局部保守场的性质，不保守就不稳定了
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虚空的BLOG
http://blog.sina.com.cn/yanxukong[订阅][手机订阅]虚空博客 相册 音乐 播客 个人中心 首页博文收藏博客圈字体大小：大中小 正文 回归运动自身(2007-10-14 09:42:05)标签：人文/历史
回归运动自身
摘要：物理学从自然哲学中分离出来成为一门独立的科学之后，就彻底抛弃了古代关于万物相互联系、相互依存的整体论的自然观，而把自身建立在机械论的自然观之上。经典力学的抽象运动观念取消了运动的普遍性和现实意义，附属于粒子的外在运动充斥着物理学的每一部门，使得理论物理学脱离自然界的现实变化而趋于抽象化和形式化。万物之间的同一性和世界的整体性是一切科学赖以存在的前提，理论物理学只有恢复古代自然哲学的传统，把自身置于整体论的框架下，赋予运动以实在的意义，才能深入自然界的变化过程中，所建构的理论才能与事物的变化规律相吻合。
关键词：整体论 机械论 同一性 运动
一、
物理学源于古代自然哲学，伽利略和牛顿破除了古代自然哲学的纯粹思辨传统，在对自然事物的研究中以观察实验为基础，以数学为工具实现定量化的描述，从而使物理学从哲学中脱离出来成为一门独立的科学。伽利略最先对亚里士多德的权威发起挑战。他在比萨斜塔上做的落体实验证明了不同重量的物体以同样的速度下落，推翻了亚里士多德关于重物下落比轻物快的论断。亚里士多德认为物体的运动需要力来维持。伽利略发现从斜面上滚下的小球总是要上升到几乎同样的高度，他从而得出结论：在一个没有摩擦阻力的水平面上，一个运动的小球会保持原有的速度永远运动下去，所以物体的运动不需要力来维持。牛顿在伽利略、笛卡尔、惠更斯、胡克等研究的基础上，归纳总结出了力学的三大定律和万有引力定律，奠定了经典力学的基础。万有引力定律把天上星体的运动规律和地面上物体的运动规律统一起来，把人类理性的触角延伸到宇宙空间，亚里士多德关于由以太组成的天体的完美运动和由水土火气组成的地面上的物体的直线运动之间的区别也消失了。
绝对空间在牛顿的体系中占有重要的地位，他曾经提出著名的水桶实验来证明绝对空间的存在。牛顿认为绝对空间是衡量物体运动的绝对参照系，物体相对绝对空间的运动才是真正现实发生的运动，物体相对其他参照系的运动都是由此派生出来的。在亚里士多德的理论体系中，这种脱离物质并在物质之外存在的绝对空间是没有地位的。亚里士多德就是从虚空入手批判德谟克利特的原子论。牛顿之所以提出一个绝对空间，这是他机械论世界图景的内在需要。把世界看做一个相互联系的整体，每个物体的性质包括运动都可以从与他物的联系中得到规定。如果把世界看作是独立自存的事物的集合体，那么宇宙整体只是一个抽象的概念，这样每一个自在之物对认识主体来说是自我封闭的，不可能得到对它的任何认识，牛顿假设绝对空间的存在就是以绝对空间为背景来认识每个自在之物，不过绝对空间只能反映物体的外在的运动，不能揭示出其他规定性（后来人们将事物的内在属性归结为其组成粒子基于绝对空间而连接成的空间结构上）。康德认为空间是主体统摄客观材料的先验直观形式，康德的理论适用于牛顿，牛顿的绝对空间正是他主观抽象出的赋予所有事物的外在同一性，既然贯穿个体事物的普遍整体不存在，就需要一个共同背景为所有个体事物建立联系。然而只要把世界看做一个有机整体，这样一个外在的绝对空间就是多余的，空间不是认识主体的先验形式，而是物质之间的内在联系。
然而，牛顿的绝对空间是无法用力学实验来证明其存在的。按照力学的相对性原理，力学规律不依赖于参照系的选择，所有惯性系对力学规律的描述都是等价的，即不能根据在一个惯性系中所做的力学实验来判断惯性系自身的运动状态。麦克斯韦电磁理论建立以后，人们想到用电磁学实验去探测绝对空间和绝对参照系。麦克尔逊和莫雷设计了实验来探测地球相对于绝对空间（以太）的运动，最后以失败告终。后来，爱因斯坦创立了狭义相对论，彻底否定了牛顿的绝对时空观。
