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(7)
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun May 11 14:54:11 2003) , 转信

               七、主攻课题的选定和实施

    １９６０年１２月至１９６１年５月．
    我在自然辩证学习班学习期间所思考的那些问题，虽然对于建立引－电统一
场论来说是重要的，但在当时根本没有考虑把统一场论选定为科研主攻目标．我
本来是喜欢实验性课题，学生时代就是因为研制红外线防护镜取得成功、并办厂
投产，才获得校级优秀学生称号．受此鼓舞，从此更加喜欢实验性课题，甚至立
即提出书面报告，要求在半导体材料方面开辟新战场，指望赶在外国人之前搞出
硅来．直到自然辩证法学习班结束之时，我仍未考虑过选择纯理论性课题．但最
终还是决定搞引－电统一场论，这个决定实际上是后来的环境逼出来的．

    Ⅰ．选题指导思想的形成

    １９６０年１２月下旬，自然辩证法学习班把“否定之否定”确定为讨论会
的专题．前一天晚上，我在阅读库恩的《科学史》一书时，有意识地从战略角度
留意自然科学的总体发展规律，特别是着重分析自然科学的现状，提出对策．我
注意到，自然科学自诞生以来，经历了三个大的阶段：

                                  .11.


    １）公元七世纪以前，人类对于自然界的认识基本上是属于感性经验，谈不
上是科学．在这之后的大约五百年里，中国和希腊都出现了从一般哲理角度对各
种自然现象作综合研究的热潮，出现了自然哲学．此后一千多年中是在这种框架
内充实素材．这个时期的主要特征是“综合”．科学本身还缺少理性认识．
    ２）到了文艺复兴时代，各类素材已丰富到能够自成体系的阶段，此后就陆
陆续续从自然哲学的母体中分离出来，形成为彼此独立的分支学科．这个时期的
主要特点是分化．最初出现的一批巨人都还具有知识面广而深度不够的特点，直
到牛顿时代，自然科学仍带有相当浓厚的哲学气味．后来的分类研究就越来越各
自为政、老死不相往来了，全力充实本学科的内容，并使之系统化、理论化．这
种彼此独立的分类研究法在当时的历史条件下是加快了各分支学科的发展速度．
    ３）十九世纪后期，许多分支学科已进入枝丰叶茂的阶段，分支学科之间出
现了相互交叉、相互渗透的现象，显示出跨学科的综合研究法已成为可能，原先
彼此独立的静电学和静磁学仅仅是因为形式相似才硬拼在一起，此时已经以电与
磁在物质本质上的同一性为依据，把两者综合成为统一的电磁理论了，使物理学
出现了继牛顿以后的第二次飞跃．电磁理论向光学渗透，使光学发生了质变．热
力学向化学渗透，产生出物理化学，使化学发生了革命．相对论和量子论是物理
学的第三次飞跃．这一切，标志着自然科学跨进了一个新的以综合为主的时期．
    在新时期里，尽管原有的分支学科里仍有大量的课题可用传统的分类研究法
来处理，甚至从实用角度来看仍然是社会眼前需要的主体，但从
                                  .11.


