Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: [转载]  我的物理哲学之路－潘根(3)
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun May 11 14:52:17 2003) , 转信


                                     2

    １９７３年“复课闹革命”，文革前的骨干教师已有一批归天或靠边，我已
步入中年教师的行列，开始担任主讲教师．此后奉命对多门课进行教改试点，十
年里开了十门新课．不久就连续担任国家教委理科普通物理教材组秘书达十年之
久．秘书有起草会议纪要的义务，开会时不能思想开小差，被迫集思广益．
    我的满荷的大班课教学任务从未能有一学期间断，因而在科研方面只能是利
用业余时间搞那种自选的不需要经费和设备的纯理论性课题．
    这种特殊的背景，注定了我在教学和科研方面都有与众不同之处．

                      二、对运动基本形式的认定

    １９６０年暑假．
    上文已经说过，我在读完三年级以后，突然接到由原子核物理专业调到无线
电专业的通知，迫使我自学无线电专业的课程．在这之前，我刚刚读完量子力学
课．电动力学和相对论课也只比量子力学早一个学期，因而印象也很深．相对论
使我明确了这样一点：四维空时框架应当适用于自然科学的一切领域．量子力学
使我获得这样的印象：波粒二象性似乎是物质在运动形式方面的基本特征．
    在自学无线电专业课程的过程中，我发现了傅里叶分析这个数学工具的重要
性．在对无线电信号进行频谱分析时是使用一维傅里叶变换，在对光学信号进行
频谱分析时是使用二维傅里叶变换．我想到，完备的空时是四维的，因而产生出
这样的想法：如果把傅里叶分析应用于四维空时，那么就应当能得到具有普遍意
义的结果．于是发现：波动是一切物质运动的惟一基本形式．推论是：
    １）未来的量子力学应当以波动一元论取代目前的波粒二元论，粒子应当是
波包，终极意义下的基本粒子根本不可能存在；
    ２）单色波是一切波的基本成分，它是连续函数，只在无限多种单色波叠加
之后才会出现间断区，这就表明连续性是绝对的，不连续性是属于假象；
    ３）连续性意味着因果律是绝对的，目前在量子力学领域内占统治地位的基
本观点应被推翻，量子力学迟早会回到爱因斯坦因果决定论的立场；
    ４）单色波在空间上和时间上都是无限的，因而宇宙应当是无限的．
    作为一种数学工具，傅里叶分析应当是普遍适用的．因此，在认定波动是物
质运动的惟一基本形式之后，传统的那种把机械运动、热运动、电磁运动之类都
当做“基本运动”的观点，从此从我的脑海里一扫而空．在《述评》中，量子力
学所需的力学量算符全部是用四维傅里叶变换来导出的(见《述评》 p.670)；在
推导薛定谔方程时，也是以四维傅里叶分析为数学工具(见《述评》 p.809)．

                      三、对物质基本成分的认定

    １９６０年９月至１９６１年１月．
    １９６０年暑假一过，我就进入了学校专为培训理科各系教师而举办的自然
    在自学无线电专业课程的过程中，我发现了傅里叶分析这个数学工具的重要
性．在对无线电信号进行频谱分析时是使用一维傅里叶变换，在对光学信号进行
频谱分析时是使用二维傅里叶变换．我想到，完备的空时是四维的，因而产生出
这样的想法：如果把傅里叶分析应用于四维空时，那么就应当能得到具有普遍意
义的结果．于是发现：波动是一切物质运动的惟一基本形式．推论是：
    １）未来的量子力学应当以波动一元论取代目前的波粒二元论，粒子应当是
波包，终极意义下的基本粒子根本不可能存在；
    ２）单色波是一切波的基本成分，它是连续函数，只在无限多种单色波叠加
之后才会出现间断区，这就表明连续性是绝对的，不连续性是属于假象；
    ３）连续性意味着因果律是绝对的，目前在量子力学领域内占统治地位的基
本观点应被推翻，量子力学迟早会回到爱因斯坦因果决定论的立场；
    ４）单色波在空间上和时间上都是无限的，因而宇宙应当是无限的．
    作为一种数学工具，傅里叶分析应当是普遍适用的．因此，在认定波动是物
质运动的惟一基本形式之后，传统的那种把机械运动、热运动、电磁运动之类都
当做“基本运动”的观点，从此从我的脑海里一扫而空．在《述评》中，量子力
学所需的力学量算符全部是用四维傅里叶变换来导出的(见《述评》 p.670)；在
推导薛定谔方程时，也是以四维傅里叶分析为数学工具(见《述评》 p.809)．

                      三、对物质基本成分的认定

    １９６０年９月至１９６１年１月．
    １９６０年暑假一过，我就进入了学校专为培训理科各系教师而举办的自然
辩证法学习班．郭影秋校长向学员们提出了“关起门来好好读书”的要求，又向
各系领导人打招呼：要把学习班看作是办在外地，不许以任何理由干扰学员们的
学习．这在当年政治运动连续不断的社会环境里，是极为难得有的读书机会．在
学员里，我是情况最特殊的一个，特殊之处是：
    １）我是惟一的预备教师，年龄最小，孤身一人，因而读书的时间比任何人

                                  .3.


