系统首页 站点列表 分类列表 投稿指南 网管声明 网站简介 顾问简介 消息列表 友情网站 站内搜索 来稿登载 返回主页 1.宋开福“初等数论”学教编研网站建立 2.林志德掀起科技大革命风暴网站建立 3.石军柱网站建立 4.尚礼让相对论走上正道网站建立 5.200篇文章链接修复 站内近5000文章全列表，请点击站内搜索访问。您也可以访问站点列表从各专栏站首页进入各专栏。 来稿登载专栏可以阅读尚无专栏的作者的文章。请关注：第三届“民科两会”顺利闭幕。 书3 3.2.2 时间与空间的相互联系性 宋文淼 （wenmiaosong@gmail.com） 上传2007.11 浏览83 -------------------------------------------------------------------------------- 《物理学原理（第二卷）哲学、数学、物理学》 第三章 物理学与逻辑学 3.2.2 时间与空间的相互联系性 时间与空间是相互分离而又相互联系的一对来自物理世界的原初的逻辑理念。从上一节关于空间的逻辑理念的讨论和前一小节中关于时间理念的讨论，我们可以看到：要准确理解时间和空间的理念，首先必须理解时空理念与数字和数字运算理念之间的关系；其次就是必须理解时间和空间理念相互间的关系。以前的哲学家用 “广延性”和“序列性”来定义空间和时间的性质，这实际上就是物质的存在和运动形式的一个同义的反复，这种同义的反复可以让我们更加清楚的看到人类认识的发展过程。空间是描述物质世界的存在形式的，但是没有离开运动的存在形式；时间是描述物质世界的运动形式，但是同样也不可能有没有存在形式的运动。 人类思维的发展过程总是要通过分析的方法，所谓分析就是把本来联系在一起的事物分离开来进行理解和描述，整个物理学的历史发展都说明了这一点：中国古贤测量“光阴”，把空间和时间分离开，只描述特定纬度范围的“光阴”，却得到了太阳回归周期与地球自旋周期的精确关系，同时从被分离的空间中产生了盖天说；希腊的古科学家不去考虑时间，而深入的研究空间的性质，得到了地心说，这些都是分离得来的好处。当然，地心说是比盖天说合理得多的物质存在形式，由地心说可以发展出宇宙模型和几何学，中国止步于盖天说几千年。但是空间和时间是同一个层次上的逻辑体系，都不能正确描述任何具体的或特殊的物质的存在和运动形式。中国虽然没有日心说，在支撑古文明的自然哲学体系上与西方并没有很大的差别，所以中华文明在五百年前依然可以保持世界先进的行列。 当人们获得了分离的性质以后，要发展思维必须要综合，分离以后就必须进行综合。这是自然哲学发展的必然规律，也是人类思维发展的必然规律。而人文和社会哲学则往往不是这样，人文和社会哲学中，分离后往往还有一个需要斗争的阶段。而这种斗争又分为两类：维护旧体系，阻碍自然科学发展的就是反动的，符合自然科学发展道路的、为公里而进行的斗争就是正义的。在这场斗争中，在西方正义战胜了反动，布鲁诺被烧死了，伽利略被判罪了，但是宗教裁判所最终还是消失了。发展思维的能力战胜了障碍思维发展的能力。牛顿的理论诞生了，人类思维从时间空间的层次发展到了物质和运动的层次。在人类思维的发展中，斗争和牺牲有时候也是需要的。但是千万不能把斗争绝对化，只有人类思维能力的发展，才是斗争的目的；也只有人类的正确思维才有这个冲破任何障碍的力量。 这个综合的工作实际上主要是由谷·赫布里和坎普勒所完成的。牛顿的工作实际上是进行新一轮的分析。这一分析的结果就是得到了在空间以“点”的形式表示的物质模型，并在此基础上得到了一个新的来自物理世界的逻辑前提——质量。在牛顿的理论框架中，时间和空间有了一定的联系，但是这种联系还只有一点儿，本质上还是分离的。我认为，这是因为在认识物质世界的这个层次上，还缺少一个相应的逻辑基元，所以不可能把时间和空间的逻辑关系讲得更清楚些，连爱因斯坦也无法说出他们之间的合理关系，但是他把上个世纪之交物理学的僵化归结为：“ (那个时代的科学家)力图把正在取得全面胜利的麦克斯韦理论纳入牛顿的理论框架”，这一点无疑是正确的，直到现在仍是指导我们去寻找物理学发展道路的明灯。 所以讨论时间和空间的联系要从讨论下面的一维波动方程开始： (12) 这里 表示场在x方向的运动情况，这个场，只表示了x 方向，横向分布是不变的与x方向无关的。自变量中的x’ 表示激励源I ( 也是一维的)所在位置为x’ ，t表示时间。