    １）公元七世纪以前，人类对于自然界的认识基本上是属于感性经验，谈不
上是科学．在这之后的大约五百年里，中国和希腊都出现了从一般哲理角度对各
种自然现象作综合研究的热潮，出现了自然哲学．此后一千多年中是在这种框架
内充实素材．这个时期的主要特征是“综合”．科学本身还缺少理性认识．
    ２）到了文艺复兴时代，各类素材已丰富到能够自成体系的阶段，此后就陆
陆续续从自然哲学的母体中分离出来，形成为彼此独立的分支学科．这个时期的
主要特点是分化．最初出现的一批巨人都还具有知识面广而深度不够的特点，直
到牛顿时代，自然科学仍带有相当浓厚的哲学气味．后来的分类研究就越来越各
自为政、老死不相往来了，全力充实本学科的内容，并使之系统化、理论化．这
种彼此独立的分类研究法在当时的历史条件下是加快了各分支学科的发展速度．
    ３）十九世纪后期，许多分支学科已进入枝丰叶茂的阶段，分支学科之间出
现了相互交叉、相互渗透的现象，显示出跨学科的综合研究法已成为可能，原先
彼此独立的静电学和静磁学仅仅是因为形式相似才硬拼在一起，此时已经以电与
磁在物质本质上的同一性为依据，把两者综合成为统一的电磁理论了，使物理学
出现了继牛顿以后的第二次飞跃．电磁理论向光学渗透，使光学发生了质变．热
力学向化学渗透，产生出物理化学，使化学发生了革命．相对论和量子论是物理
学的第三次飞跃．这一切，标志着自然科学跨进了一个新的以综合为主的时期．
    在新时期里，尽管原有的分支学科里仍有大量的课题可用传统的分类研究法
来处理，甚至从实用角度来看仍然是社会眼前需要的主体，但从科学自身发展的
需要来看，传统方法提供的成果必然多半是增加同类型的枝叶．能够代表科学新
水平、并能加快科学发展速度的应当是新学科．新学科的出现，固然有可能是从
传统学科的某个质变点上生长出来，但更多的是要以跨学科的沟通为途径，甚至
在技术领域内的具有革命意义的课题也需要使用跨学科的知识．
    次日上午，我在专题讨论会上把“综合为主”的观点提了出来．天文学系主
任戴文赛先生得知后非常欣赏，提议撰文发表．１９６１年１月，文成，又得到
副校长孙叔平先生的欣赏，立即在由他担任主编的《江海学刊》上发表出来，稍
后被《文汇报》转载．从此，“综合为主”就成为我科研选题的指导思想．有了
这种指导思想，并不意味着对综合性的纯理论题发生兴趣，当时我心里很明确的
一点是：学习班一结束，我就得回无线电专业，我应当在本专业范围内选题．同
样明确的是：要利用自己知识面较宽的特点，在技术领域内从事综合性的研究．

    Ⅱ．主攻课题的确定

    上述“综合为主”一文发表后，在全校教师中引起了几场大辩论，《人民日
报》也报道了这件事．我成为被围攻的对象．除了戴文赛先生慷慨陈词、力排众
议、继续撰文阐明“综合为主”思想以外，我听到的几乎是一边倒的反对声．特
别是个别老师有在反右斗争中培养起来的断章取义和骂人的习惯，刺伤了我的感
情．我属于“小”字辈，感到这种辩论会缺少平等待人的气氛，并觉得这种空对
空的辩论会只能是各说各的，是浪费时间，所以干脆退出会场．但不是认输．我
觉得，对于我来说，最重要的是要自己能拿出“综合为主”的成果来说明问题．
来处理，甚至从实用角度来看仍然是社会眼前需要的主体，但从科学自身发展的
需要来看，传统方法提供的成果必然多半是增加同类型的枝叶．能够代表科学新
水平、并能加快科学发展速度的应当是新学科．新学科的出现，固然有可能是从
传统学科的某个质变点上生长出来，但更多的是要以跨学科的沟通为途径，甚至
在技术领域内的具有革命意义的课题也需要使用跨学科的知识．
    次日上午，我在专题讨论会上把“综合为主”的观点提了出来．天文学系主
任戴文赛先生得知后非常欣赏，提议撰文发表．１９６１年１月，文成，又得到
副校长孙叔平先生的欣赏，立即在由他担任主编的《江海学刊》上发表出来，稍
后被《文汇报》转载．从此，“综合为主”就成为我科研选题的指导思想．有了
这种指导思想，并不意味着对综合性的纯理论题发生兴趣，当时我心里很明确的
一点是：学习班一结束，我就得回无线电专业，我应当在本专业范围内选题．同
样明确的是：要利用自己知识面较宽的特点，在技术领域内从事综合性的研究．