都多，每天的读书时间不少于１４小时，节假日也不例外．
    ２）我是惟一来自物理系的学员，并且是刚刚学过哲学气味很浓的相对论和
量子力学，是带着物理学中的哲学问题进入学习班的．
    ３）哲学本来就是我的业余爱好，上级指定的哲学著作多半是我过去已经自
学过的，所以我的大部分时间是用于阅读科学史、哲学史和逻辑学方面的著作．
    ４）由于在学习班里提出了一个与科技战略问题有关的哲学观点，使我意外
地结识了国内的一流天文学家戴文赛教授和一流哲学家孙叔平教授．
    在引－电统一场论这个课题方面，有一半关键性的工作是在自然辩证法学习
班学习期间完成的．
    在认定波动是物质运动的惟一基本形式之后，我的注意力就集中到“物质的
基本成分究竟是什么”的问题上．我把已有的物理学知识以及从科学史、哲学史
中学到的知识立即同这个问题联系起来，并注意到：古代哲学中的元素论、原子
论、元气论、道本原论、数本原论，实际上已经把“本原”的各种可能性都包括
辩证法学习班．郭影秋校长向学员们提出了“关起门来好好读书”的要求，又向
各系领导人打招呼：要把学习班看作是办在外地，不许以任何理由干扰学员们的
学习．这在当年政治运动连续不断的社会环境里，是极为难得有的读书机会．在
学员里，我是情况最特殊的一个，特殊之处是：
    １）我是惟一的预备教师，年龄最小，孤身一人，因而读书的时间比任何人

                                  .3.