这个方程式是电磁场理论中一个最简单的理想化条件下的电磁波的激励方程式。但是到现在为止，这样的方程的逻辑自洽的解是无法得到的。或者说用牛顿的经典数学是无法得到的。这个方程只能得到简谐振动条件下的解。即令 和 (13) 于是方程式变换为下面的形式： (14) 这里场随时间的变化假定具有 的形式，并已经被分离出来， k称为传播常数，可从c=ω/k 得到。当激励源J(x’) 已知时，这个方程的解为： (15) 这个解实际上只能成为数学形式的解，还不是物理上的解，真正物理上的波的形式，还要加上时间变化部分，并必须通过复指数的欧拉公式，表示成： (16) 数学演绎的逻辑实在是太奥妙了。一般搞工程的人，只是知道如何来使用数学，演绎出他所需要的结果，只要这个结果能够比较符合实际就非常满意了。而很小有人去追究每一步演绎中的逻辑关系。一个最简单的电磁波模型的解，实际上包含了很多层次的数学逻辑问题。第一个问题就是形式体系或自变量体系的性质问题，也就是逻辑基元体系的性质问题。这是一个非常复杂的逻辑问题，数学解决不了这一问题，物理学也界决不了这一问题，必须从逻辑上来解决，或者说用逻辑数学来解决，即把物理实在所提供的逻辑前提的公理性和数学演绎的明确性结合起来解决。但是现在科学上还没有这样一个专门的学科。现在的数理逻辑是一门隶属于纯粹数学范畴的学科，那是解决不了问题的。这个问题我们将在下一章进行专门的讨论。 在这里我们看到了时间与空间的既分离又联系的关系。这个关系是经典数学分析所无法解决的，虽然希尔拜特的现代分析并没有着意讨论过它对于复杂形式体系中的应用，但是它所提供的分层次地解决数学问题的方法实际上为分析复杂的形式体系开创了一种可能性。在上面那个问题上，一个数学体系实际上被分成了两步来解决，一是用欧拉的复数空间的数学，把 x和t 复杂的形式体系下的偏微分方程的数学体系分离成时间和空间相互独立的两个数学体系。在空间上的数学体系中，原来的时间关系被一个常数 k所代替。成了一个单一单纯形式体系。就可以进行分析和求解。但是在实际的电磁波的问题上，我们为看到多次的这样的分离过程，当然首先是时空关系的分离；以后还要进行矢量算子空间与标量算子空间的分离，最后还要把标量偏微分算子空间分离成微分算子空间，最后才能够进行解析。随着计算数学的出现，有时候不必进行分离可以直接在三维的偏微分算子空间或矢量偏微分算子空间直接进行数值计算，但是这些数值方法的合理性必须受到数学逻辑的检验。 我们往往把西方某些科学家、哲学家的话拿来作为讨论的依据，西方哲学家说，“在思维逻辑上，中间公理是没有用处”的，于是我们也就说中间性的公理是没有用处的。中间性公理怎么能没有用处呢？难道人类不是通过分层次的方法，一层一层地进行分析的吗？逻辑就是分析，就是从人人能够感受到的事物为出发点，一步一步、一层一层的分析。分析一步，有可能时就综合一步；分析一层，可能时就综合一层。千万不能把某某人说过的话作为真理的标准。但是我们总是习惯于把古人的话、洋人的话作为思考的出发点，这是逻辑僵化时期带给我们民族思维的一个长期形成了的习惯，不改变这个习惯就不会有原创性的工作，让我们从自然哲学开始来改变那种习惯，把追求逻辑、追求真理的精神培养成我们民族的主流精神。 是爱因斯坦首先提出了时间和空间的关系问题，尽管在他的时代是不可能得到那种合理的关系的，但是仅仅提出这一点对于人类思维发展的贡献就够大了。但是它所提出的相对论时空关系本身确实又不是合理的逻辑关系。现在很多广义相对论学者，特别是中国的学者 [16,17]提出了，不要爱因斯坦的光速不变性、不要非欧空间等人为的约束来研究3+1维的时空形式体系的数学性质，我觉得这比研究在常数c 约束下的相对论时空关系要有意义得多了。在那里，他们提出了如图 1所示的三种时空关系的模型 图1 伽利略、牛顿和爱因斯坦的时空关系图 就是一件很有意思的事。在伽利略以前的时代人们无法描述时间和空间的联系，所以联系空间变化的序列关系是虚的。牛顿通过对于时间的均匀、无限分割的逻辑界定把时间和空间在一个点上联系在一起，空间成了时间的函数，而时间对于空间是独立的；这是人类思维发展前进的一大步。而爱因斯坦用不断上升的螺旋形的时间与作为他的空间模型的非欧 (黎曼) 空间联系在一起以表示时间和空间的相互联系。当然这种时间与空间的联系也是很不明确的。 