從交換哲學(xué)觀試看幾個科學(xué)問題

張占高

(安徽濉溪縣農(nóng)業(yè)委員會， 安徽 濉溪 235100)

【哲學(xué)】

從交換哲學(xué)觀試看幾個科學(xué)問題

張占高

(安徽濉溪縣農(nóng)業(yè)委員會， 安徽 濉溪 235100)

歸納與演繹的往復(fù)循環(huán)是人類認知的基本進程。根據(jù)科學(xué)原理可以歸納出交換自然觀，從而對科學(xué)研究面臨的一些重大問題進行演繹，做出假說。假說一：質(zhì)能關(guān)系即交換關(guān)系。根據(jù)“引力質(zhì)量”定義，物體運動就是對地球引力一定程度的擺脫，必然要表現(xiàn)為質(zhì)量的減小和能量的增大，并且運動的速度越快，即對引力的擺脫越多，質(zhì)量就越減小而能量就越增大，其質(zhì)量與速度成反比，能量與速度成正比，表現(xiàn)為質(zhì)量與能量的交換，據(jù)此，就可以推導(dǎo)出質(zhì)能交換式，即E=F+(1-1/v)m0·v，從而將基礎(chǔ)理論研究向前推進一步。假說二：宇宙形成于交換。對宇宙形成的“大爆炸”說，完全可以理解為大交換原理，因為爆炸不可能是單一物質(zhì)的運動，應(yīng)該是兩種或兩種以上物質(zhì)的相互交換作用，其初始的瞬間表現(xiàn)為“大爆炸”的形式而已。假說三：火星上沒有生命。根據(jù)交換原理和地球經(jīng)驗，液態(tài)的水既是生命體必需的物質(zhì)，也是交換出生命物質(zhì)必需的介質(zhì)，而火星距太陽較地球遠，其表溫較低，即使上面有水，也只能以固態(tài)存在，處于非交換的封閉狀態(tài)，根本不可能交換出生命物質(zhì)來。

質(zhì)量;能量;交換關(guān)系;交換式;宇宙;大爆炸;大交換;火星;生命

歸納與演繹的往復(fù)循環(huán)是人類認知的基本進程。根據(jù)科學(xué)原理可以歸納出交換自然觀，再根據(jù)交換自然觀，就可以對科學(xué)研究面臨的有關(guān)問題進行演繹，做出假說，以供驗證。

假說之一：質(zhì)能關(guān)系即交換關(guān)系

一、基礎(chǔ)理論上的一大時代課題

18世紀，化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了“質(zhì)量守恒定律”，即在任何與周圍隔絕的物質(zhì)系統(tǒng)(孤立系統(tǒng))中，不論發(fā)生何種變化或過程，其總質(zhì)量始終保持不變。19世紀，物理學(xué)研究又發(fā)現(xiàn)了“能量守恒和轉(zhuǎn)換定律”，即在任何與周圍隔絕的物質(zhì)系統(tǒng)(孤立系統(tǒng))中，不論發(fā)生什么變化或過程，能量的形態(tài)雖然可以發(fā)生轉(zhuǎn)換，但能量的總和保持恒定不變。至此，如何通過對質(zhì)量、能量統(tǒng)一體的物體或粒子的運動過程的分析，揭示質(zhì)量與能量之間的有機關(guān)系，將這兩個守恒定律統(tǒng)一地總結(jié)起來，就成了化學(xué)與物理學(xué)共同基礎(chǔ)理論上的一大時代課題。

20世紀，物理學(xué)研究提出了“相對論”，并推導(dǎo)出了“質(zhì)能關(guān)系式”(E=mc2)。這個關(guān)系式，在科學(xué)發(fā)展史上的意義就是對兩個“守恒定律”的總結(jié)，然而，式中的速度c取光速，不具有普遍意義;取光速的平方值，沒有客觀意義;且式中的質(zhì)量、速度和能量三項實際皆為不變的常量，并不反映轉(zhuǎn)換的變化或過程，這些都與兩個“守恒定律”的基本原理不相吻合，因此，這個總結(jié)不能成立。

這個關(guān)系式的一個重要根據(jù)，就是“物體質(zhì)量m隨速度v的增加而變大”的結(jié)論，而這個結(jié)論本身就是很值得懷疑的。其一，物體隨速度加快而增大的質(zhì)量，既無來源，又無來路，沒法解釋。其二，對物體速度遞減的運動過程，這個結(jié)論的相應(yīng)表述只能是“物體質(zhì)量m隨速度v的減小而變小”，其減少的質(zhì)量，既無去向，又無去路，也沒法解釋。其三，根據(jù)這個結(jié)論，當(dāng)物體速度遞減直至最終靜止時，物體的質(zhì)量也就歸零了，完全迷失了物體的靜止質(zhì)量，陷入了荒謬。

