唯像论理论.docx

唯象论入门（主要是杨振宁的，还有其他作者的）SEVEN 星 5:10:24杨振宁把物理学分为实验、唯象理论和理论架构三个路径，唯象理论是实验现 象更概括的总结和提炼，但是无法用已有的科学理论体系作出解释唯象理论 被称作前科学，因为它们也能被实践所证实而理论架构是比唯象理论更基础的， 它可以用数学和已有的科学体系进行解释SEVEN 星 5:11:47唯象理论（杨振宁）我刚才说，近代科学的精神，是要把归纳法跟推演法 结合起来，那么我现在就举一个特别简单的例子，就是 今天物理学的结构，今天物理学的结构，可以说是分成 四层，从一到二到三到四首先是最基本的现象，为研究 这些基本的现象，你需要做一些实验那么从这些现象, 从这些实验，一个很广但不一定很深的领域提炼出一 些东西来，这就叫做“唯象理论”唯象”的意思，就是你 只是从这些现象来着眼，把这些现象归纳出一些规律， 那么“唯象”理论跟这些现象之间的关系，又是归纳的, 又是推演的我可以画两种箭头，向上的一个是“推演”；“归纳”的箭头呢，我是把它变成虚线的这个“唯象理 论”，到这个现象，这个推演的过程呢，我用实线我一个 用虚线，一个用实线，也有它的象徵性的道理。

因为实线 所做的事情，是比较不容置疑，不易引起争辩的，而这个 虚线的“归纳”呢，是容易引起争辩的，因为每一个人着 重点不一样，看法不一样，所以思维的方式不一样那 么，近代科学重要的一点是把这两者结合起来，所以可 以从一变成二那么二跟三的关系呢，是要变成一个更 深的理论结构最后从三到四，则是把这些理论结构变 成一个数学的语言可以说，以上所表示的，正是近代物 理学的精神请看图1所表示的物理学的三个部门和其中的关系：唯象理论2是介乎实验1和理 论架构3之间的研究；1和2合起来是实验物理2和3合起来是理论物理，而理论物 理的语言是数学物理学的发展通常自实验1开始，即自研究现象开始关于这 一发展过程，我们可以举很多大大小小的例子先举牛顿力学的历史为例布拉 赫是实验天文物理学家，活动领域是1,他做了关于行星轨道的精密观测后来 开普勒仔细分析布拉赫的数据，发现了有名的开普勒三大定律，这是唯象理论2 最后牛顿创建了牛顿力学与万有引力理论，其基础就是开普勒的三大定律这是 理论架构3再举一个例子：通过18世纪末、19世纪初的许多电学和磁学的实验1, 安培和法拉第等人发展出了一些唯象理论2,最后由麦克斯韦归纳为有名的麦克 斯韦方程即电磁学方程，才进入理论架构3的范畴。

另一个例子：19世纪后半叶 许多实验工作1引导出普朗克1900年的唯象理论2,然后经过爱因斯坦的文章和上 面提到过的玻尔的工作等，又有一些重要发展，但这些都还是唯象理论2,最后 通过量子力学之产生，才步入理论架构3的范围SEVEN 星 5:16:03海森伯和狄拉克的工作集中在图1所显示的哪一些领域呢？狄拉克最重要的贡献 是前面所提到的狄拉克方程海森伯最重要的贡献是海森伯方程，是量子力学的 基础这两个方程都是理论架构3中之尖端贡献，二者都达到物理学的最高境界 可是写出这两个方程的途径却截然不同：海森伯的灵感来自他对实验结果1与唯 象理论2的认识，进而在摸索中达到了方程式；狄拉克的灵感来自他对数学4的美 的直觉欣赏，进而天才地写出他的方程他们二人喜好的、注意的方向不同，所 以他们的工作的领域也不一样，如图2所示此图也标明玻尔、薛定谔和爱因斯 坦的研究领域爱因斯坦兴趣广泛，在许多领域中，自2至3至4,都曾做出划时 代的贡献海森伯从实验1与唯象理论2出发：实验与唯象理论是五光十色、错综 复杂的，所以他要摸索，要犹豫，要尝试了再尝试，因此他的文章也就给读者不 清楚、有渣滓的感觉狄拉克则从他对数学的灵感出发：数学的最高境界是结构 美，是简洁的逻辑美，因此他的文章也就给读者“秋水文章不染尘”的感受。

