电磁系统的世界观与方法论.doc

电磁系统的世界观与方法论电磁系统的世界观与方法论陈波世界上不存在偶然性。看到这个命题，我相信大多数人的反应是质疑、批判、蔑视和愤怒，认同这个命题的人，我相信少之又少。但是我想老聃、爱因斯坦或许是认同这个命题的。世界上不存在偶然性。这个命题换成爱因斯坦的话说就是：宇宙中最不可理解的是宇宙是可以理解的。对于爱因斯坦这句话认同也好，不认同也好，很少有人公开反对。这个命题其实也是一种信仰。信仰它，才能使人们在面对完全认知世界过程中的几乎不可能克服的困难时，不畏失败，探索不止。很多儿童做过一个小小的科学实验。就是使劲向一个方向搅动一个大脸盆中的水，然后观察脸盆中的水在形成强烈的漩涡时的现象。如果水中有一些细小的沙粒的话，就会发现一个有趣的现象。就是当脸盆中的水流强烈旋转是，这些细沙粒总是聚结在漩涡中心。还有一个小小的科学实验是，用一根细绳栓牢一颗石子，然后甩动细绳使小石子快速地旋转。当松开细绳时，石子便急速地飞了出去。这两个实验，早就有科学家专业地研究过，也给出了科学上的结论，在此我不一一重复。想一想两个实验中的景象。如第一个实验中的细沙粒和第二个实验中的小石子。同样在旋转之中，一个跑向旋转的中心，另一个飞向旋转的外部。很不一样，很有趣，不是吗?科学家也早已给出了科学的分析和结论。中学生就学过这些知识。而我们这里用这两个小小的科学实验来表达一个原理：在一个联通的空间内，物质能量的分布趋向均衡。反之，物质的有序度，与其所受的空间约束度正相关。这是能量守衡定律在空间的表达形式，也可以称之为能量空间守衡原理。在脸盆中水涡的小实验中，水和细沙在盆壁的约束空间内，其运动的能量是可以相互转递的，其质量较小的水分布在线速度较大的外围，质量较大的细沙粒分布在线速度较小的中央，这样整个空间的动能分布趋向均衡，表达了能量的空间守衡原理。在小石子的实验中，当松开栓石子的细绳时，就降低了对石子运动的空间约束，所以从空间的角度来说石子的运动就离散了。同样，如果打破盆壁对水和细沙的约束，水与细沙同样会离散。我们用这两个最简单的小实验来说明能量空间守衡原理。更多的诸如流体能量的空间分布，地球大气运动的动力学机制，地球板块漂移的动力学机制，行星绕恒星的运动分布，银河系物质密度空间分布等等，均不能违背能量空间守衡原理。我们知道能量守衡定理。一定量的物质和能量可以发生转换，但是物质不会消失，也不会新生。我以为，不同的物质，只是基本物质或者光子在条件约束下的空间运动组合。物质分解为能量，能量聚合为物质。因此可以把万物皆看成约束空间下的能量。因此宇宙万物，就是一个整体的能量流。因此我们在讨论物质运动和变化时，皆可以看成是能量流的空间分布变化。因此我们在以后的讨论中并不严格区分物质或者能量。通常我们在偏向考虑由相同的基本物质构成的集合的空间运动时称为能量。在偏向考虑具体的物象结构时称为物质。从单位空间的角度来讨论其中能量分布的转变。通俗地说，我们把空间看成一个筐，而把定量的能量看成装在筐里的黑豆。一个筐里装了一筐黑豆。而这个筐的空间是动态变化的。当筐的体积增加一倍时，其中豆的平均分布就下降一半。筐的体积减小一半时，豆的平均分布就增加一倍。在这种空间能量分布变化的关系中，可以出现物态的变化。比如将气体压缩成液体，或者液体蒸发成气体。也可以出现物象的变化。比如在特定的空间里只有一个质子的原子是氢，再加一个质子进去就成了锂。以此类推。人类早已可以用高能物理的技术，使一种元素变成另外一种元素，相当于两颗豆合成一颗豆。也可以使一个重元素分裂成两个元素。相当于一颗豆裂变成两颗豆。在欧洲建造的强子对撞机，就是期望撞碎质子，去观察质子以下的物质结构。相当于把一个质子分装到几个筐里。这样我们可以建立起物质在空间变换下相互关系的一些基本理解。空间之中物质之间是可以通过变换而改变的。在此基础上延伸出去，我们可以理解相同的质子因空间组合的不同而形成了不同元素的原子核。进一步算上质子与中子的不同空间组合而形成了不同元素及其同位素的原子核。另外我们知道地球上元素的种类是有限的，也就是说不能使原子核中的质子数增加超过某一个数额而又保持原子核的稳定。