二、电磁知识与相对性理念

　　前面说到，电磁现象通常允许从多个角度来考察物象。虽然在不同的角度上描述同一个电磁事件，会有不同的过程事理，比如我们说运动的电子周围存在磁场，电子自己总是说它没有在它的周围制造磁场。但是所有这些相互矛盾的过程事理通常却能够得到相同的最后结果，比如受力效果，电流效果。允许在不同的参考系上处理问题，这是我们处理电磁问题通常的一种做法。但是如果我们还记得，朴素力学的分析方法不是这个样子。朴素力学通常要求在恒星坐标系上分析行星的运动，不能在行星坐标系上认为行星没有运动，或者在一颗行星上直接分析其它行星的运动。比如我们通常认为地球是在绕太阳转动，说地球不在运动是错误的，也不能在地球上直接分析其它行星的运动。
　　电磁现象通常允许从多个角度来考察物象，这种方法导致电磁学的物理量在不同的参考系中有不同的数值，比如磁场强度。力学中带速度的数量，比如一个物体的速度、动量、动能这些数量，在不同的参考系中有不同的数值，但其它本征数量，比如物体的质量，内部运动快慢，与观测者无关。另外力学中事实上隐含着一个系统参考系和环境参考系标准，速度、动量、动能这些与运动有关的数量，可以有确定的数值。当然电磁学也有恒定的物理量，比如电量、电磁波传播速度。但是磁场可以作为一个相对量而存在，它的是否存在和具体数值可以由观测者来决定。
　　由于科学一直来没有确证电荷是相对于谁摩擦产生了磁场，所以也许无奈之中磁场是被认为是电荷相对于观测者运动所显示的一种效果。从观测者角度研究物象世界，这种思路后来的发展，导致现代科学一个具有很强实用性理论的产生，相对性理论。所以可以认为相对论是电磁学的一种后续发展理论。电磁学的后续理论继承电磁知识的主流思想，弘扬电荷是相对于观测者运动让观测者觉得有磁场效果这种理念。能够认识到相对论作为电磁学的后续理论，这有助于我们更好地理解相对论。当然时至今日有些学者还记得相对论来源于动电学问题的思考，有些人把这个问题给忘了。
　　通常人们首先以物理量的相对性来理解相对思想。也有人说，相对论中，相对 指的是宇宙中不存在绝对静止的参考系。也许这种理解有某种程度的本质性。我们既然不能为电荷的运动找到一个绝对的参考系，接下去的事情也许只有允许参考系的任意选择。任意选择参考系的问题，也可以另一种说法来解释，即参考系平权。参考系平权，看上去很合理，但是这是不是一个美丽的陷阱，不是每一个人都能够认识清楚。这个问题表面看来与相对问题无关，但是参考系平权会导致某种相对，比如在地面上说火车运动，在火车上也可以说地面运动。本来火车运动，说火车运动是一个绝对正确的描述，现在变得只有相对意义，因为科学已经赋予火车平等的参考系权力，火车可以认为自己没有运动，而是地面在运动。当然可以认为这种纯粹运动学的相对绝对没有多少实质意义。其实即使是单纯的运动学问题，在太阳参考系中行星运动变得更有规则，参考系有着好差的区别，并不平等。
　　参考系平权也会导致某种绝对。我们处理问题，使用各种物理算式，我们希望参考系的问题可以任意选择，这样我们会有某种操作方便，当然也会有某种形式的矛盾，比如前面有没有磁场的问题就是一种形式矛盾。要求某种物象规律当作物理规律可以在其它的运动参考系上使用，这种思想就是物理定律的绝对性思想。运动系的电子和原子核之间由于磁力作用，总的电力作用会减弱。如果把这种现象当作一种动电学规律，一种扩展的 Coulomb 定律，F = ( 1－v 1v 2 / c 2 ) k e 2 / r 2 ，根据参考系平权相对，我们马上可以在火车上甚至飞机上操作这一规律。当然也会导致某种形式矛盾：运动的正负电荷之间考虑磁力作用，引力效果会减少，我们会说运动火车的材料性能会降低，因为通常的材料性能是通过正负电荷的引力形成。但是磁场如果是相对运动的感觉效果，火车上的乘客就可以说，火车上的材料性能没有降低，钢轨的材料性能降低了。但是车轮先损坏还是铁轨先损坏必定是一个确定的物象事件，不会因为谁的考察而改变结果。如果我们认为地球附近的电荷是相对于地球运动产生磁场，导体中的电荷相对于导体运动产生磁场，这个矛盾就不存在。
