相对论的哲学问题与审美涂润生1，涂途2 (1.湖北省黄冈市质检所 湖北 黄冈 438000 E-mail: 2run3@sina.com> ;2.中国社会科学院 北京) 2004年5公布于潜科学网站 [摘要]如果将存在分为原存在和次级存在两种类型，就会发现原存在是不变的、绝对的，根据同一个原存在可摹写出多个对应的次级存在。相对论所说的物理学定律的形式不变之美必须由牺牲原存在不变来维护。 关键词：相对论，哲学，原存在，次级存在，美。 分类号： 有关相对论的哲学争论一直没有停止过，可惜至今没有一个令争论双方都信服的定论。将存在（或实在）划分为原存在和次级存在两种类型，就可发现，爱因斯坦（Einsten）所说的与观察者的运动状态有关的具有相对性的实在是次级实在。原存在的绝对性不会消失。这样一来，所得到的结论就非常清晰，关于相对论的原则上的重大哲学争论就没有继续的必要了。 1 客观存在的不变性和唯一性 客观存在是事实，是已经成为历史或已经成为现实的，不以人们的意识为转移的事物。如果是事物的瞬时状态，就是绝对不变的和唯一的。有限时间内的事物的状态是由无数瞬时状态连接而成的，因此，有限时间内的事物，尽管它随时间而变，但该事物的这段历史的整体仍然是不变的和唯一的。正是客观存在的这种特性才决定了我们对物质世界的认识不会混乱。刑侦工作中常常通过判断嫌疑人是否有作案时间来确认案犯和排除嫌疑，就是利用了在作案时间内一个人的活动历史具有绝对性和唯一性的道理。可以举出许多例子说明客观存在具有绝对性和唯一性。 毛泽东在 1945 年的某个时刻照了一张像。在那照相时刻的毛泽东永远是不变的和唯一的。照片就是那个时刻的毛泽东的不变状态的记录。毛泽东在长征过程中的经历也是不变的和唯一的。无论是在火星上观察还是在宇宙飞船中观察，情况都是如此。物体 W 因受力而作匀加速运动。无论在哪个惯性系中观察，都承认“物体 W 因受力而作匀加速运动”的事实。这一事实不因观察者改变惯性运动状态而变,是绝对的。在已过去的一个时间间隔之内的上述加速运动状态也是唯一的。爱因斯坦及其广义相对论认为在与 W 以相同（大小相等方向相同）的加速度运动的体系中观察，认为 W 是静止不动的并认为这种状态是实实在在的，否认了 W 因受力而作匀加速运动的历史和现状。也否认了客观存在的不变性和唯一性。因为此例中的力源是客观存在的，爱因斯坦首先必须否认那个力源的存在，才能否认W 在作加速运动，进而根据表象否认“W 因受力而作匀加速运动的历史和现状”，最终否认客观存在具有不变性和唯一性(即不承认表象背后存在与感觉无关的客观存在)。如果因为没去看力源（或者不能直接看到力源）就不承认力源的存在，显然是仅凭感觉确定存在（或坚持了“只有感觉到的才是存在的”的观点）。明显犯了片面看问题和唯心主义的错误。如上所述,我们不能否认“客观存在具有不变性和唯一性”的客观规律。 2 与观察者的运动状态有关的存在是次级存在 “物理学家只相信自己的眼睛”是物理学中的一种理念。这种理念又被爱因斯坦发展到了极至----只有自己观测到的才是实在的（或只要是自己观察到的都是实在的），不承认别人的观测结果是客观存在，也不认为感觉到的表象背后具有能被感觉且决定感觉但与感觉无关的不能被歪曲、不能否定的客观存在。“感觉到的表象”与“表象背后具有能被感觉且决定感觉但与感觉无关的不能被歪曲、不能被否定的客观存在”到底有什么区别呢？ 在一辆汽车上，一个恐怖分子突然大吼一声，引得车内所有乘客都将目光投向他，与此同时他身上炸药发生了爆炸，车内司乘人员全部遇难。事后刑侦人员在调查凶手时发现多个受害者的眼中存在同一个人的不同侧面的遗像。对于考察恐怖分子而言，恐怖分子的身体是原始存在（以下简称原存在或一级存在），而受害者眼中的遗像是对原存在的摄影，属于非原存在（也可称为次级存在或二级存在）。原存在是与它对应的次级存在的决定因素，原存在是次级存在的源。次级存在是原存在的反映，是原存在的摄影、摹写和衍生物。不能说看得见摸得着的毛泽东塑像不是存在。但它不是毛泽东的原存在，而是对毛泽东的外形的摹写，是毛泽东的次级存在。