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要描述自然界中各种不同的事件，必须借助于各种不同的物理参量。例如，描述宏观物质的参量是质量m和速度v，描述微观粒子的参量是作用量h和弛豫时间τ。这些参量都是用于刻画某一事件的具体状态及其相应的变化。量纲则不同，量纲是关于参量的抽象概念，与具体的事件无关，没有变化和方向的问题，如抽象的时间和三维几何空间。因此，根据自然哲学第二定律，参量是一个具体而有限的概念，只有在描述具体的事件时才是有意义的；而量纲则是一个抽象且无限的概念，与具体的事件无关。由此我们看到，虽然参量与量纲在名称及度量单位上完全相同，但两者的实际含义却是截然不同的。如果在实际思维的过程中混淆了两者的区别，实际上就是混淆了相对概念与绝对概念的区别，就会在思维上造成混乱并产生歧义。 例如狭义相对论 由于物体的外在能量有两种存在形式，其一是相对于自身的动能，其二是相对于空间的势能，所以描述一个物体外在能量的变化有两种极端的方式。既可以在低速的情况下忽略物体与空间的协同性，用动能来描述物体的能量变化；又可以在高速的情况下忽略物体与空间的差异性，用势能来刻画物体的能量变化。当然，更多的情况则是介于这两个极端方式之间的，即同时存在相对于空间势能的变化和来自物体动能的变化。于是，当发生速度变换时，势能和动能就会进行相互之间的转换，以维持能量的守恒。这种转换是具体的物理转换，描述这一转换的是具体的参量，而不是抽象的量纲。 比如，对于一个不断远离我们的天体，由于光子的传播距离远大于其半变换距离，所以我们观察到该天体的光速是c，而不是 v + c ，与该天体的运动速度 v 无关。这说明光子本身发生了速度的变化，由相对于光源以速度c运动变换为相对于空间以速度c运动（速度变大了）。于是，光子的部分势能转化为光子的动能。光子的势能变小了，作为光子势能的参变量——弛豫时间τ变长了，这就是运动红移现象。 对于弛豫时间τ的变化原本并不难以理解，但爱因斯坦将作为具体参量的弛豫时间与作为抽象量纲的概念时间相混淆，由此得出的结论是光子的时间尺度变慢了。然而，由于光子并不是封闭体系，作为激发量子其实质上仍属于离散量子。所以，光子只有能量的增减，而没有寿命（封闭体系解体所需时间）的长短。因此，对于光子来说，狭义相对论关于时间量纲的解释是没有意义的。光子弛豫时间的变化，只是一个具体的物理过程中的能量参量的变化，与抽象的时间量纲无关。 将狭义相对论关于运动物体的时间尺度变慢的结论推广至人的身上，就演绎出了一段广为流传的现代神话，即一对孪生兄弟，其中一个因高速旅行而变得比另一个年轻了许多。 然而，以接近于光速旅行的人不仅不能长寿，反而会因此丧命。因为，在高速运动时空间效应迅速增强，这会对生命个体的存在产生不良的影响。作为封闭体系，物质早在其速度达到光速之前就遭到了解体，只有光子才能以光速运动。而且，这一现代神话还暗含着存在特殊背景的要求，否则的话究竟哪一个兄弟在高速运动呢？他们彼此看到的，都是对方在高速远离自己。对此，有人认为，为了比较年龄，两个孪生兄弟中总有一个需要经过加速回到另一个兄弟身旁，这个加速的兄弟就是经过高速运动比较年轻的那个兄弟。然而，我们也可以让另一个兄弟加速到其孪生兄弟身旁，难道这位加速的兄弟又会变得更年轻了吗？为了剔除加速对年龄的影响，可以让两兄弟相对运动的时间足够的长，从而使加速的影响忽略不计。但是，根据狭义相对论的相对性原理不存在特殊的空间背景，那么这两个兄弟究竟哪一个会比较年轻呢？这是一个令人十分困惑的问题。 在使用任何一个具体的物理公式时，我们都必须保持使用参量或量纲的一致性。要么都用参量，表示一个具体的事件；要么都用量纲，表示一组抽象的关系。否则的话，势必会在认识上产生混乱。狭义相对论的解释之所以会引起认识上的困惑（如空间的发散和时间的变化），就是由于把抽象的坐标变换与具体的参量变化相混淆。