陈定学:物质的新定义

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陈定学  


[摘要] “物质”概念是唯物主义的基石,然而二十世纪初的物理学革命以来,唯物主义的传统物质观遭到了前所未有的冲击,面临严重危机。出现危机的根本原因是唯物主义对物质概念的定义存在缺陷与不足。为了克服这些缺陷与不足,本文提出了一个新的物质定义,对物质的本质、特有属性以及功能做出了更为准确、清晰的解释,并尝试通过新定义化解传统物质观的危机。


[关键词] 物质;传统物质观;危机;新定义


一、传统物质观面临严重危机


二十世纪初的物理学革命以来,唯物主义遭到了前所未有的冲击,面临重重危机,其中一个最为严重的危机是:物质概念缺乏一个准确、清晰、严谨的定义。千百年来,唯物主义一直宣称物质是世界的本原,世界上的一切都是物质的;然而,究竟什么是物质?物质概念的真实含义是什么?物质准确、清晰、严谨的定义究竟是什么呢?长期以来,唯物主义对这个问题做出了三种不同的解释:

(1)认为物质就是各种具体的物质形态。例如自然科学家认为:“自然科学的物质范畴,指的是自然界各种物质的具体形态或具体物质。”[1]这种观点对唯物主义产生了很大影响,不少唯物主义者以及民众都持这种观点。

(2)认为物质就是各种实物的总和。例如恩格斯就曾给物质下过这样一个定义:“实物、物质无非是各种实物的总和,而这个概念就是从这一总和中抽象出来的”[2] 加拿大唯物主义哲学家马里奥?邦格也认为:“物质是(等同于)所有物质客体的集合”[3]这些唯物主义哲学家认为,所谓物质其实就是所有物质客体、实物的总和或集合。

(3)认为物质就是意识之外的客观实在。最有代表性的就是列宁对物质的定义:“物质是标志客观实在的哲学范畴,这种客观实在是人通过感觉感知的,它不依赖于我们的感觉而存在,为我们的感觉所复写、摄影、反映。”[4]根据列宁的定义,所谓物质就是存在于意识之外的客观实在。

既然唯物主义已经对物质进行了定义,已经对物质概念的含义做出了解释,那么,唯物主义的传统物质观为什么还会面临严重危机呢?根本原因就是这些定义或解释存在着缺陷与不足,无法对物质概念做出准确、清晰、严谨的解释。

我们首先分析第一种解释,该解释认为物质就是各种具体的物质形态,然而,物质的本义是指构成“物”的最基本的“质”或者说最基本的材料,虽然各种具体的物质形态确实是由物质材料构成的,但它们都是物质材料互相组合之后所形成的组合物,并非是真正的物质。例如构成房屋的材料是砖瓦、木料、钢材与水泥等,但我们不能说房屋就是砖瓦、木料、钢材与水泥等材料,因为房屋是砖瓦、木料等材料的组合物,所以房屋并不等于材料。同样的道理,虽然各种具体的物质形态确实是由物质材料构成的,但我们不能说各种具体的物质形态就是物质,这种解释把物质与物质的组合物混为一谈,把材料与“成品”混为一谈,是不准确、不清晰、不严谨的。

第二种解释认为,物质就是所有物质客体、实物的总和或集合。这种解释同样也是把物质与物质的组合物混为一谈,把材料与“成品”混为一谈,所以也是不准确、不清晰、不严谨的。

第三种解释认为,所谓物质就是存在于意识之外的客观实在。这个定义也有诸多缺陷,主要的缺陷有三点:其一,存在于意识之外的客观实在不一定都是物质,例如能量、时间、空间以及信息、熵等等,这些物质的属性都是实际存在的,又都存在于我们的意识之外,然而它们并不是物质。其二,所谓存在于意识之外的“客观实在”,其实就是各种物质客体或实物,所以这个定义同样也犯了把物质与物质的组合物混为一谈,把材料与“成品”混为一谈的错误。其三,列宁认为物质就是存在于意识之外的客观实在,然而,这个“客观实在”又是什么呢?或者说这个“客观实在”究竟是一个什么东西呢?列宁的定义并没有对这些问题做出进一步的解释,所以通过这个定义,人们仍然无法确切地知道究竟什么是物质。

