物理学是研究各种物理现象及运动规律的基础科学，物理学的发展目标是用一些极度浓缩的数学语言写出物理定律，然后去描述、解释并预测自然界中发生的各种复杂现象。

经典物理学（Classical physics）通常是指以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的物理体系。十七世纪末，牛顿综合开普勒和伽利略等人的研究成果，建立了牛顿力学体系，这可以看成经典物理学开始形成的标志，这是人类认识史上对自然规律的第一次理论的概括和综合。十九世纪中，经典物理学获得了迅速和重要进展，各种物理现象之间的联系和转化被普遍发现，相继建立了波动光学、热力学、经典电磁理论等完整的、解析式的理论体系，到十九世纪末，经典物理学臻于完善，达到顶峰。

经典物理学的发展从根本上改变了人类的宇宙观，引发了人类思想和思维方式的革命，为后来的以蒸汽机使用为主要标志的第一次技术革命和以电力应用为主要标志的第二次技术革命奠定了科学基础，起到了巨大的推动作用。

自然界的物质运动形式可以分成两大类：确定运动和随机运动。但是，经典物理学目前只能描述物质世界的确定性运动现象及规律，而不能描述物质世界的随机性运动现象及规律，更无法将确定性运动规律和随机性运动规律统一到同一个物理模型中。

因此，从物理学用统一理论描述各种物理现象及运动规律的的终极发展目标看，经典物理学还存在两个重大问题没有得到解决：

（1）尚未建立描述宏观粒子和宏观物体随机运动现象及规律的《质点随机运动学》理论体系；

（2）尚未实现确定运动和随机运动的统一。

一、经典物理学不能描述并解释随机性的机械运动现象及规律

物理学把物体空间位置随时间变化的过程称为机械运动，机械运动是自然界中最简单、最基本的运动形态。

经典力学是研究宏观物体做低速机械运动的现象及规律的学科，经典力学包括以牛顿运动定律为基础的经典理论和狭义相对论，宏观是相对于原子和分子等微观粒子而言，低速是相对于光速而言。

经典力学虽然代表了人类在认识机械运动基本规律方面的巨大飞跃，促进了整个经典物理学的发展。但是，经典力学还远远不能说明所有机械运动现象，只能描述并解释确定性的机械运动现象及规律，而不能描述并解释随机性的机械运动现象及规律。

为了描述质点随机运动现象及规律，以维纳为代表的一批数学家建立了《随机过程》理论。由于混淆了物理概念，维纳将描述大量布朗粒子在扩散过程中的浓度分布规律当作一个布朗粒子的位移变化规律，导致《随机过程》理论中的基本假设（运动定律）数量关系与客观事实不符，从而使《随机过程》理论中的可检验结论与《物理学》实验结果完全不符，不仅无法正确描述质点随机运动现象及规律，而且为自然科学、工程技术和社会科学提供了错误的理论、方法及工具。

自然科学、工程技术和社会科学等领域面临大量的随机运动物理现象及问题，亟待经典物理学提供能够正确描述随机运动现象及规律的《质点随机运动学》理论。

二、经典物理学没有实现确定运动与随机运动的统一

物理学发展的终极目标是从统一的角度来理解物质世界和运动规律之间的内在联系。在物理学400年的发展历史中，物理学家一直在努力将各种不同的自然现象统一到一个物理模型或一个理论框架中。每当物理学家发现两种看似完全不同、甚至完全对立的事物，其实只是同一事物的两面时，都会改变了人们的思维方式，使人类对自然界及其运动规律的认识产生巨大的飞跃。

牛顿力学实现了地面运动规律和天上运动规律的统一；迈尔、焦耳和卡诺等人建立的热力学实现了热运动和机械运动的统一；爱因斯坦狭义相对论不仅实现了低速运动规律和高速运动规律的统一，而且也统一了时间和空间，以及质量和能量；麦克斯韦建立的电磁场理论则将电学、磁学、光学统一起来；普朗克等一大批物理学家共同创立的量子力学实现了连续性与不连续性的统一。

人类在自然界和社会实践活动中所遇到的各种运动现象可分为确定运动和随机运动两大类。物理学目前已实现的各种统一均为不同确定性现象之间的统一，尚未实现确定运动和随机运动的统一。

爱因斯坦早在1905年就指出：布朗运动是布朗粒子宏观扩散现象的微观表现形式。假设将一小滴墨水滴入一大盆纯净水的中央，则悬浮在水中的碳粒会从高浓度区域向低浓度区域做确定性的转移（扩散）。碳粒在扩散过程中会受到大量液体水分子的高速碰撞，若用显微镜观察，碳粒在微观尺度下的运动就会表现出随机性。

图1是根据爱因斯坦布朗运动扩散方程模拟出的布朗粒子宏观扩散过程，显然，所有布朗粒子均以匀速直线运动的方式从高浓度区域向低浓度区域转移（扩散）；图2是用显微镜观察到的布朗粒子在微观尺度下的随机运动。

图1 宏观尺度下的布朗粒子扩散过程（匀速直线运动）

图2 微观尺度下的布朗粒子随机运动

图1和图2表明，液体中悬浮微粒的扩散过程在宏观尺度下表现为确定性的匀速直线运动，在微观尺度下表现为随机性的布朗运动。

图3为一个布朗粒子的位移曲线，宏观尺度下的位移曲线为一条理想直线，微观尺度下的位移曲线为一条围绕理想直线随机波动的曲线。

图3 布朗粒子位移曲线

布朗粒子的扩散现象显示：确定性和随机性只是同一事物在不同观察尺度下的表现形式。在微观尺度下表现出不确定性和不可预测的随机运动，在宏观尺度上具有总体的确定性和稳定性。若能建立可同时描述布朗粒子微观随机运动和宏观确定运动的物理模型（运动方程），则可实现随机与确定的统一。

在哲学中，与 “确定性”和“随机性”对应的名词是“必然性”和“偶然性”。

“必然性与偶然性”是哲学中的一对基本范畴。哲学家们围绕“必然性与偶然性”这对基本范畴之间的关系已经争论了两千多年，经历了数次范式转换和否定之否定的过程。目前的《马克思主义哲学》是通过大量随机现象的统计规律性来解释“必然性和偶然性对立统一”这一哲学基本原理的。

布朗粒子在扩散过程中的宏观确定运动和微观随机运动不仅为“必然性和偶然性对立统一”的哲学基本原理提供了全新的物理证明，而且也为“必然性和偶然性对立统一”这一哲学基本原理提供了一种全新的统一形式，揭示出必然性和偶然性只是同一事物在不同观察尺度下的观察结果或表现形式，极大地丰富和发展了“偶然性和必然性对立统一”的哲学基本原理。

参考：

质点随机运动学与动力学（后印本）

确定与随机：物理学的第六次综合与统一（后印本）

布朗运动理论中的反常问题及原因分析（后印本）