在利用工具测量的过程中，工具是感觉器官的延伸。所以，感官和仪器直接“感觉”到的性质和特点都是原存在的反映，是原存在的次级存在。例如“喷注”的某些特点是原存在夸克的反映，物理学家就是通过这些特点来推测现象背后有夸克这种原存在。以不同的方式观测同一个原存在，可得到多个不同的次级存在。例如，上例中因司乘人员观察恐怖分子的方位不同，因此他们的眼中留下了恐怖分子的不同侧面的像（这些像是对应于恐怖分子身体的次级存在）。既然观察者可通过改变观察方位而得到同一原存在的多个不同的次级存在，那么，通过改变观察者的运动状态，就有可能得到同一原存在的多个不同的次级存在。换言之，同一个源存在的次级存在与观察者的运动状有关。 一列高速运动的火车中的乘客将握有一个钢丸的手伸出车窗外然后松开手。他看到的钢丸垂直下落。但路基系中的观察者看到是钢丸沿抛物线下落。根据“感觉是原存在的反映”可知，观察到的钢丸的运动路线只能是钢丸的真实运动路线的反映。所以，此例反映了“与观察者的运动状态有关的存在只能是对应原存在的次级存在”。就是说，只要出现了与观察者的运动状态有关的事物，就一定存在与观察者的运动状态无关的对应事物。与钢丸的两条相对运动路径（垂线和抛物线）这两种次级存在对应的原存在是钢丸的不变的唯一的运动路径绝对运动路径。我们的结论之一是，与观察者的运动状态有关的存在是次级存在，次级存在背后是对应的绝对的原存在。第 1 节所说的具有不变性和唯一性的客观存在是原存在。就是说,原存在具有绝对性和唯一性。 由于次级存在必须依赖于原存在，因此，绝对的原存在恰恰是相对的次级存在的逻辑必然。即使只看到了运动的相对性，也不能否认相对运动背后的绝对运动（即在承认运动的相对性的同时不能否认运动的绝对性）。内在的绝对性寓于各个不同的外在表现中，各个不同的外在表现源于内在的绝对性；内禀的绝对性是本原的第一位的，表观的相对性是非本原的第二位的．[1] 在一定的条件下，原存在与次级存在之间可发生不对称的相互转化。例如，人的相片是人的次级存在，相片又可以成为相片扫描图的原存在（不是相片复原成了活生生的人）。只要不考虑次级存在的源头，次存在就可作为自己的摹写的原存在。在追根溯源的条件下，所有有源头的事物都是其源头的一种次级存在。就是说，在追根溯源的前提下，非本原的存在都变成了次级存在。贝克莱所说的“感觉就是存在”应修改为“感觉就是次级存在”。贝克莱是否滑向唯心主义，要看他是否否定感觉背后与感觉无关的原存在，或者看他是否否定尚未被感觉的存在。 爱因斯坦认为观测到的（即感觉到的）就是实在的，没有感觉到的东西没有意义，从而否认表象背后具有绝对的客观存在。他的声音与贝克莱的声音共鸣。是切断逻辑思路的实证主义的表现。采取的是思维和推理只能以实感为起点沿时间流逝的方向追踪的手法。否认实感以前的的存在。以实感为起点，只追索将来而不追索过去（或只考虑实感及其变化发展而不考虑实感的成因），是实证主义的特点。 3 物理学定律的形式不变之美是以否认表象背后的客观存在为代价的 相对性原理的表述形式之一为：物理学定律的数学形式与观察者的运动状态无关。它所体现出来的美，一是简洁美，二是对称美。如果惯性系平权是真实的，上述简洁美和对称美就与对应的真实美是统一的（至少存在对称、简洁和真实三种美）；如果惯性系平权不是真实的，上述简洁美和对称美就只能是形式上的美。 相向运动的惯性系 K 和 K＇内各有一只沿渐开线运动的钟（分别记为 C 和 C＇），当 K 系和 K＇系的原点相互掠过时 C 和C＇也相互掠过，就在此刻将 C 和 C＇的时间读数同时校拨到零。如图1所示，C 和 C＇可再次相遇。在 C 与 C＇第二次相遇时，C 的时间读数 t 与 C＇ 的时间读数 t＇ 哪个更大？由于被相对论赋予了新意的洛伦兹（Lorentz）变换的数学形式与观察者的运动状态无关，因此，在 K 中观察，会因 C＇比 C 多出了一种平动自由度而使 t＇小于 t，在 K＇中观察，则是因 C 比 C＇多一种平动自由度而使 t＇大于 t．