[原创]《科学大领悟 感悟万象 透视科学 》，羊歌乐 著

《科学大领悟 感悟万象 透视科学 》，羊歌乐 著

　　目　　　　录

　　科 普 版

　　前　言　　　　............................06...009
第 一 篇　和天地宇宙对话 　....................48...015
　　　人类的天性　　...............................015
　一、面对万千物象世界，我们理解了多少？　............017
　二、科学的发展，我们却拥有更多的问题　　............027
　三、物性的领悟　　...............................035
　四、自然界的素描图象　　..........................053

第 二 篇　地球人类的物理科学 　.................64...065
　　　梦生梦灭话科学　　............................065
　一、现代科学的理论问题　　.........................074
　二、科学再次面临变革　　...........................086
　三、重塑科学的艰难　　............................097
　四、现实视角解读时代科学　　.......................112
　五、科学是否能够战胜所有的神秘？....................122

第 三 篇　物质论 　............................36...129
　一、物质是什么？　................................131
　二、物质世界的实在性和确定性　　....................134
　三、物质只有一个种类　　...........................141
　四、物质可以无限小吗？　...........................149
　五、物质的基本组织--原气　　.......................155
　六、物质普遍存在吗？　.............................157
　七、物质世界的运动图景　　..........................161

第 四 篇　物体论 　............................42...165
　　　物体问题的本质　　.............................166
　一、孤立问题的思想方法基础　　......................169
　二、物质运动的系统性　　...........................173
　三、物质运动系统的层次结构　　......................179
　四、物体的动态性　　...............................184
　五、物体的相对性　　...............................196
　六、物体的群体性　　...............................202

第 五 篇　度量论 　.............................50...207
　一、时钟和时间　　.................................208
　二、物体的运动和物体的长度　　.......................220
　三、光速问题、百年困惑　　..........................230
　四、物体会受到系统环境的影响吗？　...................240
　五、科学是科学家编写的故事　　.......................249

第 六 篇　运动世界 　............................55...257
　一、科学中的数学理念　　............................257
　二、时代科学理论与应用脱节　　.......................269
　三、物理规律与参考系　　............................277
　四、寻找真实的运动世界　　..........................295
  灰色的机械论　................................06...313


研 究 版  

第 七 篇　形象物理的数学基础 　....................68...325
　一、理论序言　　....................................325
　二、自然哲学的形象理论概论　　........................337
　三、形象物理的数学基础　　............................346
　四、形象物理的方法基础　　............................367
　五、运动效应规律的探索　　............................378

第 八 篇　引力中的热现象 　.......................20...393
　一、引力中的热现象　　...............................393
　二、引力中的热现象实验研究　　........................400
　三、就引力温差实验答复质疑　　........................411

第 九 篇　电磁现象 　............................16...413
　一、机械观下的电磁物象！　...........................414
　二、电磁知识与相对性理念　　.........................419

第 十 篇　太阳的引力和行星的运动 ..................56...429
　一、太阳的引力　....................................432
　二、行星的运动　....................................449
　三、双星的运动　　..................................462
　四、引力中的光波和物体　.............................467

第十一篇　理论预言和实验验证　　...................28...485
　一、说说实验的重要性　　.............................485
　二、求象科学是理论预言实验的竞赛　　..................487
　三、相对论原理与以太实验　　.........................490
　四、Sagnac 实验　　................................492
　五、一些实验设想和实现技术　　........................495
　六、引力磁场理论预言卫星陀螺实验　　..................504
　七、各种理论对于GP-B实验的预言 　　..................506

第十二篇　哲学思考与总结　　......................60...513
　一、面对科学的复杂情感　　...........................513
　二、理论只是捕捉物象的工具　　........................525
　三、物理中的数学风格　　.............................541
　四、科学是理论的竞争　　.............................548
　五、串联物象的故事主线　　...........................563