牛顿的绝对时空观被否定了，取而代之的是相对时空观和相对运动观：运动是相对的，同样一个物体的运动，相对不同的参照系具有不同的速度，物体的运动速度是它相对于另一个事物的关系，孤立地说一个物体具有多大的速度是没有意义的。在牛顿看来，一个物体相对于绝对空间的运动速度是具有普遍意义的，相对于其他参照系的速度都是由此推导出来的。绝对空间被否定以后，运动速度的普遍意义也被取消了。然而这种相对时空观和相对运动观其实是物理学中的相对主义。在牛顿的绝对时空观体系中，绝对空间是所有事物的共同背景，所有事物通过绝对空间而建立联系，虽然研究对象相对于不同的参照系具有不同的速度，但这些速度都不是偶然的、随意的，而是有内在联系的，这些不同的速度之间有一个同一性贯穿着，这个同一性就是研究对象相对于绝对空间的绝对速度。如果我们认为世界是独立事物的集合，又否定作为共同背景的绝对空间的存在，那么事物之间就无任何同一性可言了。同一个物体相对于不同的参照系具有不同的速度，如何才能保证该物体在不同的参照系之间转换时，其速度的变化保持一种同一性？在现实中我们发现，一个物体从一个参照系转移到另一个参照系时，速度的变换不是随意的，而是具有内在必然性的。因为一个物体体现出来的速度既不完全决定于它自身，也不完全决定于外在的参照物，而是它们之间的联系，并且这个联系也不是偶然的。以小马过河的故事为例，小马刚开始是一个相对主义者，老牛说河深，松鼠说河浅，它就不知所措了。在妈妈的开导下，它认识到牛与松鼠也是有联系的，而不是毫不相干的两个个体。它考虑到自身与二者的联系后，就知道能不能过河了。
相对主义者正是把世界分割成没有联系的独立个体，而不知道事物之间本来就具有内在联系的，而且这个联系相对于事物本身来说是在先的。这种相对主义运动观和时空观恰恰是要取消运动的客观现实性，使运动走向抽象和虚无。经典力学对运动的认识走向了两个极端：当考虑物体的运动和受力的关系时，认为物体的运动完全是它自身的事情，与其他物无关，物体凭借自身具有的惯性就能维持自身的运动；当考虑物体运动速度的大小时，又把运动的尺度完全让渡于任何一个不相干的他物。其实，物体发生的运动是在与其他物质的联系中进行的，物体在运动中发生了现实的变化，变化必然涉及他物，运动物体又通过其他物质的中介而返回自身，体现出了运动的主体性。
如果不承认宇宙整体的在先性，而认为世界是并列存在的事物的集合，那么事物之间的联系就是外在的、偶然的，没有一个同一性贯穿于不同的个体之中，那么事物之间的关系是不可能在事物之间进行转换的。事物A、B之间的联系显然与C等其他事物无关，B、C之间的关系也仅决定于它们自身，这样根据A、B和B、C之间的联系无法推导出A、C之间的联系。例如B相对A有一个速度（包括大小和方向），C相对B也有一个速度，但C相对A的速度有无限种可能。因为虽然知道B相对A和C相对B的速度的大小，但没有一个绝对空间为共同背景就无法规定速度的方向，那么C与A之间的关系就是不确定的。其实，当我们把一个研究对象在不同的参照系中进行坐标变换时，不自觉就隐藏了一个绝对空间作为共同的背景了。假如我们面对的世界是独立自存的事物的集合，那么认识以及任何科学理论都无从谈起了。所以，承认宇宙整体的逻辑在先性是从事科学研究的前提条件。亚里士多德说：“个别事物则为数又是无限的，那么又怎么能获得关于无穷个新事物的知识呢？事实上，我们得以认识事物，是因为事物总是有某些一致性、同一性和普遍的性质。”①经验论者正是不承认这一点，而最终走向了相对主义和不可知论。按照整体论的自然观，一个事物不可能独立而存在，更进一步说，两个独立存在的事物之间也不可能有任何联系。每个事物依赖于整体而存在，它们之间的联系也依附于整体。正如布拉德雷的内在关系论所表达的，万物之间通过绝对整体而有了联系，这个联系才是内在的。一个事物除了个体性之外，本身还具有普遍性，它是个体性与普遍性的统一，整个世界是“一”和“多”的统一。
