宇宙是物質(zhì)的,物質(zhì)是運動(dòng)的,運動(dòng)是自發(fā)的,自發(fā)是概率性和隨機性的,隨機是無(wú)序的、混沌的和有規律的,規律是人們逐步科學(xué)猜想和實(shí)驗總結的。馬克思曾說(shuō):宇宙萬(wàn)物是普遍聯(lián)系和永恒發(fā)展的。同樣人類(lèi)的具體科學(xué)之間也是普通聯(lián)系和永恒發(fā)展的,甚至包括自然科學(xué)、社會(huì )科學(xué)、思維科學(xué)、信息科學(xué)、人工智能科學(xué)、交叉科學(xué)和邊緣科學(xué)等。
物理學(xué)參考系分為慣性參考性、加速參考系、糾纏參考系。物理時(shí)空分為顯時(shí)空和暗時(shí)空。物理宇宙分為大宇宙和小宇宙。物質(zhì)世界分為人類(lèi)世界和現實(shí)世界。人類(lèi)世界分為精神世界和生活世界?,F實(shí)世界分為基本粒子世界和規范場(chǎng)世界。精神世界分為人類(lèi)意識世界(人類(lèi)夢(mèng)境世界)、人類(lèi)心靈世界、人類(lèi)語(yǔ)言世界、人類(lèi)概念世界、人工符號世界、數字虛擬世界。數字虛擬世界分為電腦程序數字虛擬世界和社會(huì )場(chǎng)景仿真模擬世界。
下面我們將要從物理學(xué)參考系的分類(lèi)一一說(shuō)起,并按照慣性參考系一>加速參考系一>糾纏參考系順序進(jìn)行講述。
牛頓力學(xué)是公認的經(jīng)典力學(xué)。牛頓力學(xué)就是以慣性參考系作為研究物理對象的參照系背景。300多年來(lái),牛頓力學(xué)創(chuàng )造了無(wú)比輝煌的科學(xué)成就和技術(shù)貢獻。至少在200多年內牛頓力學(xué)滿(mǎn)足了當時(shí)的社會(huì )生產(chǎn)和科學(xué)發(fā)展的需要,是公認的科學(xué)真理。牛頓力學(xué)包括牛頓運動(dòng)三定律、萬(wàn)有引力定律和絕對時(shí)空觀(guān)假設。憑心而論,從科學(xué)史角度看,牛頓的絕對時(shí)空觀(guān)假設是當時(shí)最恰當最先進(jìn)的時(shí)空哲學(xué)和時(shí)空理論!牛頓絕對時(shí)空觀(guān)假設為經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電磁學(xué)理論的誕生打下了非常直觀(guān)非常機械非常堅實(shí)的形而上學(xué)基礎。趙展岳教授認為:牛頓是科學(xué)史第一個(gè)清晰的數學(xué)化的研究了“絕對空間、絕對時(shí)間、絕對剛體、絕對運動(dòng)和絕對外力”之間物理相互作用關(guān)系的科學(xué)家。牛頓絕對時(shí)空觀(guān)假設并不是牛頓大腦主觀(guān)臆想的,而是牛頓從當時(shí)大量的社會(huì )生產(chǎn)生活實(shí)踐中總結提煉出來(lái)的思想成果和科學(xué)結晶。因此絕不能輕易地否定,所以只有通過(guò)更高的科學(xué)實(shí)踐和更先進(jìn)的哲學(xué)猜想來(lái)進(jìn)一步檢驗它、修正它!
狹義相對論是關(guān)于運動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)。狹義相對論也是以慣性參考系作為研究物理對象的參照系背景。狹義相對論首先提出了相對論時(shí)空觀(guān)假設,確定了時(shí)間與同時(shí)性、空間與尺度性、質(zhì)量與速度性等之間的洛倫茲變換關(guān)系,因而在一定程度上否定了牛頓的絕對時(shí)空觀(guān)假設、絕對運動(dòng)、絕對剛體、絕對同時(shí)性、絕對尺度性和絕對質(zhì)量性等。愛(ài)因斯坦只是在高速運動(dòng)的條件了顛覆了牛頓經(jīng)典力學(xué)的時(shí)空概念,但是時(shí)空本體在實(shí)在論上不受物質(zhì)運動(dòng)影響的客觀(guān)絕對性和框架背景性在狹義相對論中并沒(méi)有完全得到根除。愛(ài)因斯坦認為:宇宙是靜態(tài)永恒的,物體實(shí)在性是客觀(guān)不變的,時(shí)空是框架背景的,物體運動(dòng)是相對的,時(shí)間計時(shí)、空間量度和質(zhì)量測量等數量大小是相對的。狹義相對論有兩個(gè)基本原理(光速C不變原理、狹義相對性原理)和一個(gè)基本變換(洛侖茲變換)。狹義相對論通過(guò)狹義相對性原理和光速不變原理把牛頓經(jīng)典力學(xué)和麥克斯韋經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)從邏輯上數學(xué)上嚴格地統一了起來(lái)。光速度C在狹義相對論慣性參考系中具有邏輯上的絕對意義。
