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質(zhì)點的適用范圍（一） 早在1900年，英國的開爾文勛爵在皇家學(xué)會的新年致辭中就自負(fù)地宣稱，物理學(xué)的大廈已經(jīng)完成，今后物理學(xué)家的任務(wù)只是把實驗做得更精確些。但不久后，物理學(xué)就出現(xiàn)了兩大突破，相對論與量子力學(xué)就先后破土而出。在這后來的一百多年中，物理學(xué)有了突破性的飛速發(fā)展。 歷史的發(fā)展總是有些相似，現(xiàn)今似乎又出現(xiàn)了一些麻煩，現(xiàn)在的量子場論，在探索粒子物理領(lǐng)域取得了巨大的成就，但理論本身并不完美：在一些計算過程中出現(xiàn)了無窮大。雖然用重整化方案可消除這些發(fā)散，然而這種技術(shù)近乎是一種“耍賴皮”（王竹溪語）的手段，在概念上也存在不自洽之處。顯然這只是一種技術(shù)方法，并不是對物質(zhì)運動本質(zhì)的認(rèn)識，只能是一時的權(quán)宜之計。另外，強、弱、電三種相互作用并未得到真正的統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)模型也只是一個唯象的理論，其只是在低能量情況下的行為，而在更高的能量標(biāo)度上，又將如何？是否會像麥克斯韋方程把電力和磁力統(tǒng)一成為一種電磁相互作用？而廣義相對論中的奇點更是物理學(xué)中的一大困惑，霍金和彭若斯早在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)證明，經(jīng)典廣義相對論中的奇點是不可避免的，在奇點處，曲率和密度無限大、一切物理規(guī)律都已失效。對于這樣一種只在數(shù)學(xué)定義中出現(xiàn)卻威脅到物理學(xué)的東西，是不受物理學(xué)歡迎的。還有一些如暗物質(zhì)及暗能量及量子糾纏等等問題及看似已解決了的老問題，如熵?zé)o限增大宇宙熱死等等，都沒有得到根本的解決。 對物理學(xué)的思考，似乎還應(yīng)當(dāng)從根本上進(jìn)行一次疏理，進(jìn)行全面深入地思考。 物理學(xué)是什么？ 物理學(xué)是人對自然界的物質(zhì)運動規(guī)律地認(rèn)識、研究、探索的學(xué)問，是研究自然界的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、物體間的相互作用和物體運動最一般規(guī)律的自然科學(xué)，是人類實踐的總結(jié)。這些物質(zhì)運動規(guī)律是可被人的實踐所再現(xiàn)的，是人類社會利用自然更好生活所必須遵守的自然規(guī)律。 物理學(xué)之所以被人們公認(rèn)為是一門重要的科學(xué)，不僅僅在于它對客觀世界的規(guī)律做出了深刻的揭示，還因為它在發(fā)展、成長的過程中，形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系，并形成了一種行之有效的實踐方法--物理實驗，它提供最多、最基本的科學(xué)研究手段。正因為如此，使得物理學(xué)當(dāng)之無愧地成了人類智慧的結(jié)晶，文明的瑰寶。 大量事實表明，物理思想與方法不僅對物理學(xué)本身有價值，而且對整個自然科學(xué)，乃至社會科學(xué)的發(fā)展都有著重要的貢獻(xiàn)。人類的歷史已經(jīng)表明所有的重大新（高）技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立，事先都在物理學(xué)中經(jīng)過長期的醞釀。 當(dāng)今物理學(xué)和科學(xué)技術(shù)的關(guān)系兩種模式并存，相互交叉，相互促進(jìn)，的確沒有昨日的基礎(chǔ)科學(xué)就沒有今日的技術(shù)革命。物理學(xué)被公認(rèn)為是科學(xué)技術(shù)發(fā)展中最重要的帶頭基礎(chǔ)學(xué)科。 