反过来，只有这样认为才能确保物理学定律的数学形式与观察者的运动状态无关，从而确保物理学定律的形式不变美。但是，在同一个空间点上的同一时刻，两只钟的时间记录值 t 与 t＇的大小顺序是一种原存在，是不变的和唯一的，不会既是 t＇< t 又是 t＇> t．要保持物理学定律的形式不变之美就必须否认 t 与 t＇的大小顺序的原存在。 从另一个角度看，在同一个空间点上同一时刻，Ｃ 和Ｃ＇的时间读数（t 和 t＇）都不会是多个不同值的重影，而是唯一确定的一种 t 与 t＇的大小顺序状态。载有反映 t 与 t＇的大小顺序的唯一状态的光信号向空间的各方向传播。各种运动状态的观察者都是通过接收到这种光信号而感知 t 与 t＇的大小顺序的。观察者改变运动状态，不能改变已经发出的光信号本身和光信号所载的信息，只能改变接收频率。整齐划一地改变接收频率，不能使光信号所载的信息发生扭曲。否则，许多观测（特别是天文学观测）就毫无意义。可见，通过改变观察者的运动状态，无论如何都不能将 t＇< t 观察成 t＇ > t．故上个自然段中相对论的推论不可能是真实的。就是说，要维持形式不变之美，必须牺牲对应事物的真实之美。两种分析方法所得到的结论一致，表明本文第2节的做法有意义。 4 将经典力学相对性原理推广到电动力学领域的实际困难 对于相对论来说，经典力学近似成立。这样，在伽利略（Galilean）变换下成立的相对性原理也洗不掉近似成立的嫌疑（因为在相对论看来，经典力学的原理都是近似成立）。相对论认为，相对性原理（包括在伽利略变换下成立的相对性原理）严格成立。就是说，相对论必须认为除相对性原理以外的经典物理学原理才是近似的。爱因斯坦没有说明相对性原理为什么要例外。如果经典力学相对性原理不精确，就会因爱因斯坦相对性原理严格地包含经典力学相对性原理,而使相对论不是比经典力学更精确的理论(因为相对性原理是相对论的基础,一个近似成立的基础不可能建造出一个比其自身更精确的理论)。如果说，经典力学相对性原理近似成立，而爱因斯坦相对性原理严格成立。那么，人们就可以用实验方法(即根据测量出的经典力学相对性原理的近似程度)判断自己的运动状态。惯性系平权就遭到破坏，相对性原理就没有意义。相对论恰恰没有用实验方法直接证明电动力学相对性原理。已经做过的有关相对论的实验，都可用“绝对运动的钟变慢”和“绝对运动的质量变大”以及它们的推论解释。本文第２、３两节恰恰论证了相对性原理缺乏哲学依据。可见，将经典力学相对性原理推广到电动力学领域既缺乏哲学依据又缺乏数理科学依据。由于哲学是从自然科学、社会科学和思维科学中抽象出来的，因此本节的结论又是对第2、3节的结论的支持。 5 光速不变导致的困难 从古典哲学开始就一直认为“有限与无限”、“相对与绝对”、“变与不变”是三对矛盾的统一体。认为光速绝对不变，就否认了光速的相对性和可变性，从而认为光速不符合前述三种矛盾运动规律。这种哲学问题是相对论无法回避的。 设在初始时刻，一个光子与一个观察者相距Ｓ 米，观察者迎面向那个光子以速度 v 运动。该观察者测得光子的速度为 S /Δt．当观察者的速度为有限值时，Δt 也为有限值．所测得的光子平均速度（S/Δt）也为有限值，但不是不变的 c（每秒 30 万公里）.当观察者的速度为无穷大时Δt 为无穷小,测得的光子的平均速度为无穷大.这表明,只要把速度当作矢量,平均光速就不会是不变的.很明显,光速不变必须同时违背哲学原理和速度是矢量的数理原理。由于洛伦兹变换可根据光速不变的前提导出,因此,用洛伦兹变换导出的速度合成公式论证光速不变是循环论证。速度合成实验、迈克尔逊-莫雷(Michelson--Morlry)实验、在不同系统中验证麦克斯韦方程组的实验，都可以用非光速不变来解释。[2] 不管怎样解释这些实验，光速不变的哲学问题都是存在的。既然对这些实验有多种不同的解释，为什么偏要选择违背哲学原理和数理原理的解释呢？选择不违背哲学原理和数理原理的解释可信度不是更高吗？ 在天文学观测中，发现运行速度从低速到超光速的星系都存在。其中就有运行速度恰恰为光速的恒星。我们就讨论观测一个这样的恒星。