量子力学形式逻辑
与
物质基础探析
¾¾ 现代自然科学基础的哲学和数学反思
Exploration into the formal logic and material foundation of quantum mechanics
- Philosophical and mathematical reexamination upon the foundation of modern natural science
杨本洛
上海交通大学
(2004秋冬修改稿)
内 容 简 介
全书分为三册、由四个部分组成,上册包括第一、第二部分。作为全部讨论的认识基础,第一部分通过揭示“惯性系”的“循环定义”本质以及重新赋予其“物质内涵”等,指出自然科学必须普遍遵循“物质第一性”和“逻辑自洽性”两个基本原则。在第二部分,首先澄清经典“量子力学”从未按照数学意义求解过“第一性原理”的Schrödinger波动方程、Schrödinger表述和Heisenberg表述的等价性证明只是“零因子”下“空”陈述、连续域中的“测不准原理”需代之以离散“量子约束”等基本事实;继而,通过实例揭示和形式地界定量子力学所研究的物质对象;最后,重新构造与“量子跃变”以及与所有“经典理论”保持严格逻辑相容的量子力学基本方程。
中册只包括第三部分,属于“电动力学”范畴的讨论。首先指出,与量子力学不同,内心希望“直接表述相关经验事实”的经典电磁场理论在哲学上是合理的。但是,由于大量基元概念认识不当、若干数学推导的失误以及相关数学基础尚未解决,Maxwell位移电流、Lorentz规范或Coulomb规范等仍属“独断论”的错误认定,不仅导致Maxwell基本方程逻辑失当和无法求解,至今无法区分“电磁场”和“电磁波”两个不同的物理学概念,还导致完全荒唐悖谬的“相对论”出现;而且,量子力学建立在“独断论”上的无理状况仍是经典电动力学逻辑紊乱的必然。根据以上认定,较为系统地讨论了相关“定解问题”的恰当构造,重新建立了电磁场和电磁波基本方程,从而为求解诸如“光线弯曲”等物理现象提供了可靠途径。
下册是全书的第四部分,作为自然科学基础的重新认识涉及三个不同领域。首先,仍局限于量子力学范畴之内,指出以背离逻辑的“独断论”为基础而衍生的一系列概念必然逻辑不当。其次,着力讨论现代数学,指出借助“独断论”掩饰、容忍数学基础大量逻辑悖论的存在纯属自欺,使得包括“现代微分几何”的整个现代数学真实处于“自否定”危机之中,必须重新诚实面对和解决“集合论悖论”、“电磁场定解问题”等实实在在的数学命题。最后,大致探讨了西方哲学,指出一系列“认识论”基本命题至今无力解决的根本原因仍然在于认识中的逻辑紊乱。
本书可供从事数学、物理学和哲学研究的基础科学工作者以及相关工程技术人员参考。
在20世纪西方科学世界所构建的量子力学中,Schrödinger波动方程只允许建立在“第一性原理”之上,因此,相应出现至今并不确切知道量子力学所描述独立于认识以外的客观世界到底是什么以及这种描述可能具有怎样深度的置疑。量子力学还存在诸如Heisenberg所指出“连续和离散、粒子和波动”等一系列前提性的逻辑悖论。针对量子力学中的形式逻辑以及物质基础问题,本书进行了较为系统的探讨。首先澄清:人们从来没有真正按照数学赋予Schrödinger方程的内涵求解过这个方程;关于Schrödinger波动方程和Heisenberg矩阵方程等价性的经典证明本质上只属于“零因子”作用下的“空言”陈述;作为人为猜测而提出的连续“测不准原理”需要代之以反映物理真实的离散“量子约束”等基本事实。最终,构造了一个与“量子跃变”保持一致的“离散”基本方程。
此外,从人类理性认识的“承继性”角度考虑,出现于20世纪西方科学世界的认识困惑乃至最终彻底抛弃了逻辑,根本缘由于自Newton开始的现代自然科学体系隐含对“物质第一性”和“逻辑自洽性”基本原则的实质性背离,以及Maxwell创建的经典电磁场理论体系在物理理念和形式逻辑两个方面存在的严重不足、不当和错误。本书针对这些互为关联的问题进行了分析。并且,最终给出在数学上能够求解的“电磁场”方程以及“电磁波”方程,从而可望对两类“相对论”期望描述的物理现象做出了彼此逻辑相容的定量描述。与此同时,还对Einstein仅仅凭借“直觉和顿悟”而杜撰出来的“相对论”进行了分析,指出以承认矛盾为基本前提以及以修改科学语言的语义为唯一手段的本质内涵,当然,这个陈述系统只能自始至终充满荒谬和悖论。
事实上,自然科学体系属于一个不容分割的整体。当现代西方科学世界一厢情愿地凭借独立于物质世界自身的“约定论”,以一种纯粹自慰和自欺的方式掩饰“容忍矛盾和放弃逻辑”问题的普遍存在时,它同样深刻存在于现代数学体系之中。在本书的最后部分,对包括“集合论悖论”在内的数学基础问题以及其它与自然科学相关的哲学和数学基础问题进行了探讨。
本书可供从事数学、理论物理乃至哲学研究的基础科学工作者参考。由于篇幅较大,全书分上、中、下三册同时出版。
谨将此书献给数百年来曾经承受太多磨难和屈辱,为了伟大复兴正在自省和不懈奋斗的中华民族;
献给为现代自然科学体系的理性构建做出开拓性贡献和真诚努力的哥白尼、牛顿、莱布尼茨、麦克斯韦、普朗克、玻尔、海森堡等科学先行者;
献给布鲁诺、马赫、康托尔、布劳威尔等忠诚于科学信仰甚至不惜为此付出生命的科学殉道者、为了维护科学真理的严肃性而勇于科学批判和自我批判的科学斗士。
如果说,作为量子力学体系奠基人之一的Heisenberg曾经这样十分确信地指出:利用通常的运动学概念和力学概念来对量子力学做出一种诠释,在任何一种情况下都是不可能的,这个理论体系只能起源于这样一种努力:打破通常的运动学概念,代之以具体的、由实验给出的一些“数”之间的关系;如果说,对于20世纪物理学研究具有一定影响力的Landau曾经在其理论物理教程的《量子力学》卷中诚实地将理论物理中的数学严谨性称之为“自欺欺人”的话,那么,当科学世界无法回避如何为量子力学提供一个真正可信哲学基础的重大科学命题的时候,人们可以断言:完成这一历史性重大课题的根本使命恰恰在于重新做出这样一种努力,再次赋予这个陈述系统与一切科学概念严格保持一致的内涵以及重新遵循科学陈述必须严格遵循的逻辑相容性原则。
在自然科学研究中,人们必需自觉地形成一种理性意识:与自存和无尽物质世界自身蕴涵的不可分割性一致,人类的自然科学体系同样需要被视为一个互为关联的整体。但是,自然科学体系始终差异于充满差异和复杂性的物质世界,而自然科学体系的整体性意义仅仅在于它拥有包括同一化概念在内的严格逻辑相容性。与其对应,任何一个理论体系只能视为对物质对象所作“理想化认定”的逻辑必然,从而大致刻画客观蕴涵于这种理想化认定之中的抽象同一性。因此,一个从属于科学体系的整体,经过“逻辑自洽化”理性重整的量子力学体系,同样只能是一个尽管重要但是依然平凡,条件存在、有限真实的理论体系。并且,当、且仅仅当这个理论体系的存在前提能够与人们对于整个被描述物质对象所作理想化认定构造了确定逻辑关联的时候,如何为量子力学构建哲学基础的问题必将自然地得到解决。当然,也正是在这个意义上,人们可以相信量子力学希望表现的一切仍然是自然、可解释和容易接受的,无需依赖于“第一性原理”而存在。
自然科学研究中的“物质第一性原则”和“逻辑自洽性原则”看似过分平凡,但是,它们的辩证统一恰恰是解开一切科学疑难的唯一钥匙。
序
面对无尽的大自然,人类的认识总是在承继性批判和批判性继承的历程中得以逐步深化。由于自然科学的本原在于科学实验,人类的认识水平又必然本质地依赖于探索未知的技术水平和能力。因此,在人类认识的深刻化和持续探索未知的艰难历程中,首先需要一种真诚和勇气,同样还需要对科学研究的严肃性和严谨性做出严格规范。
前些年,在杨本洛教授递交的一份工作报告上,我曾经这样提出:“交大人需要一种精神,这就是探求真理、维护真理,为真理而献身的精神。”许多年来,在自然科学的许多不同领域,杨本洛教授取得了一系列的独立研究结果。或许,对这些独立研究结果的肯否尚需时日。但是,杨本洛教授在自然科学研究中一再主张“物质第一性”和“逻辑自洽性”两个原则,并努力遵循这样的原则进行认真严肃探讨的精神值得肯定。为此,对于这种探讨提供较为宽松的环境和力所能及的支持,一直被学校领导视为一种义不容辞的责任。
作为我国历史相对最为悠久高等学府之一的上海交通大学,正在做出切实努力,格外注重培养更多的研究型人才,期望他们在基础科学研究上面投入长期的也更为艰辛的劳动。这样,才可能将上海交通大学逐步建设成在世界上具有原创性研究特色和影响的大学,为我们祖国的科学技术能够尽早融入世界先进行列做出贡献。
上海交通大学校长
谢绳武
2004年夏
努力遵循物质第一性和逻辑自洽性两个基本原则
重新认识和剖析量子力学
(前 言)
一.关于量子力学
在主要由西方学者构建的现代自然科学体系中,量子力学具有十分奇特的结构,当之无愧于引起人们浮思遐想最为丰富,当然认识差异也最为广泛和深刻的一门学科。在当今科学世界对量子力学做出差距如此之大甚至本质上处于彼此相悖的不同评述之中,中国科学技术大学的尹鸿钧先生通过其所著《量子力学》一书所作的论述则显得格外不同凡响和发人深省。此处,不妨首先引用该著述对目前量子力学给出的基本论断:
“量子力学是人类在20世纪初的研究领域深入到原子世界的微观领域的成果,是处理空间尺度在10-8 cm的客体的有力理论工具,从量子力学基本原理出发所给出的许多结论,都和微观领域的实验结果相符合,与相对论一起构成现代物理学的两大基石。但是,从量子力学建立起直至今日,在对量子力学的理论基础及其物理解释上始终存在着争论,特别是在下述一些重要问题上:1. 量子力学的物理内容、数学体系与观测过程、观测结果的关系问题,包括波粒二象性的理解、波函数的统计诠释、测不准关系、在测量过程中是否存在测量仪器与客体之间的不可控制的作用、量子力学中的因果性与机遇性等问题,即量子力学对于独立于认识以外的客观世界究竟给出了什么表述。2. 在量子力学背后,是否还存在更深刻的新的理论框架、量子力学是否是完备的理论、它描述的是单个粒子的运动规律还是由单粒子体系组成的纯粹系综的规律、量子力学是否建立一个区别于现有量子力学形式的理论、而量子力学只是该理论在一定条件下的近似等问题,即量子力学对于客观世界究竟给出了什么深度的表达。这些争论中的问题涉及到量子力学的物理基础,也是现代物理学的重要问题,还超出物理学的范畴,涉及哲学领域,更需要进一步的实验判定。”[1]
毋庸置疑,当人们期望探询量子力学得以存在的哲学基础,或者说,希望了解为什么量子力学能够在它研究的许多论题上都获得较好成果的原因的时候,以上文字应该成为能够大体反映目前主流意识的一种言简意赅的最好陈述。当然,如何回答此处提出的一系列疑问以及对于这些命题本身是否恰当做出判断,也必然成为笔者书写本书的一个基本目标。
坦率地说,在一些人们以为已经获得共识的基本论断上,例如如何认识“波粒二象性”这个命题的本身,怎样理解量子力学通过“算符”所定义的“力学量”以及它们与量子力学的“态函数”之间是否逻辑相容,乃至对于作为整个量子力学形式基础的“测不准关系”得以存在的物理基础以及相关的形式表述本身是否恰当等一系列基本问题上,笔者以为恰恰需要人们重新认识。并且可以确信,如果这些前提性的认识问题没有解决,为量子力学构建可靠哲学基础的愿望只能成为一种空话。
其实,在较为深入地探讨这些具体的论题以前,仍然不妨从一些不会产生歧义的基本哲学理念出发,对目前科学主流社会所描述“如何为量子力学构建哲学基础”的命题进行反思。人们可以发现,无论历史上曾经存在怎样的争论,或者某些不同学者之间至今仍然存在怎样的分歧,但是,对于目前的科学主流世界而言有一点认识则是共同的,这就是自量子力学建立至今,这个理论体系的创建者除了让人们确信他们提出的一系列原理必然拥有的某种“真理性”以外,他们乃至他们的承继者几乎从来没有认真探讨过这个理论体系得以存在的“条件、前提和限制”的问题。当然,反过来也可以说,一旦真正理性地意识到这个理论体系得以存在的“条件、前提和限制”的问题,那么,不仅可以认识到这个形式表述系统为什么能够吻合于许多经验事实,而且,对于习惯性陈述中哪些陈述是合理的而哪些是不合理的做出一种理性的辨析。
作为一个以物质世界为研究对象自然科学研究者,这样一种认识或许是基本的:面对无尽的物质世界,任何一个特定的“形式表述”系统都只能是“有限真实和条件存在”的,永远谈不上对某一个形式系统探讨以“无条件普适真理”为本质内涵的“完备性”问题。在自然科学体系中,一切概念都必需是统一的,使用的语言则是无歧义的,既无需也绝对不允许借助于类似于“时空观革命”这样的语言革命解释物质世界。人类或许永远不能说出比自然本身更多的东西。物质世界的可解释性,并不在于某一个人为构造的“因果关系”。因此,在自然科学中,“可解释性”或者“理性原则”的唯一内涵仅仅寓于“无矛盾性”之中:形式系统和它所描述的理想化物质对象之间以及不同科学陈述之间必须严格遵循的逻辑一致性。人们没有理由通过概念的改变去解释物质世界,相反,人们需要使用“相同的科学语言和始终贯一的概念”去描述和揭示那个人类期望认识的物质世界。
因此,对于任何真正的科学陈述,实验验证是必需的。但是,对于确立某一个陈述系统的合理性,单纯的实验验证不仅过分简单和远不充分,甚至因为概念自身缺乏严格界定而使得真正意义之上的外部证实并不存在。相反,在如何保证一切科学陈述严格逻辑相容的前提下,揭示经验事实与理想化物质对象之间的逻辑关联,探询“独立于认识之外的客观世界”自身蕴涵的抽象共性特征才具有根本意义。显然,在当今科学世界面临许多基础性科学难题无能为力,却愈益充斥着形形色色的“宗教情结”,乃至公然否定一个“自存”的物质世界独立存在的同时,前面所引用的文字能够极其深刻地提出“独立于认识之外的客观世界”存在的事实,并且,将量子力学的哲学基础本质地界定为探询“量子力学对于独立于认识之外的客观世界究竟给出了‘什么’和‘什么深度’的表述”本身已经具有深刻的指导意义。
毫无疑问,以西方学者为主的科学主流世界对于构建现代自然科学体系,乃至对于整个人类现代物质文明的建设做出了巨大的开拓性贡献。但是,人类知识体系的涵盖十分宽泛,它只能属于共同生活于地球之上的整个人类,而且,目前的自然科学体系远未完善。事实上,在自然科学从Newton开创的“质点力学”体系,到Maxwell所构建的“电磁场理论”这样一个往往被人们称之为“经典理论”的领域中,给人们遗留下太多没有解决的前提性认识困惑问题。人们至今不能回答“到底什么是Newton力学体系中的惯性系”的问题,人们也不可能真正理性地接受为什么必需借助于一个纯粹人为提出的“电位移假设”来构造经典电磁场理论体系,此外,难道人们同样必需接受Einstein提出的“Michelson-Morley实验和相对性原理之间的矛盾”只能属于“不可解释并且也永远不允许解释”的论断,相信那个仅仅依赖于“自觉和顿悟”而杜撰出来几乎到处充满矛盾的“相对论”吗?…… 可以做出严格证明:在几乎所有人们所了解没有至今解决的科学难题中都严重地存在着逻辑不自洽的问题