SEVEN 星 5:17:25牛顿的运动方程、麦克斯韦方程、爱因斯坦的狭义与广义相对论方程、狄拉克方 程、海森伯方程和其他五、六个方程是物理学理论架构的骨干它们提炼了几个 世纪的实验工作1与唯象理论2的精髓，达到了科学研究的最高境界它们以极度 浓缩的数学语言写出了物理世纪的基本结构，可以说它们是造物者的诗篇这些 方程还有一方面与诗有共同点：它们的内涵往往随着物理学的发展而产生新的、 当初所完全没有想到的意义黄老师(582310689) 5:53:22SEVEN 星 5:20:45标准模型，包括3个费米子家族和它们的反粒子以及已知的12个量子，构成这个 统一理论的低质量部分的一部分引力子和零质量，显然也属于这个低质量部分， 如其他已预言的粒子一样在物理学的历史上，超弦理论不但是迄今为止唯一的协调了量子力学与广义相对 论的量子引力理论，而且提供了统一描写强，电磁，弱及引力等四种基本相互作用 的可能性.1995年超弦理论经历了一次突破性的发展：Dirichlet-膜与弦论中各 种对偶关系被揭示出来了 •这一发现启动了弦论研究的世界性高潮，涌现出了许 多重要的研究方向•例如雄心勃勃的〃M理论〃力图建立起11维的(非微扰的)理论 框架，使目前的超弦理论作为它在10维非紧致时空的约化，使11维超引力理论作 为它的低能经典极限•〃超弦唯象学〃则力图建立起一个(3+1)维的超弦理论，使之 成为10维超弦理论的低能极限,并为目前粒子物理学中的标准模型提供一个可靠 的弦论背景.超弦唯象学是超弦理论发展的主流方向之一•它立足于物理数学逻辑内在自治 的超弦微扰论和久经实验考验的粒子物理学 傩象的)标准模型，通过寻找二者 的联系，致力于发现超弦理论真正的真空.超弦唯象学的研究将极大地深化人们 对时空结构和自然界基本相互作用的理解，是超弦理论最终接受物理实验检验 的不可逾越的重要环节.1995年以前人们主要研究了杂化弦的唯象学•随着 Dirichlet-膜的发现，现在的研究领域已经扩展到了所有的超弦微扰论.超弦唯 象学的研究在国际上很热，美国和欧洲都有许多一流理论物理学家从事该领域的 研究工作SEVEN 星 5:27:05当然很多工作值得肯定，但从科学的意义上来说，还是存在很多问题SEVEN 星 5:29:32“其实破坏强度这个问题非常的麻烦，因为这是一个唯象论的问题，需要通过大 量的试验来确定”SEVEN 星 5:38:32the phenomenological theorySEVEN 星 5:39:55其实仔细思考一下，土木里的假定只有基于唯象的才能立足SEVEN 星 5:46:39实际中还有些问题过于复杂，没办法建立在量子力学这样的基础理论上，只好 建立在某个唯象理论上。

等离子体物理就是属于这种代表，等离子体物理原则 上能够建立在电动力学和统计物理的基础上，不过可惜的是大多数情况在等离子 体物理中必须采用等离子体物理中自己发展出来的唯象近似，也就是磁流体力学 近似c）流体力学、等离子体物理、生物物理、光学等都是属于这个层次的与 凝聚态不同的是，凝聚态多数情况属于能够利用基础理论 直接导出，少数需要 唯象论的方法，而这部分内容基本都需要各自领域内专门处理一类问题 的唯象 论的帮助，而且理论基础也是建立在某个可靠的唯象论（通常是电动力学和热力 学）之上这部分也能丰富我们的认识，比如等离子体物理对于天体物理是非常 重要的，但多数还是为了实现某个特定的目的，比如，等离子体物理的目前的最终目的就是为了 实现受控核聚变，由于这部分属于象曼哈顿工程那样的大工程、大科学，所以 非常偏技术，研究的东西比较琐碎，而且对于我们物理知识的增长远没有量子力 学和凝聚态那样重要和明显多数理论也只能停留在唯象的层次（凝聚态通常可 以到达微观层次的）由于物理的复杂性，目前还有相当一部分物理是停留在这 个层次的通常来说，基础理论一般是宏观或微观尺度上才能获得的，而中间的尺度 都是这种基础理论理论的极限，所以可以想见物理学根本原理的发现只会出现 在天体物理观测和高能物理，凝聚态只是这些原理的近似和运用。

而多种唯象 理论不论物理发展到何种程度都是有用武之地的对于物理学的发展，通常是分为三个阶段：实验规律-> 唯象论-> 基础理论SEVEN 星 5:47:18不同尺度的物理现象是复杂而多样的这个事实这就需要从某个层次上的实验现 象出发，在不同层次上建立专门研究某一类物理现象的理论体系也就成为非常 重要的工作这部分理论体系通常被称作唯象论最典型也是最成功的唯象论是 电动力学，我们知道，电动力学是由库仑定律、Faraday定律和毕奥一沙发尔定 律推出的，而固体理论也告诉我们，电动力学宏观的量（电导率，磁导率等）是 由微观结构决定的，电动力学是非常强大的基础牢固的唯象论热力学是与统计 物理对应的宏观层次的唯象论物理学隐含了一个非常重要的观点：不论自然现象本身多么复杂多么多样，这 些现象总是服从少数基本规律。