Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (Robusting), 信区: Physics
标  题: 俞允强: My comments（zz)
发信站: 哈工大紫丁香 (Mon Dec 16 21:11:11 2002) , 转信



http://www.phy.pku.edu.cn/wwwboard/message.php?id=3193
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My comments:
            Key point:   物理学是实验科学！
                                物理学是实验科学？
            让我们把classical physics(CP)界定为以Newtonian mechanics和Maxwel
lian electrodynamics为基石所构筑起来的（宏观）物理体系。那么，modern physics
(MP)就是以相对论(狭义及广义)和量子论(量子力学及场论)为基石构筑起的(微观)物理
体系。我也隐隐约约地感觉到，这两个体系的methodology是不一样的。笼统讲，物理学
是实验科学(在自然科学中只有数学是例外)。这句话在CP或MP中的涵义也是不一样的。

            把CP叫实验科学，涵义很广泛。宏观物理涉及的任何物理量都是可观测量
，所以它的规律(基本或非基本的)都是观测量间的联系。它原则上是可以从实验得到的
。理论正确性的标志是它与观测事实相一致。这更是实验科学的基本特征。由经验归纳
出基本规律，再由基本规律演绎出在更大范围内可与实验比较的理论体系，这就是CP的
methodology。
            这样讲大体上是对的，但不完全是确切的。它过分地强调了归纳和演绎，
而把假设(即猜想)的作用太淡化了。其实猜想是自然科学的methodology中的灵魂。例如
想想，F = ma或万有引力定律真是从观测事实中"归纳"出来的吗？事情远不是这么简单
的。
            更值得讨论的是MP中的methodology。主要因为微观物理中的基本量不是可
观测量，基本规律也就难以作为经验的归纳出现了。这背后的原因是微观物体和宏观物
体在物理本质上极不一样。微观物体具有波和粒子的duality，这来自观测事实。人们常
理解为它说明微观物体既是波又是粒子。其实从反面看，这事实在暗示我们：它们既不
是宏观概念下的波，也不是宏观概念下的粒子。它们是一个宏观经验之外的物理世界。
Duality只是微观世界的唯象特征，属phenomenology的范畴。至此还没有触及事情的本
质呢。Quantized field才是微观物体的存在形式。但是quantized field itself并不能
被观测，能观测的是它处于被激发时其quanta的行为。于是，理论或基本规律与实验的
关系变了。因MP理论的正确性标志仍是与事实的相符，所以这两者是不能脱钩的。无论
如何，两者各自的独立性和活动范围加大了。在寻找基本规律时，猜想的作用变得突出
了。按我看，在methodology上CP和MP的差别是这么来的。因此，讨论一下MP的methodo
logy的特征是有趣而又有意义的。
            微观规律无法来自经验的归纳，于是只能先靠猜想。猜想是很带主观色彩
的东西，而规律又主要是客观世界里的东西。两者是怎么统一的？这是有大文章的问题
。其实这里的猜测不能太主观。例如 旅铡Ｏ共率 猜不到正确答案的。猜测其实是一种
非(形式)逻辑推理。形式逻辑的推理有很清楚的游戏规则。非逻辑推理还没有清楚的规
则。试看今天的粒子理论。它被玩得如此色 淑 纷，令人眼花缭乱。这正是游戏规则下
的活动自由度很大的例子。
            回到methodology的议题上来。MP是夹在CP和mathematics的中间。它依然
不是一门象数学那样的逻辑科学，而仍然是实验科学。做MP基本理论的人千万不能忘记
这一点。在猜想(假设、公理)或其逻辑推论得到实验证实之前，MP理论与数学更接近。
但是公理哪儿来的？值得强调，实验发现的、不能为已知理论解释的"怪异"事实是有效
的诱因。MP本质上仍是physics的一部分。它与实验保持着千丝万缕的联系，但是它与实
验的关系与CP已很不一样了。
            戴柬(dj)，你想到的是一个很好的问题。请发挥下去。如你赴美前还有时
间，我愿意和你口头讨论一小时。写起来太累人了。





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