定的需求就会向能量方向转化而解体。在三态转化的过程中,空间是最为活泼的存在状态;而物质是终态存在形式,是空间和能量运动的结果,也就是最为稳定的存在形式。对于存在形式的动态系统而言,质量和能量的守恒都是对各自形态封闭层级上稳定性的一种表述,超出这种封闭的系统,意味着能量和物质都不会守恒——质量有可以观测到的增加,能量则处于一种动态的转化过程中。空间和物质相互关系在这里提供了的能量和物质质量的定义,它是以空间为背景或计量起点的空间聚集量的同意语。可以说由此我们得出的能量和质量概
念是绝对能量和绝对质量的概念。
对于三种的存在状态而言,主要有三个可以描述的特征:①连续性:指空间域内任选点间均可以找到不超出该域的路径相连通的特性。②均匀性:指自然存在空间的存在特征处处相同。③简洁性:指存在形式具有单一的、有效的和直接的特性。如果定义理想性的含义为:指称对象的存在和作用具有最高形式的均匀性、连续性、简洁性特征。那么,以存在状态来说,空间是最理想的形式,能量次之,物质再次之。造成这一现象的根本原因是,从空间到物质的每一次异化所提供的新的存在形式都是在原有存在形式上的叠加,因而也就是存在形式的复杂化,连续性以及均匀性都向远离理想状态的方向发展。以三态间相互作用的形式来说,由其理想性决定了一个不同存在状态之间相互作用的理想性序列:空间和能量(光子在真空中的运动)>物质与空间(有质量的粒子在真空中的运动)>能量与物质(热传导、电传导)>物质与物质(流体运动)。这个序列内涵的一种判别方法是参与作用的所有对象的异化次数之和较小的作用形式相对而言理想性较高。以本体的属性而言,三种存在状态属性的理想性也具有类似的排列。以上即是关于空间性质及其在三态关系中作用效果的理性表述。这些内容本身是客观性
的,只是其认识的抽象程度更高而适合于哲学性描述。由此可以逻辑地推论得出以下成为物理学范畴的空间性质:
* 物质性:
由三态同一性假设可以推论:由于能量、物质是空间这一客观实在的异化表现形式,且三态存在的转化是一种连续的发展过程,而非断然的变异(而且在转化过程中互为存在背景)。所以三态中的任何一种存在形式,必然蕴涵着其它存在形式的属性,只是其表现的形式有理想性程度的差别。必然地空间具有与物质相同的某些属性。空间的物质性是空间在异化为物质的历程中保持着的空间自身的属性,因为这种属性在空间和物质中都可以发现,因而称做空间的物质属性,不是指物质属性向空间的反向延伸。如空间拥有可测的介电常数、光子以恒定速度在真空媒介中运动。
* 运动性:
由连续性和空间同一性假设联合推论:空间不可能以撕裂等破缺形式转化为能量而消失,缺失的部分只能由相邻物空间给予补充的唯一形式就必然会造成空间实体此一局部与彼一局部的相对运动。空间之所以可以运动是由于我们已经将空间从空无的观念形态中寻找出来,并恢复了其实体物质的固有属性。空间的运动也就有了逻辑的基础。从一般意义上说,空无的存在状态本身是无所谓运动和静止的,“存在”这一哲学概念是划在空无与实有相
互边界上的判据。历史上人们为了客观地描述空间的实在性,避免空间作为异己或外在的存在形式给人带来的不可知特征,曾提出了各种各样的描述,其中中国古典哲学中“气”的概念以及西方近代“以太”的概念都有效地描述了空间的物质性,只是由于不知道如何将这种物质性与其他物理常识逻辑地联系起来,被掩埋于错误观念的历史封尘中。据说以太概念是由于迈克尔逊—莫雷的实验结果才被否定,实际上这一实验所说明的是空间的物质特性与空间的运动特性具有相对独立性,同时空间存在的理想性不等同于我们所知物质或能量的理想性。
* 刚性:
在存在形式上空间已经是最高形态,它与物质和能量的区别是没有独立于自身的外在存在背景,或者说是空间以自身为存在背景的。这就可以推论,当我们承认空间是均匀的这一基本的原理时,也就等于承认了空间没有局部的稀薄化或稠密化。空间具有物质性就等于是说空间的存在是有即存量的概念的。这个量的概念不是数学上的概念可以人为地设置增减变量来表达一种发展的趋势。现实世界的即存量的改变,是要相关系统的相互作用才能实现的。空间即存量的增减如果没有找到相关系统的改变足以抵偿这种改变的事实依据,则其结论就是违反基本逻辑的。上述两点推论的明确结论是只要空间具有均匀而稳定的存在形式,也就是说空间具有绝对的刚性。空间大爆炸理论就是一个缺乏哲学底蕴的理论,因为消散和稀薄化是物质的属性,这种动态过程的背景和参照是空间,空间扩张应该需要物质的补充,由此形成的宇宙结构应具有可观察物质组织消解的特征,这与普遍存在的物质状态基本特征不符。
* 广延性:
空间的广延性是指能够被人为设定的坐标体系描述的空间的可测度特性。广延性是由于空间的连续性没有方向的限定所表现出的一个特性。由于物质及其运动的原因使人们的理解有了外延于物质的条件,于是空间的广延性成
为进入人们感觉世界的唯一特性。真实的自然空间是没有超出其范围的事物的。
2. 空间性质哲学解释的数学模型化描述
物质是异化的空间形式,区别于空间的特征是其存在形式有形有相。有形就是有可观测的特征,拥有一定的体积。也正是这种可观测特征使空间和物质的关系显化,空间因为物质的这种存在特征而可以被物质提供的尺度所度量。目前物理学已有的关于空间的度量形式(如体积和位置等)都是物质度量形式向空间的延伸。物质的存在为物质与独立存在的空间划上了一条明确的边界。在这个边界之外是纯粹意义上的空间。边界之内是纯粹意义的物质,物质内部的空间已经成为物质的属性——体积——这是空间异化为物质过程中所保留的自身属性,由于物质自身可感知的原因被显现出来。空间向能量的转化造成了空间的收缩运动。空间的收缩可以发生在空间自身范围(如微波背景辐射),同时也可以发生在能量存在的范围,或者发生在物质的内部。我们从纯粹空间的存在角度考察空间收缩的数量关系,即建立空间存在量与收缩量之间的数量关系时不难理解,在空间存在均匀性作为规范前提下的空间收缩必然会具有处处相同的观测特征,空间没有内涵任何不同于其它点的特殊点表现出优先或滞后
的收缩倾向。这种观测特征表现在量上即为所有空间点的产能量处处相同。由此可知产能的数量与空间的既存量呈正比例。对于能量和物质内部的空间收缩而言,可以将物质和能量视作是空间量的历史积累值,所以在能量内部空间的收缩要比空间自存状态的收缩表现的强烈,而其在物质内部的收缩则是最强烈的。对此还可以引入透明度的概念,空间对其自身的完全透明的,而对绝对密实的物质则是完全不透明的,不透明的物质对空间有阻断作用,由此诱发空间恢复其连续性的运动,则透明度正相关于空间的收缩强度。
这里主要研究物质内部空间收缩所造成的空间运动效应。对于空间的运动给出什么样的度量这是研究空间运动效应的基本问题。由于空间存在无形无相的特征无法为空间的度量提供设定基准、相互比较等技术操作方法,且空间存在的均匀性和连续性不提供任何可分割的依据,所以从空间自身是无法给出关于空间的度量的。现实中空间的度量所依据的是物质在空间中的可见形式,是物质度量特性在空间的延伸。
球体是宇宙间物质的普遍存在形式,这一形式自身也是空间运动的产物。以球体物质系统为例描述空间运动的宏
