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物质结构的哲学、物理与数学

已有 4497 次阅读 2011-12-14 18:12 |个人分类:观点和方法|系统分类:科研笔记| 数学, 哲学, 物理, 物质结构

    最近一段时间参加了几次物理学哲学方面的小型研讨会,与国内物理学哲学方面的专家进行了广泛的交流。非常幸运的是,在哲学方面我的知识和水平只能算小学,但能参加这些科学哲学前沿的讨论,并能获得美国波士顿大学曹天予教授、武汉大学桂起权教授等国内外知名专家们的哲学常识普及和精神洗礼,倍感荣幸、获益匪浅。在科学认识的思想层次方面,经这些高人的点拨感觉有了一种欲凤凰涅槃、浴火重生的冲动。
    哲学是人类智慧的学问,像我这种智商平平的人不适宜从事这方面的研究,只能听听哲人们伟大的思想,领会自然的哲理,在哲学思想上认祖归宗。研讨会上的哲学议题对于我一位小学水平的听众来讲,如同听天书,非常难懂,但我至少明白了一个道理,要成为一位能影响人类历史进程的伟大的物理学家,在哲学、物理学和数学方面一定是有巨大突破和贡献的。伽俐略、哥白尼、牛顿、麦克斯韦尔、普朗克,以及爱因斯坦、德布罗意和海森伯等历史上的著名物理学家,正是以他们在自然的哲学思想、物理规律和数学方法上的突出贡献影响了科学的发展和进程。
    关于自然物质结构的哲学、物理和数学,是人类在不同层次上的认识和描述的知识体系,哲学是本质上的认识,物理是基于观察和实验活动的规律总结,而数学是为了描述规律人类发明的精确逻辑工具。因此,在这个知识体系中物理规律具有核心地位,这个结论不是由于我对物理学有特别的偏爱并从事物理学研究,原因很明显,物理学规律中的普遍性就是哲学研究的对象,数学工具的根本任务是要满足自然规律(至少是物理规律)的描述。
    长期以来,作为个人兴趣一直在思考物质结构的物理理论,这个巨大的命题包括了从宇宙、星系、行星系、地球、宏观物体、原子分子等到基本粒子的不同物质结构层次,有没有一个统一的哲学、普遍遵从的物理规律和数学描述呢?要回答这样的问题,是哲学、物理学和数学家的重要任务,非常可能是遥不可及的目标。
    首要的问题是时空,因为没有时空就没有了世界,它是描述自然事物的基础。除了牛顿的“绝对时空”,目前我们还拥有了爱因斯坦的“相对时空”。我个人是接受牛顿时空概念和基本描述的,因为自然界中的事物还没有不能用这个时空进行描述的情况发生,“相对时空”以及所谓的通过数学变换所获得的时空,可以归属于牛顿时空的子时空(表观时空),因为它们是通过对相关的事件感受得到的时空。
   从哲学的角度来讲,物质是运动和变化的,因些物质结构是运动的稳定体系。
   从物理学的角度,宇宙、星系、太阳系(行星系)、卫星等结构,在万有引力的作用控制下的周期性运动,是周期性的轨道运动体系,将原子结构作行星运动理解,原子就是电磁场力,包括电磁辐射(空间位移电流)作用和控制下的周期性轨道运动体系,再进一步假想,基本粒子是更小尺寸下,在强或弱相互作用控制下的轨道运动体系,那么不同层次的物质结构从物理的角度就可以解释为:物质结构是由相互作用控制下轨道运动体系。
   数学上对于这一基本特征就可以通过单体化处理,在相对坐标系中进行单体的物理规律描述,结果用于结构体系物理性质推测。对于单体的周期轨道运动,在数学方法上讲可以选择含时间的运动方程、轨道方程、正交振动方程,波方程,甚至驻波方程来表达和求解相关物理量的关系,但对所获得的结果,应根据其意义加以取舍。
   通过以上的理解可以得出,虽然薛定谔方程来自于微观结构与变化的数学表述,其数学方法对于周期运动轨道体系及变化也是有效和实用。因此,用驻波的数学方法来表述和求解周期性轨道运动是一个普遍适用的数学手段,通过它可以获得体系的稳定轨道结构,同时还可以获得结构共振时高阶的轨道和相关物理量之间的关系。
   以上是参加物理学哲学研讨会的个人总结和体会。


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