运动的概念是物理学中最为基础的概念。也是一个经历几千年的热烈讨论、探索而又始终难于达成一致的概念。因而，只能满足于各种不同的“共识”性概念。

 

       由此出发，也就不难理解在基本科学思想上长期存在的各种争论。

 

       在牛顿质点力学中，物质运动的概念是“速度”。因为速度是相对于某种“静止”的惯性参考系定义的，而绝对静止的惯性参考系是不存在的，因而，本质上，牛顿的物质运动概念是以某种“惯性运动”为参考的相对运动。

       在牛顿力学的时空结构中，一切相对均速直线运动的惯性系都是等价的。在哲学上，以这样一个“断言”来使相对运动概念绝对化是牛顿力学的致命性缺点。

      

       爱因斯坦的狭义相对论否定了牛顿力学的断言，相对均速直线运动的惯性系不是等价的。在引入洛仑兹变换后，爱因斯坦给出了同一客观物质运动在不同惯性参考系间的物质运动表现间的关系。也就是在原时不变下的黎曼张量表达方式。这样，就在形式上抛弃了使相对运动概念绝对化的要求，而变成纯粹的相对性物质运动概念。它否定了绝对的静止。

 

       在哲学上，可以论述“静止”也是一种运动。但是，在物理上，“静止”性的概念是相对运动概念得以定义的前提。因而，必须肯定“绝对的静止”。

 

       广义相对论把：ds²=dx²+dy²+dz²-c²dt² 作为绝对的相对于“静止”性的物质运动概念（洛仑兹不变量），因而引入一个先验性的所谓“牛顿时空”参考。

 

       这样，在一个固定点上，如果dx²+dy²+dz²=0，则ds²= -c²dt²。按广义相对论，它也是一种运动（延续性的特殊运动）。在哲学上，可理解为：存在就是运动。而对于同时性的分布在有限空间上的物质，dt²=0，则ds²=dx²+dy²+dz²也是一种运动。这样，就把运动分成为：类时的和类空的二类。

       很不幸的是，对以光速运动的光子，ds²=0。此时，dx²+dy²+dz²=c²dt²。（也就是说，以光速运动就是广义相对论中的静止概念。双生子祥缪就是这样造成的。）也就是说：在广义相对论中，作为参考的“静止”性的物质运动概念是一种以光速运动的“不可见物质”。（在这个意义上，爱因斯坦的物质运动概念是以绝对运动为参考的）。

 

       这样，广义相对论的物质运动概念就受到挑战了。

 

       回避这个致命问题的最常用的方法是：引入原时：ds²（不为零）作为物质运动的定义。尔后研究在ds²不变的条件下的时空结构及物理量的相应变换关系。这类研究工作是主流。这类研究工作充其量是在研究同一客观运动[ds²（不为零）]的、在不同坐标系下（等假于不同运动参考下的）的物理量关系问题。就哲学观点而言，这是一种概念游戏。

 

       被广泛性的“共识”为实验依据事实是：光速与光源运动与否无关。即：

                            [dx²+dy²+dz²]/[c²dt²]= [dX²+dY²+dZ²]/[c²dT²]

或写成等价形式：

                            dx²+dy²+dz²--c²dt²= dX²+dY²+dZ²--c²dT²=ds²=0

因而，断言：dx²+dy²+dz²--c²dt²= dX²+dY²+dZ²--c²dT²=ds²为运动不变量是以光的运动为绝对参考的。

 

       这种断言在哲学上、科学上、物理学上是不紧致的。

 

       但是，一旦把握到：牛顿运动以“静止”运动为参考，爱因斯坦的相对论以光的运动为绝对参考（等价的“静止”），则二者间的联系也就清楚了。

 

       一个很自然的解决问题的办法是：定义物质存在的概念为

                            ds²=dx²+dy²+dz²+c²dt²= dX²+dY²+dZ²+c²dT²

它的实验依据事实还是：光速与光源运动与否无关。但是，它同时提供了牛顿运动以“静止”运动（ds²= c²dt²）为参考和爱因斯坦的相对论以光的运动（dx²+dy²+dz²=c²dt²）为绝对参考的能力。

       而物质运动就定义为：

                            DS²=dS²-ds²=G_ijdxⁱdx^j--g_ijdxⁱdx^j  

它通过用dxⁱ标记客观物质在某种存在时的坐标来标识被研究的物质，而用度规张量的变化来描述物质运动。虽然这是爱因斯坦在广义相对论中追求的目标，但是，几乎所有的主流“共识”都会对此方案不屑一顾的。

 

       但是，对应于牛顿“静止”为参考：

                            DS²=dS²--ds²=G_ijdxⁱdx^j—c²dt²= dx²+dy²+dz²

也就是说，牛顿运动概念就是速度（或位移）（v<<c时成立）。

 

对应于爱因斯坦的相对论以光的运动为绝对参考，

                            DS²=dS²--ds²=(G_ij—I_ij)dxⁱdx^j

其中：I_ijdxⁱdx^j= dx²+dy²+dz²+c²dt²。对光：I_ijdxⁱdx^j= dx²+dy²+dz²+c²dt²=2 c²dt²

故，

DS²=dS²--ds²=G_ijdxⁱdx^j-2c²dt²

如果使用牛顿时空概念，则有：

                            DS²=dx²+dy²+dz²--c²dt²

而这就是在牛顿时空概念下的洛仑兹不变量。因而，洛仑兹不变量只不过是上面定义的物质运动概念下的近似而语。

      

       因而，采用以物质存在为参考来定义物质运动是对牛顿运动以“静止”运动为参考和爱因斯坦的相对论以光的运动为参考的理性推广。

 

       这就是我的物质运动概念。该概念的理论形式见论文：Xiao Jianhua. Geometrical Invariants of Matter Motion in Physics, E-print, arXiv: physics/0511076 (physics.gen-ph), 2005, 1-8。

 

       事实上，上面的物质运动概念等价于变形概念。用变形概念研究物质运动的论文也不少，但是，它们是以：ds²=dx²+dy²+dz²--c²dt²为参考的，因而它们的基础是不牢靠的，也是在被批驳的行列。

 

       作为博文，进一步的论述是没有必要的。我希望在我国能有一批人能在这个方向上做研究工作。为此，特作本博文。

       无论读者如何留言或评论，原则上我不会答、辩。

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