栏目搜索
空间性质的哲学内涵及作用量规律表述
作者：不详 来源：不详 发布人：admin 发布时间：2005-10-16 19:58:25
| 作者：闫平义 | |
| 内容摘要：本文借用现代科学理论的陈述体系将中国传统哲学对自然的理解做重新解释，推测传统哲学与现代科学对接的可能性和嫁接点。以传统哲学中表述的三个观点为镜像和参照，通过对空间、能量、物质的存在形式及相互关系进行分析，提出了关于空间性质的理论假设。对空间性质进行的数学模型化描述，合理地导出了牛顿万有引力、开普勒第三定律、宇宙间普遍的产能机制等现代科学的基本理论，用哲学和数学相互确证的方法逻辑地给出了空间性质的本质性内涵。对空间性质的相关概念（如引力、质量等）也作了新的解释。运用这一兼具东西 方特征的理论对宇宙红移、太阳系的观测特征、赫罗图、黑洞、地质演化等自然现象进行验证性分析,证实空间运动的哲学观点对客观物理事件具有强烈的解释力，从而证实了中国古典哲学中本已蕴涵着现代科学基本内容的逻辑基础。这同时也说明东方哲学的内容与现代科学的基本理论之间具有相互连通的逻辑通道。 主题词： 空间性质 产能机制 引力 板块动力 空间是一种具有无形无相认知特征的客观存在形式，用现有的科学手段难以直接地将其作为边界清晰、目标明确 的研究对象，因而运用观察、测量、实验的方法获得相应感性事实资料的有效性受到了硬性的制约。物理学发展为一门实证科学的整个过程所获得的全部关于空间性质的认识，在总体上存在着以下两个方面的缺憾：其一是所提供的事实资料在绝对数量上不足以构成涵盖空间主要属性的有效样本集，达不到归纳过程据以发挥创造性联想所需的最低限度，不可能在构建适用的空间性质理论过程中发挥应有作用。其二是紧紧束缚于各种事实中心点周围的关于空间性质的陈述，不能廓清空间这一实体的内涵和外延而难于脱离客观事实表象的规定性，无法为假设、猜想等思维活动的起飞提供有效和合理的客观基础。所以这些已有的关于空间性质的事实资料及对其进行简单理性加工形成的认识群，象散布于大海上的孤立岛屿一样相互间缺少关联，无法以空间这一最基本的视角形成简明有效的基本概念，去排列和阐明相关事实、建构出实用的空间性质理论。本来在无法获得直接观测结果的情况下，还可以通过分析空间与其它物理对象相互作用产生的结果的途径，间接地找到理性认识所必须的逻辑起点。然而，科学发展的历史却并不按理想的状态进行，也正是由于空间存在形式无法观测的这一特征，使得空间这一 客观实体在有史以来的物理学研究中往往不被当作物理过程的平等参与对象，空间自身参与物理作用产生的效果常常被先验地、不加分析地划属于参与同一物理过程的空间以外的对象，空间自身的属性在人们的观念中成了这些非空间对象的伪属性，空间自身却被剥夺得一无所有。因此，空间成了理性认识活动中一个明知存在却又不能清晰辩识的怪物。由于上述原因，在作为认识对象的空间客体与企图探究这一问题的好奇者之间形成了一条难以跨越的鸿沟。对空间这一特殊对象的理性认识活动中，最为困难的已经不是一般情形下由事实资料上升为理性陈述的发现过程，而是阻滞于建立对空间客体性质感性认识的过程，这项工作的现实难度使哲学认识的发展过程就此停顿。以往针对空间性质建立假说和理论尝试大体上有三种形式：要么为玄学或形而上学，处于理性认识自身营造的环境中不能自拔，与现实空间存在形式缺少对应；要么由于理论自身的内涵不能容纳客观事实的实证要求而被淘汰；要么由于理论过于繁难，不知所云而缺乏实际应用价值。相关于空间性质的理论与一般意义上成熟理论所应具有的内容充实、形式完备、适用边界清晰、实用性强的要求有着较大差距，写实地描述空间性质的理论图象始终没有出现过，人们不能象运用引力计算相类似的方法处理空间的问题。 