相互作用源于“还原的对称性”。宇宙为了还原空无一物时的宇宙状态，即分不清方位的状态（也就是对称状态），就产生了相互作用（宇宙自我

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牛顿的“力”从何而来

已有 508 次阅读2010-12-23 15:26|个人分类:未分类|系统分类:科研笔记|关键词:牛顿，力，宇宙，哲学，对称性

从接触物理学的第一天开始，牛顿所创立的经典力学就是我们的第一课。耳熟能详，人们都知道牛顿的三大运动定理。

但是人们在运用了牛顿的力学定理之后，却往往没有再进一步问：“什么是力？力从何而来？”

也许有人会说：“这不是物理学的问题，它已经超出了物理学能解释的范畴。物理学只是发现事物之间的规律并利用规律而已，对规律背后的机制不做考虑。”

连牛顿在面临解释引力的起源时也说道：“任何一个有哲学头脑的人都不会沉浸于此，它只会陷入逻辑困境无法自拔，这已经超出了人类的能力。”

当然，那时牛顿的这段话隐射的是他唯一的对手莱布尼兹。

但在300年之后的今天，人们在面对这个问题时，是不是真的还如此不济呢？我想我可以比较肯定的回答“当然不是”。

一般来说，“力”只是一个宏观的概念，而我们在牛顿经典力学中，接触到的很多力（机械力、弹性力）其实只是微观世界中电磁相互作用的宏观反应，再一类就是牛顿的万有引力。

从这些论述可以看到，说“力从何而来”其实还不太准确，因为宏观世界的力其实只是微观世界的相互作用的宏观反应。所以更确切的说应该是“相互作用从何而来？”

既然这样，那就可以回答了。

答案是“因为对称性的存在”。

换句话就是说“相互作用的出现只是为了保证物理法则在局域坐标变换下具有不变性”。至于为什么自然会要求物理法则具有这种不变性，那是可以从哲学上进行解释的。

比如上、下、左、右四个方位，如果在空无一物的宇宙中，我们显然分不出这四个方位，因为它们对于我们来说并没有任何区别。但是如果宇宙中出现了一个物体，那么我们显然就可以以这个物体作为参考物，比如以这个物体的特征（像物体表面的尖角、圆角等）来分别出上、下、左、右这四个方位。比如，我们可以令物体表面的尖角的方向为上，相反的方向为下等等。

而这时，宇宙为了还原空无一物时的宇宙状态，即分不清方位的状态（也就是对称状态），就产生了相互作用（宇宙自我强迫还原的趋势）。

因此我们可以这样来理解，相互作用源于“还原的对称性”。

比如，广义协变性与规范不变性就是这个意思的衍生。