李杰凱

（沈陽體育學(xué)院運(yùn)動訓(xùn)練學(xué)院，遼寧沈陽110102）

微觀量子學(xué)說之于宏觀競技運(yùn)動與游戲的理論推演

李杰凱

（沈陽體育學(xué)院運(yùn)動訓(xùn)練學(xué)院，遼寧沈陽110102）

量子力學(xué)給人類社會發(fā)展帶來了全新的科學(xué)世界觀，但目前在我國體育領(lǐng)域尚無相關(guān)報(bào)道。采用隱喻、類比分析等邏輯方法，嘗試推演微觀量子規(guī)律在宏觀競技運(yùn)動和游戲當(dāng)中的普遍存在。提出所有的運(yùn)動競賽和游戲均符合“對立即互補(bǔ)”“概率性疊加”和“測量塌縮”等量子規(guī)律。競爭的概率性水平可以成為競賽分類的依據(jù)，實(shí)力相當(dāng)?shù)谋荣惥哂懈叩摹皧嗜酥氯ぁ眱r(jià)值，競爭的高概率性才是激發(fā)運(yùn)動愉悅感受產(chǎn)生的源泉。并以競賽組織編排、100米賽跑、麻將和擲骰子游戲?yàn)槔?，闡述競技運(yùn)動和游戲當(dāng)中的量子力學(xué)問題。

微觀；量子學(xué)說；宏觀；競技運(yùn)動與游戲；理論推演

人類社會文明與進(jìn)步得益于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在科技革命的背后卻是科學(xué)世界觀的不斷更新。回顧人類科技文明的歷史，早年東方老子、西方亞里士多德等先哲們依據(jù)觀察感悟，把世界看成“金、木、水、火、土”或者“元?dú)狻?；而理性啟蒙時(shí)期牛頓依據(jù)實(shí)驗(yàn)提出萬有引力等科學(xué)定律，其機(jī)械還原論世界觀全面推動了工業(yè)革命；近代生命科學(xué)和進(jìn)化論的興起，帶來了系統(tǒng)論、信息論和控制論科學(xué)的普及；今天復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)和“新三論”（耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同學(xué)和突變論）把人類科技革命推向更高的階段。在這個(gè)過程中，幾乎所有導(dǎo)致科學(xué)世界觀變革的基礎(chǔ)均來自物理學(xué)，熱力學(xué)第二定律、耗散結(jié)構(gòu)和“熵定律”等研究成果無不改變著人類的科學(xué)世界觀。特別是近一百年來，量子力學(xué)的發(fā)展帶來了新的信息技術(shù)革命，激光、超導(dǎo)、自動控制、手機(jī)、大數(shù)據(jù)、人工智能和量子通訊等技術(shù)成就廣泛運(yùn)用，迅速改變和提高了人們的生活質(zhì)量。這些都是量子力學(xué)助推人類科學(xué)世界觀不斷變革所帶來的新成果。因此量子力學(xué)成為新時(shí)代人類科學(xué)世界觀和新技術(shù)革命的理論基石。

1 研究背景、目的與意義

1.1 研究背景

回顧我國體育科學(xué)發(fā)展歷程，不難發(fā)現(xiàn)科技革命為運(yùn)動訓(xùn)練和體育教學(xué)帶來了強(qiáng)大的推動作用?！岸毴拧⑾木毴薄澳７略囌`”“S-R刺激反應(yīng)”“模式化訓(xùn)練”“運(yùn)動診斷與監(jiān)控”等教學(xué)訓(xùn)練理念，折射出從早年經(jīng)驗(yàn)到近代科學(xué)、再到現(xiàn)代高科技等不同時(shí)期哲學(xué)理念對教學(xué)訓(xùn)練技術(shù)手段變革的巨大影響。世界體育大發(fā)展得益于科技革命，中國的體育強(qiáng)國建設(shè)也必須以科技哲學(xué)理念的變革為支撐。然而令人遺憾的是，在當(dāng)代信息技術(shù)特別是量子力學(xué)在國內(nèi)各學(xué)科領(lǐng)域已經(jīng)成為普及化的常識之際，我國體育界卻少有人關(guān)注這個(gè)領(lǐng)域的研究趨勢。據(jù)中國知網(wǎng)的檢索發(fā)現(xiàn)，以體育、量子力學(xué)為主題詞的相關(guān)學(xué)術(shù)論文數(shù)量至2016年底為0，說明我國體育界的科學(xué)世界觀不能與其他領(lǐng)域同步發(fā)展，甚至遠(yuǎn)落后于當(dāng)今時(shí)代，這將直接影響整個(gè)體育界的科技進(jìn)步，對我國體育強(qiáng)國建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)十分不利。

科學(xué)哲學(xué)理念的滯后使我們的體育思想方法依然停留在傳統(tǒng)的慣性之中，我們對體育規(guī)律的認(rèn)識時(shí)常發(fā)生偏頗，從機(jī)械決定論出發(fā)從事體育科學(xué)研究，出現(xiàn)了大批類似“關(guān)于運(yùn)動項(xiàng)目制勝規(guī)律研究”的可疑命題，這無不與體育哲學(xué)思想觀念的滯后有關(guān)。體育科學(xué)要跟上時(shí)代的步伐，就必須從學(xué)習(xí)和理解量子力學(xué)基本理論知識入手，依據(jù)新的哲學(xué)思想重新解釋體育現(xiàn)象及其本質(zhì)，如此才能促進(jìn)體育強(qiáng)國和體育現(xiàn)代化的建設(shè)。

