運動的絕對性和運動軌跡的相對性

2020-11-28 鄧如山

物質的動態性包含物質運動和變化的兩個方面,物質運動表現為物質在時空坐標的變化,比如:以太陽為參考系,地球圍繞太陽公轉,以地軸為參考物,地球圍繞地軸自轉,以銀河系中心的黑洞為參考點,地球圍繞銀心黑洞自轉。物體運動的動力來源於外力的作用和內在的慣性,外力和慣性符合哲學動因論的「等效原理」。包括唯物辨證法在內的哲學流派指明了物體運動的永恆性,既然外力和慣性形成了物體運動的基本原因,那麼以「廣義等效原理」為依據,我們可以推斷「傳遞原理」,以「傳遞原理」為依據,我們可以得出外力和慣性永恆存在的結論、或物質運動和外力、慣性符合哲學永恆論的「等效原理」。直到目前為止,我們沒有從經典論、相對論、量子論和資訊理論的物理學說中找到外力和物體慣性永恆性的基本依據,如果宇宙能量賦予了外力的永恆性,物質的內在能量賦予了慣性的永恆性,那麼科學家如何揭示宇宙外在和物質內在的能量性質和來源?

物質變化表現為物質在物理和化學構成的變化,比如:大原子量的原子核分解為小原子量的原子核,小原子量的原子核聚合為大原子量的原子核。工程師在建築工程中利用建築材料的力學性質將它們建造成不同的形狀和樣式,為人們提供居住、辦公和生產活動的房屋空間。工程技術人員在石化工業中根據油品沸點的不同將原油煉製成汽油、柴油、和瀝青附產品。物質的物理和化學成份以自然和以生產加工的方式發生變化,物質變化與它們的慣性無關,而與物質受到的各種外力和內力的作用有關,比如:強力和弱力對原子核的作用,熱搞射力和引力對恆星演變的影響,不同的熱力對石油產品形成了不同的沸點。物質的運動和變化符合哲學永恆論的「等效原理」。運動和變化是物質的存在方式,時間和空間也是物質的存在方式,因此,運動和變化與時間和空間符合物質哲學存在方式論的「等效原理」。物質與時空、物質與運動和變化的關係為自然哲學的主要研究對象和內容。物質無窮無盡的運動和變化,生命物質生長和死亡的生生不息,只有人類想不到的,沒有自然做不到的,自然的存在方式在無限的意義上超出了人們的想像。

原子和太陽系符合哲學結構論的「等效原理」,然而,原子的「行星結構」表現為量子態,電子在原子核外的分布既符合經典的電磁理論,也符合量子理論的「泡利不相容原理」。行星在恆星周圍的分布符合克卜勒的行星運動「三大定律」和牛頓的萬有引力定律,但是,不存在行星分布的「不相容原理」。也許在恆星外側存在勢能的能級軌道,就像在原子核周圍存在能級軌道一樣,但是,萬有引力和動量決定了行星在恆星軌道的位置。量子力學的「泡利不相容原理」得到了物理經驗的證實,但是,它的物理機制顯得模糊不清,物理學家以經驗判斷、而不是以理論邏輯的方式解釋經驗性的基本原理。

電磁定理和「泡利不相容原理」決定了電子在原子核周圍的分布,萬有引力定律和機械能守恆定律決定了行星在恆星周圍的排列,電子和行星的運動軌跡符合物理的規律性,這是否說明了電子和行星運動軌跡的絕對清晰性和規則性?事實並非如此,非自由電子的運動軌跡受原子核、或原子運動的「綁定」,原子相互結合為分子,雜亂無章的分子運動決定了原子和原子核、電子「居無定所」的運動特性,與此同時,電子的「波粒二象性」決寶了核外電子軌跡的固定性和非固定性,非固定性「電子云」決定了人們在某個確定時刻不知道某個具體電子在原子核外的位置,這是科學哲學「測不準原理」、或廣義測下準原理的基本含義,相比較而言,量子物理的「測不準原理」、或「海森堡原理」指的是在同一時刻不能精確地測量兩個共扼物理量,比如:人們精確測量了一個粒子的時間坐標,不能精確測量它的空間坐標,反之,人們精確測量了一個粒子的空間坐標,不能精確測量它的時間坐標。人們對量子力學的「海森堡原理」存在很多爭議,一些科學人士極力反對海森堡對粒子行為「時空錯位」的解釋,然而,更多的科學人士接受了量子時空不連續的設想,海森堡原理以基本原理的形式揭示了量子時空的非連續性、或斷裂性。

我們在星系和總星系的尺度上將行星和恆星看成為「質點」,或將行星和恆星的運動看成為「質點運動」,人們不能以量子力學的基本原理來描述「質點」物體的運動軌跡,但是,量子和質點的運動符合哲學確定論和不確定論的「等效原理」。量子運動軌跡的不確定性源於粒子的波動性,或者「波粒二象性」使得粒子在同一時刻在某個位置、又不在某個地置,量子運動的不確定性反映了自身的性質,而質點運動軌跡的不確定性源自質點運動的參考系,我們僅僅確定了諸如「地球質點」和「太陽質點」在相對參考系的運動軌跡,不能確定它們在絕對參考系的位置,這說明質點物體在相對參考系的運動有規律、路徑清晰,在絕對參考系的運動則無規律、路徑不明。廣義測不準原理指的是物體運動是絕對的,而物體的運動規律是相對的。物體運動規律的相對性決定了科學哲學「測不準原理」的有效性。地球和太陽「質點」在宇宙中的位置依賴於人們對質點運動參考系的選擇,如果將太陽系定為參考系,那麼太陽不動,地球圍繞太陽轉動;如果將銀河系定為參考系,那麼銀心的黑洞不動,太陽圍繞銀心轉動,地球既繞太陽、也繞銀心轉動。

(宇哲手稿:2019年10月25日)

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