《易学与物理学探究论文 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《易学与物理学探究论文 （16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、易学与物理学探究论文易学与物理学探究论文 易学与物理学，本来并不存在直接联系，由于现代科学内部产生的新自然观和新科学观，使得一些科学家认为他们的新观念的发展方向与东方古典哲学基本一致。其共识是，古典物理学的力学自然观对于描述日常生活中碰到的现象是合适的；20 世纪关于原子和亚原子领域的探究已经表明，我们的许多基本观念都应该改变，比如物质、时间、空间和因果关系等。这些基本概念的更新，必将会导致整个世界观的改变，美国高能物理学家卡普拉认为：过去数十年间现代物理学引起的这些变化，好象走向了类似东方的世界观：宇宙的全部现象是一个不可分离的和谐的整体。不少人把这种现代科学发展趋向在某种程度上要求回到中国
2、古代自然观，称之为“科学重新发现了易学”。 周易的范畴体系虽说为中国传统科学提供了宇宙秩序原理、方法论原则和科学观，究竟怎样与现代物理学沟通，即是本文讨论的核心。一、易学自然观周易包括易经和易传两部分，实际上是上古巫文化化出的符号、周初时期占筮验词集锦和战国末年理性诠释的统合。作为易传的十篇释文已经完全脱离卜筮，建立起一套以阴阳为纲阐释变化的理论体系。汉兴， 周易作为官学传习和研究的对象，被尊称为“五经”之首；汉易已经纳入阴阳五行学说，隋唐时期易学即以其理性向科学领域渗透；进而逐渐形成以符号系统与以阴阳为纲纪相结合的范畴体系和理论结构。易学对宇宙的基本观点是：阴阳相涵相因、流变会通，构成一个合
3、谐互补的有机整体。张立文教授在王船山易学思想略论 1-191中指出：船山的本体哲学，统体会通于和合。所谓和合者，就是“阴阳未分，二气合一，氤氲太和之真体”。 易传有言“形而上者谓之道，形而下者谓之器”，作者认定道器是虚实范畴，虚与实的主要差异在于隐与显。 “形而上者是隐也”，隐不是无，而是潜在，是形而下所以存在的根据。 “形而下者是显也”，指有形质的东西， “即形之成乎物而可见可循者也”。即此可知，显指可见可循的事物和现象，隐指寓于“器”而起作用的现象背后更本质的东西；而隐又不是虚无， “道不虚生，则凡道皆实也”。从而推定道乃实存之体，得出道器交与为体、相涵相因、流变会通的两系统结构论。道和器
4、的关系究竟如何？就逻辑上讲， “形上者乃形之所自生”，因为凡器皆有形，由“形”逻辑上得出对应于“形下”必然存在着“形上”。就二者的主从关系讲， “当其未形而隐然有不可喻之天则，天以之化”，依此概括二者的关系为：道是器存在的依据；道通过器而表现自己，一切显性的运动变化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度讲，是“理不先而气不后”，二者既不存在先后、本末之别，也就从根本上排除了天理、神创的观念。张教授立足于人文阐述问题，认为“王船山道器、气关系，充分体现和贯彻了周易和合人文的精神”，本文专门讨论自然而不涉及人文。依据形上学本体哲学，自然界的物理客体应该分两类，即“形之已成乎物”和“未形”，二者的本质区
5、别在于形下之“显”和形上之“隐”。小结：易学自然观是两系统结构论。从静态角度讲，“万物负阴而抱阳，冲气以为和”；从动态角度讲， “阴变阳，阳变阴，其变无穷”。所谓的易，就是讲阴阳变化之理的学问，即“易以道阴阳”。二、两种物理学理论物理学作为一门学术的名称，是从亚里士多德的希腊文著作延续下来的，这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”，亚氏又称其为自然哲学。大约到 18世纪中叶，由于学科内容的分化，自然史和化学从物理学中独立出来，18 世纪后半叶法国讨论过留下的物理学意味着什么，结果是把物理学分为一般物理学和特殊物理学。前者指牛顿力学或由自然哲学的数学原理导出的以数学描述质点运动的传统