1.2 研究目的與研究意義

體育學(xué)科的歷史不超過百年，其思想方法長期被牛頓的機(jī)械論世界觀所統(tǒng)治，近30年復(fù)雜系統(tǒng)整體論科學(xué)觀才剛剛被接受。面對迅速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，體育界必須不斷進(jìn)行思想觀念的更新，要站在全新的視角上審視體育現(xiàn)象，如此才能正確把握體育的本質(zhì)。例如我們在進(jìn)行游戲理論的教學(xué)時(shí)，經(jīng)常向?qū)W生講述游戲的自由性、娛樂性、與現(xiàn)實(shí)的分離性、規(guī)則性以及非物質(zhì)生產(chǎn)性等，這些都是限于社會學(xué)和文化學(xué)的闡述，它不能從深層次解釋人類為何沉迷于某種游戲的行為，因此競技運(yùn)動和游戲的社會存在研究缺少更有說服力的理論支撐。

在我們多年致力于《運(yùn)動項(xiàng)目廣義進(jìn)化規(guī)律與娛人致趣原理》的研究當(dāng)中，時(shí)常采用所謂“趣味性”“致趣要素”“興趣點(diǎn)”“非常態(tài)與常態(tài)”“確定與不確定”等概念，但事實(shí)上我們對這些概念的理解還是不夠科學(xué)，沒有觸及到事物的本質(zhì)。正如黑格爾所說“熟知并非真知”，我們目前對于游戲機(jī)制的理解，看似熟知但并非明了其中的真知道理，因此競技和游戲的原理需要更為貼切的科學(xué)解釋。如果按照量子力學(xué)的學(xué)說對其進(jìn)行闡釋，就能更深刻揭示“運(yùn)動項(xiàng)目娛人致趣”功能的科學(xué)道理，使經(jīng)驗(yàn)哲學(xué)思辨的結(jié)果獲得更為前沿的量子力學(xué)的確證。換句話說，就是要把運(yùn)動項(xiàng)目娛人致趣規(guī)律的研究進(jìn)一步推向深入，使我們對競技運(yùn)動和游戲的認(rèn)識由熟知變真知。

鑒于此，本研究向體育領(lǐng)域引入量子力學(xué)的學(xué)說，嘗試采用量子力學(xué)的思想詮釋體育大千世界存在的奧秘，用競技運(yùn)動和游戲這個(gè)宏觀存在推演微觀量子規(guī)律的普遍性，其研究意義在于激發(fā)新的研究視角，而目的在于吸引更多同行參與研究與商榷。

2 量子力學(xué)基本知識簡介

要了解量子力學(xué)的常識，首先必須懂得什么是概率。概率，又稱或然率、機(jī)會率、機(jī)率（幾率）或可能性，是概率論的基本概念。概率是對隨機(jī)事件發(fā)生的可能性的度量，一般以一個(gè)在0到1之間的實(shí)數(shù)表示一個(gè)事件發(fā)生的可能性大小。越接近1，該事件更可能發(fā)生；越接近0，則該事件更不可能發(fā)生［1］。人們常說某人有百分之多少的把握能通過這次考試，某件事發(fā)生的可能性是多少，都是概率的實(shí)例。

2.1 量子力學(xué)的理論難題

量子力學(xué)原本是微觀物理學(xué)研究基本粒子運(yùn)動規(guī)律的學(xué)科，以揭示微觀世界基本粒子的“波粒二象性”成為物理學(xué)最為前沿的研究領(lǐng)域。國際量子力學(xué)權(quán)威組織哥本哈根學(xué)派認(rèn)為“自然界的運(yùn)行都遵循量子力學(xué)的規(guī)律”，不僅微觀世界的基本粒子運(yùn)動具有“波”和“?！眱煞N不確定的概率性規(guī)律，而且宏觀世界的運(yùn)行也遵循量子運(yùn)動的概率性規(guī)律。微觀世界的概率性已經(jīng)被大量的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，但宏觀世界的概率性卻與人們的傳統(tǒng)觀念發(fā)生了極大的沖突，因?yàn)樵诤暧^現(xiàn)實(shí)世界人們所見到的都是真實(shí)和確定性的存在。這是量子理論多年難以破解的難題。當(dāng)年的愛因斯坦就不相信這一點(diǎn)，他認(rèn)為量子力學(xué)還不完備，并說“上帝不會擲骰子”，因而激發(fā)了人們在宏觀世界探索微觀量子規(guī)律普遍存在的熱情，試圖用宏觀世界的現(xiàn)實(shí)說明哥本哈根學(xué)派學(xué)說的正確性。經(jīng)典哲學(xué)認(rèn)為，世界是客觀的存在，物質(zhì)存在決定意識。但量子力學(xué)認(rèn)為，世界的客觀性或者說某特性，是被觀察者的測量逼迫出來的。在量子力學(xué)看來，我們個(gè)人的奮斗和努力對于現(xiàn)實(shí)世界的宏觀存在是起作用和有意義的，這與經(jīng)典科學(xué)的決定論有很大的不同，也是人們對量子力學(xué)難以理解的原因所在。

