自然哲学的形象理论概要 Youngler 1992.2
自然世界是形象的,它有三个基本要素:空间,物质和运动。自然世界万千的物质形态,组成于一种共同的物质因素,光子素。万千变化和纷繁复杂的自然现象都是同一物质构成因素的各种运动组织形式及其表现形式。大自然世界是普遍相同的恒定不灭的物质在空间作形象的运动构筑的一幅景象。
如果我们无限地分割事物,最后,我们可以得到被称为“万物组成元素”的物质概念以及这种概念上物质的运动。我们用数学语言微分质量 dm 来描述这种物质概念,也称光子素。我们认为物质的基本组织是原气,粒子是原气的旋涡结构,原气组织以光速数量级的速度运动,由于这方面的原因,我们把微分质量 dm 意义上的物质概念也称为光子素。与以前的人们所想象的物质概念不一样,在这里,物质是无限小的,具有无限小的质量,物质普遍相同,且永恒地不长不灭,具有稳定的物质性质。物质世界拥有无穷多的这类微小物质,这些无穷小的物质如此无数地多,它们在空间里的相互运动构筑了我们这个自然世界。尽管物理世界无法分解为有限的机械运动所组成,但是它必定可以分解为无限的机械运动。有限的机械运动无法构成物理的世界,但是无限的机械运动却构筑了我们整个的自然世界。一直来,人们把物质概念当作微小物体的同义词,以及把物质与物体,物质的质量性质与物体的质量混为一谈。从事物材料或者物体的构成因素上说,物质不是微小的物体,比如电子,更确切地说,电子是微小的物体,而不是本质意义说的物质。作为材料意义上的物质概念,其实际上是组织的概念;作为物体构成因素的物质概念,它也应该是物体无限微分的结果,在数学语言上则是微分质量 dm。有限的物质不能构成确定质量数性质的物体,物体包含无穷多的物质因素 。物体的质量是可以变化的,而物质总是保持质量不变的性质。物质具有质量不变的性质与物体的质量变化现象是两回事情,物体可以通过物质散失和物质收获而使物体的质量发生变化,而物质总是在迁移过程中保持原有的物性。物质作为事物世界的基础因素,它也应该具有坚固的事物性质,而物体作为物质运动的聚合系统,它应该具有另一种事物性质-不断运动变化的事物性质,以此构成变化发展的事物世界。
既然物质是事物世界的基础因素,具有坚固的事物性质,物质也就无谓转化为能量和能量转化为物质的说法。很多人们并不一定清楚能量作为和物质不同的物理概念,能量它到底是什么。能量不是抽象的物理概念,能量应该是物质运动的表现。与动量的物理概念相比较,能量是物体中物质的全方位运动的量度。无论是哪种形式的能量,机械能,热能,化学能,电磁能,光能和核能,都可以分解为微分物质的动能,能量在形式上只不过是物质微分动能 的一个积分统计值
能量不可能储存于"绝对冰冻"的物体之中。原子弹的爆炸,不是冰冻的物质组织转化为“沸腾”的物质组织,也不是物质组织的质量性能亏损转化为光能与核能的过程。原子弹过程
没有物质的运动被创生。运动也不可能被创生,原子弹爆炸之前,原子弹材料的原子核里蕴藏着物质的巨大的运动。原子弹的爆炸,是原子核里光子的剧烈运动在极短的时间里转移为巨大的核外运动的过程。认为原子弹的爆炸是质量亏损转化为巨大的光能与核能的过程,这是感觉的表象,没有意识到物质组织在静恒的外表下掩盖着内部超级剧烈的物质运动现象。所以,说到底能量是物质运动的表现。能量守恒定律的本质是表征了物质运动的守恒,物质世界运动数量的不长不灭,宇宙不会降低它的"温度"。能量,除了运动的物质表现出的能量现象,除此之外还有凭空存在的能量吗?能量不是自然世界的本质事物,自然世界只有空间,物质以及物质在空间的运动。说穿了,能量是科学家们的抽象思维概念,是一种思考方法和计算方法,它怎么能够转化为物质和物质转化为凭空中的能量存在呢?当然,能量作为一种思考方法和计算方法仍是颇具大用场的,只要我们注意到,一切所谓能量的过程都是以其客观物质过程为前提的。
