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1、力学演化的逻辑（一）(2006-12-22 14:24:34) 转载摘要：力学现象是物质与运动的统一。物质具有层次，重量、质量、能量、信息，依次构成物质形态的层次序列；运动具有环节，位移、速度、加速度、跃迁，依次构成运动形式的环节序列。特定历史阶段的人，总只能依据自身当下的直观能力和相应组织程度的特定活动模式，去打开一个相应的力学世界，以至只能逐个层次地认识到某种物质形态，逐个环节地认识到某种运动形式，并将特定层次上的物质与相应环节上的运动统一到一起。这就使得力学现象的呈现和力学体系的历史演化都必然要遵循一个发生学上的逻辑序列。关键词：物质的层次、运动的环节、反身重构、演化序列一、“加速度”对
2、亚里士多德而言有物理意义吗？“加速度”对亚里士多德而言有物理意义吗？“跃迁”对牛顿而言是真实的物理量吗？针对这样的问题，让我们首先来回顾一下力学史。亚里士多德曾在他的物理学、论产生与消灭、论天、论气象问题、力学等著作中，阐明了自己并于自然和运动的看法。按照他的观点，宇宙是由一系列同心球组成的，这些同心球以不同速度运动，极边的恒星球带动这些同心球使之运动。在宇宙中心是球形的不动的地球，行星绕地球沿同心圆运动。月球轨道与地心之间的区域（月下世界）是无序的非匀速运动的区域，其间一切物体都由土、水、空气和火四种基本元素组成，最重的元素土占据中心位置，在它上方依次是越来越轻的水壳、空气壳和火壳。月球轨道
3、与极边的恒星球之间的区域（月上世界）是永恒的匀速运动的区域，而天体本身则是由第五种元素即以太组成的。他进一步将运动分为自然运动和强迫运动，并认为地上物体的运动除上升下落是自然运动外，其他一切运动都是强迫运动。对于自然运动而言，由于任何物体都具有重量，且都因其自身的重量而理应居于世界体系所规定的“天然处所”，即越重的物体就越接近地心，越轻的物体就越远离地心，于是，那些偏离了自身的“天然处所”的物体，就都会自发地产生位移，从而形成重者向下，轻者向上的“天然运动”（“因本性运动”）。总之，任何物体都具有“趋向于自己特有的空间”，寻找自己“天然处所”并停留在那里的本性。一句话，任何物体都具有重量，都因
4、其重量而具有产生位移运动的属性，以便回到“自己特有的空间”。对于强迫运动而言，“任何运动着的事物都必然有推动者”，并且其比例定律为：“设动力为，运动物体为，经过距离为，发生位置移动的时间为，则同一动力在同一时间内将使/2移动2，或在/2内使/2移动距离。”显然，这实际上是说，强迫运动的速度与外力成正比。从以上所述的亚里士多德的力学思想中，我们可以粗略地总结出这样两个基本观点：第一点，力学世界是由具有重量的物体组成，即重量是力学世界的基本物质形态，重物（即具有重量的物体）是力学世界的结构单元，重量的大小是力学世界之结构样式的依据；第二点，位移和速度是重物的基本运动形式，其中，位移是重物的属性，速
5、度是外力作用的结果，且速度与外力成正比。可见，在亚里士多德的力学体系里，运动仅仅被看作只是位移和速度，比速度更复杂的运动形式如加速度，则连概念都没有。相对照地，我们可以很容易地对牛顿力学、相对论力学和量子论力学，进行同样的总结和提炼。鉴于本文的篇幅限制，这里就不再一一叙述。不难看到，在牛顿力学体系里，加速度才被当作一个真实的关于运动的物理量来看待，而比加速度更复杂的运动形式如跃迁，依然完全不被了解，并且速度被看作是“质量物质”的属性（惯性定律），加速度则是受外力作用的结果（F=ma）。在广义相对论里，由于加速度被看作与引力场等价（等效原理），而引力场是能量的分布属性（时空弯曲），因而实际上是将