2.2 量子力學(xué)基本概念和原理

量子力學(xué)本屬物理范疇，但卻是影響當(dāng)代科學(xué)世界觀和信息技術(shù)的理論基石。它雖深奧，但基本原理并不復(fù)雜。只要理解了它的基礎(chǔ)知識，對于我們重新認(rèn)識和理解體育競技與游戲這個(gè)宏觀的社會現(xiàn)象就大有幫助。要理解量子力學(xué)，必須了解哥本哈根學(xué)派的學(xué)說。

首先是“對立即互補(bǔ)”原理。是指微觀世界基本粒子波粒二象性關(guān)系，也就是基本粒子具有“波”和“?！眱煞N概率性存在形式，具體指“不確定性”。第二是疊加原理。是指基本粒子的運(yùn)動具有多態(tài)的概率疊加特性?？梢允恰安☉B(tài)”，也可以是“粒態(tài)”，也可以是“波”和“?！钡寞B加態(tài)。具體指自然界本身就是多種“不確定性”的集合。第三是波胞塌縮。指的是基本粒子的多態(tài)不確定性，在觀察測量的作用下“塌縮”到唯一確定性函數(shù)上的過程。具體指人的實(shí)踐觀測行為對客觀存在的能動作用。第四是量子糾纏現(xiàn)象。“量子糾纏”指兩個(gè)基本粒子彼此接近會產(chǎn)生糾纏現(xiàn)象，糾纏的量子無論分開多遠(yuǎn)的距離，只要作用于其中的一個(gè)，就會自然地影響另一個(gè)。“量子糾纏”這個(gè)最為神奇的現(xiàn)象，已經(jīng)完全被實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。雖然目前還不能解釋清楚其中的道理，但已經(jīng)被技術(shù)化，成為當(dāng)代信息科學(xué)中效率最高的技術(shù)手段。因此人們把量子糾纏現(xiàn)象稱之為“最荒謬的理論，但又是最成功的技術(shù)”。

上述簡要介紹了量子力學(xué)的基本原理。如果讀者感興趣，還可查閱量子力學(xué)的兩個(gè)著名實(shí)驗(yàn)：一個(gè)是關(guān)于波粒二象性的“楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)”，另一個(gè)是提出微觀與宏觀關(guān)系的思想實(shí)驗(yàn)“薛定諤的貓”。它們都說明了疊加態(tài)的微觀不確定性與宏觀確定性存在的未知關(guān)系，了解這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)對于理解量子力學(xué)很有幫助。

3 理論推演的方法

3.1 隱喻和類比

在科學(xué)哲學(xué)方法論當(dāng)中，隱喻、類比和推理等邏輯方法在建立假設(shè)過程中相當(dāng)重要，這是人類面對未知事物普遍采用的思想方法。將隱喻作為一種方法論的形式不僅僅是修辭特征應(yīng)用于科學(xué)探索的研究中，而是伴隨著“修辭學(xué)轉(zhuǎn)向”運(yùn)動的展開，越來越多的科學(xué)哲學(xué)家關(guān)注的重要課題。隱喻已經(jīng)被認(rèn)為不僅僅是在科學(xué)發(fā)現(xiàn)的語境中發(fā)揮重要的啟發(fā)作用，而且在科學(xué)的證明與辯護(hù)語境中也發(fā)揮重要的認(rèn)知功能，在科學(xué)推理和理論性解釋中也充滿了隱喻［2］。面對微觀量子世界與宏觀經(jīng)典世界的鴻溝，運(yùn)用隱喻和類比的方法是有效的，它雖不像實(shí)驗(yàn)科學(xué)那樣精準(zhǔn)，但對于啟發(fā)人們的創(chuàng)造性思維和理論創(chuàng)新大有幫助。類比簡稱類推，它是以關(guān)于兩個(gè)事物某些屬性相同的判斷為前提，推出兩個(gè)事物的其他屬性相同的結(jié)論的推理。本研究就是看到了宏觀競技運(yùn)動和游戲中隱喻了微觀量子力學(xué)的基本原理，其多年競技運(yùn)動和游戲研究的經(jīng)歷也激發(fā)了作者強(qiáng)烈的好奇心，進(jìn)而萌生進(jìn)行理論推演研究的想法。在對競技運(yùn)動游戲與量子運(yùn)動規(guī)律做若干相似性類比基礎(chǔ)上，推演出對競技運(yùn)動和游戲原理的新解釋。