--先有物质运动的存在,才有能量的存在 。 动能论。
同样,有物质的转移前提,才有能量的转移现象。功质说。
我们认为,光既是一种电磁波,也是一种万有引力物质分布媒介质中的媒介质波。光行于电磁场中,可以依靠电磁场物质分布接力传播,光行于只有万有引力场的空间中,它也可以通过万有引力物质分布的接力传送继续传播。其实,万有引力场是一种紊动的电磁场(以后可以详细解释)。与声波类似,光速也是相对于具体地点的万有引力场而说的特征速度,这个速度的大小决定于具体地点物质分布的物质相互运动在光速方向上分量动能的均方根数值。光波相对于其它参照系的间接运动速度则是线性矢量合成的速度
万有引力场无处不在,无地不有,充满着整个宇宙空间,可以作为传播光波的媒介质角色。从天体运动世界,引力作用远大于光辐射力作用这一点上,我们意识到引力物质分布密度远大于一般光波物质组织的分布密度,所以,从波的媒介质密度要求方面来看,万有引力物质分布足以胜任传播光波的媒介质角色也是不为问题的。由于万有引力物质分布与物体之间的紧密联系和联动作用,万有引力物质分布构成了天体世界在空间上物质连续运动的景象。太阳系里的引力物质分布是跟着太阳系在一起运动着的,没有相对运动情况,但是由于行星对于太阳系空间万有引力物质分布的牵动,太阳系引力物质分布的平静海洋里形成零星点点的引力物质流。由于地球只是太阳系中的一颗小行星,它只牵动附近的引力物质随己运行,而不牵动远处太阳系空间里的引力物质分布,所以,我们可以观察到地球行星的光行差现象。也正因为地球行星有对于靠近地球附近的引力物质分布的牵动作用,地球附近的引力物质组织与地球之间保持同步运行,没有相对运动现象,所以我们在地球系统空间内部进行 Michelson 光干涉实验,观察不到光干涉条纹的移动变化。
移动与空间是形象世界的基础因素,它们应该是最形象的事物。如果光子相对于任何事物都是以同一光速 c 移动的,光子相对于光子自己也是以光速 c 移动吗,这是怎样的说法呀。其实,物理学无谓玄虚观念和超级几何学,这只是人们把某种未知的物质作用效果以数学来进行的修整罢了。科学交上困惑的年代,难免总有人们提出一类抽象的认识方案,以离奇的运动学来解释非常的动力学现象。我们认为,运动应该是线性合成的。相对性理论的速度合成规律不免让人怀疑是具有使用价值的数学游戏。极限速度原是具有系统性的,总是相对于具体的物质系统而说的。如果不是对于系统性质而言,那么我们认为方向相反的两束光波之间的相对速度就是两倍光速,大大越出了所谓的光速极限。我们认为非系统性的光波运动速度是可以突破光速的。极限速度本来是一种动力学效应,可是专业物理学者们却把它当作一种运动学问题,发展超级运动学来修正经典动力学方法的误差,让方向相反的两个光波之间的运动速度压缩为一个光波速度,c + c→ c ,这就难免有些理解的困惑。不过,好像人们还是想了办法来解释这类速度困惑问题。有两只飞船,一只向东,一只向西,都以 0.9c 的速度相对地面飞行,考虑两只飞船之间的相对速度。人们解释道,对于地面上的观察者来说,两只飞船之间的距离的确是以 1.8c 的速率增加的,但就一个飞船相对于另一个飞船,其相对运动速度不可能大于光速 c 。我总对于这种科学无奈心态之中试图掩盖矛盾的做法感到几分可笑,也许大学者们有它们的思考思路以及或是无奈心态之中选择的实用科学哲学:科学需要的是与传统电磁学的完美联接以及解释实验的实用功能。不过,我们认为,如果物理规律不依赖于参照系而起作用,可说物理状态和物理作用就依赖于参照系而确定?没有确定的物理作用和确定的物理状态,不知人们确定的物理定律观念又从何说起。人们把所谓的普遍规律建立在无可确定的事物世界上,没有确定的事件时间顺序,没有确定的事物形状,也没有确定的物质质量性质以及确定的事物运动状态,却存在确定的物理定律作用,这是怎样一种物理学的哲学理论啊!
