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易学与物理学创新问题

(2012-02-14 08:18:02)
标签:

文化

杂谈

易学

物理学创新

实体概念

属性概念

简介:2010年中国自然辩证法研究会易学与科学专业委员会换届,决定举办“首届易学创新与中国文化发展论坛”;我这有15年会龄的老会员接到征文通知。于是就产生了这篇文章。

文章以中华易学基本思想为参照,明确指出物理学中存在着5大误区;未来科学必须做出如下5个区分:

一是将物理客体区分为物质、空间两大系统;

二是将概念区分为实体概念:宇宙、物质、空间;属性概念:M、L、T;

三是将运动区分为自然运动和非自然运动;

四是严格区分牛顿范式物理学和非牛顿范式物理学;

五是严格区分作用量子h和辐射能ε。

本文主要讨论了前3个问题,就已经可以让物理学理论中的10个困惑完全得到冰释;最后还提出5个应用现有设备和技术条件就可以完成的验证实验方案—— 充分显示出了《中华科学物理宇宙图像》的实用有效性。

文章在论坛上宣讲并载入论文集,同时获得优秀论文奖。易学与物理学创新问题

 

 

 

 

 

易学与物理学创新问题

 

周 吉 善

中国自然辩证法研究会 易学与科学委员会会员

Email:jishanzhou@126.com  宅电:0391-6652588  手机:13303891566

 

“物理学”作为一门学术名称是从古希腊哲学家亚里士多德的希腊文著作ΦνσιкηαКρбασιζ  延续下来的,这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”;故而物理学就又叫自然哲学。

近代物理学,是以牛顿的《自然哲学的数学原理》为发轫的一门新兴学科,物理学史上通常都说,牛顿“以数学原理取代思辨原理”,是科学史上的第一次革命。

从此之后,物理学跟自然哲学就分道扬镳了。

哲学家所具备的特质、即理论思维能力,越来越淡漠地不再被物理学家们看重,而科学家的注意力则全部集中到了用数学表述的物理学。

“以寻根究底为己任的哲学家不能跟得上科学理论的进步”;S·霍金一方面责怪哲学家,一方面又说:“研究和争论‘万物之理’应是哲学家的天职,可是他们多半不具备足够的数学背景……还有一种科学哲学家的子族……他们中的许多人是失败的物理学家”—— “哲学”是“失败的物理学家”们干的工作;不难看出,科学家对哲学不屑一顾的态度是口无遮拦的。

“一个民族想要站在科学的最高峰,就一刻也不能没有理论思维”;“自然科学家相信:他们只有忽视哲学或侮辱哲学,才能从哲学的束缚中解放出来”;恩格斯非常明确地指出,对于那些“不能用显微镜来观察的,就只能用思维来把握”,正是在这样的领域,“哲学终究报复了自然科学,因为后者抛弃了它”(恩格斯:《自然辩证法》)。

恩格斯的预言,由20世纪出现的诸多新发现而应验了;最终导致不少有真知灼见的学者,都到中国的传统文化中来寻找哲学启迪。然而,他们对于中国传统文化,毕竟都太陌生。

笔者仅仅依据易学中“阴阳互补、有无相生、体用不二”12个字,对物理学史梳理、整合的结果,发现自然哲学~物理学本来就属于一个绝对不可以被分隔的理论体系,但是二者却又存在着本质差异;由于传统忽略了对二者的甄别与厘清,就导致在物理学理论中存在着5大误区。

厘正的方法就应该是5个严格“区分”:

一是将物理客体区分为物质、空间两大系统;

二是将概念区分为实体概念:宇宙、物质、空间;属性概念:M、L、T;

三是将运动区分为自然运动和非自然运动;

四是严格区分牛顿范式物理学和非牛顿范式物理学;

五是严格区分作用量子h和辐射能ε。

1.  先讲第一个问题—— 自然观

自然观:指的是人类对大自然的最基本看法。

西方哲学是把所有的客观存在统称为“物质”,这种自然观被叫做“物质一元论”;20世纪物理学的诸多成果都在证明,未来科学必须用物质~空间系统论的自然观取代实体物质一元论。