這個結(jié)論，又直接導(dǎo)源于其“慣性質(zhì)量”定義，即認為，質(zhì)量是“量度物體慣性大小的物理量”，其值為“物體所受外力與由此得到的加速度之比”。這個“慣性質(zhì)量”定義，首先就是不能成立的。

其一，質(zhì)量定義應(yīng)該是對靜止質(zhì)量的定義，因為只有靜止質(zhì)量才是人們理解、量度和計算一切過程中的相對質(zhì)量的基準。也就是說，對運動過程中的相對質(zhì)量，是量度、計量或計算的問題，而不是要定義的問題。而“慣性質(zhì)量”直接定義運動過程中的相對質(zhì)量，以取代必需的量度、計量或計算，這首先就是不合邏輯的。

其二，慣性是物體運動的一種性質(zhì)，無所謂大小，而質(zhì)量則是物體所含物質(zhì)的多少，二者之間根本不存在相互量度的可能性，因此，將質(zhì)量定義為“量度物體慣性大小的物理量”，在邏輯上不能成立。當(dāng)然，將質(zhì)量的量值定義為“物體所受外力與由此得到的加速度之比”，也是不能成立的，實踐中，也根本無法這樣計量。

其三，人們習(xí)慣上所講的慣性的大小，實際指的是慣性力的大小。首先，物體慣性力的大小并不完全決定于其質(zhì)量的大小，還同時決定于其運動速度的快慢，因此，慣性力的大小與質(zhì)量并不成正比，絕不可以相互量度。其次，物體的慣性力與其動能同有同無，同隨速度的快慢而大小，實屬于能量形態(tài)，根本不可以量度質(zhì)量。一旦以慣性力量度質(zhì)量，那么結(jié)果就不是質(zhì)量而是能量了。如，對“物體質(zhì)量m隨速度v的增加而變大”的結(jié)論，如果以“能量”置換其中的“質(zhì)量”，其表述反而符合常識，倒沒有問題了。據(jù)此，所謂“慣性質(zhì)量”定義，極有可能是將物體的能量嚴重錯誤地指認為了質(zhì)量。

總之，相對論根據(jù)不能成立的“慣性質(zhì)量”定義，得出不能成立的“物體質(zhì)量m隨速度v的增加而變大”的結(jié)論，推導(dǎo)出不能成立的“質(zhì)能關(guān)系式”，并沒有回答質(zhì)能之間到底是什么關(guān)系的問題，也沒有完成對兩個“守恒定律”的總結(jié)。當(dāng)前的科學(xué)研究在“化學(xué)物理”與“物理化學(xué)”等“交叉”的邊緣徘徊，迷失了明確統(tǒng)一的理論指導(dǎo)，應(yīng)該說，正是沒有完成兩個“守恒定律”總結(jié)的反映。因此，對兩個“守恒定律”需要重新總結(jié)，并且必須遵循與相對論完全不同的理路才可以。

二、質(zhì)能交換關(guān)系分析及其交換式的推導(dǎo)

1.質(zhì)能交換關(guān)系分析

根據(jù)“引力質(zhì)量”定義，物體的質(zhì)量源自于地球的引力(重力)作用。物體質(zhì)量的大小決定于地球?qū)ζ湟Φ拇笮?。物體的靜止質(zhì)量，即物體被地球引力最終捕獲而靜止于地球表面時的質(zhì)量。

根據(jù)此定義，物體(由靜止加速)的運動，實質(zhì)就是對地球引力的一定程度的擺脫，必然要表現(xiàn)為其質(zhì)量一定程度的減小和能量相應(yīng)程度的增大，并且，運動的速度越快，即對地球引力的擺脫越多，物體的質(zhì)量就越減小，而能量就越增大。

即：物體在運動過程中，其質(zhì)量與速度成反比，能量與速度成正比，表現(xiàn)為其質(zhì)量與能量的交換。速度慢，對地球引力的擺脫較少，質(zhì)量減小得較少，即交出的質(zhì)量較少，故而換得的能量也較小;速度快，對地球引力的擺脫較多，質(zhì)量減小得較多，即交出的質(zhì)量較多，故而換得的能量也相應(yīng)較大。

可見，物體的加速度運動，實際就是其質(zhì)量與能量的交換態(tài)勢的變化，即，速度加快，其相對質(zhì)量(m)愈小而能量愈大，即持續(xù)交出質(zhì)量而換得能量;速度減慢，能量減小而相對質(zhì)量(m)變大，即持續(xù)交出能量而換回質(zhì)量。

