成功物理理论的历史启示
2009-06-09 06:41:03
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作者 苟文俭

有物质的客观存在之物,作者就称是客体;客体实现存在的具体方式,也称是客体存在内容。物质世界所有客体存在内容具有非常复杂的多样性,而任何一个物理理论所描述的,都只能是特定的客体存在内容;对此也就称是物理理论描述对象

(一)

从伽利略创立物理学定量化的科学研究方法以来的300多年中,任何一个物理理论描述对象都是特定的客体存在内容,具体是以下两个方面的含义:

1、一个物理理论描述的并不是所有客体的全部存在内容,即描述的并不是真实的客体存在,对此也称物理理论描述的是理想化客体存在。

2、若一个物理理论描述的是理想化客体存在,该理论就只能在这些客体存在内容规定的范围内适用,对此也说该物理理论是有界的

有显著差异的特定客体存在内容,也就构成了不同物理理论的不同描述范围。不同物理理论就是有不同描述范围的物理理论

牛顿力学、热力学、麦克斯韦电磁理论的描述范围,也分别称是牛顿力学描述范围、热力学描述范围、麦克斯韦电磁理论描述范围。现代物理基础理论的事实表明:量子力学描述范围就形成于粒子个体受力与运动,狭义相对论描述范围则又形成于有静止质量的客体运动,而广义相对论描述的则是引力作用范围。

若物理理论主观陈述能与描述对象的实际完全相符,就说该理论主观陈述是有效的。对理论所有结果都与描述对象实际完全相符的物理理论,也称该理论完全有效完全有效的物理理论就称是与实际相符的成功理论,也称是物理学的成功理论

成功物理理论与描述对象实际完全相符,也有以下两个方面的具体含义:

1、描述对象的一般规律反映了被描述客体存在内容之间关系的本质,是来自被描述特定客体存在内容完全保持一致的经验领域。

2、对未知的探究,以描述对象一般规律为依据的逻辑论证、及形式化的数学演绎结论,既能够理解和认知描述对象所有未知内容,又不会出现描述对象实际没有的东西。

由此可以确定:成功物理理论应当具体满足以下要求或条件:

1、基本规律的所有逻辑结论,都属于被描述客体的特定存在内容,没有比所描述客体存在内容自身更多的东西出现。

2、理论表述中需要的参数,都完全由被描述客体特定存在内容自身来规定,或者象量子力学的精细结构常数那样,可以由理论本身计算出来,而没有任何人为的输入。

3、虽然不能解决所有问题,但在理论的描述范围内,没有理论自身无法解决的疑难。

4、因为所有不同客体存在内容,它们作为客体存在的不同部分总是相容的;因此,任何一个成功物理理论,也还必须与其他所有成功物理理论具有完全相容的逻辑自洽性。

根据上述成功物理理论内容可以判定:牛顿力学、热力学、麦克斯韦电磁理论这些经典物理理论,它们在各自的描述范围都完全有效,而现代物理基础理论中,量子力学及狭义相对论各自在前面所述的描述范围就都完全有效,但对广义相对论,在引力作用的宇宙学范围它有不能解决的诸多问题,在引力作用范围就不是完全有效的成功物理理论

(二)

分析300多年来所有的成功物理理论,很容易看到它们给我们展现了如下七个方面明白无误的事实:

1、它们均在不同描述范围内适用,而且其描述对象均是特定的客体存在内容。

2、它们均各自形成了完全不同的逻辑体系,公理化起点或描述基础各不相同,相互之间形式化数学表述并不具有类推的演绎关系。

3、它们描述的有效性都具有各自描述对象的相对性,也即它们的适用范围均是有限的,而且形式化数学表述、也都没有涉及到各自逻辑前提或描述依据中不可判定命题本身。

4、它们获取逻辑前提或描述依据的方式,都是在经验领域、通过对与描述对象的相关现实事实的分析归纳,“从来不是靠演绎法推算出来的,而是靠分析归纳法”。

6、在形式化的主观陈述与被描述客体存在内容之间,它们均是把被描述客体存在内容放在了首位。

7、从逻辑前提或描述依据、基本物理概念到基本演绎关系,都有来自被描述特定客体存在内容的客体化指称,是自明的,有明确的物理内函。

(三)

特别说明,成功物理理论有客体化的逻辑前提或描述依据,都来自描述对象的经验领域,这对很抽象的量子力学及狭义相对论也同样如此。

量子力学及狭义相对论作为现代物理基础理论,对它们很容易看清楚如下事实:

1、尽管量子力学在形式化数学表述中使用了一些不知是什么的抽象符号,但这些符号都可以转换成所描述粒子个体存在中、与粒子受力与运动相关的基本概念,而这些基本概念对表示的是粒子在受力与运动中的什么存在内容都非常清楚;狭义相对论使用的基本概念,对有静止质量客体运动存在内容的客体化指称亦是非常明确的。即与经典物理理论一样,量子力学及狭义相对论的基本物理概念,在它们各自的描述范围内都有确定的客体化指称

2、以狭义相对论为例,如本章第四节所述,它的逻辑前提或描述依据,如客体运动规律在连续四维时空中遵循相对性原理和真空中光速不变原理,对在不同惯性系内定义时空的洛仑兹变换,也都是对它所描述静止质量客体运动存在的现象事实分析归纳的结果,与静止质量客体在惯性系的运动也保持了一致;而且狭义相对论的形式化数学表述也始终没有涉及到逻辑前中这些不可判定命题本身。

容易分折,量子力学与狭义相对论一样,逻辑前提或描述依据也是从表现所描述粒子个体在受力与运动相关的现象事实中分析归纳出来的,也来自经验领域,也都具有客体化的基础。不论是经典物理,还是现代的量子力学与狭义相对论,所有成功物理理论都具有上述(二)的事实是确信无疑的。

根据上述陈述,总结300多年物理理论成功的历史,特别是创建量子力学与狭义相对论的事实,就很容易归纳总结出如下两个与物理学历史事实完全相符的真命题:

真命题1:不同成功物理理论的逻辑前提或描述依据都各不相同,相互之间形式化数学表述并不具有可以类推的演绎关系,其构成都来自描述对象自身的经验领域,其逻辑体系也都有以被描述对象为依据的客体化指称,理论的形式化数学表述也都没有涉及逻辑前提或描述依据中不可判定命题本身,其成功的有效性也都具有描述对象的相对性。

题2:在解决超越了某个成功理论描述范围的困难时,其成功选择就就是离开这个成功理论框架的形式化数学表述,困难涉及的新的描述范围,通过对表现新的描述对象的现象事实的分析归纳,在经验领域获得解决困难的逻辑前提或描述依据后,再以此为依据来构建出与这个成功理论的逻辑体系完全不同的新理论。

上述真命题也称是物理理论成功的历史规则;这也就是物理理论成功的历史、为今天解决现代物理理论困难所做的最重要启示。

【注】:该文编辑于作者新著《粒子及其质量计算》第一章第二、八节。

完成于2009-6-9

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