时间何谓膨胀,空间何谓缩小,这必定是运动膨胀的物体相对观察周围景物变小这样一种相对大小观察效应。同时物体的运动膨胀一切内部转动都将减慢运动速度和运动角速度,于是我们得到对于运动时钟走慢的解释和不稳定粒子寿命延长现象的解释。这里,事情就象旋转着的舞台演员收拢手脚缩小时候他会转得飞快起来,当演员重新撒开手脚缩小时候他又会转得慢了。也许,人们要说,运动是相对的和相对运动的双方是平等权利的。在这里。问题的错误是把实在世界里具体的事物环境里所进行的具有摩擦性质的运动理解为事物在人为的数学坐标系空间里的数学性质的运动,把本是摩擦过程产生的真象效应看作相对位置变化意义上的运动对于观测的影响。人们总是过多地离开具体的物质世界的物质系统以及物质环境来看待相对位置变化的运动的对称性质。人们也许是过多地走入了数学化的世界。数学坐标系统当然没有大小地位之分,数学运动本身也自然地是对称性质的,可是,粒子在加速器中的运动,能对称地说加速器也同时在粒子里运动呢。这只是作个比方,也许未必恰当,但能说明一些问题,相对运动数学意义部分的对称地位,不能以此来推测其外的动力学问题的对称地位。运动粒子可以从加速器的加速电场中收获物质导致粒子质量增加,可这无助于加速器因于内部粒子的运动从什么外部地方收获物质,无助于加速器系统的质量增加。对于物质系统与其系统内部的子系统,我们认为它们并不具有相等的物理地位。人们撇开具体的事物系统和现实的动力学环境谈论孤立的参照物体和抽象的参照系统,把参照物都理解为只起参照作用的参照物,并进一步代之以数学上的坐标系,研究物体在人为的数学坐标系中的物理规律,这就难免产生以数学认识来代替物理知识的错误。所以,我们认为正确的物理学思想方法是充分地联系到具体的参照物和物质系统来使用数学坐标系。
理论物理学走向抽象化的发展方向和抽象化的认识风格,也许开始于人们对于力的抽象性质的理解。我曾想,如果我们用子弹来加速木块,能不能把木块加速得快于子弹的运动呢?这当然是不可能的。这个道理也许并不难想到,如果当木块被子弹加速得和子弹一样快的速度逃离的时候,子弹还能打到木块上给木块以加速的力作用吗。如果凡是力都归于是光子对于物体的撞击作用,光子可能把物体撞击得比光子自身速度还快的速度运动吗?如果你是一位飞行工程师,那么你必定知道螺旋桨式飞机无法达到声速飞行这一工程现象。如果你相信这里仅是一个空气动力学问题,那么你也可能想到了,场作为物质的运动分布不能把粒子加速得超越光速的运动,这也同样没有超越机械论的因素在起作用。如果人们能够撇开抽象力的观念,把物理的事物世界想象为因于物质运动分布与物体之间相互接触作用以及其物质相互运动的世界, 那么很多非常的动力学现象就不难想象到它们的形象的理解方法了。
自然世界是事物的整体的系统。物质的运动组织具有系统性和系统结构,小系统运动于大系统之中属于大系统以及构成大系统的一部分。何谓系统,我们说相对明显聚集的物质运动构成物质运动的相对动力系统,如地球,地月系,太阳系,银河系……分子,原子,电子……都是物质运动的动力学系统。我们认为,系统在系统内部的动力学过程中具有统治的物理地位,只有相对于直属系统(现实系统)的系统性运动,也称为"绝对运动",才具有动力学意义,一切其它的非系统性的超距的相对运动都只有运动学本身的意义而无任何动力学的意义。我们认为,如同一切的力作用终归于是通过物质直接接触以及其接力传递而实现的,真空中的物体应该是一个不受任何力作用的物体,纯粹的位置变化的运动(数学运动)不应该产生任何动力效应,比如内部运动变慢,长度缩短,质量增加等现象。