由此得出結(jié)論：(1)物體的運動即其質(zhì)量與能量的交換過程。在交換過程中，物體的相對質(zhì)量m以靜止質(zhì)量m0為基準，隨速度v的增大、減小而減小、增大。物體的能量E則隨速度v的增大、減小而增大、減小。(2)質(zhì)量與能量的關(guān)系即交換關(guān)系。物體的能量E，既不是產(chǎn)生于靜止質(zhì)量m0，也不是產(chǎn)生于相對質(zhì)量m，而是產(chǎn)生于交出的質(zhì)量，即由交出的質(zhì)量所換得，其值為交出的質(zhì)量與速度的乘積。靜止質(zhì)量較小的物體，只要獲得較快的速度，即交出的質(zhì)量較大，同樣可以換得較大的能量。(3)在其交換關(guān)系或交換過程中，質(zhì)量與能量并無本質(zhì)上的截然分界，質(zhì)量即相對靜態(tài)的能量，能量即絕對動態(tài)的質(zhì)量，其分布的變化，完全決定于物體運動速度的變化。

2.質(zhì)能交換式推導(dǎo)

根據(jù)上述分析，物體運動在每一個時點上的狀態(tài)，實際就是在一定的速度中，以靜止質(zhì)量為基準，按一定的比率交出質(zhì)量換得能量的狀態(tài)。若設(shè)這個比率為f，交出的質(zhì)量為m1，那么，就可以推導(dǎo)出質(zhì)量與能量的交換關(guān)系式(質(zhì)能交換式)：

首先，設(shè)靜止質(zhì)量m0為質(zhì)量的單位“1”。再根據(jù)物體的相對質(zhì)量以靜止質(zhì)量為基準而與速度成反比的上述原理，可得相對質(zhì)量m在一定的速度v中所占靜止質(zhì)量m0的比率為1/v(只取絕對值，不取單位)，由此，可得質(zhì)量的交出比率(交換率)f的計算式，即：

其次，據(jù)上述分析，交出的質(zhì)量m1等于交換率f與靜止質(zhì)量m0的乘積，即m1=fm0，將式(1)代入，便進一步得出交出質(zhì)量m1的計算式，即：

最后，根據(jù)物體的能量E與其交出質(zhì)量m1和速度v的乘積成正比，即E=m1·v的上述原理，代入式(2)，即可得出質(zhì)能交換式(交換式)，即：

其中，F(xiàn)為外力，既是物體運動的原動力，也是運動過程中能量變化的基準量。m0為物體的靜止質(zhì)量，是質(zhì)量變化的基準量。

其一，式中只有靜止質(zhì)量m0和外力F為常量，其他皆為變量。在變量中，速度v是主變量，相對質(zhì)量m和交出質(zhì)量m1及能量E都是從變量。速度加快，相對質(zhì)量的比率遞減，即交出質(zhì)量的比率遞增，故換得的能量相應(yīng)遞增。速度減慢，則相反。實踐中，司機加速，交出質(zhì)量，換得能量，飛越峽谷;交警限速，交出能量(減小沖撞性)，換回質(zhì)量(增大穩(wěn)定性)，保障安全;宇宙飛船的“軌道維持”和“變軌”等，所遵循的實際都是這個原理。

其二，這個交換式揭示，質(zhì)量、能量雖然守恒于各自形態(tài)的“轉(zhuǎn)換”，但其轉(zhuǎn)換的途徑卻是質(zhì)量與能量之間的相互交換，即相互為轉(zhuǎn)換的跳板。如，當(dāng)外力作用于物體時，給物體以速度，使之交出質(zhì)量換得能量，于是，能量形態(tài)的外力轉(zhuǎn)換成了物體的慣性力(見下文“之三”)，而質(zhì)量形態(tài)的此物體也隨之轉(zhuǎn)換為了彼物體(見下文)。這一揭示，在總結(jié)了兩個“守恒定律”的同時，又進一步揭示了“守恒”的相對性，即，守恒只是量的總計意義，而在具體的交換過程中，無論是“孤立系統(tǒng)”還是“非孤立系統(tǒng)”中的交換過程中，質(zhì)量、能量的守恒意義都是相對的。

質(zhì)量守恒的相對性：質(zhì)量“守恒”的意義，一是物體完成了某一運動過程;二是以物體的靜止質(zhì)量為基準，過程始終之兩端的質(zhì)量的量值實現(xiàn)了相等。據(jù)此，只有一種過程是守恒的，即，由靜止持續(xù)加速至光速，物體完全解體為了粒子流(沒有物體可以以光速運動，以光速運動的只能是粒子)，最終散落于引力場中，于是，粒子靜止質(zhì)量的總和與原物體的靜止質(zhì)量實現(xiàn)了相等。除此之外，在普遍的光速以下的運動過程中，物體的質(zhì)量不是在交出就是在換回，都處于不守恒狀態(tài)。