6、，后者包括声、光、电、磁等广泛领域。通常都把这种划分说成是数学科学传统和实验物理学的分离。1829 年，泊松把当时法国物理学的思想倾向归为两类：物理力学和解析力学。他把前者的特征描述为“它的唯一的原理是把一切还原为分子运动，而这些分子是把力的效果从一点传到另一点并保持这些力之平衡作用的核心”，即期望用天体运动的牛顿平方反比定律数学格式，精密地描述宇宙一切现象，称牛顿范式；而后者则强调现象的解析格式，轻视对物理原因进行讨论，称非牛顿范式。1840年以后，牛顿范式的地位被非牛顿范式所取代；与之同时，拉格朗日原理被泊松和哈密顿予以发展，使力学成为完全分析的形式，并且以能量取代力的概念体系。本应该由之
7、意识到“根本不存在纯粹的力学现象，实际上运动总是结合着热和电磁的变化，它们也规定运动”2-9 ，从而结束牛顿的“力学神话”，可惜的是西方哲学没有能够为物理学提供合适的自然观，以后的物理学就在迷茫中走了许多弯路。对两种范式的本质差异，一般都视为用几何法还是用解析法的数学问题。19 世纪 30 年代之后，随着实验物理学的成熟，出现了实验物理学和理论物理学之区分；物理学的理论又分原理理论和构造理论两类。前者是先使用分析法在经验中发现自然过程的普遍特征，然后给出各种过程必须满足的数学形式的判据，比如牛顿力学；后者又叫“假说演绎”法，即先确立“想象的原理”，然后采用反证法通过由原理导出的结论对原理进行证
8、明，给出的内容与经验所显示的现象吻合得愈多愈一致，特别是能够从假说来预言现象并得到证实，这种构造理论就愈成功。依据这种分类方法，一般都承认 17 世纪牛顿的原理和惠更斯的论光就分别代表了原理理论和构造理论。对这两种理论划分的依据主要在于思维方式，即前者采用分析法而后者采用综合法。三、两类物理客体牛顿的原理和惠更斯的论光 ，从近代物理学奠基开始，两种截然不同的理论分别传承为两种体系，即牛顿范式原理理论，惠更斯范式构造理论，其本质差异不在思维方式和数学形式之不同，也不在是采用数学方法还是实验方法之别，而在于研究的客体分属于根本不同的两类。以质量对物体进行计量，并假定质量都集中在一个质点，以相互传递
9、力的作用描述运动，是牛顿范式的核心观念；非牛顿范式研究的光、热、电、磁等现象，都不能以质量进行计量，最终认识到了这种现象都与“能量”直接相关，并且以能量取代了力学概念体系。而今首当其冲应该明确的是物理学根本就不直觉研究“物质”，正象无法品尝水果一样，因为二者都是抽象的类概念。物理学只研究质量、能量、电量、时间和空间之间的关系，两种理论的适用范围不同，前者是关于质量系统的理论，后者则适用于能量系统。以往不适当地把能量说成是物质运动的形式3-526 ，是产生混乱的肇端。现代物理学已经确认物理客体分两类：宇观上有分立的天球和连续辐射，微观上分粒子和场，粒子物理学分费米子和玻色子，理论物理学称其为物质
10、粒子和相互作用；物理学理论也分用质量计量和时空描述、用能量计量和位形描述两个系统。 “我们首先把宇宙的物质内容分成两个部分：“物质”即诸如夸克、电子和缪介子等粒子，以及“相互作用”诸如引力和电磁力等等”4-38 。当代著名物理学家霍金居然会说出如此不合逻辑的荒唐话，不难看出“物质”这个误用概念带来的混乱是何等严重。物理客体不能用“物质”这个概念进行抽象和概括，而应该分为质量和能量两个系统，二者的本质差异有：1、分立和连续；2、有无静质量；3、量传递时物理客体仅只振动而不发生运动方向的位移。确认能量系统存在的依据有：1、德西特从广义相对论场方程得出没有物质的宇宙时空解；2、无限的海的发现；3、爱
11、因斯坦说：“依据广义相对论没有以太的空间是不可思议的”；4、3K 微波背景辐射证明“空间”不空；5、粒子物理学的实验发现，绝大多数粒子为瞬息亿变的动态网络。“全ZZ(空间ZZ)充满着相互作用着的各种不同的场”2-387 ，这种分布着某种物理量的空间，不同于经典物理学中作为参量的空间。 “场从数学上表述了能量局域性概念”， “是一个具有无穷多自由度的动力系统”2-353 。即此可知，一切自然现象虽表现为质量系统单元个体的运动和变化，动变之因却源于能量系统的作用；而能量系统本身不通过作用于质量系统的效应也根本就无法观测。物理学早已将物理客体分为弥散态粒子和凝聚态物体，3K 微波辐射发现之后，就应该