为什么会这样，科学家不能给出令人信服的解释。在后面我们将用能量空间守衡原理来说明这个问题。更加广义地说，我们世间万物也就是能量的空间组合形式。我们再讨论一下事物的有序度与约束度之间的关系。我们知道一块钢材，可以做成一个钢球，也可以做成一块走时精准的手表。同样材料的钢，变成不同的钢球与手表，它们的区别是什么?它们的区别是空间结构的复杂度的不同。所以它们的功能也极大地不同。越是空间结构复杂的事物，要获得它稳定的功能就越困难。这种维持其稳定的复杂空间结构的能力，就称为约束度。而所获得的稳定的结构与该结构所具备的功能，就称为有序度。显然，管理一个泱泱大国要比管理一个小国寡民困难的多。以晶体管、集成电路、大规模集成电路来说，由于它们结构的复杂度差了很多个数量级，所以它们的功能差距也是天差地别的。而为了获得精确稳定的复杂结构，它们的制造难度也是天差地别的。同样的质子、电子由于原子序数的不同，组成了不同的元素，加上不同的中子数，组成了不同元素的同位素。相同的元素和不同的元素又可以组成晶体、化合物、直至世间万物，同样的质子、中子、电子组成不同的万物，就是有序度不断增加的过程。也是空间复杂度和约束度不断增加的过程，这样才能形成相对稳定的万物。原子中的电子，吸收一个光子，就会发生能级跃迁。也就是说，原子核对该电子的约束力不足了，所以电子的轨道半径会增加，就像栓石子的细绳不足以约束旋转的小石子一样。电子在加速器中被加速到接近光速的过程中，会释放出光子。也就是说当电子被加速到一定速度后，就不足以将所吸收的光子约束在自身的空间内。那么运动速度和约束力有什么关系呢?后面我们将进一步讨论。月球围绕地球转，地球围绕太阳转、太阳系围绕银河系转。相对于银河中心的参照系来说，月球运动空间的复杂度高于地球运动空间的复杂度。所以月球的约束度更大。以上我们初步讨论了能量空间守衡原理。下面我们将以此原理来讨论一些事物。脸盆中水旋转时，细沙粒聚集在中心。在北半球，我们打开洗手盆底的塞子放水时，会形成逆时针旋转的漩涡。北半球的台风，总是逆时针旋转。地球板块为什么会漂移?月球为什么总是同一面朝向地球?机翼原理使飞机获得升力而在空气中飞行。这些现象，看上去风马牛不相及，需要从不同的科学学科去分析和解释。但是，这些现象的共同点就是它们都符合能量空间守衡原理。我们从空间的角度，以能量的空间分布来讨论问题，很多人不太习惯。因为大家习惯于以坐标法的方程来分析和表达事物，以求得完美的解。但是在很多的情况下，我们需要分析问题，而我们不能建立完全的量化关系。我们只能首先从定性的角度来分析问题，然后尽可能地在有限的条件下做有限的量化分析，获得近似的解。虽然不完美，但是可以达到满足所需要求的近似解。事实上我们的科学技术，尤其是在工程技术上，我们所求得的解，多是近似解而不是完美解。在复杂系统问题的处理上，更是如此。数学是完美分析事物的最有力工具。爱因斯坦完成狭义相对论，就必须使用四维空间。而他要完成广义相对论，就必须使用更加复杂的几何工具。那么数学与物理的关系究竟如何?我们首先提一个问题，什么是数学?世界上有许多伟大的数学家和科学家，当然还有哲学家。但是直至今天，还没有人给数学下一个精确的定义。无论是数学手册，或者是百科全书，都不能找到令人满意的答案。我给数学下一个定义：数学是表达纯抽象空间的工具。数学是如何表达空间的?有两种方法。一种是拓扑学的，以有界空间来讨论的表达方式，另一种是以几何学的，以坐标系为参照来表达的方式。如果说还有第三种的话，就是同时用坐标系和空间界的结合来表达抽象的空间。纯粹的数学，是没有时间这个概念的。而当我们讨论时间这个概念时，已经进入了有象的空间。或者说进入了存在的空间。通俗地说是进入了物理的空间。时间是要有实物的尺度来衡量的，而在运动的状态下，衡量时间的尺度，又是会发生伸缩变化的。我们如何进一步理解一个空间内能量分布趋向于均衡这一概念?我们首先看流体的空间分布和运动。例如地球表面的大气运动，高压和低压之间形成势位差，形成大气的流动。再例如从赤道到地极之间，由于地球自传造成的不同纬度之间大气的势位差，在半球形成沿地轴方向的三个不同方向的环流。