　　朴素力学和电磁知识本来就是采用不同的研究方法，力学更确切地说是机械论，一种物质和物性模型方法，但是电磁知识采用的物象学方法，即经验知识的总结。现在越来越多的学者注意到了，相对论是电磁知识的一种发展。很多人也想起来了，相对论最初的论文是《论动电学》，从这个出处来讲，相对论的思想基础是电磁知识。在某种实验知识体系上做科学的发展工作，应该值得鼓励，但是过于数学理论化的发展，可能是一种有用的方法，但同时也可能是一种思想误区。这个理论对于朴素力学知识的打击，则可能是帮助地球人产生一种错觉的科学思想和认识的弯路。电磁学是相对性的，通常承认一种平权思想，承认各个观测者解释物象的说法不同，但都被认为是正确的方法。比如我们说运动的电荷周围有磁场，同时电荷认为自己的周围总是没有属于自己的磁场，是不同的说法，但都被认为是正确的说法。如果认为分析某种物象必须选择某个特定的参照系（比如质心系、环境系），这是一种绝对性做法，允许参考系的任意选择这种做法似乎是某种相对性做法。
　　顺便说说光子参考系的问题。光子不能作为参考系可以这样理解，因为没有一个实际的观测者能够以光的速度运动。光子当然也可以作为一类观测者，也有光子作为观测者观测到的图象世界，但是作为研究可观测世界的实际物理学，可以暂时不关心这种图象。也许有人要说，既然相对必然会导致某种矛盾，为什么不回头去考虑绝对的问题？比如我们认为火车运动是真象，站在火车上认为地面运动是假象。这种理解是很好啊！我们很多人也觉得这种理解更加合理，但是谁能够告诉我们，为什么站在地面角度看到的是更真的图象，站在运动火车上看到的是失真的图象？站在地球角度看其它行星是一种表面图象，而站在太阳角度看行星是一种更真实的图象？这个问题在理论上是比较难于回答的，也因为理论上难于回答，地球人有一个相对性理论。不过在《度量论》中，我们提到了回答这个问题的一个理由，大的系统更加稳定，小的系统容易变化，大系统看小系统容易得到更真实的图象，小系统看大系统容易得到失真的图象。那么你是否同意这种思考方法呢？
　　有些物象允许任意的参考系上进行分析，有些物象不允许任意的参考系上分析，本来是一件很平常的事情，比如大多的电磁物象允许任意选择参考系，解释行星为什么漫游就不能只是在地球这个参考系上做文章。但是有些科学家就是喜欢以偏概全，试图把基于电磁现象的知识推广为普遍性的物象知识，希望某种电磁算式可以在各种参考系上可以适用。由于过去的科学家没有说清楚，为什么必须在太阳参考系上讨论行星图象这个问题，所以历史不免会有某个时代的科学家集体容易被引入某种坐标系平权的直觉意识。更多的大众学者，面对一个赚着大大美元的公司老板陷入一种无奈，因为批评正处于成功之中的企业家经营思路的错误，这种批评是无力的。也许现代科学是在力图追求一种具有求象意义的简单操作方法。物象数量是一种操作，物理定律也是一种操作，物理定律作为一种操作只不过是一种涉及多个物象数量的操作。如果物象数量的可变性无法避免，科学希望保留物象数量之间关系的不变，即物理定律的简单操作。这种想法无论是否合理，如果动电学规律在火车飞机上不能直接使用，这确实是一件令人烦恼的事情。