观效应,可以较好地说明宇宙间物质与空间运动的关系。如果我们将物质的存在及其相关的空间独立地划作一个系统,则可建立用于描述空间和物质相互作用的理想物质系统模型(如图1):设虚线的位置距地心足够远,空间在此处的运动的速度小于特定的微量而可以忽略不记,则认为物质系统在虚线的位置运动速度为零,称虚线为物质系统的外边界。具有外边界的物质系统定义为理想物质系统。真实的物质系统将不具有运动速度为零的外边界,所以上述理想物质系统是对真实物质系统的近似,由此所获得的理想物质系统的表述也相应地是对真实物质系统的近似。
P
图1地球物质系统中物质的运动模型
以下我们用数学方式对空间运动描述的有效性和精确性作为基本方法,建立与现代物理学的关系,以此证明空间性质哲学论证的正确性。首先明确以下数学表述的前提:
* 如果物质的既存质量随时间的变化较为缓慢时,可以认为在研究空间运动所选定的时间跨度内(如千年、世纪),空间的运动是只相关于物质存量的定常流动。
* 空间的三维存在特性要求在空间性质的研究中采用体积(线形量的立方)作为描述空间运动的基本度量形式。
* 物质边界内不再是纯粹意义上的空间,所以空间的运动将不存在(速度为零)。
* 描述空间的运动需要引入时间参数,在习惯的观念中存在是一个时间概念。实际上存在首先是一种形式,当我们讲述一种存在时往往是说他的形式而抽离了时间概念。当我们讲述运动或变化的概念时才用到时间的概念,所以说空间的运动是时间的原因。如果没有空间的运动宇宙间将没有物质的运动及变化,没有运动和变化也就不会有时间的概念,或则说没有时间的存在。所以说时间只是空间运动的属性,在这里为了简化研究对象假设时间是独立于空间的一个参数。
若以空间的体积度量指标描述单位时间内流入物质的空间数量规律,则显然有:
* 物质存在的形式决定了空间运动是围绕球体物质的、具有数学理想特征的球形空间流场。
* 理想的物质球体的质心是一个特殊点,空间从所有方向均布指向质心的结果是空间运动在质心的相互抵消(虚拟状态),空间的运动将以该点作为参照点。
* 空间运动的状态正相关于物质的存量,即相同的物质存量在相同的时间内,所吸收的空间量相同。
由此不难推论:空间从虚线位置开始到物质边界为止的运动是相对于质心的理想的匀加速运动。所谓匀加速运动是指从物质理想系统的外边界到物质边界的整个运动中,空间以体积量为度量的加速度具有恒定的数值,且数值
与物质质量成正比例。为研究空间运动过程,标定一个随空间运动的虚拟点p。则以质心为圆心过p点的同心球面的运动,就等价于同心球面所围空间被物质逐渐吸收消失所造成的运动。满足上述前提的空间运动的数学描述是:
gv= 4π h 2g (1)
其中gv为以体积度量的空间运动加速度(m3/s2),它不同于空间框架下有体积存量物质流体的匀加速过程描述方式。 t为空间消失的时间(sec)。h为物质系统内任意点距质心的距离(m)。g为相应距离点的线形加速度(m/s2)。在目前物理学观念中,重力加速度随距物质质心距离的平方反比变化,就是将gv转化为线形量表示的结果。
考虑物质表面具有特殊性,建立空间运动在物质表面的运动描述,由式(1)得到:
d2v/dt2=4π R 2 g0 (2)
其中,V 是过p点的同心球面所围空间以体积度量的数量(m3)。t是从边界开始记录的时间(sec)。g0是空间流入球体物质表面的最大线量速度(m/sec),等于物质表面最大加速度和一个时间量的乘积。R为物质球体的半径(m)。
对于上述物质与空间的运动体系,可表述为以点p为表征的空间流动的线速度,则其速度值是位置的函数。由