廣義相對論是關(guān)于物質(zhì)、時(shí)空和運動(dòng)三者之間相互作用、相互關(guān)聯(lián)的科學(xué)理論。廣義相對論也是以加速參考系作為物理研究對象的參照系背景。廣義相對論首先提出了宇宙黎曼流形無(wú)邊界假設和時(shí)空引力場(chǎng)彎曲假設。廣義相對論的重要內容可以用美國引力論物理學(xué)家惠勒的一句話(huà)概括:物質(zhì)告訴時(shí)空如何彎曲,時(shí)空告訴物質(zhì)如何運動(dòng)。時(shí)空就是引力場(chǎng)。引力場(chǎng)就是物質(zhì)源生發(fā)的。物質(zhì)源又是由物體運動(dòng)和分布狀況決定的。物體運動(dòng)和分布狀況又受時(shí)空引力場(chǎng)的束縛和制約??梢?jiàn)時(shí)空引力場(chǎng)和物體運動(dòng)是相互關(guān)聯(lián)的。這只是加速參考系中物體、運動(dòng)和時(shí)空三者之間的一種外部宏觀(guān)關(guān)聯(lián)現象。關(guān)聯(lián)現象中的相互作用力傳播速度不超過(guò)真空中的光速。廣義相對論通過(guò)廣義性協(xié)變原理和等效原理把物質(zhì)動(dòng)量能量張量、引力、幾何曲率、時(shí)空和黎曼四維流形從邏輯上數學(xué)上嚴格地統一了起來(lái)。引力加速度G在廣義相對論加速參考系中具有邏輯上的絕對意義。
量力力學(xué)是1925至1927年由德布羅意、海森堡、約當、玻恩、薛定諤等量子物理學(xué)家共同努力發(fā)現并提出的。相對論性量子力學(xué)(量子場(chǎng)論)是1928年由物理學(xué)家狄拉克創(chuàng )造性提出的。量子電動(dòng)力學(xué)、量子色動(dòng)力學(xué)、楊一米爾斯規范場(chǎng)論、弱電統一理論、宇宙大爆炸理論、黑洞熱力學(xué)理論等由更多的物理學(xué)及數學(xué)科學(xué)家共同提出的。
量子引力理論是20世界80年代逐步發(fā)展起來(lái)的。比較成熟的理論是超弦理論和圈量子引力理論。超弦理論是時(shí)空背景相關(guān)性的。圈量子引力理論是時(shí)空背景無(wú)關(guān)性的。文小剛的弦網(wǎng)液體理論也是時(shí)空背景無(wú)關(guān)性的。
由此看來(lái),正如許多偉大的物理學(xué)家和哲學(xué)家所說(shuō):物質(zhì)是什么?時(shí)間是什么?空間是什么?時(shí)空是什么?等問(wèn)題仍然是人類(lèi)幾千年來(lái)最困惑的基本問(wèn)題。
量子物理學(xué)家泡利曾說(shuō):時(shí)空問(wèn)題是物理學(xué)基礎性研究中始終擺脫不掉的最根本性的首要問(wèn)題。
1955年臨終之前,偉大的物理學(xué)家愛(ài)因斯坦也說(shuō):研究了近50年始終沒(méi)有真正搞清楚光究竟是什么?時(shí)空究竟是什么?(過(guò)去、現在、未來(lái)是人們的主觀(guān)幻覺(jué)嗎?)
量子糾纏電動(dòng)力學(xué)和信息量子熱力學(xué)是以糾纏參考系作為物理研究對象的參照系背景。比如,糾纏量子A是糾纏量子B的參考系,糾纏量子B是糾纏量子A的參考系,第三方的獨立中介參照不存在。如果說(shuō)牛頓力學(xué)的慣性參考系中外力F=0而使物體在絕對時(shí)空中處于靜止或勻速直線(xiàn)運動(dòng),那么愛(ài)因斯坦廣義相對論的加速參考系中引力F>0而使物體在相對論時(shí)空中處于加速或自由落體運動(dòng)。同理量子糾纏電動(dòng)力學(xué)的糾纏參考系中外力F=0、內時(shí)空糾纏力?>0而使物體在糾纏參考系中處于內加速糾纏相干涉運動(dòng)狀態(tài)。
真空盎魯效應表明物體運動(dòng)加速度與外在溫度之間具有等價(jià)性即T=a/2πK。蘭道爾極限表明信息刪除與能量熱耗散之間具有等價(jià)性即△Q=KT㏑2。玻爾茲曼公式表明系統的熵與系統的微觀(guān)自由度之間具有等價(jià)性即S=K㏑w。愛(ài)因斯坦質(zhì)能關(guān)系式表明物體質(zhì)量與能量之間具有等價(jià)性即E=mC^2。焦耳熱功當量公式表明系統熱能量與系統做功之間具有等價(jià)性即△Q=jW。
未完待續。
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