1925-1926年,通常被认为是“经典量子力学”诞生和得以确立的年代。Heisenberg于1925年创立了“矩阵力学”,Schrödinger于1926年发表了他的“波动力学”以及论证两种形式表述满足等价性要求的论文。继而,在发表于1927年名为“论量子理论的运动学的和力学的直观内容”的著名论文中,Heisenberg首次对这个陈述系统试图做出一种哲学意义上的诠释,他这样指出:“量子力学的直观诠释迄今仍然是充满着内在矛盾的,这些矛盾出现在关于不连续性理论和连续性理论、颗粒和波动等观点的争论中。人们由此已经可以得到结论说,利用通常的运动学概念和力学概念来对量子力学做出的一种诠释,在任何情况下都是不可能的。事实上,量子力学起源于这样一种努力:打破一切通常的运动学概念而代之以具体的、由实验给出的一些‘数’之间的关系。”[2]
Heisenberg对于量子力学最初作出的这样一种诠释,至今一直深刻地影响或者束缚着量子力学乃至整个现代物理学的研究。这个诠释不仅完全放弃了科学陈述中作为科学语言系统中基元语汇的“概念”所必需的统一性,而且,与Einstein的“相对论”一样,将依赖于不同“观察者”的观测效应直接引入到描述客观物质世界的自然科学陈述之中,使得理论体系明确蜕化为“实验室”的“数”之间的一种关系,并且,进一步将“实验验证”界定为判断科学陈述真伪的唯一判据。当然,这样一种统治整个20世纪科学世界的“科学理念”只能根本归咎于Einstein,归咎于Einstein对于整个20世纪物理学研究一种纯粹“宗教意义”的操控性影响。并且,人们可以相信,这也是包括Bohr、Heisenberg等许多为建立经典量子力学体系做出巨大贡献的创建者们,面对事实上已经被置于“神”的位置之上的Einstein针对量子力学提出的不断批判,为什么最终不得不公开“显露一种深刻而永久的意外和失望”的原因。[3]
其实,Einstein基于自然科学必须严格遵循的“实体论”朴素思想,对本质上只能依赖于“第一性原理”而存在的量子力学所做出的严厉批判应该是深刻和准确的。但是,问题在于:公开将神学思想引入现代自然科学研究的始作俑者恰恰是Einstein本人,无怪乎Bohr需要向Einstein明确指出,他和构建量子力学的整个年轻一代“正是多么密切地沿着您所指给我们的路线继续前进”的基本事实。尽管人们同样可以认为将整个生命都真诚地献身于科学事业的Einstein同样是无奈和可叹息的,但是当年尚过分年轻的Einstein把科学思维的整个理性基础完全寄托在他的“自觉和顿悟”那个时刻开始,Einstein以及他的整个理论必然像他公开主张的“科学宗教”一样,必须依赖于本质上体现“神”的意志的“第一性原理”而存在,并且,几乎不可避免地迈入被许多现代科学史研究者称之为“生命悲剧”的生命历程。当然,这也是不在少数的现代物理学教科书,之所以反复提出必须把“第一性原理”作为整个量子力学存在基础的缘故。
换一个角度讲,当Bohr面对20初叶科学世界空前出现的认识反常指出“不容置疑,一种疯狂的理论摆在我们面前。问题在于:要成为正确的理论,它是否足够的疯狂”的时候,但是Einstein仅仅作为一个“平凡人”以及采用一种“平凡人”的通常意识,针对经典量子力学所作的许多批判是平凡和合理的。或者说,这种“合理性”也同样寓于对诸如“时空观革命”这样一些同样以“窜改概念和语言”为本质内涵的“反常意识”的批判之中。人们必需坚信,任何真正理性的认识必然是自然的、正常的、最终必然容易为人们所接受,无需也不允许通过改变“概念”或者“语言”自身的内涵去“凑合”那个充满复杂性和差异的物质世界。因此,如果说经典量子力学体系的构建者们曾经真诚地告诫人们,需要做出这样一种努力,打破“一切通常运动学概念”的束缚,以构造一种纯粹依赖于“实验室”经验事实的“数”的关系的话,那么,在今天重新审视量子力学的时候,恰恰需要做出一种“与其完全相反”的努力:将量子力学体系“重新”纳入以“同一化概念和无歧义科学语言”而构造出来的自然科学“统一框架”之内,相信绝对不可能是不同的“真理性表述”决定了所谓“宏观世界”和“微观世界”具有彼此完全不同的运动特征,相反,只能是存在于被描述物质对象自身的本质差异决定了不同陈述系统的不同形式特征。反过来讲,一旦离开了统一的概念和无歧义的科学语言,形式系统自身也不能继续普遍存在。或者说,除非像Heisenberg所指出只能当作“实验给出的数的关系”对雷同的实验事实做出本质上雷同的陈述,无法揭示那些被描述物理实在的本质内涵和抽象同一性,以展现内蕴于“独立于认识之外的客观世界”自身的基本规律。对于一切合理科学陈述,经验事实的证实永远不可违背;但是经验证实不仅仅无可穷尽,而且正如Einstein曾经指出由于概念的不确定性而使得经验证实失去真实存在意义。相反,任何逻辑悖论的“任何一次”揭示,都能够对于一个伪科学陈述构造具有决定意义的否定性判断。
从表现物质世界的角度考虑,数学仅仅是一种工具,本身没有任何特定内涵。使用数学语言的全部意义仅仅在于保证一切相关陈述以及思维推理的无矛盾性。因此,数学的全部本质内涵在于“逻辑相容性”以及满足提供能够满足“逻辑相容性”要求的推理结构。于是,当现代科学世界“将理论物理称之为数学写就的物理学”的时候,其根本寓意同样不在于形式表述系统的具体数学形式,而在于整个陈述系统与数学本质保持一致的“无矛盾性”基本原则。同样,科学陈述所追求的“理性”原则,绝不表示真的能够说出“物质世界为什么能够存在”的问题,也只能寓于对自存物质世界的所有描述必需处于严格的“无矛盾”之中。矛盾等价于二律背反,意味着处于二律背反之中的二者或者二者之中的起码一方属于“伪”陈述,必须予以抛弃。
当然,在自然科学陈述中,一旦放弃了逻辑自洽性原则,本质上也就放弃了科学。因此,当量子力学引入了表面上愈益复杂的数学表述形式的同时,却由于根本放弃了作为数学表述唯一本质内涵的“无矛盾性”原则,容忍Heisenberg所述一系列前提性矛盾的存在,反而使得这些表面上复杂的数学形式异化为“掩饰矛盾”以及“将非理性意识合法化”的欺骗手段,根本背离了数学精神。可以说,经典量子力学体系像任何其它的自然科学体系一样,根本远谈不上作为期望中的“微观世界普适真理”是否满足“完备性”问题,而且,由于存在Heisenberg所诚实指出“不连续性理论和连续性理论、颗粒和波动等观点争论,以及打破一切通常的运动学概念努力”之中蕴含的前提性矛盾,整个陈述系统本质上只能成为蕴含着许多悖论的矛盾系统。逻辑推理不可能改变逻辑前提自身存在的逻辑悖论,逻辑只能维护推理的合理性,如果明知逻辑前提存在逻辑悖论,这样的逻辑前提只能予以彻底抛弃。正因为此,尽管目前理论物理的其它领域普遍存在这样那样的逻辑推理不严格问题,但是,量子力学存在的数学问题则格外严重和深刻。或者可以说,这正是Landau在其编著《理论物理教程》的“量子力学”卷的序言中,竟然公开地将理论物理中的数学严谨性称之为“自欺欺人”的缘故。其实,放弃了逻辑相容性的科学陈述必然处于自悖之中,充其量只能成为Heisenberg所说针对某一个“特定物理实验”的数据系统,并且还是“只能按照特定计算程式所构造的特定实验数据整理系统”的一个限制体系。之所以还需要对这个实验室的数据系统做出后继的补充说明,是因为人们至今没有注意到:整个量子力学其实从来没有一次真正按照“相应数学所规定的一般法则和方式”求解过所谓的Schrödinger波动方程。
可以相信,前言开篇之首所引用的论述如果表明的是一种真诚意愿或者对于目前量子力学现状的严肃认识,期待了解和探索为量子力学所描述物理现象中那些“独立于人为认识以外客观存在”的物理实在,从而能够为量子力学构建“一个仅仅反映或者属于物质世界自身”的客观性基础,那么,可能采取的途径只能是以“逻辑自洽性原则”作为唯一的判断基准,努力揭示量子力学经典陈述中“一切昭昭在目的逻辑悖论或者曲折隐晦的细微矛盾”,重新使用“同一化”的科学语言和“无歧义”的统一概念,探询和重新展现那些只能逻辑地隶属于被描述物质对象自身的抽象共性特征。其实,一旦真的打破“一切通常运动学概念”的约束,那么,随着陈述语言失去确定性意义,本质上也完全失去“作为描述自存物质世界的陈述系统”的存在意义。当然,这才是现代科学主流社会不得不在将科学陈述中的数学严谨性公然称之为自欺欺人的同时,着意渲染“第一性原理”或者“将认识反常界定为人类面对复杂世界时所必须的认识革命”,从而为“人类面对复杂世界暂时出现的许许多多认识紊乱和逻辑悖论”提供一种“纯粹自欺”的法律地位。毫无疑义,正是“对不加任何掩饰的无理性公然强加合法性”这样一种对于人类理性认识史无前例的空前摧残,成为20世纪科学主流社会提倡“最反常、最彻底抛弃旧的世界观”的全部实质内涵。
科学和技术休戚相关,但是两者具有完全不同的涵盖。如果说,人类经历科学文明的最初曙光,但是又重新进入“爱智精神式微与务实精神兴起”的阶段;中世纪西方世界出现的宗教对科学精神和理性意识给以严酷摧残,却在工艺技术方面取得突飞猛进,那么,技术进步使得19-20世纪的人类充分享受高度物质文明的同时,面对一个“突然涌现出来”的复杂世界,几乎不可避免地会产生许许多多认识不足、不当乃至错误。所有这一切都属于人类深化认识自然的漫长历程中一种过分平常的现象。但是,公然容忍矛盾、否定逻辑、窜改概念、杜撰语言,倡导“科学宗教”精神,将隐含种种认识困惑和逻辑紊乱的猜测自欺地界定为“第一性原理”,并且将其强置于人类期望认识和了解、充满差异和复杂性的无尽物质世界之上,则不能不是人类认识史中理性意识的一次空前大倒退,重新成为对科学信仰和爱智精神的巨大亵渎和背叛,最终也必然阻碍技术得以正常。持续和有效的发展。
事实上,即使暂时不考虑“波粒二象性”、“物质波”、“波包”等许多似是而非、缺乏严格数学表述以及物理内涵的所谓概念以外,仅仅从经典量子力学的形式表述蕴含的逻辑关联考虑,不难做出严格证明:
量子力学中的“态矢量”通常不属于为Dirac形式引入的Hilbert空间,作为这个矢量空间得以存在基本前提的“叠加性”原理仅仅是一种条件存在。在大部分情况下,态矢量不满足这种特定的叠加性原理。因此,特地引入这样一种特定的数学表述形式不仅多余,而且必然导致认识紊乱。事实上,许多量子力学著述特定指出“叠加原理”具有两种不同形式的时候,它们同属于两种不同的物理实在,相应具有彼此并不相同的物理内涵,需要使用哪一种形式的叠加原理本质上并不依赖于不同研究者的不同意志,而只能逻辑地地决定于需要表述的不同不同物理真实。因此,量子力学不是第一性原理,不能也不允许将其学界定为形而上学,仍然需要首先对独立于人们意识以外的被描述物质对象做出前提性的认定。这样,在如何认识和定义“态”、“本征态”、“叠加态”等一系列量子力学的基本概念问题上都需要进行重新界定;
本质上,Schrödinger方程由于它的时间变量被定义在最终被淘汰的“虚数域”中,并不真正属于“动力学方程”的范畴。因此,这个纯粹杜撰出来的数学式即使真的存在,它可能表现的也仅仅是“量子效应”发生在粒子系统之上的一种“即时”影响。如果说,人们期望这个数学式中的“相位”能够与发生量子效应的“真实历程”形成一种对应的话,那么,任何描述“量子效应真实历程”的愿望实际上超越了经典量子力学的“有限”论域,当然也根本违背作为构造量子力学基础“能量只是一份一份而不能无限可分的方式传递”的物理真实。或者说,对于这个“有限真实”并且同样仅仅具有“有限表现能力”的特定形式表述系统而言,即使真实地存在属于“量子效应”的某些“过程细节”特征,但是对于这种物理真实的描述也超越了经典量子力学的有限论域。也正因为此,通过“求解定态Schrödinger方程”而得到“某物理量的期待值”在时间域中才可能呈现保持不变的表象特征。反过来讲,,这也是经典量子力学中与相位相关的形式量只能也必需以“虚数”形式加以表现的缘故。形式系统之中一个最终必须舍弃的形式量是完全多余的,除了掩饰认识困惑和逻辑紊乱以外没有任何意义。不难做出证明:也仅仅因为本质上并不属于能够反映时间域上变化特征的“动力学分析”的范畴,经典量子力学真的“时变算子”才可能也必须恒为“幺正”算符,从而使得时变算子对“物理量期待值”始终没有任何影响。与其一致,相当于零乘任意不同的数总能够得到相同的结果,也正因为本质上只能作为“动力学分析”中的两种“空言陈述(Empty word)”系统,动态Schrödinger波动方程才可能和Heisenberg的矩阵方程保持一致。从经典力学中的Hamilton方程出发,仅仅凭借被Dirac称之为“有趣游戏”的对应法则而杜撰出来的Heisenberg方程,与另一个依赖于“第一性原理”而被同样杜撰出来Schrödinger波动方程出发再经过形式变换而得到的矩阵方程,两个“矩阵方程”之间毫无逻辑关联。从动力学分析的角度考虑,经典量子力学涉及的物理现象通常并存着两种不同的时间尺度:一种限定于“量子效应”以内,这个时间尺度以内的物理真实超越了量子力学可能表现的范围,而另一种时间尺度仅仅适用于“量子效应发生之前或者发生以后”的粒子系统之上,它本质地隶属于经典力学的研究范畴;
此外,如果就人们希望描述的“粒子系统”而言,无论这个物理实在是出现在经典力学还是出现量子力学之中,它们自身蕴含的物理内涵以及相应出现的运动学特征,绝对不会也不允许因为出现在不同理论体系之中而发生任何真正变化。当然,在本质上,这种认识正是任何一个“理性乃至平凡的科学工作者”几乎总会自然地提出需要探求“独立于认识之外的客观世界”的原因,同时,也是人们不假思索地继续使用经典力学中的运动学量描述出现在量子力学中的粒子系统运动学状况的原因,甚至也是自然科学得以存在所必须的认识基础。相同的粒子系统需要借助于不同的理论体系加以描述,只是因为它们需要表现的物理实在不同。出现在量子力学中的粒子系统,相应存在属于这个粒子系统之上的“量子效应”,或者像Bohr所说的“量子跳跃”。显然,这样一种“跃变现象”属于一种真实存在,或者是伴随粒子系统的一种物理实在。因此,为了表现这样一种真实存在,可以并且必须像Lagrangian分析力学为约束系统构造一个“微分约束”那样,相应构造与“量子跃变”保持一致的“量子约束”方程。除了经典力学之中的约束方程通常允许定义在连续空间之中,而此处的约束方程只能定义在离散空间之中以外,两种形式的约束在物理内涵上没有本质差异。而且,虽然囿因于“离散量子跃变”的细节无从知晓,不能对粒子系统经历量子跃变以后的状态做出确定性的描述,但是,根据用以刻画物质世界独立于人们主观意识的“最小作用原理”不难对粒子系统的“大概行为特征”做出“统计学”预测。当然,这种统计学的预测并不影响粒子系统之中“单个粒子”最终结果的确定性意义。这样,使得量子力学能够从默认形形色色前提性矛盾以及完全荒悖的“第一性原理”之中解脱出来,不仅赋予“量子力学统计学表述”以实实在在的“客观性”物质内涵,而且还能够与量子力学往往需要实际使用的“能量极值原理”保持严格逻辑相容;