也由此造成了地球表面不同纬度的气候带。为什么是三个环流而不是一个或者五个环流?这与地球半径，地球自传速度有关。如果地球自传速度下降到一定值，这种沿地轴方向的环流数就会减少。而如果地球自转速度增加到某一个数值，这种沿着地轴方向的环流数就会增加。或许我们可以用一个地球模型来做自转造成的大气运动的模型实验。同样，我们可以从河流的运动中观察和理解这种能量的分布。我们可以把这个理解，推广到银河系。虽然每一个星球不能都说是经典意义上的流体。但是把具有旋臂状结构的整个银河系看成一个流体，也是可以的。同理，我们也可以把太阳系作为一个整体的空间结构来讨论能量分布的问题。我们说地球表面的大气，受到能量分布规则的影响而形成复杂的大气运动，决定不同半球台风旋转的不同方向。在北半球台风总是逆时针旋转，而在南半球台风总是顺时针旋转。那么，我们的地壳是否会受到这种能量分布规则的影响?我们有什么理由否认这种影响?没有。所以我们看到地球板块的漂移。我们看到印度板块和欧亚板块的挤压而形成喜马拉雅山脉。更进一步，我们如何理解所有物质和能量之间的相互作用原理?到目前为止,科学将物质之间的相互作用归结为四类，他们是：一、弱相互作用，它是一种短程相互作用，引起粒子之间的某些过程，如中子和原子的放射性衰变以及许多其它粒子的衰变。二、强相互作用，也是一种短程相互作用，使带有正电的质子克服很大的静电排斥作用，使原子核牢固地保持为一个整体。三、电磁相互作用，是发生在荷电粒子之间的长程相互作用，它使原子核和电子能聚集在一起而形成原子。四、引力相互作用，是最弱的一种相互作用，在宇宙的演化过程中起主要作用。迄今为止，物理学家已建立了统一电磁相互作用与弱相互作用的规范理论，并为实验所证实。爱因斯坦在完成广义相对论后，用了三十年的时间来寻求能够统一这四种相互作用的途径。他没有获得成功。爱因斯坦选择的方向是以引力相互作用来统一其它三种相互作用。既然以引力相互作用来统一其它三种相互作用失败了，为什么不掉过头来，以换一个方向去寻求答案?至少以引力统一其它三种相互作用的成功率是25%。而用电磁力进行大统一探索的成功率是75%。自从一只苹果打在牛顿那颗无比智慧的脑袋上使他发现了万有引力以来，人类对世界的认知就进入了经典力学的时代。直到爱因斯坦相对论的发表。引力是客观存在的，这一点不容置疑。但是为什么万物会有引力?没有人提出问题。能不能用电磁学原理来解释引力?同样没有人给出答案。假设引力是电磁力，假设引力场就是电磁场，我们又必须推导出什么样的有关物质结构和物质特性的结论呢?结论是：假如引力场是一种电磁场，那么所有的物质和它们的总和，都是电磁场。光子、各种微观粒子、质子中子、电子、原子核、原子、分子以及一切的物质的空间结合，直至整个宇宙，都是电磁场。我们设想万物都是电磁场吗?看看老聃的教诲：万物负阴抱阳，充气以为和。老聃告诉我们，万物都是由微观物质结合而成的具有对称的阴阳两极的空间体。除了电磁场的空间外，很难再找到符合老聃所述的空间结构了。如果爱因斯坦能阅读古汉语的话，不知他会不会沿着这条路径去思考。虽然玻尔非常推崇老聃的世界观和太极图，但他读的道德经，同样是由中国的后人注释的，然后再翻译成西方文字的道德经。有哪一个注释道德经的人会认定老聃那些玄而又玄的词句是在解读一个以太极图为空间结构的宇宙模型呢?只有我才会去考虑一下老聃的世界观和天地万物观比我们现在的大爆炸宇宙模型或者其他模型更具优美性和完备性。所以，我们应当从这个方向上去探索，去寻找出路。我们要做的就是寻找万物皆为电磁场的证据或可能性。我们知道太阳有磁场，地球有磁场。最初人们认为月球没有磁场，后来发现它有。我们以此推论，大的星球都具备磁场。如此，我们进一步推论太阳系、银河系、星系团这些星球的集合都可以有其共同的磁场。最后的推论是整个宇宙，不论其空间结构如何，它所包含的所有星系，必然具备一个共同的磁场。这是一个非常有趣的构想，不是吗?现在我们需要思考一些小的，随处可见的物体是不是都具备一个磁场?一本书，一只水杯，一杯水，一张桌子，一张椅子，一个键盘，一台电脑，甚至坐在桌前书写和打字的我本人都是一个磁场?这好像和我们的生活常识不相符?