如果說，物體持續(xù)加速至光速時解體為了粒子流，因其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變而叫做“質(zhì)變”的話，那么它就必然存在一個承前的“量變”的過程，即，物體在達到光速之前就已經(jīng)發(fā)生了粒子(如電子)的散落。這就是說，物體在低于光速的運動過程中，也存在一定程度的粒子損失，而這樣的損失是不可能再恢復(fù)到該物體的靜止質(zhì)量之中的。這樣的損失雖然很小，但實踐中卻不容忽略。如飛行器及其部件的這種質(zhì)量損失達到一定程度時，就會因“骨質(zhì)疏松”而無表征地突發(fā)“機械故障”，導(dǎo)致安全事故。應(yīng)該說，一些機械設(shè)備的“報廢期”就是根據(jù)這個原理制定的，并且也只有根據(jù)這個原理來制定，才是精確的。

這也就是說，一個物體，運動過程的前后就不再是同一物體了。人們“不能兩次涉入同一條河流”，同樣也撿不回踢出去的同樣的足球。

能量守恒的相對性：能量“守恒”的意義，一是外力轉(zhuǎn)換為了物體的慣性力;二是物體的慣性力與所受的外力實現(xiàn)了量值的相等。據(jù)此，守恒只是過程中某個時點上的瞬間的狀態(tài)，在其他的時點上，皆不守恒，即慣性力與外力皆不相等。

總之，物體的運動即其質(zhì)量與能量的交換過程。在交換過程中，質(zhì)量、能量的守恒都是特殊的相對的，不守恒才是普遍的絕對的。唯有不守恒才能運動，只要運動就不可能守恒。也正是質(zhì)量、能量不守恒的交換運動，或交換運動中的不守恒，才表現(xiàn)為物質(zhì)的相互交換作用，才使大自然充滿無限生機。

其三，這個交換式認為，物體的慣性力與其動能同有同無，同隨速度的大小而大小，實屬同一意義。能量的轉(zhuǎn)換，實際就是一種形態(tài)的慣性力向另一種形態(tài)慣性力的轉(zhuǎn)換。如水力發(fā)電(力)，完全可以理解為就是水流的慣性力，通過電機與導(dǎo)體的環(huán)節(jié)，向電子(流)的慣性力的轉(zhuǎn)換。應(yīng)該說，正是力的慣性意義，決定了能量轉(zhuǎn)換中的“守恒”的相對性，從而決定著物質(zhì)的運動性。所謂“象似的力”的說法，實際是對慣性力的誤解。如果將車輛的慣性力視為“象似的力”而否認其能量意義的話，那么人們就再也找不出車輛正常載重行駛的能量所在了。

對慣性力的誤解直接源自于對慣性的誤解。把慣性理解為“物體具有保持原有運動狀態(tài)的性質(zhì)”是很不準確的，因為，在不受外力或所受外力的合力為零時，物體“保持靜止”是可能的，但絕不可能“保持勻速直線運動”。首先，在萬有引力場中，沒有物體或粒子能夠保持直線運動。即使是行駛在筆直鐵軌上的火車，其軌跡也是地球表面上的弧度。其次，電子、行星的(非直線)勻速運動的保持，決定于其慣性離心力與其自轉(zhuǎn)的向心力、其“核”的引力與“核”自轉(zhuǎn)的拋物力等諸力之間相互作用的動態(tài)平衡，并不僅僅決定于其自身的慣性或慣性力。

以交換的觀點看，所謂“慣性”，實際就是交出質(zhì)量換得能量的先后時差性所決定的能量釋放的滯后性。如緊急剎車、關(guān)閉油門時，雖然停止了質(zhì)量的交出，但已經(jīng)交出的質(zhì)量所換得的能量必然要繼續(xù)釋放出來，故而車輛還會繼續(xù)前沖一段距離。這種能量釋放的滯后性，只是原有運動狀態(tài)的延續(xù)，而不是“保持”。

總之，慣性屬于能量性，表現(xiàn)為慣性力，而慣性力的大小，與速度及其速度中的交出質(zhì)量m1成正比，與相對質(zhì)量m成反比，因此，慣性或慣性力都不能與質(zhì)量或相對質(zhì)量相互量度、定義。所謂“慣性質(zhì)量”，實際將慣性力形態(tài)的能量嚴重錯誤地定義為了質(zhì)量，是必須糾正的。