当然,此时这个被赋予了实在物理内涵的“量子约束”方程,无论从基本物理理念还是从单纯的形式表述考虑,都根本不同于Heisenberg的“测不准原理”或者经典量子力学通常所述的“量子对易”关系。例如,如果首先考虑量子对易关系,它与渊源于真实量子效应的存在需要所构造与经典力学中“微分约束”形成大致对应的“量子约束”完全不同。在经典量子力学中,粒子系统的状态完全决定于Hilbert空间中的一个态矢量,而量子对易关系只是希望为两个对偶Hilbert空间提供了一种逻辑关联,并没有对粒子系统的广义坐标形成任何约束,或者说,本质表现的恰恰是粒子系统“两种形式的态矢量以及两类广义坐标”之间必需的完全独立性。当然,不可能通过Dirac只能称作“有趣游戏”或者他所说“从对易数学到非对易数学”这样一种纯粹人为的随意认定,就可以经典力学中被赋予确定形式意义的Poisson括号变换到量子力学之中的量子对易关系。对于经典量子力学的实际发展历程,或许Dirac曾经做出许多具体的贡献,但是不得不指出,Dirac引入形式表述的方式不仅同样缺乏相关物质基础或者形式逻辑的支撑,而且在他“过分轻松”地将这样一些缺乏任何逻辑关联的不同数学表述形式之间的模仿赋予一种“天然合理性”的时候,在有意无意地掩盖理论体系许许多多公然存在的重大悖论的同时,为完全随意无理认定的反常存在乃至进一步走向荒谬提供了错误导向。事实上,如果注意到Dirac一方面根本无视“量子力学”和“经典力学”所描述粒子集合在“客观物理内涵”之上可能存在的真实差异,而纳入纯粹的“意识形态”范畴,片面渲染两种理论体系之间存在着本质差异,因此强调必需对经典概念进行批判的同时,另一方面却频繁使用或者简单模仿经典力学中的形式表述,仅仅凭借他所说“根据对经典力学与量子力学之间的类比的普遍性质的了解”的所谓“经典类别法”作为唯一的根据,没有经过任何“有意义的数学证明乃至物理上的解释”,随心所欲地创造着他所说的那些“我们可能希望得到量子力学中的一些规则和定理”的时候,那个被描述的自存物质世界本质上在自然科学研究之中失去了它得以存在的全部基础。于是,在漠视矛盾、彻底否认逻辑的同时,现代自然科学体系只能重新依赖“宗教情节”而存在。事实上,当某些现代理论物理研究者不乏深刻地将Dirac和Einstein联系在一起,并且以一种膜礼崇拜的口吻指出“Einstein和Dirac的思考方式与研究风格,是从第一性的原理出发,经过严密的逻辑推理和数学演绎,来获得对物理现象的深入和全新理解”,那么,正是“随心所欲杜撰真理”并且“将荒谬进一步变为形而上学或者神学”的时候,任何具有独立思维意识的科学工作者都不应该容忍对“科学、理性和逻辑”的亵渎和恣意摧残。面对无尽大自然,除了保持科学语言和科学概念的“严格无歧义性或者纯洁性”以外,需要形成一种自觉意识:任何一种特定的形式表述永远只可能有限真实和条件存在,并且根本决定于那个被描述的物质对象;
显然,“量子效应”是否存在以及可能产生怎样的影响,只能逻辑地归结于那个被研究的物质对象以及该物质对象是否真实发生能够称之为“量子效应”的物理实在,而根本独立于类似于Einstein以及Dirac这样一些智者或者天才们的主观意志。与此同时,对于任何一个合理的理论体系,如果希望对“仅仅作为物理真实”的“量子效应”做出一种大体真实和合理的“客观性”描述,那么,对于这个“确定物理实在”的刻画“必然也必需独立于另一个自身不具备确定物理内涵”的独立概念:测量。当然,基于“量子跃变”的物理实在而构造的“量子约束”方程也自然相异与Heisenberg所说的“测不准原理”:在两者对应于彼此完全不同的物理内涵的同时,量子约束在形式上构造了一种“离散约束”方程,与“量子跃变”严格对应,而借助于“不等式”则只是想当然地被用来表现与“粒子系统自身客观属性”并不一致的“最小”测量误差,当然,测不准原理只能仍然定义在连续域之中;
原则上,Einstein基于“朴素实体论”的正常意识对量子力学构造的批判无疑是“合理乃至必须”的,只不过Einstein没有运用这样一种朴素的科学观去批判同样只能依赖于“约定论”乃至“纯粹的神学意识”而杜撰的“相对论”罢了。当然,仅仅为了应对Einstein针对量子力学的批评,Bohr曾经承认任何“可观察量”的测量都需要首先包容“观测手段、实验安排、实验仪器”等具体人为操作的认定。那么,由于所有这一切具体的实验操作永远也不可能具有“可重复”的确定物质意义,总自然地会将所有与实验操作相关的陈述排除在一个“客观性”的理论体系以外,才可能对Einstein正确指出的“不依赖于感觉和测量的物理实在的要素”形成一种理性描述。于是,如果从“纯粹测量”的一般意义上可以指出:“测不准原理”并不仅仅属于量子力学,任何一种形式的测量都会对被测量的运动中物质对象产生某种影响;
但是,虽然“相对论”和“量子力学”同样只能归结为“第一性原理”而存在,两者仍然具有根本差异:量子力学属于自然科学体系中的一门学科,相应存在属于这个陈述系统自身希望描述的确定物理实在,量子力学的问题仅仅在于如何为这些希望描述的物理实在做出前提性界定,进而如何在此基础之上重新构造一个能够与其保持逻辑相容陈述系统的问题;但是,“相对论”则完全不然,只不过是披上了现代科学语言外衣的“纯粹宗教”或者“现代神学”。“相对论”期望能够为整个物质世界构造一个“没有论域限制”或者“独立于任何特定物质对象”的“泛真理”体系。或者说,“相对论”在梦呓般地期望“为充满差异和复杂性的无尽物质世界赋予‘统一与和谐’特征,从而能够仅仅服从某一个人为杜撰的简单数学公式”的同时,它的全部本质内涵恰恰在于“对于无歧义科学语言系统所必须的‘统一与和谐’的空前破坏和恣意蹂躏”。当然,“相对论”出现于20世纪,并不仅仅属于Einstein个人的问题。20世纪中包括“约定论数学”在内的整个“新神学体系”的出现,具有深刻的历史原因和和现实背景,它是自Newton开创现代自然科学体系以来一系列基元概念上的认识困惑没有真正得到澄清,却突然面对着一个更为复杂的崭新物质世界而必然引起进一步认识不足或者认识困惑的逻辑必然。但是,正因为“相对论”除了语言革命以外,没有属于这个陈述系统自身的特定研究物质对象,它只能视之为对“人类理性意识”一次史无前例的退让和摧残,自始至终充斥彻头彻尾的认识荒悖和逻辑悖论,所以相应不存在与“量子力学理性重建”相等价“如何对相对论进行理性重建”的命题。更为准确地说,以“直觉和顿悟”作为唯一存在基础的两类“相对论”,在本质上丝毫没有值得人们关注或者任何需要认真批判的东西。因此,绝对不可以将目前建立在“第一性原理”之上的量子力学和只能作为“神学”而存在的“相对论”相提并论或者混为一谈。
事实上,如果从“方法论”的角度考虑,正是Einstein首先不恰当地将实验操作引入了他的“相对论”之中,并且,将某一个特定“实验操作”之中的特定“测量结果”乃至某一种特定的“操作程式”固定化。当然,这样一种称得上登峰造极的“形而上学”思维模式,使得曾经为Einstein特别推崇但是相信Einstein从来没有真正读懂其思想的Mach采取了一种非常规的公开方式,明确在表示“我不得不断然否认成为相对论的先驱者和不承认今天的相对论”的同时,还指出“相对论越来越变成教条”了。科学实验的不同操作模式原则上无以穷尽。因此,一旦将其中的某一个特定操作模式引入到描述“自存物质世界”的自然科学陈述之中,在相关陈述系统依然满足那个符合特定操作程式所获得的实验结果的同时,最终使得整个自然科学体系陷入深刻矛盾之中。
应该说,正是意识到需要将“具体的实验操作乃至相关实验技术”与描述物质世界自身的自然科学做出严格区分,大多数理论物理研究者才提出需要将“测不准原理”改称为“不确定原理”。但是,关键问题在于:如果仅仅改变“称谓”,它并不能真正改变“原来希望赋予或者可能赋予”形式表述的真实内涵。正因为此,另一些研究者对于“目前量子力学体系”的认识应该更为准确和深刻,能够有勇气一针见血地指出:“测量是量子力学的一个核心概念,测不准是量子力学的精髓,不能回避测量问题,不能把测不准原理改成含糊其辞的不确定”;理性意识到并且诚实地指出“量子力学区分主观与客观的困难或任意性”以及整个经典量子力学本质上只能以“第一性原理”为基础,或者必须完全依赖于某几个智者“自觉和顿悟”的“第一性原理”而建立形式体系的现状。[9] 尽管任何一个在自然科学研究中自觉和理性地接受“辩证唯物主义”和“历史唯物主义”科学观的研究者绝对不可能接受“第一性原理”这样一种本质上否定科学精神和科学本质的神学思想,但是,诚实坦白而不是曲意掩饰,恰恰是铲除认识荒悖与重新探询真理的唯一基础和必要前提。如果说科学史家曾经指出,Newton对于现代自然科学发展的伟大功绩根本地在于他首次对Descartes“自然哲学”所主张的“第一性原理”构成了一种否定的话,那么,这样一种否定远不彻底,而且现代科学世界在面临着一系列没有解决的重大科学难题的时候,一个体现人类理性意识和科学精神的历史使命仍然在于:如何将这样一个并没有得到彻底否定和清算的“第一性原理”,以及任何只能依赖于“自觉和顿悟”而存在的第一性原理之中几乎必然深刻隐含着的种种“逻辑不自洽”现象从整个自然科学陈述中铲除出去。也就是说,主要由西方科学世界做出巨大历史性关系的现代自然科学体系,再次面临如何捍卫自然科学研究必须严格遵循“物质第一性”和“逻辑自洽性”两个基本原则的问题。同样,需要自觉形成一种理性意识:辩证唯物主义和历史唯物主义并不仅仅是信仰,更不是口号,而是科学。当然,十分奇怪和反常的是:在一个推崇马克思主义的国度里,我们的许多科学工作者几乎完全放弃了辩证唯物主义和历史唯物主义的科学观,在容忍一个几乎不理解逻辑的Einstein对Engels针对自然科学许多深邃入理的剖析进行恣意践踏以及无端攻击的同时,却真的接受现代西方科学世界对于逻辑的彻底否定,重新将自然科学身于“神学”之中;
事实上,如果仍然采用这位信仰“第一性原理”但是不无真诚研究者所作的分析,在目前的经典量子力学研究中,实际上往往会涉及两种本质上完全不同的过程。其中,一种被其称之为“是作为研究对象的客体在不受研究者干扰时的运动”,而另一种则被称为“作为研究者主体的观察者对观察对象的测量过程”。并且,这位诚实的研究者明确地将这样两种不同过程的共同存在根本归咎于“量子力学区分主观和客观”的困难,以至于整个量子力学最终只能依赖于为该研究者所认同并且以为需要特别宣扬的“第一性原理”而得以存在。[9]
在自然科学研究中,任何一个科学工作者都不可能完全拒绝“朴素唯物主义”影响。即使是Einstein,尽管建立在“直觉与顿悟”上的“相对论”只可能本质地凭借他所说的“现代科学宗教情节”而存在,但是Einstein的内心始终潜藏或者泳动着“实体论”的朴素意识,以至于在20世纪初“约定论”和“实体论”的重大争论之中,Einstein公开站在了“实体论”的一边。因此,或许可以相信,对于大部分科学工作者而言,他们不可能真正愿意接受这样一种“形而上学”的划分或者基于“神学意识”的诠释。但是,指出量子力学涉及“客体自身的运动”以及“依赖于测量者主观意志的测量过程以及相关测量结果”这样两种不同物理实在的陈述却是真实的,它告诉人们这样一个基本事实:在经典量子力学中,量子系统的“态”和“力学量”实际上属于“彼此并不构成确定逻辑关联”的两个“独立”概念。只不过局限于目前的经典量子力学,只能凭借该研究者心悦诚服的“第一性原理”做出纯粹“主观”意义之上的划分罢了。事实上,也仅仅因为这两个不同独立概念的存在,才可能摆脱Einstein针对量子力学中混淆“态”和“力学量”而提出的作合理批判。反过来说,正是在这个自然科学基本理念的认识上,Einstein基于一种“平常的理性意识”对量子力学做出的严厉的批判是完全合理的。事实上,如果量子力学允许引入一个能够被称之为“态”的物理量,那么,一旦某一个粒子系统的“态”得到确定,属于该粒子系统的所有物理量原则上必须相应得到形式意义上的“唯一”确定,而与人们如何对这些物理量进行具体测量完全无关。至于整个形式表述系统所定义的物理量是否具有“确定性”意义,还是仅仅具有“概率性”意义则属于另一个“完全独立”的命题,并不影响“任何具有完备意义的形式系统”在形式上必需具有的“确定性”要求。于是,立即可以做出断言:经典量子力学中关于“态”和“力学量”这样两个概念的陈述根本不可能保持“逻辑相容”。无论人们面对的物质世界多么复杂,但是,作为一种最朴素的基本常识都可以确信:自然科学之中的一个陈述系统如果能够被认作是恰当或者大概合理的,那么,一定只是因为这个陈述系统大概吻合被描述的特定物质对象而已,相反,不同形式表述所显示的差异只可能决定于物质对象自身的差异。因此,无需也不允许现代西方科学世界所作的那样:一方面否定逻辑、公然将理论物理必须的数学严谨性称之为自欺欺人、容忍形形色色矛盾的前提性存在,另一方面却又将那些他们也只能视之为“有趣游戏”的不同数学式推至“第一性原理”的位置之上,一厢情愿地期待自存的物质世界能够并且必须“逻辑地”服从那些只能依赖于“宗教情节”而生存的普适真理,继而再随意杜撰无以穷尽的“反常概念”去解释物质世界中自存的物理真实。难道所有的这一切不才是真正的自欺欺人吗?
在经典力学中,人们将粒子系统那些可以“自由变化”的广义坐标所构造的抽象空间称为“状态空间”。于是,相容于“状态空间”的定义,当且仅仅当粒子系统所有独立的广义坐标得以确定的时候时,粒子系统的运动学状态能够也必须得以完全确定。经典力学和量子力学同属于人类为了描述物质世界而构造的两种不同科学陈述体系。因此,经典力学和量子力学所描述的粒子系统正是“独立于人们主观意识以外的客观存在”,并不因为出现于不同人为构造的陈述系统而出现本质差异,粒子系统的真实物理学状态需要也依然能够为状态空间中的独立坐标而得以唯一确定。但是,根本问题在于:除了经典力学和量子力学可能共同面对某一个相同的粒子系统以外,量子力学还需要对与Planck最早发现“量子效应”相对应的物理实在以及这种物理实在对粒子系统造成的影响做出描述。这样,对于处于“量子效应”之中的粒子系统而言,状态空间之中那些原来可以独立变换的广义坐标不再独立,需要满足由量子效应决定的“量子约束”补充方程。因此,在量子力学研究中,当且仅仅当存在着量子效应,并且只是当人们需要表现这种量子效应所产生的真实影响时,由于补充“量子约束”方程的存在,粒子系统“状态空间”的自由度相应减少为一半。但是,对于此时的粒子系统,同样需要并且仅仅需要状态空间中的所有“独立广义坐标”得以唯一确定,粒子系统的“运动学状态”以及定义于该粒子系统之上的“所有运动学量”可以也必须相应得以唯一确定。不同形式系统的差异决定且只可能决定于被描述物质对象自身蕴含的差异。毋庸置疑,此时同样允许人们选择不同的运动学坐标作为描述粒子系统运动学状态的不同的独立坐标,而且,与其针对独立坐标做出的不同独立选择,真实存在的量子效应自然地对应于不同形式“量子约束方程”的存在。也就是说,除了与“量子效应”所对应的“量子约束”方程使得粒子系统的状态空间缩小以外,量子力学和经典力学对于粒子系统的描述在原则上没有也不允许存在任何本质差异。因此,为什么不认真对待和努力寻找两种不同描述中蕴含于“物质对象”自身的客观性差异,反而放纵人为随意猜测,甚至不惜杜撰概念、容忍矛盾、放弃逻辑,对于将自然科学体系中的两个能够也必须保持逻辑相容的陈述系统,强行构造一种纯粹形而上学意义上的无理分割呢?