1.1. 海森堡说:“希腊自然哲学的出发点是丰富多彩的现象能藉以得到解释的本原问题。不管我们可能感到多么不可思议……包含着三项在随后的发展中日益变得重要的基本要求:第一,必须寻求这样一个统一的本源;第二,这个答案必须只用理性来给出,也就是说不涉及到神话;第三,也是最后的要求,在这一范围内,世界的物质方面必须起决定性的作用”。

我们就把这种哲学自然观叫做“实体物质一元论”—— 也就是说,“物质”是用来指代自然界所有基本存在的唯一的概念。

1.2. 爱因斯坦说:“人们曾设想,不依赖于主观认识的‘物理实在’是由空时(为一方)以及与空时作相对运动的永远存在的质点(为另一方)所构成(至少在原则上是这样)。这个关于空时独立存在的观点,可以用这种断然的说法来表达:如果物质消失了,空时本身(作为表演物理事件的一种舞台)仍将依然存在”。

我们就把这种哲学自然观叫做“物质~空间系统论”—— 也就是说,承认宇宙是由物质空间两个系统构成的有机整体。

1.3. 定义:

宇宙(指universe而不是cosmos)是由物质空间构成的巨系统。

边界条件是:宇宙之外再也没有任何基本存在。

物质:指用量纲式中M计量的、可以被分隔成独立个体的基本存在;

空间:指宇宙中除物质之外,用量纲式中L、T计量的所有空域。

1.4. 华夏先民则说:

 “形而上者谓之道,形而下者谓之器”;“天下万物生于有,有生于无”—— 或者干脆说:“散则为气,聚则成形”;称有形者为,无形者为

20世纪物理学的成果揭示出:只有中华传统的两系统结构论,才真正适宜于描述宇宙大自然这个自组织巨系统的客观实际—— 物理学就应该建立在两系统结构论自然观的基础之上。

 比如“当我们企图把牛顿经典理论应用于原子时,它失灵了;这时需要一个新理论(即量子理论)”。

巴里·派克写在《爱因斯坦的梦》中的这句话,还隐含一层意思:

将量子理论应用于牛顿的质点时,同样也要失灵。

故而可以得出:牛顿范式将客观实在抽象为质点,用量纲式中的M计量;量子理论将研究对象称为量子,用辐射能ε予以计量—— 二者很显然不能被抽象概括为同一范畴,用物质这一个概念予以称谓就肯定是不恰当的。

1.5. 结论:

物理学必须建立在物质~空间系统论自然观的基础上,才有望冲破传统的藩篱,步入“柳暗花明又一村”的全新境界。

2. 再讲第二个问题—— 严格区分实体概念属性概念。

2.1. 恩格斯在《自然辩证法》中写道:

“存在的不是质,而只是具有质并且有无限多的质的物体”。

怀特海也曾经指出:

“亚里士多德关于称谓和关于基本实体的学说,就发展而为实体的诸属性相互联系而基本实体之间却相互分离的学说了。所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”。

2.2.

爱因斯坦说:

“古代的几何学家所研究的是概念上的东西(直线、点、面),并没有真正研究到空间本身”;“‘物质’已失去作为基本概念的地位”。

“科学从科学发展前的思想中将空间、时间和物质客体(其中重要的特例是‘固体’)的概念接收过来,加以修正,使之更加确切”。

“目前物理思想的特点,和整个自然科学思想的特点一样,是在原则上力求完全用‘类空’概念来说明问题,力求借助于这些概念来表述一切具有定律形式的关系……完全用‘类空’概念来理解一切关系在原则上是可能的(因为‘物质’已失去了作为基本概念的地位)”。

2.3. 为了彻底消除“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”的困惑,对科学和哲学交叉使用最频繁的物质、空间、质量、长度和时间五个基本概念,认真剖析、甄别的结果,发现它们之间的逻辑关系是:

实体概念:物质     空间    (属哲学范畴表述共性的抽象的类概念)

          ↓    ↙   

属性概念:质量  时间    长度 (属科学范畴计量个性的基本物理量)

表述共性的类概念只有称谓作用,仅用于指称基本存在本身

自然科学理论中使用的“物质”和“空间”,并不具有任何物理学意义,只具有泛指物理客体的作用。试想:你能够回答“水果是什么滋味吗”?