后　记　.......................................06...571

总页数 576

一、时钟和时间  

     1.0. 一个关于时间的美丽的故事  
     一个世纪以前，人类开始流行另一种说法：星体附近的时间变慢和星体附近运动物体上的时间会进一步变慢。关于天上的时间变慢，《西游记》中讲述了这样一个故事，说 孙大圣 大闹天宫回到花果山，发现猴氏家族门庭冷落，问是何故，一只老猴答曰，大圣天上玩乐，不觉日子过得很快，可知天上三日，地上十年，猴家已历三代，大圣去后，猴家受那山魔王欺侮，日子艰难，人丁渐稀 ……  
     也许大家会觉得我说些于科学无关的事情，须知人类有些科学开始于神话般的故事，比如千万年来人们相信上帝创造了人类的故事，然后引出伟大的 Darwin 进化论思想。其实上帝并不伟大，人才是真正伟大的上帝，在没有看见时间变慢的时候预言了时间的变慢。20 世纪 30 年代，人们居然真的发现了一种叫做 μ 子的太空粒子确实可以在高速运动过程中大大地延长自身的寿命。天上三日，地上十年，传说的故事令人惊奇般地演变成了科学的真实。请不要说相对论的思想起源于中国，全世界的民族都有神话故事，科学是一种数学化的神话故事（这样的故事这样的科学是近代的事情），它起源于西方。  
     虽然作为传说故事人们乐于接受天上地上有着不同的时间，但是作为物象事件，粒子寿命可以大大地延长毕竟不是很好理解。另外寿命延长是不是就是时间延长也是一个有趣的问题。很多人，其中包括很多科学大师，比如著名的 Heisenberg 先生，他们对于粒子的奇怪行为也始终感到甚是不解。人不走近科学，会不知科学，走近科学又会迷惑于科学或自领悟于科学。令人迷惑的物象，科学的看法与常人的看法会有差别，不过科学并不一定就正确，常人的简单看法也不一定错误。如果就时钟的问题与常人讨论可能是一件有趣的事情。我们问一个常人，你说运动的时钟会走慢吗？大多的人们可能会说，运动的时钟不会走慢。那么你为什么认为运动时钟不会走慢呢？常人可能会说，我们有什么理由认为运动的时钟会走慢呢？那么我们只能告诉他说，精密的科学实验证明运动的时钟会走快和走慢，你相信吗？常人想了一会儿，可能会说我家里的时钟和手表也会走快走慢，时钟走时不准有什么奇怪的呢！  
     其实科学家也同很多常人一样，难以理解科学的离奇物象和离奇理论。对于令人不解的奇怪物象和离奇理论，常人只有依靠天地给予的恩赐的灵感领悟，科学家除了灵感的领悟还可以做些实验来寻求确切理解的思路。

     1.1、时间与运动，哪个更基本？  
     人们通常说时间，这是事件发生的先后次序。不过这个抽象的解释可能很难帮助我们理解什么具体的时间问题。事件发生的先后次序里包含时间的概念，所以这个叙述实际上根本没有说明时间到底是什么。  
     关于时间，我们很多学者有浩瀚的文字论述，但是大多数的学者论述这个问题似乎还是局限于时间问题就事论事，没有切到主题。当然，我们的学者也开始考虑到，从理论逻辑结构角度考虑问题，时间问题需要考虑“时间和运动这两个概念，哪个更基本”的问题。科学通常认为时间是比运动更基本的概念，比如时间是基本量纲，而速度不是，时间有基本单位 秒，速度没有基本单位，而是合成单位 米/秒。但是如果我们认为时间是比地球的运动更加基本的物理概念，那么现在有一个问题，时间流逝速度的变化，会不会影响地球自转失去均匀的速度？这么一说，也许有读者发现，刚才关于时间的说法也许是甚是荒唐，应该是地球转出时间，而不是时间推动地球！所以，相对论中反过来用运动来定义时间是正确的。运动和时间这两个概念，运动更加基本。  
     当然说地球转出时间，地球也不能代表时间，最多地球只能代表地球世界的时间。看来宇宙的时间概念是物质运动世界的抽象。也许有人不同意这样的理解，如果宇宙是个没有物质也没有物质运动的世界，时间是否存在呢？在这样的世界里时间空间也许依然存在，但是他们似乎失去了任何痕迹标记！或许时间是时钟量出来的东西，才是对于时间的最现实的和最好的领悟。