其四，這個交換式牽涉力與能的單位問題。一是凡可直接做功的力都屬于能量形態(tài)，如風(fēng)力即風(fēng)能，水力即水能，電力即電能，因此力與能的單位應(yīng)該是相同的。二是空間量的單位可以用乘方表述，如m2表示面積，m3表示體積，而時間量的單位及速度中的空間長度單位，卻不可以用乘方表述，如s2、s3或m2/s2等，都沒有客觀意義。沒有客觀意義的概念，在科學(xué)上是不能成立的，也是不應(yīng)該被允許的。三是因做功都屬于時間過程，所以功即功率，功率即功(能)單位。統(tǒng)一功(能)或功率單位的換算，只存在絕對值的約分或通分，不存在速度單位的乘方表述的意義。如kg·m/s，即單位時間內(nèi)將一定質(zhì)量的物體運送出一定的距離，既是力量也是能量，既是功量也是功率。因此，這個交換式中的v的單位只取m/s，E的單位為kg·m/s，即傳統(tǒng)的功率單位。這以傳統(tǒng)的觀點看，雖然存在單位不統(tǒng)一的問題，但卻并不是這個交換式的原理上的矛盾，而是傳統(tǒng)的單位表述需要重新推敲、修正的問題。

三、交換式的概括性與普遍適用性

物體由靜止持續(xù)加速至光速的運動過程，是個完整、同一的邏輯過程，其運動規(guī)律應(yīng)該是同一不二的，因此，用模糊的“低速”與“高速”將其過程割裂，并用“經(jīng)典力學(xué)”與“量子力學(xué)”對其作出相應(yīng)不同的解釋，顯然是不合邏輯的，如果據(jù)此進而得出“低速”與“高速”中的不同甚至相反的運動規(guī)律的結(jié)論，那就更加值得懷疑了。

這個交換式的概括性在于，v表示一切或可能的實際速度，即速度的全函值域，因此，這個交換式也就概括了物體由靜止到光速的整個加速度過程。如果將光速之前的過程稱作物理運動的話，那么達到光速后的過程，就因物體解體為粒子流，即因其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變而應(yīng)該叫做化學(xué)運動了。所以，這個交換式通過對兩個“守恒定律”的總結(jié)，概括了質(zhì)能的交換關(guān)系，從基礎(chǔ)理論上打破了傳統(tǒng)的分界，實現(xiàn)了物理學(xué)與化學(xué)的貫通與結(jié)合。當(dāng)然，式中的其他各項也都是其全函值域，E表示包括物理、化學(xué)形態(tài)的各種能量，m0表示包括物體、粒子形態(tài)的各種靜止質(zhì)量。式中的交換率f的值，在速度v相同的條件下，既可以通過物理實驗獲得，也可以通過化學(xué)實驗獲得，并且其結(jié)果應(yīng)該是相同的。

其概括性表明，這個交換式普遍地既適用于化學(xué)運動，也適用于物理運動的分析;既適用于經(jīng)典力學(xué)，也適用于量子力學(xué)的分析。

如，運用于化學(xué)運動的分析時，它與化學(xué)上的“質(zhì)量作用定律”是完全一致的，只是表述的方法不同而已。“質(zhì)量作用定律”的表述是：“化學(xué)反應(yīng)的速度與反應(yīng)物的活動質(zhì)量(即濃度或分壓力)成正比”(因“濃度或分壓力”的增減實即參與反應(yīng)的質(zhì)量的增減，所以其“活動質(zhì)量”即交出質(zhì)量m1)。而這個交換式的同理表述是：物體的相對質(zhì)量(即交出后的剩余質(zhì)量m)與物體的運動速度成反比。

不過，若要適用于量子力學(xué)的分析，還須首先破除“光速不變”的傳統(tǒng)結(jié)論。所謂“光速不變”，那只是真空中實驗的結(jié)果，而世界原本就不是真空的。如果“光速不變”，那也就是說，宇宙中不計其數(shù)的恒星都可以輻射強度不變地照射在地球上，那么，地球就不會是生命星球了，當(dāng)然也就不會有誰還能說出“光速不變”的話了。這就是光速的邏輯：只要有人能說出“光速不變”的話來，那么光速就一定是變化的;如果“光速不變”，那么就絕對不允許誰說出來。

陽光由近而遠地依次照射在水星、金星、地球、火星等行星上的強度(能量)是遞減的，這當(dāng)然是其速度遞減的表現(xiàn)。所以應(yīng)該說，光速實際是個遞減變化的值域，并非不變的恒量。而光線則呈不規(guī)則的幾乎沒有上升階段的拋物線狀的曲線，只是現(xiàn)實中還無法對其作全程的觀測罷了。

