韓津
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摘要：通過三維空間和三維坐標系、勻速運動和加速運動、重力和引力的對比分析表明，不可逆的疊加性是理論物理所忽律的因素。根據疊加性原理，即一個變量只能建立在一個定量之上，N維空間被定義為：唯一一個變量維建立在（N－1）維的穩定空間上。

關鍵詞：空間；疊加性；變量維

前言：如果把地球的形成直至人類生存環境的建立看作自然規律的方向，在空間物理和核子物理的總結中，是否應該以從星體環境（地球表面）總結而出的牛頓運動定律作為最終的推理結果，而並非理論基礎呢？換個角度來看，用牛頓運動定律的適用範圍內所定義的基本物理量，例如：空間、時間、運動幾何狀態等，來衡量空間物理和核子物理，是否會出現用道德標準來衡量本能反應的矛盾呢？

1．三維空間和三維坐標系的區別

笛卡兒三維坐標系是以X,Y,Z三條直線坐標軸交叉穿過一個中心點而構成。其中，Z軸垂直於X軸和Y軸構成的平面。作為工具化概念，可以把觀察者定義為中心或者三維坐標系內的任意一點，來描述觀察者所處的具體位置。在實際觀察中的自然空間中，觀察者的定位和三維坐標系卻有所不同。首先，在地球表面的相對運動中，參照物和目標物體是觀察者通過視覺觀察，然後在神經中樞中聯繫在一起的，而參照物和目標物體除了位於一個共同地球平面之外，並沒有直接的作用力聯繫。舉例說明：沒有直接作用力聯繫的兩個蘋果，通過人的觀察可以得到1＋1＝2的邏輯推理結果。兩個氫原子會通過分子力的直接聯繫構成氫分子，並同時維持1＋1＝2的邏輯推理。兩個蘋果的量變只對觀察者有意義，兩個氫原子的量變或者氫分子的質變只對分子力有意義。二者的比較表明，構成邏輯推理的兩個物體必須建立在有直接作用力的基礎上，所以相對運動的成立和觀察者有着直接的聯繫。其次，遠近或者縱深效果是擁有感官及神經系統的生物區別於物質的特徵之一，這種效果主要通過Z軸來表現，例如繪畫中的遠近或者縱深效果。注意：目前弱視研究中，有證據顯示，立體視的形成是運動神經和視覺神經共同作用的結果，而視覺神經系統只起到遠近或者縱深效果的判定，所以我比較謹慎的只引入遠近或者縱深效果。如果把擁有神經系統的生物本身定義為Z軸，通過垂直的重力和平面的支撐力（這個關係在第二點具體說明）構成的地球是X軸和Y軸構成的二維平面空間，則三維空間是Z軸疊加在X軸和Y軸構成的穩定二維平面空間上而構成。引用電影《東方不敗》的對白“人就是江湖，你怎麼退出？”，跨越空間的夢想則變得真實而無奈。工具是人類利用已經存在的物質（現象）而改造出來，順序為觀察自然現象的輸入神經→神經中樞→用於改造自然的輸出神經，而工具與自然現象的區分和人類在自然規律中的位置是理論物理必須明確的考慮因素。

2．勻速運動和加速運動的區別

牛頓運動定律的適用性體現在靜態狀態和運動狀態之間的相互轉換。大小相等、方向相反的作用力和反作用力的關係描述了靜態狀態，被打破的靜態狀態會轉變成為加速度定律描述的運動狀態，即物體的加速度與所受的合外力成正比，與物體的質量成反比，加速度的方向與合力的方向相同。而當加速度方向的合力消失後，位於地球表面的運動狀態會因為摩擦力的作用而逐漸抵消動能，並再次進入靜止狀態。

