發(fā)布時間：2017-12-06 12:10

  本文關鍵詞：本質(zhì)直觀視域下的量子引力學困境

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【摘要】：赫爾曼·外爾第一個將胡塞爾現(xiàn)象學的本質(zhì)直觀思想引入物理學哲學研究,并且將其與自己的具體物理學研究實踐相結(jié)合,在1918年提出規(guī)范場論和具有本質(zhì)直觀思想背景的規(guī)范對稱性原理,并同時開創(chuàng)了相應數(shù)學理論研究即后來的纖維叢理論,規(guī)范場論和規(guī)范對稱性原理在1929年成形后被楊振寧繼承和發(fā)展,后者將規(guī)范對稱性原理引入微觀量子領域,并將外爾規(guī)范場論從阿貝爾群推廣到非阿貝爾李群,即1954年發(fā)表的楊—米爾斯規(guī)范場論。該理論為當時陷入困境的量子場論取得后來的成功發(fā)揮了不可替代的作用,成為量子場論取得成功后發(fā)展的標準模型理論的核心,標準模型自此之后歷經(jīng)實驗物理30多年的考驗從未發(fā)現(xiàn)反例,可謂成就巨大。量子引力學研究與量子場論同源,同屬于量子論的后繼理論研究,兩者在理論構(gòu)造與實驗方面有相似的困境,且同樣因為忽視思想性研究一度缺少來自哲學與思想性上的啟發(fā),這樣一來本質(zhì)直觀思想在量子場論中發(fā)揮的巨大作用為當下量子引力學遭遇的困境帶來了曙光。外爾在胡塞爾現(xiàn)象學本質(zhì)直觀哲學思想下與物理學的具體研究實踐中,創(chuàng)立或開創(chuàng)了三個方面的思想方法論研究。一是以度量和量度為基礎的自然科學(包括物理學在內(nèi))的構(gòu)造性思想。度量和量度分別是物理理論和物理實驗向物理學研究者(主體)的呈現(xiàn)機制,從而使物理理論和物理實驗分別成為現(xiàn)象學研究對象,使現(xiàn)象學方法應用于物理學研究成為可能。同時有利于新一代物理學理論研究中相關復雜抽象代數(shù)模型的構(gòu)造與完善。二是外爾圍繞對稱性思想的相關研究。外爾最先將對稱性思想引入物理學研究,他在規(guī)范場論研究中還提出了一個特殊的對稱性即規(guī)范對稱性,在對稱性的研究中外爾多次進行精準的預言。在外爾過世后,對稱性破缺被發(fā)現(xiàn)。從對稱性推廣、規(guī)范對稱性乃至后來發(fā)現(xiàn)的對稱性破缺、及對稱性原理包含的本質(zhì)直觀思想,都對物理學深層次基本原理的研究具有巨大意義。最后一個是物理學理論研究中本質(zhì)直觀維度的唯美主義,這個思想經(jīng)歷了胡塞爾、外爾和楊振寧的不斷發(fā)展,才達到現(xiàn)在成熟的階段。胡塞爾首先提出本質(zhì)直觀作為認識對象的最直接途徑,具有無可懷疑的面向真理的明見性�，F(xiàn)象學的直觀與“純粹”美學中的美學直觀是相近的,但現(xiàn)象學的直觀相對于美學直觀,更有進行進一步研究和認識的目的和意義。這樣一來,追求研究對象的本質(zhì),為理論進一步研究和認識為目的的理論框架研究中的審美便具有“對真理的相應性感知”的明見性意義。外爾拓展了胡塞爾現(xiàn)象學的研究范圍,讓物理理論和物理實驗也成為現(xiàn)象學研究對象,這樣現(xiàn)象學方法便具有應用于物理學研究的可能性,尤其是追求物理學研究對象本質(zhì)的物理學理論框架的研究具備應用具有明見性的本質(zhì)直觀的方法論的條件。外爾在物理理論研究中同時奉行寧選“美”不選“真”的“唯美主義”,實踐證明外爾的“唯美主義”應用范圍過大,他的物理學研究,大多成功了,但是有失敗的例子。從本質(zhì)直觀思想看,只有高度數(shù)學濃縮性的物理學框架理論研究適合應用明見性的判斷,事實上也證明,在此范圍之內(nèi)的外爾物理學研究,都取得成功,脫離此范圍的研究,則遭遇到失敗。外爾沒有明確明見性與“唯美主義”的關系,但實際上綜合胡塞爾與外爾的思想,外爾在物理學理論研究中奉行的“唯美主義”就是一種面向物理學本質(zhì)研究的具有明見性的方法論。楊振寧繼承了外爾在物理學理論的主要研究,他實際上含蓄表達了物理理論研究中“唯美主義”的集大成觀點。因此,唯美主義的應用范圍必須限定于面向物理學本質(zhì)的理論架構(gòu)的研究中。量子引力學是物理學基礎理論發(fā)展的最前沿,目的是研究物理學理論中最新的理論架構(gòu)。當下量子引力學研究面臨著實驗的困境：它所需要的理想實驗設備當下和未來很長一段時間內(nèi)都很難建造。在失去實驗輔助的情況下,量子引力學的研究中如何獨立完成理論構(gòu)造?從這個角度看,理論構(gòu)造的方式和方法合理性就成為優(yōu)先考慮的問題。量子引力學的理論構(gòu)造主要存在兩方面的問題：第一個問題是在理論構(gòu)造中沒有任何實驗基礎或者理論思想基礎的情況下全面應用數(shù)學的“唯美主義”,其原因是理論物理學的以往研究中一直是由實驗來檢驗修正理論物理學研究者構(gòu)造的理論,量子引力學研究者面對新近出現(xiàn)的實驗困境,忽視了理論構(gòu)造中“唯美主義”的應用限制等思想方法論研究。第二個問題是理論構(gòu)造中整體發(fā)展模式存在問題,量子引力學研究者面臨實驗困境,沒有選擇適應自身現(xiàn)狀的合理發(fā)展模式。原因是廣義相對論、規(guī)范場論的巨大成功下隱藏的先驗模式及其基本原則沒有得到物理學理論研究者的普遍重視,實驗困境下量子引力學應該以這種先驗模式發(fā)展,首先應確立屬于量子引力學自身的基本原理作為理論基礎和研究出發(fā)點,量子引力學研究者沒有意識到基本原理的要求,他們引入的超對稱不符合基本原理的要求。以本質(zhì)直觀思想為基礎的“唯美主義”方法論,論證了其應用范圍及此范圍內(nèi)具有明見性基礎,可以用來解決量子引力學理論構(gòu)造中“唯美主義”的缺乏明確理論基礎和明確應用范圍的問題。本質(zhì)直觀思想及以其為基礎的即外爾對稱性思想研究可以為量子引力學提供兩方面的建議和方法：首先,量子引力學的理論構(gòu)造應尋找并確定基本原理,外爾對稱性思想研究可以為其尋找基本原理提供建議。其次,量子引力學理論構(gòu)造工作也可以完善超對稱理論,鞏固其理論基礎,以便成為基本原理,而外爾對稱性思想研究可以為超對稱理論尋找基礎提供建議。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O413

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