慣性力學(xué)與整體科學(xué)體系

慣性力學(xué)與整體科學(xué)體系古代人無法理解地球下面的人為什么不會(huì)掉下去，此困惑是由于以自己為參考系而產(chǎn)生的。今天的人們無法理解自由落體運(yùn)動(dòng)及天體的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)也是慣性運(yùn)動(dòng)，此困惑是由于以牛頓慣性為"參考系"而產(chǎn)生的。慣性的實(shí)質(zhì)就是：物體通過某種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來保持或主動(dòng)改變某種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來達(dá)到其內(nèi)部的熵狀態(tài)的一種屬性。整體科學(xué)體系是研究自然整體的整體性質(zhì)與功能、有序內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其起源與演化過程的科學(xué)理論系統(tǒng)。

本文主要是對(duì)我的前兩文[1]與[2]的進(jìn)一步說明。需要讀者結(jié)合我的前兩文來讀此文。由于[1]文中用引力一詞，需用[2]文與此文重新理解之。本文的例題可以增強(qiáng)對(duì)我觀點(diǎn)的理解，同時(shí)也體現(xiàn)了由于其進(jìn)化性而帶來的在習(xí)題解法上的取代性、新穎性、思路明晰性及簡(jiǎn)捷性。我的觀點(diǎn)核心是"廣義慣性與整體天體"，對(duì)這兩個(gè)方面的理解的最大障礙就是我們已經(jīng)習(xí)慣了的牛頓力學(xué)的思維方式。只知道用所學(xué)到的"知識(shí)"去思考世界，而不反省作為思維的基本要素--概念及各種概念、命題、觀念之間的邏輯關(guān)系的內(nèi)在合理性問題，這是科學(xué)理論研究之大忌。如果現(xiàn)有的概念、命題與觀念不能表達(dá)新的內(nèi)容，就需要改變它們，或重新建立。

一、慣性力學(xué)

嚴(yán)格說來：牛頓第三定律(互為作用力定律)應(yīng)該是力學(xué)"體系"定律，是在各種作用方式力以及各種屬性力之間建立關(guān)系的定律；去掉牛頓第三定律后的廣義力學(xué)核心四定律（見[2]文），應(yīng)該稱為"慣性力學(xué)"核心三定律（以下簡(jiǎn)稱"慣三律"）。"廣義"是相對(duì)牛頓力學(xué)及牛頓慣性而言的。之所以還保留"廣義慣性"一詞，也是因?yàn)橹挥袘T三律被大多數(shù)人接受后，才會(huì)完成它的歷史使命，再改變?yōu)?慣性"一詞。牛頓第一第二定律（以下簡(jiǎn)稱牛二律）是慣三律的物體外部空間在ρ均勻空間情況下的定律，是其推論，不再是慣性力學(xué)的核心公設(shè)性質(zhì)的命題。

