自然哲学的形象理论  序言  Youngler

 新物理科学 NEW SCIENCE OF PHYSICS                                        发刊期 1992.2
--------------------------------------------------------------------------------------------------------
二十世纪，现代物理学在充满着矛盾与困惑，问题与烦恼，分歧与争论的艰辛历程中发展起来，人们建立了以经典力学，经典电磁场理论，热学，光学，相对论，和量子力学组成的现代理论物理学这样一个格局系统。
然而，科学毕竟还是处于他的年轻时代，科学发展的时间经历还是及其有限而短暂。物理学虽然发展了丰富的实验内容和丰富的理论内容，但是科学依然存在着很多迷茫的困惑和矛盾的烦恼，存在着很多远没有认识清楚的事情，很多物理现象的深刻本质问题以及统一我们物理学思想认识的任务，这些问题都需要我们作进一步的艰苦探索和深入研究。
今天，我们关于物质的结构，关于电和磁方面的知识早就有了比较完整的理论体系，但是我们还是无法了解到如此之小的电子的内部结构情况和电磁场的内部结构情况。我们无从知道电子是如何表现电荷性质的，也无从清楚地知道电子和电场以及它们自身的内部又是以如何的细节过程产生力作用的。正是由于我们对于物质组织的微观方面的具体结构和运动细节以及作用细节还了解得实在太少，以致我们今天还根本无法解释很多物理现象的深刻本质问题。另一方面，现代物理学是由经典力学，电磁学，热学，光学，相对论和量子力学组成的格局系统，却没有一个统一的物理学思想方法基础。在现象载体问题上，力学中说物质，电磁学中说电磁场，相对论中说的是空间和时间，量子力学中说的则又是能量和波。关于现象载体的基本性质，力学中说惯性，电磁学研究电和磁的相互转化和电流的超导现象，量子力学设想物质的波动本性，相对论注重的则又是物理定律应该在所有的参照系中具有相同的形式和固定的光波速度。关于物理的基本原理,力学中有加速度定律 F = mdv/dt，电磁学中有自感应定律 U = LdI/dt，所有这些丰富的格局思想内容之间，隐约地存在着功能相似和物理联系，可分明又是无法调和的思想意识上的矛盾冲突。当然，所有这些格局思想内容，如果看作都是关于现象规律的描述，那么，最大的思想意识冲突也是表象的，无所谓问题的。如果说这些思想意识就是物理原理，人们无疑会陷入矛盾困难的境地。
从事物的统一性，自然现象的整体性出发，力学现象和电磁现象从客观现象本身来看应该是统一的。人们无法统一对于自然世界各类现象的整体认识并形成整体的和谐的知识体系，与自然现象的客观整体性质是不能混为一谈的。人类社会还只有几千年的发展历史，科学发展的时间经历则更是短暂。从未来的历史长河来看，我们的科学还仅仅是人类探索宇宙奥秘漫长事业的开始。物理科学还处于童年时期，伟大的真理认识远没有被人们彻底发现。不如意的科学发展情况，关键的问题在于，一直来，我们总是宽容物理格局之间很多思想意识矛盾情形的存在和满足于现象分类地研究情形，以及失望情绪的学者将认识的局限性归因于物理现象本身的复杂多样，错误地认为电磁现象和力学现象是有本质区别的两元现象体系，更是走远了科学主义的精神思想。当然，统一物理科学的思想认识有其问题本身的困难。比如，Lorentz 处理方法得到的运动电子之间的作用力与反作用力总是不严格遵守 Newton 的第三定律即作用与反作用原理，以后的相对论力学也没有解决这方面的问题。电磁学中复杂的自感应电压的产生机理对于满足与作用电压的严格同步要求也是个问题。另一种事情，场应该是具有能量的，可是感生电场却没有能量的基础。应该说，感生电场只是电磁场的惯性力场和物质惯性的反抗作用，并不是空间里除了电磁场的动力现象之外还有这么一个感生电场的物质场的存在。
