時(shí)空觀與物理學(xué)
摘 要：有別于現(xiàn)代物理學(xué)以牛頓力學(xué)方程和哈密頓方程為基礎(chǔ)的機(jī)械力學(xué)思維，本文提出了有機(jī)世界的基于關(guān)系實(shí)在的、本質(zhì)性的廣義信息熵及最大流原理，建立了基于新時(shí)空觀的新物理學(xué)，導(dǎo)出了新動(dòng)力學(xué)(ξ 方程)，對力也有更本質(zhì)的理解，可以對時(shí)空、力、物質(zhì)、生命、宇宙、有序結(jié)構(gòu)、復(fù)雜系統(tǒng)等萬物基于關(guān)系實(shí)在的、滿足最大流原理的產(chǎn)生過程進(jìn)行描述。新物理學(xué)框架可克服現(xiàn)代物理學(xué)遭遇到的幾乎所有問題;在應(yīng)用方面，本理論提供一套解決問題的全新思路，在研究具體復(fù)雜系統(tǒng)方面也已有廣泛的運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：時(shí)空觀;力;關(guān)系實(shí)在;廣義信息熵;最大流原理(MFP)
1 引言綜觀整個(gè)現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展史，自牛頓的獨(dú)立于物質(zhì)的絕對時(shí)空觀以來，科學(xué)史曾經(jīng)歷了時(shí)空和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)相耦合的相對論時(shí)空觀、量子力學(xué)的超弦高維時(shí)空觀等幾個(gè)階段，這些可以說是公認(rèn)的時(shí)空觀革命。但這些時(shí)空觀出發(fā)點(diǎn)是基于主客觀分離的機(jī)械力學(xué)還原論邏輯，在時(shí)空背景上是定義質(zhì)點(diǎn)、力、速度、加速度、動(dòng)量、能量等參量(有可積的能量或哈密頓函數(shù))，核心是牛頓力學(xué)方程和哈密頓方程。這決定了現(xiàn)代物理學(xué)的基調(diào)是大都具有決定性結(jié)構(gòu)和時(shí)間可逆的機(jī)械力學(xué)特性，顯然與現(xiàn)實(shí)世界不相符合，蘊(yùn)涵著深刻的邏輯缺陷，只能是過渡階段的時(shí)空觀及物理學(xué)，目前正遭遇到重重困難：量子引力的統(tǒng)一場問題、宇宙起源、奇點(diǎn)、黑洞、量子測量坍塌、混沌、湍流、時(shí)間佯謬(熵)、自組織和生命悖論(負(fù)熵)、G?del 不完備性等等�，F(xiàn)代物理學(xué)似乎已逼近一個(gè)非如此不可的邏輯結(jié)構(gòu)，從某種程度上講，理論如此發(fā)展是因?yàn)樵贌o它路可走。結(jié)合近幾十年來開始考慮的開放條件下的有機(jī)宇宙演化問題，我們可以合理地懷疑這些既成事實(shí)的理論的自然理性邏輯體系是不完備的、自洽的。
物理學(xué)是否有可能走面貌完全不同的另一條路?抑或物理學(xué)科至今人們對宇宙實(shí)在、力和時(shí)空的理解都是錯(cuò)的或至少是片面的?起點(diǎn)不應(yīng)是牛頓力學(xué)方程和哈密頓方程?為回答這個(gè)問題，有必要質(zhì)疑，宇宙實(shí)在究竟是什么?時(shí)空究竟是什么?力是什么?何為慣性系?物理學(xué)究竟該是什么樣?對這些問題的回答無疑需要一次新的時(shí)空革命及新物理學(xué)大廈的重建。
我們認(rèn)為，重建物理學(xué)大廈的前提是如何正確認(rèn)識宇宙實(shí)在、時(shí)空和力的本性。由于世界的有機(jī)性、主客體融合性、無邊無際的耦合網(wǎng)絡(luò)性，主張“時(shí)間、空間、力、運(yùn)動(dòng)、流變是人類在洞察和區(qū)分差異的過程中產(chǎn)生的，是一種主客體融合的整體而不是可以按機(jī)械力學(xué)來還原的，即與信息或熵聯(lián)系在一起”是必要的。目前，沿著這條路徑，興起了熱力學(xué)時(shí)空、耗散結(jié)構(gòu)時(shí)空、系統(tǒng)時(shí)空、自組織時(shí)空觀、周易時(shí)空、中醫(yī)時(shí)空、分形與混沌時(shí)空、TOPOS、涌現(xiàn)時(shí)空、非交換時(shí)空、自旋網(wǎng)絡(luò)、熱引力、黑洞熵、哈代及Jaynes、惠勒等人的量子信息觀、引力就是熵力的理論、Frieden 理論等諸多不成形的定性論述的時(shí)空觀及新物理學(xué)[1-3]。