我们知道磁铁具备磁场，一些其他磁性材料也具备一个磁场，有电流通过的导体可以产生一个磁场。但是我本人也是一个磁场的概念，还是需要去证明的。我们进一步讨论物质的磁场问题，好在科学已经在除了引力之外的其他层面都对物质进行了有关电磁学方面的研究。我们从单个原子开始。单个原子的磁矩，科学已经做了量化的研究。那么在一个空间集里，有许多原子的集合，是否会有一个合成的磁矩?逻辑上是合理的。原子无论是形成晶体或者化合物，逻辑上所有单个原子的磁矩会形成磁畴效应。但是如何测量和计算这种磁畴效应是一个问题。并且对于不同的物质磁场的研究，可以将物质分为反磁体、顺磁体、铁磁体。但是无论如何，这些物质都必须服从引力法则。而引力是一种推算出来的力，而引力是如此之弱，如果不是理论计算的话，通常人们并不考虑小物质之间的引力所带来的影响，基本上是或略不计的。更谈不上测量。但是通常认为是非磁场的生物，是否一定不具备磁相互作用?那么我们看一看在超强磁场中的青蛙被磁悬浮的实验例子。青蛙可以在超强磁场中悬浮，这是已经完成的实验。因此，我们有理由对物质的磁相互作用做出全新的思考。只是这种假设的磁畴效应实在是极其微弱。我们还有什么可以支持磁畴的理论?我们知道地球是有磁场的。并且地球的自转轴与地球的磁轴不重合。更进一步，观察和计算地球的磁轴是不断变化的，会产生有规则的变化，这种现象就是地球作为一个磁畴，在整个太阳系的恒星、行星、月球的动态运行中磁场相互作用的结果。地球磁轴的方向，是与整个太阳系的磁场方向动态耦合的。我的观点是地球磁场的指向不是取决于地球内部的物质，而是随地外星系磁场耦合方向的变化而变化。对地球磁场的深入研究表明，地球的磁极在过去漫长的岁月中发生过多次大的翻转。但是这种翻转的原因，至今没有什么理论能够可以合理地解释。我们从电磁学的宇宙空间及磁畴原理来说，应当是整个太阳系在围绕银河系的运动中发生了磁场空间，或者说地球自转轴与整个太阳系的磁轴交角发生了漫长周期过程的相对运动。关于磁畴的概念，我们还可以用一个小例子来说明。通常我们用一根指南针来表达地球磁极的方向。但是如果我们将两个指南针近距离地放在一起的话，每一个指南针都不能正确地指向地球磁极的方向，而这两个指南针合成的磁矩方向才是正确的地磁极方向。这就是磁畴。假如一切物质都是磁畴的话，我们就能得出万有引力就是这种磁畴之间的相互作用力的推论，因此我们也可以说万有磁力。在原子之下的各种粒子是否符合磁畴假设?我在这里讨论一下光子的问题。因为这涉及到另外一个假设，万物都是光子的集合。爱因斯坦的狭义相对论，其基础之一就是光在真空中的速度是常量。而光在电磁介质中的速度与介质磁场负相关。我以为，光速是恒定的常量，无论在真空中或者在电磁介质中都是常量。我的这一说法看上去与光在电磁介质中的速度与介质磁场的强度负相关这一规律相悖。但是我们可以从四维空间来理解光速。我们在电磁介质中测得的光速只是一维速度。而没有测量在垂直于这个一维速度的另外两个空间维度上是否存在速度。但是如果在另外两个维度上具备速度是完全可能的。当光子在磁场中的一维速度下降时，在另外两个维度上的速度就会增加，这样就既可以保持在一维速度上随环境磁场强度的变化而变化，又可以保持在三维空间上的速度是一个恒定的常量。那么光在磁场中三维空间上的轨迹是什么样的呢?它是一条空间螺线。这样光在磁场强度的变化下产生一维速度，波长，频率之间的变化就非常容易直观理解。我们知道光的波粒二象性，光的电磁波特征都支持这种理解。进一步说，什么样的物质在磁场中可以形成一个随磁场强度变化而变化的空间螺线?推论是一个点电荷。我的观点是：光子是一个恒速，衡量的点电荷。如果我们说万有引力的本质是万有磁力，而光子又是一个点电荷，那么光的引力红移就可以理解为电磁波的磁力红移。沿着磁场强度分布递减的空间运动产生红移，反之则蓝移。光子作为一个恒速、恒量的点电荷，在考察它与环境磁场的相互作用时，就会有一些特征。光子自身来说，当光子的一维速度增加时，它本身的磁场就在相应地减弱。当一维速度达到一维速度的极限时，也就是自身磁场的极小值。反之，当光子的一维速度趋向极小值时，也可以看成是一个二维空间的环形电流。