　　1.2. 时钟产生操作意义的时间  
　　时钟是什么？钟，在中国本来是一种制造声音的金属器具（可能因为这种东西很重所以叫“金重”）。用钟声报时，后来钟就逐渐引申为计时工具，时钟是计量时间的仪器。有了时间仪器，如果没有时间基准，时间仪器也无法工作，过去的时间基准可能来自于星象观测，日晷和沙漏可能是早期的计时器具，然后以钟声报时。也许有人会问，地球的自转也是时钟吗？是的，地球的自转形成一个原始的天然时钟。小时候跟着大人在田野里干活，只能靠观察太阳位置来估计时间。这个方法现在可能还有人在使用。事实上，一切的转动和振动都可以作为好差不等的时钟。我们知道了什么是时钟，那么现在考虑一个问题，时钟走出的都是时间吗？关于这个问题，有一件事情可以告诉我们，通常时钟走出的不是时间。比如家里的钟停电了，我总不能说时间停止了流动。所以不管时钟滴答意味着什么，我们不能总是把时钟的指示就当做时间。但是更多时候，我们会把通常的时钟读数当作时间来使用。  
　　不管自然的时钟还是人造的时钟，它们都不是理想的时钟，它们都会走慢走快，时钟的读数只是时间的近似显示，有时候也可能会是错误的显示。为了尽量减少这种操作错误，我们需要选定标准时间或制作标准时间，也希望它能够很好地接近客观的时间。什么是客观的时间？客观的时间也许只是一种想象，它可以想象，但是无法捉摸，物象学只能讨论操作意义的时间。如何在更多的地方使用标准时间？我们还是用时钟来复制选定的标准时间。其他时钟为了复制更准确的标准时间需要经常校对。小时候家里也有闹钟，靠有线广播对钟，有线广播的时间来自于无线广播。现在到处是标准的时间，收音机、电视、手机也提供标准的时间。也许在这样的容易得到时间的时代，更有必要提醒大家，标准的时间也是时钟走出来的，实际上标准时间只是一组高级原子时钟的平均读数而已。本质上标准时间也不是时间，只是地球人能够找到的最好时间复制品。由于真正的时间看不见摸不着，我们只能把标准时间叫做时间。根据这种定义，操作意义的时间概念其实很简单，它是约定的标准时钟读数，仅此而已。那么我们是否认为这样的时间语义是最好的理解呢？  
　　我们把时间理解为一组标准时钟的平均读数，其他时钟走出的读数不叫时间，这样的做法有一个好处，操作意义的标准时间能够最大限度地接近客观意义的时间。其他钟表需要对钟，对钟的操作意义是复制标准时间，走时不准的钟表更需要经常对钟，当然这个过程会产生误差。可能是自然物象事理以及技术上的遗憾，我们没有走时速度理想恒定的时钟，我们需要对钟对表这个麻烦的后续修补措施。事实上标准时钟也需要对钟，它可以通过天像观测来修正，它也可以用很多其他时钟的平均值来校对。对钟不可能绝对准确，不过至少可以让时钟之间的读数做到尽量一致。现在的部分手机时间有自动对钟的功能，真是方便！那么，我们是否担心古时候人们如何对钟？其实古时候大家都以太阳为时间基准，也是一种自动对表。不过人类漫长的岁月里，标准时间似乎是一个可有可无的东西。有时候，由于某种错误观念，比如并不都有地球概念，人们可能觉得大地不同地方的人们是在同一时间看到日出日落。显然这是一种错位的时间观念，但是这并不影响古时候人们的生活。  
　　说了这么多，我们可能似乎明白又似乎不明白，我们都需要一个统一的时间吗？我们似乎越来越需要标准的时间，这么操作标准时间复制标准时间，到底是为了什么？