通过以上分析可以看出,传统唯物主义所说的物质是一个内涵和外延、本质和特征都模糊不清的概念,是一个把物质与物质的组合物混为一谈的概念,所以很难对物质做出准确、清晰、严谨的解释,很难对物质的真正含义做出确切的阐释。正是由于唯物主义的传统物质观存在着这么多缺陷与不足,所以当它受到物理学革命的冲击,受到相对论和量子力学的检验的时候,它的缺陷与不足就变得愈加明显,甚至是千疮百孔、危机重重。正如哲学家施太格缪勒在《当代哲学主流》一书中所批评的那样:“恰恰是这个物质概念始终是使这个世纪的科学感到最困难、最难解决和最难理解的概念。”[5]

物质概念是“最困难、最难解决和最难理解的概念”,然而十分严重的是,这个物质概念正是唯物主义的基石,整个唯物主义大厦就是建立在这个基石之上的,假如这个基石不稳,那么,整个唯物主义大厦就会变得风雨飘摇,甚至有可能轰然坍塌!所以对于唯物主义而言,这无疑是一次极其严重的危机,甚至可以说这是决定唯物主义生死存亡的一次大危机。


二、物质的新定义


唯物主义的传统物质观面临严重危机,那么,如何才能化解这个危机呢?作者认为,最好的办法就是为物质拟定一个准确、清晰、严谨的定义,就是对物质的真实含义做出更好的解释。经过多年思考与探索,作者尝试为物质拟定一个新的定义:

物质就是最基本的粒子,物质粒子具有质量和能量,并占有空间和时间,它是构成世界万物最基本的材料。

可以看出,新定义与传统定义大为不同,那么,新定义究竟“新”在哪里呢?新定义又是如何对物质的真实含义做出解释的呢?下面我们就对新定义做出解释:


(1)新定义明确揭示了物质的本质:物质是最基本的粒子。


物质究竟是一个什么东西?或者说物质的本质究竟是什么?长期以来,唯物主义一直认为,物质在本质上或者是具体的物质形态,或者是各种实物的总和,或者是意识之外的客观实在,然而新定义却明确指出,物质并不是具体的物质形态,并不是各种实物的总和,也不是意识之外的客观实在,而是最基本的粒子。

什么是“最基本的粒子”?所谓“最基本的粒子”就是说,物质粒子是不可再分的终极粒子,或者说始原粒子。物质粒子互相组合构成了各种基本粒子,构成了原子与分子,并进一步构成了世界和万物。千百年来,科学家和哲学家们一直在寻找“纯粹的物质”、“物质的始原”或“最后的基石”,新定义认为,物质粒子就是这种“纯粹的物质”、“物质的始原”或“最后的基石”。为什么说物质是最基本的粒子?根据是什么?这个问题我们将在第三节探讨。


(2)新定义明确揭示了物质的四个特有属性:质量、能量、空间与时间。


下面我们分别介绍物质的四个特有属性:

物质的第一个特有属性——具有质量。什么是“质量”?长期以来,物理学家大都把质量定义为物体所含物质的多少,而根据新定义,我们可以把“质量”定义为:

质量是物质粒子含量的度量。

由于所有的物质形态最终都是由物质粒子构成的,所以不同的物质形态所包含的物质粒子的数量也是不同的,包含的物质粒子数量越多,质量就越大;相反,包含的物质粒子数量越少,那么质量就越小。例如一个水分子和一个星球所含的物质粒子的数量有天壤之别,那么星球的质量就大,而水分子的质量就小。