6、加速度看作是“能量物质”的属性，相应地，只有引力场本身的变化（即能量的“态”的跃迁），才是比加速度更复杂的运动形式，并且必然要将跃迁看作是受外力作用的结果。在量子力学体系里，自发跃迁则被进一步看作是量子态的属性，而量子态是一种统计分布的结果，可以被理解为就是“信息”这种新的物质形态。即是说，跃迁是“信息物质”的属性，而比跃迁更为复杂的运动形式才是外力作用的结果。特别申明，我们这里所说的亚里士多德力学、牛顿力学、相对论力学和量子论力学，都并非就是指某个主要创始人的观点，而是指力学的历史阶段形态，并且对相对论，尤其是对量子论，都作了很大的发挥。我们从上面所总结的力学的发展史中，可以看到这样一种意味
7、非常深刻的现象：运动是具有环节性的，任何一种具体的运动形式都只是运动的某一个环节，并且，不同的运动环节所归属的物质形态是不同的。力学史表明，位移所归属的物质是重量物，以下我们将重量物的结构单元简称为“重物”；速度所归属的物质是质量物，以下我们将质量物的结构单元简称为“质点”；加速度所归属的物质是能量物，以下我们将能量物的结构单元简称为“量子”；跃迁所归属的物质是量子态本身，实际上是信息意义上的物质，以下我们将信息物的结构单元简称为“信息子”。二、物理现象的构造和重构人们大多都倾向于认为，物理世界是一个独立自在的物质世界，它在原则上不与主体相干。然而在今天，尤其是在对量子力学的诠释那里，人们似乎
8、不得不承认，物理现象本身的构成中就离不开主体自身的参与。这就要求我们必须立足于主-客的中途，或者说立足于意义性与对象性的统一，来看世界。这就使得对象不可能是绝对的、静止的、固定的既定之物，而必然永远是被主体投射和改造过的被构造之物。因此，对象必然要随着主体自身的改变而改变。特别地，我们来考察这样一种情况：当意识活动在新的意义环节上发生整合时，必然使得对象被带到新的意义平台上而被彻底重构，也就使得对象的呈现发生了层次性的跨越。我们称这种因为主体自身的构造性复杂程度的提高，从而导致对象在更高的意义环节上被重构的现象为反身重构现象11。所以，对象不只是被意义所构造，而是还要被不同环节的意义所重构，被
9、一再地反身重构。广义的物理现象既不是绝对的对象性结构，也不是纯粹的意义性构造，而是对象性与意义性的统一。一方面，现象具有结构；另一方面，现象之结构究竟会围绕哪种结构单元延伸开来，这取决于现象自身的构造环节。这就像海岸线（这是分形几何创始人曼得勃罗常举的一个例子），一方面海岸线可以看作是由很多小段拼接而成，因而海岸线具有长度（即结构样式）；另方面海岸线实际上又不是直线，而是大弯套小弯地弯弯曲曲，当我们用不同的尺度（即结构单元）度量时，就会显现出海岸线的不同弯曲程度，以致得到不同的长度。广言之，不同的物种、不同历史阶段的人、不同生命史的个体，虽然都是毫无例外地生活在同一个世界之中，但实际上却是在不
10、同的意义水平上看待各自的世界。古人会将“水”、“火”、“土”、“气”等“重物”看作是世界的结构单元，近代人则将“质点”看作是世界的结构单元，我们今天则在“量子”甚至“信息子”的意义上理解世界。事实上，人类就曾在重量、质量、能量和信息这四个不同的意义平台上，构筑出了相应的四幅力学图景。当我们只是面对着一个混沌的世界时，我们又怎能设定哪一种结构单元具有绝对性呢？当我们不能设定某种结构单元时，我们又怎能认为世界具有哪种确定的单一的结构样式呢？但是，我们总会，也只能，在我们自身现有的构造水平上，按照我们自身的当下的意义方式，来看待我们的世界。所以，混沌的世界也总会面向我们而打开，并呈现出某种确定的结构