3.2 觀察感悟與哲學(xué)思辨

令人感到奇怪的是，量子力學(xué)的國際權(quán)威組織哥本哈根學(xué)派竟然把中國傳統(tǒng)文化中象征陰陽的太極圖置于其族徽的中心位置（圖1），這說明當(dāng)年波爾等偉大的物理學(xué)家對中國老子《道德經(jīng)》的學(xué)說十分崇信。道德經(jīng)學(xué)說的核心即是“陰陽對立與互補(bǔ)”，陰陽的關(guān)系即是宇宙的本源，也就是“道”運(yùn)行的法則。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。這種樸素的辯證唯物主義思想當(dāng)中隱喻當(dāng)代最前沿的科學(xué)原理，一定不只是巧合。常言道“大道理與小道理，其實(shí)都是一個(gè)道理”“萬變不離其宗”。在這些人類共識當(dāng)中，隱喻了普遍性的哲學(xué)范疇，即宏觀天體與微觀粒子運(yùn)動的相似性；廣博生物學(xué)規(guī)律與社會文化現(xiàn)象的相似性；國際關(guān)系與家庭關(guān)系也存在某種相似性。這些客觀現(xiàn)實(shí)給人們以無限的好奇心，激勵人們對微觀量子規(guī)律做出宏觀存在的理論推演和猜想。

圖1 哥本哈根學(xué)派族徽

3.3 嘗試運(yùn)用量子學(xué)說分析宏觀世界

當(dāng)我們以競技運(yùn)動和游戲這個(gè)宏觀世界的現(xiàn)象，試圖解釋宏觀世界也遵從微觀量子規(guī)律的想法難以使人信服，因?yàn)轶w育畢竟不是純粹的物理現(xiàn)象，本文作者也不是專門從事物理學(xué)研究的專家。那么我們完全可以反過來，采用逆向思維方法，用微觀量子學(xué)說解釋競技運(yùn)動和游戲這種宏觀社會現(xiàn)象的深層道理，卻是體育科學(xué)工作者的分內(nèi)之事，既是一種創(chuàng)新又是可行之舉。

事實(shí)上，我們研究宏觀與微觀世界的相似性，力圖說明宏觀的競技運(yùn)動和游戲也遵循微觀量子力學(xué)規(guī)律，必須把握以下四個(gè)最主要的環(huán)節(jié)（圖2）：首先要找到符合量子規(guī)律的競技運(yùn)動與游戲，即你的研究對象是否滿足量子力學(xué)的三個(gè)基本原理。第二是要分析它在“對立即互補(bǔ)”這個(gè)特性上的相似性，找出符合“對立與互補(bǔ)”關(guān)系的要素。第三是分析它是否符合多態(tài)性概率疊加的特性，即找到對象具有多種可能性同時(shí)存在的特征。最后是要研究它的觀察測量行為所致的概率塌縮問題，也就是從不確定向確定演化的過程問題。

圖2 運(yùn)用量子力學(xué)理論研究社會現(xiàn)象的步驟

4 宏觀社會運(yùn)動的量子規(guī)律

現(xiàn)實(shí)世界中的成語“實(shí)踐出真知”與當(dāng)代馬克思主義“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，這兩個(gè)原本存在于宏觀社會的認(rèn)識法則，其本質(zhì)上也是遵循量子力學(xué)規(guī)律的。所有的“真知”都是從“非真知”，也就是“未知”中篩選和提煉出來的。“未知”相當(dāng)于量子力學(xué)中還未被測量的多種可能性疊加的概率波胞，而“真知”相當(dāng)于概率波胞經(jīng)過測量塌縮為唯一的確定性存在。這里的“測量”就是人們對自然和社會存在不斷進(jìn)行“觀察探索”的實(shí)踐認(rèn)識活動。

采用微觀量子理論推演宏觀現(xiàn)實(shí)存在的科學(xué)活動中，最重要的當(dāng)屬對“測量”這個(gè)量子力學(xué)概念的理解。在現(xiàn)實(shí)社會，“測量”可以解釋為人類認(rèn)識客觀世界的一切活動，測量可以迫使無限未知“塌縮”為有限的已知，人類已知真理就是在不斷的“測量”中逐漸積累起來的。當(dāng)真理在成為“真理”之前，依量子話語來看都是未知概率的多態(tài)性疊加，實(shí)踐（測量）使它們瞬間變成了唯一的客觀存在。現(xiàn)實(shí)經(jīng)典世界的各種知識體系就是在人類永不停止的實(shí)踐測量中使概率性波胞塌縮為確定真知的過程中建立起來的。諸如此類可以用于推演的例子很多，比如我們常說的“要充分發(fā)揮人的主觀能動作用”“意識對存在的反作用”和“一分為二”等，這些宏觀世界的人類認(rèn)知其實(shí)都隱喻了量子力學(xué)所描述的微觀存在規(guī)律。