    Ⅱ．主攻课题的确定

    上述“综合为主”一文发表后，在全校教师中引起了几场大辩论，《人民日
报》也报道了这件事．我成为被围攻的对象．除了戴文赛先生慷慨陈词、力排众
议、继续撰文阐明“综合为主”思想以外，我听到的几乎是一边倒的反对声．特
别是个别老师有在反右斗争中培养起来的断章取义和骂人的习惯，刺伤了我的感
情．我属于“小”字辈，感到这种辩论会缺少平等待人的气氛，并觉得这种空对
空的辩论会只能是各说各的，是浪费时间，所以干脆退出会场．但不是认输．我
觉得，对于我来说，最重要的是要自己能拿出“综合为主”的成果来说明问题．
    当时自然辩证法学习班已经结束，我正在担任电动力学和相对论习题课的教
学．由于是初次搞教学，又是碰到答疑任务较重的一门理论课，所以原先根本没
有考虑兼搞科研，更从未考虑搞引－电统一场论．但四月份的那场辩论会激怒了

                                  .12.


我，因而决定立即选个综合性的课题搞搞．起初不敢碰引－电统一场论，但又觉
得：眼下分明没有条件搞实验性课题；理论性的综合题多半是难啃的，虽说引－
电统一场论的难度可能更大，但惟有这个题目能同我目前的教学任务紧密结合起
来；我的知识面较广，特别是在天文学和哲学方面的知识，恰恰是能在引－电统
一场论课题中用得上的；我在基本物质、运动的基本形式等方面的新认识，很可
能是引－电统一场论所需的哲学信条．这样一想，就觉得还是该课题较为合适．
    我征求了部分老师的意见，他们多半是善意地劝我放弃这个念头．惟有戴文
赛先生说：“有这种想法很好啊．自古英雄出少年，有志者事竟成．周期长的大
题目也总得有人搞．正因为周期长，就更应当由年轻人去碰．当然，风险是存在
的，要有作出牺牲的思想准备．探索性的工作哪能是只许成功、不许失败？科学
事业从来就是接力赛．大题目总是由小题目组成的，实施的时候还是要从小题目
入手．纵然最终目标达不到，阶段性的成果多少总能取得一些的．大题目上的阶
段性成果的科学意义未必比不上小题目上的完整的成果．所以，没有必要把大题
目看得那么可怕．我历来主张中国人要创立自己的学派．五八年就已经呼吁，今
后还要呼吁．如果大题目都是留给外国人搞，还能谈什么‘赶超’？”听他这么
一说，我就不再犹豫了．那一天是我永远凝在担任电动力学和相对论习题课的教
学．由于是初次搞教学，又是碰到答疑任务较重的一门理论课，所以原先根本没
有考虑兼搞科研，更从未考虑搞引－电统一场论．但四月份的那场辩论会激怒了

                                  .12.


我，因而决定立即选个综合性的课题搞搞．起初不敢碰引－电统一场论，但又觉
得：眼下分明没有条件搞实验性课题；理论性的综合题多半是难啃的，虽说引－
电统一场论的难度可能更大，但惟有这个题目能同我目前的教学任务紧密结合起
来；我的知识面较广，特别是在天文学和哲学方面的知识，恰恰是能在引－电统
一场论课题中用得上的；我在基本物质、运动的基本形式等方面的新认识，很可
能是引－电统一场论所需的哲学信条．这样一想，就觉得还是该课题较为合适．
    我征求了部分老师的意见，他们多半是善意地劝我放弃这个念头．惟有戴文
赛先生说：“有这种想法很好啊．自古英雄出少年，有志者事竟成．周期长的大
题目也总得有人搞．正因为周期长，就更应当由年轻人去碰．当然，风险是存在
的，要有作出牺牲的思想准备．探索性的工作哪能是只许成功、不许失败？科学
事业从来就是接力赛．大题目总是由小题目组成的，实施的时候还是要从小题目
入手．纵然最终目标达不到，阶段性的成果多少总能取得一些的．大题目上的阶
段性成果的科学意义未必比不上小题目上的完整的成果．所以，没有必要把大题
目看得那么可怕．我历来主张中国人要创立自己的学派．五八年就已经呼吁，今
后还要呼吁．如果大题目都是留给外国人搞，还能谈什么‘赶超’？”听他这么
一说，我就不再犹豫了．那一天是我永远难忘的，是１９６１年５月２０日，正
是我校一年一次的“庆祝校庆科学报告会”开幕式散会后，在大礼堂门口同戴先
生谈了十分钟，这十分钟决定了此后一辈子的道路．
    大学毕业后，定位于教学编制，并且是担任政治辅导员．把这种现实情况同
当年的人事制度联系起来一想，就意识到：这辈子再也没有机会接触任何科研设
备了．于是铁了心，决定在教学等方面满工作量的情况下，一门心思把全部业余
时间放在不需要经费、不需要设备、不需要立项备案、自选的纯理论课题上．

