论旋转与演化（序言） ——当代科学的定位、非规则信息和时间等问题的再讨论

1.引言

科学无疑是来自问题的召唤，问题的存在就是对不能解决问题的理论的挑战。当代科学已经运行了300多年，首先遇到的问题是人们不能根据当代科学的理论预知未来；人们至今也不能由当代物理学回答物质为什么会老化和老化的过程；长期以来演化概念被当代科学限定为“地质年代”或天文时间。于是作为科学，首先应当回答的是，当代科学是什么性质的科学，它能解决什么问题和不能解决什么问题，为此，必然涉及如何恰当地定位当代科学，以及当代科学体系所遗留的非规则信息的来源和其含义；时间是什么及如何运用等问题，不仅不应当作为哲学问题而停留于认识论的争论，也应当列为物理学问题而给出答案和应用。

鉴于作者等的《走进非规则》一书的中文版已经脱销，及相应的读者已经意识到该书的未尽之意，而纷纷向作者提出能否给出《走进非规则》下文的愿望。于是林益博士提出将《走进非规则》下文的核心问题——旋转与演化作为独立内容另行论述，遂引出当代科学的定位、非规则信息和“时间”问题的再讨论。

2.当代科学的定位

当代科学是指500年前由哥白尼的“日心说”引发的15世纪大争论，到牛顿、爱因斯坦和其继承者所完善的当代科学体系，具体到物理学就是以“惯性系、力和质量”发明为标志的当代科学的数量分析体系，或作为方法则是以求解适定性动力学方程，和随机平稳序列统计分析，体现于其体系的具体运作。但由此遗留了时间、信息，尤其是非规则信息是什么及其如何运用等一系列问题，遂有作者的《走进非规则》问世。考虑到人们思维观念的变革，不是一蹴而就的，所以作者在《走进非规则》中，没有直接给出当代科学的定位。不过某些读者已经由此意识到了作者隐含了当代科学的定位问题。

毋须讳言，作为当代科学方法的适定性方程，或平稳序列的统计方法都是出于数量规则化和平稳序列化，而没有回答非规则或小概率信息是什么，遂有作者等的“当代科学的定位和信息的不可修改性”、“随机性的破灭和量化可比性的终结”等文章的公布。作为认识或哲学问题，非规则信息涉及了《老子》的“道可道，非常道”的基础问题。当代科学恰恰在基础问题上背离了自然界是以差异性构成多样性的，而借助形式的数量追求一般性或笼统的形式的统一性。其简洁的说明，可以牛顿第二定律为例，

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显然，（2.1）式的牛顿第二定律，自中、小学生起就是灌输给孩子们的“科学”定律，但几乎没有见到其相应的教材可以明确指出，（2，1）式不符合实际的问题。因为实际的加速度http://sea3000.net/ouyangshoucheng/0.files/image002.gif的平均数值。即为了满足惯性系假定的牛顿第二定律，则（2.1）式的本来形式应当是

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(2.2)式中的http://sea3000.net/ouyangshoucheng/0.files/image002.gif都是变量，则（2.1）式恰恰是当代科学体系所不能解决的非线性方程。

简言之，由于http://sea3000.net/ouyangshoucheng/0.files/image003.gif的变化。

应当说，当代科学体系已经意识到了变加速度和旋转是非惯性系的，但没有明确指出变加速和旋转的物理含义。变加速度必然http://sea3000.net/ouyangshoucheng/0.files/image003.gif为0的爱因斯坦质能公式等于零；没有见到爱因斯坦提到过，牛顿第二定律是错的，但他的光速为常数，必然有，

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于是，有

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即光速为常数的同时，牛顿第二定律也化为乌有，而由此不仅断送了当代科学，也涉及了爱因斯坦的广义相对论的核心问题（见作者的《走进非规则》和本文集的第五篇文章）。

显然，岂不是以形式逻辑著称的当代科学，其基础定律恰恰违背了形式逻辑。曾经有西方科学家或中国早期留学西方的科学家，认为中国没有当代科学，乃至于由此又发挥为“中国没有科学”的说法，实质是没有懂得一个曾经立足于物质结构性质为基础的认识的民族（中国战国时代就知道：力来自物质结构的梯度不均匀），不可能再将物理量的“力”独立于物质之外，也不能运用概念循环，遂顺理成章地不会有“二元性的物、力分离”的哲学。

