科学的回归 第二节 浅说时间.pdf

6 《科学的回归》 作者：赵建利 二、浅说时间二、浅说时间 1、、微积分的重要性微积分的重要性 微积分研究方法是现代自然科学研究最重要的工具，可以说现代自然科学的发展离不开微积分工具微积分研究方法用通俗的语言解释是：研究一个具体的事物时，把这个研究对象分解成小的个体，然后在对这个简单的个体进行研究，如果研究还存在困难，那么再把个体进行分解，分解成更小的研究对象，一直持续下去，直到足够简单，然后把个体研究清楚之后，再把这些个体进行组装，最后就能把研究对象彻底研究清楚下面采用这个思路浅论时间 上小学时，老师讲述瓦特故事时说“牛顿缔造了工业革命的钥匙，瓦特拿着这把钥匙打开了工业革命的大门 蒸汽机的发明， 开辟了人类利用能源新时代， 标志着工业革命的开始” 虽然老师当时用非常浅显的例子来说明蒸汽机的重要性， 但孩时的我无法理解那些伟大发名的重要性上了初中，学中国历史时,接触到“船坚炮利”这个名词，对这个名词当时也不理解（鸦片战争时期，英国战船技术处于由木质风帆时代向蒸汽铁甲战舰时代的过渡期） ，但教科书上所写的“鸦片战争是中国近代屈辱史的开端” ，在心中还是留下了深刻的印象后来在高中物理学习了斜抛运动，才初步理解“炮利”的原因。

后来随着知识面的扩展,理解了船坚的原因是瓦特发明了蒸汽机， 火炮精度的提高归功于牛顿对斜抛运动的研究 牛顿将抛物运动分解为水平的匀速直线运动和竖直上抛运动， 在研究竖直上抛运动时， 牛顿发现速度和位移互为微积分关系， 加速度和速度互为微积分关系 优其关键的是在竖直上抛运动中，加速度为一个常量，很明显理解常量要比理解斜线和曲线容易的多利用抛物运动理论可推导出与斜抛运动相关的许多公式， 其实际应用就是弹道曲线的研究， 这无疑会提高火器的精准度火药虽然是我国的四大发明之一，但由于诸多原因缺乏后期持续的发展，因此导致后来的落伍 我想其影响可以用在西方世界流传的一首民谣对此作形象的说明 这首民谣说： 丢失一个钉子， 坏了一只蹄铁， 坏了一只蹄铁， 折了一匹战马， ----------------------------------------- 7 《科学的回归》 作者：赵建利 折了一匹战马， 伤了一位骑士， 伤了一位骑士， 输了一场战斗， 输了一场战争， 亡了一个帝国 马蹄铁上一个钉子是否会丢失，本是初始条件的十分微小的变化，但其“长期”积累效应却是一个国家存亡的差别 此处引用来说明微积分的重要性是比较合适的， 类似的思路在下面在讨论“时间”时还要用到。

回顾牛顿对抛物运动的分析过程，有两个重要的方法：第一个是运动的分解，第二个是微积分这个数学工具 同时带来两个启示， 第一个是从自然定律到自然行为的道路不是直接的，它们之间有一道鸿沟，需要借助数学物理方法来跨越这道鸿沟第二个是互为微积分关系的物理量是非常重要的这些在下面还要进一步论述 2、波的相位差与时间、波的相位差与时间 我在《自然科学之中医原理》中提到了“波” 、 “气” 、 “弦”三个理论，下面就这三个理论简单说明 （（1)“波”理论相关说明“波”理论相关说明 在这三个理论中， “波”理论没有新的概念，就是大家知道得， “波”的传播、叠加、合成、分解等波在传播过程中会表现出反射、折射、衍射等特性波和圆之间的关系体现了波的合成与分解，称其为“波”理论的原因是最近 10 多年，笔者一直尝试用“波”相关的知识，来解释各种物理现象，试图完成“物理学的统一理论” 我查阅了近几十年已出版的十多本，与“物理学的统一理论”有关的书籍和文献，隐约感觉很多人已经走到“统一理论”的边缘，因此相信在不久的将来，物理学将会统一另外需要说明的是，我目前所查阅到的与“统一理论”有关的理论有近十种，在这些理论中，除了“波”理论外，都有出版的文献，“波” 出现在各种专业领域， 都是很具体的描述， 例如声波、 电磁波等， 但还没有抽象到 “统一理论”的地步。