据此可知:物理学根本就不研究物质和空间“本身”。

表示个性的物理量,属于可以由任何人重复测定、并且具有确定计量单位的属性概念,而不用于指称任何实际“存在”的东西。

实际存在的“东西”,在中国传统文化中被称为“”,在西方文化中应该叫做“物体”;但是在传统的物理学理论中却错误地称其为“物质”。

2.4. 恩格斯还指出:

“一切认识都是感性上的测度,这正是黑格尔所说的困难:我们当然能吃樱桃和李子,但是不能吃水果,因为还没有人吃过抽象的水果”。

由于“实物、物质无非是各种实物的总和”,“运动无非是一切可以从感觉上感知的运动形式的总和;象‘物质’和‘运动’这样的名词无非是简称,我们就用这种简称,把许多不同的、可以从感觉上感知的事物,依照其共同的属性把握住”。

于是就出现了“我们先用我们的头脑从现实世界作出抽象,然后却不能[正确](笔者添加的两个字)认识我们自己作出的这些抽象”,而把它当成真实存在的东西。

物理学理论中存在的最重要问题,就在于“不能认识我们自己作出的这些抽象”,而是把前人“抽象”出来的“类概念”,当做具体存在着的“物体”,从而把它跟描述物体之“”的、被爱因斯坦称为“类空”概念混为一谈。

2.5. 进一步考察还可以发现:

2.5.1. 量纲式中的L、T 和 M,分别是表述空间和物质最基本属性(即)的物理量;量纲式中的L、T(即)跟空间(即)的关系,与M(即)跟物质(即)的关系完全相同。绝不应该将L、T、M 跟空间、物质两个实体概念混同—— 传统理论中的诸多困惑和悖论,其根源大多数都在于此。

只有那些表示基本属性(即质)的物理量,诸如 L、T、M、q、ε等,才具有物理学意义;故而在物理学理论中,应该尽可能少用、或者干脆不用物质、空间之类的哲学术语—— 爱因斯坦关于它们“已经失去作为基本概念的地位”之说法,指的就是在物理学理论中二者已经不再具有实用价值。

在中国一千多年前的唐朝,崔憬就提出“体用不二”的命题,跟恩格斯的“体、质”两分法基本相同;然而,其思想内涵却更丰富、明快得多。

华夏先民面对呈现在眼前的万象,所关注的是“用”而不是“体”,而体和用却又根本就无法被分开;故而才会有“体用不二”的观念。

金刚石和石墨的“体”都是单质的碳,金刚石则用它最“硬”的“质”,而石墨却用它最“软”的“质”——“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”的问题,根源就在于将“(即)”混为一谈。

2.5.2. 时间T(即质)和空间(即体)属于不对等的关系,传统将实体概念“空间”和属性概念“时间T”并称“空时”或“时空”使用的陋习,即是引起观念混乱的一个非常重要的原因。

两千多年前华夏先民公孙龙就留下一个“白马非马”的命题,真不知道曾经难倒过多少才智非凡之士—— 只要能够悟出其中所包含的深刻哲理,就不难弄懂“空时”或“时空”之类说法中存在着的错误。

为了能够定量描述自然规律,物理学理论中将质量M、长度L和时间T定为量纲式中最基本的物理量,使得用“实体的诸属性相互联系”的关系进行定量表述得以实现,为自然科学的蓬勃发展奠定了可靠的基础。

但是,物质、空间这两个被“抽象”出来的哲学概念,却并不能用于指代参与物理过程的具体的“物理客体”,故而才会有关于“基本实体之间却相互分离”这种非常正确的说法。

2.6. 定义

质量,是用于计量物质可以用kg做单位予以度量的“”之多少的基本物理量,属于“实体存在”共同具有的“”,被记为M

时间,是用于计量空间中任意一点能够用s做单位予以度量的“过程”之长短的基本物理量,是一个跟空间的弯曲程度相关的量,被记为T

长度,是用于计量空间中任意两点之间能够用m做单位予以度量的“范围”之大小的基本物理量,跟空间是平直还是弯曲相关,被记为L

至此我们给出的6个定义,前三个是适用于自然哲学的抽象的概念,指的是不同系统的“”;后三个是适用于科学的、指谓“体”之可以为“”的“”的“类空”概念,都有具体的度量单位:千克kg、秒s、米m。