但空间并不是不可以认识的自然对象，依据世界上所有事物之间都存在着普遍联系的这一观点看，空间的存在绝不会是孤立的，其必然与物质、能量等其它形式的物理对象发生着各种各样的作用与联系。这是自然界为我们寻找认识空间性质问题的突破点所插上的一块免费的路标。无论我们对空间与其它物理对象间的关系持什么样的观点，只要是将空间作为一个明确的研究对象时就会发现，它几乎是所有基础性的物理学理论和实验都回避不了的内容。由于这样的原因，近代物理学在对不同的研究领域，不同的研究内容，进行不同目的的观测和实验的过程中，实际上已经不自觉地获得了大量的相关于空间性质的事实资料，只是由于忽视了空间的客观存在所造成的作用效果界定不清、对空间基本概念和理解错误造成的事实性质判定不准两个原因，使得这些事实资料在目前的科学认识中被认为是无关于空间性质的内容而不能直接地用来说明空间某一方面的性质。现存科学事实的陈述形态也不是以研究空间性质的面目而出现的。想要利用这些科学事实阐明空间性质的问题，有必要在判定这些事实资料具有客观性的同时重新审视其陈述形式，从新的视角来确定其内涵、外延关系，剔除附着于其上的主观影响因 素，还其作为空间性质理论基本素材的本来面目。作类似的操作需要对已有的相关于空间性质的科学事实的实质有比较深刻理解的同时，还要对空间自身存在状态作出整体及宏观性的理性把握，以求新确立的理论框架能自洽地容纳科学及哲学两个方面的内容，从而使理论更加有效地逼近自然的真相。 单纯的数学方法作为研究工具所提供的空间模式并不是真实物理世界的描述。掺入物理因素形成的数理方法是对予设前提下过程的一种描述，其逻辑的完备性和过程描述的精确性不是理论的全部内容，只是理论的构成要件之 一。认识空间性质的逻辑起点在数理方法之前，所以逻辑起点的构建才是空间性质理论这一特殊对象的基础和核心。数理方法的合理性和表达力取决于这个逻辑起点的涵盖性、科学性以及规范性。如逻辑起点构建的合理，则数理形式就会有相对简洁的特征；如逻辑起点的内涵不科学或不合理，则命题表述就会以复杂的数理形式出现。所以简洁性历来是理论选择性判别的一个基本原则。这里想着重说明的是：所谓简洁性是指理论的数理形式及数理形式运行过程的可操作性两个环节均应具有直观、简单和有效的特征。形式的简洁不代表运行过程可操作性的简洁，这两个方面中的任何一个方面不具有简洁性，则就标志着概念的理论规范工作做得不够完美，毕竟本质对于现象而言是简洁的。 空间性质的研究直接地是自然观的一个组成部分，作为认识对象其内涵和外延均涉及较广泛的内容，单纯地以数理形式对这一命题内容进行研究，其涵盖性及表述能力远没有哲学形式更为有效。在数理方法之外哲学对存量知识进行综合、抽象的优势研究方法，可以尝试作为研究工具直接介入到空间理论框架的建构中来。运用哲学研究所擅长的思辩功能，对二十世纪科学提供的素材进行不设前提的深入思考和加工提炼，也许能够创造哲学与科学 再次融合的成功范例。将哲学引入这一问题研究的另外的原因是：①空间性质研究需要宏观的视野和理性的综合；②自亚里斯多德以来，空间就是哲学所关注的内容，关于空间性质的理性思考大多数以哲学论述的面目出现于哲学著作中；③空间感性认识过程本身的特殊原因（存在形式）。 东方哲学对自然规律宏观的、形象的描述与现代物理学对自然现象的许多理论解释有着形式和内容的相似性（比如阴阳的概念），这一事实已经引起近代和当代国内外许多科学家及哲学家的充分重视。只是由于非中文基础的研究者对中国文化理解的局限以及中文基础的研究者对古代哲学与科学关系的错误观念，迟滞了东方传统哲学与西方哲学基础上发展的主流科学之间在本质上的交流、融合进程，没有发展出新的具有杂交优势的科学成果。