除了“弦”理论和“气”理论之外，还有一个理论值得一提，那就是已故药理学家刘绍光发表的“一元数理论初探” ----------------------------------------- 8 《科学的回归》 作者：赵建利 （（2) 气”理论相关说明气”理论相关说明 “气与阴阳”理论是中医的基础理论，经过了多年临床实践，至今在中医临床发挥着指导作用 “气”理论在近代自然学科中没有出现，我想其原因是近代自然科学起源于文艺复兴时期的欧洲，有学者说“近代自然科学是在反对古希腊文化的激烈斗争中诞生的” ，这句话直观的告诉我们古希腊文化和自然科学有联系， 而古希腊文化和中国传统文化在某些方面有共通之处第二个原因是近代自然科学产生于哥白尼、伽利略对天体运动的研究，而古老的中国文化也起源于天文观测 因此我相信“气”理论在适当的解释后，可以同自然科学接轨我将“气”理论与物理学理论对比如下： “气” 对应物理学的最小作用量原理，是最小作用量原理的一个特例，体现了完美的对称、守恒例如能量守恒虽然是守恒的一个例子，但不能直观的体现“优美的对称” “阴阳动态平衡”对应物理学的守恒定律 “阴阳的对称性”对应物理学的对称性。

最小作用量原理、对称与守恒之间的关系，简称为诺特定理最小作用量原理在物理学的价值不言而喻, 它是物理学的基础性理论，对建立物理学的统一理论有着重要作用简单回顾物理学各阶段的统一理论如下： ①牛顿力学的建立（1686 年）统一了地上的运动规律与天上的运动规律 ②安培和法拉第的工作（1831 年）统一了电学与磁学 ③麦克斯韦的电磁理论（1873 年）进一步统一了电磁学与光学 ④爱因斯坦的狭义相对论（1905 年）统一了空间与时间的概念 ⑤爱因斯坦的广义相对论（1916 年）进一步统一了时空与物质运动 ⑥统计物理学（1901 年）在宏观物理与微观物理之间架起了桥梁 ⑦量子力学（1926 年）的建立更统一了物理学与化学，甚至也将部分生物学统一起来 经过一系列统一理论的建立， 使人们认识到， 物质世界的一切物理规律归根到底都受到四种不同的基本作用力的支配 现代物理理论试图在这四种基本作用力之间寻求统一， 虽然标准模型描述了电磁力、 强作用力、 弱作用力三种基本力及组成所有物质的基本粒子的所有物理现象， 可很好地解释和描述基本粒子的特性及相互间的作用， 但相对论描述的引力却无法统一到标准模型中， 而最小作用量原理可以起到沟通的相对论和量子物理学的桥梁。

例如 “爱因斯坦得到他的引力场方程后不久， 他和希尔伯特就独立地找到它的作用量， 用最小作用量----------------------------------------- 9 《科学的回归》 作者：赵建利 原理导出了爱因斯坦方程”1我们现在知道量子力学有三种等价表述：第一种是薛定谔建立的波动力学； 第二种是海森堡建立矩阵力学； 第三种是费曼建立的基于最小作用量的量子力学——路径积分费曼的这种表述发明的最晚，但表述的最简捷、最容易理解在今天，路径积分方法已被证明对于物理学有不可估量的贡献， 路径积分已经基本取代了量子力学的波动表述和矩阵表述， 而且这一方法可以应用到物理学的各个领域 路径积分方法展示了如下突出的几个特点： 第一：相位概念在这里得到了最充分的体现 第二： 由于作用量被直接引入相位之中， 从而为量子物理到经典物理的过渡提供了相融性解释 第三：最小作用量原理有着不依赖任何特殊坐标系的优点 上面的第二个特点是需要关注的 关于相位的重要性，本文在后面讨论时间本原、气与五行新解以及组方配伍时都要用到气与阴阳” 体现了物理学的最小作用量原理、 对称和守恒 阴阳与气的关系非常密切， “阴阳”建立在“气”理论基础之上，但阴阳又不同于气理论，阴阳是表示面的，用通俗的语言说，七个音符是音乐理论的基础，旋律与七个音符密切相关，但旋律又不同于七个音符。

