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第三章 相互作用原理与相互作用实在
第一节 广义与狭义相互作用原理
相互作用原理包括广义相互作用原理和狭义相互作用原理两部分。
一、 广义相互作用原理:
广义相互作用原理是指事物间的普遍联系。联系作为一个哲学范畴,是指一切事物、现象之间及事物、现象内部诸要素之间的相互作用、相互影响、相互制约的关系。事物、现象及其过程与他事物、现象及其过程之间的相互影响、相互作用、相互制约的关系称外部联系;事物、现象及其过程内部诸要素之间的相互作用、相互影响、相互制约的关系称内部联系。
事物之间的普遍联系具有客观性、普遍性和多样性。联系的客观性表明,联系不是人们的主观臆造,而是不以人的意志为转移的客观事物,是事物固有的本性。人们可以发现联系,但不能创造联系。联系的普遍性指出,世界上一切事物、现象及其过程的内部和外部都处在相互联系中,世界上没有“没有相互联系的事物”,整个世界是一个相互联系的统一体。孤立的、静止的、彼此没有任何联系的事物是没有的。“实体是它自身的原因”(斯宾诺莎),每一事物通过其自身体现出联系的普遍性,又通过联系的普遍性表明它自身的存在。自然界如此,人类社会亦如此。联系的多样性与世界极其广大和发展的无限性相关。事物联系的主要形式有:因果联系、必然联系和偶然联系,本质联系和非本质联系。因果联系是包括时间先后秩序在内的,由一种现象必然引起另一种现象的内在本质联系。必然联系是事物存在和发展的内在规定性,规定事物发展的基本趋向,它由事物内部的基本矛盾所决定。偶然联系表明事物出现的或然性。事物既可以出现,也可以不出现;既可以这样出现,也可以那样出现。这就是偶然性。唯物主义认为,事物的偶然联系是事物存在和发展的外在规定性,由事物的外部条件或事物内部的非基本矛盾所决定。本质联系是反映事物本来面目的基本联系,它决定事物的根本性质。非本质联系是事物的表面特征和外部联系,是事物的假象表现。真象是事物本质从正面直接的表现,假象是事物本质从反面歪曲的表现,往往事物的真象易被假象所掩盖。真象和假象都是客观的。以为假象与本质毫无关联的看法是有违于辩证法的。即假象仍是本质自身特殊形式的表现。事物的现象是必定与事物的本质相联系,而事物的本质就是事物发展的规律。规律是本质联系,现象是非本质联系。
事物普遍联系的具体形式还有:直接联系和间接联系、内部联系和外部联系、主要联系和次要联系等等。
透过现象看本质是唯物主义者研究自然和人类社会的基本要义。
世界上的万事万物都是普遍联系的,而普遍联系包含着相互作用,“相互作用是事物的真正的终极原因”,[1]可见无论是自然界,还是人类社会,任何事物都是在其相互联系、相互作用中表现其存在的,世界上没有孤立的、静止的、无相互联系、无相互作用的事物。
二、 狭义相互作用原理
狭义相互作用原理指明人类认知的自然现象是如何形成的。
(一)几个相关概念及其相互联系
1. 物质
物质——外在世界的本原,万物的基始。哲学上的物质,它是抽象的,无所谓形体概念。物理学中的原子、电子、基本粒子,以至夸克、超弦等都不能等同视作哲学上的本原。它只能是物质本原在物理学中的具体体现。
2、自在实体(本体)
指人类意识之外独立存在的客体。“月亮在不看它时作为月球照样存在”,“自在实体”不是不可知之物,“月球”就是我们所称的“自在实体”(本体) ,但“月球”通过观察转化成为“月亮” ,转化成“为我之物”[2] 。世界上没有不可知的东西,昔日不可知,今日变成可知。这种转化就是认识。
“本体”与“物质”相比,在“形”的构成上前进了一步。它已经出现了“体”的概念。这个“体”如何形成,哲学家们没有过多的追究。但相互作用是物质的基本属性,从“相互作用”这个普遍的形上概念看,相互作用应是 “体”形成的原因。是相互作用使物质形成了本体,形成了某种关系的“纽结”。由于相互作用在这里仍是一个普遍抽象概念,因而本体是什么样子,人类不去观察就不知道,但不是不可认识。因为有了“体”,按洛克的说法是“物质实体” [3],因此,本体是本体论中的“实在”,比“存在”向现实世界走近了一步。然而,本体如果不与自然力结合,不与人类使用的观测信号,例如光发生作用,其形象和实在性将不被人类所感知。因此,结合洛克的概念,我们把本体称作“自在实体”。与物质概念相比,“本体”已经通过“自然力”的相互作用“凝聚”成“体”(纽结)了,“只是这些物体本身可能是什么样子,我们一点也不知道。”[4]
3、物理实体