与有限大的“量子效应”在物理上必然隐含着许多“未知的过程细节”特征保持一致,相应存在“离散”的“量子约束”方程。而离散约束方程的客观存在,则逻辑地意味着不可能提供在数学上具有确定意义的唯一解。进一步讲,因为离散量子效应隐含“未知”的过程细节特征,粒子系统在经历量子效应以后的最终结果只可能是“或然”的,不可能对粒子系统经历量子效应以后的最终结果做出肯定性的预测。显然,也正是在这个意义上,人们几乎可以断言:即使能够对粒子系统量子效应的基本规律做出描述,它也只能表现为一种“统计学”的描述。当然,对量子力学统计特征的推测完全是“物理”或者“物质”的,与最终只能归结为“第一性原理”的纯粹主观臆测根本不同。的确,由于离散“量子效应”本质蕴含细微特征的不可知性,客观地造成了粒子系统在经历了量子效应以后最终状态的不具确定性。但是,既然量子效应属于客观存在的物理真实,那么,人们总可以理性地确信:对于“自存”的物质世界而言,在其满足基本物理学规律的“可能或者允许”一切运动形式之中,只有那个“最有效形式”的运动才可能是属于物质世界自己的一种“最可几”形式。当然,此处所说的“物理学基本规律”绝对不是西方学者作为“形而上学”而强加于物质世界的“第一性原理”,它们仅仅是蕴含于“特定理想化物质对象”自身的“抽象同一性”或者“共性”特征。并且,因为这些“共性”特征原则上只可能逻辑地隶属于“理想化”物质对象,而永恒差异于真实存在充满复杂性的物质世界,只属于“相对真理”的范畴,所以形式表述系统之中与最小作用原理一致的结果仍然只能表现为一种“最可几意义”上的预测。进一步讲,此时针对量子力学需要讨论的问题,人们仍然可以借助于具有普适意义的能量极值原理,将粒子系统在经历了量子效应以后的“状态”乃至仅仅属于“该状态”的全部“物理学量”做出具有“确定形式意义”的唯一认定。当然,并不是属于这个特定状态的物理学量无法相应确定,而只是由于通常无法完全确定量子效应的“细节”或者真实历程,导致量子力学最终给出的“状态”仅仅具有“几率”意义,于是相应属于该量子力学状态的所有物理学量也只能具有“几率”的意义。因此,存在于不同形式的“对偶坐标”之间,由真实“量子效应”所决定的“量子约束”同样刻画了一种物理真实。定义于不同对偶坐标之间的量子约束,绝对不能等同于仅仅凭借Dirac妄称为“作为一个数学家曾经有过的最杰出的见解之一的,经典力学运动方程的Hamiltonian形式的重要性在于容易把它推广以引进非交换性”而杜撰出来的量子力学算符。如果说,存在于经典力学运动方程和量子力学方程之间两种算符系统的对应关系,在需要被用作构造整个经典量子力学的形式基础的时候,这种对应关系的“合理性和存在基础”只能被Dirac一句“有趣游戏”而轻描淡写地带过无疑显得过分轻浮、草率和荒谬的话,事实上,几乎立即找到许许多多的反例:一种存在于经典力学力学量之间的代数关系,根本不适用于量子力学中的微分算符关系。同样,和Schrödinger方程纯粹杜撰出来同出一理,量子力学从来没有真正求解过这个方程。而且,既然Schrödinger方程是定义在连续可微空间中的波动方程,如果这个方程的解真的存在,那么这个解也只能是连续函数,而不允许出现量子力学所期待的离散函数。事实上,将借助类似于“离散频谱分析法”中仅仅属于泛定微分方程的离散函数错认作为数学模型的解了。毋庸置疑,这才应该是Landau之所以会在其所著《理论物理教程》的“量子力学卷”序言中公然将“理论物理中的数学严谨性称之为自欺欺人”的真实原因。除了根据“第一性原理”规定某种“计算程式”以外,量子力学是根本没有数学的;
对于任何一个物质系统,它的“状态”必需具备一种完整意义:一旦人们确认了某个状态,那么,属于物质系统这个特定状态的所有物理量必然随之唯一确定;反之,如果存在量子力学所述彼此独立的“力学量完备组”,那么,随着“力学量完备组中的所有力学量”得以确定,物质系统的状态也同样得到确定。因此,在没有提供任何严格证明的情况下,量子力学为“力学量”和“力学量算符”构造的逻辑关联,本质上成为与“量子力学基本方程”彼此独立的另一个物理学陈述。这样,在量子力学中同时存在两个“独立”状态:一个是与某“力学量完备组”相对应的“确定”状态,另一个则是需要满足“量子力学基本方程”的“态函数”所决定的另一个“确定”状态。本质上,粒子系统同时存在两种“独立状态”必然构成一种“逻辑自悖”关系。对于任何一个特定的形式表述系统,确定粒子系统特定状态的“独立变量”或者“独立广义坐标”的选择是自由的。但是,一旦独立变量或者独立变量构造的状态空间已经选定,那么,属于同样粒子系统的任何其它“力学量完备组”不再具备独立意义,只能成为上述独立变量的“因变量”而存在。但是,量子力学恰恰混淆或者否定自变量和因变量之间必须服从的“逻辑隶属”关系,使得“Hilbert空间态函数”和“力学量无不组完备组”对应于对粒子系统的两种独立状态。当然,在经典量子力学的形式体系构造中,这是人们不同于自然科学体系中的其它陈述系统,不得不赋予“测量”以一种独立意义或者特殊地位的原因,最终造成整个经典量子力学体系的逻辑紊乱。于是,在如何认识粒子系统的某一个状态以及属于该特定状态的物理量的逻辑关联上,Einstein针对量子力学所作的严厉批判是应该完全合理的;
量子力学与自然科学的其它学科如果存在差异,那么,这样的差异只可能决定于被描述物质对象或者需要表现的物理现象有所不同,而不可能归咎于基本科学原则的不同。这意味着,即使在所谓的微观世界研究中,对于被研究物质对象的研究以及做出前提性的形式认定始终具有基础性的根本意义。与此同时,人们需要形成一种理性意识:为任何形式系统所定义的物质对象都永恒差异于自存的物质世界,因此,只能将形式系统所定义的物质对象称为对于物质对象的一种“理想化”认定。另一方面,对称性逻辑地意味着简单和同一性,而非对称则对应于复杂和差异性。因此,当人们需要探询那些许多尚未认识或者了解的“微观物理实在”的时候,往往可以借助于形形色色坐标变换中出现不同形式“守恒量破缺”来推测微观实体内蕴的某种更为复杂的结构特征。在这个意义上,“守恒和对称”只可能条件地存在,而“不守恒和不对称”则更为真实地刻画蕴含于“充满差异和复杂性的无尽物质世界”之中的普遍真实。或者说,守恒定律仅仅是一种理想化,守恒和对称自身不具有普适意义,不同形式的守恒特征只能逻辑地隶属于不同形式的“理想化”物质对象。因此,不允许将“守恒律或者对称性”形而上学化;
人们熟知,即使十分地崇敬Einstein,一些诚实的哲学家也曾经公允并且开门见山地指出:“Einstein的哲学思想却是庞杂、混乱和摇摆的”。事实上,一方面,Einstein凭借他的“直觉和顿悟”而杜撰出来的“相对论”只能将整个现代自然科学重新推入“约定论”所构筑的“神学”之中;另一方面,在20世纪初西方科学世界曾经发生关于“实体论”和“约定论”的重大争论之中,Einstein的确十分滑稽地站在了“实体论”一边,天真地以为他“创造”出来的几何就是物质世界普遍存在的客观现实。当然,Einstein针对量子力学所进行的严厉批判,同样体现了与这样一种“实体论”朴素意识大体保持一致的思想。但是,在如何对待Einstein针对量子力学的持续批判上,作为量子力学创始人之一并且总被人们与Eisntein相提并论的Dirac,则似乎扮演了一种十分微妙的角色。Dirac不仅没有对Einstein基于“实体论”意识的批判做出任何回应,而且他所创造的“非对易代数”以及一整套“数学表述方法”恰恰在将量子力学彻底引入“形而上学”的同时,将“约定论”推至另一个登峰造极的地步。应该说,这才是许多研究者提出只能用“第一性原理”看待量子力学,并且将Dirac与Einstein的基本哲学思想归于本质一致的根本原因。此处,不妨认真阅读和理解年近迟暮的Dirac到底是怎样重新审视和诠释量子力学的。在1975年题为“量子力学的发展”的讲演中,Dirac指出量子力学的概念“从根本上违背了Newton定律”,另一方面,又一再强调“Heisenberg新力学的一个重要之点就是,动力学变量服从一个代数,它不遵守乘法交换律”,而“Hamilton力学的重要性在于容易引进这种非交换性”,使得“我们有可能比较容易地从Newton力学的Hamilton形式过渡到Heisenberg的新力学形式,从而形成了量子力学的新方程”。姑且暂时不论一切真正理性的科学陈述为了符合“无矛盾性”基本原则,必须满足“始终保持概念、语言严格统一或者无歧义”这样一个必需严格遵循的前提性要求,但是,对于任何具有科学常识或者曾经接受一般大学教育的人都应该知道这样一个简单而平凡的基本事实:在经典力学中,Newton表述和Hamilton表述除了具体“形式表述”方程有所不同以外,两种形式表述系统本质上没有任何差异,共同表现了粒子系统需要遵循的相同物理学基本规律。因此,作为建立量子力学形式系统的全部基础,在将其与经典力学之中的Hamilton表述构造某种确定逻辑关联,并且以任何严肃科学陈述所无法容忍的轻率态度,将这个具有核心意义的逻辑关联仅仅归结为Dirac所说“有趣游戏”的时候,人们不能不提出这样的置疑:量子力学在对经典力学的Newton表述构成逻辑否定的同时,为什么允许将本质上与Newton表述完全保持同一的Hamilton表述当作构造量子力学的基础呢?显然,无论从形式逻辑自身还是从形式表述所对应的物理内涵考虑,Dirac对量子力学的诠释都是彻底荒悖甚至荒唐的。Dirac在他的同一论述中还这样提出:“也许结果最终证明Einstein是正确的,因为不应认为量子力学的现在形式是最终形式,量子力学虽然是到目前为止人们能够给出的最好的理论,然而不应当认为它能够永远地存在下去。我认为,很可能在将来某个时候,我们会得到一个改进了的量子力学,使其回到决定论。”其实,这只能视为搪塞之辞,和他所说的“有趣游戏”一样只能被视为“戏言”或者纯粹主观主义的随意猜测,没有任何严肃的科学意义。事实上,也正因为一种习惯使然的“简单形而上学”意识,在随意构造“形式化变换理论”从而必然掩盖大量“逻辑不相容问题”的同时,Dirac不可能形成一种理性意识或者具有识别能力,能够认识到“量子力学统计诠释”自身蕴含的“物质”基础。当然,这个“独立于任何约定论者主观意志而客观存在”的物质基础就是:超越量子力学自身的“有限论域”,无法描述其过程细致性特征然而真实存在的“离散量子效应”的物理实在。可以确信,如果没有理性地意识到蕴含于物质对象之身的物质基础,那些依赖于人为想象而杜撰出来的“隐参量理论”同样也不可能真正获得成功;
自然科学是用以描述那个自存的物质世界的。这样,即使从最简单的逻辑推理考虑,物质世界存在自身才可能成为人类构造自然科学体系的“唯一”基础。或者说,自然科学只可能渊源于经验事实或者人类进行的科学实验。因此,哪儿有什么“第一性原理”,而且还只是那些“允许描述者自身无视矛盾、放弃逻辑,却要求被描述的自存物质世界必须逻辑地服从根据‘约定论’而随意杜撰出来的陈述系统”这样一种完全荒唐无理的“第一性原理”呢?或许应该以“历史唯物主义”的科学观出发,客观地承认在近代科学史上诸如Einstein首先强调和予以特别重视的“质能变换”关系对于扩大人类认识物质世界的视野,以及对于现代人类充分享受的丰富物质生活都曾经发挥了巨大影响和推动作用。但是,科学并不简单同一于技术。而且,科学和技术始终在互为依赖和互为促进发展着。科学的本质在于理性,理性自然为技术繁荣提供基础;宗教则意味着愚昧,愚昧必然阻滞技术的进一步发展。事实上,对于在现代技术和现代生产之中发挥重大意义“质能变换”关系,它同样只可能属于物质世界自身真实存在的一种“物理实在”而绝对不可能通过某一个理论演绎地推导出来。如果能够仅仅使用一种“逻辑推理”方法,从某一个具有独立意义的物理学陈述推导出另一个具有独立意义的物理学陈述,那么,要么两者本质同一,要么不是逻辑推理。演绎逻辑永远也不可能推导出比逻辑前提更多的独立命题。其实,作为经验事实“直观性”描述的一种形式,质能变换早于年轻的Einstein杜撰出“相对论”的许多年以前就已经为实验物理学家所发现,而且,不难做出严格论证:Einstein自己为“质能变换”构造的证明前后充满矛盾,而不同理论物理著述为其重新构造的不同证明,其中任何一个都隐含逻辑悖论,此外不同的证明还处于逻辑互悖之中。或许可以说,这同样是Landau只能将理论物理中的数学严谨性称之为自欺欺人的缘故,尽管现代科学世界将理论物理定义为数学写就的物理学。因此,需要对自然科学的真实内涵重新做出界定。其实,面对无尽大自然,人类或许永远也不能说出物质世界中物理实在得以存在的真实原因。相反,作为自然科学的根本任务在于也仅仅在于:使用统一的科学语言,将物质世界中的不同真实存在“有限真实但是必须无矛盾”地描述出来。当然,也正是在这个意义上,人们可以确信科学理性的全部内涵就在于“无矛盾性”之中:形式系统与被描述的“理想化物质对象”之间的严格逻辑相容,以及建立在“不同理想化物质对象”之上不同陈述系统之间的严格逻辑相容,等价地说,自然科学之中的不同形式系统就是对自存物质世界某种物理真实理想化认定的逻辑必然。因此,总可以相信:只要存在就应该是合理的,必然也必须具有可解释性。当然,曾经让19-20世纪的科学世界所困惑的Michelson-Morley实验,以及为什么量子力学只可能表现统计特征等等都是可解释的,并且,它们的可解释性仅仅决定于被描述的物质世界自身。如果真的像Einstein以为的那样,必须以舍弃可解释性为代价,默认和接受他所说“相对性原理与光速不变原理”这样一对“始终处于矛盾”之中的物理真实,那么科学和理性将不复存在。
……
历史以自己的规律在运行,往往表现出惊人的相似。但是,历史绝对不是简单重复,而永远以新的品质和内涵向人们展现历史自身的共性规律。人类曾经拥有古希腊璀璨科学文明的曙光,但是继而又经历了几乎1000年罗马宗教对于理性和科学的禁锢和束缚。然而,这并不是历史的简单倒退,而是古代朴素科学文明在生产技术中的具体应用,并且在这种漫长发展和积淀过程中重新孕育着新的科学文明。与此同时,20世纪中空前物质繁荣,正是17-20世纪构建现代自然科学体系先行者打破中世纪宗教桎梏给人类带来的丰硕果实。当然,同样需要再次摆脱现代神学对人类理性的束缚,将自然科学从“否认逻辑、容忍矛盾的约定论”的形而上学以及“纯粹自欺”之中解脱出来,那么,人类的理性认识自然将再一次走向深刻化。
二.关于本书的主要结构
本书最初只由三个部分组成,后来曾经扩充为五个部分。其中,名为“经典理论若干基元概念的重新认识”的第一个部分,主要是提出现代自然科学体系中量子力学以前其它经典理论中一系列并没有真正解决的“基元认识”问题,希望通过简单陈述经典理论中若干重新推导得的结果作为进一步讨论量子力学的思考基础。在“经典量子力学反思及形式系统的理性重建”的第二部分,相关讨论集中在“经典量子力学”以内,随便指出本书所述的“经典量子力学”只是大概指20世纪上半叶科学世界已经建立的那个量子力学的基础部分。在这个部分的论述中,首先努力以“逻辑自洽性原则”作为唯一判断基准,尽可能寻找和发现量子力学体系可能存在的任何细微矛盾或者悖论;其次试图对量子力学被描述物质对象做出具有确定形式意义的前提性理想化认定,从而能够以这个前提认定作为唯一基础,重新构造一个仅仅属于这个特定物质对象的形式系统;继而力图探讨和揭示经典量子力学“在描述许多希望描述的物理真实方面为什么能够获得成功”的原因,以及考察属于这个形式系统的“逻辑前提、有限论域”这些一些以往科学世界从来没有认真对待的前提性问题,并且,最终对经典量子力学中许多基本概念进行重新澄清。在全书命名为“坚持自然科学研究中的理性原则”的最后一个部分,则希望针对出现于20世纪包括“数学”在内整个自然科学体系的哲学基础以及形式逻辑主要特征进行总体意义上的大概探讨和反思。至于现在书中的第三部分,即“经典电磁场理论及经典电动力学的一般反思”的部分是最后才补充进来的,是对笔者前些年完成初稿的《Reflection and reinterpretation on electromagnetic theory - Philosophical and mathematical examination of Maxwell’s equations》一书的浓缩、修正和重新整理。之所以最后决定把关于“经典电磁场理论和经典电动力学”的讨论纳入本书,是因为随着讨论的问题不断展开和深化,笔者逐渐形成这样一种判断:出现于20世纪科学世界中的认识困惑和认识反常,都根本渊源于Maxwell构建的经典电磁场理论体系在基本物理概念以及相关形式逻辑上存在一系列不足、不当乃至错误的问题。因此,如果不能解决经典电磁场理论的基础性问题,“相对论”以及“量子力学”的问题也永远不可能真正得到解决。此外,原来还有“自然科学研究中的承继性和整体性内蕴特征”的第五部分,是笔者在完成包括量子力学以及涉及现代理论物理其它学科在内的一般性思考,并且,还相应重新给出了一系列形式表述以后,觉得需要对这些独立得到的研究结果进行一大概的归类,以便于自己以及读者对这些重新认识的认识再进行一种整体意义上重新思考和批判。但是,考虑到笔者工作的需要以及根据笔者的提议,这部分内容已经由上海交通大学出版社以《自然科学体系梳理》的名称于2004年11月单独出版,故而此次出版本书时不再加入这部分内容。但是,《自然科学体系梳理》一书只反映笔者2004年5月以前的研究工作,本书包括最后一章针对“广义相对论”所作论述等在内的其它研究结果都没有能够纳入《梳理》一书之中。
三.关于书写本书的背景说明的大概思想
任何人都不会拒绝这样一个基本事实:四个世纪以来,以西方学者为主的科学主流世界对于构建庞大的现代自然科学体系,乃至对于整个人类现代物质文明的极大繁荣做出了历史性的巨大贡献。但是,人们同样不应该否认另一个基本事实,这就是:共同生活在地球上的人类其实是一个休戚与共的共同体,当然,源远流长、丰富多彩并且无所终止的自然科学体系也理应属于整个人类。
事实上,目前的自然科学体系远未完善,人们需要切实回答“到底什么是Newton力学体系中的惯性系和克服由于无穷多惯性系的存在使得物理学中的所有与运动学状态相关的物理量不具确定性意义”的问题;需要重新思考“Maxwell的经典电磁场理论中关于‘位移电流’所作的人为假设是否合理以及如果它必须存在则应该对应于什么样真实物理内涵”的问题;需要认真反思“Michelson-Morley实验难道的确像Einstein所说的那样‘无需也不允许’作出解释以至于必须以一对‘矛盾事实’作为构造‘相对论’基础”等许许多多属于现代自然科学体系的前提性基本问题。可以做出严格证明:几乎在至今自然科学体系为人们熟知所有没有解决的科学难题中都相应存在数学推导不严格或者逻辑不自洽问题。而且,自Newton开创现代自然科学体系的四个世纪以来,西方学者始终没有真正学会如何对被描述的特定物质对象首先作出具有确定形式意义的认定以及理性意识到这样一种前提性确认对于构造形式表述系统所具有的根本意义,相反过分简单地把某些基于局部性经验事实的合理陈述当作形而上学或者普适的绝对真理,使得整个现代自然科学研究在哲学理念上就始终处于导向性错误之中。正因为此,如果说西方科学世界曾经在形式逻辑方面做出了许多历史性的贡献,但是,同样恰恰是西方科学世界首先抛弃了以逻辑相容性为本质内涵的理性原则,公然容忍自然科学体系中形形色色矛盾的存在,使得人类的自然科学研究再一次陷入神学构造的愚昧和蛮横无理之中。
