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1.运动与静止
1.经典力学前对于运动与静止的认识
中国古代的墨子把运动称为“行”、“动”,把静止称为“守”、“止”.“行修以久,说在先后”.“行者.行者必先近而后远.远近,修也.先后,久也”.“动,域徙也”.“止,以久也.无久不止.”“守,说在长守久.”“长守,徙而有处,守.”意思是说,运动就是行者(物)在时间(久)与空间(长)中行动、迁徙;静止就是在“长、处”中守候时间(久).值得注意的是,墨子已经研究了匀速运动状态,把它称为“长守”,认为它是一种“徙而有处”的守.
古希腊的亚里士多德给运动下了这样一个定义:“运动就是能够动作者和能够承受者作为它们自身的实现”(《物理学》).从这个定义可以看出,亚里士多德把“能够承受者”看成是运动物体,把“能够动作者”看成是“推动者”,推动者是物体运动的根本原因.亚里士多德还最先提出了“第一推动”的命题:“既然运动应该是永恒的、不会中断的,那么就必定存在着某个永恒的最初造成运动的东西.并且不论是一个还是多个,这个最初运动者都是不能被运动的”(《物理学》).也就是说,这个第一推动者自己是静止的,只有它静止着,才能推动别者运动.当然,中国早期的“相对论”者------------庄子也有过“飞鸟不动”的怪论;从手法上看,他同芝诺都是在运动空间的“无限可分”上做文章,而与他们的手法不太相同的却是中国的僧肇.僧肇(公元384~414)生活在魏晋玄学盛行的时代,他写了一篇《物不迁论》,用否定时间连续性的方法来否定运动的存在.“今若至古,古应有今.古若至今,今应有古.今而无古,以知不来.古而无今,以知不去.若古不至今,今亦不至古,事各住于一事,有何物而可去来?……求向(过去)物与向,于向未尝无.责向物于今,于今未尝有.于今未尝有,以明物不来.于向未尝无,故知物不去.复而求今,今亦不往.是谓昔物自在昔,不从今以至昔;今物自在今,不从昔以至今.……昔物不至今,故曰静而非动.”
2.经典力学对于运动与静止的认识
伽利略说:“我的目的是要阐明一门崭新的科学,它研究的却是非常古老的课题.也许,在自然界中最古老的课题莫过于运动了;例如观察到下落重物的自然运动是连续加速的.”“把你和朋友关在一条大船下的主舱里,让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫,舱内放一只大水碗,其中有几条鱼,然后挂上一个水瓶,让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐里,船停着不动时,你留神观察,小虫都以等速向舱内各方向飞行;鱼向各个方向随便游动;水滴滴进下面的罐中,你把任何东西扔给你的朋友时,只要距离相等,向这一方向不必比另一方向施更多的力.当船以任何速度前进,只要是匀速的,你将发现,上述观察的现象依旧,你无法用任何现象判定船是运动还是不动……”【1】
运动与静止是物理学永恒的话题,运动是时间的本性,静止是空间的本性.运动和静止是无限与有限、空间与时间相互作用的结果,也是一切事物相互规定之统一效应的展现.恩格斯的运动观:“运动应当从它的反面,即静止中找到它的度量”.静止是相对的,是指事物在一定的条件下的相对稳定和平衡状态,是物质运动过程中的一种特殊形式.不能正确认识静止,也就不能客观的研究运动.
物理意义上讲,度量运动必须先定义静止,即选取参照物的准则是什么?运动的直观可定义为“物体静止的内外涵合表象的相互转换”;运动的分析可定义为“物体静止的内外涵合表象的转换速度”.谈运动必须谈静止,与运动的直观和分析相对应,静止的直观可定义为“物体运动的内外表象的相互涵合”,静止的分析可定义为“物体运动的内外转换表象的速度停位”.这里所谈的运动和静止的“内外表象”,意指运动和静止事物的两层性:静中有动,动中有静,外动内静、内动外静,动与静相互依存,相互转换.这里对运动、静止的直观和分析所作的定义,是从物体层次表象和物体变化表象来进行的.物体是物理感知和分析的对象.运动总是某“物体”的运动,静止也总是某“物体”的静止.物体首先要获得“运动”和“静止”这样的抽象直观和分析形式才能进入命题领域.在物理学对物体的实际分析中,运动和静止已用自己的抽象形式取代了“物体”,或换句话说,物理学眼中的客观事物或物体,就是“运动和静止”的图象.如同数学用抽象的符替代客观事物对象和秩序一样,物理学把客观事物或物体抽象成“静止和运动”,以建立自己的对象世界.相对于静止的运动(物体躲在后面),是物理学的逻辑起点.这一点是必须认清的.不然,我们就难以理解物理学为什么仅仅通过对“运动”的描述,就可以获得“物体”各个方面的物理学认知,并创造它的奇迹.反过来,理解了这一点,也就理解了物理学如何利用数学秩序把“物体”隐在运动与静止的关系中进行描述并最终说明物体自身的全部奥妙.
物理学只有获得物体对象的“运动与静止”的抽象后,才能获得它的数学抽象.物理学的奇迹就发生在运动与静止的数学关系中.运动与静止在本质上是同体的、多层的、对称的、平衡的、同权的.这种本质反映在物体表象上就是涵合与转换的对立统一.我们通过物体的表象抽象出运动与静止的形式,并以这种形式界定物体本质的表象反映,来说明对物体本质的“切入”程度.这种切入的程度愈深,说明我们对物体表象的本质认识愈深.
参考文献:
【1】伽利略著,<<关于两种世界体系的对话>>,1632年.
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