都多，每天的读书时间不少于１４小时，节假日也不例外．
    ２）我是惟一来自物理系的学员，并且是刚刚学过哲学气味很浓的相对论和
量子力学，是带着物理学中的哲学问题进入学习班的．
    ３）哲学本来就是我的业余爱好，上级指定的哲学著作多半是我过去已经自
学过的，所以我的大部分时间是用于阅读科学史、哲学史和逻辑学方面的著作．
    ４）由于在学习班里提出了一个与科技战略问题有关的哲学观点，使我意外
地结识了国内的一流天文学家戴文赛教授和一流哲学家孙叔平教授．
    在引－电统一场论这个课题方面，有一半关键性的工作是在自然辩证法学习
班学习期间完成的．
    在认定波动是物质运动的惟一基本形式之后，我的注意力就集中到“物质的
基本成分究竟是什么”的问题上．我把已有的物理学知识以及从科学史、哲学史
中学到的知识立即同这个问题联系起来，并注意到：古代哲学中的元素论、原子
论、元气论、道本原论、数本原论，实际上已经把“本原”的各种可能性都包括
了．因而认为：现实世界的本原物质应当是属于上述五种可能性中的某一种．要
想从中把具有现实性的那一种挑选出来，就应当提出一种让各学派都能接受的判
据．我注意到：尽管各种哲学流派在基本观点上有原则性分歧，但都认为基本的
东西应当具有简单性．因而可以把简单性原则当做一种判据．
    光有“简单”这个概念还不够，因为不仅一元论、二元论是简单的，稍许复
杂一些的四元论、五元论也还是相当简单．因此，如果要把简单性原则当做判据
来使用，那么就应当首先对它所包含的概念进行规范．爱因斯坦所追求的简单是
指“尽量简单”，这是前人未能强调的．用数学语言讲，“尽量”就是表示要追
求极限．在物理学中，能让机械运动与随机运动共存的分支学科是热学，因而热
学能够最全面地反映自然，其中的熵增加原理清楚地反映了自然界具有追求极限
的自发倾向，因而我认为爱因斯坦的观点与现实世界的实际情形是一致的．
    我同意简单性原则，但又认为应当把简单性与它的对立面复杂性统一起来认
识．简单性是就世界的本原本身来说的，由本原构成的展现在人们面前的现实世
界是表现为无限制的复杂性．如果本原只有一种，那就意味着不存在对立面，只
能形成单质的世界，单质的世界只能是表现为简单，这就与观察到的现实世界不
符．因此，叙述简单性原则时，应当把对立统一的思想包括进去．我所作的表述
是：尽量简单而又能保持对称性．这里是说“尽量简单”而未说“最简单”，没
有把话讲绝．最简单的对称性是两极对称，也?
    在认定波动是物质运动的惟一基本形式之后，我的注意力就集中到“物质的
基本成分究竟是什么”的问题上．我把已有的物理学知识以及从科学史、哲学史
中学到的知识立即同这个问题联系起来，并注意到：古代哲学中的元素论、原子
论、元气论、道本原论、数本原论，实际上已经把“本原”的各种可能性都包括
了．因而认为：现实世界的本原物质应当是属于上述五种可能性中的某一种．要
想从中把具有现实性的那一种挑选出来，就应当提出一种让各学派都能接受的判
据．我注意到：尽管各种哲学流派在基本观点上有原则性分歧，但都认为基本的
东西应当具有简单性．因而可以把简单性原则当做一种判据．
    光有“简单”这个概念还不够，因为不仅一元论、二元论是简单的，稍许复
杂一些的四元论、五元论也还是相当简单．因此，如果要把简单性原则当做判据
来使用，那么就应当首先对它所包含的概念进行规范．爱因斯坦所追求的简单是
指“尽量简单”，这是前人未能强调的．用数学语言讲，“尽量”就是表示要追
求极限．在物理学中，能让机械运动与随机运动共存的分支学科是热学，因而热
学能够最全面地反映自然，其中的熵增加原理清楚地反映了自然界具有追求极限
的自发倾向，因而我认为爱因斯坦的观点与现实世界的实际情形是一致的．
    我同意简单性原则，但又认为应当把简单性与它的对立面复杂性统一起来认
识．简单性是就世界的本原本身来说的，由本原构成的展现在人们面前的现实世
界是表现为无限制的复杂性．如果本原只有一种，那就意味着不存在对立面，只
能形成单质的世界，单质的世界只能是表现为简单，这就与观察到的现实世界不
符．因此，叙述简单性原则时，应当把对立统一的思想包括进去．我所作的表述
是：尽量简单而又能保持对称性．这里是说“尽量简单”而未说“最简单”，没
有把话讲绝．最简单的对称性是两极对称，也就是说，自然界至少需要有一对最
基本的物质．实际上，只要有了一对最基本的物质，就总能通过各种组合、叠加
之类的方式得到任意复杂的事物，所以我在使用简单性原则时是选用两极对称．
    我们首先看看欧洲特有的数本原论．该论是古希腊哲学家和数学家毕达哥拉
斯提出的，认为“数支配着世界”．当初的数是专指正实数．如今知道，完备的
数应当是复数，包含实数和虚数的对立统一，因而可以认为数本原论完全符合简
单性原则．但该论是把数与物的关系搞颠倒了．由于把数视为本原，所以不需要
考虑物质能否生灭的问题．目前宇宙学领域内的主流派也是完全不考虑物质能否
生灭的问题，认为单纯地从数学方程中就能导出整个物质性的宇宙．可以认为这
是数本原论的现代表现．
    再看看中国特有的道本原论．该论是老子提出的，认为万物源出于道，复归
于道．道作为一种本原，不是静止的，它自身隐含着对立面．因而可以认为道本
原论完全符合简单性原则．但是，道不是物质，而是先天地生的、超物质的理性

                                  .4.


原则．在该论中，物质是能生能灭的．在欧洲，与道本原论类似的哲学是二十世
纪才出现的玻尔哲学．玻尔哲学实际上是直接来源于老子的道本原论，他把道解
释为非决定论意义下的随机性规律，并以不确定关系式为数学依据、以电子衍射
实验为实物依据，认定这种哲学为量子力学的灵魂，对隧道效应作出了违背能量
守恒原理的解释．这种观点至今统治着物理学界．
    元素论、原子论和元气论都属于唯物论范畴，可被统称为物本原论．
    古希腊哲学中的四元素论和中国的五行论最初是以探索基本物质为目的，后
来的事实表明，四元素或五行实际上是指四类物质或五类物质，每类物质都很复
杂，分明不符合简单性原则．
    古希腊原子论中所说的原子就是今人所说的基本粒子，认为万物都是由基本
数应当是复数，包含实数和虚数的对立统一，因而可以认为数本原论完全符合简
单性原则．但该论是把数与物的关系搞颠倒了．由于把数视为本原，所以不需要
考虑物质能否生灭的问题．目前宇宙学领域内的主流派也是完全不考虑物质能否
生灭的问题，认为单纯地从数学方程中就能导出整个物质性的宇宙．可以认为这
是数本原论的现代表现．
    再看看中国特有的道本原论．该论是老子提出的，认为万物源出于道，复归
于道．道作为一种本原，不是静止的，它自身隐含着对立面．因而可以认为道本
原论完全符合简单性原则．但是，道不是物质，而是先天地生的、超物质的理性

                                  .4.


