植物的茎进行简化。 用力学的语言来说,就是把植物的茎简化成一个细长的弹性杆。1859 年,德国 科学家克希霍夫已经建立了一个研究弹性细杆的理论。应用这个理论,做一些 必要的推导和计算,就可以发现,攀附植物的茎从直线转变为螺旋线的现象可 以用弹性杆的平衡稳定性来解释。稳定的平衡对应势能的最小值而不稳定的平 衡对应势能的最大值。笔者认为由细长而柔软的植物茎所形成
9、的弹簧的螺旋线, 在一半是左旋,另一半是右旋的情况下,弹簧的弹性势能最小。显然能量最小 原理使得植物茎所形成的弹簧的螺旋线,一半是左旋,另一半是右旋。左旋与 右旋问题与能量最小原理对应。手性是自然界的本质属性之一,自然界中的氨基酸和糖都有 和 两种对 映体,在无人为外加因素时,天然的或实验室合成物中 和 型分子出现的概率 是相同的,都是外消旋体.笔者认为这也是能量最小原理在起作用。一左一右仅是一种阴阳结构,但具有普遍意义。一般而言,阴阳的排 列结构都是满足能量最小原理的结构。因此,中国传统文化中的阴阳平衡学说 与西方近代科学中的能量最小原理本质上是完全一致的。若采用数学语言,就是能量最小原理是
10、阴阳平衡的充分必要条件。用通俗 一点的语言来说是,若一个系统处于能量最小的状态,则这个系统的阴阳结构 处于平衡状态。反之若一个系统处于阴阳平衡状态,则该系统能量最小。参参 考考 文文 献献1 刘延柱,葡萄藤的力学,力学与实践,2001,23(2):79-80.2 王洪吉,八卦数学物理原理,中国国际教育出版社,香港,2002.5.3 Wang Hong-Ji, The Application of Octonion to Physics(八元数在物 理学中的应用),International Congress of Mathematicians Beijing 2002(2002 年北京国 际数
11、学家大会),Beijing:Higher Education Press(北京:高等教育出版社), 2002: 292- 2934 王洪吉,八元数物理理论,天津市物理学会教学与科研学术会议论文集, 1995:21-26.5 王洪吉.太极、两仪、四象、八卦与基本粒子,光明网论文发表中心(自然 科学),2007 年 5 月 22 日。6 王洪吉,互补色与不协和音程,光明网论文发表中心(自然科学),2007 年 2 月 1 日。7 王洪吉,曾侯乙编钟的音律体系,光明网论文发表中心(自然科学), 2007 年 2 月 13 日。8 王洪吉,莫扎特效应与阴阳学说,光明网论文发表中心(自然科学), 2007 年 2 月 12 日。9 王洪吉,互补色与不协和音程,光明网论文发表中心(自然科学),2007 年 2 月 1 日。10 王洪吉.太极、两仪、四象、八卦与 DNA,光明网论文发表中心(自然科 学),2007 年 5 月 10 日。11 王洪吉,阴阳振动和阴阳波,光明网论文发表中心(自然科学),2007 年 5 月 16 日。12 王洪吉,量子纠缠态的理论研究,光明网论文发表中心(自然科学), 2007 年 3 月 25 日。13王洪吉.一阴一阳之为道,光明网论文发表中心(自然科学),2007 年 6 月.14王洪吉.八卦物理学,天津:天津出版局.1995.