韩津
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摘要：通过三维空间和三维坐标系、匀速运动和加速运动、重力和引力的对比分析表明，不可逆的叠加性是理论物理所忽律的因素。根据叠加性原理，即一个变量只能建立在一个定量之上，N维空间被定义为：唯一一个变量维建立在（N－1）维的稳定空间上。

关键词：空间；叠加性；变量维

前言：如果把地球的形成直至人类生存环境的建立看作自然规律的方向，在空间物理和核子物理的总结中，是否应该以从星体环境（地球表面）总结而出的牛顿运动定律作为最终的推理结果，而并非理论基础呢？换个角度来看，用牛顿运动定律的适用范围内所定义的基本物理量，例如：空间、时间、运动几何状态等，来衡量空间物理和核子物理，是否会出现用道德标准来衡量本能反应的矛盾呢？

1．三维空间和三维坐标系的区别

笛卡儿三维坐标系是以X,Y,Z三条直线坐标轴交叉穿过一个中心点而构成。其中，Z轴垂直于X轴和Y轴构成的平面。作为工具化概念，可以把观察者定义为中心或者三维坐标系内的任意一点，来描述观察者所处的具体位置。在实际观察中的自然空间中，观察者的定位和三维坐标系却有所不同。首先，在地球表面的相对运动中，参照物和目标物体是观察者通过视觉观察，然后在神经中枢中联系在一起的，而参照物和目标物体除了位于一个共同地球平面之外，并没有直接的作用力联系。举例说明：没有直接作用力联系的两个苹果，通过人的观察可以得到1＋1＝2的逻辑推理结果。两个氢原子会通过分子力的直接联系构成氢分子，并同时维持1＋1＝2的逻辑推理。两个苹果的量变只对观察者有意义，两个氢原子的量变或者氢分子的质变只对分子力有意义。二者的比较表明，构成逻辑推理的两个物体必须建立在有直接作用力的基础上，所以相对运动的成立和观察者有着直接的联系。其次，远近或者纵深效果是拥有感官及神经系统的生物区别于物质的特征之一，这种效果主要通过Z轴来表现，例如绘画中的远近或者纵深效果。注意：目前弱视研究中，有证据显示，立体视的形成是运动神经和视觉神经共同作用的结果，而视觉神经系统只起到远近或者纵深效果的判定，所以我比较谨慎的只引入远近或者纵深效果。如果把拥有神经系统的生物本身定义为Z轴，通过垂直的重力和平面的支撑力（这个关系在第二点具体说明）构成的地球是X轴和Y轴构成的二维平面空间，则三维空间是Z轴叠加在X轴和Y轴构成的稳定二维平面空间上而构成。引用电影《东方不败》的对白“人就是江湖，你怎么退出？”，跨越空间的梦想则变得真实而无奈。工具是人类利用已经存在的物质（现象）而改造出来，顺序为观察自然现象的输入神经→神经中枢→用于改造自然的输出神经，而工具与自然现象的区分和人类在自然规律中的位置是理论物理必须明确的考虑因素。

2．匀速运动和加速运动的区别

牛顿运动定律的适用性体现在静态状态和运动状态之间的相互转换。大小相等、方向相反的作用力和反作用力的关系描述了静态状态，被打破的静态状态会转变成为加速度定律描述的运动状态，即物体的加速度与所受的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合力的方向相同。而当加速度方向的合力消失后，位于地球表面的运动状态会因为摩擦力的作用而逐渐抵消动能，并再次进入静止状态。