光子作為質(zhì)量與能量的統(tǒng)一體，在速度遞減過程中，與降落階段的拋物體一樣，必然同時受到自身慣性力(能量性)與萬有引力(質(zhì)量性)的共同作用，并且這兩個力是相互交替地起主導(dǎo)作用的。不同之處是，遞減中的光速畢竟仍是光速，依然極快，所以二力交替起主導(dǎo)作用的頻率非常高：當(dāng)慣性力忽而起主導(dǎo)作用的瞬間，引力幾乎被完全抵消，光子的質(zhì)量幾乎完全交換為了能量，故而頓呈能量性即“波性”;當(dāng)引力忽而起主導(dǎo)作用的瞬間，慣性力幾乎被完全抵消，光子的能量又幾乎完全交換為了質(zhì)量，故而頓呈質(zhì)量性即“粒性”。所謂“波粒二象性”，實際就是在光速遞減過程中，光子的質(zhì)量與能量的交換態(tài)勢高頻率交替改變的現(xiàn)象。

隨著光速的繼續(xù)遞減，這種交換態(tài)勢也隨之遞變，即其“粒性”(質(zhì)量性)遞增趨強而“波性”(能量性)遞減趨弱，最后，光子完全恢復(fù)其靜止質(zhì)量形態(tài)而散落于引力場中，進入新一輪的化合或聚合的物質(zhì)“相互作用”。

相對論認為，如果光的頻率為v，則光子的能量為hv(h為普朗克常數(shù))，動量為hv/c，質(zhì)量為hv/c2，但其靜止質(zhì)量等于零。很明顯，此結(jié)論也是根據(jù)錯誤的“慣性質(zhì)量”定義推導(dǎo)而來的，根本不能成立。說光子運動時有質(zhì)量，靜止時反而沒有了質(zhì)量，顯然與“質(zhì)量守恒定律”相悖，倒像是神話故事了。

總之，量子現(xiàn)象的“波粒二象性”應(yīng)該也是對立統(tǒng)一的辯證關(guān)系，理應(yīng)對其進行自然辯證法的觀察、分析和解釋，而解釋的理論根據(jù)終歸還是質(zhì)量與能量的關(guān)系問題，假說質(zhì)能之間也是交換關(guān)系，那么解釋的理路就比較通暢了。當(dāng)然，這還有待科學(xué)的驗證。

假說之二：宇宙形成于大交換

經(jīng)驗是，“無”無“有”的邊界，故而是無限的;“有”有“無”的邊界，故而是有限的。據(jù)此，物質(zhì)存在的“有”應(yīng)該是有限的，今天的物質(zhì)宇宙也應(yīng)該是有限的。

當(dāng)今的科學(xué)界，有兩個觀點值得總結(jié)：一是關(guān)于宇宙形成的“大爆炸”說;二是關(guān)于宇宙至今大約存在了150億年說。如果這兩個觀點都是成立的，那么，其一，即使“大爆炸”持續(xù)至今，并且其速度以光速進行計算，那么現(xiàn)實物質(zhì)宇宙的最大直徑也只有300(150×2)億光年，仍然是有限的，而不是無限的。其二，世界上不可能存在單一物質(zhì)的孤立爆炸，爆炸都應(yīng)該是兩種或兩種以上物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)，即“相互作用”的交換形式，因此，更準確的說法應(yīng)該是，宇宙形成于大交換，大交換初始的瞬間表現(xiàn)為“大爆炸”的形式。至于參與大交換的是兩種或兩種以上的什么樣物質(zhì)，人們至今尚不得而知，因為“大爆炸”形式的物質(zhì)交換，屬于化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)的質(zhì)量的交換，人們今天所看到的各種物質(zhì)，都是其大交換的結(jié)果，而不是大交換前的原質(zhì)形式了。

據(jù)此，可以做這樣的假說：第一，交換都有交換的“場”，大交換的“場”，即“大爆炸”中物質(zhì)向四周散射的空間，不是大交換的結(jié)果，而是原始的存在，并且也是量存在的物質(zhì)形式，參與了大交換;第二，今天，在人們雖然已經(jīng)感覺到有量的存在，但尚不能精確計量的物質(zhì)形式中，有一種形式被稱作“反物質(zhì)”，它是可以與物質(zhì)相遇而發(fā)生湮滅，轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)形式的。據(jù)此，“大爆炸”極有可能就是物質(zhì)與反物質(zhì)(場)的大交換。人們所感覺到的反物質(zhì)，就是大交換的殘留，或者說，就是大交換的場并沒有被物質(zhì)所完全充實而形成的一些空隙。這樣的空隙，仍然承擔(dān)著“場”的介質(zhì)的功能，在繼續(xù)成全物質(zhì)的交換。換言之，化學(xué)反應(yīng)，即物質(zhì)或質(zhì)量的交換，可能始終都有反物質(zhì)的參與，只是人們至今還沒有發(fā)現(xiàn)罷了。