物质的第二个特有属性——具有能量。物质为什么会具有能量?物质的能量来自于它的运动,具有质量的物质并不是静止不动的,它时时刻刻都处于运动之中,而物质的运动就产生了能量。那么,什么是能量呢?科学已经对能量进行了定义:

能量是物质运动的度量。

能量具有多种形式,例如机械能、热能、电能、声能、化学能,等等。那么,物质的运动为什么会产生能量呢?通过爱因斯坦的质能关系公式E=mc^2就可以看出,能量等于质量乘以光速的平方,这就是说,是质量的运动产生了能量。通过爱因斯坦的质能关系公式,我们不仅可以看出质量的主体性,而且也可以看出质量与能量的密切关系。如果说质量是物质成为物质的先决条件,那么运动就是物质的存在方式。物质的运动产生了能量,而能量就是物质运动的度量,所以能量也是物质的一个重要属性。 科学家们通过核裂变和链式反应发现,质量可以转化成能量,这说明物质的属性之间存在着密切的联系和相互作用。

物质的第三个特有属性——占有空间。所谓“占有空间”具有两层含义:其一,是指物质的广延性。由于物质具有质量,所以所有的物质粒子以及物质组合物都具有长宽高三向度,这就是物质的广延性。其二,是指物质在空间中所处的位置以及与其他物质的空间关系。由于物质具有广延性,假如我们把宇宙看作是一个巨大的四维坐标系,那么所有的物质粒子或组合物在这个坐标系中都有自己的位置,并且与其他物质粒子或组合物形成一定的空间关系,例如距离、排列顺序等等。假若从物质的角度看,作者认为可以把“空间”定义为:

空间是物质广延和位置的度量。

物质为什么会占有空间?物质的空间性来自于它的质量,正是由于物质具有质量,所以它才具有广延性,而具有广延的物质就必然会在空间中占据一定的位置。在这个世界上,只有物质和物质组合物能够占有空间,而一个虚无缥缈的非物质的东西绝不可能占有空间,所以“占有空间”或具有广延也是物质的一个非常重要的属性,也是我们识别物质和非物质的一个重要根据。

不仅如此,物质的空间性还是可感性的前提,只有占有空间的东西才是可感的,才能够被人类的感官所感知。正是由于这个原因,笛卡儿才把广延视为物质的唯一特性。[6] 笛卡儿敏锐地把握到了物质的广延性,但遗憾的是,他并没有发现广延与质量的关系。

物质的第四个特有属性——占有时间。我们在上面已经讲过,运动是物质的存在方式,而运动着的物质又离不开时间,所以时间也是物质的一个重要属性。现代科学已经证明,没有时间以外的物质运动。如果一个东西,不曾有过去,也没有现在和将来,那就是说根本没有这个东西。[7] 假如我们把时间看作是四维坐标系中的一条有方向的轴线,那么运动着的物质必然会在这条轴线上留下自己的轨迹,所以作者尝试这样定义“时间”:

时间是物质运动过程的一种度量。

之所以说时间是物质运动过程的“一种”度量,是因为物质运动过程还存在着多种度量方式,而时间仅仅是其中的一种。物质的时间属性也是一个重要的属性,因为时间也是我们观察、认识物质和物质运动的一个重要根据和指标。


(3)新定义明确揭示了物质的功能:物质是构成世界万物最基本的材料。


西方语言“物质”一词,来源于拉丁语materia,词根是mater,mater的意思是“母亲”,而materia指的就是构成万物的“材料”或“素材”。新定义明确指出,物质是最基本的粒子或始原粒子,根据宇宙大爆炸学说、物理学以及化学等现代科学知识就可以知道,正是这些最基本的物质粒子互相组合构成了各种基本粒子,而各种基本粒子互相组合又构成了原子与分子,而原子与分子互相组合又进一步构成了万物,构成了整个世界。由于世界万物最终都是由物质粒子构成的,所以物质就是构成世界万物的最基本的材料。