5 宏觀競技運(yùn)動和游戲中的量子運(yùn)動規(guī)律

5.1 量子運(yùn)動規(guī)律與宏觀競技運(yùn)動和游戲的相似性

游戲是指人的一種娛樂活動，也可以指這種活動過程。體育比賽（Game）是游戲的一種，而體育運(yùn)動是由游戲演變出來。游戲是一種有組織的玩耍，一般是以娛樂為目的，有時(shí)也有教育目的［3］。我們在講述游戲的本質(zhì)時(shí)，常說游戲“并非人生但擬似人生”。這一方面是指游戲與現(xiàn)實(shí)的分離性，另一方面是說游戲這個(gè)“暫時(shí)性的小時(shí)空”擬似現(xiàn)實(shí)社會這個(gè)大的時(shí)間和空間。這種關(guān)系就好比游戲是一個(gè)微觀粒子，而現(xiàn)實(shí)社會是經(jīng)典的宏觀存在，以這種隱喻的關(guān)系進(jìn)行推演，正是這項(xiàng)研究的獨(dú)特方法和意義所在。我們在進(jìn)行游戲研究時(shí)常常提到“游戲具有非常態(tài)性”，以量子力學(xué)的觀點(diǎn)來看，常態(tài)是確定性，而非常態(tài)就是不確定性；沒有非常態(tài)常態(tài)就不存在?！俺B(tài)”與“非常態(tài)”構(gòu)成了“對立即互補(bǔ)”關(guān)系。由此可以認(rèn)為本質(zhì)上所有屬于游戲性質(zhì)的競賽活動，都應(yīng)該符合并遵循量子運(yùn)動規(guī)律。

5.1.1 競技運(yùn)動游戲的量子態(tài) 體育是人類特有的社會文化現(xiàn)象，它起源于人類社會生產(chǎn)與生活實(shí)踐，但本質(zhì)上都是人類發(fā)明和創(chuàng)造的充滿趣味性的身體運(yùn)動游戲。游戲不是一件實(shí)在的“物體”，一場球賽也不是經(jīng)典的確定性存在，而是人們臨時(shí)聚集在一起從事的社會活動。聚則在，不聚則不在，這本身就隱喻“在”與“不在”及其二者的疊加。

所有競技運(yùn)動和游戲的內(nèi)在邏輯都是“不確定”與“確定”多種形態(tài)的疊加，這與量子運(yùn)動規(guī)律非常類似。確定性存在為1，不確定存在為0，0和1的疊加都是被充許的，它們都是概率或多重概率的疊加形態(tài)。量子規(guī)律的這種特性可以在任何游戲活動中找到。前期“運(yùn)動項(xiàng)目娛人致趣規(guī)律”研究所得到的全部成果，都可以用量子力學(xué)的不確定性或概率性來解釋，它們都與哥本哈根學(xué)派的量子力學(xué)三原理相符（表1）。例如隔網(wǎng)運(yùn)動的“球不落地為樂”即“流暢回合之趣”，也可以理解為確定與不確定疊加的量子態(tài)。其中落地與不落地構(gòu)成了“對立即互補(bǔ)”關(guān)系，也就是確定與不確定的概率性關(guān)系。落地為確定，不落地為不確定，落地與不落地的疊加構(gòu)成了無窮變化的運(yùn)動情境，是激發(fā)運(yùn)動愉悅感產(chǎn)生的源泉。同理同場對抗項(xiàng)目的“拼搶與命中爭分之樂”、操舞運(yùn)動的“音樂韻律與動作節(jié)奏的恰合之美”等等，都可以用量子規(guī)律得以重釋。

5.1.2 量子力學(xué)之于運(yùn)動競賽的相似性推演 當(dāng)代人類競技文化的主要形式是有組織的運(yùn)動競賽。競賽活動把球隊(duì)、選手積聚起來，進(jìn)行各種各樣的運(yùn)動項(xiàng)目比賽。依據(jù)量子力學(xué)的學(xué)說，可以把運(yùn)動競賽看作復(fù)雜巨系統(tǒng)的運(yùn)行，參賽者就好比多個(gè)“量子”糾纏在一起，微觀進(jìn)行“非線性的相互作用”，宏觀按照不斷遠(yuǎn)離平衡態(tài)原理而實(shí)現(xiàn)“從混沌到有序”的演化過程。

表1 競技運(yùn)動游戲的“對立即互補(bǔ)”關(guān)系與量子態(tài)

甄別運(yùn)動競賽是否符合量子規(guī)律，要看比賽是不是完全競爭的，也就是參賽各隊(duì)的實(shí)力是否相當(dāng)。比賽必須是概率性疊加的，這是競技運(yùn)動和游戲所以有趣的前提，也是所有帶有“賭”性質(zhì)的游戲更容易使人沉迷其中的道理所在。游戲越復(fù)雜、對手間實(shí)力越接近，其概率性就越強(qiáng)，也越發(fā)使人感到有趣；反之方法簡單、全憑實(shí)力或?qū)κ珠g實(shí)力相差懸殊、概率性低的比賽，其趣味性則有限。如此分析就可以把競技運(yùn)動和游戲分成兩類，一類是完全概率性的，比如參賽者實(shí)力非常接近的競賽；另一類是非概率性的，比如實(shí)力相差懸殊的比賽、未賽輸贏已定的比賽等（圖3）。

當(dāng)然這些都不是絕對的，比賽的類型可能在演化中轉(zhuǎn)變。現(xiàn)實(shí)競技體育賽事活動時(shí)常出現(xiàn)形形色色的欺騙和作弊行為，如“以大打小”“服用興奮劑”“假球黑哨”等投機(jī)取巧和企圖發(fā)明“必勝法”的研究等等，都會使比賽異化為非概率性質(zhì)，背離公平原則和量子力學(xué)的基本規(guī)律，其結(jié)果必然使競技比賽和游戲失去本該具有的“趣味性”，其“娛人和育人”作用必將喪失殆盡。