至此，對宇宙的形成、結(jié)構(gòu)和現(xiàn)實運動，就可以進一步做出如下的假說：今天的宇宙，形成于有限的原始物質(zhì)，與無限的反物質(zhì)運動到合適時空中的一次大交換，其大交換表現(xiàn)為“大爆炸”的形式;此次大交換的結(jié)果就是今天的宇宙，它由兩個部分構(gòu)成，一是人類生存其中的有限的物質(zhì)宇宙，另一是物質(zhì)宇宙外邊的無限的反物質(zhì)宇宙;這一次的大交換從來就沒有停止過，至今仍在持續(xù)的進行中，物質(zhì)宇宙中的自然的化學(xué)反應(yīng)是其微觀形式，其宏觀形式在物質(zhì)宇宙與反物質(zhì)宇宙的接觸面上進行著;其宏觀交換運動的每一步發(fā)展，都表現(xiàn)為其交換范圍的擴大，即物質(zhì)宇宙的“膨脹”;其交換運動中所釋放的能量，正是物質(zhì)宇宙中所有運動能量的終極來源。

據(jù)此假說，現(xiàn)實宇宙的結(jié)構(gòu)可以作這樣的圖示：有限的物質(zhì)宇宙是個比較大的圓，人類社會是其中的核心圓。人類選擇能力的發(fā)展箭頭，從核心圓散射般地指向大圓的內(nèi)邊，表示整個物質(zhì)宇宙都是人類選擇能力的發(fā)展空間。這些箭頭絕不會突破大圓的邊限，只會隨著物質(zhì)宇宙的膨脹而延長。在大圓的外邊，是無限延長的射線，表示反物質(zhì)宇宙的無限。

之所以將人類社會畫作核心圓，就因為人類是物質(zhì)宇宙中唯一具有創(chuàng)造性選擇能力的生命主體。如果物質(zhì)宇宙中還存在其他星球的人類，那么他們與我們地球人類就是暫時并列的核心圓，隨著交換范圍的擴大，遲早有一天會匯聚成同一個核心圓的。

人們說，“原子是小宇宙，宇宙是大原子”。在宇宙結(jié)構(gòu)中，恒星就是原子核，行星就是電子。它們在公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)運動中，原子核對電子既產(chǎn)生吸引力又產(chǎn)生拋物力，電子對原子核既產(chǎn)生離心力又產(chǎn)生向心力。諸力之間相互交換作用的平衡，即宇宙的相對穩(wěn)定。

“原子行星模型”，就是以電子圍繞原子核的運轉(zhuǎn)，來比擬行星圍繞恒星運轉(zhuǎn)的宇宙結(jié)構(gòu)。其實，這個比擬的眼界完全可以放開到最大，即，物質(zhì)宇宙就像個原子核，反物質(zhì)宇宙就如同電子，或者說，反物質(zhì)宇宙就像個原子核，物質(zhì)宇宙就如同電子，它們也是一個大原子而已。

假說之三：火星上沒有生命

火星上有沒有生命，如果一定要等到實地尋找后才能下結(jié)論的話，那就是對現(xiàn)有科學(xué)知識和地球經(jīng)驗的褻瀆。

地球的基本經(jīng)驗，“水是生命的源泉”。水，不僅是生命體構(gòu)成的必需物質(zhì)，同時，也是誕生生命過程中諸多物質(zhì)相互交換作用所必需的介質(zhì)。不過，這里的水僅指液態(tài)的，不包括汽態(tài)和固態(tài)的。因為，汽態(tài)和固態(tài)的水，都處于非交換的封閉狀態(tài)，無助于生命的形成或生存。如，地質(zhì)學(xué)家那里的“永凍層”，在生物學(xué)家那里就叫做“生命禁區(qū)”。

毫無疑問，水的“三態(tài)”變化決定于溫度的高低，而行星表溫的高低又決定于恒星的表溫及其輻射的距離。太陽的表溫為6000℃，距地球約1.5億千米，故地球的表溫，除極地外，正負極值約為45℃，大面積常年溫度在0℃ ～40℃之間，且晝夜、四季的溫差明顯，所以，地球上的水，大量的以液態(tài)存在，并且處于三態(tài)循環(huán)、晝夜循環(huán)、四季循環(huán)、全球循環(huán)等相互交叉的活躍的交換狀態(tài)，完全具備了交換出生命物質(zhì)的環(huán)境條件，因此，地球最終幸運地成為了“生命星球”。