东方哲学与现代科学对自然现象的相似性描述可以肯定地说，并非完全是一种认识结果的偶然巧合。它证明了一种观点：即比类取象的认识方法对宏观现象的本质性的理解有着独特的效果。对现代自然科学而言，东方哲学关于自然的理解无疑是提供了一种全新的认识视角。借鉴宏观摹写自然规律这一全新视角，并以现代科学理论及其认识论作为重新审视、诠释传统哲学内容的方法，对空间性质及其与其它作用对象间的相互关系进行逻辑表述，也 许会成为认识自然存在的新方法，从而产生新的符合科学规范的有效认识。 1.空间客观性质的哲学证明过程 《易经·系辞》中“易有太极是生两仪，两仪生四象，四象生八卦”的论述以及卦爻的结构方式包容着建立空间性质理论感兴趣的两条自然规律：其一是已经成为现代科学以及哲学基本法则的阴阳对立观念。这一观念在高度抽象地、理论性地刻画宏观自然规律的同时写实地描述了电子等粒子的电性对称。其二是《易经》提出了一种解释物质存在和发展规律的三层结构模式，客观地表述了自然界的生成和发展过程。同样的物质生成发展思想也出 现在《道德经》中：“道生一，一生二，二生三，三生万物，万物负阴而抱阳，中气以为和”。可以注意到其生成层级的数量描述同为三。两种理论描述的关于物质创生的模式都是在既存背景基础上连续发展的动态变异。它不是一种存在形式的出现以另一种存在形式的消失为代价的交换过程，事物由简到繁发展的过程是在同类基础上进行的反复叠加，在新生成的异类中包容着旧有的存在形式，新旧形式相互将对方作为共存元素构成系统。同一事物整体与局部的上下级之间由于至简原则的制约有着全息模写的对应关系。佛教经典《般若波罗蜜多心经》中有：“色不异空，空不异色。色即是空，空即是色”的理论陈述。其主要含义是说自然界（或物质）与空在本质上是同一种存在形式。用现代科学的理解、译介这些沉淀在我们民族潜意识中的智慧晶体时，首先碰到的问题是它们究竟说的是什么？阴阳的概念由于现代科学知识的普及在中国人的观念中已经与实指的科学概念（如正负粒子）相融合而可以无障碍地接受。《道德经》的数字“一二三”显然不可以理解为毕达哥拉斯数本原式的对自然界的认知和描述，作为存在于本原规律（道）与万事万物之间中介环节的“一二三”不仅仅是数字，而是代表了 三个层次的具有本原色彩的、性质特征可以类比的、相互联系着的事物，由于古人的表义符号系统与现代科学的复杂的表义符号系统不同，原著对此又没有做进一步解释，其意旨我们现在无法了解。同样地，释迦“空”这一概念的原始含义究竟是指空间还是空无，其意旨我们现在也无法了解。但只要是把宇宙或物质的创生过程作为描述对象，则可以用运的基本构成要素毕竟只有有限的几种，内容正确但表述不同的理论之间必然可以找到相互融通的逻辑通道。我们将现代科学已经建立的完善的陈述系统与东方哲学理解自然现象的内容及其逻辑形式强行进行综合或者说嫁接，将上述兼有东西方特色的、纵跨古今的、对空间性质的认识作为研究空间性质的基本假设，则有： 能量与物质是同一客观存在实体——空间的异化表现形式；空间凝聚则成能量，能量凝聚则成物质；三种存在形式的动态指向是自然界规定性的演化顺序。 我们将上述假设称为空间性质的同一性假设（简称同一性假设）。所谓同一性就是说空间、能量、物质三种存在形式在本质上是同一个客观实体，外在特征上的不同是且仅只是聚集状态的不同；自然界三种存在形式之间存在着的动态变化也就是空间密集程度的不断变化。三种存在状态在所知自然界的由空间聚集产生能量进而由能量聚 集产生物质的演化顺序，不是任意发展的，而是有着明确指向以强规律的形式发展的。 