    Ⅲ．实施途径的选择

    在同戴先生谈过心之后，当天晚上就开始考虑实施方案问题．我对爱因斯坦
的工作进行了分析，拿定的主意是：要相信爱因斯坦指引的方向，但决不能走他
走过的老路．
    爱因斯坦的路子是：以广义相对论的基本原理为出发点，在一般的弯曲空间
里用逻辑方法导出一些结果来，然后利用对应原理把物理学的各分支学科统一进
来．这条路未必是绝对走不通，但难度肯定极大．如果说这条路对于爱因斯坦本
人来说是“此路难行”，那么对于我来说就是“此路不通”．
    我决定采用相反的做法：首先在平直空间里改造现有物理学各分支的逻辑体
系，使基本假设减少到最低限度，然后根据各分支学科的共性，把它们纳入狭义
相对论的框架，最后把它们同等效原理联系起来思考，纳入广义相对论的框架．
    广义相对论中涉及的弯曲空间有无限多种，面临着无限多个未知数，只能采
用高度抽象的数学式；狭义相对论涉及的平直空间只有一种，直观性强，而且现
有的物理学已经提供了大量的已知数．因此，料想我所选的路子有可能走通．
    主攻目标何的“庆祝校庆科学报告会”开幕式散会后，在大礼堂门口同戴先
生谈了十分钟，这十分钟决定了此后一辈子的道路．
    大学毕业后，定位于教学编制，并且是担任政治辅导员．把这种现实情况同
当年的人事制度联系起来一想，就意识到：这辈子再也没有机会接触任何科研设
备了．于是铁了心，决定在教学等方面满工作量的情况下，一门心思把全部业余
时间放在不需要经费、不需要设备、不需要立项备案、自选的纯理论课题上．

    Ⅲ．实施途径的选择

    在同戴先生谈过心之后，当天晚上就开始考虑实施方案问题．我对爱因斯坦
的工作进行了分析，拿定的主意是：要相信爱因斯坦指引的方向，但决不能走他
走过的老路．
    爱因斯坦的路子是：以广义相对论的基本原理为出发点，在一般的弯曲空间
里用逻辑方法导出一些结果来，然后利用对应原理把物理学的各分支学科统一进
来．这条路未必是绝对走不通，但难度肯定极大．如果说这条路对于爱因斯坦本
人来说是“此路难行”，那么对于我来说就是“此路不通”．
    我决定采用相反的做法：首先在平直空间里改造现有物理学各分支的逻辑体
系，使基本假设减少到最低限度，然后根据各分支学科的共性，把它们纳入狭义
相对论的框架，最后把它们同等效原理联系起来思考，纳入广义相对论的框架．
    广义相对论中涉及的弯曲空间有无限多种，面临着无限多个未知数，只能采
用高度抽象的数学式；狭义相对论涉及的平直空间只有一种，直观性强，而且现
有的物理学已经提供了大量的已知数．因此，料想我所选的路子有可能走通．
    主攻目标和实施方针明确后就立即上马，并且最初的进展速度连我自己也感