由于http://sea3000.net/ouyangshoucheng/0.files/image003.gif的变化而不能再假定为质点。

所以，当代科学的实质，是物质不变的运行问题而体现于惯性系；而物质变化必然导致变加速度而不属于惯性系。于是，以当代科学体系的理论，研究物质变化必然是“张冠李戴”。遂有以300年来的当代科学为基础理论，不可能造就出预知未来的科学家。毕竟物质变化是物理学基础的基础，遂有演化问题的研究“浮出水面”，既是时代的需要，也是科学发展的必然。

3.数量是什么及其来源

数量问题的提出，目前可以查到的文献是古希腊毕塔哥拉斯学派提出的“数为万物之源”，并认为“10以内的数具有无比的威力，是神、天和人类生活中的第一原理和指南。不了解数和数的性质，就不可能了解一切事物及其相互作用之间的关系”。但必须指出的是，当时人们还没有发明“零”数，零数的发明还是公元7世纪的事。与此相对应的是，战国时代中国的数算家詹尹却指出“数有所不逮”，遂有尔后的中国人对数的认识或看法，不像西方人那么看重。即使后来哥德尔提出数学的“不完备性”定理，也是20世纪30年代的事。西方人之所以比中国人更钟情于“数量”，一则是游牧业兴国，二则是商品交易的需要，而必然斤斤计较于数量。出于农业兴国的中国人总是不会像西方人精确地算清“几只羊”那样地去数清“几粒米”，遂有延续至今的中国人依然保留了“穷大方”的习俗。更为重要的是，出于生存的需要，中国人更重视“性、味、音、色、位（方位）”等物质的性质，并较早地认识到“数量总存在着不能表述清楚”的缺欠。遂有作为中华文明之光的《易经》之始，就以“远取诸物，近取诸身”的物质结构特征¾¾“八卦”认识世界。这也许是当代科学不能出现于中国的文化源头上的原因，其科学之始就是由非惯性系入手的，遂有东、西方科学的差别是来自起点的差别。由此，也就不难理解后来的牛顿可以撰写出《自然哲学的数学原理》，乃至于后来西方的“量变到质变”居然可以作为哲学定律的由来。应当明确的是，牛顿的《自然哲学的数学原理》实质是“自然原理的数学描述”，并微积分的“成就”于“与路径无关”的不符合物理实际，而不可能作为实际的物理学或自然哲学原理。

应该说，非常清楚的是“数量是事件后的形式计量”，“没有东西不会有数量，东西不变数量也不会变”；或“数量将不存在的东西，可以计算得比存在的东西更精确”等就是“数有所不逮或不完备”的具体体现之一。特别是“数量依附于欧几里得空间”，而成为欧几里得空间虚拟数轴上的形式计量，遂有数量的无界性或数量的∞问题，并致使数量不能处理数量自身的∞的问题。但实际的物理空间是曲率空间，而毋须增长到数量∞就发生转折了。从而暴露了数量分析的局限性，并也是英文中没有“物极必反”的简洁词汇（成语），遂有东、西方认识问题的具体差别性。文化的差别不能不与地域不同的生存环境有关，而有不同的认识问题的方式。不同的认识方式必然构成不同的生活氛围，在“数有不逮”的生存氛围下，中国人的哲学不会将自然原理依附于数量，但不依附于数量也不等于没有哲学。以“性、味、音、色、位”等物质的性质认识世界，必然体现于物质的特色及其相互关系，遂有中国的“阴、阳”和“五行”学说¾¾物质相互作用的理论和结构分析方法体系。按现代的语言，物质的相互作用属于非惯性系，遂有“相生；相克”或通俗的“对打”等语言或词汇，出现于中国文献或流行的语言中。有人认为东、西方的科学体系是不同的，作者认为这个说法有些过于笼统，而欠缺具体的明确性。因为东、西方进入科学的方式区别于：西方是以第一推动的惯性系进入科学的；东方的中国是以相互作用的非惯性系，将自然科学和社会科学融合为一体或同时认识自然原理和处理事物。也可以说是两者的起点不同，在这个意义下，《易经》可以翻译为现代语言的《演化论》，而率先进入了物质的演化。物质变化和物质不变的运行是不同性质的问题，其认识观和处理方法，必然是不同的。显然，出于数量的形式性，在一般性认识、物质不变的运行和振荡问题上给出了逻辑演绎的分析方法，应当是当代科学的一个重要的贡献。但由此也踯躅于相互作用的物质演化问题的门前，而不能进入物质的演化。但两者可以借助旋转的搅动能连接起来，而构成总体的自然科学体系。