　　大家是否记得追光问题，我们跟着一个光波考察光波，我们会看到什么，我们会看到凝固的电场和磁场，还是继续前进的光波？请注意，这里光速是作为一种物理规律来理解。少年是从追求一种简单的电磁操作来理解追光问题，希望我们的运动不影响我们观测光波的图象。当然我们很多人认为这种认识这可能是一种误区，但是很遗憾，通常我们无法提供一种更好的物象操作方法，解决实验科学家的各种实际问题。追光问题是一个需要解说才能理解的问题，这样吧，我把追光问题转换成更为形象的水波问题。我们如果以水波的速度跟着水波，会看到什么？也许有人想到了，我们会看到道道静止不动的水砍！看到用水砌的墙，你是否觉得这是一个奇怪的景象？也许有人能够点破这个问题的机关，看到的东西可能是一种表象！我们没有必要为物象世界各种奇怪的表象感到困惑！也是啊，看到的东西未必是真象，有些道理需要站在别人的角度才能解释。我们能够站在地球的角度描述行星的运动，但是我们只能站在太阳的角度才能解释行星为什么这样运动。所以过去的科学并不强求在地球上能够直接操作力学定律和行星的运动。现代科学当然也不希望在地球上解释行星为什么这样运动，但是希望能够在地球上也在火车飞机上简单计算远处光波的运动速度。
　　也许我们理清了科学思想意识的乱线堆问题，今天的科学方法是把光波运动作为一种度量基准，用光波运动来定义一种不是约会意义的操作时间，或者满足于局域时间当作全局时间。所以火车没有按钟点到达火车站，认为不是火车的速度慢了，而是火车上的时间慢了，这就是现代科学方法。相对性操作有一个好处，避免了不同系统之间的单位制变换。如果卫星上的时钟走慢、米尺膨胀，卫星上测量得到的速度结果拿到地面上使用，按照通常的做法，应该有一个单位制转换问题，或者认为卫星上的时钟和米尺不准，测量结果应该先修正再使用。但是现代科学实际上是一种把卫星上的图象和地面图象直接进行转换的方法，免去了单位制的变换操作或者测量误差的修正工作。这是一种简单有效的操作方法，但是如果现代科学的确只是一种操作理论，那么本质上说这种理论依然还只是一种表象理论。当然很多认为相对论是一种本质理论，但是我们并不期望科学会有那么幸运，我们直接观测到的就已经是这个世界的本质。同时我们也不会相信地球人类的科学总会是这么无奈，无法领悟这个世界的本质，从而只有在技术上把观测到的物象当作世界的本质。
　　最后我们是否从纯哲学角度上考虑科学的问题，把现代科学的物理观点与 Marx 的哲学观点放在一起做进一步比较。把科学家的观点与哲学家的观点放在一起进行比较，也许没有什么意思，也许有点参考价值。Marx 先生认为磁场是不依赖于人的意识的客观存在，物理规律是人对于磁场的认识，即磁场是绝对的，磁场的规律是相对的。现代科学的认识恰好与 Marx 先生相反，他认为磁场是相对的，磁场的规律是绝对的。认为‘物质’和‘物质的作用’都是相对的，物质作用的规律是绝对的。现代科学恰好把 Marx 先生的规律相对物质绝对的哲学观点给颠倒了过来，强调规律的绝对和物质的相对。科学家与哲学家的思想基点恰好相反是令人寻味的事情。当然什么事情如果很有用，即使是对的错的好的差的，都会找到很多辩护的理由。比如地球和火车描述物象资格的平等，这是参考系民主。光速作为测量基准，不用修正可以普遍使用，这样可以得到一种简单的操作方法。也许我们心里都明白，所有这些并不合理，只是一种无奈的选择。
　　从电磁知识引出相对性思想和相对性理论这种思想线索而言，相对论是电磁知识的后续理论。相对论充满着思想意识问题说明，电磁知识是产生现代科学思想意识问题的思想源头。不管怎么说，后来的理论引出诸多奇妙的发现，发展了科学的思想和方法，尽管它同时也把地球上的人们带入了无尽的理论问题之中。当然从宽容和理解的角度来说，相对论是给我们带来了一个思考的时代。一直来，我安静于构建机械学的新体系，不愿纠缠于相对论的思想意识，所以也尽量避免思考电磁学的问题。另外，电磁学的问题与场方面的问题有关，场和粒子层次的问题比较属于专业性的物理问题，适合于物理职业学者发挥专长。