人的生存與社會的發(fā)展，都是物質(zhì)運動變化的結(jié)果，由此認(rèn)識物質(zhì)運動與變化的規(guī)律，也就成為人能更好生活與社會正常發(fā)展首先要解決的問題。也正是為此物理學(xué)也就成為人類社會首先認(rèn)識發(fā)展的學(xué)問，是最基礎(chǔ)的學(xué)科也是最古老、發(fā)展最快的科學(xué)。 對物理學(xué)的思考從經(jīng)典物理開始。 經(jīng)典物理學(xué)最突出的研究特點是將運動的物質(zhì)首先作為一個整體運動來加以研究，并將這個整體簡化為一個點來加以研究。大至星系、恒星、地球，小至原子、分子、基本粒子，都當(dāng)作一個點--“質(zhì)點”來加以研究。這些物體在運動坐標(biāo)中都是一個物理的點，在運動的過程中只是研究其整體在時空中的運動變化及相互作用，對其內(nèi)部及空間限度暫不加以考慮。這種研究過程是通過物體在時空中的運動變化過程規(guī)律來加以總結(jié)認(rèn)識的。 其實這也正是人認(rèn)識物質(zhì)運動所必然的過程。人對自然的認(rèn)識首先是看到物體整體的運動，為了能更簡潔的把這一運動加以描述并找到其運動規(guī)律，將物體作為一個點來處理顯然是最方便也是最好的選擇。因為這樣就去除了物質(zhì)運動中其它很多運動方面的干擾，可對物體整體運動規(guī)律進(jìn)行更清晰明了的總結(jié)。正如研究地球繞太陽運動的規(guī)律時，并不考慮地球上的風(fēng)云變換，甚至連地球的自轉(zhuǎn)都不考慮，只是將地球作為一個質(zhì)點繞質(zhì)點太陽運動，從而就可正確的得到地球繞太陽運動的規(guī)律。這樣就總結(jié)出了經(jīng)典物理的很多定律，如牛頓力學(xué)三定律、引力定律：、電荷間的作用力：等等。 與此同時，也建立了質(zhì)點在時空中運動的描述方法，這就是人所能見到的三維立體空間和一維時間的絕對時空中的相對性運動的時空觀。這個空間只是一個描寫物質(zhì)運動時的坐標(biāo)架，與在其內(nèi)運動的物質(zhì)是無關(guān)的，是所有慣系中都完全相同的，盡管物質(zhì)運動是在這種空間中作相對運動，即這個坐標(biāo)可以是相對均速運動的，但這個時空只要是作均速運動，其就不發(fā)生變化，是絕對不隨物質(zhì)運動變化而變化的。正是這樣，牛頓物理力學(xué)大廈建立了起來，這的確看似一個完美的物理學(xué)大廈。 也就是說在物理的研究過程中，是將物體都當(dāng)成一個點-―質(zhì)點來對它的運動及相互作用加以研究的，這時是將這個物體的所有本質(zhì)如質(zhì)量等等都賦予這個點上，同時這個物體所占的空間范圍是被忽略了的，從而對物體的運動及相互作用加以描述。這也的確描述了物體的相互作用及其運動狀況。如地球繞太陽的運動等等。 由于將物質(zhì)運動作為一個點，并末考慮其所占的空間限度，故這時所得到的物質(zhì)運動規(guī)律是有條件的，這個默認(rèn)條件就是這種規(guī)律是物體整體的運動及相互作用的規(guī)律，這種規(guī)律是不能用于進(jìn)入物體內(nèi)部的相互作用的，也就是兩個相互作用的物體之間的相互距離是不能小于物體本身的限度的，即兩個物體是不能占據(jù)同一空間的，其之間的距離是不能為零的。這也就表明現(xiàn)在物理中所有相互作用規(guī)律都只能是在物質(zhì)所在空間之外才成立。 這也就表明經(jīng)典物理的相互作用規(guī)律，其是物質(zhì)所構(gòu)成的整體之間相互作用造成的運動變化的規(guī)律，它只適用于物體所占空間之間的相互作用，而若進(jìn)入物體所占空間內(nèi)，這一規(guī)律就不一定成立了。這對牛頓定律是如此，對引力定律、電荷作用力也是如此。這也就伏下了當(dāng)兩個物體相互距離為零時（r=0）會出現(xiàn)無窮大的問題。 也就是經(jīng)典物理規(guī)律所適用的范圍只能是蘋果落到地面上的范圍，而不適用蘋果落到地里面后的相互作用。 |
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