此解析空间运动速度、加速度与位置的关系可建立物质球体周围空间的理想流动方程。在空间任选点,距物质中心为h。以h为半径的空间球体体积V的改变写作线形表达形式代入式(1),并对时间微分得空间速度、空间加速度、物质的位置三者的关系为
h2g + 2hν2 = R2g0 ︳h>R (3)
其中g是任意选定点空间运动的线量加速度,v为该点空间运动的线量速度,g0是空间在物质球体表面运动的线量加速度,三者均指向质心。式(3)揭示了在物质系统系统中,任意选定点的空间运动速度、加速度都可以表示为空间位置的函数。即在任意选定的空间位置,都有相应的空间运动的速度、加速度数值。空间作为其自身的存在形式在其越过物质边界的瞬间将不复存在,因此当h=R时,空间的运动亦不复存在,其表述形式即空间运动速度为零。因此式(3)是一个间断函数,只在h>R的范围内连续。空间在其流入物质内部后虽然作为空间的运动形式不存在了。但其具有物质属性的原因,作为物质仍然发挥着特殊的作用。式(3)是物质系统中空间运动的基本方程,揭示了空间运动的一般形式,而与目前物理学的内容相同。
建立了物质存在决定的空间运动场之后,以下研究空间运动场中的四种现象:
A.物质相对于运动空间静止的运动
空间与物质之间相对静止的含义是引入空间场的另外的物质与空间场自身相对于引起空间运动物质的质心两者的运动速度相等,即物质系统中物体p的运动完全等同于空间的运动。将式(1)积分,整理并用线量代替体积量可得:
h3 / t2= 3/2R2g0 (4)
其中h为物体p所在位置与质心的距离。R是物质的半径。g0是空间运动在接近物质表面时的最大加速度。t是物体p所在位置到地心的空间运动时间。式(4)描述的是物体从远离质心的位置下落所遵循的规律,是物质随空间运动
的理想落体方程。在这一过程中物体不受力的作用。
物体作圆周运动基本条件是离心加速度等于向心加速度。如果T为一个物体在距质心一定位置绕质心作圆周运动的环绕周期,则由式(1)和圆周运动加速度的定义式经过推导可建立其与落体时间的关系:
(5)
将式(4)和式(5)比较则有:
T2 / t2 = 6π2 (6)
式(5)即是从空间运动的前提出发,获得的理想物质系统的开普勒第三定律。物理意义显然是描述了过理想物质系统任意点且以物质质心为圆心的封闭球面运动物体的运动规律。式(6)是圆周运动条件(离心加速度和向心加速度相等)的另一种写法。
B.惯性力与引力的区别与联系
考察运动物体与其上放置小球所组成的系统(图2)。当物体加速运动时,小球会向物体运动相反的方向滚动。经典物理学认为这一现象是小球受到了惯性力的作用,而这是一种找不到施力者的虚拟力。
图2 运动物体与小球系统
虚拟的惯性力与引力之间没有任何实质性的可区别的作用特征。这种描述有一种将事物本质联系割裂的感觉。用空间运动论的观点解释这一现象可以得出以下结论:将空间和物质作为运动过程中平等的参与者,空间相对于物质与物质相对于空间的加速运动应具有相同的效应。引力即是加速运动空间对存在于该空间物体作用结果的显示;而惯性力是主动运动物体相对于空间加速运动产生的效应。这就是说,力是空间和物质的相对加速运动产生的
作用效应,惯性力和引力仅由于参照系选择的不同才分别给出了两种力的不同定义,没有本质的区别。牛顿万有引力定律所表述的就是空间运动对于物体作用的结果,牛顿第二定律所表述的惯性力就是物体自身运动作用于空间所产生的结果。由于在人类认识发展的历史上还没有发现两者之间内涵的一致性,将惯性力与引力看作了两种具有不同特征的作用力。如认为空间的作用是系统响应的原因(小球运动),则惯性
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