電磁場(chǎng)理論形式邏輯分析

前言

十年前，上海交通大學(xué)的楊本洛教授前來(lái)看望我，并送來(lái)他寫(xiě)的幾本著述，談了他在流體力學(xué)研究方面一些與眾不同的思想。我不久即給中科院力學(xué)所的領(lǐng)導(dǎo)打電話(huà)，介紹他去那里作學(xué)術(shù)報(bào)告。此后，他利用來(lái)京的機(jī)會(huì)，多次與我就理論流體力學(xué)以及基礎(chǔ)科學(xué)研究方面的一些基本問(wèn)題進(jìn)行探討。近年，楊本洛教授基礎(chǔ)科學(xué)研究的范圍在逐步拓展，時(shí)有著述問(wèn)世并總要惠贈(zèng)于我，《電磁場(chǎng)理論形式邏輯分析》一書(shū)就是他的又一新作。楊本洛的研究已經(jīng)超出我所從事的空氣動(dòng)力學(xué)的研究領(lǐng)域，但是對(duì)于在自然科學(xué)研究中強(qiáng)化“物質(zhì)第一性”和“邏輯自洽性”兩個(gè)基本原則，努力使用嚴(yán)格的科學(xué)語(yǔ)言，采用體系性的和追根溯源式的研究方法我是贊成的。自然科學(xué)研究不能脫離工程應(yīng)用?？v觀人類(lèi)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史，總是工程應(yīng)用在促進(jìn)基礎(chǔ)科學(xué)研究的深化，基礎(chǔ)科學(xué)研究的成果最終需要體現(xiàn)于工程應(yīng)用并接受工程應(yīng)用的檢驗(yàn)，這是我的一貫看法。但是，這并不表示可以忽視基礎(chǔ)科學(xué)的系統(tǒng)研究，相反，我一直強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)基礎(chǔ)科學(xué)研究，力爭(zhēng)源頭創(chuàng)新，重視基礎(chǔ)科學(xué)研究的意義，認(rèn)識(shí)到基礎(chǔ)科學(xué)研究成果具有的指導(dǎo)作用以及潛藏的工程應(yīng)用價(jià)值。在此新著即將出版之際，應(yīng)著者之邀，欣然命筆，是以為序。

內(nèi)容概要

作為20世紀(jì)基礎(chǔ)科學(xué)邏輯檢查系列叢書(shū)的第一冊(cè)，本書(shū)匯集了著者自2005年末起所書(shū)寫(xiě)，主要涉及“經(jīng)典電磁場(chǎng)理論”數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的若干文章。著者指出：如果說(shuō)20世紀(jì)的量子力學(xué)之所以面對(duì)哲學(xué)基礎(chǔ)眾所周知的矛盾，在邏輯上最終不能不歸咎于經(jīng)典電磁場(chǎng)理論體系的一些基本概念并沒(méi)有真正得到澄清的話(huà)，那么，經(jīng)典電磁場(chǎng)理論體系隱含的眾多邏輯不自洽問(wèn)題與目前計(jì)算動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)所面對(duì)的困境，則必須邏輯地歸咎于與雙旋度微分算子相關(guān)的一系列基本數(shù)學(xué)命題并沒(méi)有解決，而相關(guān)的恰當(dāng)數(shù)學(xué)物理模型至今沒(méi)有真正建立起來(lái)的緣故。本書(shū)僅僅專(zhuān)注于形式邏輯的分析，期待能夠?yàn)镸axwell所建立經(jīng)典電磁場(chǎng)理論體系如何嚴(yán)格化的問(wèn)題提供必要的邏輯準(zhǔn)備。此外，通過(guò)正文之前題為“直面現(xiàn)代科學(xué)生活‘反常’的嚴(yán)肅思考”的綜述，就如何看待、理解和評(píng)價(jià)現(xiàn)代自然科學(xué)研究活動(dòng)中發(fā)生的事件，乃至如何看待自然科學(xué)研究本身的問(wèn)題，著者發(fā)表了一些獨(dú)到而不乏警示意義的見(jiàn)解。該書(shū)可供從事基礎(chǔ)數(shù)學(xué)和應(yīng)用數(shù)學(xué)、理論物理、電磁場(chǎng)理論和計(jì)算，以及科學(xué)哲學(xué)基礎(chǔ)研究的科學(xué)技術(shù)和哲學(xué)工作者、教師和大學(xué)生參考。