依據(jù)量子力學(xué)對競賽運(yùn)動和游戲進(jìn)行分析，可見競賽運(yùn)行過程的如下四個(gè)環(huán)節(jié)：首先，賽事和一場具體比賽的初始，所有球隊(duì)和選手都處于彼此糾纏和多態(tài)性疊加的混沌狀態(tài)，比賽名次都是猜測和概率性的。第二，比賽的開始相當(dāng)于量子力學(xué)中的測量過程，比賽和得分這種游戲進(jìn)程的一個(gè)個(gè)片段，本質(zhì)上就是一個(gè)個(gè)不確定的概率函數(shù)在測量的作用下“塌縮”變?yōu)榇_定存在的過程。第三，比賽一旦開始就是多種可能性向唯一確定性的演化過程。在這個(gè)過程中，勝負(fù)對于所有參賽者的概率性都是逐漸降低的，勝負(fù)、名次在演化中會逐漸“明朗”起來。第四，賽事的每一場、具體比賽中的每一分的完成，本質(zhì)上都是不斷的測量令不確定概率塌縮到確定，直至所有的賽程結(jié)束，測量隨之也結(jié)束。賽前的不確定混沌狀態(tài)演化為確定性秩序，各參賽球隊(duì)、選手的名次確定。

圖4 賽前概率水平與名次測量確定性關(guān)系

圖4表示賽前的量子態(tài)概率水平不同與測量名次確定性結(jié)果所出現(xiàn)時(shí)間的相互關(guān)系?？梢妼κ珠g實(shí)力越接近的比賽，其賽前的概率性水平越高，名次確定的時(shí)間越晚，往往在結(jié)束的瞬間才能確定名次；而實(shí)力相差越是懸殊的比賽，其概率性水平一定很低，名次確定的時(shí)間就越早，有的甚至在開賽前即已知曉勝負(fù)或名次。運(yùn)動競賽當(dāng)中的量子規(guī)律提示我們，必須以公平正義來確保比賽的高概率性，在競賽組織中堅(jiān)決打擊一切投機(jī)取巧和形形色色的欺騙行為，既符合體育倫理道德規(guī)范，又遵循運(yùn)動競賽內(nèi)在的量子力學(xué)規(guī)律，是確保體育事業(yè)和產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的重要措施。

我們驚訝的是，當(dāng)大批物理學(xué)家潛心攻克“微觀不確定性與宏觀確定性之間的臨界點(diǎn)”這一前沿課題之際，本研究卻在競技運(yùn)動與游戲這個(gè)宏觀社會現(xiàn)象中看到了“類似的微觀概率性與宏觀確定性的演化過程”。上述比賽名次確定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)（圖4），不正是所謂賽前的微觀概率性疊加在測量的作用下向宏觀名次確定性轉(zhuǎn)換的臨界點(diǎn)嗎？只是伴隨著離比賽結(jié)束時(shí)間的臨近，名次的變數(shù)會越來越小，這完全可以看作是微觀量子規(guī)律向宏觀確定規(guī)律轉(zhuǎn)換的過程。換句話說，比賽的本質(zhì)是名次的概率性隨賽程的發(fā)展由高向低演化的過程，越是精彩的比賽保持高概率性的時(shí)間越長，終點(diǎn)決勝才是高水平競賽的表征。

5.2 人的創(chuàng)新精神與游戲的概率性

依據(jù)量子力學(xué)的觀點(diǎn)，人本身也具有“對立即互補(bǔ)”的性質(zhì)。人首先具有生物性，同時(shí)人更有社會性，生物性與社會性的疊加才是人的本質(zhì)。人的生物性關(guān)乎生存，而社會性使人生活的更加幸福。到底是什么樣的人只有通過社會實(shí)踐的測量才能檢驗(yàn)清楚，所以不存在純粹的“好人”和“壞人”。在人類漫長的進(jìn)化歷程中，形成了牢固的趨利避害本能和不斷探索創(chuàng)新的精神，對一切都充滿著“好奇心”和探索的欲望。而復(fù)雜游戲當(dāng)中充分的概率性、不確定性和競技運(yùn)動當(dāng)中的挑戰(zhàn)性、非常態(tài)性恰好提供了可以滿足這些“人欲”的非現(xiàn)實(shí)場景，因此游戲本身就是“毫無功利之心”的人們集聚在一起“輕松自由”地從事創(chuàng)造性活動的過程。從這個(gè)意義上來說，游戲因與人類的創(chuàng)新精神相關(guān)而廣受青睞，其社會存在具有充分的合理性。競技運(yùn)動與游戲的魅力還在于其成敗的概率性，憑勤學(xué)苦練可能取勝，有時(shí)憑運(yùn)氣也可能取勝。勝敗無常這種不確定性質(zhì)，使人產(chǎn)生成功時(shí)即刻的驚喜、愉悅和成就感，而越是失敗卻越能激發(fā)起從頭再來的激情。因?yàn)楦吒怕市圆攀咕种腥水a(chǎn)生無限的期待，相信“好運(yùn)氣”早晚會落在自己頭上，對游戲癡迷成癮也就不奇怪了。綜上分析，競技運(yùn)動和游戲中的概率性與人類創(chuàng)新精神密切相關(guān)，是運(yùn)動愉悅感和成就感產(chǎn)生的源泉。

