论坛世界（124）周吉善：相 对 论 与 哲 学

     世界上不少有真知灼见的学者都说，相对论和量子论之所以难以被人们接受，主要问题在于哲学。

当年爱因斯坦就“不相信量子力学是最终理论”，他所不满意的“是量子理论的哲学蕴涵”；因为这种理论“只能计算出几率，不能计算出确定性的东西来”。

狄拉克于1975年还说：“我认为量子力学的基础还没有正确地建立起来”。这里所说的“基础”，自然就应该被理解为“哲学基础”。

【1】 从哲学的角度考察，问题主要集中在两个方面：

一是自然观——{dy}哲学可以持物质一元论的自然观，而第二哲学则必须持二元论的自然观；二是在物理学理论中，最基本的概念存在着指称的不确定性和指谓的不明确性。

8年前我在一次学术研讨会上讲：物理学不研究“物质”。

不少学者都质问我：难道物理学研究“意识”不成？

我的回答是：“请诸位告诉我水果是什么滋味？”

所有反对的人都无言以对了；我接着说：因为“水果”是一个抽象的类概念，所以谁也没有办法回答这个问题。“物质”同样是一个抽象的类概念，故而也就根本没有办法通过语言直接交流或者予以研究。

今天，我又要提出一个振聋发聩的新命题：

对全宇宙而言，质量m是一个没有任何意义的物理量！

论据是：开普勒第三定律可以记写为R³/T²=K，即任何一个行星轨道半长轴R的3次方跟运行周期T的2次方之比是一个常数，跟行星的质量m无关——顺理成章的推论就应该是：

宇宙中所有天体的自然运动，都跟它的质量m没有任何关系，而只跟R³/T²=K相关。

R³/T²就是存在于西方文化中千年以上都找不到答案的“{dy}推动者”。

昨天我和北斗工程的总师讨论了这个问题，建议在航天飞船上做一个搭载实验，让宇航员测定一下体积相同的钢球和泡沫球，那一个的质量大些——朋友们不妨可以动动脑筋，设计一个可以验证这个命题的实验方案试试，我自己想不出究竟应该采用什么样的方法。

【2】 物理学本来叫做自然哲学，又叫第二哲学；主要研究自然界的变化及其基本规律。对于“变化”，只能记写为M→N或N→M，绝不能记写为M→M，应该是没有异议的——故而笔者认为，物理学必须持二元论的自然观；西方哲学的自然观却是物质一元论，于是科学和哲学之间的悖论，自然也就成为不可避免的了。

“人们曾设想，不依赖于主观认识的‘物理实在’是由空时（为一方）以及与空时作相对运动的永远存在的质点（为另一方）所构成（至少在原则上是这样）。这个关于空时独立存在的观点，可以用这种断然的说法来表达：如果物质消失了，空时本身（作为表演物理事件的一种舞台）仍将依然存在”。

爱因斯坦这段话，被我诠释为：爱因斯坦首倡提出了物质～空间系统论的自然观。但是半个多世纪过去了，物理学界却没有人愿意接受这种自然观；根源就在于西方哲学的唯物论自然观是不可动摇的。

国学大师季羡林曾经引用过一句俗谚：西方不亮东方亮。

我认为季先生这样说是很有道理的：“天下万物生于有，有生于无”；“形而上者谓之道，形而下者谓之器”。

华夏先民的自然观从来就是二元的——物理学只有依据物质～空间二元论的自然观，去重新审视400年的物理学史，才有望走出当前的困境。

我建议大家认真读一读爱因斯坦那《狭义与广义相对论浅说》中的“附录”，在那里他已经把关于“空间”的问题讲得很清楚了。

我发表在《拆墙两地书》中给吴会长的几封信，讲述了自己从中悟出的几个基本要点，愿就教于大方之家。

【3】 怀特海说：

“亚里士多德关于称谓和关于基本实体的学说，就发展而为实体的诸属性相互联系而基本实体之间却相互分离的学说了。

“所有的现代认识论和现代宇宙论都为此问题而大伤脑筋”。

爱因斯坦说：

“科学从科学发展前的思想中将空间、时间和物质客体（其中重要的特例是‘固体’）的概念接收过来，加以修正，使之更加确切”。

笔者对科学、哲学中交叉使用频率{zg}的物质、空间、质量、时间和长度五个概念，进行了必要的甄别与区分后，作出严格的逻辑定位如下：

实体概念：物质   空间 （属哲学范畴表述共性的抽象的类概念）

         ↓   ↙  ↘

属性概念：质量 时间 长度 （属科学范畴计量个性的“类空”概念）

表述共性的类概念只有称谓作用，除了指代实际存在的东西之外，不再表示任何意义；物理学理论中使用物质、空间这两个概念，就只有泛指物理客体的作用，并不具有任何的物理学意义。

表示个性的“类空”概念、即物理量，属于可以由任何人反复测定、且具有确定计量单位的属性概念，并不指代任何实际存在的东西。

很显然，物理学量纲式中M、T、L三个最基本的物理量，分别用于指代物质或空间的不同属性：时间T、长度L跟空间的关系，与质量M跟物质的关系xx相同。物质和空间两个哲学概念，在物理学理论中只有泛指研究对象的作用，并不具有任何物理学意义；而用于描述自然规律的物理学方程，却只使用表示属性的M、L、T等概念。