書(shū)籍目錄

綜述——直面現(xiàn)代科學(xué)生活“反?！钡膰?yán)肅思考1　解讀經(jīng)典電磁場(chǎng)方程不可求解性的數(shù)學(xué)背景和數(shù)學(xué)內(nèi)涵　1.1　引言——Maxwell方程組“不具可解性”的提出　1.2　何謂“Maxwell方程組不具可解性”的本質(zhì)內(nèi)涵　　1.2.1　數(shù)學(xué)物理模型必需的完整性、協(xié)調(diào)性和獨(dú)立性　　1.2.2　經(jīng)典電磁場(chǎng)理論Maxwell方程組“不可求解性”的數(shù)學(xué)分析　　1.2.3　經(jīng)典電磁場(chǎng)理論體系動(dòng)態(tài)方程的“不可求解性”分析　　1.2.4　經(jīng)典電磁場(chǎng)理論“波動(dòng)方程”同樣不具“可解性”的一般分析　1.3　關(guān)于與Maxwell方程組不具可解性”現(xiàn)象相對(duì)應(yīng)的“數(shù)學(xué)悖論”的一般反思2　雙旋度Poisson方程兩類(lèi)定解問(wèn)題的恰當(dāng)構(gòu)造與恒穩(wěn)磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的嚴(yán)謹(jǐn)化　2.1　引言　2.2　相關(guān)經(jīng)典理論隱含的一系列邏輯悖論與若干沒(méi)有解決的問(wèn)題　　2.2.1　求解雙旋度Poisson方程習(xí)慣使用的“正則規(guī)范”隱含“邏輯自?！钡膯?wèn)題　　2.2.2　雙旋度Poisson方程兩種經(jīng)典積分表述之間的邏輯不相容問(wèn)題　2.3　雙旋度Poisson方程積分方程的重新構(gòu)造和矢量勢(shì)任意散度假設(shè)的“自適定性”證明　2.4　雙旋度Poisson方程內(nèi)蘊(yùn)的“欠定性”特征　2.5　與雙旋度算子相關(guān)的第一種“數(shù)學(xué)物理模型”的恰當(dāng)構(gòu)造　2.6　與雙旋度算子相關(guān)的第二種“數(shù)學(xué)物理模型”的恰當(dāng)構(gòu)造　2.7　恒穩(wěn)磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型的嚴(yán)謹(jǐn)化思考　　2.7.1　靜磁場(chǎng)恰當(dāng)邊值問(wèn)題的建立　　2.7.2　若干需要注意的問(wèn)題　2.8　合理形式表述“整體觀”和“局限性”的辯證統(tǒng)　2.9　關(guān)于雙旋度Poisson方程研究現(xiàn)狀的一個(gè)附帶的“歷史性”反思3　波動(dòng)方程一種“獨(dú)立”形式的提出與恰當(dāng)定解問(wèn)題的合理構(gòu)造　3.1　引言　3.2　關(guān)于波動(dòng)方程的習(xí)慣表述是否具有“普適性”意義的反思　3.3　波動(dòng)方程的“耦合”特征與“實(shí)體論”本質(zhì)　3.4　雙旋度波動(dòng)方程的“存在性”和“可解性”問(wèn)題的辯證統(tǒng)　3.5　雙旋度波動(dòng)方程“完整數(shù)學(xué)模型”的構(gòu)造4　變化電流激發(fā)動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)物理模型　4.1　引言　4.2　經(jīng)典電磁場(chǎng)理論“定義域”的重新界定　　4.2.1　靜電場(chǎng)　　4.2.2　靜磁場(chǎng)　　4.2.3　形式系統(tǒng)自變量必需的“獨(dú)立性”前提　　4.2.4　關(guān)于簡(jiǎn)單理論有限論域若干“可能擴(kuò)張”模式的形式認(rèn)定　　4.2.5　有限論域擴(kuò)張中的“構(gòu)造性”特征　4.3　經(jīng)典電磁場(chǎng)理論體系“電磁波方程”的重新構(gòu)造　4.4　關(guān)于為“動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)”重新構(gòu)造恰當(dāng)數(shù)學(xué)物理模型的若干思考　4.5　動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)“雙旋度波動(dòng)方程”及其恰當(dāng)定解問(wèn)題的合理重構(gòu)5　Michelson-Morley實(shí)驗(yàn)的可解釋性與彎曲電磁波物質(zhì)基礎(chǔ)探索　5.1　引言　5.2　重新確認(rèn)“微分關(guān)系式”和“代數(shù)關(guān)系式”的不同數(shù)學(xué)特征　5.3　理性解讀Michelson—Mol‘ley實(shí)驗(yàn)的物質(zhì)基礎(chǔ)與重新確立電磁波的物質(zhì)屬性　5.4　關(guān)于Michelson—Morley實(shí)驗(yàn)“可解釋性”問(wèn)題若干“直觀性”的幾何解釋　5.5　電磁波呈現(xiàn)彎曲跡線(xiàn)的平凡真實(shí)性及其物質(zhì)背景　5.6　關(guān)于為彎曲波跡建立“一般性變分原理”的初步思考6　正視矛盾，反對(duì)“約定論”的自欺和愚昧。