事務(wù)固有屬性和“固有量原理”
等效原理是一個(gè)合成原理,它經(jīng)過(guò)了無(wú)差異原理和差異原理的“有機(jī)合成”過(guò)程,可以從合成原理的方式解釋事物的關(guān)系和效用屬性,也可以從分解原理的方式解讀事物的屬性和效用關(guān)系??梢詫⒌刃г矸纸鉃闊o(wú)差異原理和差異原理的兩個(gè)單獨(dú)形態(tài),或以無(wú)差異原理、或以差異原理分別詮釋事物存在和屬性的相互關(guān)系。比如:如何從等效原理解釋物理學(xué)的最小作用量原理?“哈密頓原理”或最小作用量原理有兩個(gè)知名的數(shù)學(xué)表達(dá)式,其一,在面積相同時(shí),圓的周長(zhǎng)最短;其二,在體積相同時(shí),圓球的表面積最小。
面積相同和體積相同,在科學(xué)哲學(xué)上表示為無(wú)差異原理;圓的周長(zhǎng)最短,圓球的表面積最小,在科學(xué)哲學(xué)上表示為差異原理。最小量原理不是自然和人唯一遵循的行為,比如:沒(méi)有幾片樹葉長(zhǎng)成了圓形,月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道和地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的軌道都是橢圓形;人們把容器做成了圓球形和圓柱形,但出于方便儲(chǔ)存和美觀外形的考量,也把容器做成了方形和菱形等。最小量原理實(shí)質(zhì)上是“基準(zhǔn)原理”,不少于或不大于基準(zhǔn)量原理,而標(biāo)準(zhǔn)或標(biāo)準(zhǔn)化原理、基準(zhǔn)和基準(zhǔn)化原理是等效原理的表現(xiàn)形式之一。
在面積相同時(shí),圓的周長(zhǎng)最短,短于圓的周長(zhǎng)時(shí),線段不能連成平面圖形。在體積相同時(shí),圓球的表面積最小,低于圓球的表面積時(shí),表面不能圍成立體圖形。在標(biāo)準(zhǔn)原理或基準(zhǔn)原理的基礎(chǔ)上,可以把最小作用量原理理解為“固有量原理”,比如:燒開一噸水需要多少度電和用電成本?燒開一噸水需要100度電,民用電價(jià)0.55元/度,成本開支為55元。工用電價(jià)1元/度,成本開支為100元,民用低谷電價(jià)0.35元/度,成本消耗35元。
燒開一噸水需要多少公斤煤和用煤成本?燒開一噸水需15公斤煤,煤價(jià)按2元/公斤,成本開支為30元。燒開一噸水需要多少公斤油和用油成本?燒開一噸水需要9公斤油,油價(jià)按8元/公斤,成本開支為72元。燒開一噸水需要多少立方天然氣?燒開一噸水需要11立方天燃?xì)?,天燃?xì)鈨r(jià)接3元/立方米,成本開支為33元。燒開一噸水所消耗的成本隨電和燃料價(jià)格的波動(dòng)而起伏,時(shí)而走低,時(shí)而來(lái)高,但燒開一噸水所消耗的燃料不變,每種燃料含有固定的化學(xué)能,燒開一噸水最少需要的熱能固定不變,定量消耗是固有量原理的應(yīng)用情形之一。
固有量原理表示了“最小量原理”,也表示了“最大量原理”,最小量原理和最大量原理適合科學(xué)哲學(xué)固定論的等效原理。沒(méi)有比最小的物理量和作用量更小的物理量和作用量了,沒(méi)有比最大的物理量和作用量更大的物理量和作用量了。固有量原理在量子力學(xué)中表現(xiàn)為“最小能量原理”或“量子原理”。1900年,德國(guó)物理學(xué)家普朗克在描述黑體輻射實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了最小的能量單位或“普朗克能量”,黑體輻射和普通的光輻射不是連慣的進(jìn)行,而是按最小的能量單位一份一份地傳遞,普朗克能量表示為普朗克常數(shù)h乘以光波的頻率f。

