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普适二象性

 黄元章3355 2019-03-03

普适二象性


近百年来,最令人惊讶的发现莫过于所有的物体都具有波粒二象性。波粒二象性意味着物质与空间的相互作用要比物质和空间的本体具有更大的认识意义;波粒二象性意味着世界的有机整体性要比其内部各种不同事物之间的相对独立性更为本质和重要。

虽然,人们对于一切物质都有波粒二象性的认识,在最初只是被动地接受微观粒子的波粒二象性,但后来逐渐地意识到,无论是光子还是宏观物质,也都具有波粒二象性。因为,产生波粒二象性的原因,并不是由于测量手段的局限性,而是因为世界是一个有机整体,无论是作为封闭体系的各种物质,还是作为激发量子的光子,都不可避免地会受到量子空间的影响。只是这种来自空间波动的影响,对于宏观物质来说不易被察觉,因为基态量子对其碰撞的不对称性几乎为零;反之,对于静质量极小的光子,其粒子性则不易被察觉。

同样,人类的认识也是二维的,其原因也并不是认识能力的问题,而是由于认识的本质是人与自然界的相互作用。人类的认识,对于任何一个单一的因素来说,都只具有相对的意义。只是这种相对性,对于宏观范围内的认识表现得并不十分明显,因为该范围内的认识对象和认识背景比较容易区分。于是我们发现,二象性适用于所有事物,具有普适的意义。二象性的普适性,既取决于自然界的有机性,又取决于人类认识的相对性,是由包括自然界、人类以及人类的认识在内的整个世界的相互联系、相互作用、相互渗透和相互转化来实现的。


下面我们借助于考察二象性所具有的普适性,分析和认识二象性的内在联系及其实质的意义。

首先,根据波粒二象性,自然界的所有物质都具有波动性和粒子性,即所有物质都服从以下公式

p×λ = n × hh

其中,p为动量,代表物质的粒子性;λ为波长,代表物质的波动性;h为普朗克常数,代表离散的量子;n为自然整数,代表作用的量子个数。根据有机的宇宙观,自然界有两种存在方式,即离散状态(空间)和封闭状态(物质)。从波粒二象性的公式中,我们看到,当描述自然界这两种存在状态的参数pλ的乘积接近于h时,自然界的这两种状态就变得线性相关了。这意味着,当封闭体系足够小时,空间对其影响是不可忽略的。此时,自然界向我们呈现出的,由原来分立的一面转变为统一的一面。于是,人们会很自然地发问,普朗克常数h在波粒二象性公式中的含义是什么,其与空间有何关系呢?

在回答上述问题之前,我们先回过头来考察自然界在另一个层次所表现的二象性,即在理论世界中呈现出来的认识二象性。所谓认识的二象性,就是认识的主客二维性,即认识是人与自然界的相互作用。人类的认识,必须同时包含关于认识主体和认识客体两方面的信息,必须满足公式

S×O = n×CC

其中,SO分别是描述认识主体和认识客体的参数(信息熵);C代表概念,是信息的最小单位;n×C是由一系列概念所形成的认识价值V,是认识的主客体相互作用的结果。

由此我们看到,现象世界中的波粒二象性和理论世界中的主客二维性是完全对应的,它们分别是普适二象性在两个不同世界中的反映。所以,我们说二象性具有普适的意义。而且,也正是因为二象性的这种普适性,说明现象世界的波粒二象性和理论世界的主客二维性具有内在的必然联系和共同的本质。于是,通过类比我们知道,普朗克常数h在波粒二象性公式中的含义是空间与物质之间的最小相互作用h是量子的角动量,具有不变性。作为量子的本征参量,h的整体性表明空间及其封闭体系(物质)都是由离散的量子构成的,空间与物质之间的相互作用,也是通过交换离散的量子实现的。


通过上述对比,我们看到,无论是空间与物质,还是主体与客体,它们都是相互对立的概念,而且其对立都只具有相对的意义,存在着彼此之间的相互作用,从而表现出了对立概念之间的有机联系。由此,我们可以从哲学的高度对普适二象性做出如下定义:

相互对立的概念之积,等于这一对概念之间的相互作用,大于或等于这一对概念之间的最小相互作用。

如果我们用AB代表一对相互对立的概念,而DAB最小相互作用,n×DAB实际的相互作用。于是,普适二象性的通式,即普适二象性的抽象表达式为

A × B = n×DD (其中,n = 1, 2, 3…)