据此，我们认为处于唯像认识阶段的电磁学尽管实用上十分完美，但不免是一个有着很多隐形缺陷的理论。然而，现代物理学就在这样很有问题的电磁学基础上直接发展新的观点和新的理论，会不会是可靠的认识呢？相对性理论会不会也只是唯象的物理学思想方法系统？接触过相对性理论的学者，他们深深地体会到相对性理论是一个数学思想方法系统，它的数学抽象，方法繁杂，逻辑矛盾，解释纷纭以及违背常识观念，向大众化的人们做推广普及工作总是很难有什么效果。面对这种情形，我们是责备哪方面的原因呢，是责备地球上的人们还不够普遍进化，还是自然现象的繁杂多样抑或是我们的物理学自身的过于玄虚抽象！我想，随着人类知识的不断积累和发展，即使人类的智能水平不再进化，科学思想的变革也随时都有可能发生，人们会克服相对论数学模型的缺陷和发展新的正确的物理思想方法。很多学者指出，所谓太阳附近信号传播时间滞后，说穿了，就是太阳附近光速较小。理论物理专家的理论思想的确让人们感到理解的困难，光速慢了就是光速慢了，想些空间弯曲时间滞后的离奇解释干什么呢！我们也说确定的物理事件单方向的时钟效应是推翻 Einstein 的参照系平权思想的，这说明相对论的前提思想存在着问题。矛盾的时钟推论，这也明白的是相对性理论方法思想错误的体现。然而，这一理论的支持者们却辩护说，这是佯谬。他们相信，相对性这一理论虽然并不完美，既然理论能够解释其它理论不能解释的很多物象，这一理论的风格思路和基本框架应该是正确的，这一风格之上的进一步工作将来会克服这一理论的许多不如意的地方。一般而言，人们也只能想到这一些了。不过，我想指出，关于长度膨胀问题，到目前为止，没有从实验上明确发现运动缩小的物体长度，只是有是乎人们发现在 0.999975c 的电子上观察 1.0 m 长的加速管只有 7.1mm 长度。我们认为，是由于孩子的长大他总觉得“家里的房子变小了”，没有过去记忆中的那种高大形象，电子认为加速系统变小正好证明这是电子的运动膨胀效应。也说垂直于运动方向的不变物体长度，可是质子与质子碰撞实验显示，随着质子运动速度接近光速而粒子有效碰撞截面积是增加的。现代物理学实在有些不妙！我们今天的理论物理学中很多显得很勉强的解释，逻辑上的问题漏洞以及愈来愈繁琐复杂的处理方法是不是科学正确的发展方向?
我们猜测，我们认为，科学处于那个幼稚的时代，难免是聪明的学者们为人们设计的关于现象世界的一种数学处理模型，一种抽象的认识方案和相对的真理。当时，人们根据 Michelson 实验结果否定以太的存在并接受光速的参照系无关性思想，也许人们是不得已做出这样一种选择。人们觉得把天体能够自由运行的太空推断为真空空间更为合理，把万有引力场空间想象为真空空间，从而得到真空中的光速概念，也符合人们的理解观念和想象能力。但是，由于电子群体的超流动性的发现（即超导电流）以及低温液氦超流动性的发现（即无摩擦无流阻理想润滑的性质），我们认为，真空中的光速概念,是忽视了引力场可能是一种超流动性的物质组织这一考虑。可是，令人遗憾的是，人们却总是抱着科学幼稚时代许多不成熟的思想观念而误入迷途，在错误的发展方向上枉费心机地做着各种发展工作，以致于当代物理学愈来愈远离大众化人们的理解能力，高深莫测，玄虚尽致，这是错误的科学发展方向。
现代物理学一方面向高深莫测的理论发展，另一方面，物理学又向着多格局的情形分化。我们说，现代物理学扩大了理论物理学条块分割的格局情形，却又没有一套新的统一的物理学思想方法基础，造成今日物理学这样一个多格局各自为政的局面，加剧了物理学思想的多角状态。这样的情况当然是不能令人满意的，相似的现象，力学中说惯性，电学中说电流超导，量子力学中另搞一套物质的波动本性，相对论却说离奇的光波运动速度与参照系无关。物理学这种多套思想体系的格局，是物理学各种思想意识冲突和学派斗争的根源。相对论作为方法系统的巨大成功和作为理论思想的许多问题一直来使很多人们陷于迷茫的困惑和矛盾的心理之中。同样，在原子世界非常成功的数学模型量子力学也不能为人们提供一个直观的物理图景。人们更不会忘记 Einstein 与 Copenhagen 学派之间关于量子力学哲学意义的引人入胜的争论。至于两大经典物理学经典力学与经典电磁学之间许多方法思想上的矛盾冲突，那是十九世纪留下的经典困难。总而言之，现代物理学在理论与实验上丰富和发展了物理学的内容，但在物理学思想意识方面造成没有原则的各自为政的局面，无疑是留给人们一个很不如意的物理学思想理论多格局的情形。