普朗克的最小能量單位或“能量子”假說(shuō)相當(dāng)完美地解釋了經(jīng)典物理不能解釋的在黑體輻射實(shí)驗(yàn)中顯示的結(jié)果,普朗克的量子理論開創(chuàng)了二十世紀(jì)物理學(xué)的新紀(jì)元。除了普朗克時(shí)間和普朗克長(zhǎng)度的概念以外,可以從新科學(xué)哲學(xué)的視角引入“普朗克立方”的概念,以普朗克長(zhǎng)度定義一個(gè)立方體的長(zhǎng)、寬和高,普朗克立方是由普朗克長(zhǎng)度組成的正立方體。普朗克長(zhǎng)度是普朗克時(shí)間乘以光速,大約為10的負(fù)33次方厘米,普朗克長(zhǎng)度是最小的空間尺度,它在物理意義上是最小的距離單位。
“普朗克立方”是相應(yīng)的最小時(shí)空單位,大約為3個(gè)10的負(fù)33次方厘米的乘積或?yàn)?0的負(fù)99次方立方厘米。人們熟知的經(jīng)典物理定律在普朗克立方已不復(fù)存在,人們不熟習(xí)的量子效應(yīng)在其中占據(jù)了支配性的地位。量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理有一個(gè)相應(yīng)的表述,人們無(wú)法對(duì)一個(gè)粒子的位置做出比普朗克長(zhǎng)度更小的精確性測(cè)量。物理學(xué)家至今沒(méi)有在普朗克立方的時(shí)空找到量子引力的數(shù)學(xué)表達(dá)式。
固有量原理在天體力學(xué)中表現(xiàn)為“臨界半徑”和“臨界質(zhì)量”。黑洞的臨界半徑被稱為“史瓦西半徑”,德國(guó)物理學(xué)家史瓦西在1916年提出了這一概念。大質(zhì)量物體變成大質(zhì)量黑洞的前提條件是物體的圓球半徑縮小到史瓦西半徑以內(nèi),小質(zhì)量物體變成小質(zhì)量黑洞的前提條件也是物體的圓球半徑縮小到史瓦西半徑以內(nèi),大質(zhì)量物體和小質(zhì)量物體形成黑洞的可能性滿足科學(xué)哲學(xué)條件論的等效原理。
目前,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了超大質(zhì)量和中等質(zhì)量類型的黑洞,通過(guò)使用甚長(zhǎng)基線的射電望遠(yuǎn)鏡,他們“拍攝”了第一張仙女座星系中心和銀河系中心超大質(zhì)量黑洞的照片,但科學(xué)家至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)理論預(yù)測(cè)的小質(zhì)量黑洞,不排除它們?cè)谟钪嬷杏袕V泛分布的可能并成為“迷失的暗物質(zhì)”的一部分。像太陽(yáng)質(zhì)量的恒星變成中等黑洞時(shí),它們的史瓦西半徑為3公里,像地球質(zhì)量的行星變成小黑洞時(shí),它們的史瓦西半徑為9毫米。
白矮星的臨界質(zhì)量被稱為“錢德拉塞卡極限”,1930年,印度年輕的天體物理學(xué)家錢德拉塞卡計(jì)算了白矮星的質(zhì)量上限,1935年1月,他在英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)上發(fā)表了恒星的演化理論。白矮星超過(guò)太陽(yáng)質(zhì)量的大約1.4倍時(shí),內(nèi)部的電子簡(jiǎn)并壓不足以阻止自身的引力,白矮星將坍縮為中子星或黑洞。中子星臨界質(zhì)量的“奧本海黙極限”和白矮星臨界質(zhì)量的“錢德拉塞卡極限”適合科學(xué)哲學(xué)邏輯論的等效原理。白矮星和中子星的臨界質(zhì)量或極限質(zhì)量適合“最大量原理”,也適合“最小量原理”,對(duì)白矮星和中子星而言達(dá)到了質(zhì)量最大化,對(duì)黑洞而言達(dá)到了質(zhì)量最小化。