　　1.3. 我们说，时间是一种约会技术和一个约会参数！  
　　钟表需要对时，其他钟表更需要对时，钟表不对时，也就失去了钟表的意义，钟表的读数将会由一个比较准确的标准时间复制品逐渐变成自己独立的自由时间，而失去约会意义。什么叫失去约会意义？哦，举些例子来说明吧。旅客乘车，如果他的手表走慢了，可能耽误赶车。家里的时钟走慢了，妈妈做饭迟了，孩子放学回家没有饭吃。情人约会，如果一方的手表走慢了，会让另一方无聊等待。导弹如果时钟准确，可以同时攻击敌方运动目标，如果导弹相互之间时钟不协调，同时攻击成了先后攻击，会被对方导弹逐个击落。  
　　我们认为，通常的钟表走出的并不就是时间，时间通常是指约定的标准时钟读数。这里有一个问题，标准时钟如何约定？是否可以任意选择？比如火星上如果也有人类，我们与火星之间是否需要对钟？如果需要对钟，以火星的原子钟为基准，还是以地球的原子钟为基准？火星与地球是否需要对钟，这个事情取决于地球与火星之间是否有相互关心的事情，是否有共同的事情要做。如果地球人和火星人之间只管自己的事情，互不往来，那么地球人以地球的原子钟作为时间，火星人以火星上的什么钟作为时间，地球上一天 24 小时，火星上一天 36 小时，都是无所谓的事情，也更没有必要对钟。以此推之，如果国家之间没有任何交往，中国可以有中国的时间，美国可以有美国的时间。事实上过去的很长时间就是这样，中国人的一天分为十二时辰，英国人的一天分为 24 小时。孤立的地域本来就可以有独立的时间，落后的年代里，孤岛的居民也没有办法获得其他地方更标准的时间。孤岛上的一对情人可以有他们自己的时间，他们相互对表，能够约会，两只手表就是他们全部的时间世界！  
　　生命世界的发展，有很多需要共同合作的事情，人类利用自然力量为自己服务也需要操作更多的事物，所以总是不断地需要在更大的范围约定标准时间。（几个月前看到一张台湾的云图，民国某某年，哦，哪一年的云图啊？）一个地方有它自己的时间和表述格式，交流起来局外的人可就不知道什么意思了。那么，标准时钟如何约定？应该说，在走时稳定性好的时钟之间可以任意选择标准时钟。既可以选择地球的原子钟作为标准时钟，也可以选择火星的原子钟作为标准时钟。既可以选择卫星的时钟作为标准时钟，也可以选择地面的时钟作为标准时钟。最后选择哪里的时钟作为标准，大概只是技术方面的原因。当然火星上没有人，不过地球人制造的机器却走上了火星的土地，使用的应该是地球的时间。约定成俗，地球时间暂时成了太阳系的标准时间。
　　时间是人为范围约定的标准时钟读数。这个人为范围，站在地球人类的角度通常是地球，也包括人造卫星。那么时间这个事情，就是这样一个操作吗？经过思考，我们认为，时间从操作上理解，的确是人为范围统一的时钟读数，一种约会技术和一个约会参数。当然约会具有广泛的意义，不仅仅指情人之间的约会，旅客赶车，工作协作，军事上的导弹饱和攻击、反导导弹都是约会问题。时间是一种约会参数和约会技术，某个范围，约定的标准时钟指示的读数，就是时间。对钟和其他时钟读数的修正是满足约会这一目标的技术措施。如果两个情人不能经常对钟，两个手表走时速度的差别又比较大，那么他们约定其中一只手表作为标准时钟是需要的，另一个手表的读数需要确定一套修正算法，否则他们无法准时约会。也许有人会问，标准时钟走出的是时间，其他时钟读数的修正结果是不是时间？也许，这里只是一个名称问题，如果我们把经常对钟经常工作的时钟读数修正也叫做时间，那么标准时钟走出的读数应该称为标准时间，毕竟这两个时间意义上不尽相同。如何规范语义，也是科学应该做的工作。  
　　从约会参数约会技术上讲时间，我们提出关于时间的几个规则供大家参考：1、孤立的操作系统可以有它自己的时间；2、有操作联系的事物之间只能选择某方一个时钟（或者一组同类型时钟的平均读数）作为标准时间；3、至于以哪一个地方的一个时钟（或者一组同类型时钟的平均读数）作为时间基准，则完全是一个可以根据人为爱好、技术原因或方便计算的随意选择；4、经常对钟经常工作时钟的读数修正数据只是时间的一种复制品，不是时间。  
　　时间的问题似乎全部已经解决，但是一个飞离地球的飞船如何得到地球的标准时间？如何扣除电磁波时间信号的延时效果？然后又如何与地球保持对钟操作？如果这种操作非常困难，飞船能不能把它的时钟读数当作它的标准时间？基于这些问题，有人提出运动物体可以将它自己的时钟读数当作时间。关于这个问题，我们肯定有不同的看法，我们认为这是一个局部时间与全局时间的关系问题。动体的局部时间只能在动体内部问题上作为约会参数使用，不能作为局外约会参数使用。当然可以把局部时间约定为全局时间，比如把卫星时间约定为地球时间，但是这样一来就更没有了局部时间。所以动体的局部时间最多只能在动体这个局部使用。其实事情很明白，相对论采用物体内部的局部时间忽视了运动物体之间的约会问题。但是事情也许没有这么简单，一个观点误区如果能够做出一些有价值的成果，观点的正确或者错误，就不是很容易能够说清楚的事情了。  
　　我们认为，根据前面约会技术的时间理解，地球上的运动物体不应该拥有它们自己的时间，也正因为这一点，一个国家的铁路局不允许运动的火车有它自己的时间，而是把铁路系统的标准时间作为火车的通用时间。是啊，各个火车如果都有自己的时间，火车上的时钟走慢了，还是根据自己的时钟指示来运行，那是一个什么结果啊，这样的火车我们敢乘坐吗？  
　　说起来，时间的事情并不复杂，操作意义上的时间的确是基于时钟的读数，但是事物世界，各自的时钟自己走自己的时钟读数，这是时间吗？这显然不是时间，但是今天有很多职业科学家喜欢讨论这种时间。当然，实际的 GPS 卫星系统中，天上的二十多个卫星上的原子钟全部要统一到地面时间。是啊，如果各个卫星有各自的时间，各个卫星如何指挥多个导弹对敌人的运动目标展开同时攻击，这显然是一个问题。现实中时间如果失去了约会这一层操作意义，它也就不是时间，而只是时钟读数。根据 GPS 的验证，多个卫星组成的系统包括地球，尽管原子钟的走时速度会受到引力因素和运动因素等诸多因素的影响，但是它们可以统一到一个地面时间。其实，时钟读数本来就可以统一，统一以后才叫时间，工程师才不相信一个关联系统中还有什么局部自己的时间呢！
　　时间是人为范围约定的标准时钟读数。那么什么是约定？说了这么多文字，忘了注意这是一个生命世界才拥有的操作概念。于是这里就有了一个问题，那么没有生命的时代，时间是否存在？没有时钟也没有生命的时代，时间也总是存在的，时间总是自在的流逝。时间好像是匆匆的流水，时间又像是生命的生生息息，时间是春华秋实四季的轮回！在没有生命的世界里，时间也许是地球的自转！时间不会只存在于生命的世界也不会只存在于地球的世界，时间存在于宇宙的每一个地方。时间没有具体的实体，似乎普遍存在，它的本质也许只是运动世界的一种抽象。  
　　现在有一个问题，没有生命的时代，这个时间是约定的标准时钟读数吗？显然不是，那么这又是什么样的时间？哦，这是客观时间，而约定的标准时钟读数，这是一种主观时间。唉，原来科学关注的多是自己主观世界的时间！