面对当代物理学理论思想的多角状态，很多学者分析指出，我们的各个条块物理理论中都存在着许多还没有发现的不完美之处，一方面导致了条块理论内部很多地方不免是“头痛医头，脚痛医脚”的处理方法和解释，另一方面导致了条块理论之间多方面的矛盾冲突和格局交叉区域很多物理现象多重矛盾的解释和方法的相互排斥。比如说关于电子的运动能量，力学中说是机械动能，可是，根据电磁场理论，电子运动能量又可以是基于运动电子周围磁场的磁场性质的能量。我们说，这样的科学发展情况，是科学处于它的发展初期人们将物理现象进行分类地研究缺乏对于物理现象进行全局考虑的必然结果。一直来，我们都是从物理现象分类研究中自立地总结出来的一个个独立的思想方法系统加在一起组成我们的物理科学的理论体系和思想方法体系。这种多套思想体系的格局从长远的发展观点来看，它是人类认识自然现象物理原理过程中的一种思想斗争状态和认识没有成熟的体现。现象分类研究的方法，也说明我们对于物理的认识的初级性质。当然，初级的方法接近自然思维，为我们首先所理解和开发应用，同时它也是方法发展的基础。……既然科学发展的时间经历还是及其有限而短暂，那么科学依然基于初级的方法基础，它也就能够为我们所理解和谅解。当然，我们不应该满足于科学的这种初级现状,而应该以巨大的热情致力于科学进步的事业，以全面的分析思考来代替现象分类研究的情形，以系统和整体的认识方案来认识自然物理的世界，从而把科学向成熟的时代推进。

·力学的方法基础与力学思想意识·
Newton 的自然哲学是伟大的，但是，这种产生于科学发展初期的自然哲学毕竟是直观感性的简单化的思想方法，它以理想化的清晰空间中质点物体的运动和简单化的外部接触作用以及抽象的超距作用作为处理问题的思想方法基础。力学方法的物体模型也是鲜明的材料主义思想方法，物体即是一块性质固定的材料，它与一块静止性质的材料和封闭的物质系统具有同样的物理意义。与此同时，人们也就把物理的力学问题理解为封闭的物质系统的物体在力的作用下在清晰的空间里进行的运动。人们研究物理的力学，只是理想化地研究那个理想化物体的力学，只是简单化地研究物体的外部动力因素和时空因素与其外部动力原因之间这些外部因素的联系。人们忽视了所谓物体的本来事物是物质运动的开放系统和物质运动的行星系结构。从哲学讲科学的辩证法，这是科学忽视了所谓事物的内部因素，人们只是考虑了外力作用的效果导致了物体的形变和外部运动状态的变化，而没有顾及物体的外部动力过程同时影响及于物体作为动态的物质集合系统的某种“物质呼吸”以及其物质运动组织状态的变化。
人们关于物理力学的动力观念总是分离体的物体在力的作用下在清晰的空间里运动，可是物体如果在清晰的空间里运动，它怎么会受到力的作用呢？看来，我们的物理科学的方法基础是很有漏洞和缺陷的。理论方面的学者的思想意识之中总是以为他们是在实际的问题上进行工作的，可是，作为工程方面的学者有学者指出，事实上人们是不可能在完整具体的问题上做认识工作，而都是在模型事件上做认识工作。所谓力学，即是把具体问题之间的各种具体的物理联系看作只有力的联系，和进一步处理为抽象力的联系和理想力的联系，以及把引力场电场磁场这类物质运动组织分布当作理想的真空空间和抽象的数学空间，把物理事件处理为“真空中的运动过程和真空中的动力过程”。物理的力学因此也就只为空间_质点的力学和理想化问题的理想力学。所有这些物理学方法基础本身，我认为都是物理问题的种种模型处理方法以及转化为理想问题的认识加工过程。由于人们对于力学方法的普遍成功观念，人们把事物之间的物理联系代之以只有力的联系当作了方法上的公理。