经过近20年潜心的求索和细致缜密的甄别，笔者发现：

在物理学理论中，空间不是l，时间不是T、T和t存在本质差异，量子不是ε，ε不是电磁波，C并不是所谓的光速……

获悉相对论联谊会的同仁冯劲松、刘武青二位先生分别用实验证明，物体升温时质量m减小、磁铁同极相对时质量m减小，笔者非常高兴；因为我依据中华传统的哲学理念构建起来的“自然哲学”新体系，及其对上述5个概念的严格区分，终于有了实验的支持。

冯先生的实验，只要弄清了“量子不是ε”，就有了充分而必要的理论依据，具体的文章两年前笔者就写成了；他的实验和刘先生的实验同理，只不过后者应该先搞清楚“信息”究竟指什么而言。

请刘先生做一个这样的实验：

先称量一下空U盘的质量，然后再称量一下这个U盘储满信息后的质量。可以预言：

储满信息后的质量m将大于{dy}次称量的结果。

待这个实验结果出来后，笔者愿意与二位先生合作澄清围绕在“量子”、“信息”这两个概念周围的迷团。

现在笔者不发表文章的原因，就在于避免跟“xxx”者徒费口舌。

【4】 从物理学的角度考察，{zd0}的问题就在于将自然运动和非自然运动混为一谈。

亚里士多德就曾经把运动分为xx运动和受迫运动，欧拉在他的《力学》一书中，{dy}卷就讨论质点的自由运动，第二卷讨论质点的非自由运动；传统物理学对运动的描述也分惯性系和非惯性系。

故而就很有必要将运动分为自然运动和非自然运动进行描述。

所谓的自然运动，指人无法干预的现象，比如宇观世界的天体运行和现实生活中遇到的自由落体等，均属于非惯性系范畴。

然而，牛顿的惯性定律描述的却是非自然运动—— “在地球上的纯粹力学中，排斥的或上升的运动一定是人工造成的”，这种理论始终都离不开“用人力同xx的吸引作斗争的必要性”。恩格斯早已给出了明确判定。

如果物理学从一开始就承认“空间”是跟“物质”同在的另一类物理实在，并且承认L、T是用于度量空间属性的基本物理量；就不难意识到开普勒第三定律、伽利略的自由落体公式、惠更斯的圆运动公式，所揭示的就都是存在于空间中的自然规律；当用M计量的物体自由处在空间中时，就必然会遵从这三个公式所决定的规律做自然运动。

牛顿的“宇宙论很容易理解，但却很难让人相信。在两个世纪的时间里，它的实用性得到了{zh0}的证明”，但是却不具有真理性！

就连牛顿自己都说：“我不得不把我们这系统的结构归之于一个全智的主宰”，并且宣称“我们必得承认有一个上帝” —— 因为实用性必须与经验相一致，而真理性则往往建立在超越经验的基础之上。

直到今天，科学居然依旧把这种自我宣称“必得承认有一个上帝”的牛顿力学体系视为典范，不能说这不是对科学最有力的讽刺！

“牛顿所谓的力，不管最终表现为何种数学公式，都不过是上帝施予的外加条件而已”。怀特海这段话一直都没有引起科学家应有的关注，不能说这不是现代科学的悲哀！

科学定律所描述的运动，都不应该超越自然运动的范畴，这种说法应该是没有异议的；牛顿体系那些描述非自然运动的“规律”，因为总离不开“用人力”的必要性，自然就都不属于真理的范畴——18世纪以来人们一直把牛顿称为近代物理学鼻祖，是很不恰当的！

如果不是确立了宇宙由物质和空间构成的自然观，又怎么能够看出隐藏在开普勒、伽利略、惠更斯三人所发现之定律背后的物理内涵呢。

比如开普勒第三定律告诉我们的物理事实就是：

无论将多大M的物体放到空间中确定的位置，都将会按照由R³/T²决定的轨道运行；这里的 R³/T²就是{dy}推动者，天体的轨道运行就因为是物体（即M的载体）受到空间中R³/T²的作用而呈现出的被动的果。

据此并不难判定，广义相对论和开普勒第三定律是一脉相承的：

用L、T的函数表述的空间结构，是引起用M计量的物体做自然运动的{dy}因（the First Cause ）；而行星的轨道运行和自由落体运动，只不过是由于物体受到空间的作用展现出的被动的果而已。

“哥白尼在这一时期的开端给神学写了挑战书，牛顿却以关于神的{dy}次推动的假设结束了这个时期”—— 恩格斯虽然早就一针见血地道破了近代物理学体系确立前后那个时期呈现出的怪现象，却根本就不可能知道问题出在哲学上的物质一元论，不了解量纲式中的L、T所指究竟是什么。