现行哲学辞典中没有这一概念,但广为物理学家和物理学哲学家所使用。指物理理论所指称的研究对象[5]。按照经典物理学,从物质形态上划分,物理实体有气态、液态、固态三大类形态。气态无形无体(无一定的体积),液态无形有体(有一定的体积),固态有形有体。从结构上划分,物理实体则有分子、原子、原子核、电子、质子、中子等等。有的知道“形”,有的不知道“形”,例如原子中的电子,我们就不知道它的形状。分析还原论者认为,原子、电子等微观客体在系统内和系统外具有不变的特性,例如原子中的电子与从原子中分离出来的电子就具有相同的属性。
物理实体与本体相比,它体现了四种具体自然力(引力、电磁力、弱力、强力)对形成“体”的作用。它能帮助人类对本体的具体认知。不同的自然力,物理理论所指称的研究对象——物理实体的表现也不一样。它们分别以质量载体(m)、电荷载体(q)、弱荷载体(g)、强荷载体(G)加以区别。
物理实体在牛顿力学、相对论力学及现行量子力学中 “形”都忽略不计,抽象成了质点。质点是一个没有“大小”,但有“实”的东西。物理理论所指称的研究对象——物理实体均是物理实在。
4、现象实体
与自在实体相对。现行哲学辞典中没有这一概念。按现行哲学概念,“现象”指“自在之物”——本体作用于人的感官所引起的感觉表象,是事物外在的,易变的方面;“实体”通常指能够独立存在,作为一切属性的基础和万物本原的东西。实体与现象相对,是现象所依存的本体。现象与实体放在一起组成新的概念,看来有些矛盾。是现象就不是实体,是实体就不是现象。那么既是现象又是实体的“现象实体”指的是什么呢?现象是“自在实体”(自在之物)作用于人的感官所引起的感觉表象,这个感觉表象有时具有形体概念,有时却没有。这既与“自在实体”本身有关,还与中介信息和人的视觉识别能力有关。我们把现象与实体共同组成“现象实体”,主要是强调感觉表象中“客体”“形体”的一面,强调既有“象”又有“形”,还有“体”的客体。“现象实体”是“本体”通过观测信号作用,由人的感官或感官的延伸与大脑神经系统综合作用引起的感觉表象。它表明人对客观世界的认知有一个科学的物质作用过程。感觉表象是人脑的一种生物建构。“现象实体”是本体在特定条件下的一个具体体现,尽管与人脑接收的中介传媒的性质和人脑的结构有关,但它是客观实在的。当现象实体作为物理学研究对象时,就构成物理实体。现象实体概念的引入,将对我们理解量子力学指称的研究对象有重要帮助。
5、观测信号
人类认知世界借以使用的探测信号。没有观测信号,人类就不知道“本体”是什么。也无法认识四种基本“自然力”的作用规律。观测信号的性质,直接影响人类对“本体”的观测结果,其中包括“现象实体”的时空特征。因此,凡涉及“现象实体”,人的主体作用就加进来了。“物体”、“现象”这些概念,都有人的主体作用成分。人类认知世界的“中介观测信号”是感觉表象必备的客观基础。
观测信号作用与人的经验对应。人类认识的时空必然要打上“现象实体”时空特征的烙印。空间即物质广延性的哲学思想有了物理学基础。
6.“现象实体还原为本体”:特指不计观测信号作用在人类认识世界过程中的影响,包括不计对“本体”时空特征的影响。这样,“现象实体”(物体)的时空特征就可以理解为“本体”的时空特征。我们将要说明牛顿力学就是这样的力学。
7.“本体”转化为“现象实体”(物体):是指承认观测信号作用对人类认识世界的影响,也即承认观测信号作用对“本体”时空特征的影响。
8.基本相互作用:泛指普遍的自然力。经观察,现今人类认识了引力、电磁力、强力、弱力等四种基本相互作用。
9.价值和意义:我们认为,如果没有人,自然界中的一切均无所谓价值和意义。“现象实体”的价值和意义是相对于人而言的。这与尼采的观点类似。
10.乘号“·”:在语义解释上表示“现象”与“意义”的依存关系,在句法的直观意义上是算术的,如果证明是“群论”的(即在句法上纳入广义运算的规则体系),则可能有新的预见(见逻辑通式(3-1))。上述概念的逻辑层次见图3-1
图3-1 人类认识世界的逻辑层次图
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在日常生活中,通常人们把本体通过观测信号到现象实体的认识过程忽视掉了,直接从“自然力”的相互作用到现象实体,这样,物质常被看成是本体。
科学实在论的真理派,把现象实体误认为自在实体,抹杀了自在实体与现象实体的区别;反科学实在论的经验主义者则是只看到了现象,而丢掉了自在实体。前者忽视了观察信号对自在实体在时空显现上的影响,后者则是忘记了观察信号没有作用对象,现象不可能出现的道理,显然两者都是片面的。我们的目的是取二者之长,去二者之短,建立一个合理包容二者的综合理论,这意味着辩证地重构康德批判哲学的现代物理图景。