重視數(shù)學(xué)科學(xué)的“實(shí)體論”基礎(chǔ)　6.1　一個(gè)涉及數(shù)學(xué)表述“實(shí)體論”基礎(chǔ)的歷史性評(píng)述　6.2　正視“約定論”數(shù)學(xué)“充滿(mǎn)矛盾”的現(xiàn)狀　6.3　人類(lèi)重新面對(duì)“反對(duì)愚昧、崇尚科學(xué)”的重大命題7　修正Faraday定律經(jīng)典表述的邏輯論證　7.1　重新認(rèn)識(shí)Faraday定律“物理背景”的形式表述　7.2　一個(gè)相關(guān)“歷史事實(shí)”的澄清　　7.2.1　關(guān)于Neumann研究工作的大概介紹　　7.2.2　關(guān)于Maxwell所做整理工作的介紹　　7.2.3　關(guān)于Neumann獨(dú)立研究結(jié)果一個(gè)必要的附加評(píng)述　7.3　正視Maxwell整理工作中的“邏輯主體”錯(cuò)亂及其修正　7.4　經(jīng)典理論中關(guān)于Faraday定律“習(xí)慣性陳述”的反例　　7.4.1　經(jīng)典表述中“靜磁場(chǎng)能量分析”反例　　7.4.2　經(jīng)典表述中“動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)”反例　　7.4.3　兩“反例”小結(jié)　7.5　關(guān)于“右手法則”物理內(nèi)涵的重新認(rèn)識(shí)　7.6　澄清若干與“形式邏輯”和“物理理念”相關(guān)的基元概念　　7.6.1　形式系統(tǒng)“因變量和自變量”邏輯不相容的問(wèn)題　　7.6.2　關(guān)于Faraday電磁感應(yīng)定律和Biot—Savart公式之間“邏輯關(guān)聯(lián)”的重新認(rèn)定　　7.6.3　Faraday電磁感應(yīng)定律“物理內(nèi)涵”的重新剖析8　重新賦予“位移電流”確定物質(zhì)內(nèi)涵及其理性重釋　8.1　引言　8.2　關(guān)于“位移電流”經(jīng)典詮釋的邏輯審查　　8.2.1　經(jīng)典定義隱含的邏輯缺陷　　8.2.2　揭示上述不當(dāng)定義隱含的某些合理啟示　8.3　經(jīng)典理論構(gòu)造“位移電流”的不同方法及其邏輯不當(dāng)　　8.3.1　構(gòu)造“位移電流”的一種傳統(tǒng)方法及其存在的明顯不足　　8.3.2　另一種構(gòu)造“位移電流”方式及其隱含的邏輯悖論　　8.3.3　再一種構(gòu)造“位移電流”的方法　8.4　揭示經(jīng)典電磁場(chǎng)理論形式表述系統(tǒng)若干主要“邏輯不相容”問(wèn)題　　8.4.1　經(jīng)典理論“因變量和自變量”之間的邏輯不相容　　8.4.2　經(jīng)典電磁場(chǎng)理論在“形式系統(tǒng)與形式系統(tǒng)邏輯主體”之間存在的“邏輯不相容”問(wèn)題　　8.4.3　經(jīng)典理論無(wú)視邏輯嚴(yán)謹(jǐn)性的“隨意延拓”問(wèn)題　8.5　關(guān)于“位移電流”概念的系統(tǒng)性澄清　　8.5.1　作為“形式量”存在的邏輯合理性　　8.5.2　糾正等同于“電流分布”的習(xí)慣認(rèn)識(shí)以及揭示其“無(wú)質(zhì)無(wú)形”的物質(zhì)基礎(chǔ)　　8.5.3　與“電荷源”邏輯對(duì)應(yīng)的重新澄清　　8.5.4　與Lenz電磁感應(yīng)定律的大概邏輯呼應(yīng)　　8.5.5　能量分析　8.6　自然科學(xué)“實(shí)體論”和“約定論”基礎(chǔ)的邏輯分析　　8.6.1　重視Courant對(duì)“公理化思想”的反駁及其不足　　8.6.2　重視“懷疑論”的正面思維啟示　8.7　結(jié)束語(yǔ)9　現(xiàn)代計(jì)算電磁學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的若干初步思考　9.1　引言　9.2　計(jì)算電磁學(xué)目前隱含的若干邏輯不自洽問(wèn)題　　9.2.1　Maxwell方程組形式不完整問(wèn)題　　9.2.2　經(jīng)典表述中自變量和因變量之間的邏輯不相容問(wèn)題和因變量的重新恰當(dāng)認(rèn)定　　9.2.3　Lorentz變換的“約定論”基礎(chǔ)　　9.2.4　經(jīng)典波動(dòng)方程與邊界條件的“邏輯不相容”問(wèn)題　　9.2.5　雙旋度算子的“獨(dú)立性”、“完整性”與“欠定性”問(wèn)題　　9.2.6　隱含于“時(shí)域差分法”中的邏輯不當(dāng)與計(jì)算復(fù)雜性問(wèn)題　9.3　雙旋度Poisson方程的兩類(lèi)定解問(wèn)題與恒穩(wěn)磁場(chǎng)模型的嚴(yán)謹(jǐn)化　9.4　波動(dòng)方程一種“獨(dú)立”形式的提出與相關(guān)定解問(wèn)題的恰當(dāng)構(gòu)造　9.5　變化電流激發(fā)動(dòng)態(tài)電磁場(chǎng)的數(shù)學(xué)物理模型　9.6　小結(jié)