对于物质的波粒二象性来说,就是:A = pB = λD = h;而对于认识的主客二维性来说,则有:A = SB = OD = C。于是,普适二象性的通式可以分别还原为波粒二象性公式和主客二维性公式。

为了更形象地说明普适二象性的逻辑关系,我们可以用逻辑示意图来表示普适二象性的通式,如图所示。

普适二象性

普适二象性逻辑示意图


其中,AB分别为两个对立的逻辑概念圆,它们各自的圆线代表该逻辑概念的外延,即逻辑概念的范围;D代表逻辑的基本概念,是逻辑中的最小推理单位;而n×D则是这两个逻辑概念圆的重合部分,代表这两个对立逻辑概念的共同部分,这就是通常所说的相互作用。

由此,我们可以比较清楚地看出,二维认识观与一维认识观在逻辑上的差别。二维认识观认为,概念的对立是相对的,n×D大于0,所以AB相互重合的面积产生出了一个新的逻辑层次,即A×B与原来的AB有着本质上的区别。反之,一维认识观则认为,概念的对立是绝对的,n×D等于0,AB是两个截然不同的概念,在它们之间最多只能在某一个点上进行重合。所以,根据一维认识观,AB只能通过加减,在量上发生改变,而不能通过相乘在质上产生变化。

由此,我们看到,产生普适二象性的根本原因,是由于世界是一个非线性的有机系统,不存在任何绝对独立或凌驾于整体之上的局部。在有机的世界中,每一个“1”都不是一个完整的独立个体。所以,在逻辑上,两个对立概念的逻辑基础,总小于这两个概念的逻辑之和

参照普适二象性的定义,对于微观粒子的波粒二象性,我们可以具体地定义为

相对的独立(粒子性)× 相对的整体(波动性)=相互的作用(有机联系)

根据自然哲学第三定律——自然界存在着个体间的相互依赖性和相互渗透性,自然界中的各种物质的独立性都只具有相对的意义。所以,作为封闭体系,物质的封闭性(粒子性)是小于1的,只具有相对的意义。至于物质的波动性,是由离散的量子空间对粒子的不对称碰撞造成的,其不对称的大小取决于粒子的体积、速度和质量,也具有相对性。于是,自然界个体的独立性和自然界空间的整体性在逻辑上存在着相互重叠的部分,因为这一对概念的分立不具有绝对性。h的存在,表明自然界的独立性与其整体性存在着最小的重合部分,或者说自然界是一个有机系统,该系统的内在联系,包括其整体性和独立性,是通过交换单个的“h”,即交换离散的量子,来维持和实现的。

同样,参照普适二象性的定义,对于人类认识的主客二维性,我们可以具体地定义为

相对的主体(人类)× 相对的客体(自然界)= 相互的作用(理论世界)

由于作为主体的人属于自然界的一部分,因此其与自然界的分立只具有相对的意义。由于自然界存在着变化的不连续性,作为客体的自然界仅仅是人所感受到的那一部分自然界,因此相对于人类来说其认识的客体也只具有相对的意义。于是,对于两个只具有相对意义的对立概念,在它们之间存在着内在的相互联系和相互作用。这些联系和作用就是由一系列的概念组成的理论世界,它们是大于零的。

由此,我们得到了两个完全对称的二象性定义,一个用于描述自然界的物体,另一个用于描述人类的认识。关于二象性的公式只是客观地描述现象及现象之间的联系,是唯象的;而关于二象性的定义则是对二象性现象的说明,是构建的。所以,统一的二象性定义,不仅说明了二象性的普适性,而且还使人类的认识达到了一个新的高度:

普适二象性可以使我们更深刻地理解相互作用是二象性的本质,使我们认识到普朗克常数h和基本概念C是相互作用的最小基本单位,前者是物理的,后者是人文的;

普适二象性可以使我们看到,理论世界的主客二维性与物理世界的波粒二象性具有内在的一致性,使人类的认识在一个更大的范围获得了统一,从而提高了人类的认识效率;

普适二象性既是有机世界中存在着的相互联系、相互渗透、相互作用和相互转化的集中反映,也是二维认识观的理论基础,因为人类认识的本质是人与自然的相互作用,亦属于有机的世界。

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