此时的光子磁场为极大值。这一原理本身，也说明光子与周边物质磁相互作用的能力。我们可以据此理解一个电子在吸收一个光子时，相当于该光子的一维速度趋向极小，电子和光子磁相互作用的能力达到极大值，二者结合成一个紧密的磁畴。而当电子被加速时，该光子就获得了一维速度，光子与电子的磁相互作用的能力随速度的增加而递减。所以电子在加速器中被加速时，当达到某一速度值时，电子和光子就会分离。并且我们推论，光子的这一电磁场强与速度关系的特征，同样适用于电子。更进一步地推论。任何一个由运动点电荷构成的磁畴，在它的一维速度与磁畴内在的磁相互作用力强度均成为负相关。我们将在后面用这一原理来讨论很多事物的现象。这也是能量空间分布原理的基础。我们在讨论以电磁相互作用统一四种相互作用的分析过程之后，我们将讨论一下作为最大的磁畴的宇宙，它的空间结构是什么样子的。我们目前主流的宇宙空间结构是爱因斯坦的球面空间。另一个是霍金主张的类似于开放的钟形曲面的空间。事实上爱因斯坦也考虑过霍金力主的宇宙空间结构，只是爱因斯坦更偏爱一个闭合的宇宙空间结构。因为闭合的宇宙空间，其内部表达出有序性更容易理解，而开放的空间要理解其有序性就更加复杂。而所有大爆炸理论，星云，万物的形成就是在球面宇宙空间下的合理推演。这两种空间结构的共同点是什么?就是他们都可以表达天文观测中得到的哈勃现象。哈勃现象告诉我们，宇宙中的星系在相互远离。一个膨胀的球面，一个不断扩张的钟形曲面，无非就是表达这种空间分离的现象。那么能否找到另外一种空间结构，它同样可以表达出空间膨胀这种现象。这就是我给出的电磁场的宇宙空间。也是太极图所表达的空间，也是老聃在道德经中反复表达的循环运动的道的空间。电磁宇宙空间方程如下：公式贴不上去，抱歉。R-宇宙外界半径。r-宇宙内界半径。进一步说，这是所有电磁空间的通用表达式。地球磁场的空间，太阳磁场的空间，太阳系磁场的空间，银河系的磁场空间，小到单个光子的磁场空间，都可以近似地用这样一个空间结构来表述。宇宙间的万物是如何形成的?我们仍然用磁畴的空间运动来表达。当一个电磁集，它相对于宇宙为参照系的一维速度下降时，其间的能量就获得更高的自身的磁相互作用能力，因此他们就会趋向于形成更有序的磁畴结构，他们就会趋向聚合，当这种聚合超过他们改变物象所需的临界速度时，就开始形成不同能级的空间组合，这种组合不断复杂化，就形成了各种粒子、原子、分子直至星系。就如同电子吸收光子一样，他们构成紧密的磁畴。反之，当一个电磁集，他相对于宇宙参照系的一维速度增加时，其磁畴内部的磁耦合力就下降，出项一种分离趋势，这种分离趋势增加到某一个值时，就形成了分离。如同光子与电子的集合在加速到一定速度时相互分解。哈勃现象只存在于宇宙的一定时空内。这个时空的一维速度增加时，空间内的物质趋向消散。也就是说哈勃现象仍然是一个局部观测的现象。而在电磁宇宙空间与一维速度递增时空相对称的一维速度递减空间，在哪里能量聚合形成万物。再运行到一维速度递增的时空，万物远离，分解，最后回到光子流状态的宇宙循环。也就是老聃所说的：元之又元，众妙之门。我们看到星系在远离，也就是说这些星系更大层次的宇宙空间中运动的星系团的一维速度在增加。所以我们看到银河系在缓慢地松开旋臂状的结构。也就是银河系的涡在消散。同样在银河系中的太阳系，它相对于银河系的一维速度在增加，所以我们科学研究的证据表明，行星在远离太阳而去。作为能量空间守恒原理法则的补偿，地球自转在变慢。行星自转在自动地偿还由于一维速度所需的动能增加值。同理，由于月球与地球是如此之近，如果月球相对于地球自转的话，显然月球的能量分布就会高于地球表面，这将不符合能量空间守恒原理。所以在月地相互作用下，二者趋向均衡。月球相对于地球不再自转。我们发射的人造卫星，如果没有额外的能量补充的话，也会出现自转渐止的状态。以上我们讨论了电磁系统的物质和宇宙空间的相互作用关系。我们也用能量空间守恒原理来对一些事物进行分析。我们知道地球气候从长周期来说经历了像白垩纪，寒武纪这样的周期性的气候巨变。导致这种气候巨变的原理是什么?