    当时我正在担任电动力学与相对论习题课的教学工作，该课在５月下旬进行
的教学内容恰巧是相对论力学．在５月２１日下午的科学报告会上，基础物理教
研室副主任沈世武先生作了一篇关于光速不变原理问题的报告．当天晚上开始思
考力学的逻辑体系问题．确切地说，应当认为这项工作是从早些时候思考时间定
理之时开始的．沈世武先生的报告促使我把光速不变原理同时间定理联系起来思
考，产生了建立光学时标的想法，再同相对性原理联系起来，就发现能用逻辑方
法导出光速不变原理(《述评》p. 178)．这就意味着，力学中的运动学部分一开
始就能进入狭义相对论的框架．

    Ⅱ．对动力学体系的改造

    力学中的基本量只有三个，长度和时间是单纯依靠运动学来引进的，质量是
动力学中惟一新出现的基本量，意味着动力学的三条基本定律中或许只有一条是
真正基本的定律．在牛顿三定律中，惟有第一定律所涉及的物体是孤立系统，因
而该定律肯定是真正的基本定律．该定律的推论是：
    １．质量的概念与速度恒定性结合起来，就得到质量守恒原理．
    ２．恒定的质量乘上不变的速度，又得到动量守恒原理．
    ３．质量乘上任意常数，并以一个新的符号代表乘积，就得到新物理量．尽
管新物理量在本质上还是代表质量，但总可以取一个新名称．假如所乘的常数适
当，并将所得的量取名为能量，那么能量的定义式就可被称为质－能关系式，于
是又能得到能量守恒原理．

    当时我正在担任电动力学与相对论习题课的教学工作，该课在５月下旬进行
的教学内容恰巧是相对论力学．在５月２１日下午的科学报告会上，基础物理教
研室副主任沈世武先生作了一篇关于光速不变原理问题的报告．当天晚上开始思
考力学的逻辑体系问题．确切地说，应当认为这项工作是从早些时候思考时间定
理之时开始的．沈世武先生的报告促使我把光速不变原理同时间定理联系起来思
考，产生了建立光学时标的想法，再同相对性原理联系起来，就发现能用逻辑方
法导出光速不变原理(《述评》p. 178)．这就意味着，力学中的运动学部分一开
始就能进入狭义相对论的框架．

    Ⅱ．对动力学体系的改造

    力学中的基本量只有三个，长度和时间是单纯依靠运动学来引进的，质量是
动力学中惟一新出现的基本量，意味着动力学的三条基本定律中或许只有一条是
真正基本的定律．在牛顿三定律中，惟有第一定律所涉及的物体是孤立系统，因
而该定律肯定是真正的基本定律．该定律的推论是：
    １．质量的概念与速度恒定性结合起来，就得到质量守恒原理．
    ２．恒定的质量乘上不变的速度，又得到动量守恒原理．
    ３．质量乘上任意常数，并以一个新的符号代表乘积，就得到新物理量．尽
管新物理量在本质上还是代表质量，但总可以取一个新名称．假如所乘的常数适
当，并将所得的量取名为能量，那么能量的定义式就可被称为质－能关系式，于
是又能得到能量守恒原理．
低速条件下才近似地成立，该定律不能使力的概念具有精确性．我注意到：动量
定理与第二定律在牛顿体系中是等效的，它在相对论力学中仍然严格正确．因而
意识到：应当从动量定理的角度引进力的精确的定义式．如果把动量的变化理解
为力引起的效果，那么就可以利用动量的变化率来量度力，这样就不仅使力有了
严格的定义，同时又得到了动量定理．利用低速条件对动量定理取近似，就得到
牛顿第二定律，这就表明该定律确实不是基本定律．
    牛顿第一定律中所涉及的物体不能是几何点．如果是几何点，那么，一旦把
它同万有引力定律结合起来，就会出现自能发散问题．既然不能是几何点，而相
对论又不允许有理想化的刚体，那么就应当认为任何物体都能分割．因此，牛顿
第一定律又能被理解为质点组的能量守恒原理和质点组的动量守恒原理．如果把
这种质点组分为两半，再同力的定义式(即动量定理结合起来)，那么就能导出牛
顿第三定律(见《述评》p.59)．由此可见，第三定律中也不是真正基本的定律．



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※ 来源:．哈工大紫丁香 http://bbs.hit.edu.cn [FROM: 202.118.229.86]