相对时空观和相对运动观否认世界的整体性，认为世界是相互平行的、没有隶属关系的并列事物的堆积，这样的世界是没有内在结构的，是单调的、均匀的。在描述研究对象的运动时，认为所有的惯性系都是等价的。例如描述一辆汽车的运动，既可以以地面（地球）为参照系，也可以以一颗树为参照系，不能因为地球的质量大而认为其具有优先的地位。然而，地球与汽车的关系和树与汽车的关系是有着本质区别的。车子在地面上行驶，车子是作为地球的一部分而存在的，树本身也是地球的一部分，它与车子是相互外在的并列关系，车子相对地面的运动才具有现实意义。我们认为树与地面在描述车子的运动上是等价的，是因为没有认识到参照系的本来意义。以研究对象之外的某个物体作为参照系，只能反映研究对象外在的距离方面的量的变化，揭示不了运动的内在过程和本质，而研究对象在不同时刻与不同的他物发生着不同的联系。物体的运动不是抽象的空洞形式，而是发生了现实的变化。只有把运动物体置于一个整体物质背景中，以这个整体背景作为参照系才能揭示运动的本质。这个参照系与运动物体不是相互外在的关系，相反，运动物体是参照系本身的一部分。对车子来说，它与地球之间的关系是内在的、本质的，地面才是反映车子运动的真正参照系。
一个物体从空中落下，按照运动的相对性，也可以认为物体不动而地球“落”向该物体。然而这只是基于绝对空间而进行的无聊的数学游戏。地球是该物体的参照系，而该物不能作为地球的参照系，因为地球按照自身的规律一刻不停地在绕日公转。持这种观念的人不知道自己的无知，还自以为掌握了运动的辩证法。宇宙不是他们所想象的那样是均匀的、平直的，而是有内在结构的：地面上的物体从属于地球，地球又是太阳系的一部分……部分与整体之间的关系是不对称的，部分依赖于整体而存在，不能说整体依赖于部分而存在。
黑格尔在《小逻辑》中说：“某物的真正本质，不在于说某物是自身同一或异于对方，也不仅在于说某物是肯定的或否定的，而在于表明一物的存在即在他物之内，这个他物即是与它自身同一的，即是他的本质。这本质也同样不是抽象的自身反映，而是反映他物。”②一个事物具有的任何性质都不是它本身具有的固定的抽象的东西，而是在与其他事物的作用过程中表现出来的。经典力学也认为不可能孤立地研究一个研究对象的运动，而是要选择另一个物体为参照系来反映研究对象的运动，就是从研究对象与参照物之间的联系来反映研究对象本身的性质。但选择一个外在的他物为参照系所反映出研究对象的运动是偶然的、外在的，不具有普遍必然性。只有把研究对象置于普遍的整体背景物质中，所反映的速度才具有普遍性，才接近事物本身的运动状态。
力学的相对性原理也表述为：在一个惯性系中所做的力学实验无法判定惯性系自身的运动。首先必须清楚什么叫做在惯性系上所做的实验。在一辆封闭的小车里，当小车静止时，从水龙头下落的水滴正好落到正下方的瓶口中。当小车运动时，无论速度多大，水滴仍然落到瓶口中，无法根据水滴的运动规律判断小车的运动状态。如果小车四面敞开，即使外面没有刮风，坐在小车里的人也能感觉到空气的流动，这样水滴就不会再落到瓶口中了。在密闭的船舱里，当船行驶时，跳向船头和跳向船尾是没有区别的，但如果在甲板上跳，这两个方向的区别就显现了。所谓在一个参照系中所做的实验，是指实验对象作为参照物的一部分而被其统率，研究对象与外界没有直接的作用，或者说外界的作用通过参照物这个整体背景而间接作用到研究对象上，不会直接改变研究对象与参照物的内在关系，参照物自身的运动已经内化到研究对象之中。这才是参照系的本来含义。当我们把参照物抽象成数学上的坐标系后，往往忽略了参照物与研究对象之间本身具有的这种联系。在地面上做一个力学实验，参照系可以任意选择，如果选择一个行驶的小车为参照系，可以在数学上把实验对象搬到以小车为原点的坐标系中，但这并不代表这个实验真是在小车上进行的。
一个物体虽然被参照物在空间上完全包围，参照物也不能完全统率这个物体，因为物体不仅是该参照物的一部分，它还是更大整体背景中的一部分，参照物是不能隔绝它与外界物质的内在联系的。这样，参照物本身的运动也会使该物体与其他物质的内在联系发生变化，从而使物体本身发生变化。可以根据物体的运动状况在某种程度上反映参照物的运动。所以，如果把力学的相对性原理表述为“在一个惯性系中所做的力学实验无法判定惯性系自身的运动”，则它只具有近似的意义。