不过，这个基于人们生活观念和经验理解中来的力的认识，是不是足以用来完整地描述分离体之间的物理联系，我们说这必定是一个问题。可是，人们就在这样的力的思想意识上发展了刚体，质点，流体，场，真空这些物理概念模型，从而发展了完整的力学。但是，由于人们处于模型的发展过程之中，实际上不可能在完整具体的问题上做认识工作，而都是在各种人为设想的模型事件上做认识工作，因此理论也就不可避免地存在其理论的误差。同样，力学方法也存在其方法模型的理论误差。所以，我们认为，所谓现代相对论力学，它的本质是作为一个发展电磁学方法的后续理论以抽象的数学方法来弥补Newton 力学方法模型的理论误差和一种数学修正主义性质的方法方案，而广义相对论则又是狭义相对论力学的二次数学修正方案。一直来，很多学者也许只知道相对性理论对于 Newton 力学思想的观念革命，却而忽视相对性理论对于  Newton 力学的继承和发展。比较经典力学与现代相对论力学的事物动力模型，经典力学的物体模型是一块死材料，质量相同的死体与活人没有两样的外部动力学性质，而相对论力学方法的物体模型则不过是换一块活的材料而已，构成物体的物质材料具有质量性能的增强功能。相对性理论没有突破理想化物体上构筑力学的框架，而是继承了 Newton 力学清晰空间里的动力观念，即真空中的光速概念以及以简单化的接触力作用和抽象的时空弯曲概念作为物体形变和物体运动状态变化的动力。我们说科学基于材料观念的物体观念和理想化抽象化的物体动力观念，如何会有完美如意的物理认识呢。
我们注意到，旧物理学是建立在真空概念之上的物理科学。可是，由于自然世界空间里到处存在着（弥漫着）引力场物质运动组织分布，人们找不到一个没有引力场物质运动组织分布的区域场所，也无法即使以人工技术实现万有引力场真空，所以，世界是充满着引力场物质运动组织分布，是弥漫着物质运动组织分布的空气海洋。世界本无真空，那么真空中的运动观念和真空中的光速观念以及整个真空中的科学也就成了问题。真空中的运动观念应该以具体物质运动世界存在有真空区域为前提。具体世界并没有真空区间，而我们却总是在清晰空间的运动模型上和清晰空间的动力模型上做物理科学的文章。我们推想人们是在犯简单化错误的概念模型上发展错误方向上的物理科学。我们发现，科学发展到今天，科学对于场的认识依然是模糊的，对于运动问题，场是清晰空间，物体运动其中不会受到流体的阻力作用；可是，对于动力问题，场又是物质实体分布，通过它，一个物体可以对于周围其它物体产生力作用。也许正是因为场的这种奇妙作用，让科学得以掩盖它的内部深处的各种问题和缺陷。关于运动联系问题，也是一个重要的力学方法基础问题，也就是，人们在建立力学方法时，必须明确这样的前提问题，人们研究物体的运动行为和动力行为要不要考虑物体内部物质运动的问题因素以及要不要考虑物体系统（如地球……）在更大范围空间里运动的影响。也许，人们无从想象一个物体的运动如何影响及于物体内部的物质运动，也许是某种显象向人们表明外面天地的运行对于实验室中的一切事物毫无影响……于是有了那个著名的 Galilei 相对性原理：对于一个相对于惯性系作匀速直线运动的物质系统，其内部所发生的一切物理过程，都不会受到物质系统作为整体在空间中作匀速直线运动的影响。后来，人们又发展了这种相对性原理，认为系统内部的物理规律与系统在更大系统中的运动无关，比如，地球公转的一年四季不均匀速度不会影响地球的自转运动失去均匀的自转速度。人们自然地想，行星的外部运动怎么会转化为行星的内部运动呢，行星的内部运动又怎么转化为行星的外部整体运动呢。可是，如果说，事情如我们所想象所能理解的那样，行星的外部运动不会转化为行星的内部运动，行星的内部运动不会转化为行星的外部运动，物质运动世界，一层次的运动不会转化为另一层次的运动，这又是怎样一种物理学思想呢。物理学当然不可能认为物质运动世界一个层次的运动不会转化为另一层次的运动，所以，也就有人想到物质运动世界各个物质运动层次之间有着无可分割的运动联系。地球公转的变快会影响到地球自转的变慢，地球公转的变慢又会影响到地球自转的重新恢复变快。也就是地球公转的不均匀速度会影响到地球自转的不均匀速度。我们没有理由感觉地球世界无论春夏秋冬一年四季具有绝对不变的引力场中的光波速度；我们也没有理由认为地球是一个恒定的物理世界。