由于在一般物理作用中康德称之为感性纯直观的时间和空间有着相似特征的缘故，牛顿以后的物理学已经根深蒂固地将时间和空间归为一类，常用时空的联合概念来为物理过程提供背景，在天文观测中甚至以光速为基础将二者当作一个可换算的量。正是这一看似合理的分类造成了对空间性质理性认识的逻辑困难。常规观念中时空同一的概念割裂了现实世界中空间与非空间事物的本质联系。时间和空间两种在本质上不具有类比性的物理对象的并 列，诱导人们将空间视若无物，放弃了对空间物质性特征及其与其它对象相互作用的关注。对于自然的三态存在而言，如果我们剔除了时间的因素，则这种存在的形式没有任何改变。但如果在存在关系中剔除了空间因素，则存在状态就无法想象[1]。这个事实说明将空间划出三态结构与时间并列是对空间性质了解不足的表现。有鉴于此，将空间、能量、物质当作统一实体描述的同一性假设，提供了以分析空间、能量、物质的相互关系作为基本出发点进而研究空间性质的理性认识基础。 自然存在的空间是物质、能量存在的背景、条件和本源，因而空间是具有更加本质意义的存在形式，能量次之， 物质再次之。由此形成了一个物质、能量、空间三态存在本质性的序列关系。这一序列阐述了自然界进化形式的发展特征。空间作为能量创生的背景和本源其自身已经是最本质的存在，因而否定自外于空间的其他本源和背景的存在，所以能量被无可选择地包容在空间中；空间的存在先于能量，空间必然独立于能量。能量作为背景和本源的特性有别于空间同一特性的是——能量只是空间内属的存在物——它不可能整个地充满空间，所以能量在空间中必然是有界的存在形态。同时空间独立于能量的存在特性在任意能量存在的边界之外提供了与此相同条件，能量的存在就不能排除与此完全相同的另外的存在，换句话说就是能量的存在不是唯一的。以能量作为观察问题的立场，对此作出表述就是：能量是不连续的，因而它与空间之间必然是有界的。由空间能量依存关系相同的道理推论可知，能量与物质的依存关系为：在能量背景基础上生成的物质不可能独立于能量存在；相反能量可以独立于物质而存在（即电磁辐射）。在客观现实中物质不能有独立于能量的存在这种依存关系表现为：一方面物质自身就是能量历史的积累；另一方面物质总是能量的载体。电磁辐射可以看作是物质边界以外的能量，这是其作 为物质存在背景有自外于物质存在边界的证明，也即是其存在本质性的证明。这也造成这样的存在状态：除电磁辐射外物质与能量总是以相互伴生的面目出现。而且由于物质不能脱离能量存在的规定性使这种依存关系表现得极为明显，常使人将两者看作是相互平等且相互作用的物理对象。空间和物质的关系可由空间和能量、能量和物质的逻辑从属关系获得解释，显然物质不可以独立于空间存在，空间可以独立于物质存在。 总而言之，空间、能量、物质的依存关系可以表述为：物质和能量不能脱离空间而独立存在，空间能够脱离物质 和能量独立存在；能量能够独立于物质，但不能独立于空间存在；物质不能脱离空间和能量而独立存在。所以存在独立性与本质性在这里是内涵相同的两个概念，它们均源于创生关系。对自然界三态存在形式的关系进行实际的考察，不难取得三态依存关系理论的有效和直接的事实证据。自然界空间不断地转化成能量，进而转化成物质这种生成秩序维持着宇观系统、微观系统的能量支出及其结构的稳定性。光子的运动若没有这种生成秩序作为其不向空间方向转化的保证就不会保持稳定，存在着自动消解为空间的可能性；物质如果没有能量增生维持着电子自旋等结构稳定的需求就会向能量方向转化而解体。在三态转化的过程中，空间是最为活泼的存在状态；而物质是终态存在形式，是空间和能量运动的结果，也就是最为稳定的存在形式。对于存在形式的动态系统而言，质量和能量的守恒都是对各自形态封闭层级上稳定性的一种表述，超出这种封闭的系统，意味着能量和物质都不会守恒——质量有可以观测到的增加，能量则处于一种动态的转化过程中。