5.3 四個(gè)典型案例分析

5.3.1 運(yùn)動競賽的編排 體育運(yùn)動競賽組織的重要方法是比賽制度中的循環(huán)制，其實(shí)質(zhì)是數(shù)學(xué)上的排列組合。即n個(gè)元素以2個(gè)為一組所能組合成的組合個(gè)數(shù)，是預(yù)期比賽場次安排的依據(jù)（圖5）。依據(jù)量子力學(xué)的觀點(diǎn)，它也是不確定性的概率疊加。每一個(gè)組合相當(dāng)于一個(gè)概率波胞，其比賽數(shù)量是所有參賽對手間勝負(fù)不確定性的概率組合。依據(jù)量子規(guī)律可見，賽前對手間各自的勝負(fù)概率各為50%，甲獲勝、甲失敗、勝利與失敗同時(shí)存在三種疊加態(tài)，乙的疊加態(tài)亦然。這就形成了對手之間至少有6種不確定的概率性疊加狀態(tài)。

圖5 排列組合公式

通常使用的循環(huán)制比賽的計(jì)分表，就是一個(gè)全盤的概率性疊加直觀圖（圖6），隨著比賽的進(jìn)程，一輪賽事過后就會有一批空格被填上勝負(fù)得分，這相當(dāng)于概率波胞塌縮。當(dāng)所有的空格填滿之后，一切變化成了確定，各隊(duì)的名次順序完全排定。綜上分析，比賽和得分這種游戲過程節(jié)點(diǎn)，本質(zhì)上就是一個(gè)個(gè)不確定的概率波胞在測量的作用下塌縮變?yōu)榇_定的過程。換句話說，是從混沌到有序的演化過程。

圖6 競賽編排概率疊加

5.3.2 短距離100米賽跑 類似100米跑這種非常簡單的競技游戲比賽，也充分體現(xiàn)著量子運(yùn)動規(guī)律。9名運(yùn)動員在起點(diǎn)的狀態(tài)，本質(zhì)上是大于9x9的多態(tài)性概率疊加，也就是說每個(gè)人都有奪得第1至第9名的可能性，此時(shí)是完全的不確定混沌狀態(tài)（圖7、圖8）。比賽開始相當(dāng)于量子理論的測量。測量可以看作是一個(gè)過程，你在全程的任何一個(gè)片段進(jìn)行拍攝觀察，都會發(fā)現(xiàn)一個(gè)確定的名次順序（圖8）。伴隨賽程的進(jìn)展，你追我趕位次不斷變化，隨著終點(diǎn)的臨近，名次的確定性會越來越清晰，這相當(dāng)于微觀混沌到宏觀確定的過度。終點(diǎn)沖刺是最終的測量，9名選手的名次就此確定了，比賽開始的混沌演化出新的秩序。

圖7 起跑初始混沌

圖8 賽中測量

5.3.3 擲骰子游戲 “6”是個(gè)奇妙的數(shù)字。擲骰子、麻將、撲克牌都是帶有“賭”性質(zhì)的游戲，奇怪的是它們都具有6種不確定概率疊加的性質(zhì)（圖9）。比如骰子，一定由兩種顏色構(gòu)成，黑白、紅黑、上下形成對立互補(bǔ)關(guān)系。1點(diǎn)至6點(diǎn)分布于6個(gè)面上，但只能有一個(gè)點(diǎn)朝上。罐子搖動時(shí)乃是6種點(diǎn)數(shù)的概率性疊加，完全處于混沌狀態(tài)，根本無法預(yù)知那一點(diǎn)朝上。只有在停止搖動并放下罐子的瞬間，才實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)朝上。但到底是那個(gè)點(diǎn)朝上并不知道，只有揭開罐子的瞬間才觀察到底是哪一點(diǎn)朝上。這就相當(dāng)于量子力學(xué)中的那個(gè)“薛定諤貓的佯謬”，6點(diǎn)的概率性疊加就相當(dāng)于那只“半死不活的貓”，開罐觀察瞬間6種狀態(tài)的疊加塌縮為一個(gè)朝上的點(diǎn)上面，這相當(dāng)于測量導(dǎo)致了“死貓”或者“活貓”。這樣的案例可以在許多競技運(yùn)動和游戲中發(fā)現(xiàn)，如何解釋其中的道理也是量子力學(xué)同樣面臨的難題。

圖9 骰子的對立即互補(bǔ)

