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科学理论中的误区(之一):实 体 概 念 和 属 性 概 念

(2012-03-12 06:05:36)
标签:

文化

观念变革

物理学创新

实体概念

属性概念

杂谈

   

 

综述:半个多世纪以来,世界上不少有真知灼见的学者都认为,传统的自然科学理论亟需改革,改革的焦点首先是概念,其二是传统的旧观念,其三都非常笼统地说是哲学。可以引用如下两段话以证明之:

“中国科学之所以缺乏原始性创新,与缺乏哲学思维有关。在中国本土上第一个获得诺贝尔奖的人,一定是地处边远山区、一个在自由自在地做深入研究的民间科技工作者。在主流科学家不赞成的情况下,提出自己的看法,坚持自己的看法,并不断用科学方法加以验证,……而且要准备有一段时间坐冷板凳,或者是受到各种批评。科学问题的产生和出现往往是科学真理产生的标志,往往也是一个全新科学体系诞生的前提条件”—— 周光召强调指出的是,“哲学思维”将对“全新科学体系”的诞生起着非常重要的作用。

 “一部近代物理学史启示我们:‘功夫应在文章外’,最可能带来根本性突破的理论创新,应该是在旧有理论的框架之外独立地提出某种全新的概念,再以此为基础构筑起既可以兼容旧有理论、解释已有的观测数据又能够定量地预言未知效应的自洽的理论,而这些在旧理论中不能得出的预言必须可以接受实验观测的检验、最好能够使用现有的实验观测手段立即加以检验。所有这一切都仰仗期望中的那个新概念的建立—— 这是真正意义上的原始性理论创新”—— 这一段话强调的是“全新的概念”体系的建立。

对于“概念”问题,爱因斯坦说的则要更明确得多:

牛顿啊,请原谅我。你所发现的道路,在你那个时代,是一位具有最高思维能力和创造力的人所能发现的唯一的道路;你所创造的概念甚至今天仍然指导着我们的物理学思想。然而我们现在知道,如果要更深入地理解各种联系,那就必须用另外一些离直接经验较远的概念来代替这些概念。

至于说到“观念”,这个问题可就复杂了。

新观念的产生,首先需要新的哲学理念为前提,还需要有非常明确、合理、自足的概念体系作为坚实的基础,比如爱因斯坦指出的“经验知识和理性知识”的对立,我们据此而提出的“直观真理和客观真理”之分,廓清“自然运动和非自然运动”的必要性等,就都属于“观念”的范畴。从而可以认定,在哲学、概念和观念三者之间,改变哲学理念是最重要的,其次是构建“概念体系”;观念可以被视为是哲学理念和概念的“上层建筑”,意思就是有了正确的哲学自然观,以及与之能够适应得很好的概念体系,正确的观念就可以自然而然地产生了。

关于“概念”问题,我们既肯定爱因斯坦对牛顿“概念体系”的看法,却又不同意他关于远离“直接经验”的观点。我们认为——

在自然哲学~物理学体系中,最重要的是对宇宙、物质、空间、质量、长度和时间这6个大家耳熟能详的概念,予以严格甄别、廓清和重新定义就可以了:其中的前三个属于自然哲学范畴,而后三个则属于物理学范畴。

笔者就是依据华夏先民总结出的“阴阳互补、有无相生、体用不二“的认知理念,对400年的物理学史认真深入地剖析、梳理与整合的结果,发现科学理论中存在着5个非常严重的误区:

1. 实体概念和属性概念被混为一谈,是一个最为严重的问题,从而导致了不能正确理解相对论和量子论;

2. 物质一元论的自然观,导致了“第一推动”的问题,只有爱因斯坦首倡的物质~空间系统论,才是真正适用于物理学的正确的自然观;

3. 自然运动和非自然运动不分,是无法找到”第一推动者“的根源之所在;

4. 亚里士多德的哲学观被称为“静止是绝对的、运动是相对的”,哥白尼的哲学观则是“运动是绝对的、静止是相对的”;牛顿的学说则是对哥白尼哲学观的倒退,即牛顿力学依旧停留在“运动是相对的”哲学基础之上;

5. 牛顿范式物理学研究的是物体自身机械能转化的问题,非牛顿范式物理学研究的是由物体放出的能量以振动波形式传递的问题,二者所遵从的规律根本就不可能相同——物理学的传统一直以牛顿范式为典范的做法,是导致产生诸多困惑的总根源。

这一组5篇文章,就分别简要地讨论这5个方面的问题。

在对这5个问题有了明晰的认识之后,就可以自然而然地对相对论和量子论有一种全新的理解。

 

 

 

 

 

科学理论中的误区(之一)

 

 

摘要:科学理论中最严重的误区是将实体概念和属性概念混为一谈,怀特海称其为“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”的严重问题。笔者对概念认真剖析和甄别的结果发现:物理学根本就不研究物质本身,几何学也根本就没有研究到空间本身;从而确立了时间T和空间不对等的观念。仅此一点观念上的变革,就很容易对“空间成为动力学量”的说法,有一个非常明晰的理解。

关键词:实体概念,属性概念,自然运动,时间T和空间不对等

 

 

 “存在的不是质,而只是具有质并且有无限多的质的物体”。

——恩格斯

 