11、样式。所以，在今天必须昌明这样一种力学观：1、力学不是关于自在世界的单纯反映，事实上并没有这样一种绝对自在的世界；2、力学的形式体系离不开意义内容，最终由特定历史阶段的人类之直观能力和活动方式决定；3、力学自身的演化是力学现象不断地反身重构的结果。一种在哲学上经得住推敲的力学观，绝对不能只是由力学的某个具体的历史阶段形态所提供的观点，而是还必须涵括了力学的演化，这就要求我们在描述世界的结构图样的同时，还必须揭示出图样本身的意义发生。由于意义永远只能是特定环节上的意义，这就使得我们实际上会在不同的意义环节上构造出不同的力学现象域，并相应地得到不同构造水平上的力学体系。在这个意义上讲，人类科学史上
12、曾被冠以科学之名的力学体系，已有四个意义环节上的体系，即亚里士多德力学、牛顿力学、相对论和量子论，分别相应于四个不同意义环节上的构造方式，即经验、实验、操作和计算。目前流行的力学观点，并没有将力学从其内容的意义环节上去看待，没有将力学本身区分出层次，只是笼统地将力学都看作是经验科学（或实验科学）。其实，经验（或者实验）一词在不同阶段形态的力学体系那里，其内涵实际上是不同的，所表达的是不同复杂程度的活动方式。自近代以来，所谓经验科学或实验科学的说法几乎成了科学的代名词，似乎科学之成为科学、之区别于非科学，就在于科学拥有一整套实验探索和检验的方法。这些虽然说不上是错误的，但其实是一种非常肤浅、非常
13、片面的看法。事实上，科学方法是一个意义的整体，实验操作只是在这个整体中起作用，并且科学方法本身也是发展的，在不同的历史阶段有不同的方法体系。在科学史上，本能、常识、经验、实验、操作、计算等，都曾成为相应阶段环节上的科学体系的检验方式。当我们说什么存在时，总是在一定的意义水平上而言的；当我们去检验某物存在时，总是通过一定组织程度的活动方式去进行的。重量物体作为亚里士多德眼里的存在物，是对日常经验而言的；质点粒子作为牛顿眼里的存在物，是对传统意义上的力学实验而言的；能量量子作为相对论中的存在物，则是对“思想实验”意义上的物理操作而言的；“信息子”作为量子论中的存在物，也是针对比物理操作更高环节的活
14、动方式即计算而言的。实际上，构成力学现象的主-客之间，有一个由感官、概念框架、仪器等共同组成的长链，我们可统称这个长链为仪器系统。这个仪器系统可以看作是我们自身感官的扩展，或者至少可以看作是对我们的感官的功能的“诠释”，是感官的意义水平和活动方式的表现。马克思曾经生动地指出，社会实践使得我们的感觉成为理论家。更有人主张，“各种以科技形态出现的中介物都是人类感官的延伸与扩大，是人类新进化的表现。”22显然，不同时代的仪器系统是不同的。我们总是基于一定的仪器系统去建构相应的世界体系，然后又将这个世界体系本身作为建造新的仪器系统的基础，从而使我们获得新的仪器系统和新的世界体系。物理现象是对象性与意义
15、性的统一，因而现象域本身的构成离不开意义的某个确定的环节，或者说，现象总是某个确定的意义环节上的现象。由于经验、实验、操作和计算分别对应于不同构造环节上的仪器系统，故而实际上对应于不同层面上的现象域。具体地说，亚里士多德力学、牛顿力学、相对论和量子论各自的现象域是不同的。所以说，不同时代的科学，不止是科学本身的形式不同，而且它们的现象域和检验方式也不同，根本地是它们的意义方式不同。但这不同的意义方式之间并不是毫不相干的，而是依次构成一个反身重构的序列。皮亚杰证明，7-9岁的现代儿童在解释抛射物的运动时，其方式与亚里士多德的循环替换位移（autiperistasis）相一致（运动物被它们行进时移置的空气推动）。这表明，我们确实总是基于自身的直观能力和活动方式，去打开一个相应的力学世界。所以，物理现象不是绝对的对象性存在，而是基于一定的意义平台上的构造结果。进而，物理现象还将要随着意义环节的移动而被反身重构。相应地，力学体系的真理性就必须是层次定位意义上的真理性。11 关于反身重构概念的严格定义和对反身重构机制的详细揭示，可参阅拙著二重论（陕西人民出版社2003年3月版）的有关内容。22 舒炜光，人类的新进化，见哲学研究，1987年第10期。