根据相对论性多普勒频移（Doppler Shift)公式可知，以光速运动的的恒星上一个有限频率的光子，在地球上的观察者看来，其接收频率为无穷大，地球上的所有生物都会受到发自这类恒星的光线的伤害。如果说接收频率不是无穷大而是无穷小，则地球人就看不见以光速运动的恒星，但这与天文学观测的事实不符。在地球上的人看来，以光速运行的恒星是在与一个不转动的地球相联系的惯性系（地球是这种系统的一个近似）中运动的，它的速度是一个实物的光速。再根据相对论性速度合成公式可知，相对地球以任何速度运动的飞船上的观察者，都必须认为所观测那个恒星是以光速运动（具体的原因是一个相对的光速与一个任意有限的体系速度的合速度都是光速）。这一结论有几个明显的矛盾：按照相对论的预言，那个恒星应是个质量为无穷大的黑洞，运行速度大于光速的星系不会出现，但天文学观测证实它不是黑洞，运行速度大于光速的星系存在；有人预言运行速度超过光速的系统中的时间倒流，这样地球人就可以通过观测以超光速运行的星系而最终看到宇宙的起源，但在实际观测中没有发现这种迹象。在分析天文学观测结果时,人们无一例外地都将“总星系”作为参照。用这种方式消除了相对论引起的矛盾，与承认绝对静止系存在的效果完全相同。处处以“总星系”为参照，就可从哲学上抽象出绝对静止系概念。 在没有星系之间相互分离的概念之前，人们观察到来自外星系的地球上从未有过的光线，都感到很奇怪，有人猜测是外星存在有些地球上所没有的元素。人们的困惑源于只看到了表象而未看到本质。也是犯了将次级存在当着原存在的错误。上个自然段提到的多普勒频移中，接收频率都是固有频率的次级存在，固有频率才是原存在。在人们相信了，接收频率变而固有频率可以不变之后，才解释了当初认为怪异的来自外星系的光谱线。为什么唯独在相对论中我们必须犯糊涂，而不认为接收到的频率（或测量出的时间）只是表观现象呢？ 7 相对论中的美 尽管相对论有重大的原则性错误，但它突破了人类的旧的思维框架，能给人们带来一些美的享受。相对论带给人们的美主要有以下几个方面： a) 突破之美（也是创新之美） 相对论使人类突破了绝对时空观念的束缚，开始形成相对时空观念。使人有与其他突破一样的畅快感（或别有洞天的快感）。 b) 摆动之美 由绝对时空观转变到相对时空观之后，人们的观念再也不会长时间地停留在相对时空观（或绝对时空观）上，而是必然出现在相对时空观和绝对时空之间的摆动。若爱因斯坦引导的从相对到绝对的摆动摆过了头，就一定会导至对绝对的全盘否定，而且一定会往回摆到相对与绝对并存的状态。单摆一但启动，摆到平衡位置就不是一次能完成的。思维的摆动与单摆的摆动一样存在韵律美和位移对时间的曲线美。相对论认为，不是空间被物质占据而是物质决定空间和时间。不论这种观点是否正确，它都能打破空间与物质不相干的单一的缰化的思想观念，导致了时空观的多彩之美。 c) 对称美和简洁美 如上所述，尽管相对论的简洁美和对称美的得来是以破坏真实美为代价的，但作为一种表象，简洁美和对称美在相对论中是客观存在的。例如，等效（系指广义相对论中的等效原理中的等效，下同）和惯性系平权必然导致对称；等效和物理学定律的数学形式与观察者的运动状态无关必然导致简洁。在制造一种美的同时破坏另一种美的情况在人身上也是存在的。当一个人用抢来的钱包装自己时，虽然破坏了心灵美，但构成的外表美仍然是客观的。 d) 真实之美 相对论中结论不全部是错的。如，“某些效应与相对运动有关”、“运动的钟变慢”等结论就有一定的真实性。多普勒效应和光行差现象符合前一结论。人们已经用实验方法证明了“运动的钟变慢”，只是没有判定是绝对运动的钟变慢还是相对运动的钟变慢而已。不管是绝对运动的钟变慢还是相对运动的钟变慢，后一结论就有一定的真实性。它使相对论具有真实之美。正是这些真实美才决定了相对论具有突破之美。 相对论的真实之美和突破之美掩盖了相对论中的哲学问题和逻辑问题，从而使相当多的人迷信相对论。“辩证地看问题”始终都有被强调的必要。利用辩证思维可预言，相对论会发展成为“相对绝对论。[3]，[4] 参考文献 |