4.旋转运动

旋转运动是物质的基本运动，当代科学之所以回避它，是在于数量处理旋转问题遇到了困难，但也不乏勇于“吃螃蟹”者。例如，挪威科学家V Bjerknes(1898)就以当代科学方法，给出了应当称为做出杰出贡献的“环流定理”，并在当代科学体系中首先指出了流体（大气和海洋）的基本运动是旋转运动（实质上固体也是以旋转运动为主），并尔后的Saltzman也将其称谓“环流定理是对当代科学体系的重大叛离”。遗憾的是这个成就没有在科学界广泛传播，即使至今虽然列为气象科学的教材中，也仅仅以装点的方式而束之高阁。可以说，气象科学如果沿着“环流定理”的思路发展，则可以是另一个局面，或至少将会在19世纪进入演化科学。

其次，由于当代科学仅将动能限定为速度的平方（包括牛顿的http://sea3000.net/ouyangshoucheng/0.files/image015.gif）也是动能的问题，并因角速度体现于速度的空间分布不均匀，而隐含了速度。出于角速度平方区别与速度的平方，遂使作者提出搅动能的概念。这不仅是传统的当代科学遗漏了旋转的动能，而且也忽略了曲率空间的物质存在和转换的物理规律。重要的是搅动能守恒与非守恒，可以由当代科学的第一推动过度到物质变化，而涉及演化科学的“第二搅动”（遂美国学者D H McNeil先生，曾劝说作者将“第二搅动”称为“第一搅动”；而将现在流行的“第一推动”改为“第二推动”。但出于当时的历史情况，作者的文章是以“第二搅动”的称呼发表的，也就沿用下来）。正因为搅动能包括了当代科学传统的动能，也可以由当代科学过度到演化科学，这也是作者在《走进非规则》中提到后现代科学的原因，只是没有展开说明而已。可以说，相互作用的后现代科学可以通过旋转问题容纳当代科学，并间接地说明了曲率空间的旋转意义和作用。也由此涉及了当代科学所没有解决的“时间是什么”的问题，和如何正确认识非规则或小概率信息的含义。

5.时间是什么

必须指出当代科学体系公开承认，由牛顿的前任卢卡逊教授门罗到牛顿、爱因斯坦或现在还关心时间问题的普利高津都没有解决“时间”问题，其核心问题是束缚于数量而贻误了时间问题的解决。值得注意的是，与牛顿同时代的莱布尼兹出于对牛顿的“数量时间”批评中指出的“事件是本质”，应当是当代科学体系中比较有境界的见解。实际上，时间恰恰体现于“事件在时序上的差异性”。作者还是学生的时期，曾经因气象科学的基础理论¾¾Rossby波是否符合实际的争论中，曾提出物理量的来源和存在性问题时而涉及了时间，并由“力是什么？力在哪里？”；“能量是什么？能量在哪里？”；涉及“时间是什么？时间在哪里？”……，尽管当时的老师认为作者的思维“荒诞”，也不得不承认“时间是什么和时间在哪里”的问题提得非常好，并以目前还不能回答而终止了当时的争论。不过此问题在作者脑海里一直挥之不去，直到“文革”时代有机会充当锅炉工人时，浏览了《易经》而受到启发，并形成尔后的不同于当代科学的“时、空”观，首先公布于国外尔后撰写于《走进非规则》中。必须说明的是，作者的习惯不在于理论的是是非非，而在于应用的解决问题，尔后再正式提出理论或看法。所以，作者迟迟不公布“时间不占有物质维而寄生于物质变化，和时间不会先于存在”的相关看法，是因为当时还没有来得及将此看法应用于实际去解决问题。当时之所以将其写在相应的著作中，也是来自与国外学者的争论。也正因为这个争论，迫使作者提前将其应用于非规则信息的处理上，而陆续有尔后相应的论作发表（见本文集中相应的文献）。