运动物体的质量增加现象,内部时钟走慢,空间伸展变化等现象应该是运动物体与系统环境的摩擦造成的一种真像的系统性效应。这种物体相对于直属系统环境的系统性质的运动,是物体在系统的运动环境中的一类具有摩擦性质的运动。这种物体在系统环境中具有摩擦性质的运动可以导致物体自身在物质环境中的物质收获而动态物体的质量增加,同时体积面积长度的膨胀和内部运动速度和角速度减小(以及寿命延长过程延迟)等动力效应。系统性效应是物质运动过程导致物质运动组织方面的真像变化,而非一类观测效应。运动粒子的质量吸收,空间伸展膨胀,内部运动变慢以及寿命延长现象,如果发生在地球上,则是地球系统的系统性动力效应;如果发生在几乎没有行星影响的太阳系引力物质组织空间里,则是太阳系的系统性动力效应。由于地球在太阳系中的公转运动,地球也拥有在太阳系统中的大系统性效应:地球的公转质量大于地球的自转质量(有部分质量参加地球作为太阳系行星的公转, 但不参加地球的自转,也就是说有部分质量沿着地球公转轨道跟着地球跑,而不随地面转),同样的量杆在地球上比静止于太阳系空间的同样量杆具有更长的实际长度,地球上的原子时钟相对于太阳系标准原子时钟走慢。人们可以通过地球南北极时钟比赤道时钟每天单方向走快大约一亿分之一秒来验证上述观点。既然系统性效应是一种真像效应而非观测效应,地球系统的质量吸收,空间伸展膨胀和时钟走慢在地球上应该可以观测到。是的,这必定是可以观测到的,不过根据彭加勒相对性原理,宇宙的膨胀我们是无法观测到的,但是,人们可能通过发现太阳时钟的走快来意识到原来是地球时钟的走慢。地球系统内部的物理实验也无法反映地球在太阳系系统中的大系统性效应。与地球内部的物理实验不可能发现地球系统在太空环境中是否在运动一样,地球系统内部的物理实验也不可能发现地球系统物理性质的变化。
由于地球绕太阳公转的椭圆轨道,一年四季不均匀的公转速度,地球系统世界并不均匀的记录着时间,地球系统世界也没有恒长的量杆长度和稳定的物质摩尔原子质量,因此,地球是一个不稳定的物理系统世界,地球系统,时间秒,长度米,速度达,质量千克,能量焦耳,功率瓦——的实际意义都处于一年四季周期性的变化之中。然而,这一切在地球系统世界内部进行的物理实验是不可能发现的,系统内部的物里现象总是把它们的系统看成一个永恒不变的物理世界。这里有关于实验和测量的新的辩证法,我们认为,一切的测量过程都是拿物理事件之间进行的相对比较,测量的结果都是一些量的相对比例数而已,不可能实现绝对的测量。由于一切用来作为标准的事物也处于变化的物理世界之中,标准的事物它们也要跟着物理世界的变化而相应变化,它们没有固定的恒长量杆,固定频率的振荡源和封闭箱子里的标重物体——砝码,也会失去质量和收获质量,这导致一切的测量结论都只有相对大小,相对多少和相对快慢都相对数量意义。宇宙的膨胀,也许只是宇宙都收缩都速度比我们的星系收缩进程相对缓慢一些而已。由于标准事物的本身变化,同个事件会得到变化的结论。同一规律变化的系统与事物之间的相对比较,又会得到不变系统与不变事物的结论。所以,即使是变化的测量结果也无法得出事物真像变化的结论,抑或是测量系统自身发生了变化。同样,即使是常年恒定的观测结果也不免是一种容易迷惑人的表象。也许,事物世界的变化是绝对的,不变是相对的。测量世界里,真真假假,假假真真,相对性理论把它们统统列为相互运动的观测效果,自然是一种最简单方便的处理办法。然而,在经历了矛盾的困惑与抽象的烦恼之后,我们终于领悟到物理科学应该寻找怎样的一种认识思路。