我们不妨可以以“嫦娥一号”为例，讲一讲自然运动和非自然运动的本质差异。

“嫦娥一号”发射时，在距地面不超过200km的范围内，必须为之提供能量；在进入轨道后就要关闭发动机，不再为它提供能量即可以继续在固定的轨道上绕地飞行—— 距地面200km即是非自然运动和自然运动的分水岭，在{dy}阶段必须满足“一定是人工造成的”条件；而在进入轨道之后，其运行轨迹就由空间中的R³/T²=K所主宰。

围绕自然运动和非自然运动这个问题，存在一个根深蒂固的误区，已经成为阻碍物理学理论发展的严重障碍。

须知：惯性定律所描述的是非自然运动，可以称之为封闭的地球物理学；狭义相对论则已经在不知不觉之中，带领着人类离开了地球、加入到“太空俱乐部”中去，可以称其为开放的宇宙物理学，使用相对论描述的所有运动的轨迹，根本就都不是直线——相对论已经完成了对经典的超越，学者们在诠释相对论时却没有能够实现对经验的超越，往往都是依据只适用于描述非自然运动的惯性定律，对相对论提出这样、那样的质疑与责难，其实都无异于“坐井观天”。

物理学理论中那些只使用L、T表述的方程，均属于存在于空间中的自然规律；相对论和量子论是关于空间的结构及其所决定规律的理论。

【5】 另外，还应该讨论一下如何正确对待数学与思辨的关系。

《物理学史》上都把近代科学的肇始定位在牛顿发表《自然哲学的数学原理》那一年，称牛顿“用数学原理取代思辨原理”掀起了“{dy}次科学革命”。而后的物理学，一直发展到现在的数学主义。

然而，狄德罗早就指出：“当几何学家骂形而上学时，他们决不会想到他们自己的全部学问也只是形而上学”。同时他还指出：就运气的不确定性和抽象性的不xx性相比来说，数学和xx都是人为的约定。

1931年奥地利数学逻辑学家库尔特·哥德尔通过复杂的逻辑证明，“以‘在罗素佯谬系统中不存在命题P_K（K）的证明’的结论”之后，罗素的回应是：“我在数学里总是希望得到的那种壮丽的确定性消失在不知所措的困惑之中”。最终他不得不直接发出“放弃毕达哥拉斯”的呼声——数学只能描述量变而不能描述质变，这个弱点是致命的!

笔者认为，数学并非是{jd1}可靠的。

6年前，笔者发现爱因斯坦的《论动体的电动力学》和《狭义与广义相对论浅说》两书中，存在着如下两个相互矛盾的公式：

       ………………… （1）

      ………………… （2）

很明显，其中（1）中的ν和（2）中的ν0 如果指的是同一个物理量，两个式子就肯定不能同时成立。

《物理学报》审稿专家在对我所投稿件的意见中写道：

“这里都是横向多普勒效应， 是观测者观测到的频率，不过(1)中的光源的频率 在(2)式用的是符号 ”。

为了得出“都是横向多普勒效应”的结论，居然不怕犯{zdj0}的数学错误：（1）式中的未知量（即观测值）怎么跑到等号右端去了呢？

中学生都会懂得，求解方程的未知量必须写在等号左端；但是对于专家来说，数学的基本规则却是可以随意“人为约定”的。

前不久，我和北斗工程的总师讨论这两个式子，他说：

“只要承认4维度规是一个不变量，就很容易推出（2）式是对的”。

答曰：“（1）式来自爱因斯坦的原著，应该是没有问题的；由此反推即可以得出4维度规并非是不变量。我还可以提供另外一个证据，证明4维度规确实不是不变量”。

高中《物理》教材中明确指出：同一台钟放在不同的高度或纬度，其快慢是不同的——这一事件告诉我们的物理内涵是，只有在同一纬度的同一等高线上，时间才会具有相同的度量标准；也就是说，只有在没有宽度的同一纬度的同一等高线上 ，4维度规才可能是不变量。

相对于一个偌大的球面，一条没有宽度的圆环，xx有理由被视之为0，故而可以肯定，4维度规确实就不是一个不变量！

“那就只有用实验予以验证了”。韩总师{zh1}不得不接受我的建议。

验证“动钟变快”而不是“变慢”的实验如果如愿以偿，百余年来由于数学上“人为的约定”所产生的错误，即可以展现在光天化日之下。

“经验自然科学积累了如此庞大数量的实证的知识材料……便走进了理论的领域，而在这里经验的方法就不中用了，在这里只有理论思维才能有所帮助。但理论思维仅仅是天赋的能力”—— 恩格斯在100 年前讲的这话，针对的是对待“经验资料”而言，{jd1}离不开“思辨”。

今天，笔者要对这段话略加修改，使之变为“数学自然科学积累了如此庞大数量的含混不清的知识材料……而今走进了理论的领域，而在这里数学的方法就不尽完善了，在这里只有理论思维才能有所帮助。但理论思维仅仅是天赋的能力”—— 也就是与生俱来的思辨能力。

只有那些具有很高的悟性、独具慧眼的洞察力、非常缜密的思辨能力和耐得起寂寞、具有远离名利之精神的人们，才有望xx着当代的数学物理学走出误区——如果这也能算是一次“科学革命”的话，就应该叫做“用思辨弥补数学之不足”。

自然科学一味迷信数学的传统，应该结束了。