原则．在该论中，物质是能生能灭的．在欧洲，与道本原论类似的哲学是二十世
纪才出现的玻尔哲学．玻尔哲学实际上是直接来源于老子的道本原论，他把道解
释为非决定论意义下的随机性规律，并以不确定关系式为数学依据、以电子衍射
实验为实物依据，认定这种哲学为量子力学的灵魂，对隧道效应作出了违背能量
守恒原理的解释．这种观点至今统治着物理学界．
    元素论、原子论和元气论都属于唯物论范畴，可被统称为物本原论．
    古希腊哲学中的四元素论和中国的五行论最初是以探索基本物质为目的，后
来的事实表明，四元素或五行实际上是指四类物质或五类物质，每类物质都很复
杂，分明不符合简单性原则．
    古希腊原子论中所说的原子就是今人所说的基本粒子，认为万物都是由基本
是从以下三个方面来论证的：
    １）利用简单性原则来论证，“场只有两种”是最简单的方案，根据“尽量
简单”的原则，应当认为该方案在各种可能的方案中是概率最大的一种．
    ２）利用数的特点来论证．我从自己所反对的数本原论中吸取营养，把“数
支配着世界”改为“数反映着世界”．也就是说，认为可以通过数的特点来认识
物的特点．完备的数只包含实数和虚数两部分，暗示着完备的物理量也应当是这
样．物理量的种类虽然很多，但都可以采用无量纲的形式．物理方程中的物理量
一旦采用无量纲的形式，那么就变为纯粹的数字关系．这就意味着：用数来描绘
基本物质时，只需考虑实与虚组成的一对矛盾．
    ３）利用粒子物理方面实验结果来论证．这一点是最重要的．尽管粒子的种
类很多，但描述它们的性能时都是以质量、电荷量之类为参数，意味着它们周围

                                  .5.


的场都是引力场和电磁场．粒子与反粒子相遇时都是化为光子．反过来，光子在
一定条件下也能产生出粒子和反粒子来．光子是电磁场，具有质量，因而应当伴
有引力场．
    结论：万物皆由引力场和电磁场构成，别无他物．推论是：引力场和电磁场
都是以波的形式运动，意味着波动是物质运动的惟一基本形式．这个推论与用傅
里叶分析法导出的结论完全相同．
    至此，我自己心里对基本物质的认识是已经清楚了．但是，能否说服别人则
是从以下三个方面来论证的：
    １）利用简单性原则来论证，“场只有两种”是最简单的方案，根据“尽量
简单”的原则，应当认为该方案在各种可能的方案中是概率最大的一种．
    ２）利用数的特点来论证．我从自己所反对的数本原论中吸取营养，把“数
支配着世界”改为“数反映着世界”．也就是说，认为可以通过数的特点来认识
物的特点．完备的数只包含实数和虚数两部分，暗示着完备的物理量也应当是这
样．物理量的种类虽然很多，但都可以采用无量纲的形式．物理方程中的物理量
一旦采用无量纲的形式，那么就变为纯粹的数字关系．这就意味着：用数来描绘
基本物质时，只需考虑实与虚组成的一对矛盾．
    ３）利用粒子物理方面实验结果来论证．这一点是最重要的．尽管粒子的种
类很多，但描述它们的性能时都是以质量、电荷量之类为参数，意味着它们周围

                                  .5.


的场都是引力场和电磁场．粒子与反粒子相遇时都是化为光子．反过来，光子在
一定条件下也能产生出粒子和反粒子来．光子是电磁场，具有质量，因而应当伴
有引力场．
    结论：万物皆由引力场和电磁场构成，别无他物．推论是：引力场和电磁场
都是以波的形式运动，意味着波动是物质运动的惟一基本形式．这个推论与用傅
里叶分析法导出的结论完全相同．
    至此，我自己心里对基本物质的认识是已经清楚了．但是，能否说服别人则
物质创生或物质消灭引起的，最后用概率论计算出这两种可能性的概率，结果发
现，“物质凭空创生”的概率几乎等于零(见《述评》 p.3)．从此，物质不灭原
理就成为我心目中的不容怀疑的哲学信条．

                                  .6.


    《述评》一书正是以物质不灭原理为基本的哲学信条．正因为承认物质不灭
原理，我才能让质量守恒原理和电荷守恒原理在引－电统一场论中处于基本定律
的位置．



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