慣性定律和牛頓運動定律的適用性無關。運動狀態主要通過單位時間內的位移變化來觀察，但其前提條件是，觀察者保留了運動狀態中起點、過程、終點的信息，從而判定物體的運動狀態。如果忽略觀察者，就會導致飛矢不動的悖論（Zeno of Elea），即起點和終點重合，所以單位時間和位移都是以觀察者（Z軸）的存在為前提條件下的物理量。慣性定律引入了合外力為零的理想條件，但符合合外力為零的情況卻有兩種，即消失和抵消。首先，牛頓運動定律中，聯繫地球和地球表面物體的直接作用力為靜摩擦力，或者說，物體對地球表面的壓力和地球表面對物體的支撐力之間的相互作用構成了靜摩擦力。這個關係表明，當物體脫離地球表面，靜摩擦力會因為物體和地球表面之間不再有直接的作用關係而為零。其次，作用力和反作用力定律主要描述的是相互抵消或者相互平衡的現象，除了具有合外力為零的邏輯推理，而且作用力和反作用力卻依然維持相互作用的關係。雖然這二者是兩個不同現象，但在實際應用中，觀察者的主觀觀察可以完全避免這點區別的影響，因為物理學只描述可以被觀察到的物理量，描述不存在或者消失的物理量是無意義的，所以合外力為零的現象主要對應抵消或者平衡的現象。但在脫離人類主觀觀察的環境中，如核子物理和空間物理，抵消和消失的混淆導致一系列的問題，例如：在磁現象中，正負概念只是運動方向的觀察結果，為什麼最後變成了物質和反物質之間的湮滅現象呢？由於論文只討論經典力學範圍的疊加性，所以這個問題留在下次具體討論。相對性的適用性在於平行性，例如：兩個運動物體構成的相對運動，是通過觀察者定義的時間、位移等共性標準而統一起來，即兩個運動物體之間的關係是平行的，但兩個運動物體和觀察者之間卻是疊加性，即物體狀態要根據觀察者定義的共性標準而確定，例如：物體的靜止狀態或者運動狀態，完全根據觀察者定義的參照物而確定。換個角度來看，如果通過摩擦力把地球自轉和運動物體看作相對運動，那麼地球是隨運動物體而自轉，還是物體隨地球自轉而運動，對於相對性並沒有任何影響，因為任何一個物體都可以作為參照物。但對於疊加性而言，卻是違背自然規律的結果，例如：對於一個雙手倒立的人，你是否會認為對方正在舉起地球呢？根據以上分析，作為理論上的考慮因素，疊加性要優先於相對性。其次，在靜止狀態中，相對於地球上的觀察者，共同位於同一個地球平面的參照物是相對的靜止狀態，相對於地球，地球表面的所有靜止物體都是隨地球自轉而做着同步的圓周運動。因此，牛頓運動定律中的靜止狀態和地球自轉等同。在牛頓運動定律中加入疊加性，即運動狀態是建立在靜止狀態（地球自轉）之上，可以把牛頓運動定律局限在摩擦力的範圍內，而作用力和反作用力定律和加速度定律則為靜止狀態和運動狀態的具體說明。

3．重力和引力之間區別

重力描述的是相對於地球而做的自由落體運動，維持一個星體對另一個星體做環繞運動而不脫離或者靠近的現象則描述為引力。重力和引力是否可以歸於同種作用力需要以下實驗證明，即在排除分子力影響的情況下，自由落體運動是否還能重現（注意：具有除氣作用的星體環境不適合作為驗證依據）。引出這個問題的原因在於，空氣摩擦力在自由落體運動中被認為是扮演阻力的角色。根據摩擦力和牛頓運動定律之間關係的分析，忽略空氣摩擦力的假設是否同樣是脫離自由落體運動的適用範圍呢？實際現象中，重力和其對應現象自由落體運動是在充滿空氣分子的環境下的觀察，而引力和星體之間的環繞運動是宇宙中真空環境的觀察。假設是地球大氣層內的空氣分子力引起圓周運動向直線運動的轉變，即重力是引力加上空氣分子力共同產生的，就可以解釋為什麼月球不會出演彗星撞地球的角色和電子為什麼不會因為動能的衰竭而跌入核子，即直線運動是建立在圓周運動之上的運動狀態，就像道德和本能的關係一樣，屬於兩個不同適用範圍的運動幾何狀態。根據疊加性原理則為，引力＋空氣分子力→重力＋地球表面的支撐力→摩擦力，這個順序同時也是核子物理、空間物理、牛頓運動定律三者關係的一種體現。

4．空間、時間、靜止狀態、運動狀態和各自對應的客觀現象之間關係的總結

⑴ 空間所具有的疊加性是不可逆的表現，即一個變量只能建立在一個定量之上。例如：三維空間＝二維平面空間的地球＋具有神經系統的生物（構成Z軸的縱深），即生物的生存和延續必須建立在穩定的空間上；四維空間（社會文明）＝地球＋人類＋共性標準。共性標準是聯繫多個個體成為集體的紐帶，例如：科學的單位標準、社會的道德、國家的法律等等，但文明的生存和延續同樣要建立在個體存在的基礎上。

⑵ 空間的定義為：N維空間是唯一一個變量維建立在（N－1）維的穩定空間上。其中，變量維為物理定律的觀察者，（N－1）維的穩定空間則為物理定律的適用範圍。這樣為了體現一個思想，即理解就是站在對方的角度去看世界。例如：三維空間的觀察者是具有神經系統的生物，適用範圍為地球；四維空間的觀察者為共性標準，適用範圍為人類。使用變量維這個概念僅僅是為了區分軸的直線概念，避免幾何和自然規律掛鈎而混淆了作為工具的三維坐標系和描述自然規律的三維空間。另外，在四維空間內描述共性的單位時間是和在三維空間描述生物晝夜節律的時間屬於兩個不同空間的物理量，混淆二者只對聯繫二者的觀察者具有主觀意義。

⑶ 牛頓運動定律中，靜態狀態是地球這個穩定空間的表現，運動狀態是人類對外界變化觀察的結果（Z軸或者變量維），而牛頓運動定律本身為四維空間的概念，即自然現象通過觀察者表現為行為或者言語，而行為或者言語通過共性標準成為理論。

總結：論文主要分析了時間、空間、靜態狀態和運動狀態和各自對應的客觀現象，目的是為了明確只存在於三維空間和四維空間的物理量，避免這些物理量會涉及核子物理和空間物理的總結。以牛頓運動定律為最終的推理結果，除了把研究方向和自然規律對應以外，同時也把邏輯加上順序概念，以便避免悖論的產生和確定人類在自然規律中的位置。