顺便指出,在某些著名西方学者书写的科学论著中,常常可以看到这样一种习惯性的认识反常或者偏见:自然科学体系中一旦出现某种逻辑紊乱长期无法解决,以至于最终只能采取一种“模糊”方式回避这些矛盾的客观存在的时候,这些西方学者似乎总喜欢提到他们所说的“东方智慧”,从而强加给东方人思维以这样一种内核:东方智慧意味着对于矛盾的容忍乃至最终成为思维理念逻辑紊乱的辩护所。其实,目前科学主流世界习惯使用的这样一种思维定式完全失实,也是非常不公正的。如果说东方人的思维习惯与西方的习惯思维之间的确存在着某种差异,那么,这种差异通常主要表现在这样两个方面:首先,在西方人擅长于通过“剖分”获取更多细致知识但是容易将这样的分割不加限制地引向“无穷”并且还特别喜好将其“绝对化”的时候,东方人则往往更注重于“整体”意义的分析以及强调局部性特征对于整体存在的“依赖”关系;其次,如果说西方人总习惯于使用“基本定律、一般原理或者普遍规则”这样的词汇,而东方人则在提出“知之为知之、不知为不知”以警醒自己从而对知识自觉地作出某种“限制和约束”的同时,自然地蕴涵着某种“整体思考和辩证思维”的朴素意识。
同样值得指出,笔者对于西方学者或者整个西方科学世界并无偏见。如果说西方科学世界中的某些研究者因为他们祖辈曾经为现代自然科学研究做出许多历史性的巨大贡献往往会不自觉地形成一种“天然”的自傲情结,难以掩饰对于东方民族的一种潜藏着的偏见和优越感,那么,这样的情绪尽管不无幼稚和可笑,但是仍然是完全可理解的。虽然对西方习惯思维的过分简单和形而上学化,以及将这些过分粗糙思维下得到结论的过分夸大乃至过分自得感到不可思议以外,但是恰恰是西方民族的率直、大胆、自信、认真乃至某些善于经营者看来的过分幼稚和天真,使笔者无法遏制发自内心的真诚赞美。反过来,面对国内普遍存在
由于缺乏自我意识而长时间形成的尾随主义哲学思潮则不能不感到深切悲哀。真正科学的必然是自然的,一定容易为人们理性地接受。因此,可以相信,在以西方学者为主构建的现代自然科学体系中,每一个晦涩难懂只能依赖于“第一性原理”而存在的地方无不存在着严重的逻辑不相容问题,并且,只要真正采取诚实的态度并不难解决目前自然科学体系中普遍存在的逻辑不相容问题。或者说,为了属于整个人类的科学事业,需要将东西方民族中那些原本属于人类品质中最优秀的部分结合起来,共同应对大自然对于人类的挑战。
面对“充满差异和复杂性”的大自然,人们需要认识的是那个“自存和无尽”的物质世界。或者说,自然科学的本质任务仅仅在于使用“无歧义”的科学语言对蕴涵于自存物质世界中不同“特定”部分的不同“抽象同一性”做出描述。一旦某一个被描述的物质对象吻合于此处所说物质世界中的那个“特定”部分,那么,它必须满足与其对应的“抽象同一性”。当然,这才是西方科学世界通常所说“自然规律”的根本内涵。因此,一旦像目前西方科学世界所做的那样,容忍窜改语言、放弃逻辑、崇尚“第一性原理”,已经谈不上自然科学的存在。人类的对无尽大自然的认识只可能永远处于逐步深化之中,自然科学需要通过对于认识的重新认识或者批判的再批判之中得以发展。为此,笔者同样真诚期待着读者对于许多年来针对现代自然科学体系所作批判的再次批判,并且重复地指出:作为对量子力学哲学基础所作的初步探讨,仅仅期望表达这样一个基本理念:自然科学中的一切形式表述系统只能是条件存在和有限真实的,根本决定于这个形式系统希望描述的物质对象和发生在这个物质对象之上的物理真实,因此,对于被描述“物质对象”及其需要表现的“物理实在”乃至与该特定物质对象发生作用的“物质环境”作出前提性的理想化认定,将成为重新构造理论体系的唯一基础。
书写与量子力学相关的著述,或者更为准确地说应该是开始认真学习量子力学,对量子力学进行一种真正较为深刻、严肃和系统的思考实质上开始于今年的4-5月间。原来,在《湍流和理论流体力学理性重构》一书交付稿出版社以后,只是希望能够将最初写于2001年的《Reflection and reinterpretation on electromagnetic theory ¾ Philosophical and mathematical examination of Maxwell’s equations》一书能尽快定稿出版。该书除了较为系统地讨论了经典电磁场理论中的一系列基本问题,进一步论证Maxwell关于“电位移”所作的“人为”假设既不需要也不允许,可以采用纯粹演绎逻辑的方法推导一个与经典表述并相同的形式表述,指出在经典的Lenz电磁感应定律中由于出现了形式系统“逻辑主体”的错位而出现相差一个符号这样一些属于这个经典理论体系以内的问题,另外还通过相当的篇幅,论述了这个经典理论体系中一些看似没有联系然而彼此本质关联的若干问题。但是,量子力学是整个现代自然科学体系中影响最大,涉及内容也最为广泛的理论体系。特别是,当笔者明确提出“目前的整个自然科学体系尚远未完备,需要在‘物质第一性’和‘逻辑自洽性’两个基本原则指导之下,对自Newton开始的整个自然科学体系进行一次‘历史性和全局性梳理’的重大科学命题”以后,笔者已经逐步形成一种意识:无法回避量子力学的问题,甚至不可能在不真正了解量子力学的情况下讨论经典理论以及“相对论”的问题。
然而,笔者发现,要能够真正读懂甚至读进“量子力学”实在太不容易。其实,当笔者还比较年轻的时候,就不止一次大概浏览过量子力学,甚至还曾经下过决心要通过对不同著述的认真比对,努力理解量子力学的基本思想。但是,这样的努力一直没有成功,并且还往往因此而自责。一个始终让内心困惑的问题在于:尽管量子力学中的数学过分“花哨”其实并不深奥,但是却始终没有真正搞清楚整个理论体系到底希望描述些什么,或者说到底是什么样的“物理实在”才是这个理论体系希望描述的对象。而且,与学习其它领域的知识完全不同,在阅读不同著者或者不同版本的量子理论时,不仅难以让人们从内心产生对几乎任意一门自然科学理论体系以“严密逻辑关联”为基本特征的一种“科学美”的体会或者呼应,相反,则始终需要不断强制自己以“不容思辨和反驳”的方式首先去接受这个理论体系构建者们提出的一系列“反常”认识乃至相关逻辑推理中一系列过分明显的错误。无疑,这对于任何一个已经习惯理性思考的研究者不能不是一种十分痛苦的心灵历程。
事实上,也正因为此,特别是随着年龄的增大和精力不断下降,内心逐渐形成这样一种潜在的意识和判断:绝对不要轻易碰量子力学,并且曾经考虑彻底放弃对这个陈述体系进行任何深入思考的尝试。但是要感谢上苍:如果再不能获得突破或许将不得不真正彻底放弃的这最后一次努力,并没有白费。其实,读不懂量子力学其实正是目前量子力学的一种本质内涵,并且,笔者也恍然大悟:这与目前科学世界所公认Einstein并不懂得“相对论”异曲同工,量子力学的构建者们和认同者们至今也不知道这个陈述系统是真正描述什么样“物理实在”的问题。于是,量子力学只能被当作微观世界中的“第一性原理”而存在着。当然,反过来讲,目前的量子力学肯定远不完善,甚至无法视为一种真正意义上的科学,同样面临需要重新重新梳理的问题。另一方面,要重新梳理量子力学,则起码需要首先明白量子力学到底“希望描述”什么的问题,最后才可能对“怎样描述”的问题进行判断。
可以认为,本书最初的编排大体上正反映了这样一种基本思路。或者说,本书是努力按照上述思想的导引,较为完整地反映如何逐步探悉和认识量子力学希望描述的“物理实在”到底是什么,继而逐步理解和深入领会经典量子力学的基本思想与如何在“实际应用”工程之中反映这种思想,以及“为什么”以及在“多大程度”之上能够与被描述的物理真实相吻合,最后再对这些基本思想的“正确性”进行判断和考虑“如何修正”的这样一种大体思维过程。
一般而言,在讨论某一些本质上存在重大认识困惑或者思维反常的理论体系的时候,需要尽可能保持一种“朴素、平凡、简单”的思考意识或者尽可能努力追寻构建者们最初曾经真实经历的思考痕迹。这样的思考方法不仅对准确认识和理解理论体系的基本思想不无裨益或者是必须的,而且正需要通过学习、了解和重新考察构建这个理论体系曾经经历的真实思考历程,才可能对这些思考中可能存在的不足、不当乃至根本的导向性错误形成一种大概合理的判断。否则,如果只需要接受目前量子力学最终给予人们那种“公理化体系意义之上的形式结构”或者仅仅作为“处理试验数据某种具体计算方案的一种基本约定”,乃至干脆接受目前科学主流社会直截了当提出的基本主张:“需要也只能将量子力学当做第一性原理对待”,那么,在量子力学被彻底凝固化的同时,人类的自然科学本质上也走到了尽头。因此,如果真的把量子力学当做一门“科学”而不是“与第一性原理保持本质同一”的“神学”那样去认真学习和阅读的时候,需要真正关注的绝对不是那些最终结论或者被认定为“公理化体系”而存在的固定结构,恰恰相反,是对于Bohr,Heisenberg,Schrodinger等经典量子力学体系构建者们在他们创建这个理论体系时曾经经历的真实思考。并且,进行这种思考的时候需要切记:必须把他们首先视之为“凡人”,认真考虑他们仅仅作为一个“平常人”曾经进行过“平常思维”的真实思考,以及对于这些平常人曾经进行并且本质上至今也没有真正解决的“所有争论”予以一种特别的敏感和重视,那么,这样的学习才可谓一种真正科学意义之上的学习。
无需掩饰,笔者并不主张甚至相当厌恶学术界的某些人往往总喜欢过分频繁乃至过分轻率地套用“天才、伟大、睿智”这样的词语,将它们置于许许多多曾经对建立人类的自然科学体系作出历史性巨大贡献的开拓者之上。的确,对于前人的过分赞誉毫无风险。但是,赞誉者不仅难免“自恃和自显聪明”乃至某种“功利主义色彩”之嫌,而且往往正是一些习惯于过分赞誉的“学者”并没有真正读懂前人思想的本质或者精髓。以至于这样的赞许如果过当,反而会阻滞人类自然科学的正常和持续发展。从历史唯物主义的科学观考虑,自然科学发展本身被赋予一种历史必然性:它本质地决定于某一个特定历史时代的生产和技术水平,而作为做出某种具体贡献的科学研究者的个人尽管一定不乏许多过人之处,但是历史上的任何大成就者则更需要“诚实、执着乃至献身精神”,当然或许更为幸运的则是历史惠顾了他的机遇。
或者笔者不能不坦率地指出,当Dirac在几乎不作任何严格证明与理性解释,仅仅将其称之为“有趣游戏”的形式模仿作为他能够“不断创造”新方程的唯一基础时,本质上并没有真正的睿智和科学可言,当然也远谈不上某些学者所称誉的“天才和深厚数学造诣”。如果某些研究者的确具有某种“数学思维”的才智,那么,这种才智首先需要表现在对任何隐含的细微矛盾或者逻辑悖论的敏感和揭示。如果赋予“逻辑不自洽”以法律地位,只能成为对数学的亵渎。同样,不得不诚实指出:或许正是由于一种“形而上学简单思维”的习惯性思维模式,以及诱因于缺乏“知之为知之、不知为不知”这样一种科学研究所必须的严谨作风和严肃精神,当然,更根本的则是局限于时代的认识能力,从Newton开始的四个世纪以来,在面对“只能定义在循环逻辑之上的无穷多惯性系”明显存在的无理性、以及“Maxwell同样毫无道理地以‘人为假设’的名义将‘位移电流’引入到经典电磁场理论体系”之中、乃至“流体力学家一方面没有搞清楚Navier-Stokes方程何以能够存在的逻辑前提,另一方面则没有明白何谓‘湍流’的同时,却仅仅期望单纯依赖对这个所谓基本方程进行‘不讲逻辑严谨性’的‘无穷推理’来研究湍流”这样一种反常事实的长期存在,以西方学者为主的科学世界,过分草率地采取了一种“实用主义”的态度,彻底丢弃了“必需保持概念在内的整个科学语言系统严格统一”这样一种起码的“理性”原则,公然提出“理论物理中的数学严谨性只能被称之为自欺欺人”这样一种真正“自欺欺人”的态度时候,人类的自然科学体系再一次陷入了与“科学精神”根本背离的“现代神学”之中。
科学本质和历史事实都告诉人们:由于自然科学本质上是研究“自存”物质世界的,科学进步必须依赖于技术的进步;反过来,技术进步同样需要科学进步不断提供养料以获得进一步发展;但是,不允许把技术简单等同于科学。如果仍然根据“历史唯物主义”和“辩证唯物主义”这样两个科学观出发,经典量子力学体系构建者们曾经做出的最大历史功绩主要在于:Bohr,Heisenberg等领袖人物能够排除众议,坚持“量子跳跃”作为一种物理真实必然内蕴的“离散”本质,并且,他们坚持将这样一种“直觉”意义之上的朴素认识以“第一性原理”的“无理方式”最终贯彻到表现这种物理真实的“结果”之中。但是,也正因为局限于那个特定时代的认识水平和认识能力,同时也根本囿因于自Newton开始就蕴涵于现代自然科学体系之中的一系列基元认识的困惑,使得他们在面对一个全新的复杂物质世界时,放弃了“矛盾必然意味着理性自毁”这样一个最基本的理性原则,被迫容忍诸如“连续性和离散性”、“颗粒与波动”之间前提性矛盾的存在。一旦容忍矛盾公然存在,理性思维自然为荒唐杜撰所彻底替代,甚至在明显是非面前都已经不再具有正常的判断能力。当然,这才是Bohr甚至公然提出“要成为一个正确的理论则需要足够荒唐”的缘故。这样,20世纪量子力学的开拓者们已经失去了许许多多原本过分平凡的判断能力,他们不可能意识到对于量子跳跃“离散本质”的肯定在逻辑上必然构成对于完全虚妄的“de Broglie物质波”,以及以这个自身处于逻辑悖论之中的概念为基础上而杜撰出来的Schrodinger波动方程形成完全逻辑否定。甚至从某一个角度讲,正是这样一种明显存在的逻辑关联,使得严肃和诚实的Schrodinger在建立他的波动方程之初曾经以一种愤怒的语言指出“如果必需承认这该死的‘量子跳跃’就悔不该过问什么‘量子理论’了”的根本缘由。在自然科学研究之中,诚实始终远比才智更为重要。笔者同样不想隐瞒:尽管同样面对的是那个时代的不同量子力学开拓者,但是对于Bohr、Heisenberg、Schrödinger从内心往往涌动着更多的敬意。怎么能够以如此轻松的空气提出“有趣游戏”这样的话语,并且以其作为论述自然科学基础的严肃论据呢?事实上,人们可以从Bohr关于“互补原理”以及Heisenberg的许多陈述之中感觉到他们的无奈:只是为了坚持表现“量子跳跃”这样一种“物理实在”的存在,他们才“迫不得已”地放弃了任何一个自然科学研究者内心渴望的概念的统一性。
人们可以并且必须始终坚信:真正科学的必然是自然的,最终一定容易为人们理性地接受,必须也总能够吻合于“平常人进行正常思维”的一般思维规则。当然,正是对这样一种理性认识所必须的坚定信念,它能够成为解决一切科学疑难的精神源泉。并且,需要再一次严肃指出:无论量子力学在基本哲学理念以及形式逻辑方面存在怎样的错误,但是量子力学存在属于自己的确定研究对象,它的问题仍然根本不同于只能以“现代神学”而存在,自始至终充满逻辑悖论的两类“相对论”。无论作为人的Einstein对待科学如何真诚和执着,并且给后人留下许多值得追思的宝贵回忆,但是,Einstein的两类“相对论”的全部本质内涵在于对“无歧义科学语言”的彻底破坏和亵渎。事实上,当Einstein过分幼稚地期待那个被描述“自存、充满差异和复杂性的无尽物质世界”能够呈现出一种“简单、和谐、统一”特征的时候,却放弃了描述物质世界的“科学语言系统及其每一个科学概念”必需满足的“和谐、统一和无歧义性”的基本要求。当然,这个所谓的陈述系统自始至终充满逻辑悖论和认识荒悖,本质上没有任何值得人们去认真对待和批判的东西。其实,这正是Einstein本人始终不能为他的理论做出任何具有真正理性意义的解释,并且,还活着的Einstein几乎不可能享受一个“普通人”的愉悦根本原因。作为一个诚实的研究者,Einstein不能拒绝由于无可解释的“相对论”而被人们推至一种“神”的位置虚渺空乏,承受着常人难以理解的无奈、愤怒和深切痛苦。或许这一切正是现代科学史研究者提出Einstein悲剧的缘故。
许多年前,笔者在撰写《自然哲学基础分析 —— “相对论”的哲学和数学反思》一书的时候,曾经以“Einstein的科学道德是给人类留下的另一份珍贵遗产”为题的文字用作全书的最后一节。现在,再一次把这一节文字重复写出如下,以表示对“科学人格”的一种深深怀念。
自然科学是人对自然的一种认识。因此,无法脱离科学研究个体在自然科学研究行为的影响。常常会出现这样的情况,研究自然本身所存在的困难并不那么大,但是,由于并不存在游离于社会以外的一个“神圣的科学殿堂”,恰恰是研究者的非科学手段把这种困难极大地增加了。科学道德、科学理想和科学责任,对于科学世界中的每一个人都是无法回避,需要认真思考的重大问题。
如果说,Einstein深邃的哲学思辨是给予人类的一个宝贵财富,那么,伟大的Einstein在追求真理中所表现的高尚道德,更是给整个人类留下的一份极其珍贵的遗产。今仅仅把Einstein在《我的世界观》一文中极少部分段落,为我们每一个人重新抄录如下,让曾经读过的人得以重温,没有读过的人得以了解。
──
要追究一个人自己或一切生物生存的意义或目的,从客观的观点来看,我总觉得是愚蠢可笑的。可是,每个人都有一定的理想,这种理想决定着他的努力和判断的方向。就在这个意义上,从来不把安逸和享乐看作是生活目的本身 ── 对于这种伦理基础,我叫它猪栏的理想。照亮我的道路,并且不断给我新的勇气去愉快地正视生活的理想,是善、美和真。要是没有志同道合者之间的亲切感情,要不是全神贯注于客观世界 ── 那个在艺术和科学工作领域里永远达不到的对象,那么,在我看来,生活就是空虚的。人们所努力追求的庸俗目标 ── 财产、虚荣、奢侈的生活 ── 在我觉得是可鄙的。
我对社会正义和社会责任的强烈感觉,同我显然的对别人和对社会直接接触的淡漠,两者总是形成古怪的对照。我实在是一个“孤独的旅客”,我未曾全心全意地属于我的国家,我的家庭,我的朋友,甚至我最接近的亲人;在所有这些关系面前,我总是感觉到有一定距离并且需要保持孤独 ── 而这种感受正与年俱增。人们会清楚地发觉,同别人的相互了解和协调一致是有限度的,但这不足惋惜。这样的人无疑有点失去他的天真无邪和无忧无虑的心境;但另一方面,他却能够在很大程度上不为别人的意见、习惯和判断所左右,并且能够不受诱惑要把他的内心平衡建立在这样一些基础之上。
我的政治理想是民主主义。让每一个人都作为个人而受到尊重,而不让任何人成为崇拜的偶像。我自己受到了人们过分的赞扬和尊敬,这不是由于我的过错,也不是由于我自己的功劳,而实在是一种命运的嘲弄。
……
我自己只求满足于生命永恒的奥秘,满足于现存世界的神奇结构,窥见它的一鳞半爪,并且以诚挚的努力去领悟自然界中显示出来的那个理性部分,即使只是其极小的一部分,我也心满意足了。
──
虽然,某些学者曾经对这种“科学人格”的存在公开向我表示怀疑,乃至心存不便坦言的疑惑,一个如此鲜明否定“相对论”者引用这样话语是否足够真诚?