圖10 麻將的概率疊加與測量

5.3.4 麻將游戲活動中的微觀量子運(yùn)動規(guī)律 麻將游戲之所以迷人，就在于它是全概率性的游戲（圖10）。首先，麻將牌黑白2面，每張4枚，也構(gòu)成“對立即互補(bǔ)”關(guān)系。4個(gè)人一起構(gòu)成牌局，無論是牌還是勝率各占1／4（25%的概率）。其次，牌摞相當(dāng)于堆積在一起疊加的概率波胞，其中任何一張扣著的牌都有相當(dāng)于1／136的概率。第三，每摸或打一張牌，相當(dāng)于量子學(xué)說中的一次測量，測量一次就發(fā)生一次概率波胞塌縮。摸或打的測量行為使那張牌由136種不確定性變成了1種確定性。第四，整個(gè)打牌過程就是局中人依次測量致概率性塌縮，一個(gè)接一個(gè)的不確定性變成確定。這個(gè)過程相當(dāng)“小的創(chuàng)造和優(yōu)化”積累成大的創(chuàng)造，因?yàn)槊看螠y量都會使手中的牌得到局部的改善，相對原來的牌就是一次發(fā)明創(chuàng)造。最后4個(gè)局中人中的某一方率先“和牌”，游戲結(jié)束。一人獲勝，另三個(gè)人失敗。所以麻將游戲的量子規(guī)律就在于概率性多態(tài)疊加、翻打測量和機(jī)運(yùn)莫測。局中人的所有技巧都表現(xiàn)為使手中的牌不斷優(yōu)化，力爭先于其他人“和牌”，這是一個(gè)從混沌到有序的演化過程。

6 結(jié)束語

以上有關(guān)量子學(xué)說之于宏觀競技運(yùn)動與游戲的理論推演，其目的是要說明以下幾個(gè)問題。一是所有競技比賽和游戲都是概率性的，這種不確定的概率疊加構(gòu)成了比賽和游戲的無限變化。其次是現(xiàn)實(shí)競技運(yùn)動可以分成概率性高和低兩種類型，精彩的比賽一定是對手間實(shí)力相當(dāng)、沒有欺騙和作弊行為的高概率類型。實(shí)力相當(dāng)可以提高競爭的概率性水平。第三，類量子運(yùn)動的概率性、不確定性和實(shí)踐測量過程，是所有競技運(yùn)動和游戲從混沌到有序演化的基本規(guī)律。第四，運(yùn)動項(xiàng)目“娛人致趣”價(jià)值的內(nèi)在機(jī)制在于自在的邏輯中包含著與人性相適應(yīng)的復(fù)雜概率性規(guī)律，獨(dú)特的概率性規(guī)律是運(yùn)動愉悅感受產(chǎn)生的源泉。

［1］360詞匯.概率［EB／OL］.http：／／baike.so.com／doc／5663650－5876306.

［2］郭貴春，王凱寧.量子力學(xué)中的隱喻思維［J］.科學(xué)技術(shù)與辯證法，2008（3）：25.

［3］360百科.游戲［EB／OL］.http：／／baike.so.com／doc／5388026－5624582.

［4］母毅剛，李杰凱.單手投空心籃瞄準(zhǔn)點(diǎn)問題的實(shí)驗(yàn)研究［J］.沈陽體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，34（4）：117－121.

［5］張?jiān)迄i，李杰凱，任紀(jì)飛.以“會打球、愛打球”為目標(biāo)的籃球教學(xué)實(shí)踐探索——基于運(yùn)動項(xiàng)目娛人致趣原理的研究［J］.沈陽體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，34（2）：103－106.

［6］李杰凱，包蕊，賁馳，等.論操舞韻律與動作節(jié)奏的本能恰和之美——基于運(yùn)動項(xiàng)目娛人致趣規(guī)律研究［J］.沈陽體育學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，30（4）：7－10.

責(zé)任編輯：郭長壽

Theoretical Deduction of M icroscopic Quantum Theory to the M acroscopic Com petitive Sports and Games

LIJiekai
（School of Sports Training，Shenyang Sport University，Shenyang 110102，Liaoning，China）

Quantum mechanics has brought a new scientific world conception to the development of human society，but there is no relevant research in the field of sports in China.In this paper，metaphor，analogy and other logicalanalysismethods are applied to try to deduce the existence ofm icroscopic quantum law in themacro competitive sports and games.It is proposed thatall the sports contests and games are in accordancew ith the quantum laws such as“oppositeness and complementarity”，“probabilistic superposition”and“collapsemeasurement”.The probability level of competition can be the basis for the classification of competition.A close contest can entertain peoplemuch more.The high probability of competition is the source of stimulating the pleasure from sports.The paper also takes the organization of competition，the 100 meter race，themahjong and the throw ing dice games as examples to discuss the problems of quantum mechanics in sports and games.

m icroscopic；quantum theory；macroscopic；competition and games；theoretical deduction

G80－05

A

1004－0560（2017）01－0001－07

2016-11-20；

2017-01-15

遼寧省教育廳社會科學(xué)基金項(xiàng)目（編號：L14BY007）；沈陽體育學(xué)院重點(diǎn)資助領(lǐng)域課題（編號：119017）。

李杰凱（1956—），男，教授，博士，主要研究方向?yàn)轶w育教育訓(xùn)練學(xué)。