根据能量空间守恒原理，我们知道太阳系在围绕银河系运行的轨道中，其一维速度是在围绕银河系运行一周的过程中发生了周期性的变化。也就是说太阳作为不断释放能量的恒星，其能量的耗散速度随一维速度的周期性变化而变化。并且，太阳系仍将处于这种长周期的变化中。再比如说地球内部的物质分布，根据能量空间守恒原理，地球上的重元素应当更加靠近地轴的位子。所以地心的黄金含量应当远高于地壳。我们讨论一下太阳系的能量分布问题。根据能量空间守恒原理，太阳系中处于中心的太阳的密度分布应当最大，而依次远离的行星其密度分布应当递减。主流的理论告诉我们太阳在发生聚变，这显然不符合能量空间守恒原理。合理的解释是，太阳在发生裂变。我们同样讨论一下元素的稳定性问题。在相同的一维速度条件下，空间密度分布大的物体，维持其稳定所需的自约束力就更大，这就是为什么随着原子序数的增加元素更加不稳定。而在某个一维速度值下，能够形成稳定集的原子序数是有限的。一个推论是，在巨大加速的条件下，元素及其同位素的衰变周期将急剧缩短。我们讨论了电磁学的循环运动的宇宙观。这种世界观，为我们提供了一个整体地理解万物运动、发展、变化的规律。宇宙是一个循环运动的电磁空间。星系团，银河系，太阳系，恒星，行星，卫星，小到分子、原子、直至光子，都是以电磁原理相互作用，相互影响。因此我们有很多观测到的现象，如果从孤立的，局部的空间去分析研究很难找到其中合理的因果关系。反之，我们从整体的，与事件分析相适应的时空去分析和研究，就可以找出合理的答案。宇宙万物是看上去或者相关，或者无关。但是我们必须建立一个概念，宇宙中的万物之间是自然有序和相互作用的系统。因此我们也必须用系统的方法去分析系统的问题。万物皆系统，在电磁系统的世界观中，宇宙是一个循环运动的电磁空间。在宇宙空间中流动的是以点电荷的光子为基础的能量流。随着能量流在宇宙空间的循环运动，产生万物的生消演化。从这个角度来说，万物的生生死死，都是由其在宇宙中的运动时空决定的。所以说是注定的而不是偶然的。生命也好，人类也好，其生生死死也都是时空运行过程中的必然产物。因此我们在分析研究世界万物是，必须以整体的，系统的方法，以与所分析的事物相适应的时空尺度去建立该事物的结构和运动的相互关系和过程。因此系统的方法论，它包含所研究对象的空间尺度，空间结构，空间运动和空间环境。万物云云，繁复无比。对于具体的不同类别的物质研究，科学已经给出了非常精确的细致的规律和结论。现代科学的发展，对于复杂系统的认知和研究，也有相当的进步。系统论，信息论，是在现代科学基础上对于事物系统性规律的开拓性研究。系统工程学，在解决复杂的自然系统和社会系统的问题时提供了有效地指导和工具。但是人们在面对很多复杂系统问题时，依旧非常茫然。究其原因是因为我们的科学研究发展到目前这样一个非常复杂细致的水平，而我们的世界观仍然停留在机械论的时代。我们的哲学，远远落后于科学的发展。因为对于每一个人来说，现代科学的整体都太复杂了。能精通其中的一部分，就是非常了不起的成就。要精通其中的大部分，基本上就是奢望。而哲学的本质，就是要把这些复杂的东西变成更加抽象更加简单的规则。如果我们去抽象地理解世界，那么我们所有的研究对象的本质是什么?我们所有的研究，从对象及其规律的角度说，就是空间与时间。或者说运动的空间。用老子的说法就是道与万物，或者万物运行之道。我们的数学研究，就是纯抽象的空间。我们的科学研究，就是有像的空间。所以我们研究系统，本质上就是在空间的角度上去讨论具体的对象。所以我们建立系统就必须讨论：一、系统的空间尺度。我们之所以要首先讨论空间尺度，是要合理地界定具体事物合理的空间范畴。在面对非常多的复杂系统问题时，常常是缺少分析该系统的思路。很多时候在不适当的空间范畴内去思考问题，结果很难建立起合理的系统架构与逻辑关系。而只有首先能够适当地确立所分析系统的空间范畴，在此基础上去理清系统的结构，然后进一步理解系统的运行就会比较容易。例如，我们要讨论地球长达数亿年的像寒武纪这样的气候变化，把空间尺度划定在地球之内是不行的，把空间尺度划定在太阳系也不行。只有把空间尺度划定在银河系这样一个基本空间，我们的分析才有意义。