时间的不占有物质维，遂也引出当代科学的某些物理量，比如上面提到的“力、能量、光……”等物理量是否占有物质维及其来源问题。因为物质变化或演化科学必须追寻物质的第一位原因。或者说，演化科学必须研究“力”等物理量的来源和其变化，否则不可能做到预知未然。即使作为当代科学先哲的亚里士多德，也指出过“物理学是研究物质变化及其变化过程的学科”，并延续莱布尼兹的时间在于“事件是本质”的引伸，将“时间理解为物质时序的差异性”的实质，就是《易经》的“与时偕行”或《庄子》的“与时俱化”。所以，“时间不占有物质维”的实质，是时间不能像当代科学那样再作为物理量，相应的将时间作为数量变量或参数的方程式，形式上好像考虑了时间，但出于数理方程的适定性条件，已经消除了与时间的关系。遂有法国学者已经意识到，当代科学是对演化的否定或时间已经成为与变化无关的参数（H Bergson,1963; A Koyré, 1968）。所以，正确地认识和运用时间必须描述或给出物质变化的差异性（物质不变化，必然没有过去和未来，时间也就成为没有意义的。由此也涉及了当代科学内部长达近百年的“确定性和非确定性”的争论，也成为多余的问题），体现于物质变化上，并为如何运用指出了方法的具体性。即时间告诉了人们必须承认事件的差异或不同，不然就不能分辨事件的变化，而涉及了物质的“老化”、“病态”、“死亡”等过程的演化科学问题。在这个意义上，也可以称为“演化科学”不同于“当代科学”，或者称为“当代科学是演化科学的特例”或演化科学是当代科学的发展。

为此，目前流行于以当代科学的理论体系作为预测科学的理论，是整个认识观念的误区或称为认识上的重大错误。特别是当代科学不能处理非规则或小概率信息，并还以非稳定性、复杂性或随机性等“理论”，消除非规则或小概率信息的作法，不仅原理上没有懂得时间，也没有认识到差异和不同等特殊性的实质意义和作用。

6.非规则信息与数字化

讨论此问题，必须明确信息是什么。基于当代科学已经流行了300年，某些概念已经成为习惯性。正如人们已经熟知，改变习惯往往是非常困难的。显然，时间问题提醒了人们应该正确识别差异或不同的特殊性，也必然涉及如何正确地认识信息的问题。特别是信息时代必须给出信息的正确的“正名”，否则不可能给出非规则信息的正名。

说来，信息与人们日常生活息息相关，但当代科学恰恰在此问题一直没有明晰的概念。其原因就是非规则、小概率信息给当代科学带来了麻烦。自从申农（C.Shannon,1948）提出信息概念和运用概率观念定义信息量、信息的单位演算关系以来，信息就赋予了不确定而延续至今，并由此在当代科学体系的内部也延续了近百年的“确定性与非确定性”之争。但在具体运用中，确定性学派是以稳定性消除特殊性；非确定学派则是以平稳序列性消除了小概率事件，其实质却是殊途同归而统一于“复杂性”的称谓，也是消去了特殊性。

