思维试验的升华
王习加
科学的发展离不开科学试验。一提到科学试验，人们自然而然便会想到试验室，或者像核试验基地、火箭发射基地之类。然而，还有一种对科学发展意义极大的科学试验却鲜为人知，这就是思维试验。所谓思维试验，是指对一些科学问题进行逻辑验证，从而发现科学规律的过程。
历史上一些最伟大的科学发现都是从思维试验开始的。象哥白尼的日心说。伽利略的加速度，牛顿的万有引力，爱因斯坦的相对论，普朗克的量子说，以及今天物理上的夸克模型等。其中伽利略发现加速度最为典型。以前，亚里士多德的天然运动理论认为，重的物体下落快而轻的物体下落慢。比如铁球比纸团下落要快得多。伽利略设想把重的铁球与轻的纸团绑在一起，这时它的下落速度会如何呢?一方面，绑在一起后的物体更重了，那么它应该比铁球下落得更快，另一方面绑在一起的两个物体中重的物体应被轻的物体拖住而减慢下落，而轻的物体应被重的物体带动而加快下落，故绑在一起后下落速度应在重物与轻物的下落速度之间。伽利略由此推出，物体下落速度与重量无关，并继而发现了加速度。为经典科学理论的建立扫除了一道关键的屏障。
事实上，一切科学发现或发明都离不开思维试验。因为人类认识世界的活动本身就是一种理性思维。统一论是笔者提出的一个大统一科学基础理论体系。在统一论的发现过程中，笔者广泛运用了思维试验这一科学创造形式。早在读大学时，笔者就开始思考这样一个问题:数学中的连续统是实数集合的数学模型，而实数集合与自然界中的事物是1—1对应的，那么如果把连续统作为自然界的物理模型，将会是怎样的情形呢?连续统这一数学模型怎样“翻译”为物理语言呢，
通过思维试验，我发现宇宙间除了质量和能量外，还应有第三种存在形态，我将它命名为意量，并且质量、能量和意量可以相互转化。也就是说它们在本质上是统一的;通过思维试验。我理顺了主客体因素在科学理论中的不同作用，从而发现了科学进步的奥秘;通过思维试验，我建立了宇宙运行中所遵循的三条基本原理，并成功地构造出新的力学体系和物理论，建立起新的宇宙秩序。10余年的探索过程，也就是笔者不断进行思维试验的过程。
还是让我们看一下几个具体问题吧。我们都知道相对论中有一个这样的结沦，即当物体速度加快时，其时间的运行将放慢。此所谓“钟慢效应”。然而这也许是相对论中物理解释方面最大的败笔，因为在这里相对论混淆了物理时间与自然时间。所谓物理时间是指一个物理体系中对时间范畴的独特设定，这种设定规定了物理体系中各种运行之间的相互关系。比如相对论认为时间是相对的而经典理论则认为时间是绝对的。实际上所有的时间都是人为设定的，所谓“自然时间”是不存在的，所以说某物体的时间加快或放慢本身就是没有意义的。在统一论中，一个存在体运动时所发生的时间的变化被解释为该存在体在时间维上的位移，并遵循与在空间维上发生位移相同的物理规律。这种解释大大简化了相对论问题，比如在统一论中参照系问题可以用能量的作功转换方式来解决。
另一个例子是对量子理论逻辑基础的解释。量子理论由于主张宇宙是不连续的而受到科学家们的质疑，最著名的当推爱因斯坦对哥本哈根学派长达四十年的批评。爱因斯坦坚持认为，包括原子现象的量子特性原则上也可以按场的经典物理学方法加以说明，一个系统的客观物理状点必须跟观察它的方法完全无关。这个被今天的物理学家们认为毫无曙光的主张在统一论中得到证实。统一论妥善解决了宇宙的量子性与连续性的统一问题，并使爱因斯坦晚年研究未竟的“统一理论”获得了突破性进展。按照统一论中的方案，宇宙中一切存在体之间，遵循着相同的作用原理，按照相同的数学公式运行。统一论设计的宇宙是一个功能性结构体，这是由于宇宙的三种基本存在形态——质量、能量、意量具有不同的功能作用。与此相对应，便形成了行星、恒星、黑洞这样的天体体系和粒子、量子、意子这样的基本微观体系。在不同的结构体系，不同性质的场按照“统一场”规则维系着各种层次的宇宙体系，从而形成了五彩缤纷、变幻莫测的自然景象。包括人类在内的生命现象的产生也是这种宇宙运行的一个自然结果，只不过生命体是宇宙中一种特殊的功能性结构体罢了。统一论为人类描绘了一幅完美的宇宙物理图景。
统一论虽然已经得到理论界的极大关注：国防科技大学朱亚宗教授认为，统一论“对传统的宇宙体系理论进行了全面的改造”，“与原有的体系相比，这一体系最显著的特点是精确性与数学化。”中南工业大学古祖雪教授也认为，统一论“将东西方科学传统融为一体，构造了一个新的自然哲学的逻辑和数学理论，并且引入意量概念，将其与质量、能量一道纳入思想理论体系，试图揭开自然界各种难解之谜，实现一切科学理论的统一。”但它能不能成为举世公认的科学理论，还有待历史的检验，还要看它是否与今后的科学观察相吻合。因为思维试验还只从逻辑上对新理论进行了检验，而逻辑检验是不能代替宇宙的运行的。
（原载《发明与革新》1997年第6期）
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