我们才能思考，太阳系在围绕银河系周期运动时的一维速度与太阳能量耗散率之间的潜在联系。再例如，很多材料，当他们的空间尺度被分割到纳米级的水平时，这些材料表现出了不同于普通空间尺度时的电磁学特征。这是由于这些纳米级的材料他们的磁畴是如此之小，他们失去了作为普通材料时的整体的致密磁畴的电磁学特征，从而表现出微尺度磁畴的电磁学特征。再例如，我们的气象气候学家还不能解决中长期气候分析的问题。为什么会这样?首先我们研究短期气象预报的系统方法。短期气象预报的方法，概括地说是：不完全信息追踪算法。就是把全球大气网络化地选择非常多的点，连续地观测这些点的大气能量势位，再计算点之间的势差计算大气运动，然后预报出一定时间内大气运动所带来的气象变化。这种算法能提供的有效延伸时间最多不出数日。这种算法不可能解决时间跨度更长的中长期气候分析。也可以说选择的系统分析尺度不对。在我学习系统理论和系统方法论来系统地理解世界的时候。考虑了完全不同于气象观测的分析系统。对于中长期气候分析来说，是完全可以分析和计算的。二、系统的空间结构。我们说相同的材料，因为空间结构不同而形成不同的事物。对于复杂系统就更是如此，复杂系统由于结构上的差异，从而表现出巨大的功能差异。我们考察系统的空间结构，一种是自然界的复杂系统。如果不能合理地建立该系统的空间结构，就不可能有效地理解系统的运行原理。另一种是人类设计和建立的工程系统和社会系统。在工程系统中，结构的合理性就决定了该系统功能的效率性。在社会系统中，结构的合理性就决定了系统的效率性与系统的可持续性。系统结构的失衡就导致了系统效率的缺失或系统运行的不可持续。因此，我们去认知复杂系统就是去理清该复杂系统的结构。我们去设计工程系统或者建立社会系统，成功与否也与所设计和建立的系统结构密不可分。我们要改进系统，无非就是改进系统的结构。例如，中国改革开放三十年以来，在经济建设和社会发展方面取得了堪称奇迹的进步。为什么中国能够取得如此巨大的成就?在于中国通过改革，使得社会生产的组织形式，社会生产的运行方式，中国社会生产与全球社会生产之间的相互关系发生了根本的改变。也可以说，中国这个国家系统的结构发生了飞跃的变革。而这种变革是渐进的，在保持系统不发生崩溃的前提下逐步地进步的。是在稳定与发展之间保持一个相对的动态调整与平衡之下取得的。过于激进则系统崩溃就失败了。过于保守而不能进步，则系统的就会陷于僵化和衰退。例如，非生命系统和生命系统的空间结构有着巨大的差异。因此，非生命系统的系统运行法则与生命系统的运行法则同样有着巨大的差异。因此在方法论上分析此两类系统是不完全相同的。例如，始于2008年的金融危机，造成经济的严重衰退，时至2010年的今天，世界还在为经济复苏而努力。金融危机的原因是什么?金融危机的原因其实很简单，就是世界经济结构的极度失衡而导致经济系统的衰退与重构。虽然在各国政府的共同努力下挽救了经济系统的崩溃。但是系统的修复仍然需要很长时间的努力。导致经济结构失衡的原因，首先是经济系统运行的自然属性。世界经济结构随着科学技术的发展和社会结构的发展而改变。这种发展本身就是一种导致系统原有的相对动态平衡被严重冲破的过程。这种发展与守衡的冲突突破相对的极限后，经济系统就需要重构。其次是经济的指导理论与经济实务之间的相对谬误所推波助澜的。政府的宏观调控，紧缩政策与刺激政策的轮回助推了系统的结构失衡。再次是经济系统信息严重失真导致的资金投放结构的严重失衡带来的经济结构的失衡。而解决经济结构失衡的关键，在于宏观稳定，中观调控，微观搞活。最重要的是资金投入的结构分布不能出现重大失衡。而泻药补药轮流吃的策略，未必是好的策略。我们越是深入理解结构决定功能这一原理，就越是注重结构分析与结构平衡。三、系统的运动。世间万物皆处于运动之中，因此考察系统的运动、发展和变化是建立系统方法论的一个极其重要的方面。在我们分析系统的运动时，我们就必然地进入了时间的范畴。通常意义上，人们会说时空这个概念，而时空的本质就是空间的运动。时间只是表述空间运动的一个参量。在经典意义上，时间是距离与速度之商。在爱因斯坦的相对论中，提出了时间维度是变量的概念，来解释物体在极高速运动状态下的一些特性。