客观科学之物质法

在自然科学中，数学有欧几里得几何学的公理公设，化学有元素周期表，经典力学有牛顿三大力学定理和万有引力定律，以及有麦克斯韦方程，量子力学有测不准原理等等，除此之外还有各种常数常量等等。那么综合所有这一切的是什么呢？那就是客观科学以及客观科学之法则。客观科学之法则有由客观物质、客观时间和客观空间的三要件组成客观科学系统的定律。物质是客观科学三要件之一，因此便有客观科学法则之一，即物质法。所谓物质法的客观意义如下： 其一，在自然界中，物质组成各种各样的物质系统； 其二，物质系统的属性决定力学的性质。 物质可分为常规物质、量子物质及天文物质等三大类。物质的三大类决定了力学的三大类，即常规力学、量子力学及天文力学。 （1）物质的质量与电荷

物质，即对大自然乃至整个宇宙中客观存在的事物的总称。物质因有质量而遵循牛顿力学的三大定理及万有引力定律。相似的情况，物质因有电荷而遵循麦克斯韦方程所揭示的规律。由全部客观科学揭示的事实总结得到以下结论： 宇宙万物即物质。凡物质皆有质量。而有的物质不仅有质量还有电荷。因此，宇宙中普遍存在着两种基本的相互作用力：其一，即与质量平方成正比的相互作用力-引力；其二，即与电荷平方成正比的相互作用力-静电引力或斥力。这两种相互作用力的共同作用，使物质或聚合或分离。物质的分分合合的过程便是物质运动。物质因聚合运动而自成系统，又因再次聚合运动而自成更大的系统，如此不断的聚合运动，这就是我们所认识的客观世界或所谓自然界亦或宇宙。这就是我们由经典力学-量子力学，以及由经典力学-天文力学的认识路径可以总结得的客观科学法则之一的物质法的推论。 研究物质运动获得的成果就是各种各样的力学。从大类分有常规力学，即经典力学。从常规力学往右发展获得微观的量子力学；往左发展便是宏观的天文力学。

（2）牛顿力学是所有力学的基础

牛顿力学是经典力学的基础，而经典力学是量子力学的基础。所以牛顿力学是所有力学的基础。因牛顿力学最简单直观，因此是最早为人类认知掌握的最基本的力学。牛顿力学是建立在运动学基础上，而运动学的前题条件是时间和空间的量度，因此运动学需要几何学（欧式几何）等数学的加持，需要用到笛卡耳直角坐标系作为参照系。因此如果没有几何及微积分等数学基础，那么就学不好力学。 牛顿力学是揭示固态物质（力学模型是质点或常称物体）的运动规律及力学原理的客观科学。 通常一般物质有固体、液体及气体之三态（包括离子态及凝聚态)，因此，有相应于物质三态的力学-固体力学、流体力学及气体力学。不仅有动力学，还有静力学。不仅有材料力学，还有结构力学等等。所有这些力学都遵循牛顿力学的三大定律。就其原因是因为作为力学的客体及系统都可以看作是由诸多质点的结合而成，因此都可以用解析几何及微积分等求解此类力学问题。现将牛顿三大定理录后： 定律一：当物体所受外合力为零时，物体保持静止或匀速直线运动的状态不变； 定律二：物体在外力作用下，将改变运动状态，即产生加速度。加速度的大小与外力成正比，而与物体的质量成反比； 定律三：物体之间的作用力与反作用力总是成对出现的，而且作用力与反作用力大小相等方向相反。

（3）万有引力、电磁力与三大力学系统。

牛顿根据开普勒关于行星绕太阳运行的三条定律总结的普适力学定律，即万有引力的公式如下： f= Gmm'/r^2 其中：G=6.670x10^-11 N·m^2·kg^-2。 即两个物体之间的相互吸引的作用力，与两物体质量的乘积成正比，而与它们之间的距离的平方成反比。 库仑定律与万有引力定律类似，即在两个电荷之间有与这两电荷的乘积成正比而与它们之间的距离的平方成反比的引力或斥力；当两个电荷同为正或负时，作用力为斥力；当电荷为一正一负时，作用力为吸引力。

在万有引力与电磁力（斥力或引力)的共同作用下，物质聚合成三个不同层次的力学系统，它们分别是： 1. 常规力学系统：一般指分子水平及分子水平以上、行星级以下的聚合系统。即包括牛顿力学在内的经典力学的系统。这个系统适用的计量为kg ·m·s制等，适用三维空间加一维时间的模式。通常以笛卡尔坐标系作为参照系。这个系统首次使用的概念如速度、加速度，动量、作用力及功等，还有牛顿力学定理、光学定理、电磁学定理等，以及伽利略发现并总结的伽利略相对性原理等，以上所有概念和定理都具普适性，原则上适用于全部力学。经典力学系统无不由物质、时间和空间的三要件构成。这是有普适性意义的关于力学系统组成的三要件定律。综上所述，证明了经典力学是一切力学的基础。 2. 宏观力学系统：即天文力学系统。这宏大无比的系统，其空间距离以光年或以地球至太阳之间的平均距离为计量单位（AU)。不仅适用三维加一维的空时模式，而且适用于空间时间的综合模式。在这个力学系统中，我们用天文望远镜对遥远的深空观察到的力学现象，是自历史至今天的超长时间间隔的电磁波的重叠影像。在这个系统中，发现了黑洞这一新的物质存在。至于是否存在所谓暗物质及暗能量尚未有确戳的证据证明。 3. 微观力学系统：即量子力学系统，即以分子水平以下的微观粒子例如电子及光子为研究对象的力学系统。量子力学描述微观物质形态的行为-量子行为。 量子行为遵循两个原理： 其一，是关于量子事件结果的概率-概率幅的定理。例如，光及电子通过双缝干涉实验发生的干涉条纹的强度适用概率量度。其中有通过双缝的两列波发生相长干涉及相消干涉，即有或暗或明的条纹的现象发生。 其二 测不准原理：当对量子粒子进行测量时，在任何时刻，位置的不确定量和动量的不确定量的乘积必定大于约化普朗克常量的一半。 在20世纪的前四分之一，有关原子与其他小尺度粒子行为的知识逐渐积累起来，给出了微小物体是如何运动的一些线索，由 此也引起了越来越多的混乱，到1926和1927年薛定谔、海森伯与玻恩终于解决了这些问题。他们最后对微小尺度的物质的行为作出了协调一致的描述。 综上所述，以上论证了客观科学之物质法确定物质是决定力学意义的根本。物质法规范了认识主体必须遵循的法则。认识主体面对客观世界不能任性，更不能为所欲为，否则不仅不能构建客观科学理论，甚至因此要付出巨大的代价。认识主体若想获得成功，那就只有老老实实的遵循客观科学之法则，沿着客观世界所规定的路线探索前行。（深圳叶学东 2023.4.4） 参考书目：《费恩曼物理学讲义》第3卷。

q