本质直观视域下的量子引力学困境

发布时间：2017-12-06 12:10

  本文关键词：本质直观视域下的量子引力学困境

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【摘要】：赫尔曼·外尔第一个将胡塞尔现象学的本质直观思想引入物理学哲学研究,并且将其与自己的具体物理学研究实践相结合,在1918年提出规范场论和具有本质直观思想背景的规范对称性原理,并同时开创了相应数学理论研究即后来的纤维丛理论,规范场论和规范对称性原理在1929年成形后被杨振宁继承和发展,后者将规范对称性原理引入微观量子领域,并将外尔规范场论从阿贝尔群推广到非阿贝尔李群,即1954年发表的杨—米尔斯规范场论。该理论为当时陷入困境的量子场论取得后来的成功发挥了不可替代的作用,成为量子场论取得成功后发展的标准模型理论的核心,标准模型自此之后历经实验物理30多年的考验从未发现反例,可谓成就巨大。量子引力学研究与量子场论同源,同属于量子论的后继理论研究,两者在理论构造与实验方面有相似的困境,且同样因为忽视思想性研究一度缺少来自哲学与思想性上的启发,这样一来本质直观思想在量子场论中发挥的巨大作用为当下量子引力学遭遇的困境带来了曙光。外尔在胡塞尔现象学本质直观哲学思想下与物理学的具体研究实践中,创立或开创了三个方面的思想方法论研究。一是以度量和量度为基础的自然科学(包括物理学在内)的构造性思想。度量和量度分别是物理理论和物理实验向物理学研究者(主体)的呈现机制,从而使物理理论和物理实验分别成为现象学研究对象,使现象学方法应用于物理学研究成为可能。同时有利于新一代物理学理论研究中相关复杂抽象代数模型的构造与完善。二是外尔围绕对称性思想的相关研究。外尔最先将对称性思想引入物理学研究,他在规范场论研究中还提出了一个特殊的对称性即规范对称性,在对称性的研究中外尔多次进行精准的预言。在外尔过世后,对称性破缺被发现。从对称性推广、规范对称性乃至后来发现的对称性破缺、及对称性原理包含的本质直观思想,都对物理学深层次基本原理的研究具有巨大意义。最后一个是物理学理论研究中本质直观维度的唯美主义,这个思想经历了胡塞尔、外尔和杨振宁的不断发展,才达到现在成熟的阶段。胡塞尔首先提出本质直观作为认识对象的最直接途径,具有无可怀疑的面向真理的明见性。现象学的直观与“纯粹”美学中的美学直观是相近的,但现象学的直观相对于美学直观,更有进行进一步研究和认识的目的和意义。这样一来,追求研究对象的本质,为理论进一步研究和认识为目的的理论框架研究中的审美便具有“对真理的相应性感知”的明见性意义。外尔拓展了胡塞尔现象学的研究范围,让物理理论和物理实验也成为现象学研究对象,这样现象学方法便具有应用于物理学研究的可能性,尤其是追求物理学研究对象本质的物理学理论框架的研究具备应用具有明见性的本质直观的方法论的条件。外尔在物理理论研究中同时奉行宁选“美”不选“真”的“唯美主义”,实践证明外尔的“唯美主义”应用范围过大,他的物理学研究,大多成功了,但是有失败的例子。从本质直观思想看,只有高度数学浓缩性的物理学框架理论研究适合应用明见性的判断,事实上也证明,在此范围之内的外尔物理学研究,都取得成功,脱离此范围的研究,则遭遇到失败。外尔没有明确明见性与“唯美主义”的关系,但实际上综合胡塞尔与外尔的思想,外尔在物理学理论研究中奉行的“唯美主义”就是一种面向物理学本质研究的具有明见性的方法论。杨振宁继承了外尔在物理学理论的主要研究,他实际上含蓄表达了物理理论研究中“唯美主义”的集大成观点。因此,唯美主义的应用范围必须限定于面向物理学本质的理论架构的研究中。量子引力学是物理学基础理论发展的最前沿,目的是研究物理学理论中最新的理论架构。当下量子引力学研究面临着实验的困境：它所需要的理想实验设备当下和未来很长一段时间内都很难建造。在失去实验辅助的情况下,量子引力学的研究中如何独立完成理论构造?从这个角度看,理论构造的方式和方法合理性就成为优先考虑的问题。量子引力学的理论构造主要存在两方面的问题：第一个问题是在理论构造中没有任何实验基础或者理论思想基础的情况下全面应用数学的“唯美主义”,其原因是理论物理学的以往研究中一直是由实验来检验修正理论物理学研究者构造的理论,量子引力学研究者面对新近出现的实验困境,忽视了理论构造中“唯美主义”的应用限制等思想方法论研究。第二个问题是理论构造中整体发展模式存在问题,量子引力学研究者面临实验困境,没有选择适应自身现状的合理发展模式。原因是广义相对论、规范场论的巨大成功下隐藏的先验模式及其基本原则没有得到物理学理论研究者的普遍重视,实验困境下量子引力学应该以这种先验模式发展,首先应确立属于量子引力学自身的基本原理作为理论基础和研究出发点,量子引力学研究者没有意识到基本原理的要求,他们引入的超对称不符合基本原理的要求。以本质直观思想为基础的“唯美主义”方法论,论证了其应用范围及此范围内具有明见性基础,可以用来解决量子引力学理论构造中“唯美主义”的缺乏明确理论基础和明确应用范围的问题。本质直观思想及以其为基础的即外尔对称性思想研究可以为量子引力学提供两方面的建议和方法：首先,量子引力学的理论构造应寻找并确定基本原理,外尔对称性思想研究可以为其寻找基本原理提供建议。其次,量子引力学理论构造工作也可以完善超对称理论,巩固其理论基础,以便成为基本原理,而外尔对称性思想研究可以为超对称理论寻找基础提供建议。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O413

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本文编号：1258537