就是时间在极高速运动的空间中会变慢这么一个概念。我以为与其说时间变慢不如说度量时间的标尺在极高速状态下会伸缩这样一个概念。光在电磁空间中的一维速度与磁场强度负相关。其波长与一维速度正相关，其频率与一维速度负相关。如果以光的频率做计数器，则随着光速的增加，所记录的时间就变慢，而单位时间内光速这支尺的长度变长了。这是由能量的空间守恒原理决定的。理论上说，如果以压电晶体做计数器，随着计数器本身的空间速度极大地增加，该计数器的频率会降低。这样我们读到的时间就变慢了。同理，我们假定以一个钟摆做计数器，如果这个钟摆被加速到接近光速，这个钟摆的频率就会下降，因为钟摆摆动的速度与它所在空间参照系速度之和不能大于光在真空中的速度。如果钟摆的速度等于真空光速的话，钟摆就会停摆。所以可以推论是作为计时器的频率随参照系速度的增加而导致计时读数变慢。爱因斯坦用一个比方来说明在极高速运动状态下时间的相对变化。说一个人如果骑上一束光的话，其衰老变化就会放慢。但是按照能量空间守恒原理和电磁学的宇宙模型，物质被加速到接近真空中的光速时，物质就会解构。当物质达到真空光速时，物质就变成了一束光。反之在宇宙时空中光子流的一维速度降低到一定值时，就开始形成空间意义上的物质磁畴。我们说一个人如果骑上一束光的话，他就会变成一束光，而这束光在回来时却不能变成原来的这个人。这就是时空运动的不可逆性。例如，根据科学考察，我们的地球在漫长的岁月里正在逐步远离太阳，而同时地球的自转也在下降。这就符合能量的空间守恒原理。例如，人类社会是在不断地发展和变化的。这种变化包括社会生产的进步和衰退两个方向。除了生存环境的变化外，人类社会的进步取决于我们对客观世界的认知水平。进一步说一个国家、地区与民族的发展与进步取决于其人均科学教育水平。而一个国家或民族不能平等地发展其妇女的教育水平的话。其平均科学教育水平将损失三分之二。因为孩子是母亲带大的，幼儿从母亲那里获得的教育倾向很大程度上影响其一身的教育程度。纵观中国数千年的历史，凡是统治阶层企图以愚民的政策去强化统治阶层对民众的统治力时期，社会就逐步走向衰落。社会生产的发展就远落后于社会矛盾的积累，这种衰落必然地导致内忧外患而至崩溃。所以愚民的策略可收一时稳定之效，却必然导致社会衰退与最后的崩溃。清朝闭关锁国禁制民众思想的做法，虽然助其一时的统治，终究是其落后衰亡的根本，在内忧外患的夹击下终是亡国之策。例如，我们所观察到的银河系空间结构呈现漩涡状的旋臂结构。在宇宙空间中的很多星系也呈现出漩涡结构。通常，漩涡结构出现在运动的流体中，比如河流以及大气流。而在相对静止的流体中就不能看到漩涡状结构。这也提示我们银河系本身处于一个流动的空间之中。因此，循环流动的电磁宇宙空间较膨胀的球面空间更能够符合天文观测所见的宇宙现象。四、系统的环境。我们讨论一个事物，就必须界定其空间范畴。而所界定空间范畴之外，与我们所讨论事物相邻的空间，即系统的环境。因为任何事物都不是独立地存而不与其周边环境相互作用的。随着科学技术的发展，我们人类对世界的认知有了飞跃的发展。我们的世界观也从受机械论影响的辨证论向现代科学影响的系统论过渡。在辨证论的世界观中，人们由于人类优于一切其他生灵的自负，过高地预期了人的能力而忽视了环境的力量。所以人们倾向于内因是事物发展的决定性因数，而外因是事物变化的条件。人们倾向于战胜环境战胜自然。然而这种建立在人类自负基础上的对世界的理解，是存在重大偏差的。辩证论的世界观过于简单，在现代科学面前可以淘汰了。人们必须以系统的世界观去理解客观的世界。而在对环境要素的认知上，系统的世界观将其放在决定性的位置上。看一看老聃的教诲：人法地，地法天，天法道，道法自然。老子说的是环境对于事物的制约作用。达尔文进化论，提出物竞天择，适者生存。的原理，揭示的是事物的生存能力，就是对环境的适应能力这么一个基本的原理。如何去看待系统与环境之间的关系?我们从能量空间守恒原理来说。系统的有序度与其所受的约束度成正比。越是复杂的系统，就必须在强大的约束下维持其空间的势。这种约束就形成了系统与其所在环境的势垒。在系统与其环境之间形成势差。很多的系统必须不