（一）廣義慣性使牛頓力學(xué)進(jìn)化

愛因斯坦獨(dú)具慧眼，從司空見慣的現(xiàn)象中及自由落體運(yùn)動(dòng)與質(zhì)量因素?zé)o關(guān)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，總結(jié)出了等效原理，且明確與準(zhǔn)確地說：物體的同一性質(zhì)按照不同的處境或表現(xiàn)為"慣性"，或表現(xiàn)為"重性"（[3]第55頁）。這個(gè)同一性就是廣義慣性，這個(gè)處境就是空間。牛頓第二定律實(shí)質(zhì)是其第一定律涵義的數(shù)學(xué)表達(dá)式。所以，廣義慣性的發(fā)現(xiàn)，其革命意義是指動(dòng)搖了牛頓第一定律的核心地位。廣義慣性包含了牛頓慣性，所以，又是其進(jìn)化。同時(shí)，也說明了需要建立一個(gè)取代牛二律的進(jìn)化性質(zhì)的核心命題系統(tǒng)的新力學(xué)理論。廣義慣性又引出了兩種空間及其區(qū)別的新問題。這個(gè)新問題困擾了愛因斯坦的一生，走了一大圈"彎"路后，在他晚年時(shí)，才看到了解決這個(gè)問題的曙光--物體具有空間的廣延性（[3]第十五版說明），由此"廣延性"再往前走一步，就是[2]文說的ρ空間及其區(qū)別的標(biāo)志是其梯度值的有否。這說明還需要一個(gè)新的涉及空間的基本概念及與其相對(duì)應(yīng)的原來等效原理所沒有涉及到的新的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)：物體質(zhì)量部分的壓強(qiáng)梯度現(xiàn)象（注：在固態(tài)的具體物體內(nèi)部，此"壓強(qiáng)梯度"表現(xiàn)為"脅強(qiáng)"），也就是愛因斯坦的物體的空間廣延性的具體體現(xiàn)。同時(shí)也引出了物體的非剛性及其具有內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)的抽象性質(zhì)（[4]第六章）。于是，"萬事俱備"，只欠建立一個(gè)新的核心命題系統(tǒng)了?？梢哉f，慣三律就是這個(gè)系統(tǒng)。廣義慣性是由于把"重性"也歸于同牛頓慣性一樣的物體屬性，所以，其革命意義也主要體現(xiàn)在"重力"方面。"引力"是對(duì)重力本質(zhì)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。廣義慣性與場(chǎng)概念把原來引力中的兩個(gè)平權(quán)的物體分離開來：一個(gè)是僅表現(xiàn)廣義慣性的一般（非整體）物體；另一個(gè)是具有產(chǎn)生重力場(chǎng)的特殊性的中心物體。一般物體與中心物體之間已經(jīng)沒有"力"的關(guān)系了。但通過重力場(chǎng)（原來引力場(chǎng)與自轉(zhuǎn)慣性離心力合成的重力場(chǎng)涵義需要改變）有"能"的關(guān)系（見此文的"ρ空間與能"一節(jié)）。到此為止，廣義慣性已經(jīng)完成了其邏輯任務(wù)，即取消了引力及導(dǎo)出了中心物體的特殊性（當(dāng)然也具有廣義慣性的一般性）。這個(gè)特殊性的中心物體就是整體天體。于是，廣義慣性與整體天體就構(gòu)成了理論的內(nèi)部邏輯性（也就是"自圓其說"）。廣義慣性取消了慣性質(zhì)量與引力質(zhì)量的區(qū)別。當(dāng)然，更沒有質(zhì)量的第三個(gè)屬性--產(chǎn)生引力場(chǎng)。說重力場(chǎng)是特殊的ρ空間，也有其對(duì)應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，即具有重力場(chǎng)的質(zhì)量部分的天體，一般都具有密度及壓強(qiáng)（也有溫度及磁場(chǎng)因素）與中心距離近似反比分布（中聚度）的現(xiàn)象。同時(shí)，其現(xiàn)象也表明了這個(gè)天體（中心物體）的特殊性。中聚度現(xiàn)象已經(jīng)是整體性的一種體現(xiàn)。

（二）再看牛頓力學(xué)

為什么人們回避牛頓第二定律中的"力"（外力）的反作用力就是物體的慣性力的道理呢？就是因?yàn)榘阎亓σ伯?dāng)作外力（引力）時(shí)，物體本身沒有反作用力--慣性力（重力加速度與物體質(zhì)量的大小無關(guān)），這正是牛頓力學(xué)理論內(nèi)部的不能"自圓其說"的地方，這也正是愛因斯坦所注意的地方。為了回避這矛盾性（無意識(shí)的），不得不讓其"外力"擔(dān)當(dāng)"廣義"的力的重任。"力是物體加速運(yùn)動(dòng)的原因"這一沒有條件限制的觀念，是牛頓力學(xué)最主要的思維定勢(shì)。不管是相對(duì)的加速運(yùn)動(dòng)還是"絕對(duì)"的加速運(yùn)動(dòng)，人們都在頭腦中馬上反映出來要乘上物體的質(zhì)量，使力成為其運(yùn)動(dòng)的原因。于是，其直接錯(cuò)誤后果就是把非牛頓慣性系內(nèi)或重力場(chǎng)內(nèi)的物體"自由"或有阻力的"不自由"的加速運(yùn)動(dòng)，也當(dāng)作有外力（不包括阻力）正在作用之。之所以把非牛頓慣性系中的外力慣性力叫做虛構(gòu)力，是說明牛頓力學(xué)中還有第二個(gè)觀念："力是物體對(duì)物體的直接作用"--這是作用方式力，但有的教材除了摩擦力外，把作用方式力幾乎都?xì)w結(jié)于彈性力則是錯(cuò)誤的。又從這第二個(gè)觀念來看其外力慣性力時(shí)，真的不存在另一個(gè)物體來表現(xiàn)之，只得權(quán)宜稱為虛構(gòu)力。當(dāng)把重力也當(dāng)作外力時(shí)，發(fā)現(xiàn)確實(shí)有另一個(gè)物體（中心物體）與之對(duì)應(yīng)，這可是"真實(shí)"的外力了。麻煩又出現(xiàn)了，這個(gè)引力是超距作用性質(zhì)的力，從作用方式力的觀念角度來看時(shí)，又難理解了。為了讓引力回復(fù)到可理解的直接作用性，又引起了從牛頓時(shí)代起至今的許多人去虛構(gòu)在兩個(gè)超距的物體之間飛來飛去的各種"微粒子"，以此物來擔(dān)當(dāng)引力成為直接作用性的重任。引力本來也是虛構(gòu)力，還要為這虛構(gòu)的"東西"再虛構(gòu)一些東西，麻煩可就大了。因?yàn)榉彩蔷哂匈|(zhì)量的物體都具有廣義慣性，也可以說是"萬有"慣性。之所以慣性力學(xué)在力學(xué)體系中占有主要及重要的地位，而其他屬性（如彈性與磁性等）力學(xué)占次要地位，且以"慣性力"作為力的物理單位，也是由于其"萬有"的原因。但作為表現(xiàn)廣義慣性力的重力的空間（重力場(chǎng)）及場(chǎng)源物體（整體天體）可不"萬有"。這兩個(gè)角度分不開，還會(huì)認(rèn)為重力（引力）"萬有"，這又會(huì)回到為什么會(huì)超距作用的難理解的怪圈。廣義慣性使探索"引力作用機(jī)制"的研究方向成為毫無意義的方向，是徒勞無功的方向，因?yàn)橐Ρ旧硎怯膳６傻木窒扌远缮鰜淼奶摌?gòu)的力。