空间和物质相互关系在这里提供了的能量和物质质量的定义，它是以空间为背景或计量起点的空间聚集量的同意语。可以说由此我们得出的能量和质量概 念是绝对能量和绝对质量的概念。 对于三种的存在状态而言，主要有三个可以描述的特征：①连续性：指空间域内任选点间均可以找到不超出该域的路径相连通的特性。②均匀性：指自然存在空间的存在特征处处相同。③简洁性：指存在形式具有单一的、有效的和直接的特性。如果定义理想性的含义为：指称对象的存在和作用具有最高形式的均匀性、连续性、简洁性特征。那么，以存在状态来说，空间是最理想的形式，能量次之，物质再次之。造成这一现象的根本原因是，从空间到物质的每一次异化所提供的新的存在形式都是在原有存在形式上的叠加，因而也就是存在形式的复杂化，连续性以及均匀性都向远离理想状态的方向发展。以三态间相互作用的形式来说，由其理想性决定了一个不同存在状态之间相互作用的理想性序列：空间和能量（光子在真空中的运动）＞物质与空间（有质量的粒子在真空中的运动）＞能量与物质（热传导、电传导）＞物质与物质（流体运动）。这个序列内涵的一种判别方法是参与作用的所有对象的异化次数之和较小的作用形式相对而言理想性较高。以本体的属性而言，三种存在状态属性的理想性也具有类似的排列。以上即是关于空间性质及其在三态关系中作用效果的理性表述。这些内容本身是客观性 的，只是其认识的抽象程度更高而适合于哲学性描述。由此可以逻辑地推论得出以下成为物理学范畴的空间性质： * 物质性： 由三态同一性假设可以推论：由于能量、物质是空间这一客观实在的异化表现形式，且三态存在的转化是一种连续的发展过程，而非断然的变异（而且在转化过程中互为存在背景）。所以三态中的任何一种存在形式，必然蕴涵着其它存在形式的属性，只是其表现的形式有理想性程度的差别。必然地空间具有与物质相同的某些属性。空间的物质性是空间在异化为物质的历程中保持着的空间自身的属性，因为这种属性在空间和物质中都可以发现，因而称做空间的物质属性，不是指物质属性向空间的反向延伸。如空间拥有可测的介电常数、光子以恒定速度在真空媒介中运动。 * 运动性： 由连续性和空间同一性假设联合推论：空间不可能以撕裂等破缺形式转化为能量而消失，缺失的部分只能由相邻物空间给予补充的唯一形式就必然会造成空间实体此一局部与彼一局部的相对运动。空间之所以可以运动是由于我们已经将空间从空无的观念形态中寻找出来，并恢复了其实体物质的固有属性。空间的运动也就有了逻辑的基础。从一般意义上说，空无的存在状态本身是无所谓运动和静止的，“存在”这一哲学概念是划在空无与实有相 互边界上的判据。历史上人们为了客观地描述空间的实在性，避免空间作为异己或外在的存在形式给人带来的不可知特征，曾提出了各种各样的描述，其中中国古典哲学中“气”的概念以及西方近代“以太”的概念都有效地描述了空间的物质性，只是由于不知道如何将这种物质性与其他物理常识逻辑地联系起来，被掩埋于错误观念的历史封尘中。据说以太概念是由于迈克尔逊—莫雷的实验结果才被否定，实际上这一实验所说明的是空间的物质特性与空间的运动特性具有相对独立性，同时空间存在的理想性不等同于我们所知物质或能量的理想性。 * 刚性： 在存在形式上空间已经是最高形态，它与物质和能量的区别是没有独立于自身的外在存在背景，或者说是空间以自身为存在背景的。这就可以推论，当我们承认空间是均匀的这一基本的原理时，也就等于承认了空间没有局部的稀薄化或稠密化。空间具有物质性就等于是说空间的存在是有即存量的概念的。这个量的概念不是数学上的概念可以人为地设置增减变量来表达一种发展的趋势。现实世界的即存量的改变，是要相关系统的相互作用才能实现的。