物理学中的逻辑.

物理学中逻辑

内容提要

本文探讨了形式逻辑，经典物理学逻辑，近代物理学逻辑。认为近代物理学的两大柱石即相对论和量子力学在理论完备性和可靠性存在问题。

李鑫2017年6月28日

目录

1形式逻辑

2经典物理学逻辑

2.1牛顿的理论体系

2.2经典电磁学理论体系

3近代物理学逻辑

3.1相对论

3.2量子力学

1形式逻辑

形式逻辑研究的推理中的前提和结论之间的关系，是由作为前提和结论的命题的逻辑形式决定的，而命题的逻辑形式（简称命题形式）的逻辑性质则是由逻辑常项决定的。要弄清逻辑常项的性质，系统地揭示推理规律，就要通过建立逻辑演算，进行元逻辑的研究。研究元逻辑的方法是形式化的公理方法。

形式逻辑的规则：同一律、矛盾律、排中律和理由充足律。这四条规律要求思维必须具备确定性、无矛盾性、一贯性和论证性。

形式逻辑是人们思维的法则，人的思维要把握全貌，辩证分析，

2经典物理学逻辑

2.1牛顿的理论体系

牛顿的理论体系包括牛顿绝对时空观、牛顿动力学三定律和牛顿万有引力规律。

牛顿的绝对时空观念认为空间三维坐标架是绝对静止的，空间坐标表示事件发生的地点和区域的大小，时间是永恒均匀流逝的，时间表示事件发生的先后次序和过程的久暂。

牛顿的动力学三定律包括惯性定律、作用力与质量和加速度乘积成正比和作用力和反作用大小相等，方向相反。

牛顿万有引力定律是引力作用力与质量乘积成正比，和距离平方成反比。

牛顿认为空间是空虚的，作用力是瞬时超距的。校时信号传播速度是无限大，各地的时钟都指向同一时刻，事件发生的同时性是绝对的。

Newton把他的力学理论命名为《自然哲学的数学原理》，可见牛顿对哲学和逻辑学重视。牛顿理论体系自成系统，符合形式逻辑。

牛顿的理论被后来的物理学家拉格朗日和哈密顿等人发展成理论力学。

2.2经典电磁学理论体系

19世纪中叶，描述电磁现象的基本实验规律：库仑定律、毕-萨-拉定律、安培定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律等已经先后提出，建立统一电磁理论的课题摆在了物理学家面前。J.C。Maxwell审查了当时已知的全部电磁学定律、定理的基础，提取了其中带有普遍意义的内容，提出了有旋电场的概念和位移电流的假设，揭示了电磁场的内在联系和相互依存，完成了建立电磁场理论的关键性突破。1865年Maxwell建立了包括电荷守恒定律、介质方程以及电磁场方程在内的完备方程组。麦克斯韦方程组关于电磁波等的预言在三十年后为德国物理学家H.-R.Hertz的实验所证实，证明了位移电流假设和电磁场理论的正确性。它是物理学继牛顿力学之后的又一伟大成就。荷兰物理学家H.-A.Lorentz于1895年提出了著名的洛伦兹力公式，完善了经典电磁理论。经典电磁理论被包括在经典电动力学理论体系之中。

经典理论力学和电动力学是人类认识自然界的两大丰碑，是形式逻辑典范。

3近代物理学逻辑

3.1相对论

1905年9月，德国《物理学年鉴》发表了爱因斯坦的《论动体的电动力学》，这篇论文包含了狭义相对论的基本思想和基本内容。[2]狭义相对论两个基本假设是物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式和光速不变原理。光速不变原理有确定函义：第一，光在真空传播

A.Einstein在广义相对论基础提出的统一场论.。统一场论目的是要把电磁规律与引力规律合并在一个理论体系里，Einstein希望用这种方法不仅可以得到形式上的统一,而且可以解释基本粒子的存在和它们的奇怪行为。大多数科学家都怀疑他的这项工作。现在，统一场论早已被人忘记。

广义相对论的理论目前是宇宙学的理论基础，广义相对论开始提出静态宇宙，后来又提出膨胀宇宙，膨胀宇宙是宇宙大爆炸理论基础，宇宙大爆炸的另一个理论根据来至哈勃的观测，即哈勃定律。这个理论缺乏逻辑的可靠性。

综上所述，广义相对论即缺乏逻辑完备性，又缺乏逻辑可靠性，这样的理论算是科学理论吗？

3.2量子力学

综上所述，量子力学的逻辑可以概括为不确定性。微观世界是由几率性控制的，即使初态确定的微观粒子，对其后的运动状态，我们也只能预言其可能的行为这就是量子力学的不确定性。人们不可能对微观世界进行准确测量。尽管量子力学在解决氢原子等问题取得了一些成绩，但是，在解决微观世界问题时，将导致不可知论。

4结语

狭义相对论和量子力学是近代物理学两大柱石。如果这两个柱石没有理论完备性和可靠性，近代物理学前途就可想而知了。但是我们还是要说相对论和量子力学在物理发展史上是功不可没的。

尽管理论力学和电动力学在逻辑上没有问题，但是，它们不能解决微观世界问题。Lorentz的电子论就是一个例子。

1897年汤姆生发现电子，首先打破了原子。尼尔斯·玻尔通过电子轨道量子化计算氢原子的光谱线。尔后出现了量子力学，量子电动力学和量子场论。半个世纪过去了，我们没有看到Dirac于1970年提出的理论改革，物理学并没得到实质性进展，人们对微观世界还像以前那样陌生。