也许，科学注定要从发展初级简单的事物模型开始。今天，科学依然处于它的发展初期，不难想象到幼年时期的科学它只有简单初级地和理想意识地来认识自然物理的世界，而把动态的物质运动系统，相对的物质集合系统，开放的物质体上的动力学以及整个混沌世界留给了下一次的科学。
科学走进不如意的发展境地的另一个原因，我们认为是人们在简单化事物模型上又过分信赖于数学的工具过于走进了数学化的事件世界以及孤立问题的思想方法基础。在物理事件上建立数学坐标系，这本身是无可指责的和无偿不可的，然而，其实我们并不都是这样做的。人们并不是在具体的物理事件上建立数学坐标系，而往往是把物理事件系统中人所关心的事件搬到人为的坐标系空间上，把人所关心的事物放在一个人为方法性质的数学坐标系上进行分析，而总是没有考虑及那个物理事件所处的事物环境那个事物的现实系统（如地球……），以致于科学走向纯粹数学化的方向发展。人们的数学空间与物理空间的等同意识导致具体的物质场空间被抽象的数学空间所取代，有限伸展的参照物被无限伸展的数学坐标系所替换，参照物之间的物理差异被数学坐标系的数学普同性质所抹杀——参照物也就成了参照物。同时，物质世界的整体运动结构也被分解为一个物体相对于另一物体的孤立的一个个相对运动和理想的数学运动，并进一步抽象为一个人为的数学坐标系相对于另一个人为的数学坐标系的运动问题。就这样，科学一步一步地走远了原来具体的物质世界和普遍联系的系统世界。物质世界本是一个运动联系的整体，事物本是处于相互运动联系构筑的系统之中。事物之间的运动联系是物质世界事物联系的系统整体中不可分割的一部分。可是，我们的数学物理学，对于千丝万缕地联系着的事物世界和系统结构的物质组织世界，却撇开了它的这种整体性质的联系，忽视了事物组织的系统性结构以及事物所受物质运动联系环境的影响，而是简单地和孤立地考察一个物体相对于另一个物体的运动行为，研究物体在人为的数学坐标系中的物理规律。——科学也许正是因为存在许多思想方法基础方面的缺陷，导致今天人们欲求进一步认识物理的各种困难。
如果科学没有基于系统的观点和普遍联系的观点，而企图从孤立事件的规律来合成物理的世界，科学终归于是一场科学的梦想。

·物理评论·
我们认为，人们研究物理学，过于注重运动的相对性理解，过于追求事物在人为的数学坐标系中的物理规律。从孤立的运动事件来看，运动是相对的，相对运动思想是正确的，不过，在运动是相对的同时，相对了的运动则又是绝对的，转动就具有这种意义上的运动绝对性；另一方面，世界是相对运动的整体，而不是孤立的相对运动事件，从相对运动的整体来看，相对运动却构筑了绝对的运动世界。孤立地考察一个个气体分子，单个分子的确无所谓运动和静止，然而我们却拥有绝对的宏观分子世界的热运动现象。所以，另一个犹太伟人 Carl Marx 在他的哲学体系中早就论述过这种运动与静止的辩证关系，运动是绝对的，而静止是相对的，人们不能因为运动可以在某一点上的静止，而否定运动对于整个物质世界的绝对性质。运动的相对性理解，很大程度上来自数学运动概念的认识观念。数学性质的运动的本质也许是相对的，然而，具体世界的物体既不是在真空环境里存在，也不是相对于数学坐标系而运动，而是相对于环境事物（参照物）而运动。人们清楚，物质世界并没有数学坐标系这样的具体事物，数学坐标系只是人们发明的一种分析问题的方法东西。要论具体的物质世界的运动相对性，我们说，物体只是在相对于参照物做运动，而不存在相对于数学坐标系这类抽象之物的运动。我们认为，参照物必定不会等同于数学坐标系。地球对于月球，太阳对于行星，这里的地球和太阳能说仅仅起着引力和运动的参照作用?