空间即存量的增减如果没有找到相关系统的改变足以抵偿这种改变的事实依据，则其结论就是违反基本逻辑的。上述两点推论的明确结论是只要空间具有均匀而稳定的存在形式，也就是说空间具有绝对的刚性。空间大爆炸理论就是一个缺乏哲学底蕴的理论，因为消散和稀薄化是物质的属性，这种动态过程的背景和参照是空间，空间扩张应该需要物质的补充，由此形成的宇宙结构应具有可观察物质组织消解的特征，这与普遍存在的物质状态基本特征不符。 * 广延性： 空间的广延性是指能够被人为设定的坐标体系描述的空间的可测度特性。广延性是由于空间的连续性没有方向的限定所表现出的一个特性。由于物质及其运动的原因使人们的理解有了外延于物质的条件，于是空间的广延性成 为进入人们感觉世界的唯一特性。真实的自然空间是没有超出其范围的事物的。 2. 空间性质哲学解释的数学模型化描述 物质是异化的空间形式，区别于空间的特征是其存在形式有形有相。有形就是有可观测的特征，拥有一定的体积。也正是这种可观测特征使空间和物质的关系显化，空间因为物质的这种存在特征而可以被物质提供的尺度所度量。目前物理学已有的关于空间的度量形式（如体积和位置等）都是物质度量形式向空间的延伸。物质的存在为物质与独立存在的空间划上了一条明确的边界。在这个边界之外是纯粹意义上的空间。边界之内是纯粹意义的物质，物质内部的空间已经成为物质的属性——体积——这是空间异化为物质过程中所保留的自身属性，由于物质自身可感知的原因被显现出来。空间向能量的转化造成了空间的收缩运动。空间的收缩可以发生在空间自身范围（如微波背景辐射），同时也可以发生在能量存在的范围，或者发生在物质的内部。我们从纯粹空间的存在角度考察空间收缩的数量关系，即建立空间存在量与收缩量之间的数量关系时不难理解，在空间存在均匀性作为规范前提下的空间收缩必然会具有处处相同的观测特征，空间没有内涵任何不同于其它点的特殊点表现出优先或滞后 的收缩倾向。这种观测特征表现在量上即为所有空间点的产能量处处相同。由此可知产能的数量与空间的既存量呈正比例。对于能量和物质内部的空间收缩而言，可以将物质和能量视作是空间量的历史积累值，所以在能量内部空间的收缩要比空间自存状态的收缩表现的强烈，而其在物质内部的收缩则是最强烈的。对此还可以引入透明度的概念，空间对其自身的完全透明的，而对绝对密实的物质则是完全不透明的，不透明的物质对空间有阻断作用，由此诱发空间恢复其连续性的运动，则透明度正相关于空间的收缩强度。 这里主要研究物质内部空间收缩所造成的空间运动效应。对于空间的运动给出什么样的度量这是研究空间运动效应的基本问题。由于空间存在无形无相的特征无法为空间的度量提供设定基准、相互比较等技术操作方法，且空间存在的均匀性和连续性不提供任何可分割的依据，所以从空间自身是无法给出关于空间的度量的。现实中空间的度量所依据的是物质在空间中的可见形式，是物质度量特性在空间的延伸。 球体是宇宙间物质的普遍存在形式，这一形式自身也是空间运动的产物。以球体物质系统为例描述空间运动的宏 观效应，可以较好地说明宇宙间物质与空间运动的关系。如果我们将物质的存在及其相关的空间独立地划作一个系统，则可建立用于描述空间和物质相互作用的理想物质系统模型（如图1）：设虚线的位置距地心足够远，空间在此处的运动的速度小于特定的微量而可以忽略不记，则认为物质系统在虚线的位置运动速度为零，称虚线为物质系统的外边界。具有外边界的物质系统定义为理想物质系统。真实的物质系统将不具有运动速度为零的外边界，所以上述理想物质系统是对真实物质系统的近似，由此所获得的理想物质系统的表述也相应地是对真实物质系统的近似。 P 图1地球物质系统中物质的运动模型 图2 运动物体与小球系统 |