其实,任何“醉心”于寻求“真理”的人们,或许已经注定一种“悲剧人生”的角色,Einstein向往的“真、善、美”只能成为他们的唯一情感支撑。任何真诚致力于探求真理的科学人几乎必然开始于对科学先行者一种潜意识的强烈崇拜,继而才可能在经典理论的学习、认识和领悟过程中,逐步获取科学判断必须的“平常心”和“理性”意识,认识到人类认识深化历程必然存在的不足、不当乃至错误。正因为此,不得不在此郑重声明或表达一种歉意:如果说科学批判中的言辞过于激烈、尖刻甚至不无抑制不住的感情用事,也仅仅为了揭示那些“由于无限次重复而被人们理所当然视为真理的谬误”的本来面貌。面对无尽大自然,人类永远不可能说出比大自然更多的东西,科学的必须是逻辑自洽的,最终必然为人们理性地接受,存在于20世纪科学世界的一切认识紊乱,只可能逻辑地渊源于Newton经典力学以及Maxwell经典电磁场理论体系遗留给人类那些至今没有解决的认识基础问题。
除第一部分中的四章最初为《世界科学》杂志所作,稍作整理仅仅用作一般思考基础以外,本书开始写于2003年仲春,经历50年一遇的酷夏初稿成于同年初秋。
杨本洛
于上海交通大学
(初稿于2003年秋,复稿于2004年初夏,重阅并略作补充于2004年岁末)
引言参考文献
[1] 尹鸿钧,量子力学,中国科学技术大学出版社,合肥,1999
[2] 喀兴林,高等量子力学,高等教育出版社,北京,1999
[3] 尼耳斯 × 玻尔集,卷6,(量子物理学基础Ⅰ),科学出版社,北京,1991
[4] 尼耳斯 × 玻尔集,卷7,(量子物理学基础Ⅱ),科学出版社,北京,1998
[5] L. D. Landau and E. M. Lifshitz, Quantum mechanics, Beijing World Publishing Corporation, 1999
[6] P. A. M. Dirac,物理学的方向,科学出版社,北京,1978
[7] P. A. M. Dirac,量子力学原理,科学出版社,北京,1979
[8] 曾谨言,量子力学新进展,北京大学出版社,北京,2000
[9] 王正行,量子力学原理,北京大学出版社,北京,2003
[10] (日)广重彻,物理学史,求实出版社,北京,1988
[11] 范岱年等编译,爱因斯坦文集,第二卷,商务印书馆,北京,1977
[12] (俄)Б. Г. 库兹涅佐夫著,刘盛际译,爱因斯坦传,商务印书馆,北京,1995
[13] 杨本洛,自然哲学基础分析 —— “相对论”的哲学和数学反思,上海交通大学出版社,上海,2000
目 录
第一部分 经典理论若干基元概念的重新认识
第1章 质点力学、电磁场理论物理背景的逻辑一致性与超光速现象物质基础
1.1 Newton力学和Maxwell电磁场理论的一般反思
1.1.1 Newton力学体系的逻辑不完备性
1.1.2 Maxwell电磁场理论中的哲学和数学不当
1.2 “相对论”的认识渊源和Michelson-Morley实验的可解释性
1.2.1 “相对论”的神学意识和认识渊源
1.2.2 物质世界的整体性和场的无形以及Michelson-Morley实验的理性诠释
1.3 物质世界的多样性和超光速现象存在的物质基础
第2章 热力学理性重建与最大熵原理和最小熵增率原理的辩证统一
2.1 热力学理性重建的历史背景
2.2 理论体系的有限表现能力与形式完备性的辩证统一
2.3 热力学平衡态以及时间坐标和热力学的重新分类
2.4 热静力学中的最大熵原理与热动力学中最小熵增率原理的辩证统一
附录:Prigogine“最小熵产生率”原理的否定性证明及若干反思
第3章 宏观物质的粒子本质与湍流
3.1 湍流研究隐含的循环逻辑问题
3.2 湍流研究中数学方程不封闭问题的必然性
3.3 从一般到特殊的普遍演绎逻辑原则
3.4 宏观物质的粒子本质与流体力学一般方程的构造
3.5 物质运动的客观性和流体运动中的有效性普遍原则
3.6 流体力学理性重构中的一般推理模式
附录:理论流体力学理性重构综述 —— 流体力学的一般动力学方程、表观应力和湍流的物理本质以及恰当定解问题的反思
第4章 物质第一性原则和逻辑自洽性原则的辩证统一
4.1 Discards的理性原则与神学
4.2 Einstein世界图和现代科学宗教
4.3 物质第一性原则和逻辑自洽性原则的辩证统一
4.4 自然科学研究中的“理性自律”
第二部分 经典量子力学反思及形式系统的理性重建
第5 章 经典量子力学“不合理”陈述的初步探询
5.1 量子力学叠加原理和Hilbert矢量空间悖论
5.2 经典Schrödinger方程隐含的无理性
5.2.1 经典表述Schrödinger方程的“非动力学”本质
5.2.2 经典表述Schrödinger方程异同于“数理方程定解问题”中的泛定方程
5.2.3 经典表述Schrödinger方程与“叠加定理”之间的自否定结构
5.2 A 关于“数理方程”形式特征及其哲学思考的附加陈述
5.3 两类Heisenberg方程的不同物理内涵
5.3.1 量子力学两种“动力学”绘景的提出
5.3.2 Heisenberg矩阵力学
5.3.3 Heisenberg运动方程与Heisenberg矩阵方程的不等价性
5.4 经典力学和量子力学中粒子系统的不同自由度以及经典对应和量子对应矛盾
5.4.1 定义域和运动自由度差异
5.4.2 Poisson括号和量子偶合之间的本质差异
5.5 量子力学关于力学量基本假定隐含的逻辑悖论
5.5.1 量子力学中测量准则与量子力学基本方程隐含的矛盾
5.5.2 量子力学测量准则和力学量完备组的本质内涵
5.6 经典量子力学基本概念紊乱的若干补充陈述
5.6.1 量子力学态函数内蕴的离散特征和态矢量空间的矛盾
5.6.2 量子力学中一个并不真实的Hilbert空间
5.6.3 “直积空间”悖论
5.6.4 伪Lorentz群
5.6.4 A 关于“坐标系”和“参照系”的一个附加评述
5.6.5关于“物质客体和形式表述”逻辑关联探析以及“宇称守恒”的初步质疑
第6章 经典量子力学中的两个特例及其思考
6.1 一维谐振子
6.1.1 一维谐振子的经典解
6.1.2 一维谐振子分析
6.1.3 关于“量子效应”物理实在的一个初步分析
6.2 Stern-Gerlach实验
6.2.1 经典分析
6.2.1 A1 关于“物质波”以及波动方程中“虚数”的一个附加评述
6.2.1 A2 关于引入“非量子数”的一个附加评述
6.2.2 关于经典分析的若干思考
6.2.2.1对易算子的逻辑前提问题
6.2.2.2 伪“时变方程”与“质心经典运动”的独立性
6.2.2.2 A 关于物质波与Bohr量子论的附加评述
6.2.2.3 外磁场中原子折向运动客观性物质基础的重新分析
6.2.2.4 相关几率解释隐含的逻辑悖论
6.2.2.4 A 关于谐振子分析和Stern-Gerlach实验分析差异的附加评述
6.2.2.5 运动学行为主体的若干思考和Schrödinger方程“物理期待”的初步探询
6.2.2.5 A一个关于“第一性原理”的一个附加评述
第7章 经典量子力学形式体系的理性重建
7. 1 经典量子力学研究对象的界定
7.1.1 量子力学中的粒子系统
7.1.1 A 关于自然科学研究中的“物质第一性”原则的一个简单阐述
7.1.2 处于量子作用之中的物质环境
7.2 量子效应
7.2.1 量子效应的基本特征
7.2.2 经典量子力学“有限论域”与量子效应“瞬时特征”的辩证统一
7.2.3 经典量子力学中的“虚数”
7.2.4 量子力学中的“波”和波的“干涉”现象
7.3 经典量子力学形式系统的重新构造
7.3.1 量子效应中粒子系统的“自由度”
7.3.1A 关于两种不同时间尺度与不同自由度的附加评述
7.3.2 量子约束的形式表述
7.3.3 “Heisenberg不确定原理”与“量子约束”方程的差异及其反思
7.3.4 量子力学的一般形式表述
7.3.5 关于“最小作用原理”普适性的一个补充性陈述
7.3.5 A 关于“量子力学”和“相对论”哲学关联的一个附加评述
7.4 量子力学中的“态”函数
7.4.1 一般性变分原理的基本特点
7.4.2 量子力学中“态”函数的引入和定义
7.4.3 “态”函数的完备性以及对于一切力学量必需具备的决定意义
7.4.3 A 关于Einstein关于量子力学“不完备性”批判一个大概的哲学评述
7.4.4 量子数和简并
7.5 关于“态”函数几率特征的重新诠释
7.5.1 若干基本物理事实的重新确认
7.5.2 态函数几率内涵以及相关形式表述系统的重新诠释
7.5.3 量子力学“特定”形式系统态得以存在的逻辑前提
7.5 A 与Bohr量子论相关的补充交代
7.6 能量极值原理与定态Schrödinger方程
7.6.1 广义虚位移空间的引入以及能量极值原理的一般性表述
7.6.2 关于能量极值原理的补充说明
7.6.2 A 关于量子效应“离散”本质的一个补充陈述
7.6.3 定态Schrödinger方程与能量极值原理粗糙联系的“说明性”分析
7.6.4 关于定态Schrödinger方程与能量极值原理一个经典等价性证明的简单分析
7.6.5 定态Schrödinger方程和能量极值原理关系的一般辨析
7.6 A 切实反对自然科学研究的“人文化”庸俗作风和“神学化”倾向
7.7 Feynman路径积分反思及其重新构造
7.7.1 路径积分方法的重新认识
7.7.2 路径积分的物理基础
7.7.3 路径积分的一般构造
7.7.4 Feynman路径积分若干“思维反常”的思考
第三部分 经典电磁场理论及经典电动力学的一般反思
第8章 电磁场经验事实的重新陈述
8.0 质疑经典电磁场理论的“大概”纲要
8.1 静电场
8.1.1 Coulomb定律及其定义域
8.1.1 A 关于形式系统定义域所蕴含“物质内涵”的一个简单陈述
8.1.2 电场E的引入及其经典表述
8.1.2 A 静电场定义域物质内涵及其逻辑完备性的附加分析
8.1.3 静电场经典描述中的认识歧义及其澄清
8.1.3 A 关于静电场“整体静态”特征及其相关问题的一个附加讨论
8.1.4 静电场“状态”和相关“定解问题”的恰当构造
8.1.4 A 关于“数学物理方程”物质基础的附加论述
8.2 静磁场
8.2.1 经典陈述中的电流元和电荷守恒定律
8.2.2 经典陈述中的Ampere-Biot-Savart公式以及磁场B的引入
8.2.2 A 关于Biot-Savart定律和Ampere定律的一个“历史性”附记
8.2.3 静磁场散度和旋度的“经典分析”以及相关陈述存在条件的重新探讨
8.2.4 Ampere定律的限定条件
8.2.5 静磁场定解问题的恰当构造
8.2.6 电流元以及静磁学基本约束条件的重新确认
8.2.6.1 电流元经典定义隐含的逻辑悖论
8.2.6.2 电流元的重新定义
8.2.6.3 静磁场分析的若干逻辑前提
8.2.6 A 物理学陈述的物质基础及其形式认定
8.3 经典电磁场理论的物质基础和构造性特征
8.3.1 经典电磁场理论的研究对象及其物质基础
8.3.2 经典电磁场理论隐含的限制条件
8.3.3 电荷密度“可能”诱导的电流
8.3.3 A 关于形式系统“有限论域”和“逻辑前提”的一个附加评述
8.3.4 电流密度“可能”诱导的电荷
8.4 Faraday电磁感应定律的重新表述
8.4.1 电磁感应定律
8.4.2 Lenz定律的物理本质和形式陈述中的逻辑倒置
8.4.2 A 关于电磁学中“右手法则”实际物理内涵的重新界定
8.4.3 Faraday修正表述的“能量”分析法
8.4.4 Faraday电磁感应定律与Biot-Savart定律之间的逻辑关联
8.4.4 A 关于Faraday电磁感应定律定量表述的一个历史性简单评述
8.5 经典电磁场理论中“位移电流”的重新认定
8.5.1 经典“位移电流”的重新定义及其演绎推导
8.5.2 两种推导“位移电流”的修正方法及其逻辑不当分析
8.5.2.1 第一种关于“位移电流”的修正表述及其逻辑不当分析
8.5.2.1 A 构造位移电流的真实思考过程及其反思
8.5.2.2 第二种关于“位移电流”的修正表述及其逻辑不当分析
8.5.2.2 A 关于“电的磁效应和磁的电效应”的简单评注
8.6 Maxwell方程组的重新构造及其有限论域
8.6.1 Maxwell方程组修正
8.6.1 A 关于“定义域”问题的一个附加评述
8.6.2 经典电磁场理论的物质基础、基本特征及有限论域
8.6.2.1 经典电磁场理论的研究对象
8.6.2.2 经典电磁场理论体系的“隐式”特征
8.6.2.3 经典电磁场理论体系的有限论域
8.6.2.3 A 复杂系统的“构造性”特征
8.7 电磁场能量分析的理性重整
8.7 A “力”和“能量”分析的简单评述
8.7.1 经典Poynting理论及其存在的逻辑悖论
8.7.1.1 经典Poynting理论的一般陈述
8.7.1.1 A 关于“耗散”的一个附加评述
8.7.1.2 隐含于Poynting理论中的一个逻辑悖论
8.7.1.2 A 电磁作用“形式完备性”和物质世界“不可分割性”之间的逻辑对应
8.7.1.3 存在于Poynting理论中的另一个悖论
8.7.2 电磁场一般能量方程的重建
8.7.2.1 传递“电磁能量”不同逻辑主体的确认
8.7.2.1 A 关于“物质环境”理想化认定的附加评述
8.7.2.2 出现于“Lorentz公式”中电流的重新认定
8.7.2.3 动态电磁场的能量方程
8.7.2.4 能量方程物理内涵的一般分析
8.7.2.5 动态电磁场能量方程的一般性表述
8.7.2.6 一个与“位移电流”习惯认定一致的补充分析
8.7.2 A 关于“物质第一性”和“逻辑自洽性”原则的一个附加评述
8.8 电磁场的逻辑主体及其理想化物质背景的认定
8.8.0 关于电磁场逻辑主体的若干质疑
8.8.0 A 历史的沉思
8.8.1单粒子系统的运动学状况及其描述
8.8.1 A 物质世界的不同“物质层次”与形式系统的“唯一性”问题
8.8.2 多粒子系统及其运动学状态的描述
8.8.2 A 粒子和电磁场
8.8.3 电磁场形式表述系统“物理表述空间”的重新确定
8.8.3 A 关于经典能量理论一个补充证明的否定性证明及其分析
8.8.4 电磁脉冲
8.9 关于电磁学量D和H独立性问题的探讨
8.9.1 经典电磁场理论中的D和H
8.9.2 电磁学量D和H可能具有的独立意义及其物质基础
结束语 —— 兼论Hawking科学观中的“自洽”问题
第9章 十九世纪电磁学研究的历史回顾
9.0 自然科学研究的物质基础与“类别”分析隐含的逻辑悖论
9.1 Maxwell原创性工作的一般反思
9.1.1 “场”的无形与简单“类比”中的形而上学
9.1.1 A 物质场“几何”特征辨析
9.1.2 构造Faraday电磁感应定律中的疏忽
9.1.2.1 Neumann表述及其大概评述
9.1.2.2 Maxwell对Neumann表述的整理及其大概评述
9.1.3 “位移电流”构造中的逻辑失当
9.1.4 简单“比拟”必然隐含的逻辑不相容问题
9.1.4 A 关于一个“异化”了的“类比”评析
9.2 Maxwell电磁理论不足的重新认识和Lorentz电子论
9.2.1 Maxwell电磁理论中电荷和电流的“实在”性
9.2.2 形式系统及其逻辑主体的重新划分
9.2.3 “力”不属于电磁场和能量分析的本质意义
9.2 A 关于Maxwell经典理论若干评述的简单评述
9.3 Poincare的“协变性”原理及其隐含的伪科学