爱因斯坦的时代，自然科学的发展已经使大量实验事实超越了牛顿理论的有限论域，牛顿理论框架无法再解释那些物理实在的感性材料， 19世纪物理学家硬把麦克斯韦理论纳入牛顿的数理逻辑框架，已经对科学的发展产生了越来越严重的障碍。爱因斯坦对牛顿时空框架的挑战是一种历史的必然，代表了人类思维发展的正确方向。但是在那个时代的人类实践和思维能力都还没有积累到足够的材料来产生一个新的数理逻辑体系，所以爱因斯坦只能够从他的直觉和顿悟的方式来表现他对一个新的数理逻辑体系的玄思式的构想。这种从个人的直觉和顿悟所产生的思想，只要它在某些问题上突破了旧的物理框架，就会存在某种局部的合理性，它虽然不是新的可以描述物理世界的理论，但是它为人们指出了一条人类思维发展的方向。当然爱因斯坦的四维时空不可能与真实的物理空间和时间建立合理的逻辑关系。对于时间和空间关系的合理的理解和表达只能来自物理实在，这个物理实在就是电磁波所体现的物质运动形式。更具体的形式，还需要先深入讨论一些相关的数学问题。 ——>继续阅读 姓名 Email 本目录下所有文章： 2009.06.05 书4.2.3 6.69KB 2009.06.05 砂、水分流——虹吸排沙的设想 12.01KB 2008.09.28 书4.1.3.4力学中的时间和空间的关系 5.14KB 2008.09.28 书4.1.3.3力、场与波——物质及物质间的相互作用 35.22KB 2008.09.28 书4.1.3.2牛顿物理框架与力学 23.99KB 2008.07.05 让我们一起来读好“大自然”这一本书 19.17KB 2008.05.01 书4.1.3.1万有引力与引力质量 13.07KB 2008.05.01 书4.1.3力学——关于物质、运动与相互作用的科学 15.2KB 2008.04.21 书4.1.2.4寻找新的物理世界的数理逻辑基元 7.91KB 2008.04.21 书4.1.2.3 电磁理论中的粒子、场与波 16.55KB 2008.04.21 书4.1.2.2简振模式下的经典电磁场理论 24.39KB 2008.04.21 书4.1.2.1 粒子与场 11.09KB 2008.04.21 书4.1.2 电动力学与电磁场理论 6.8KB 2008.04.21 书4.1.1.4牛顿理论框架的数学体系 6.39KB 2008.04.21 书4.1.1.3牛顿的时空观 13.37KB 2008.04.21 书4.1.1.2牛顿力学模型是一个没有结构的物质模型 14.14KB 2008.04.21 书4.1.1.1 人类认识物理世界的历史过程 20.16KB 2008.04.21 书4.1.1 牛顿力学 1.14KB 2008.04.21 书4.1 经典物理学 4.21KB 2008.03.30 让科学之风吹遍人间（《自然科学体系梳理》第二版序） 14.34KB 2008.01 文2.1 学习张志杰，一生做社会与科学的义工 10.21KB 2007.12 书4 前言 20.63KB 2007.11 书3 2.1.1 逻辑思维和形象思维 4.24KB 2007.11 书3 2.1 数字、运算与“数字”概念的扩展 8.68KB 2007.11 书3 2 关于数字、运算和数学的逻辑体系 3.47KB 2007.11 书3 1.4 逻辑的自洽性和自闭性 11.04KB 2007.11 书3 参考文献 2.39KB 2007.11 书3 4.4 小结——关于什么是真实知识的讨论 11.29KB 2007.11 书3 4.3 关于氢原子光谱讨论 12.53KB 2007.11 书3 4.2 现代数学发展中的数理逻辑问题 13.85KB 2007.11 书3 4.1 数理逻辑框架的探讨 5.25KB 2007.11 书3 1.3 数理逻辑体系 7.23KB 2007.11 书3 4 数理逻辑——人类思维发展的新阶段 2.92KB 2007.11 书3 3.4.4 理论物理学发展的正确方向 8.82KB 2007.11 书3 3.4.3 量子现象的物理内涵 4.29KB 2007.11 书3 3.4.2 波粒二象性不是一个科学的物质模型 6.28KB 2007.11 书3 3.4.1 关于相对性原理的讨论 6.73KB 2007.11 书3 3.4 关于“波粒二象性”和量子模型 3.63KB 2007.11 书3 3.3.4 关于宇宙常数 