（三）再看廣義相對(duì)論

愛因斯坦特有的知識(shí)結(jié)構(gòu)（馬赫哲學(xué)、狹義相對(duì)論、四維時(shí)空、光、場(chǎng)及黎曼幾何），決定了他走上了一條充滿荊棘的理論之路。馬赫的功績(jī)是看到了牛頓力學(xué)體系中有一個(gè)缺陷，就是物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)依參考系的不同而有所不同，于是，作為判斷牛頓慣性運(yùn)動(dòng)的前提也就成為不確定的了（相對(duì)性）。不得已，馬赫把現(xiàn)象世界的遠(yuǎn)處的恒星當(dāng)作其絕對(duì)參考系了。馬赫的錯(cuò)誤就是把牛頓慣性定律中的物體的屬性（保持性）與其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)問題混在一起

了。愛因斯坦受馬赫哲學(xué)的啟發(fā)，又發(fā)現(xiàn)了等效原理，但同時(shí)又繼承了馬赫的錯(cuò)誤。被夸大為改變?nèi)藗儠r(shí)空觀念意義的四維時(shí)空，只不過是用"運(yùn)動(dòng)"（還是光運(yùn)動(dòng)）角度來規(guī)定空間的一種方法。規(guī)定有結(jié)構(gòu)的空間可有各種方法，其各種方法是平權(quán)的。用什么方法來規(guī)定空間則取決于理論與實(shí)踐的需要。如果去掉了"光速"的彎曲時(shí)空還有力學(xué)意義的話，與牛頓引力定律正是互為補(bǔ)充的關(guān)系本體性的場(chǎng)的描述：一個(gè)是以廣義慣性"運(yùn)動(dòng)"的角度的描述；一個(gè)是以廣義慣性"力"的角度的描述。而牛頓引力勢(shì)所包含的空間意義，正是中心結(jié)構(gòu)的ρ非均勻空間（重力場(chǎng)）的經(jīng)驗(yàn)性的描述。終究是"描述"，都不能代替核心命題性質(zhì)的"表述"。沒有明確的命題表述，其描述也就沒有明確的理解前提。慣三律與廣義相對(duì)論都以等效原理為其經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。只不過愛因斯坦又走上了光速的等效原理之路。而光速的等效原理是由"思維"實(shí)驗(yàn)得來的，且唯一能驗(yàn)證其理論的星光在太陽附近偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象，愛因斯坦在具體計(jì)算其偏轉(zhuǎn)角度時(shí)，實(shí)際上是"非常謹(jǐn)慎地用惠更斯原理"（[5]第23頁）。而慣三律所依據(jù)的"低速"等效原理，連幼兒園里的兒童都可以感覺到坐滑梯時(shí)的加速度與坐汽車時(shí)的汽車加速度的區(qū)別，因其身體內(nèi)有脅強(qiáng)的有否或大小之區(qū)別。戰(zhàn)斗機(jī)飛行員已經(jīng)體驗(yàn)了低速等效原理的所有內(nèi)涵。所以，任何脫離與回避"低速"等效原理的力學(xué)理論，肯定是不會(huì)成功的理論，因?yàn)槠洮F(xiàn)象普遍存在于客觀世界，且與力學(xué)密切相關(guān)。愛因斯坦之所以對(duì)"光"情有獨(dú)鐘，也許是無意識(shí)的回避其理論中的一個(gè)內(nèi)在矛盾："產(chǎn)生"引力場(chǎng)的中心質(zhì)量（中心物體）必須很大，而體現(xiàn)彎曲時(shí)空（引力場(chǎng)）作用的物體必須很小且產(chǎn)生與不產(chǎn)生引力場(chǎng)無關(guān)緊要，這與引力中的兩個(gè)平權(quán)的物體涵義是矛盾的。而"光子"正好是最小的物體，也就回避了這個(gè)矛盾。只有"