《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

3.4.1 关于相对性原理的讨论

在讨论“波粒二象性”之前，我们先要讨论一下“相对性原理”。现在再讨论“相对性原理”的原始的出处已经没有很大的意义，实际上它和粒子论类似，随着科学的发展不断地改变着它的基本内容。最后成了“任何物理学定律都要用一个统一的方程式表示出来”，这样一个信念、追求或愿望。

说过这样的话的人很多，这确实是人类千秋万代的梦：笛卡儿就明白地说过“几何学家们通常用简单的推理长链，去得出更难证明的结论来，这使我们想，能够为人类所认识的全部物质，也是以这种方式相互关联着……”，当然笛卡儿所表示的，只是玄思式的哲学理念，而没有任何物理实在作为他的基础，在那个时代人们还找不到任何这样的思维方法的长链，来表达哪怕一个极小部分的物质运动的规律。当然伽利略在这方面说了最出名的话，“在所有惯性系中，一切运动定律都保持不变的形式”，这时候运动定律的雏形已经出现，数学从纯粹的几何空间形状的描述，进入了物质运动的领域，这就使它的话有了物理学的内容；当然单纯从这句话的内容来说是合理的，它所表达的，人们研究的运动规律，不仅在实验所进行的范围内才有效，应该有普遍的意义；这一点更是所有人的愿望。牛顿把它作为他的运动定律体系中的第一定律：“在没有外力作用时，粒子或者匀速运动，或者静止”，为此他还先定义了一个绝对空间：“绝对空间是永远相同的，和静止不动的 ”。

实际上这里所提出的那种能够到处都可以应用的规律，只是一种人类的理念：从笛卡尔的用来认识全部物质相互联系方式的几何学的推理的长链，伽利略的使所有运动定律保持不变的惯性系统，到牛顿赖以建立它的物质运动理论体系的绝对空间，实际上都是属于思维理念的范畴，而在实际的物质世界上都是不存在的。关于人类的精神世界和外在的物质世界之间的关系，一直是人类思维发展中的一个主要问题。在牛顿和牛顿以前，人们对于这种关系的理解一直处于康德和黑格尔所说的“形而上学”的思维方式之上：总是认为人类思维自身的发展就可以达到完善地认识外部世界的结果。但是这种“形而上学”的努力，总是走向它的反面，不断造成人类思维走上僵化的道路。从康德起，哲学家开始了对“形而上学”的批判，特别是黑格尔提出了辩证思维的道路。康德首先提出了人类的纯粹理性的发展总是在“否定性”的意义上，才能获得不断前进的；黑格尔更明确地提出了纯粹的理念本身是不会发展出新的内容的，而必须从它的“异化”，即外部世界所“返回”的理念的参与下才能发展，而且这种发展从本质上来说，是“否定性”，只有在否定和再否定的辩证的过程中才能够获得发展。所以在人类思维理念中，总是要避免单一的、绝对的理念，而总是要建立起对立 (分离)而又统一(联系 )的理念。

这里特别要强调的就是“批判”和“否定”这样的理念是首先由康德和黑格尔所提出的，他们的意思无非是寻找一条从无限复杂的自然界通向同样可以无限发展的人类思维能力之间的一条更加合理的道路。在那里并没有后来被所演变成的，那种激烈的、互不相容的、谁是谁非的甚至是你死我活的“斗争”的内涵。在辩证思维中，对立而又统一理念的主体只是外在的物质世界和人类 (不是某个人或某些人)内心的精神世界。它们之间谁也不也不需要压倒谁，而是要在“批判”和“否定和再否定”的过程中达到相互之间越来越接近的目的，归根结底是一个人类如何更加正确和合理地认识自然界的过程。“物质第一性”或“精神第一性”，“唯物主义”或“唯心主义”，这些实际上也是物质与精神这一对人类认识自然界辩证关系，在人类社会某些特殊状况下所采用的被扭曲了语言。