世界是独立个体事物的集合，作为共同背景的牛顿的绝对空间被否定了，但绝对空间只是名义上被清除出去，实际上以潜在的形式附属于每一个惯性系中。一个人生活在地球上，他会有东西南北和上下的方向感。如果他认识不到这个方向是根据地球以及地球的运动而得到规定时，他就会把方向脱离物质而抽象化，他的方向感是以自身为中心而无限向外延伸的，他就是平直均匀的坐标系的原点。这样，他就很难理解站在地球北极点的人所面对的方向都是南。当西方传教士带来最新的天文学知识说人类不是生活在一个平直的板块上，而是生活在一个悬浮在空间中的球体上，我们中国人很难相信。假如人类生活在一个球体上，我们头朝上，脚朝下，而另一半球的人却是头朝下，脚朝上。当我们这样想时，就是以我们为中心把方向平直移动到另一半球。这是脱离物质的绝对空间观念在作祟。同样，当我们选择一个事物作为参照系时，就是以该事物为中心建立了一个平直的、三维空间的坐标系，这样的坐标系是绝对空间的另一种存在形式。机械论的自然观不破除，绝对空间就像幽灵一样挥之不去。
在经典力学中，参照系有惯性系和非惯性系之分，我们把牛顿定律在其中适用的参照系叫做惯性系。之所以有惯性系和非惯性系的区别，完全是物体的受力和描述它的运动的参照系的不对应所致。当我们考虑物体的受力时，物体所受的合力是绝对的，是相对于其他所有物质的，而研究物体由于受力而引发的运动时，却是以外在的某个物体为参照系，对物体运动的描述是相对的。当认识到运动的本质时，这种外在的参照系就应该从力学体系中清除出去，也就无惯性系和非惯性系一说了。
伽利略和牛顿对运动实现了定量化的描述，根据力学定律，给出物体运动状态、受力等初始情况后能够在某种程度上预测物体将来的位置和速度，但由于以外在的绝对空间或以某个外在物体为参照系，物体的运动只剩下一个抽象的形式，运动的真实过程被取消了。所以，他们认为物体的运动不需要力来维持。亚里士多德所说的运动的内涵要丰富得多。“既然实体、关系、动作和承受都不可能有运动，那么剩下来的就只有性质、数量以及在何地的运动了；因为在它们各自之中都有对立面存在。”③ 他把运动分为三类：一是地点方面的变化，也就是我们现在所说的机械运动；二是性质方面的变化；三是数量方面的变化。亚里士多德所说的位置不是基于绝对空间或某个坐标系的抽象的位置，位置是与其他物质之间的内在联系中得到规定的，物体的位置改变必然涉及到与其他事物的关系的变化，所以，物体的运动需要力来维持。伽利略和牛顿认为物体的质量就是它本身所含物质的多少，物体的重量是由于地球的吸引而具有的属性，空气等介质的阻碍只是当作外在的偶然的阻力，对物体的下落过程来说不具有必然性。而亚里士多德所说的重量不是一个物体独自具有的性质，重量也是在与其他物质的联系中体现出的性质，亚里士多德所说的重量本身就包含了物体在下落过程中与空气等介质的相互作用（这个作用不仅是直接的外在作用），所以他认为物体越重，下落越快。亚里士多德与牛顿和伽利略的重量概念是完全不同的。
黑格尔对于运动有过精彩的论述：“运动是真正的世界灵魂的概念。虽然人们已习惯于把运动看作谓语和状态，但运动其实是自我，是作为主体的主语，并且恰恰是消逝过程中的持久东西。运动表现为谓语，这恰恰是运动熄灭自身的直接必然性。”④我们通常也认为运动与物质不可分，但当我们认为是某物在运动时，物质与运动就已经分家了，事物是运动的主体，运动是附属到事物上的，是外在于事物的，即从运动的物体而指向外面的。我们把物质理解为客观存在，物质好像就是自在的固定的东西，与运动变化不相干。然而这种物质观念是抽象的，把变化排除在物质之外。运动变化是绝对的，但变化中又保持着同一性。一个事物相对于不同的他物表现出空间上的同一性，以及在变化过程中表现出时间上的同一性，而事物的变化不是独立发生的，而是以他物为中介并且从与他物的联系向自身回归。事物本身就是运动变化中持存的同一性，而不是事物先存在，再发生运动变化。这样物质与运动才是真正合一的，物质不是仅仅作为运动的承载体和发出者，运动也不是外在于物质的抽象形式。运动返回（物质）自身而保持同一性，这样运动就是作为“主体的主语”，当运动从自身指向他物，运动才“表现为谓语”。运动就是这两个环节的统一，具有充实的内容。