人们习惯于拿数学坐标系来代替参照事物，或者是把有限的参照物代之以无限伸展的参照系，从而抹去了具体参照物之间的具体差异。人们也许从来未曾想到，这是不甚合理的数学认识的推广，以及这类数学工作风格的发展和膨胀，也就难免有许多数学认识被当作了物理认识搬上了物理科学的舞台。在相对性理论中，绝对光波运动思想，物理定律的绝对数学形式观念以及参照系的平权意识走上了物理原理的位置。另一种事情，专家们的科学逻辑是追求格局内部的自我和谐，却而忽视科学的整体和谐，以及科学与 Marxism 哲学的统一。在相对性理论里，可以让 1 + 1 = 1.8，圆球也可以说是扁球，无谓的空间和时间却做出文章，它们可以弯曲和变化且构成现象的载体即物质本身，物质可以变成能量，宇宙世界可以从无中产生。科学就这样背离了它的唯物哲学，走远了唯物论的思想基础，也走远了大众化人们的理解能力。——在 Lorentz  的电磁学理论里，根据 Einstein 的运动相对性理解，同是一对电荷，这么看是 1.0N 的力相互作用，那么看却又实在是 0.5N 的相互力作用，“物理作用依赖于观测者的观测而确定”——“物质依赖于意识者人的意识而存在”。科学家也许已经为非常物理现象的困惑尝够了烦恼，哪里还有暇顾及形式之上的问题。科学与哲学的分离，科学内部分格局地研究，科学成了又一个联合国的世界。
相对性理论的产生是人类科学的伟大进步，是自然哲学在辩证法内容方面的巨大丰富和认识发展。但是相对性理论过多地否定了物理事件的各种具体状态，过多地走出了物理的方法风格和过多地走入了数学方法的世界在数学上发展物理辩证法的内容，把具体的物质运动世界处理成时空坐标轴相互运动的世界。其实，离奇的物理现象何须以离奇的数学方法来认识，离奇的哲学来解释，从而把物理学引向离奇的抽象的数学世界。我们认为，由于后来学者没有意识到早期的简单化的 Newton 力学在方法处理模型上的缺陷，导致相对性理论也没有突破质点力学的框架以及孤立问题的方法基础，而是把粒子当作理想的物体模型，将一些事物的表象规律当作物理学的深层原理，对于理想化物体的力学和处于唯像主义认识阶段的电磁学，做时间，空间，运动以及力作用这些概念的抽象的辩证法，把非常的动力学现象归因于数学运动学的过程。所以，在人们的思想意识之中，相对性理论似乎克服了 Newton 力学功能的缺陷，却走入了玄虚抽象的数学方法之中。数学辩证法成功表象的背后却是牺牲了唯物论哲学思想的代价。人们似乎走出了旧的科学困惑，却更是走进了新的理论与实验的矛盾困惑的境地。

也许，过多地进行思想意识上的争论并没有多少决定的用处，关键的事情还是人们应该发现新的正确的物理学思想方法系统。