(二)狭义相互作用原理与物体的时空形象
自然界中一切物体在时空中的形象都是由物质间的相互作用形成的,大到宇宙星球,小到微观世界的原子、电子均不例外。物体间的相互作用性质是有区别的,引力、电磁力、强力、弱力的性质就各不相同,相互作用的性质不同,大小相异,由相互作用形成的物体的时空形象也就会不同。形成地球的分子、原子、电子,形成原子核的质子、中子,形成质子、中子的夸克,由于它们之间相互作用性质和大小的区别,由其形成的物体在时空中的形象及运动状态也是各有区别的。具体体现在描述它们的形状及“状态方程”“解”的区别上。地球是球形的,绕太阳运动,形成地球形状及其运动状态的是长程力的引力。没有引力,地球在时空中的形象及其运动规律无以形成。地球的半径r及由此形成的球面曲率R(R=1/ r),表征地球在引力作用下自身在时空中的形象特征。地球绕太阳运动的轨道,可体现地球绕太阳运动的状态,决定轨道运动的方程则称其为地球运动的状态方程。与此相对应,我们称r为物体在时空中的特征半径,R则称为与物体联系的特征曲面的曲率,r、R表征了物体自身的时空形象,状态方程的解则表征物体运动的具体状态。
自然界中的基本相互作用力,我们统称其为“自然力”。它们的存在与人类是否存在无关。 “本体”是物质在基本相互作用中形成的“形象”。并且,相互作用的性质不同,“形象”也不同,它是“人”的意识以外的东西,人类不去观测它,就不知道它是什么。
但是,我们认识的自然现象,及由此总结归纳的一切自然规律,还依赖于人类使用的观测信号。“物体”所受的相互作用不同,观测信号不同,一般说来,在时空中表现出来的形象是有区别的,包括表征“物体”的特征量r、R及其运动方程的变化。不观测,则什么形象(现象)也不知道。物体在时空中的形象和运动规律与观测信号的性质相关。
月球在天空,在自然力的作用下,有其自身的形状和运动状态,与我们看不看它无关。但是,如果没有观测信号光,或者我们根本不去观测它,我们是无论如何也不会知道月亮的形状及运动规律的。说“月亮不看它时,它就不存在”按照朴素直观的理解,那似乎是典型的反实在论观点。因为按照实在论的观点,决不能说自在实体不存在。因此,正确地说应该是“月球没人看它时,作为月亮不存在”。这是
由此,我们总结出狭义相互作用原理的完整表述:
自然界中一切物体在时空中的形象和状态都是由物质间的相互作用形成的,既包括基本自然力作用,也包括人类观测世界使用的观测信号作用。
对物体的受力进行具体分析,发现物体的受力可分为内力和外力两大类。当内力作用等于零时,在一般情况下物质就无法凝聚。物质无法凝聚,组成“物体”的一定物质散布于整个空间,物质的平均密度等于零,那就等于什么也看不见,即什么也没有,当然也就无所谓物体的时空形象。如果我们用时空特征量r(曲率半径)和R(曲率)(不管是什么相互作用形成的)表征物体在时空中的形象,那么,由于此时r=∞,R=0,则与“物体”对应的,表征“物体”形象的特征曲面(时空特征)是一平面。可见,人类观念中的“平面”,如若与物体的相互作用联系在一起,“几何”就与“物理”及“物体”时空特征有了有机的联系。也就是说,数学中的平面与“物体”没有“时空中的形象”,光学作用效应为零和物质的平均密度等于零等概念联系在一起。更深刻地说,那就是内力不存,“本体”无依。这就是本体论哲学认定,不存在没有相互作用的“物体”的根本原因。
但物理上物体还有另一类受力状态,那就是外力。物理学指出,当“物体”有内力,但无外力或外力作用之和等于零时,“物体”处于静止或匀速直线运动状态。并规定建在静止或匀速直线运动物体之上的时空坐标是均匀平直时空。物体不受外力,其中包括观测信号作用也没有,理论上讲,人们根本就无法认识它。没有办法认识它,概念上是一个“无”,“无”是“零”的起源。这就是人类约定建在“静止”或“匀速直线运动”的物体上的时空坐标系是平直时空的精神实质。平直时空还是体现一个理想化的、没有相互作用的世界的特征,而这种特征用时空的均匀性来说明。牛顿的绝对时空就是一个均匀平直时空,绝对时空是一个没有相互作用的寂静世界。这与没有内力作用,约定与“物体”联系的特征曲面是平面在逻辑规定上是一致的。真空既可以是真正的“无”(如无内力作用的情况),也可以是“有”中的“无”(有内力而无外力或外力作用之和为零),而后者只要相应的条件(一定的外部相互作用)存在,即可“无”中生“有”。相互作用使真空的均匀性遭到破坏,“物”就从其中突现出来,这正是中国古代道教哲学的逻辑依据,也是量子场论中粒子在真空中产生与湮灭的哲学基础。
总之,物体的时空特征量R=0(r=∞