为了避免物理学概念和哲学概念的混淆可能带来的歧义,在未来的物理学理论中应该完全采用符号表示法,使用Z(质量)系统、N(能量)系统、M、T、L替代物质、空间、质量、时间、长度五个概念。

从可以“度量”的角度考察,在经典物理学中L用于度量欧氏几何的直线距离,在相对论和量子论中L用于度量非欧几何的弧线长度

物理学量纲式中的T、L、M,都是用于计量客观存在最基本“”的属性概念。物理学理论中用L、T的函数表述的物理量(比如g、gR、gμν等),均用于指谓空间中一种“实体”结构的“”;而只使用L、T而不出现M的“数学图像”(海森堡语),均用于表述存在于空间中的一种自然规律。

3. 三讲自然运动和非自然运动的区分。

3.1.  恩格斯非常明确地指出:“在地球上的纯粹力学中,排斥的或上升的运动一定是人工造成的”,这种理论中始终存在着“用人力同天然的吸引做斗争的必要性”。

牛顿的说法更露骨些:“我不得不把我们这系统的结构归之于一个全智的主宰”;并且宣称:“我们必得承认有一个上帝”。

故而,我们就把牛顿力学所描述的运动,叫做非自然运动,因为这种运动完全离不开“人工造成”和“用人力”的必要性。

实际上这种理论根本就不属于自然科学的范畴;充其量也只能算是达到了科学的水平—— 物理学以牛顿范式物理学为典范的传统,是错误的!

3.2. 自然运动,指的是不能添加任何人为干预的运动。

诸如开普勒描述天体运行的三定律,伽利略描述的自由落体运动,惠更斯的圆运动公式所描述的运动,就都属于自然运动的范畴。

有意思的是,这三个人所发现的规律,全部用L、T两个物理量来表述;依据2.中已经讲过的道理,可以肯定这些公式所表述的,都是存在于空间中的自然规律—— 相对论发现的空间成为动力学量,跟这三个人总结出的自然规律完全是一脉相承的。

其余两个“区分”就留待在《宇宙的组成与结构》一书中讨论吧。

笔者的看法是:实际上物理学理论中的诸多困惑,只需要在自然哲学范畴内做一些观念上的改动,就可以完全得到冰释,并且能够收到如下效果:

1. 对诺贝尔物理奖得主劳克林的问题:空间和时间是什么,可以全面而圆满自洽地给出答案;

2. 一直存在于科学理论中的上帝,可以完全“退休”了,见“宇宙运动的‘第一推动者’”;

3. 在对“宇宙”有了明确认识之后,所谓的大爆炸~膨胀宇宙论,就可以寿终正寝了—— 附件:“宇宙并非在膨胀的验证”中有计算出的结果;

4. 发现并且证明了宇宙自组织演化三定律,见“宇宙自组织演化三定律”一文;

5. 不确定关系的机制,已经可以自足、自洽地予以阐明,见“不确定关系的物理机制”;

6. 自发发射及辐射能ε为什么总是一份一份的物理机制,已经被找到,见“自发发射的物理学机制”;

7. 用物理学已经掌握的数据,计算出应该按照傅里叶的初衷,以辐射能ε作为量纲基本量,见“以质量M为纲错了”;

8. 发现并且证明了空间自然场强度g,是由空间中三维圆球的直径(2R)所决定的一个物理量,见“时间随R而变的方程”;

9. 证明了所谓的波粒二相性描述的是一种“复合态”,即波就是波、粒就是粒,见“波就是波、粒就是粒”;

10. 严格证明了所谓的光速C,是存在于空间中的一条最基本定律,见“C是空间中的一条定律”。

但是,对科学理论最有力的判据则是实验,围绕下述5个方面,我们都提出有实验方案:

1. 可以用实验证明,质量M对宇观世界没有任何物理学意义;

2. “宇宙并非在膨胀”,也可以用实验予以证实;

3. 在“波就是波、粒就是粒”中,同样提出有验证的方法;

4. 对所谓的狭义相对论性光频移效应不是“红移”而是“蓝移”,

5. 相对论性时间效应是“时间收缩”而不是“时间膨胀”,同样都提出有验证实验方案。

所有这些实验,都是可以利用现有设备和技术水平来完成的。

科学殿堂的“门禁”是非常严格的,那就恭请大师们去验证吧。

 

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