《物理学原理（第二卷）哲学、数学、物理学》

第三章 物理学与逻辑学

§ 3.4 关于“波粒二象性”和量子模型

在上一节中，我们讨论了牛顿的粒子说。其实所有具有正常思维的人都明白，牛顿的“粒子说”，与中华古贤的盖天说和托勒玫的地心说一样，都是有限论域的一种逻辑体系。每一个真正的科学家其实都知道，所有的物理理论都只是在某种极为简单的理想化假定下的才成立的，一旦超出了这个范围也就不成立了。但是在没有更好的理论以前，我们又不得不把那种只能在有限范围内才适用的理论，应用到这个范围以外的那些状况中去。“粒子说”就是这样一个最典型的理论。从古希腊的科学家起，就提出了所有的物质都是由一种最小的“粒子”——原子所组成的“原子说”，以后不断地改变这个“粒子”的内涵，而始终保持着这种“粒子”的概念。究其原因，并不是人们对于“粒子”有一种特别的偏爱，而正是由于人类的思维能力的原初理念的一种限制：离开了“点”或与“点”相应的数字，我们好像还没有找到其它的能够表达外部世界的明确的思维方法。

正如第一卷中我们所引用的河东先生所描述的中华古贤在测量“光阴”时所做的：“ 古人把每一天的一条一条的‘最短影线’长度位置，划刻在地上形成一个一个的划痕‘点’，他们用一条长绳摆放在这些划痕点上，摆成一个类似“ 8”的形状，在对应划痕点结一个砣，一个点结一个砣，全部结完，结了366个砣”。时间就是由这样的一个一个砣( 即点)来描述的，那个点是表示一天的时间，这个太极八卦图就是东方文明的基础。古希腊科学家所创立的“几何学”，更是从描述点、线和面入手来描述空间的，而最基本还是“点”，这个几何学不仅是西方文明的基础，也是整个人类文明的基础。牛顿理论的核心也是他的“质点”的物质模型，没有质点的模型也就没有质量、力、运动和轨迹等整个力与运动学的体系。

所以讨论“量子”这样一个在科学史上最有争议的概念的时候，我们离不开这样一个事实：直到现在，人们总是要用“数字”来描述对外部世界的观察：用某一类数字来描述某一类有限论域中的物理现象，但是那一类数字又总是描述不清楚那类物理现象。因为与那类数字联系在一起的只是一种抽象的理想化的物理现象，它不能与具体的 (不同的) 物理性质相联系，因而它所能够描述的物理现象，只是某种理想化条件下的、抽象的、无差别的物理现象；而物理实在中，总是需要不同性质的逻辑前提才能够辩证地去反映人类对外部世界认识的不断的发展，时间和空间就是一对不可分割的原初理念。所以试图用任何一种粒子模型 (或数字空间) 去描述实际的物理世界时候，总是会出差错。特别是在牛顿的物理世界模型中，我们还只有一个，即关于“质量”的理念。它不足以描述考虑物质结构时的物质运动形式。而另一个与物质运动有关的与质量相联系的逻辑基元的界定，又必然与人们对时间和空间的更深刻的理解联系在一起；但是同时要获得对于时间和空间的更加深刻的理念，反过来又与新的逻辑基元的界定有一定的联系。

这就是人类思维发展的复杂性。它只能在两个对立 (分离) 的理念之间，在不断的否定和再否定的辩证过程中，建立起相互间的合理联系。在这种情况下，绝对的肯定和否定往往无助于科学和思维的发展。我们的目标不是论证量子理论的对或错，这一点爱因斯坦早已说得很清楚了，“上帝是不掷骰子，……无论如何，它 (量子理论) 不是真货色”。但是这一点不仅没有把量子理论批倒，相反，在爱因斯坦自己在描述光的产生和转换过程中，也不得不用“能量子”那样的非常类似于“量子”概念的语言。这是没有办法的事，在没有真正找到描述既是连续、又是一份一份的不连续的物质运动现象的数学方法时，不管用什么名字，总要有一个类似“量子”那样的既有粒子性又有波动性的那种东西。而要解决这样的问题就得在逻辑界定上寻找与质量相对应的逻辑前提，很自然我们会想起引力波，从波的运动性质上我们可以产生另一个与时间相联系的，像时间 (频率) 域上的点那样的逻辑基元。很遗憾的是爱因斯坦寻找了一辈子引力波，没有找到引力波，所以给一个心的逻辑体系的建立带来了极大的困难。但是那种把薄荷离子的性质毫无逻辑地联系在一起的量子理论总有一天会被合理地物理模型所代替。

——>继续阅读