“同情”古典电磁学1
(电学)的外部关系,一方面是同动力学的关系,另一方面是同热、光、化学作用以及物体构造的关系,似乎正表明着电科学作为诠释自然的臂助的那种特殊的重要性。
麦克斯韦时代,因为还没有机会窥入物质原子的电性结构概念,所有还只是一个直觉:电磁作用是决定我们日常世界的主要角色。
把电磁还原为一门动力学方面也已经得到了某种进展。
这正是牛顿精神的主导所致:观察运动,然后追究运动的原因。
在我开始研究电以前,我决心不读任何有关这一课题的数学著作,直到我从头到尾读完了法拉第的《电的实验研究》(experiment researches in electricity)时为止。
呵呵,我也有类似的决心,关于基本作用与宇宙起源,我也决心不读任何有关的纯数学著作,直到清楚已有的真实世界事件。也就是说,如何理解世界的物理实质,同是出发点和终点。
麦克斯韦之所以有此感慨,是因为当时电磁学所面临的局势:基本上是两种理解方式,对垒着。
法拉第:一些力线穿过全部的空间;
数学家:在空间中一些超距吸引着的力心(带电质点);
法拉第:看到一种媒质;
数学家:只考虑距离概念;
法拉第:从在媒质中进行着的真实作用中寻求现象之依据;
数学家:从对电媒质发生超距作用的属性中寻求现象依据。
...
粗略概括一下,就是法拉第以场的概念为理解核心;数学家以力的概念为理解核心。
这里所谓的数学家,很多其实也是赫赫有名的物理家,他们包括:韦伯,高斯,黎曼,J.诺依曼,C.诺依曼,洛仑兹等人。
尽管这两种理解方式几乎在大多数场合都得到了对于现象的合理理解,但,“关于实际发生的是什么过程,以及关于所涉及的物理量的多数次级观念,却在两种理论中是大不相同的。”
电,大概是人类观察自然所遇到的第一个需要完全抽象去理解的对象。
为什么呢?
1,首先我们看,理解物理,理解关于我们所生存的这个世界的实质,是我们人类的必须吗?
2,如果是必须,那么我们最早得到的一批理解是什么?
3,我们可以看到,电,作为一种物性,不属于那最早的那一批我们对于物性之理解的概念。
从早期已知的电现象中,建立电荷的概念,是一个并非简单的历程。
正如麦克斯韦所总结的,静电实验表明:
一个物体所带的电,就是一个可以测量的物理量,多部分的电可以合并,就如同对两个量进行代数相加。因此,电既可以作为一种性质,也可以作为一种数量。
当我们把电归结为一种物理量之后,我们无需过于匆忙地假设它:是否一种物质;是否某种形式的能量;是否属于某种已知的物理量范畴;...
我们只需要通过测量对它进行计算和总结数量定律。
第一个问题:
1,首先我们看,理解物理,理解关于我们所生存的这个世界的实质,是我们人类的必须吗?
肯定,不是我们个人的必须,因为事实就是如此。
但是,应该是我们整个人类的必须,历史的事实也就是如此。
这样一来,似乎出现了某些表观的佯谬:假如我们每个人都实际上不需要去理解世界的物质属性,那么我们全体人为什么又必须要去理解呢?
更细致的观察可以告诉我们,实际上的情况是,对外部世界的认知和理解,最早是人类所处生态位的一个关键环节,而这个环节启动了这个宇宙最核心的一个历史进程:理解。
- 1. 以下引用除非特别说明,均来自麦克斯韦的《A Treatise on Electricity and Magnetism》(中译本为《电磁通论》.戈革译,其译文有不少拖沓不清晰的地方,所以我下面的引用,有时候因为自己懒得打多余的字,就径自做了精简和修改。)。
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