二
物理学正是在自然观方面的迷失而产生了一系列问题。运动的相对性观念使得参照系在描述物体的运动时不可或缺，甚至成为理论体系的中心，这样的结果是使物理学进一步形式化、数学化，越来越脱离自然界的现实变化。例如，力学相对性原理本来是对物理规律的客观性的反映，规律是客观的，是超越时空的，具有时空平移不变性。同样一个实验，放在不同的地点做，以及今天做或明天做，都是没有区别的。然而，当我们以一个参照系为中心来描述研究对象的外在运动速度时，所谓力学规律的不变性就转变为描述研究对象运动规律的数学方程的形式的不变性。把相对性原理等价于描述物理规律的数学方程在坐标变换下形式的不变性。爱因斯坦在狭义相对论中就是这样理解相对性原理的。这是对相对性原理的误解。规律具有客观性和普遍性，但在描述力学规律的数学方程中，速度是依赖于某个参照系的外在的变量，已经失去了客观性和普遍性，即这样的方程是基于一个坐标系的，已经被坐标系“污染”了，不能反映规律的内在性和普遍性。在坐标变换中，即使数学方程的形式发生变化，与事物变化的内在规律毫不相干，也没有违背相对性原理。
运动的相对性观念给物理学带来了诸多的混乱。在经典力学领域，研究对象是宏观物体的机械运动，力、速度、位移、时间等物理量都是外在的，而不是事物的内在的规定性，力学规律也没有揭示出不同物理量的内在联系。速度在力学体系中本身没有现实的意义，只有速度的变化才与力这个真正具有现实意义的物理量发生联系，即速度自身是“均匀的”。运动的相对性以及对力学方程进行的坐标变换在力学体系中不会产生内在矛盾，与实验事实也基本符合。然而在电磁学中，电场强度、磁感应强度、电荷、电流等物理量都是内在的属性，麦克斯韦电磁理论揭示了这些物理量之间的内在规律。速度本身也具有现实的意义，因为静止的电荷只产生电场，不产生磁场，而带电体一旦运动还产生磁场。这样，运动的相对性观念在电磁学中就会产生矛盾，把运动放到一个外在的参照系中，那么麦克斯韦方程组也是基于某个坐标系的，这就出现了麦克斯韦方程组在伽利略变化下不协变的情况。这时，我们应该从运动概念入手，从运动物体与其他物质的现实联系中去理解运动，把运动看作是物质的内在属性，运动具有普遍性，与某个参照系无关。由此就可以把参照系和坐标变换从物理学中清除出去，恢复相对性原理的本来面目。描述物理规律的数学方程中的所有变量都应该是不依赖于参照系的，整个方程也与参照系无关，所以坐标变换是毫无物理意义的数学游戏，物理学不需要它。物理学理论应该深入到物质内部的变化过程中，而不能局限在数学形式的抽象变换上。
然而我们没有去反思运动的本质，还是停留在经典力学的运动的相对性观念上，从坐标变换上大做文章，去协调麦克斯韦电磁理论与所谓的相对性原理之间的矛盾。例如，洛仑兹提出了洛仑兹变换取代伽利略变换，使得麦克斯韦电磁方程在坐标变换时形式保持不变。麦克斯韦电磁理论是物理学知识的典范，它反映了电荷、电流、电场、磁场的内在转化关系。电磁理论真正是深入到物质的变化过程中，而不像力学、热学甚至粒子物理学都还停留在外在的运动形式上（只有外在的运动，没有变化，或把变化归结为外在的运动）。因为麦克斯韦电磁场方程描述的是物质的内在变化规律，所以从电磁场方程推导出的光速仅取决于介质的ｕ和ξ，与外在的参照系无关。即光的传播是在介质中的内在变化过程，而不是相对于参照系的外在的机械运动（麦克斯韦本人认为光是在以太介质中传播的）。在爱因斯坦的追光佯谬中，爱因斯坦认为以光速追赶光时会发现光在空间中停滞不前，认为无论按照直觉或麦克斯韦电磁理论这都是无法想象的。然而光的传播是客观的变化过程，决不会因为爱因斯坦以何种方式观察它而停止传播。当麦克斯韦预言的电磁波获得实验的证实后，他的电磁理论得到了普遍的承认。可是人们还是以经典力学的机械运动的观念来理解电磁理论，认为麦克斯韦没有指明光速是相对于哪个参照系的，甚至认为它与相对性原理不容，进而以洛仑兹变换来协调麦克斯韦电磁场方程与相对性原理之间的矛盾，实则是庸人自扰之。