如果狭义相对论所讨论的空间和时间，分别是抽象的哲学空间和具体的物理时间（如周期），那么空间的发散和时间的变化就变得可以理解了。 例如量子力学 量子力学的建立是基于这样一个事实，即微观粒子存在着波粒二象性，微观粒子的能量乘以弛豫时间等于普朗克常数。对此，量子力学的正统解释（哥本哈根学派的解释）是，微观粒子在一个时间间隔内所具有的能量是一个相应的不确定量，即 △E×△t = h 哥本哈根学派认为，自然界存在着不确定原理，我们观察一个事件的时间间隔越短，即观察一个事件在时间尺度上越细微，则发现该事件所具有能量的不确定性就越大。在这里，哥本哈根学派也是把抽象的时间量纲与描述粒子相对于空间势能的能量参量（弛豫时间）相混淆。实际上，正确的公式应该是 E势 ×τ = h 其中，E势和τ都是描述微观粒子状态的参量，τ表明了该粒子与空间的相互关系而并不是我们观察该粒子的时间间隔，E势则是对应于该空间关系所具有的相对于空间的势能而不是能量在该时间间隔内所具有的不确定性。与空间的协同性越强即τ越小，则该粒子相对于空间的势能E势就越大。 根据前面的介绍，物体的外在能量有两种存在形式：其一是动能，主要发生于宏观和低速的极限情况；其二是势能，主要发生于微观和高速的极限情况。如果将上述两种不同能量的公式放在一起，就可以比较清楚地看出它们的差异与共性了，即 E动 × b = m E势 × τ = h 其中，b = 2v-2，为描述动能的参量，与描述势能的参量τ相对应；m为刻画物体的本征参数，与刻画空间的本征参数h相对应。通过对比我们看到，上述两个公式只是关于物体的外在能量在两种不同极限情况下的关系式，无论是h还是τ都没有什么特别的神奇之处。h为常数，只是表明各种不同的物体所面对的是同一个空间；而τ的神奇则只是由于它的量纲是时间，是由于我们将参量τ与量纲t相混淆的结果。 实际上，E势 ×τ = h只是表明各种事件（即粒子）关于势能（即空间）的关系式，表明在微观的尺度内，动能的因素相对于粒子外在能量的变化已变得微不足道了，主要以势能的形式存在。此时，参量E势和参量τ是线性相关的。反之，如果粒子的外在能量E中还包括了动能E动的话，那么能量E就会大于h/τ。所以，量子力学的标准公式是 E ×τ ≥ h 其中，E = E动 + E势。从小到光子大到宏观物质，对于所有物体来说，这一公式都是适用的。只是，由于光子的静质量非常小（因为其本征参量h大于0但远小于1 ），其动能可以忽略不计，只具有相对于空间势能的变化，表现为光速不变（狭义相对论）， 即 E ≈ E势 反之，由于宏观物质的静质量非常大，在低速情况下，其相对于空间的势能可以忽略不计，只具有相对于自身动能的变化，表现为空间效应为零（经典力学）， 即 E ≈ E动 只有微观粒子是介于两者之间的，同时显著地具有相对于空间的势能和相对于自身的动能， 表现为波粒二象性 （量子力学），即 E = E动 + E势 由此看来，如果我们把具体的参量和抽象的量纲相区别，那么量子力学的基础就不再是不确定的了。所有物体的外在能量都同时具有相对于自身的动能和相对于空间的势能，从而揭示了宇宙间所有物体的内在一致性，将之前被割裂的光子、微观粒子和宏观物质有机地统一了起来，使三者之间的差异只具有相对的意义 。 通过上述分析，作为具体的参量和作为抽象的量纲，有着本质的区别。只不过，由于两者的名称相同，在实际的应用过程中很容易发生混淆，进而在思维上引起混乱。即便是在现实生活中，我们也会经常将两者相混淆，从而导致错误的判断。比如，做一件事失败了，就断定自己什么事都干不成；遇到了一个坏人，就认为世间没有好人；初恋情人离开了，就不再相信爱情；股市上涨了，就认为会一直涨下去。凡此极端的思维无一不是将具体的参量与抽象的量纲混淆的结果。由此可见，只有区分具体的参量和抽象的量纲，我们才能通过不同参量的变化，将世间万物分别限定在不同的极限情况，从而获得一幅既有序又有机的宇宙图像。 |
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