這些新時(shí)空觀和物理學(xué)越來越接近原汁原味的自然整體，越來越傾向于認(rèn)為時(shí)間與空間是我們?nèi)祟愒诙床旌蛥^(qū)分差異的過程中產(chǎn)生的，也即更多地關(guān)注了全息原理、熵和信息�？梢哉f是從整體論的信息或熵的角度重新理解力(能量、哈密頓量或最小作用量)，從而實(shí)現(xiàn)對物理學(xué)的重建。只不過這些思路仍然深深地根植于現(xiàn)代物理學(xué)的還原邏輯(牛頓力學(xué)方程和哈本課題得到國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助。
可以說，“時(shí)間、空間、力究竟是什么”至今仍是一個(gè)激起人們強(qiáng)烈感情和疑惑的問題。
2 理論
2.1 經(jīng)典的處理方法，世界處于無窮無盡的耦合之中，對象本來是不可隔離的有機(jī)整體，或者說宇宙就像一張巨大的全息圖。
(1)式中，能量或哈密頓函數(shù)H 是可積的，即可分解或還原的。以此為基礎(chǔ)，逐漸出現(xiàn)了電磁場理論、相對論、量子力學(xué)和統(tǒng)計(jì)力學(xué)，形成了物理學(xué)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)模式。
2.2 經(jīng)典處理方法的的問題及挑戰(zhàn)不難看出，把注漿充填研究對象還原式地取出來后將它與其余部分的相互作用或聯(lián)系定義成一個(gè)抽象的力，建立牛頓力學(xué)方程(這種方法也表示對應(yīng)有可積的能量函數(shù)、哈密頓函數(shù)或作用量函數(shù)，即哈密頓力學(xué)方程)，這種力(或能)其實(shí)是一種簡化和抽象。因此，更實(shí)質(zhì)的'問題就是，既然這種還原式的邏輯方式僅是一種簡化的處理方式而已，那么我們或許應(yīng)對它進(jìn)行質(zhì)疑：它是惟一的、不可爭議的建立物理學(xué)的途經(jīng)嗎?牛頓力學(xué)方程或哈密頓力學(xué)方程是發(fā)展物理學(xué)的基礎(chǔ)方程嗎?
今天已有諸多的先驅(qū)研究表明，對還原邏輯進(jìn)行質(zhì)疑是必需的。普里高津?qū)W派長期反對物理學(xué)確定的、可逆的時(shí)空觀和動(dòng)力學(xué)，認(rèn)為物理學(xué)應(yīng)有全新的時(shí)空和動(dòng)力學(xué)，他發(fā)現(xiàn)了幾乎在所有領(lǐng)域，能量函數(shù)、哈密頓函數(shù)或作用量函數(shù)都是不可積的，深刻揭示了物理學(xué)的陰暗面;邢修三指出用牛頓力學(xué)方程(包括哈密頓方程、劉維方程)作為物理學(xué)的基本方程是有問題的，物理學(xué)可能先天就是隨機(jī)的，滿足反常劉維方程，這也是對物理學(xué)的挑戰(zhàn);歐陽等人指出牛頓力學(xué)的規(guī)則理論沒法描述很多非規(guī)則現(xiàn)象，深刻地揭示了力學(xué)還原論的邏輯漏洞;楊本洛對整個(gè)自然科學(xué)體系的邏輯悖論進(jìn)行了深刻的批判。另外，最新研究暗示，萬有引力乃至量子力學(xué)中描述奇異量子現(xiàn)象的電磁力、強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力就是熵力或信息力，而熵力或信息力就是關(guān)系的不斷區(qū)分并會趨向最大化，是一種整體統(tǒng)計(jì)結(jié)果而已，這意味著自牛頓以來的所有的力都不是基本的和可還原的，是對現(xiàn)代物理學(xué)中力及相應(yīng)時(shí)空觀的嚴(yán)肅質(zhì)疑。
其實(shí)，顯而易見的是，根植于還原邏輯的現(xiàn)代物理學(xué)已直接導(dǎo)致了巨大的困惑。首先是量子引力，如彭羅斯等指出的，相對論中的奇點(diǎn)或黑洞熵、量子測量坍塌、相對論與量子力學(xué)的不統(tǒng)一就暗示著現(xiàn)代物理學(xué)或許從
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