爱因斯坦在运动的相对性的道路上走得更远，他在两个基本假设的基础上创立了狭义相对论，狭义相对论被看做是对牛顿经典时空观的一次革命。在第一个假设中，爱因斯坦把相对性原理表述为“在任何惯性系中，物理定律具有相同的形式”。在他看来，相对性原理就是坐标变换下方程形式的不变性。第二个假设是光速不变原理，“在任何惯性系中，真空中的光速保持不变”。爱因斯坦根据这两个假设而推导出了洛仑兹变换式。但爱因斯坦的这个推导没有意义。因为光速可以从麦克斯韦方程组中导出，如果认为光速是相对于参照系的，当麦克斯韦方程组在从一个坐标系变换到另一个坐标系时形式不变，那么光相对于这两个参照系的速度相等。反之，如果假设光相对于任何参照系的速度不变，结合第一个假设，即相对性原理是坐标变换下方程形式的不变性，推导出洛伦兹变换式也就不足称奇了。洛仑兹当时“拼凑”出洛仑兹变换式就是为了保持麦克斯韦方程组形式的不变性，进而得出光速相对于任何参照系速度不变，以解释麦克尔逊-莫雷实验。所以，爱因斯坦的这个推导不过是循环论证罢了。
爱因斯坦把光的传播等同于宏观物体的机械运动，所以他取消以太，认为光在真空中可以传播。一个物体在空间中运动时，好像空气等其他介质只是阻碍物体的运动，如果没有其他物质，该物体会更顺畅的运动。然而作为光传播背景的真空不正是他所批判的牛顿绝对空间的另一种形式吗？亚里士多德在两千多年前就批判过类似的观点，虚空中没有方向，体现不出差别，不存在任何运动。即使对于宏观物体的运动，物体也不仅与直接接触的物质发生直接的作用，而是与更广泛的物质发生内在的联系，离开了与其他物质的联系，同样不存在运动。
在第二个假设中还存在着参照系上的混乱。“在任何惯性系中，真空中的光速保持不变”。假如光是在一无所有的真空中传播，那么光相对真空的速度是以真空为参照系得到的，光速是光与真空参照系之间的联系，与其他参照系有什么关系呢？假如光源不动，A向着光源行走，而B静止不动，A比B先看到光。如果分别以A、B为参照系，根据经典力学的速度合成法则，A观察到的光速大于B观察到的光速。然而这些对爱因斯坦都没有意义，爱因斯坦所关注的不是不是光在真空中或在介质中的真实传播速度，而是光相对于任何参照系的速度保持不变。这个假设本身就潜藏着麦克斯韦方程组在任何坐标系中都具有相同的形式，才能结合第一个假设即他心目中的“相对性原理”推导出洛仑兹变换式。
力学定律在伽利略变换下形式不变，电磁场方程在伽利略变换下形式发生变化。洛仑兹变化正好相反，它使电磁场方程形式不变，而使力学定律的形式发生变化。但在爱因斯坦看来，洛仑兹变换才是根本的，力学定律在洛伦兹变换中形式发生变化，爱因斯坦不认为这违背了他心目中神圣不可侵犯的相对性原理，而是从时间、长度质量等基本概念入手，把力学方程形式的变换转嫁到这些概念上，更进一步认为经典力学的时空观有问题。可见，在对待力学定律和电磁定律上，爱因斯坦没有采用同样的标准。同样是物理定律，电磁学规律就比力学规律要特殊？为什么不能保留伽利略变换，而把电磁场方程形式的变化转嫁到电荷、电流、电磁场等基本概念上。因为爱因斯坦明白，力学体系中的时间、空间、速度等都是抽象的概念，而电磁学中的物理量代表着实际的意义。
在狭义相对论中，当研究对象A从坐标系M变换到N时，总是假设t=0时M与N原点重合，并且M沿着N的x正轴运动，为什么要假定这样的特殊情况？正如前文所说，没有一个绝对空间作为共同背景，从A与M的关系和M与N的关系无法推导出A与N的关系。A相对N的关系有无限种可能情况。只有M与N的坐标轴重合或平行，才能对A进行从M到N的变换。爱因斯坦既然否定了牛顿的绝对空间，那么在坐标变换时只能做这样的特殊规定。在爱因斯坦看来，绝对空间是虚构的，只存在依附于不同坐标系的相对空间。然而当以参照物为原点，而延伸出三维坐标轴时，牛顿的绝对空间就复活了，已经把参照系置于绝对空间的大背景中，并且主观地规定了方向了。