9.3.0 现代物理学中“协变性”原理的大概界定
9.3.1 Poincare构造相对性原理的历史背景及其认识渊源
9.3.1 A 自然科学发展史中的科学人与科学真诚
9.3.2 Galileo小船运动图景中的一种“过分平凡”真实
9.3.2.1 Galileo小船运动图景的最初陈述及其演化
9.3.2.2 Galileo原理不同陈述间的物理内涵失真
9.3.2.2 A 物理量必须的确定性
9.3.2.3 Galileo原理隐含的逻辑不当
9.3.2.4 Galileo描述中“同一化”图景得以存在的“物质”前提
9.3.2.4 A Galileo相对性原理的另一种“等价性”陈述及其评述
9.3.3 “坐标系”和“参照系”的根本差异以及科学陈述必须的“客观性”原则
9.3.4 协变性原理的认识颠倒
9.3.4 A 认识深化中的循序渐进和“天才论”批判
9.3.5 物质运动“客观性”原则与一般物理学陈述中“相对运动”辩证统一的补充陈述
9.3.5 A “时钟和钢尺”辨析以及“物理学几何化”思潮的批判
9.4 Einstein“相对论”的完全荒悖及其蕴涵的神学意识
9.4 A Mach的“朴素”唯物论与科学宗教
9.4.1“校钟”操作性定义中蕴涵“不唯一性”问题
9.4.2“相对论”时空变换所构造的逻辑循环结构
9.4.3 光速“基本量”蕴涵的逻辑倒置
9.4.3 A 不变光速“前提”和形式逻辑中的“隶属”关系
9.4.4 “原时和钢尺”与“时空变换”的逻辑悖论
9.4.4 A Einstein忠告
9.4.5 Lorentz变换的“空群”结构和反常叙述
9.4.5 A Einstein心目中的科学殿堂
9.4.6 伪Minkowsky空间的“量纲”紊乱和对于“空间结构”的逻辑否定
9.4.7 孪生子佯谬
9.4.7 A 超光速争论及科学语言规范
9.4.8 “Einstein时间膨胀”和“Lorentz长度收缩”所构造的逻辑悖论
9.4.8.1 关于“时间膨胀”和“长度收缩”的经典表述
9.4.8.1 A 作为神学系统的“相对论”没有任何值得批判的地方
9.4.8.2 “时间膨胀”和“长度收缩”隐含的矛盾方程
9.4.8.3 Einstein光子钟构造的“伪”实验模型
9.4.8.3 A 关于Lorentz变换的“观察性”意义与Einstein光子钟“无理性”的一个附加评述
9.4.9 “相对论”否定性论证中的“季灏”思维实验模型
9.4.10 运动光源光信号的“观察性”描述
9.4.10 A 关于宇航科学中“电磁通讯”的若干原则性思考
9.5 充满对真理和正义“病态爱”的Einstein
9.5.1 Einstein的真理标准及其自悖性
9.5.2自然科学研究真理标准的重新探讨
9.5.2.1被研究“物质对象”的前提性界定
9.5.2.2科学陈述“合理性”的确定意义
9.5.2 A 关于自然科学中“实践是检验真理唯一标准”的大概评述
9.5.3 探询物质世界基本模式的探讨
9.5.3 A “绝对实在论”和“绝对约定论”中的形而上学
9.5.4 Einstein悲剧
9.5.5 自然科学发展中“承继性批判和批判性继承”的辩证统一
9.5 A 关于“是否苛求Einstein”一个必须的附加说明
第10章 场分析数学基础若干反思
10.A 数学、逻辑与科学批判
10.1 双旋度Poisson方程
10.1.0 一般背景介绍
10.1.0 A 1 两类方程和两种正则假设的区分
10.1.0 A 2 恰当形式表述的“物质”基础与人为“随意”认定的无理性
10.1.1 双旋度Poisson方程的积分表述
10.1.1.1 双旋度Poisson方程的第一类积分表述 (0阶表述)
10.1.1.2 双旋度Poisson方程的第二类积分表述形式 (1阶表述)
10.1.2 双旋度Poisson方程内蕴的欠定特征和矢量势散度任意假设的自适应性
10.1.3 双旋度Poisson方程的势分析
10.1.3.1 附加势的出现
10.1.3.2 体积势
10.1.3.3 边界势
10.1.3.4 分量势综合
10.1.4 双旋度Poisson方程的边值问题及其基本特征
10.1.4.1 双旋度Poisson方程恰当定解问题的构造
10.1.4.2 双旋度Poisson构造了一个2维Riemann空间中的约束方程
10.1.5 另一个独立定解问题的提出
10.1.5 A 双旋度波动方程的提出及其独立性
10.2 用一对任意标量场和无散向量场作为散度和旋度表述向量场的问题
10.2.1 用散度和旋度表述向量场的命题
10.2.1.1命题的数学表述和存在性分析
10.2.1.2 唯一性要求与齐次方程解的恒为零条件的提出
10.2.1.3 齐次边值问题恒为零条件分析可能隐含的逻辑歧义
10.2.2 经典唯一性定理与相关的悖论性推论
10.2.2.1 经典唯一性定理
10.2.2.2经典唯一性定理分析中一个通常被遗忘结果
10.2.2.3 类似于经典分析的另一种推论
10.2.2.4 类似于经典唯一性定理的再一个推论
10.2.3 唯一性条件的逻辑判断
10.2.3.1穷竭分析
10.2.3.2 相关的数理逻辑表述
10.2.4 重新构造的边界条件的合理性验证
10.2.5 用散度和旋度表述向量场的积分表述
10.3 向量场求散求旋的“逆”运算问题
10.3.1 向量场求散求旋逆运算的数学表述
10.3.2 经典陈述中的超定问题
10.3.3 广义Robin边界条件的提出和构造可解积分方程的一种途径
10.3.3.1 关于一般Poisson方程的Robin边界条件及其重新思考
11.3.3.1 A 相关边界条件构造中存在的逻辑不当
10.3.3.2 广义Robin边界条件以及相关的边界积分方程的构造
10.3.4 构造积分表述的另一种途径以及求散求旋逆运算与用散度旋度表述向量场之间的逻辑相容性
10.4 双旋度算子构造的波动方程
10.4.0 相关数学基础简单回顾
10.4.1 无界域中的“一般”波动方程
10.4.1.1 一维无界域中的波动方程
10.4.1.2 高维空间波动方程
10.4.2 双旋度波动方程定解问题的基本形式
10.4.3 无界域中的双旋度波动方程
第11章 电磁场数学模型的恰当构造
11.A 经验事实陈述、恰当数学模型构造与科学陈述的物质基础
11.1 静电场定解问题的再分析
11.1.1 静电场定解问题的构造
11.1.2 若干问题讨论
11.1.2.1 形式系统中自变量和因变量必须的逻辑对应
11.1.2.2 形式系统的物理表述空间
11.1.2.3形式系统“真实”存在的理想化物质环境与“虚拟”实验电荷
11.1.2.4 能态“冻结”问题和静电场的“条件”存在
11.2 静磁场定解问题的再分析
11.2.0 静磁场理论“一般背景”回顾
11.2.1 静磁场“原始模型”的恰当构造
11.2.2 静磁场分析中若干需要注意的问题
11.2.2.1 自变量电流元基本物理内涵的准确认定
11.2.2.1 A 自然科学中的一般性陈述和单称性陈述以及约束映射与延拓映射
11.2.2.2静磁场因变量的“准确”认定和经典物理量磁场B隐含的“不恰当”性
11.2.2.3 静磁场本质蕴涵的“动态”特征
11.2.3 静磁场“修正模型”的提出
11.3 电磁场一般动力学方程“经典分析”反思
11.3 A 科学技术发展中的双刃剑
11.3.1 Maxwell经验方程蕴涵的结构性悖论
11.3.2 电磁场理论一般动力学方程“经典构造”简介
11.3.2.1 动态电磁场势的引入以及Maxwell方程组的等价表述
11.3.2.2 边界条件的确定以及相关定解问题的数学表述
11.3.3 一般动力学方程经典表述中的逻辑不当
11.3.3.1 经典数学模型本质蕴含的“欠定”特征
11.3.3.2 自变量和因变量之间的逻辑不相容问题
11.3.4 经典“规范变换”蕴涵的一系列逻辑悖论
11.3.4.1 规范不变性原理的提出及其隐含的逻辑不当
11.3.4.1 A 关于物理量E和B与势函数的若干附加讨论
11.3.4.2 经典理论中的Coulomb规范和Lorentz规范及其引起的物理失真
11.3 A 理论体系“构造性”特征的“物质”基础与逻辑
11.4 电磁场理论一般动力学方程的理性重构
11.4 A 关于“电磁波基本方程组”的一个附加分析
11.4.1 形式系统自变量的重新确认
11.4.1.1 经典电磁场理论“静态分析”中的自变量
11.4.1.2从电磁场“静态分析”到“动态分析”拓展过程中“形式量”的合理变化
11.4.2 电磁场理论一般动力学方程的构造
11.4.2 A 经典电磁场理论体系中“静止电荷”和“运动电流”具有的“独立”意义
11.4.2.1 相关“经验方程”的合理确认
11.4.2.2 动力学“势函数”的引出和一般动力学方程
11.4.2.3 关于电磁场一般动力学方程的补充讨论
11.4.3 电磁波特征的一个附加分析
11.4.4 动态电磁场定解问题的恰当构造
11.4.4.1 动态电磁场的统一表述
11.4.4.2 两种势函数的独立性及其独立存在数学物理模型
11.4.4.3 独立电流激发动态电磁场的数学物理模型
11.5 电磁波物理基础的初步探询
11.5.1 电磁场与电磁波
11.5.2 电磁波“弯曲迹线”问题的提出
11.5.3 电磁扰动的“传播”过程
11.5.4 电磁扰动的一个“近似”方程
11.5.5 大空间域中的电磁波传播
11.5.6 如何为电磁波“迹线”构造一般性“变分原理”的大概思考
11.5.6 A 1 关于求解“物质波迹线”一般性“变分原理”的另一个补充说明
11.5.6 A 2 关于几何声学中Snell“声波迹线”的启示
第12章 经典电动力学的若干反思
12. A 逻辑、物质实体和自然科学基础争论
12.0 引言
12.0.1 关于“经典电磁场理论”、“经典电动力学”和“量子力学”的通常认定
12.0.1.1 《中国大百科全书 - 物理学》中的相关陈述
12.0.1.2 《McGraw-Hill物理百科全书》中的相关陈述
12.0.1.3 其它《电动力学》著述中的相关陈述
12.0.2 关于“电动力学”一般认定的大概评述
12.0 A 关于《电动力学》教材引起东西方文化差异的思考
12.1 关于带电粒子激发电磁场的经典陈述及其批判
12.1.1 推迟势
C1. 数学物理评述1和关于电磁波“经验证实”的一个附加评述
12.1.2 运动点电荷的Lienard-Weichert势
C.2 数学和物理评述2
12.1.3 运动点电荷的电场和磁场
C.3 数学和物理评述3
12.1.4 加速带电粒子激发的电磁辐射
C.4 数学和物理评述4
12.1.5 关于电动力学经典陈述的综合评述
12.1 A 哲学和数学
12.2 带电粒子激发电磁场的再分析与相关形式系统的重新构造
12.2.1 带电粒子激发电磁场若干前提概念的重新认定
12.2.1.1 形式系统自变量的重新确认
12.2.1.2 经典理论“惯性系”蕴涵的唯心主义和伪科学性与理想化物质环境的重新认定
12.2.1.2 A 捍卫自然科学研究的“唯物主义”基础
12.2.1.3 电荷守恒定律的非独立意义与因变量的初步确定
12.2.1.3 A 关系式的“无条件认定”与关系式物质基础“前提性确认”辨析
12.2.2 经验方程和相关形式量的重新认定
12.2.3 运动中带电粒子对电磁场矢量势的影响
12.2.4 运动中带电粒子对电磁场标量势的影响及其思考
12.3 经典电动力学若干基本问题的澄清
12.3.1 经典电动力学“有限论域”的重新确认
12.3.1 A 关于粒子和电磁场作用中的“宏观和微观”概念
12.3.2 运动中带电粒子激发电磁场的“动力学特征”及相关“物理内涵”的重新认定
12.3.3 带电粒子运动分析中物质环境的理想化认定
12.3.4 带电粒子的“自作用”疑难
12.3.5 根据Lorentz变换构造Lienard-Wiechert势中存在的逻辑悖论
第四部分 坚持自然科学研究中的理性原则
第13章 量子力学若干基本概念的重新认识
13.1 Hilbert空间歧义
13.1.1 量子力学解空间不是Hilbert空间
13.1.2 解空间物理内涵的不完备性和形式逻辑歧义
13.1.2.1 物理量不同表述中隐含的“逻辑自悖”问题
13.1.2.2量子力学态的同一性和完备性思考
13.1.2.3 量子力学“态”的示例分析
13.1.3 状态空间和解空间两种不同前提性认定蕴涵的哲学理念分歧
13.2 不同叠加形式共存及其物质基础
13.2.1 干涉叠加现象
13.2.2 干涉叠加得以存在的条件以及无关于“波粒二象性”
13.3 连续性Schrödinger方程与量子效应离散本质的逻辑自悖
13.3.1 Schrödinger方程的连续性本质
13.3.2 Schrödinger方程独立于动力学分析过程
13.3.3 Schrödinger方程“无关”于能量极值原理
13.3.4 广义坐标量子约束与Schrödinger方程之间的独立性
13.3.5 Schrödinger方程难以求解的物理本原
13.3.6 Schrödinger方程的“伪”边界条件
13.4 量子约束与Heisenberg方程的“空言”陈述
13.4.1 量子约束的真实性与量子力学中不可交换代数的虚妄性
13.4.2 经典量子力学“算子运算”中的逻辑紊乱
13.4.3 Heisenberg矩阵方程与Schrödinger方程的相异性
13.4.4 Heisenberg矩阵方程与Hamilton力学的无关性
13.5 经典量子力学中的测量歧义
13.5.1 关于力学量不同经典认定方式的独立意义及其逻辑悖论
13.5.2 “EPY佯谬”解释中的佯谬
13.5.3 量子力学引入“测量”称谓的本质原因及其蕴涵逻辑悖论
13.5.4 “测不准原理”对于整个自然科学体系的一般性意义
13.6 关于Einstein对量子力学质疑的回答
13.6.1 EPR佯谬
13.6.2 量子力学“统计诠释”的物质基础
13.6.3 什么是物理实在 —— 自存物质世界的确认是进行自然科学研究的逻辑前提
13.6.4 经典“态”与力学量表象以及力学量重新表述所具备的形式确定性与逻辑一致性
13.7 叠加态,纠缠态和相干性问题
13.7.1 经典量子力学中的“本征态”以及相关陈述的澄清
13.7.2 量子力学中的“叠加态”及其相关陈述的澄清
13.7.2.1本征态力学量“具有确定意义”的不真实性
13.7.2.2定态Schrödinger方程中的“量子数”物理内涵的重新确认
13.7.2.3 经典“不确定原理”认识错位的再分析
13.7.3 量子力学中的纠缠态
13.7.4 “量子公设”正名以及“细致性描述”的不合理性
13.8 关于理论体系“构造性”特征的认识歧义和拓展量子力学的基本途径
13.8.1 理论体系“构造性”特征正名
13.8.2 经典量子力学中普遍存在的“构造”悖论
13.9 量子力学体系的理性拓展
13.9.1 彻底清除自然科学研究中的“无穷演绎”倾向
13.9.2 拓展量子力学的基本途径
13.9.3 探讨物质的基本途径与对称性研究的逻辑倒置
13.9.4 自然科学研究中“物质第一性原则”的理性重申
13.10 物质世界“复杂性”的内蕴特征和形式系统中“偶合现象”的普遍存在
13.10.1 客观存在的“复杂性”独立于人为构造的非线性算子
13.10.2 物质世界的“离散”本质
13.10.3 形式系统普遍存在的“偶合”现象
13.11 经典量子力学物理基础和形式表述的重新认定
13.11.1 量子力学体系所研究的物质对象
13.11.2 量子力学希望表现的物理真实和态函数的统计内涵
13.11.3 量子效应的刻画与量子力学基本方程