逻辑学认为,定义就是揭示事物的特有属性(固有属性或本质属性)的逻辑方法。[8] 新定义不仅揭示了物质的本质属性——物质是最基本的粒子,而且揭示了物质的四个特有属性——质量、能量、空间与时间,并进一步揭示了物质的功能,所以新定义完全符合逻辑学的要求。新定义不仅符合逻辑学的要求,而且对物质概念做出了更为清晰、更为准确的解释,这样通过新定义,人们就有可能对物质有一个确切的认识,就有可能准确地把握物质这一概念,就有可能把物质和非物质严格区别开来。


三、为什么说物质是最基本的粒子?


新定义明确指出物质是最基本的粒子,为什么说物质是最基本的粒子呢?根据又是什么呢?最重要的根据就是宇宙大爆炸学说,该学说认为,大约在137亿年前,宇宙起源于一个“原始火球”,这个“原始火球”由中子组成,密度极大、温度极高(大约150亿摄氏度),“原始火球”通过大爆炸的方式产生了宇宙。既然宇宙产生于大爆炸,那么可想而知,在大爆炸最初的瞬间,释放出来的粒子一定是最基本的粒子,或者说始原粒子,而宇宙万物就是由这种最基本的始原粒子构成的。

物质的本义就是指构成“物”的最基本的“质”,或者说最基本的材料,既然宇宙万物就是由这种最基本的始原粒子构成的,那么,这种最基本的始原粒子必然是物质了。正如著名物理学家霍金在《时间简史》中所说的那样,在我们这个宇宙里,大体有1亿亿亿亿亿亿亿亿亿亿(1后面跟着80个0)的实粒子,这些粒子构成了物质,组成了星系和我们。[9] 通过以上探讨可以看出,新定义做出的“物质是最基本的粒子”的论断,不仅在逻辑上是自洽的,而且还是有科学依据的。

我们在前面曾经指出,物质粒子是不可再分的终极粒子,然而长期以来,很多人都认为物质是无限可分的,中国古人就曾说过:“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。物理学家们经过长期探索,发现了分子、原子、各种基本粒子以及夸克等等,但却一直未能发现不可再分的终极粒子,那么,我们为什么说物质粒子是不可再分的终极粒子呢?我们的根据仍然是宇宙大爆炸学说,既然宇宙在时间上有一个始点——137亿年前的一次大爆炸,既然在大爆炸最初的瞬间释放出来是最基本的始原粒子,那么,这种最基本的始原粒子就是我们所寻找的“终极粒子”。由于物质粒子就是这种最基本的始原粒子,那就是说,物质粒子是不可再分的终极粒子。尽管目前的科学还没有找到“终极粒子”,但应该相信这种最基本的始原粒子或者说“终极粒子”一定是存在的,科学的发展一定会证明,物质粒子就是不可再分的终极粒子。

既然科学还没有发现这种不可再分的物质粒子,那又如何能够证明它是一个真实的存在呢?作者认为,最有力的证明就是各种物质的组合物——物质客体、实物或物质形态,既然物质已经构成了这么多的组合物,那么,物质粒子一定是真实存在的,只不过科学还没有发现它而已。


四、新定义如何化解传统物质观的危机?


我们在第一节进行过探讨,由于唯物主义对物质概念的解释不准确、不清晰、不严谨,未能揭示出物质的真实含义,所以唯物主义的传统物质观面临严重危机。本文提出了一个物质的新定义,试图通过这个新定义化解传统物质观的危机,那么,新定义又是如何化解危机的呢?

