广义哲学

物理学总是追求其规律的至简性。因此，有人评价，物理与艺术的联系，很大程度即在于前者追求“简洁”过程中体现的美感，譬如守恒归因于空间对称，光在介质中的折射统一向“最短路径”——这和艺术，尤其是古典艺术带给我们的感知到上帝精妙设计般的灵魂震撼如出一辙。不过我要说，虽然这种说法很有道理，但他仍然是肤浅的。物理学与艺术的联系，很关键的一点其实在于对同一现象的表达的多元性。多元性，意味着一个物理现象，可以在个人主观意识的牵引下得到不同的解释体系，而这种主观意识，往往取决于我们对上帝造物和谐性的感受力和一种富有理性色彩的想象力，用爱因斯坦写在自己书房墙壁上的那句话来描述最好不过：“物理学最伟大的发现，都不是来源于逻辑，尽管他们最后看上去像是逻辑的自然成果。”

然而理论最终需要实践的检验，是物理学给人们带来“真理之解释唯一”错觉的一个重要因素。对此我会在以后的文章中向人们阐述。而这里我要给大家简单介绍的，是一种充分体现物理学“艺术性”的一种思想，他和广义相对论开创时的思维方式很相似，因而三年前的我将之命名为“广义哲学”。

讲清楚广义哲学，我们有不少生动的案例，倒是我曾经听闻过的一个故事可以很好的展现他：

拉格先生正伏在桌面上演算着什么，他如此专注，以至于一旁斯坦斌先生手中小提琴接连不断的嘶叫声也没能唤起他的注意。终于有点拉累了，斯坦斌先生放过了那把他自称用来创作的小提琴，疲惫地向拉格走去。“你在算什么？”他问道，同时看到了他胳膊下的厚厚的演算纸，上面密密麻麻堆满了各种叉乘运算式，宛如一张数光年外的星云发来的电报。见拉格没有回答，斯坦斌自打没趣地点起一只烟斗来抽，不一会儿整个屋里就弥散起神秘又有些呛人的仙气。忽然，拉格站了起来，双眼直直瞪着斯坦斌，后者吓得烟斗也没握紧，匆忙说：“好好，我出去……”

“我发现了一个新的东西！”没等斯坦斌说完，拉格就郑重地向他宣布道。时间停滞了三四秒，斯坦斌才缓过神来，如释重负地问：“你发现了什么？”

“新东西！”

“额，我知道……是，是什么东西？”

“哦，我还没给他起名字呢。”拉格如梦初醒。“这两天我一直在研究开普勒的面积定律，今天我忽然发现，只要引入一个新的物理量及其守恒律，我们就可以更简洁地解释行星绕日所扫面积相同的问题了……”

“新的物理量？”斯坦斌有些失望，因为在他看来，物理学当下很重要的任务就是合并简化各种看似不同的物理量，他本人对用各种物理量之间的联系来实现简化正感到焦头烂额，这时拉格——他的“第一闺蜜”，竟然告诉他还要再创新的物理量。于是他满心质疑地问拉格：“为什么？”

拉格的激情把他的语言切成了零散的碎片。他说了一堆让斯坦斌一头雾水的外星语，不过终于有一句还算可以听懂：一个独立的系统，“旋转量”值不变。所谓旋转量即为系统内每个质量元轴半径矢量与动量的叉乘的积分。

多年以后，拉格将这个“旋转量”命名为“角动量”。然而在概念初生的历史时刻，斯坦斌表示不能全然理解。于是拉格画了一张简单的草图，用来初步证明“角动量守恒”：

“你要知道，当球在短半径处旋转时，他的角速度会变大，因为旋转量——半径大小乘以绕轴转的速度的值是守恒的，所以半径缩小时，转速当然就变快了！”拉格激动地挥舞着钢笔，没有注意到甩在斯坦斌白色大衣上的几条长长的墨迹。

斯坦斌点了点头：“你是对的”，他说，“但是太丑了”。他转而摇摇头，继续说道：“在我看来，小球在短半径处旋转速度变快，纯粹是因为小球没有受到外来作用力的积累，因而他的速率始终不变，而半径短周长短，相同的时间他就会绕很多圈，显得好像是角速度主动变大了一样——我是说，角速度变大只不过是速率不变的自然结果，你干嘛发明这样一个没啥新用处还难想象的物理量啊？”

“嘿嘿嘿”拉格一声短笑，似乎已经开始提前享受不久后说服斯坦斌时的畅快感受。他说“那你该研究研究开普勒面积定律，来，用你刚才的说法解释一下，为什么到近日点行星的角速度会逐步增大？”

斯坦斌陷入了沉思。以他的知识，近日点相对恒星的角速度是增大的，但是这种增大，显然与第一个例子里速率不变的小球在短半径处的角速度增大不再一样，因为行星近日点的速率是改变的，是引力做功的结果。因而为了说明面积定律，用他开始的想法可能需要极为复杂的关于做功、关于轨道方程的演算，而这时他忽然明白，如果真的引入“旋转量”，在第一个例子里尚看不出优势，但在解决重力场下存在加速的周期运动时，“旋转量守恒”无疑有巨大的意义。