12、从分类学的角度再增添一种连续态网络；进而将弥散态粒子分为质量子和能量子，如此一来，物理世界图象就会变得非常清晰。物理客体分物体、粒子、网络三类，分别用质量、电量、能量计量；人类生活的现实世界属于质量系统，能量系统则是一切运动变化的动力之源；所有的共振态、复合态粒子均属于能量系统的动态网络，只有那些稳定的能量子才有现实意义；不同能量子的有序组合构成信息，可以用于操作质量系统的变化和存储一切自然现象。小结：物理客体分两个系统三种态。质量系统和能量系统确实属于“负阴而抱阳，冲气以为和”的状态；作为两系统“中介”的弥散态，是演绎世间万象的“大舞台”；何以产生质量和电量，是现实世界存在的最根本机制。四、
13、时间和空间无论哲学还是物理学，时间和空间都是一对非常重要的范畴，同时又是亘古至今争论最多直到今天还没有取得共识的两个概念。16 世纪之前，基本上没有留下多少值得关注的重要论点；牛顿为了创立完整的力学体系，不得不提出人类历史上第一个时空构架。他认为物质是在绝对空间中运动，时间不跟任何物质对象相关、自身等速地在那里流；时间和空间各自独立互不相关。亦即是说时间和空间仅只是描述运动的参量。现代物理学的发现则是：“广义相对论用空时结构的几何性质来表示引力场”2-328 ，场不但“是某种物理量的空间分布”，还是“一个具有无穷多自由度的动力系统”2-353 。很显然，时空结构应该被理解为改变物体或带电粒子运
14、动状态的作用量。依据质能两系统结构论看待，即使在牛顿力学体系中，时空结构也是作用量而不是描述运动的参量。比如牛顿力学的第一号自然力重力 G=mg，如果没有 g 作用于m，物体就不会自由下落，很显然 g 是使 m 自由下落的作用量。如果用电磁作用相类比，g 可以被称为引力场强，其作用效应跟电场作用于电量没什么两样。自从发现了动量和能量守恒之后，牛顿力学方程基本上已经不再使用，足以说明牛顿力学非常片面，能够沟通三个领域最基本的物理量只有动量和动能，根本就不需要力这个概念。时间和空间究竟指什么？答曰：二者分别是对能量系统单元个体持续性和广延性的计量，恰如用质量计量物体、用电量计量带电粒子那样。“空间
15、一时间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中，而是这些客体有着空间的广延性”5-112 。爱因斯坦如果对中国古典哲学稍有理解，就会再说一句：这些客体还有着时间的持续性。这种“物理实在的实际客体”即指能量系统而言。能量系统虽是连续态，探究其具体作用时却需要量子化。假定其最小单元为 h，由 hh/T 可知，只要测出周期，即可以知道具体的能量值，同理测出波长即可知动量。故而可以说时间和空间是对能量系统两种属性的计量。董光璧教授猜想对于不同的相互作用，应该“各有其时空结构”，是有道理的。用于电动力学的时空结构已经非常成功， “对于电磁相互作用，相对论提供的时空
16、结构和量子论提供的能量结构，既在逻辑上自洽又与经验相符”2-429；而对于质量，发挥作用的时空结构有 2t-2和 t-1两种，对行星的运行则有 R3/T2K。小结：时空不是独立的存在，而是用于计量能量系统属性的概念构架。对于物体或带电粒子，不同的时空结构作用于质量和电量可得能量和动量；对于能量系统，只需要用 T 和 对基本单元个体计量，即是能量和动量。五、两种运动讨论过物理学不应该使用“物质”这个哲学范畴，明确了物理客体分质量、能量两个系统，确立了质量、电量、能量和时空是基本的物理量，并且弄清了时空可以直接作为计量能量和动量的基本量，不同时空结构又分别是驱动质量或电量的基本作用量之后，还应该讨论一下运动形式问题。亚里士多德很早就提出自然运动和强迫运动区分之必要，物理学界至今都没有认真对待。所谓自然运动，应该是不受人的干预，不准附加任何人为条件的运动，比如自由落体、自组织系统的变化和行星运转等；所