惯性定律和牛顿运动定律的适用性无关。运动状态主要通过单位时间内的位移变化来观察，但其前提条件是，观察者保留了运动状态中起点、过程、终点的信息，从而判定物体的运动状态。如果忽略观察者，就会导致飞矢不动的悖论（Zeno of Elea），即起点和终点重合，所以单位时间和位移都是以观察者（Z轴）的存在为前提条件下的物理量。惯性定律引入了合外力为零的理想条件，但符合合外力为零的情况却有两种，即消失和抵消。首先，牛顿运动定律中，联系地球和地球表面物体的直接作用力为静摩擦力，或者说，物体对地球表面的压力和地球表面对物体的支撑力之间的相互作用构成了静摩擦力。这个关系表明，当物体脱离地球表面，静摩擦力会因为物体和地球表面之间不再有直接的作用关系而为零。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现象，除了具有合外力为零的逻辑推理，而且作用力和反作用力却依然维持相互作用的关系。虽然这二者是两个不同现象，但在实际应用中，观察者的主观观察可以完全避免这点区别的影响，因为物理学只描述可以被观察到的物理量，描述不存在或者消失的物理量是无意义的，所以合外力为零的现象主要对应抵消或者平衡的现象。但在脱离人类主观观察的环境中，如核子物理和空间物理，抵消和消失的混淆导致一系列的问题，例如：在磁现象中，正负概念只是运动方向的观察结果，为什么最后变成了物质和反物质之间的湮灭现象呢？由于论文只讨论经典力学范围的叠加性，所以这个问题留在下次具体讨论。相对性的适用性在于平行性，例如：两个运动物体构成的相对运动，是通过观察者定义的时间、位移等共性标准而统一起来，即两个运动物体之间的关系是平行的，但两个运动物体和观察者之间却是叠加性，即物体状态要根据观察者定义的共性标准而确定，例如：物体的静止状态或者运动状态，完全根据观察者定义的参照物而确定。换个角度来看，如果通过摩擦力把地球自转和运动物体看作相对运动，那么地球是随运动物体而自转，还是物体随地球自转而运动，对于相对性并没有任何影响，因为任何一个物体都可以作为参照物。但对于叠加性而言，却是违背自然规律的结果，例如：对于一个双手倒立的人，你是否会认为对方正在举起地球呢？根据以上分析，作为理论上的考虑因素，叠加性要优先于相对性。其次，在静止状态中，相对于地球上的观察者，共同位于同一个地球平面的参照物是相对的静止状态，相对于地球，地球表面的所有静止物体都是随地球自转而做着同步的圆周运动。因此，牛顿运动定律中的静止状态和地球自转等同。在牛顿运动定律中加入叠加性，即运动状态是建立在静止状态（地球自转）之上，可以把牛顿运动定律局限在摩擦力的范围内，而作用力和反作用力定律和加速度定律则为静止状态和运动状态的具体说明。

3．重力和引力之间区别

重力描述的是相对于地球而做的自由落体运动，维持一个星体对另一个星体做环绕运动而不脱离或者靠近的现象则描述为引力。重力和引力是否可以归于同种作用力需要以下实验证明，即在排除分子力影响的情况下，自由落体运动是否还能重现（注意：具有除气作用的星体环境不适合作为验证依据）。引出这个问题的原因在于，空气摩擦力在自由落体运动中被认为是扮演阻力的角色。根据摩擦力和牛顿运动定律之间关系的分析，忽略空气摩擦力的假设是否同样是脱离自由落体运动的适用范围呢？实际现象中，重力和其对应现象自由落体运动是在充满空气分子的环境下的观察，而引力和星体之间的环绕运动是宇宙中真空环境的观察。假设是地球大气层内的空气分子力引起圆周运动向直线运动的转变，即重力是引力加上空气分子力共同产生的，就可以解释为什么月球不会出演彗星撞地球的角色和电子为什么不会因为动能的衰竭而跌入核子，即直线运动是建立在圆周运动之上的运动状态，就像道德和本能的关系一样，属于两个不同适用范围的运动几何状态。根据叠加性原理则为，引力＋空气分子力→重力＋地球表面的支撑力→摩擦力，这个顺序同时也是核子物理、空间物理、牛顿运动定律三者关系的一种体现。

4．空间、时间、静止状态、运动状态和各自对应的客观现象之间关系的总结

⑴ 空间所具有的叠加性是不可逆的表现，即一个变量只能建立在一个定量之上。例如：三维空间＝二维平面空间的地球＋具有神经系统的生物（构成Z轴的纵深），即生物的生存和延续必须建立在稳定的空间上；四维空间（社会文明）＝地球＋人类＋共性标准。共性标准是联系多个个体成为集体的纽带，例如：科学的单位标准、社会的道德、国家的法律等等，但文明的生存和延续同样要建立在个体存在的基础上。

⑵ 空间的定义为：N维空间是唯一一个变量维建立在（N－1）维的稳定空间上。其中，变量维为物理定律的观察者，（N－1）维的稳定空间则为物理定律的适用范围。这样为了体现一个思想，即理解就是站在对方的角度去看世界。例如：三维空间的观察者是具有神经系统的生物，适用范围为地球；四维空间的观察者为共性标准，适用范围为人类。使用变量维这个概念仅仅是为了区分轴的直线概念，避免几何和自然规律挂钩而混淆了作为工具的三维坐标系和描述自然规律的三维空间。另外，在四维空间内描述共性的单位时间是和在三维空间描述生物昼夜节律的时间属于两个不同空间的物理量，混淆二者只对联系二者的观察者具有主观意义。

⑶ 牛顿运动定律中，静态状态是地球这个稳定空间的表现，运动状态是人类对外界变化观察的结果（Z轴或者变量维），而牛顿运动定律本身为四维空间的概念，即自然现象通过观察者表现为行为或者言语，而行为或者言语通过共性标准成为理论。

总结：论文主要分析了时间、空间、静态状态和运动状态和各自对应的客观现象，目的是为了明确只存在于三维空间和四维空间的物理量，避免这些物理量会涉及核子物理和空间物理的总结。以牛顿运动定律为最终的推理结果，除了把研究方向和自然规律对应以外，同时也把逻辑加上顺序概念，以便避免悖论的产生和确定人类在自然规律中的位置。