于是斯坦斌递上烟斗，对拉格表示祝贺。但是他知道，自己仍然不能真正认可这个新概念的引入，一方面，他觉得，“旋转量守恒”似乎并没有告诉他某种新的知识，这与其说是新的概念不如说是一种新的“数据处理方式”罢了，而这种成果，从来都不会引起他真正的信服。另一方面则是关于美学的，不得不说，他仍然认为“旋转量”的定义显得那样丑陋。他不动声色地在拉格身边抽着烟斗，隐隐的觉得开普勒的面积定律，是可以用“速率不变半径缩短”的例子来统一解释的。

第二天午后，他就给出了解释：

“拉格，你看，一只鸟在山林里飞翔，阳光把她的影子投到山谷平地，也投到山坡上。平地和山坡上各有一只蚂蚁，他们是看不到小鸟的，但他们可以看到鸟儿投下的浮动的光影。如果这两只蚂蚁千里迢迢来相会，他们谈起鸟儿飞翔的速度时，会怎么说呢？”

“当然说的不一样啦，山坡上的蚂蚁所认为的鸟儿的速度要比平地上的那只快很多。”拉格笑着回答，不知道斯坦斌葫芦里准备卖什么药。

“没错，”斯坦斌露出了他一贯的在谈论科学哲学问题时的投入神情，他变得有些激动，接着阐述道：“既然你知道这一点，那你说会不会，我们在开普勒面积定律前，就是那只‘山坡上的蚂蚁’了呢？”注意到拉格脸上的困惑，斯坦斌赶紧继续解释：“昨天我们讲到旋转量时所讨论的第一个案例：半径变短角速度变大，在我看来有更普适的意义，我当时确信，角速度变大只是一种表象，一种小球实际速率不变而在短半径背景下展现出的表象。不同半径处对角速度的判断就宛如不同地形中的蚂蚁对小鸟速度的评价，其实都是同一‘客观速度’在不同背景下的不同投影而已。现在，我要把这个初始案例广义化：如果有一种生活在角坐标里只能观察到角速度的动物，这种动物口中的速度快慢就是人类常说的角速度的快慢，那么对于第一个案例，这种动物会说：‘天啊，你瞧，当小球朝转轴中心移动时，他的速度竟然变大了，说明转轴中心对他做功加速了啊……’人类会对这种判断嗤之以鼻。然而你已经看到，对于某种生物而言，他所认为的速度，可能只不过是另一个世界的角速度而已。在那‘另一个世界’里，真正的速度是不变的，变化的是半径以及连带而出的‘旋转速度’。那么，这种规律，也许可以用在开普勒面积定律上：我们所认为的近日场速度变大（暂且作不考虑方向的速率），可能是另一个空间的半径缩短与角速度变大而已，我们也像那个生物一样，认为引力做功了。实质上并不是，椭圆轨道上速率依近日距离而变，一如第一个案例里小球角速度依绕轴半径长度而变，都是一种更高的‘恒定速度’在不同半径长度背景下投影的假象。所以开普勒面积定律，仍然可以用我昨天对第一个案例的解释来说明，即近日角速度变大与速度变大，是与空间背景无关的‘更广义的恒定速度’在不同空间的投影速度的变化，而这样，也能继续否定‘旋转量守恒’的概念提出的意义了。”

拉格除了一脸惊呆的表情，无以对之。

拉格和斯坦斌对问题的解释，其实都是合理的。但是拉格的是一种稳重的推理，而斯坦斌则更多是一个浪漫的假想，这也将意味着他会承担更大的理论错误的风险。不过意义更重大的是，如他对自己内心能接受的那种解释理论的要求一样，他的引力场判断，将带来新的知识，即引力场中不同位置一定有着不同的空间结构，或者说在近日场下的一米与远日场的一米距离是不同的，如果斯坦斌是对的，那他的发现将深深改变人们对世界的认识。而有一定了解的人都知道，我说的斯坦斌的理论，其实就是史上最成功的广义相对论。

明白了斯坦斌的思维方式，“广义哲学”的含义也就清晰了：另一种情况B，不过是更广泛意义上的情况A。就像斯坦斌，试图以半径变短角速度变大的情况升华来阐述开普勒面积定律的情况。他用“广义哲学”的思想来开启的对角动量守恒的新的内涵的探索，是极为曼妙极为璀璨的，对物理认识的推动也是极为巨大的。

“广义哲学”及其结论在今日学术尤其是物理学领域仍有用武之地，比如原子内部，椭圆轨道型与圆轨道型竟会有着相同的量子数。而在斯坦斌看来，那不过就是看似各处速率不同的椭圆轨道本质拥有着唯一的“广义速度”而已——而这一点可能意味着，麦克斯韦方程里所说的“加速辐射”的“速度”，真正的含义应该扩充到斯坦斌所讲的“广义速度”，而不是观测速度。那么原子稳定性是否在经典理论里就能够解答了？广义相对论与量子物理有了接口了？这些都需要我们更深入的思索。对于广义哲学，今后我也会更全面地向大家阐述他在多领域的深刻存在。