3.6KB 2007.11 书3 3.3.3 电磁波的数学体系和数理逻辑 4.53KB 2007.11 书3 3.3.2 牛顿粒子说的实质是什么 7.28KB 2007.11 书3 3.3.1 牛顿物理框架中的数理逻辑体系 5.32KB 2007.11 书3 1.2 关于逻辑前提或逻辑基元的讨论 8.23KB 2007.11 书3 3.3 关于物质的逻辑前提 1.66KB 2007.11 书3 3.2.4 关于无限大域下的函数和函数空间 7.65KB 2007.11 书3 3.2.3 关于复数和复数空间的讨论 5.83KB 2007.11 书3 3.2.2 时间与空间的相互联系性 8.22KB 2007.11 书3 3.2.1 时间逻辑前提的物理实在基础 6.26KB 2007.11 书3 3.2 时间逻辑界定和时间与空间的联系 2KB 2007.11 书3 3.1.4 三维空间中的矢量和矢量函数空间 3.3KB 2007.11 书3 3.1.3 希尔拜特的逻辑化的几何学 8.34KB 2007.11 书3 3.1.2 欧氏空间和非欧空间 5.72KB 2007.11 书3 3.1.1 作为数学原初逻辑前提的点和线的概念 5.65KB 2007.11 书3 1.1 关于形式逻辑的一般讨论 6.49KB 2007.11 书3 3.1 关于空间的概念 5.29KB 2007.11 书3 3 物理学与逻辑学 2.71KB 2007.11 书3 2.4.4 科学思维的发展道路 8.23KB 2007.11 书3 2.4.3 唯心主义和唯物主义 10.25KB 2007.11 书3 2.4.2 形而上学与辩证法 9.53KB 2007.11 书3 2.4.1 哲学与逻辑学的关系 3.1KB 2007.11 书3 2.4 关于哲学和逻辑中的一些概念的探讨 1.71KB 2007.11 书3 2.3.4 数学逻辑与数理逻辑 6.7KB 2007.11 书3 2.3.3 关于无限问题的数学逻辑 3.39KB 2007.11 书3 2.3.2 从幂运算到复数与复数运算和复数空间 9.67KB 2007.11 书3 1 关于逻辑学和哲学的一般讨论 6.5KB 2007.11 书3 2.3.1 幂运算与实数空间理论 7.23KB 2007.11 书3 2.3 关于运算和无穷概念的讨论 2.66KB 2007.11 书3 2.2.4 从幂运算和极限建立实数空间概念 13.65KB 2007.11 书3 2.2.3 关于现代数学的逻辑悖论和逻辑体系的探讨 10.04KB 2007.11 书3 2.2.2 牛顿时代的是怎样解决这些问题的 15.62KB 2007.11 书3 2.2.1 十九世纪数学家是怎样建立“实数空间”的 11.01KB 2007.11 书3 2.2 关于实数和实数空间的讨论 2.29KB 2007.11 书3 2.1.4 数学发展历史上的第一个逻辑悖论 9.5KB 2007.11 书3 2.1.3 数字概念与运算方法的扩展 4.56KB 2007.11 书3 2.1.2 数字的可运算性 4.99KB 2007.11 书3 前言 15.92KB 2007.11 书3 物理学原理（第二卷）哲学、数学、物理学 目录 3.97KB 2007.10 书2 2.3 亚里斯多德与逻辑学 13.29KB 2007.10 书2 2.2 亚里斯多德关于物质和运动的观念 9.42KB 2007.10 书2 2.1 亚里斯多德时代的宇宙学说 14.47KB 2007.10 书2 2 古希腊文化中的物理学 10.39KB 2007.10 书2 1.4 关于中华古文明的思考 7.57KB 2007.10 书2 1.3 从盖天说到浑天说 6.58KB 2007.10 书2 1.2 测量时间(光阴)的科学 12.85KB 2007.10 书2 参考文献 2KB 2007.10 书2 4.4 现代物理学与牛顿的物理框架 13.64KB 2007.10 书2 1.1 关于易经的历史传说 5.7KB 2007.10 书2 4.3 光与牛顿物理框架的关系 12.55KB 2007.10 书2 4.2 热力学与牛顿物理框架的关系 12.31KB 2007.10 书2 4.1 关于力与质量的讨论 21.91KB 2007.10 书2 4 从牛顿到二十世纪的物理世界 