长期以来,唯物主义对物质的认识比较模糊,对物质的定义不够准确、清晰和严谨,他们或者把物质定义为各种具体的物质形态,或者把物质定义为所有物质客体、实物的总和或集合,或者把物质定义为意识之外的客观实在,由于这些定义把物质与物质的组合物混为一谈,所以无法对物质的真实含义做出准确、清晰和严谨的解释,使得物质概念成为“最困难、最难解决和最难理解的概念”,成为“二十世纪的失误”( 施太格缪勒)。与传统定义截然不同的是,新定义明确揭示了物质的本质,物质并不是具体的物体形态,并不是所有物质客体、实物的总和或集合,也不是意识之外的客观实在,物质的本质是粒子,是最基本的粒子。那些具体的物质形态、实物或客观实在并不是物质,而是物质的组合物。由于新定义明确地揭示了物质的本质属性,这样通过新定义,不仅能够把物质与物质的组合物严格区别开来,而且对物质概念的真正含义也做出了更为准确、清晰的解释。

物质的本质是最基本的粒子,那么,物质又具有哪些特有属性呢?或者说物质具有哪些独特之处呢?长期以来,传统唯物主义对这个问题的研究较为薄弱,虽然也有一些唯物主义哲学家意识到物质与时间、空间和运动存在着关系,但很少有人对物质的特有属性做出全面、系统的总结。正是由于传统唯物主义未能揭示物质的特有属性,未能揭示物质的独特性,所以它们无法对物质做出准确、清晰的界定,也无法把物质与非物质严格区别开来。与传统定义不同的是,新定义明确地揭示了物质的四个特有属性,明确地揭示了物质的独特之处,这样根据物质的特有属性及独特之处,人们很容易就能够准确地判断什么是物质,就能准确地把物质与非物质严格区别开来。

了解了物质的本质与属性,那么,物质又具有什么功能呢?或者说物质有什么作用呢?新定义进一步指出,物质是构成世界万物最基本的材料,那么,物质粒子又是如何构成世界万物的呢?长期以来,传统唯物主义虽然一直宣称物质是世界的本原,世界上的一切都是物质的,然而,物质这个本原又是如何构成世界万物的呢?由于对物质缺乏准确、清晰和严谨的定义,所以传统唯物主义很难对这个问题做出合理、细致的解释。由于对物质概念做出了比较准确、清晰及严谨的解释,所以新定义能够对这个问题做出比较合理、细致的解释:物质是最基本的粒子,物质粒子互相组合构成了各种基本粒子,而各种基本粒子互相组合又构成了原子与分子,原子与分子互相组合又进一步构成了万物,构成了整个世界。由于世界万物最终都是由物质粒子构成的,所以物质就是构成世界万物的最基本的材料。

通过以上分析可以看出,由于新定义揭示了物质的本质、特有属性以及功能,由于新定义对物质概念做出了更为准确、清晰及严谨的解释,由于新定义揭示出了物质的真实含义,所以新定义有可能化解传统物质观的危机。物质概念是唯物主义的基石,基石稳定了,那么,整个唯物主义大厦就会变得越来越牢固,就能够经得住物理学革命的冲击,经得住相对论和量子力学的检验。当然,除了物质的定义之外,唯物主义还面临着其他的一些危机,由于篇幅所限,我们将另做探讨。


2015-11-15于郑州


[注释]


[1] 东北师范大学自然辩证法研究室主编:《自然.科学.辩证法》,科学出版社1984年版,第193页。

[2] 《马克思恩格斯选集》第3卷,第556页。

[3] [加]马里奥.邦格:《科学的唯物主义》,上海译文出版社1989年版,第22页。

[4] 《列宁选集》第2卷,第128页。

[5] 施太格缪勒:《当代哲学主流》,商务印书馆1992年版,第536页。

[6] 陈晏清等:《马克思主义哲学高级教程》,南开大学出版社2001年版,第144页。

[7] 肖前、李秀林、汪永祥主编:《辩证唯物主义原理》,人民出版社1991年版,第89页。

[8] 金岳霖主编:《形式逻辑》,人民出版社1979年版,第42页。

[9] [英] 史蒂芬.霍金:《时间简史——从大爆炸到黑洞》,许明贤、吴忠起译,湖南科学技术出版社,第120页。

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