13.11.4 形式系统“有限论域”的确定
第14章 关于量子力学语言系统的若干思考
14.1质能变换关系独立于相对论
14.1.1 Einstein关于质能变换最初表述中的逻辑悖论
14.1.2 源于相对论推导质能变换变换的其它方法及其隐含的逻辑悖论
14.1.2.1 推导质能变换关系式的几种相近方法
14.1.2.2 相关推导中的逻辑悖论
14.1.3 质能变换和相对性原理之间的逻辑悖论
14.2 质量定义及其反思
14.2.1 经典力学质量定义中隐含的循环逻辑
14.2.2 关于质量定义中循环逻辑的若干反思
14.2.3 质量的现代定义及其隐含的逻辑悖论
14.3 质能变换相关经验事实的重新审视
14.3.1 Kaufman质速关系实验
14.3.2 核反应中的质量亏损
14.3.3 质速变换关系论证中的循环逻辑结构
14.3.4 质能变换中的循环论证
14.4 现代理论物理语言系统一般规则的大概探讨
14.4.1 构造语言系统的若干前提性认识
14.4.2 “工具”语言和“命题”语言
14.4.3 科学陈述中的关系式以及关系式得以存在的前提
14.4.4 物质观革命的永恒意义和“时空观”革命的荒谬性
14.4.5 对称性原理的条件存在和对称性研究在探索物质世界中的意义
14.5 “量子”存在的独立性、客观性及其理想化抽象定义
14.5.1 “量子”的经典定义
14.5.2 客观存在“量子”概念的前提性认定
14.5.3 连续电磁场的条件存在与物质世界的离散本质
14.5.4 关于“光的波动性”假说的重新反思
14.5.5 量子的独立存在及其一般特征
14.5.5.1 量子与微观粒子的引入
14.5.5.2 电磁场量子与光子的重新定义
14.6 关于“量子叠加”的表述
14.6.1 “波”与“干涉现象”
14.6.2 物质场中的干涉现象及其存在条件
14.6.3 量子力学研究对象的再次探讨
14.6.4 微观干涉现象的条件存在及其描述
14.7 关于“微观事件统计决定性、de Broglie波和概率波”的若干补充分析
14.7.1 微观事件的统计决定性
14.7.2 de Broglie波
14.7.3 概率幅
结束语
第15章 以“约定论”为基础的现代数学面对“自否定”的重大危机
15.0 引言
—— 关于“Hilbert公理化思想”本质蕴含“伪科学性”的一般性概述
15.0.1 现代自然科学体系对于“逻辑”的退让
15.0.2 Hilbert“公理化思想”蕴含的“伪科学”本质
15.0.3 现代物理学的“独断论”基础以及对逻辑和理性的彻底否定
15.0.4 揭示“公理化体系”的欺骗性和重新确立“逻辑自洽性”基本原则
15.0.5 对于“直觉主义”潜藏“理性意识”的重新肯定
15.1 数学学科中自然科学基本原则的重新确立
15.1.1 形式表述“逻辑主体”的确立与“存在性”原则的提出
15.1.2 缺乏逻辑主体的形式系统的“空言性”本质及其隐含的逻辑紊乱
15.1.3 科学“真”以及科学人必须的“诚实”素质
15.2 数学基础逻辑悖论及其理性重释
15.2.1 理发师悖论释疑
15.2.2 说谎者悖论释疑
15.2.3 Cantor悖论释疑
15.2.3.1 什么是Cantor悖论
15.2.3.2 Cantor关于集合的“相容性”补充条件
15.2.3.3 集合论本质蕴涵的“无论域限制”基本理念
15.2.3.4 集合论构造原则的重新考察
15.2.3.5 集合论“概括原则”隐含的逻辑倒置问题
15.2.3.6 “相容性”补充条件的无效性分析
15.2.3.7 Cantor集合论隐含的“总括”悖论
15.2.4 Russell悖论释疑
15.2.4.1 Russell悖论的构造
15.2.4.2 Russell悖论对于朴素集合论的影响
15.2.4.3 Russell悖论再次构造了对“概括(总括)原则”的逻辑否定
15.2.5 关于“逻辑悖论”的一般性评述
15.3 现代形式语言系统个别“关键词”的缺失及其纠正
15.3.1 集合论符号“Δ确切内涵的重新界定
15.3.2 形式逻辑中“隶属”关系的独立意义及相关“符号”的约定
15.3.3 集合论“外延原则”和“概括原则”的重新表述
15.4 与“数学直觉主义”的异同性分析
15.5 公理化集合论反思
15.5.1 公理化集合论基本思想
15.5.2 公理化集合论中的循环逻辑
15.6 Hilbert公理化思想隐含的逻辑不相容
15.6.1 Hilbert形式主义的“无定域”本质
15.6.2 Hilbert形式主义和“概括原则”之间的逻辑呼应
15.6.3 Hilbert“运动”概念引发的逻辑紊乱
15.6.4 理想化物质对象所定义的“有限论域”与形式系统的“有限性”
15.7 伪Minkowski空间逻辑蕴涵的“绝对伪性”
15.7.1 伪Minkowski空间“负”距离本质蕴涵的“自悖”特征
15.7.2 伪Minkowski空间不是4维空间
15.7.3 伪Minkowski空间隐含的“恒长度”约束及其对“独立向量”的逻辑否定
15.7.4 伪Minkowski空间逻辑蕴含的“非线性”结构
15.7.5 伪Minkowski空间中的“量纲不统一”问题及其蕴涵的逻辑倒置
15.7.6 伪Minkowski中的“除法”运算
15.7.7 伪Minkowski空间的“独断论”基础以及蕴含逻辑悖论的必然性
15.8 现代数学中大量存在的逻辑倒置问题
15.8.1 基本拓扑概念中的逻辑悖论
15.8.2 现代数学体系中普遍存在的认识逻辑倒置
15.9 物质第一性原则对于自然科学研究所具有的普遍意义
15.9.1 自然科学“物质第一性原则”与形式系统“存在原则”的逻辑一致性
15.9.2 关于“非Euclid几何”等相关数学理念的附加评述
第16章 现代天体力学物理内涵反思
—— 关于“广义相对论”以及“现代微分几何”虚妄性的一个导引性评述
16.0 引力场“拖曳实验”及其相关背景材料介绍
16.1 杜撰“广义相对论”的基本构思及其大概评述
16.1.1 Weinberg 著述中的“序言”
16.1.2 Weinberg著述中的“历史介绍”
16.1.2.1 非欧几何的历史
16.1.2.2 引力理论的历史
16.1.2.3 相对性原理的历史
16.2 经典“天体力学”局限性的重新认识
16.2.1 “惯性质量和引力质量”的等价性质疑
16.2.2 “超距作用”质疑
16.2.3 “Neumann-Zeeliger佯谬”及其解释
16.2 A 关于“水星近日点进动”现象及其补充说明
16.3 两类“相对论”的数学荒悖及其“数学思想”冲突
16.3.1 “Minkowsky空间”和“Lorentz变换群”的彻底“伪”性
16.3.1.1 由“伪Minkowsky空间”构造“Lorentz变换群”的经典“推导”过程
16.3.1.2 由“Minkowsky伪空间”到“Lorentz变换群”的经典“推导”过程中基本思路
16.3.1.3 由“Minkowsky伪空间”到“Lorentz变换群”的经典“推导”过程中的大量逻辑悖论
16.3.1.4 再论“时空变换”中的量纲不一致问题
16.3.2 引力场“弯曲时空”隐含的逻辑荒悖
16.3.2.1 表述“等效原理”的数学形式及其批判
16.3.2.1.1 “广义相对论”中关于“引力”的形式表述
16.3.2.1.2 关于“引力”表述的彻底数学荒悖
16.3.3 两类“相对论”数学理念的逻辑自悖及其共性特征
16.3 A 关于“预测”、“实验”和“理论”孰为优先的问题
16.4 “框架拖曳”蕴含的平凡物理真实及其“数学模型”大概认定
16.4.1 一个过分平凡的“框架拖曳”实验及其蕴含的平凡物理实在
16.4.2 宇航测量若干需要面对基本命题的重新思考
16.4.3 赋予发展中“天体力学”以真实的物理内涵
16.5 Dirac著《广义相对论》一般评析
—— 以及关于“现代微分几何基础”的若干反思
16.5.0 序
16.5.1 狭义相对论
16.5.1 A 关于“一般张量性质”的大概评述
16.5.2斜轴
16.5.2 A 仿射坐标系、仿射空间和仿射变形辨析
16.5.3 曲线坐标
16.5.3 A 曲线坐标系与“线性变换”歧义
16.5.4 非张量
16.5.4 A 张量“逻辑主体”不可缺失性以及“商定理”不具普适意义的大概说明
16.5.5 弯曲空间
16.5.5 A严格区分“曲线坐标”和“弯曲空间”的问题
16.5.6 平行位移
16.5.6 A 人为设定“平行位移”操作对几何量客观基础构成的逻辑否定
16.5.7 Christoffel记号
16.5.7 A 曲面论“内蕴特征”隐含的逻辑不当
16.5.7 B 几何“弯曲”与数学表述“非线性形式”间的逻辑一致性
16.5.7 C 再论曲面上Christoffel符号的“非内蕴”本质
16.5.7 D 19世纪“内蕴几何学”隐含的简单、片面、孤立化形而上学思维倾向
16.5.8 短路程
16.5.8 A 微分几何“测地线存在性”命题的重新考察
16.5.9 短程线的稳定性
16.5.9 A 变分原理和Euler方程的等价性问题
16.5.10 协变微分法
16.5.10 A 梯度算子的“客观性”基础与弯曲空间“协变微分”的重新构造
16.5.10 B 流形上协变微分与联络的“约定论”本质及其必然隐含的逻辑悖论
16.5.11 曲率张量
16.5.11 A “Riemann张量”实际蕴含的“非张量”本质
16.5.12 空间平坦的条件
16.5.12 A 曲面上向量场“在某一个点处梯度等于零”实际蕴含的几何意义
16.5.13 Bianchi关系式
16.5.14 Ricci张量
16.5.15 Einstein引力定律
16.5.15 A 微分几何到“广义相对论”过度过程的过分荒诞
16.5.16 Newton近似
16.5.17 引力红移
16.5.18 Schwarzschild解
16.5.19 黑洞
16.5.20 张量密度
16.5.21 Gauss定理和Stokes定理
16.5.22 谐和坐标
结束语
16.6 几何学从“实体论”到“约定论”的“自我异化”过程及其隐含的大量逻辑失当
16.6.1 曲面上“向量平移”及其相关概念隐含的“伪”科学性
16.6.1.1 相关经典陈述
16.6.1.2 “向量平移”失真及其对现代微分几何构成的颠覆性影响
16.6.2 现代“张量分析”的逻辑倒置
16.6 A 西方科学世界长期存在“简单、片面、孤立和绝对化”思考模式的若干反思
16.A 淡视“Nobel奖”与严肃对待人类认识史中“科学和愚昧”的再次冲突
16. A.1 自然科学研究得以存在基础的重新确认和切实反对“第一性原理”灌输的宗教意识
16. A.2 建立在“约定论”之上的现代自然科学体系充满矛盾和重新陷入“神学”的逻辑必然
16. A.3 经验证实掩饰矛盾的“异化”以及科学真理标准的重新探讨
16. A.4 维护旧有秩序的“Nobel奖”与“Nature、Scienc”等西方权威科学杂志实际表现的反科学性
16. A.5 世纪性和世界性科学难题目前没有任何权威可言和淡视Nobel奖、
16. A.6 人类认识史中“科学和愚昧”再次严峻挑战
16. A.7 直面“科学竞争”的真实和把握历史赋予中华民族的再一次历史性机遇
附《Nature》杂志中的原文:
General relativity Frame-dragging confirmed
中译文:广义相对论被结构拖曳所证实
第17章 西方基本哲学思考的若干反思
17.1 经验和理性
—— 知识起源论的检讨
17.1.1 西方哲学关于“理性”和“经验”的习惯界定
17.1.1.1 何为“理性”
17.1.1.2 何为“经验”
17.1.2 西方哲学中的“唯理论”、“经验论”和“批判论”
17.1.2.1 “唯理主义”以及对“理性先天性”的批判
17.1.2.2 “经验主义”以及“经验和感觉”概念的辨析
17.1.2.3 “批判哲学”内蕴的“中庸之道”及其对哲学批判的背离
17.1.3 源于“概念前提不确定”的“知识起源”争论
17.1.4 关于“知识起源”的回答
17.1.5 某西方哲学家的“哲学澄清”及其简单评述
17.1. A “批判哲学”的“哲学批判”附记
17.2 实在与概念
—— 知识对象论的检讨
17.2.1 西方哲学中的“实在论”以及相关逻辑悖论置疑
17.2.1.1 Descartes“理性实在论”中的“素朴真理”以及相关认识中的大量逻辑紊乱
17.2.1.2 “共相实在论”隐含的朴素“辩证思维”及其逻辑自洽化分析
17.2.1.3 “客观经验实在论”
17.2.2 西方哲学中的“观念论”及其逻辑悖论
17.2.2.1 “观念论”中前提理念的认识悖论
17.2.2.2 “观念论”之理论的批判
17.2.2.3 “观念论”之评论的评论
17.2.3 西方哲学中的“现象论”及其逻辑紊乱
17.2.3.1 “现象论”之特点的反思
17.2.3.2 “现象论”之理论的批判
17.2 A 关于“如何构建知识系统”的简单总结
17.3 真理与谬误
—— 知识判断论的检讨
17.3.1 “真理之涵义”之辨析
17.3.1.1 “真与假”陈述中的命题窜改
17.3.1.2 关于“逻辑真和事实真”的“细节化”模糊论题的本质
17.3.1.3 “真理论”的“空”陈述
17.3.2 “符合论”辨析
17.3.2.1 “符合论基础”中的循环逻辑
17.3.2.2 “Locke真理观”蕴含的“真理火花”与一个“合理”哲学命题的遗留
17.3.2.3 对Locke真理观的“Berkeley逻辑批判”中的“反逻辑”
17.3.2.3 “现代符合论”的大概评述
17.3.3 “实用论”的历史背景和允许“对矛盾退让”的本质内涵
17.4 自由与必然
17.4.1 “必然真理”的幼稚可笑和逻辑错置
17.4.1.1 自然科学“真理性判定”的澄清
17.4.1.2 引出“必然真理”中的逻辑紊乱
17.4.1.3 Leibniz所作“必然真理和偶然真理”划分中的逻辑紊乱
17.4.1.4 Cant“先天综合判断”中的逻辑紊乱
17.4.2 经典“因果关系”命题的逻辑紊乱
17.5 物质“实在”的重新界定与哲学的“有限论域”前提
17.5.1 何为“物质”或者何为“物理实在”的问题
17.5.2 知识体系必须的“客观性”基础及其主要逻辑特征
17.5.3 哲学同样需要回答“研究什么”的问题
17.6 自然科学研究的物质第一性原则与自然科学基本图式探询
—— 辩证唯物主义在自然科学研究应用
17.6.1 若干前提性概念的重新界定
17.6.1.1 关于“归纳法”的重新剖析
17.6.1.2 西方哲学关于“天赋”命题隐含的逻辑紊乱
17.6.2 自然科学研究中物质对象的“理想化”前提认定
17.6.3 自然科学“真理性判断”的确定性意义
17.6.4 自然科学研究“逻辑自洽性”原则与“物质第一性”原则的逻辑呼应
17.6.5 一切合理科学陈述必然也必须遵循的“可解释性”原则
17.6.6 自然科学研究中“世界基本图式”的一般性探讨
17.6.7 自然科学理论体系指导意义“客观性基础”的重新确认
17.7 捍卫科学语言的纯洁性以及严肃规范科学争论和科学批判的语言
17.7.1 现代“分析哲学”一般理念的大致辨析
17.1.1.1 关于“Moore语义分析法”及其“评述”的大概评述
17.1.1.2 关于“Frege数理逻辑”的大概评析
17.1.1.3 关于“早期Wittgenstein逻辑哲学”的一般评述
17.7.2 科学思维“辩证统一”的“客观性”内核与Hegel辩证法对“辩证统一”的背离
后记