“形而上学”同样也只是人类思维发展的一个阶段或过程，有一对“对立统一”的理念实在是很好的，如有了空间和时间这样一对对立统一的理念，就构成了人类描述自然界物质运动规律的基础。但是这样对立统一的理念，是不容易得到的，至今我们也不知道人类是怎样获得这对理念的。也就是说，并不是有了辩证的思想就可以得到一对对立统一的理念。认为懂得了辩证法就有了正确的思想方法，就可以得到一对一对的对立统一的理念，实际上这也是形而上学。因为辩证法本身也只是一种思维理念，它本身是不会产生新东西的。并不是说只要把任何事物分一下就会出来一对对立统一的理念。一对对立统一的理念同样也不能从人类思维自身产生，必须来自自然界。那种认为有了辩证法就可以产生正确理念的想法，是一种庸俗辩证法。有时候它往往比没有辩证法还要坏，还要可怕。而“形而上学”同样也只是人类思维发展的一个阶段或过程，我们说“质量”这个逻辑理念是僵化的、“形而上学”的，因为它只有唯一的一个。但是人们得到它也实在太不容易了，牛顿得到了它，一直用到现在，它的作用和贡献也实在太大了。我们认为如果有一个与“质量”相对应的逻辑基元，描述起现代物理的那些现象和规律会更加方便和合理，我们相信人类一定可以找到一对逻辑基元以组成更加合理的物理世界的体系。但是，这个逻辑基元基元看来并不可能从质量相对应的理念上去获得，而要从电磁力中去寻找一对合理的逻辑理念。在没有足够的从物理世界返回的感性材料以前，试图在给物理学一个基本量纲，是根本不可能的，因为它只会造成更大的混乱。

粒子、相对性原理，实际上都是“形而上学”的理念。在数学上它是与用“无理数”把“有理数”之间的空隙“填满”来建立实数空间的理念和以约定论发展起来的现代数学中的某些没有物理实在联系的分支联系在一起的；在物理学上它是与只有“点”和“质量”的牛顿的物质模型联系在一起的。这些都是形而上学的理念，但是它们又是人类思维发展的一个重要的历史过程。但是我们同样应该相信随着信息社会所获得的大量的感性材料，这些形而上学的理念，今天已经到了应该“批判”和“否定”的时候了。粒子论是属于物理逻辑的，是与牛顿物质模型分不开的，而相对性原理主要时理念上的，或数学上的，它与现代数学中大量的没有逻辑的约定论数学联系在一起的。爱因斯坦从青年时代起，致力于用一个方程式来表达牛顿理论和麦克斯韦理论，为此他把“相对性原理”作为一个“公设”。直到晚年，他才放弃了这样的努力。因为他所用的数学，也就是现代一些物理学家们所用的“物理数学”是没有逻辑自洽性的数学。这种数学理论没有明确性的结果，也就是我们从广义相对论中所看到的，它的分析和求解的过程没有确定性，可以随着某些人的需要，获得不同的结果。数学，像胥鸣伟教授所告诉我的，是研究世界观的科学，确实承担着人类思维发展的沉重的使命。数学演绎本身的自洽形式是数学发展的生命，尽管这种数学演绎的自洽性还需要和逻辑前提的“公理性”结合在一起，而这个逻辑前提的公理性不能从数学自身产生，它必须来自外部世界的物理实在性。这样，数学与物理学的关系实际上也就是我们前面所提出的，人类思维发展的一对基本的对立统一的理念，它是精神与物质的这一对人类思维发展的最基本的对立统一理念，在某一特定的有限论域下的一种特殊的表现形式。这种数学与物理学的对立统一的发展过程是属于有限论域的，也即是属于历史发展过程中的一种特定的形式，是随着人类实践和思维的历史的发展而永无止境的过程。它对于人类社会发展中永远起着主导的作用。

数学是属于纯粹理念的，但是它必须与物理学在否定与再否定的过程中辩证的向前发展，否则就无法承担研究世界观的沉重使命。相对性原理，如果不把“统一的方程式”理解为某种历史条件下已经存在的某种数学方程式，而是人类不断发展着的认知规律——追求数学与物理实在结合的数理逻辑自洽性的道路，那就是一个合理的理念。但是爱因斯坦的相对性原理的基本精神，是想用一种以他的公设为基础的“物理数学”的方法来统一地表达所有的物理学的规律，这是一种不合理的形而上学的思维方法。尽然用人类的实验事实的直接分析和综合来得到物质世界的普遍规律是做不到的，单纯用数学发展来获得物资世界的普遍规律也是做不到的。人类认识从特殊到普遍的道路绝对不是靠天才人物的直觉和顿悟，而必须依照数学和物理学之间的否定和再否定的辩证的道路发展。

——>继续阅读