“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”。

——怀特海

 

当代哲学面前有一个无法回避的语义逻辑问题,即那些最基本概念的词项、存在着明显的指称对象的不明确性和指谓涵义的欠确定性。这种词义学缺陷为中西方人们所共有的“常识性空白”,由之导致对所有哲学立论的更深层次,存在着严重的负面影响,消除这种“常识性空白”为哲学的“亟切之事”(海德格尔)。

 

爱因斯坦于半个世纪之前就曾经指出:

“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”。

但是,迄今并没有人对量纲式中的三个最基本概念(即物理量M、L、T)进行过认真仔细的剖析。

依据爱因斯坦的上述说法,物质、空间时间当属于哲学概念而无疑,因为三者均来自于“科学发展前的思想中”;而今在科学理论中使用的,却仅仅只有时间T而已,物质和空间因为并不具有可以精确计量的特性,早已被排除到科学理论的范畴之外,而代之以质量M长度L

量纲式中的三个物理量M、L、T,所指并非是实际“存在的”东西,而只不过是“有无限多的质的物体”的最基本的“质”(即性质或曰属性)。

怀特海关于“实体的诸属性相互联系而基本实体之间却相互分离”的说法,这样一来即可以得到圆满的注释:科学理论使用M、L、T所描述的,只不过是物质和空间两类“实体的诸属性相互联系”的定量关系,而物质和空间这两类实体本身,却是“相互分离”的。

“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,在严格区分实体概念和属性概念的基础上,即不难得以冰释。

海德格尔关于哲学上的“亟切之事”是消除“常识性空白”的说法,亦可以即此得到证实:物质和空间属于哲学范畴“指称对象”的实体概念,而质量M、长度L和时间T,却属性科学领域使用的“指谓涵义”的属性概念,二者在传统理论中缺乏“明确性”区分及其所指对象并不具有“确定性”的“常识性空白”,确实给学者们带来不少不应有的思想混乱。

寻求“本原”的哲学家追求的是对基本存在进行最抽象的概括,最终得到一个概念、即物质。但是学者们却一直都没有认真考虑过,“物质”这个范畴却是无法用于直接交流的,试想有谁能够回答“水果是什么滋味”这个极其简单的问题呢?故而可以判定:物理学根本就不研究物质本身;跟几何学家根本就没有“研究到空间本身”(爱因斯坦语)属于同样的道理。

物质、空间、质量M、长度L和时间T,这五个基本概念是哲学和科学理论中交叉使用频率最高、而又非常重要的范畴:前两个是适用于哲学领域指称基本存在的、最抽象的实体概念,后三个则是适用于科学领域的可以由任何人重复测定的属性概念;前者根本就无法通过语言直接交流,而后者却具有确定的计量单位和测量仪器——传统的物理学理论中对这两种概念缺乏必要的甄别和区分,不能说不是一个非常严重的误区。

 

有了上述这些知识,我们就可以将物质、空间、质量、长度和时间这五个最基本概念之间的逻辑关系,列表对比如下:

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。

表示个性的物理量,属于可以由任何人重复测定的、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。为了便于准确地描述自然规律,物理学理论中将质量M、长度L和时间T定为量纲,即使得用这种“实体的诸属性相互联系”的关系,进行定量表述变成了现实。

 

在经典物理学理论中,用质量M计量的质点,被认为是唯一的物理客体,而“空间和时间”则被说成是“描述运动的参量”。而爱因斯坦“的发现完全变革了我们思考空间和时间的方式。它们不再是事件在其中发生的被动的背景……相反的,它们现在成为动力学的量”。

S·霍金这段话虽说实实在在地道破了客观存在的一种真实规律,却同时也被认为是学界普遍存在着的难以被人接受的最大困惑。

依据上述对五个最基本概念的逻辑定位,并不难发现传统将“空间和时间”并称为“空时”或“时空”使用的陋习,是一种非常严重的“常识性空白”。

实际上只需要将霍金话中的第一个“它们”改为“空间”,把“时间T”排除在外,将第二个“它们”改为“用L、T的函数表述的一种空间结构”,这段话就不仅道破了相对论的实质,而且还可以将“第一推动者”彻底驱除出科学的殿堂——实际上即使是在经典物理学理论中,用L、T表述的物理量g或a,又何尝不是可以使质点动量改变的“动力学的量”。

用L、T的函数表述的空间中的特定结构,是“推动”质点运动的主动因,质点在空间结构的作用下呈现出的自然运动,只不过是一种被动的果而已。

无论是经典物理还是现代物理理论中广泛使用的g,所描述的同样都是空间的一种属性,而“空间”所指称的仅只是具有g这种属性的物理客体。

时间T空间是两个不对等的概念,前者用于指代后者的一种属性,而后者则用于指称具有T这种属性的物理客体。跟质量M用于指代物质的一种属性,而物质则用于指称具有M这种属性的物理客体的关系,完全是一致的!

科学理论中将实体概念和属性概念混为一谈,是一个严重的常识性误区;尤其是将不对等的时间T和空间并称“空时”的陋习,不仅严重影响着对相对论的理解,而且已成为制约未来的理论物理学沿着正确道路发展的最大障碍。

 

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