因为在研究对象和参照物两个孤立的事物之间只有远离和靠近的区别，不可能有其他任何规定性。其实，它们之间的距离都不存在，它们之间的距离同样是在和其他物质的联系中展现出的。把它们放在虚空中，它们是没有距离的，当然也就不能以参照物来反映研究对象的运动了。所以，独立存在的两个事物，它们之间不存在任何联系。当爱因斯坦断言研究对象从一个坐标系变换到另一个坐标系而具有相对于该坐标系的时间、长度时，这个关系是爱因斯坦根据洛仑兹变换式而主观附加上去的，不是参照系上的所谓尺子和时钟测量到的。爱因斯坦本人才是在所有参照系背后的绝对参照系。长度、时间、质量等任何属性都具有普遍的意义，这是概念的本性所决定的，根本不存在相对于某个参照系的纯粹个体意义上的时间、长度、质量等属性。
所以，相对论并不像通常所说的是对牛顿绝对时空观的一次革命，爱因斯坦的时间和空间只是数学意义上的，不具有物理意义。被爱因斯坦誉为相对论先驱的马赫对牛顿的绝对空间进行过深刻的批判，同时他还坚决反对原子论，与玻尔兹曼进行过长期的论战，这两者之间不是偶然的巧合。因为原子与绝对空间是相互依存的，原子论的鼻祖德谟克利特就把原子和虚空并列作为世界的本原，没有虚空，原子也不能存在。唯有爱因斯坦例外，他在发表《论动体的电动力学》批判绝对空间的同一年，也提出了光量子理论，他的粒子的观念与他对绝对时空观的批判并行不悖。唯一合理的解释是相对论根本就没有涉及时空观的根本问题，爱因斯坦也没有真正否定绝对空间，当他认为光是光子的运动时，光子正是在一个外在的绝对空间中运动。
三
正如恩格斯所说：“运动，就它被理解为存在的方式，被理解为物质的固有属性这一最一般的意义来说，囊括宇宙中发生的一切变化和过程，从单纯的位置运动起直到思维。”运动本来具有很深刻的内涵，运动是物质的存在方式，没有不是物质的运动，没有不运动的物质，即运动是绝对的。但在物理学家看来，运动只具有相对性，不存在运动的绝对性。经典力学中的运动是外在的机械运动，并且这种抽象运动观念几乎贯穿于物理学的每一个部门，无论是光、电磁、热以及微观世界的变化都被还原为某种粒子的外在运动。如热力学中热的本质被归结为分子的无规则运动，电流是电子等载流子的运动，光的传播是光子的运动，总之，世界的不同层次的变化都是各种粒子的运动的表现形式。
按照金属电子论，导线中的电流是电子的运动形成的。在铜棒、锌棒和盐酸组成的原电池中，我们认为锌棒中的电子通过导线经铜棒而被溶液中的氢离子获得，从而在电路中产生电流，铜棒附近的两个氢离子结合生成氢气。我们认为推动电子运动的力是氢离子对电子的吸引力，即化学反应导致电流的产生。可是，为什么氢离子不直接与锌发生反应而获得电子而是使电子经过外面的导线进入溶液呢？电流本身是一个返回自身的循环，没有回路就没有电流产生，如果把电流归结为分立的电子的运动，无论推动电子运动的是化学力还是其他性质的力，这个力都是线性的，有起点和终点，无法使电子产生一个返回到起点的循环运动。例如在原电池中，锌棒中的电子到达铜棒附近时运动就结束了，并没有通过溶液返回到锌棒再在电路中运动。其实在原电池中，铜棒和锌棒在溶液中还存在着联系和作用，只有这样才形成一个回路。一节电池的正极与另一节电池的负极接触，并不会发生电的中和反应，这等价于用导线把锌棒与另一个原电池的铜棒连接起来，或者用绝缘材料插入铜棒和锌棒之间，把溶液分成两部分，导线中并不会出现电流。所以，用分立的电子的运动并不能真正说明电流的本质，电子在从负极运动到正极后，外力就消失了，电子无法再从正极返回到负极。