　　本书的书版改名 < 科学大领悟 感悟万象 透视科学 > 已经出版，主要在 北京 南京 合肥 杭州 发行，在北京的朋友可以到 清华大学南门西边 的 万圣书园 还有 北四环西路 的 第三极书店 购买，在合肥的朋友可以到 中国科学技术大学 东区的 求索书店 购买，在杭州的朋友可以到 浙江大学玉泉校区门口的 科海书店 或者校内 九舍书店 购买。

　　通过网络，现在能够查询到了北京书店批发和销售本书的信息。中关村图书大厦 和 西单图书大厦 能够查到《科学大领悟》这本书。由于其他省市的书店网站上还搜索不到这本书的信息，估计主渠道发行地区暂时局限于北京。不过当当网也卖《科学大领悟》这本书，对于不方便找到这本书的朋友和不愿意多麻烦作者的朋友，网络上有卖这本书，提供了一种新的选择。除了当当网有《科学大领悟》这本书销售，中国图书网、蔚蓝网上书店、百度网上书店也有《科学大领悟》这本书销售（注意：卓越网上暂时没有发现有这本书销售的信息）。  3# youngler

很久就没有来了，大家好。

   也发现越来越多的网上书店有本书销售。拓普网、购书网、中国互动出版社、四眼仔网上书城、我爱我的购物网 和 广州的 拍拍网 还有 最早被发现销售本书的孔夫子旧书店网 这几个网上书店都有本书销售。卓越网好像没有一直没有本书销售。蔚蓝网上书店、中国图书网、淘宝网 本书已经缺货。喜欢纸书的北京朋友可以到西单图书大厦寻找本书。西单图书大厦已经第二次进货。由于书店太大，找一本喜欢的书确实不容易，我也不知道这本书被放在那个书架。那个书店这本书肯定是有的，如果确实找不到，可以询问工作人员。

   不在北京的朋友需要这本纸书，目前只能通过网络书店这个渠道。好在现在很多网上书店都有本书销售，年轻的朋友需要书可以很方便地从网上书店买书，只是年纪大的朋友可能不习惯这个购物途径，这也是一个问题。当然，网络时代，好书也都有电子版本可以下载，喜欢读书，也方便获得喜欢的书。

   近来我给《科学大领悟 感悟万象 透视科学 》书稿加了更多的图片，放在 www.bookfm.com 那里，有兴趣的朋友可以欣赏。那个地方只能在线阅读，如果需要原稿，可以到 E 书联盟 探索发现 那里下载。如果到 www.ether-home.com 下载，还有作者更多的文章。