显然，确定或非确定性所争论的结果的实质无非是维护了一般性，在这个意义上，近百年的“确定性与非确定性”之争实际上并没有实际意义，并在于认识上没有实质地进展。为此，作者在实践中分析了大量的非规则信息，而发现非规则信息与旋转的碰撞有关，遂认为信息有重新讨论的必要。其中有实际意义的是引入非规则信息可以预测天气的转折性变化，特别是发现大气对流层上层的超低温现象就属于异常的非规则信息。也正因为它的异常性传统方法中不使用它，但它的存在决定了灾害天气的发生。遂引起作者的注意而进行了反反复复的比较，屡经实践证实没有超低温不可能发生灾害天气。所以，非规则信息不仅是有原因的，并触及了物质结构的机制性。其意义是越过形式的数量而直接进入事件的性质，尽管人们可以用数量标识它，但其实质意义已经不是数量，而是事件的代号。应当明确的是，以数量符号标识的信息，已经是事件的代号了，将它等同于数量和将其按数量的运算规则处理信息，既是认识的错误也是信息处理方法中伪造事件的问题。所以，作者认为自申农（C.Shannon,1948）以来，将信息引入随机概念是运用数量分析导致了科学史的重大失误。遂有今天的学术界依然存在数字混同于数量或数值，都是来自数量分析遗留的误导。正如《易经》中的“阴、阳爻”的“爻”，可以称为“数字”，但绝不能将数字等同于数量或数值。“爻”不遵循数量的“加、减、乘、除”或微积分等运算规则，信息代号的“爻”或现代人们所称为的“数字”，均不遵循数量或数值的运算规则。既是在于走出数量化，也标志了人们的认识进入了物质或事件本质的时代。为此，作者曾多次特意指出数字化不能与数量或数值化混淆。借此机会，作者再一次重申，信息是已经发生事件的信号，必然是确定性的并体现于事件的性质或机制性特征，不能因为数量分析不能处理它，而将其列为不确定性；尽管以数字标识信息，但数字不是数量或数值。遂有数字信息不能运用数量或数值方式处理。

应当说明，目前工程领域多延续以数量方式处理信息，则是出于耐用产品的设计或制造，遂有如何选择一般性是出于产品耐用性的需要。但也不能在认识上，将信息归类为不确定性或沿袭为随机性的提法。因为物质变化所涉及的“物质老化”，毕竟是物质的基础或基本特征。沿袭不确定等提法有认识观念的误导之嫌。非规则信息为人们提供了物质演化的变化信息。它标识了人们认识观念的飞跃，和科学进入“过程物理学”或演化科学的时代，并数字化也为科学进展提供了数量化之外的新方法。曾经将数字结构分析称为动力学方程和统计分析之外的第三种方法，但结构方法在人类科学史上是最早出现的，只是数字化将其推进为细致化。

顺便提及数学的非线性问题。曾经在20世纪80年代，科学出现过“非线性热”，遂有一时的“热炒”“Chaos、孤立波、分数维或分形”等。实际上，若http://sea3000.net/ouyangshoucheng/0.files/image002.gif都是变量的牛顿第二定律，就是数学上的非线性方程。鉴于上面的讨论，即使当代科学意识到的变加速度或旋转的宗旨或其物理意义，乃至于目前数学界将Navier¾Stokes方程的求解列为世界性难题的实质，就在于非线性问题涉及了物质变化的演化问题。显然，立足于惯性系的物质不变化方式求解非线性方程，似乎是已经没有多少实际意义了。

科学的发展来自问题的“召唤”，科学研究首先应当分清问题的实质，其次才是理论。似乎不应当不顾及问题的性质，而任何问题都套用某一固定的理论。也许“务实创新”更符合于科学技术领域。

物理中的波动现象是以转移能量维护了物质的不破坏，为数量分析提供了用武之地，遂有当代科学以惯性系的方式做出了历史的贡献；但波动并不是物质的唯一运动方式，而且物质的主要和普遍运动是旋转运动。并旋转可因其对偶性的方向不一致，在制造非规则事件的同时也导致了物质的损坏，遂有物质变化的演化而需要重新认识“时间”和“非规则信息”的物理含义。所以，旋转将以信息的结构数字化走出数量而进入非惯性系。

问题引导了科学发展，问题的存在就是对理论或人们思想意识的挑战。当代科学没有造就预言未来的科学家，乃至于预测行业的教授、院士不知暴雨、地震什么时间发生，无论如何都应当是个问题。人们喜欢颂扬“正确的思想是无价的”，但忘记了错误思想损失是巨大的。当代科学运行了300余年，应当结合实际问题思考其存在的问题，既是科学工作者的责任，也是科学家的思想境界，似乎不应当无视问题而沉醉于往事的辉煌。

本论文专集大体上收录了自《走进非规则》出版以来，作者及其同事和学生等涉及以前当代科学的存在问题中，采用模糊处理而改写的，和由旋转问题所延伸的“时间、特殊性事件”等物质变化的演化认识和应用的陆续发表的新文章，供读者参考。限于历史条件或历史的阶段性，作者也是“虽执其鼻长难悟尾短”，敬希批评、指正。