章節(jié)摘錄

綜述——直面現(xiàn)代科學(xué)生活“反?！钡膰?yán)肅思考本書(shū)是一部以20世紀(jì)基礎(chǔ)科學(xué)作為特定對(duì)象，重新進(jìn)行邏輯檢討和審查的文集，收集了筆者自2005年開(kāi)始撰寫(xiě)的文章。這些文章主要集中于探討與電磁場(chǎng)理論、兩類(lèi)“相對(duì)論”以及宏觀力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科相關(guān)的形式邏輯分析問(wèn)題；此外，還涉及如何評(píng)價(jià)和理解現(xiàn)代自然科學(xué)體系，乃至如何恰當(dāng)看待自然科學(xué)研究本身或科學(xué)生活現(xiàn)狀這個(gè)屬于科學(xué)哲學(xué)基本命題的思考。大概在2005年夏秋之際，終于將《量子力學(xué)形式邏輯與物質(zhì)基礎(chǔ)探析——現(xiàn)代自然科學(xué)基礎(chǔ)的哲學(xué)和數(shù)學(xué)反思》這部“似乎越寫(xiě)越長(zhǎng)，幾乎難以收筆”的專(zhuān)著全部清稿。本打算盡快完成《宏觀力學(xué)的哲學(xué)和數(shù)學(xué)反思第二卷——宏觀物質(zhì)粒子本質(zhì)和熱力學(xué)理性重建》一書(shū)的撰寫(xiě)，以便還清拖了多時(shí)的陳年舊賬。但是，不久發(fā)現(xiàn)《量子力學(xué)形式邏輯與物質(zhì)基礎(chǔ)探析》一書(shū)針對(duì)Maxwell電磁場(chǎng)理論所做的批判在推導(dǎo)過(guò)程中存在“符號(hào)”錯(cuò)誤。雖然在相關(guān)章節(jié)的最后曾經(jīng)以“勘誤與補(bǔ)充說(shuō)明”的形式做了簡(jiǎn)單糾正，但是這樣的糾正遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足以說(shuō)明問(wèn)題，難以消除因?yàn)榉?hào)錯(cuò)誤必然導(dǎo)致讀者的思想會(huì)進(jìn)一步紊亂的問(wèn)題。加之當(dāng)時(shí)《科技導(dǎo)報(bào)》雜志社希望我給他們繼續(xù)提供較有分量的科學(xué)論文，于是開(kāi)始寫(xiě)以上所述及的不同領(lǐng)域中的一系列論文。這本文集正是這一年來(lái)所寫(xiě)一系列文章的匯編，原來(lái)準(zhǔn)備以《電磁場(chǎng)理論形式邏輯分析及其他》的書(shū)名出版，只是根據(jù)出版社的建議，分冊(cè)并重新命名出版。為了便于讀者對(duì)相關(guān)論述希望表達(dá)的內(nèi)容有較全面的理解，并能繼而做出較為中肯的判斷，需要大致介紹書(shū)寫(xiě)不同文章的不同的思考背景。同時(shí)，按照撰寫(xiě)和發(fā)表論文的順序，將其中發(fā)生的一些事情告訴讀者，以期人們關(guān)注、重視和認(rèn)真思考目前科學(xué)生活中大量反常事實(shí)的普遍存在。并且可以相信：對(duì)我國(guó)的基礎(chǔ)科學(xué)研究而言，這些本不屬于科學(xué)論述以?xún)?nèi)而且不無(wú)過(guò)分沉重的思考卻更為重要。

編輯推薦

《電磁場(chǎng)理論形式邏輯分析》由上海交通大學(xué)出版社出版。

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