金星距太陽較地球近，其表溫約為480℃，即使其上面有水，也只能以氣態(tài)存在，因此，金星上的其他物質(zhì)環(huán)境即使與地球相同，也絕不可能交換出生命物質(zhì)來。

火星距太陽較地球遠，其表溫，在白天的赤道上最高時也只有28℃，而夜晚就驟降至-130℃以下，即使其上面有水，也只能以固態(tài)存在，根本無法像地球上的水這樣進行循環(huán)，因此，火星上的其他物質(zhì)環(huán)境即使與地球相同，也同樣不可能交換出生命物質(zhì)來。

至于“生命遺跡”，卻并不能確定火星上就一定沒有，因為，太陽系是不斷“膨脹”的，火星現(xiàn)在的軌道，極有可能是從地球現(xiàn)在軌道的附近“膨脹”過去的，或許曾經(jīng)有過能夠交換出生命物質(zhì)的歷史環(huán)境。因此，如果有一天真的在火星上發(fā)現(xiàn)了“生命遺跡”，那就說明，火星現(xiàn)行的軌道確實是從現(xiàn)在的地球軌道附近“膨脹”過去的，并且其“生命遺跡”存在的歷史不大可能短于35億年(地球生命史的時間上限，應(yīng)該大致等于火星“生命遺跡”史的時間上限)。

至于其他距太陽比地球更近或更遠的行星，那就更不用說了，既不可能交換出生命物質(zhì)來，也不可能曾經(jīng)有過能夠交換出生命物質(zhì)的歷史環(huán)境。

行星的表溫，盡管還與其大氣層結(jié)構(gòu)、自身運轉(zhuǎn)態(tài)勢等多種因素相關(guān)，不過，最基本的還是其距恒星的距離和恒星的表溫。從上述意義上講，一是排放溫室氣體導(dǎo)致地球溫度上升的本身倒不是問題了，問題反而在于，地球這樣的升溫，與因“膨脹”而逐漸遠離太陽所導(dǎo)致的降溫，二者之間是否同步、平衡的問題了。二是“金星是地球的未來，火星是地球的過去”，人類尋找下一個“生命家園”的行星，首選目標應(yīng)該是金星，而不應(yīng)該是火星或其他星球了。

尋找生命行星，因探其溫遠比尋其水便捷得多，所以，其優(yōu)選法應(yīng)該首先看其表溫是不是與地球接近，是，就有進一步探索的價值;不是，就沒有繼續(xù)探索的意義。當(dāng)然，今天從外層空間回望，發(fā)現(xiàn)地球是個悅目的藍色星球，這就提供了進一步的優(yōu)選法，因為，觀其色又遠比探其溫更加便捷了。

總之，“太陽打噴嚏，地球就感冒”。太陽與地球之間的質(zhì)量、能量的交換關(guān)系，是個復(fù)雜的復(fù)合函數(shù)，當(dāng)人類寫出這個函數(shù)式時，尋找生命天體就會理智得多了。

Analysis of a Few Scientific Issues from Philosophical Exchange Views

ZHANG Zhan-gao
(Anhui Suixi Agricultural Commission，Suixi 235100，China)

The alteration of induction and deduction has been the basic course of man's cognition.On the basis of scientific principles can be inducted the exchange view of nature，from which the deductions are made on significant issues that science faces to reach a hypothesis.Hypothesis one:mass-energy relation is the relation of exchange.Based on the definition of“gravitational mass”，the motion of an object is to some extent the breaking away force from the gravity of the earth，manifesting the reduction of mass and increment of energy.The faster its speed，or the stronger the breaking away force，the smaller the mass，and more the energy.Its mass is in inverse proportion to its speed，while its energy is in proportion to its speed.Thus forming the exchange between mass and energy.The exchange formula can be inferred as:E=F+(1-1/v)m0˙v.The basic theories study is then advanced.Hypothesis two:the formation of cosmos is out of exchange.The“Big Bang”theory can be understood as on the principle of big exchange，because the explosion cannot be the motion of a single mass and should be the mutual exchange functioning of two or more masses，only its initial instant was in the form of the“Big Bang”.Hypothesis three:there is no life form on Mars.On the basis of exchange principle and the experience on earth，the necessary matter for organism is liquid form of water，which is the indispensable medium to exchange the life，while Mars is father away from the sun than the earth is，with lower temperature on its surface.Even if there is water，it can only exist in solid form，which is a non-exchanging sealing status and organism matter cannot be exchanged.

mass;energy;exchange relation;exchange formula;universe;Big Bang;big exchange;Mars;life

1672-2035(2012)01-0011-05

B028

A

2011-05-01

張占高(1952-)，男，安徽鳳陽人，安徽濉溪縣農(nóng)業(yè)委員會高級講師。

【責(zé)任編輯 張進峰】