仔细分析中医的“气”理论，有单独“波”的含义，又有波合成的含义 例如用“波”传播解释“气”的阴阳面相交而形成的 S 曲线， “波”的合成形成圆、椭圆或者线段（因为“波”合成条件是比较苛刻） 波与圆的转换，微观上体现了波动性与粒子性，即“波粒二象性” ，宏观上体现了广义相对论描述的天体运动广义相对论和量子物理学都在研究圆周运动，这就是它们之间的联系，这点本文在后面《浅说形而上和形而下》中还要论述波与圆的关系本文后面还从生物学的 DNA 角度进行了讨论 （（3） “弦”理论相关说明） “弦”理论相关说明 弦理论是理论物理的一个分支学科 弦论的一个基本观点是， 自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子，而是很小很小的线状的“弦” （包括有端点的“开弦”和圈状的“闭弦”或闭合弦） 弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子弦弦理论号称是目前最有希望将自然界的基本粒子以及四种相互作用力统一起来的理论理论号称是目前最有希望将自然界的基本粒子以及四种相互作用力统一起来的理论弦理论是纯粹建立在数学上的，意味着很容易与其它理论融合 1见张鸿庆编写的《流形上的微积分》第 34 页，爱因斯坦是如何推导的，笔者没有找到。

----------------------------------------- 10 《科学的回归》 作者：赵建利 （（4）三个理论的联系）三个理论的联系 中医学的“气”理论与“弦”理论的层面比较接近，其中的很多思想可以互相借鉴在描述宏观的时侯，“弦”可以借鉴“气”理论，在描述微观的时侯， “气”可以借鉴“弦”理论这三个理论联系如下： 在时空中运动的在时空中运动的“波波“，在满足波的合成条件时，行波变成了类圆周运动，产生了，在满足波的合成条件时，行波变成了类圆周运动，产生了“气”“气”在时空中运动的在时空中运动的“气气“，在满足气的合成条件时，不断运动的“气” ，产生了振动的“弦” ，，在满足气的合成条件时，不断运动的“气” ，产生了振动的“弦” ，弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，例如电子、质子、中子、中微子、和弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子，例如电子、质子、中子、中微子、和夸克之类等，这些粒子的振动和运动，在特定的情况下，会产生波从另一个角度说，波夸克之类等，这些粒子的振动和运动，在特定的情况下，会产生波从另一个角度说，波描述的是“线” （曲线或直线） ， “气”描述的是“面” （曲面或平面） ， “弦”描述的是“粒描述的是“线” （曲线或直线） ， “气”描述的是“面” （曲面或平面） ， “弦”描述的是“粒子” （空间的物体） 。

“弦”的运动或者振动可产生子” （空间的物体） “弦”的运动或者振动可产生 “波”或者“气” 波”或者“气” 本文在“浅说气与阴阳”一节中， 从“波合成圆”、“面或球的自转”、“球的公转”对这个观点进行讨论 （（5）稳定的相位差）稳定的相位差 在《自然科学之中医原理》中讨论“气”的时候，提到了”稳定的相位差”重要性 对相位差深入理解， 涉及到瞬时信号的概念 瞬时信号是由 Carson 等人于 1937 年首次在电路理论中提出， 并将其应用到通信技术中； 1946 年， Gabor 给出了经典解析信号的定义，为研究瞬时信号提供了理论基础；后来 ville 统一了上述研究成果，给出了定义方法目前信号瞬时能量的概念己被广泛接受， 但是瞬时频率的概念和意义却一直存有争议 瞬时信号概念的提出到获得广泛应用，其间经历了漫长的发展过程． 在信号处理中，信号的瞬时值用来描述非平稳信号的物理量，以判断信号的局部特征因此研究信号的瞬时值有现实意义，瞬时信号在声纳检测、地震检测、雷达监测、桥梁振动分析、 通信工程、 语音以及在生物医学等领域有广泛的应用 如大脑中的信号都是时变信号，这些信号的瞬时参数可供神经心理学家分析大脑正在进。