如果说狭义相对论否定了绝对空间而更加强化了运动的相对性，那么量子力学则把不连续性看做是世界的根本特性，把原子、电子等粒子作为物质的基本组成成分，以微观粒子的外在的机械运动来解释物质的变化，同样是强化了这种外在的运动的观念。量子力学虽然赋予粒子以宏观物体所不具有的特性，如波动性，但粒子的运动还是外在的、抽象的，与宏观物体的机械运动没有本质的不同，也抹煞了运动的本质，对微观层次的丰富的变化的描述还停留在机械的运动和直接的碰撞的层次上。在回旋加速器中所做的粒子反应实验，粒子的产生和湮灭只是相互碰撞而能量转移的结果，没有涉及到物质的内在转化。在康普顿效应中，光的散射是光与物体表面碰撞的结果，就像皮球碰到墙上只是简单改变了运动方向和速度大小，没有光与物质之间的真正作用。化学反应伴随着反应物的消失和新物质的产生，应该说发生了质的变化，可是我们却认为化学反应不过是电子的运动以及原子的重新排列组合。氮元素与氧元素化学性质不同，仅仅因为氧原子比氮原子多一个核电荷数，把质的差异完全归结到量上。
把粒子看做是世界的基砖，用粒子的运动和粒子之间的相互作用和关系建立数学模型，很容易解释物质发生的变化和它具有的各种性质。因为我们完全可以出于解释实验事实的需要，让粒子服从我们的要求运动和相互结合。同样是电子与光子的相互作用，在光电效应中，光子被电子完全吸收，并且电子不能同时吸收两个以上的光子，并且电子不能在吸收一个光子而获得能量后再吸收另一个光子；而在康普顿效应中，光子与电子发生机械的碰撞，遵循动量守恒与能量守恒定律。问题在于我们所构造的理论是否是对物质变化过程的真实反映？这些理论能否经得起实验的检验？粒子是我们解释实验事实的工具，还是作为物质组成成分的客观存在物？
用粒子的运动来解释物质发生的变化，粒子的运动其实发生在绝对空间的背景中，这样的运动是与变化不相干的抽象的运动。当用粒子之间的排列组合来说明物质的性质时（例如石墨与金刚石物理性质的差异），粒子之间的所谓关系只是基于一个绝对空间而形成的一个固定的空间结构。在这样的静态结构中，时间就被排除在物质的变化过程之外。并且粒子之间是平行的、并列的，没有部分与整体的内在关系，没有一个同一性贯穿着，这样的空间结构完全是主观意识的虚构。量子力学就建立在这种机械的运动观和抽象的时空观上，没有深入到物质中去。事物的内在规定性是不能用粒子之间的外在空间结构来说明的，而是在与他物的动态联系中体现出来的。物质结构理论没有认识到万物是相互依存的，而把一个物体绝对孤立起来，从而认为物体仅仅是由“内部”的粒子堆积成的。
科学家根据牛顿的万有引力定律发现了海王星，麦克斯韦的电磁理论成功预测了电磁波的存在，可是，描述粒子运动规律的量子力学能够在多大程度上指导技术发明和生产的实践？只有那些在一线工作的实验物理学家心里最清楚。关于超导体的BCS理论也能近似解释超导现象，但并不能指导人们从事超导材料的研究与开发。从近些年诺贝尔奖的颁奖就可以看出，物理学的重心转移到了实验物理和应用物理，几乎都是实验技术上的突破，而理论物理则停滞不前。
经典力学没有认识到物体的运动是物体与其他物质的相互联系和作用，那么它就很难解释运动的带电体产生出磁场，以及在微观世界中由于运动而产生出物质波。但经典力学的研究对象是宏观物体的机械运动，物体由于运动而发生的变化相对于物体自身的固有质量来说可以忽略。但对于物体的高速运动以及在微观领域，经典力学与实验事实的矛盾就出现了，应该考虑到研究对象的运动对自身的影响，赋予运动以实在的意义。然而相对论和量子力学都没有去反思运动的本质，它们都自称是对经典力学的一次革命，却没有认识到经典力学的问题所在。这个问题自物理学从哲学分离出去就一直存在了。自从物理学与数学联姻之后，物理学在数学化、形式化的道路上越走越远，越来越脱离现实的自然界。只有破除机械论的自然观，恢复古代自然哲学的整体论传统，理论物理学才能深入到活生生的自然界的变化过程中，才能统摄观察和实验为它提供的丰富材料，建构出与客观事实相符合的理论体系，才能有效指导技术开发和生产的实践。否则，理论物理学就会成为空中楼阁，实验物理和应用物理就会像它当年无情地对待哲学的态度一样最终把它抛弃。
参考文献：
①《形而上学》 亚里士多德 47页 商务印书馆
②《小逻辑》 黑格尔 259页 商务印书馆
③《物理学》 亚里士多德 134页 中国人民大学出版社
④《自然哲学》 黑格尔 59页 商务印书馆
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