14.07KB 2007.10 书2 3.4 牛顿的第一和第三运动定律 7.65KB 2007.10 书2 3.3 牛顿理论体系的“有限论域”讨论 18.04KB 2007.10 书2 3.2 牛顿的质点动力学体系的核心——对于质量的逻辑界定 17.94KB 2007.10 书2 3.1 从开普勒、伽利略到牛顿的物质运动理论 12.58KB 2007.10 书2 3 从伽利略到牛顿的古典力学世界 16.24KB 2007.10 书2 2.4 希腊古文明对我们的启示 12.13KB 2007.10 书2 1 中华传统文化中的物理学 2.52KB 2007.10 书2 物理学原理（第一卷）时间、空间、质量 目录 1.96KB 2007.10 书2 前言 15.12KB 2007.10 书1 2.3 波函数空间理论的数理逻辑和实践基础 8.53KB 2007.10 书1 2.2 为什么不能把波理论纳入经典理论的框架 4.57KB 2007.10 书1 2.1 电磁场的算子理论和电磁场基本方程组 8.83KB 2007.10 书1 2 现代电磁场理论 3.4KB 2007.10 书1 1.4 关于自然哲学的数学原理 5.28KB 2007.10 书1 1.3 关于光本质的讨论 4.2KB 2007.10 书1 参考文献 2.35KB 2007.10 书1 7.3 结束语 8.56KB 2007.10 书1 7.2 量子理论的未来 4.01KB 2007.10 书1 7.1 自然科学体系的逻辑重建 8.93KB 2007.10 书1 7 科学的未来是什么 3.2KB 2007.10 书1 6.4 爱因斯坦哲学观和对我们时代的贡献 5.18KB 2007.10 书1 6.3 有关相对论实验的分析 6.05KB 2007.10 书1 1.2 相对论与量子理论矛盾的实质——波粒二象性 4.57KB 2007.10 书1 6.2 爱因斯坦的广义相对论和霍金的广义相对论 11.51KB 2007.10 书1 6.1 狭义相对论的回顾和讨论 9KB 2007.10 书1 6 相对论 2.26KB 2007.10 书1 5.4 实物与暗物的数理逻辑体系 6.53KB 2007.10 书1 5.3 暗物(或虚物 ) 12.89KB 2007.10 书1 5.2 实物 6.51KB 2007.10 书1 5.1 物质存在及其运动的基本形式的探讨 11.82KB 2007.10 书1 5 实物与暗物 2.19KB 2007.10 书1 4.4 关于绝对运动和绝对速度问题 8.84KB 2007.10 书1 4.3 逻辑时空中的数学问题 10.37KB 2007.10 书1 1.1 物理学发展的历史回顾 9.27KB 2007.10 书1 4.2 时空框架的历史发展过程 10.01KB 2007.10 书1 4.1 物理时空和逻辑时空 4.87KB 2007.10 书1 4 时间和空间 2.29KB 2007.10 书1 3.5 引力场、力学波、引力波及其与电磁场和波的比较 7.74KB 2007.10 书1 3.4 流体力学中数理逻辑结构的进一步推讨 6.13KB 2007.10 书1 3.3 流体力学中涡与波 5.53KB 2007.10 书1 3.2 流体力学中的两种分析方法 6.42KB 2007.10 书1 3.1 牛顿力学与引力场 9.18KB 2007.10 书1 3 宏观力学中的数理逻辑问题 3.98KB 2007.10 书1 2.4 关于光速、光速的测量和超光速问题 8.05KB 2007.10 书1 1 20世纪物理学进展与问题 2.15KB 2007.10 书1 信息时代的物理世界——实物与暗物的数理逻辑 目录 3.05KB 2007.10 书1 前言 10.08KB 2007.10 文1.6 终结——为后信息社会的到来做好真备了吗？ 10.35KB 2007.10 文1.5 画在水晶球面上的最后一个圆——悼章钧豪先生 10.14KB 2007.10 文1.4 微观世界的太阳系——氢原子光谱 10.87KB 2007.10 文1.3 基础科学研究决定国家和人类的未来 9.59KB 2007.09 文1.2 科学的品格——兼谈“科学共同体” 8.51KB 2007.09 文1.1 人类有史以来的几次自然哲学大论战 8.5KB
