经典与时代的批判
----------经典力学的成就与局限性
摘要：论述经典力学的成就，批判经典力学的绝对时间、绝对空间、引力本质、质量不变等观点，说明其应用范围及其与经典物理学的矛盾。
关键词：空间 时间 引力的本质 质量 速度 能量 矛盾
一、经典力学的成就
经典力学的理论体系是以牛顿运动三定律为基础的。牛顿系统地总结了伽利略、开普勒和惠更斯等人的工作，得到了万有引力定律和牛顿运动三定律，于 1687年出版了《自然哲学数学原理》。这是牛顿的一部代表作，也是力学的一部经典著作。牛顿在这部书中，从力学的基本概念(质量、动量、惯性、力等)和基本定律(运动三定律)出发，运用他所发明的微积分这一锐利的数学工具，建立了经典力学的完整而严密的体系，把天体力学和地面上的物体的力学统一起来，这是物理学史上第一次大的综合。所以，牛顿的《自然哲学数学原理》的出版，标志着经典力学体系的建立。这对科学发展的进程以及后代科学家们的思维方式产生了极其深刻的影响。牛顿力学的建立标志着近代理论自然科学的诞生，并成为其他各门自然科学的典范。
二、经典力学的局限性
创造历史的人们总是不可避免地要受到历史的制约，牛顿当然也不例外。由于受到时代的局限，牛顿创立的经典力学的基本概念和基本原理存在着固有的局限性，主要表现在以下几个方面：
第一，引入了绝对时间、绝对空间等基本概念。按照牛顿的说法，绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着。绝对空间就其本性而言，是与任何外界事物无关而永远是相同的和不动的。绝对运动是一个物体从某一绝对的处所向另一绝对的处所的移动。
莱布尼兹、贝克莱、马赫等先后都对绝对空间、时间观念提出过有价值的异议，指出过，没有证据能表明牛顿绝对空间的存在。爱因斯坦推广了上述的相对性原理，提出狭义相对论。在狭义相对论中，长度和时间间隔也变成相对量，运动的尺相对于静止的尺变短，运动的钟相对于静止的钟变慢。在广义相对论中，时空的性质不是与物体运动无关的：一方面，物体运动的性质要决定于用怎样的空间时间参照系来描写它另一方面时空的性质也决定于物体及其运动本身。
量子论的发展，对时间概念提出了更根本的问题。量子论的结论之一就是：对于一个体系在过去可能存在于什么状态的判断结果，要决定于在现今的测量中做怎样的选择。这种现在与过去之间的相互关系，是与因果顺序概念十分不同的，暗含于时间概念中的因果序列要求过去的存在应是不依赖现在的。
因此，用时间来描述事件发生的顺序，可能并不总是合用的。空间与时间是事物之间的一种次序，但并不一定是最基本的次序，它可能是更基本的次序的一种近似。
第二，牛顿虽然对引力的本质持审慎态度，但最终还是对它作了抽象的、纯粹数学形式的概括，把它实际看作是一种直接的、即时传递的超距作用力。
爱因斯坦的广义相对论对万有引力做出一种解释，就是时空本身是有弹性的，可以弯曲、伸展。当一个有质量的物体置于某一空间时，空间就会弯曲变形，质量越大，空间弯曲变形就越严重。那么，空间为什么会在有质量的物体周围弯曲呢？爱因斯坦也没能给出答案。所以，爱因斯坦的弯曲空间理论也没有说明引力的本质是什么。量子力学关于电荷间的电磁力和强子间的强相互作用力的传递原理的解释也没有说明引力的本质是什么。认为引力是通过引力场或引力子来传递的观点也未得到肯定，因为，至今科学家也没有找到传递万有引力作用的引力子。
第三、 在经典力学中物体的质量是恒定不变的，它与物体的速度或能量无关。
在相对论中质量这一概念的外延就被大大地扩展了。.爱因斯坦著名的质能方程E=mc2使到原来在经典力学中彼此独立的质量守恒和能量守恒定律结合起来，成了统一的“质能守恒定律”，它充分反映了物质和运动的统一性。质能方程说明，质量和能量是不可分割而联系着的.一方面，任何物质系统既可用质量m来标志它的数量，也可用能量E来标志它的数量；另一方面，一个系统的能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统接受而增加了能量时，其质量也相应地增加.
爱因斯坦从力学的观点出发，考虑两个球体的弹性碰撞，利用动量守恒定理和相对论速度相加定理能够导出著名的质速度公式
该式说明，物体的质量不再是与其运动状态无关的量，它依赖于物体的运动速度。运动物体速度为v时的质量为 ，式中m0为物体的静质量，当物体的速度趋于光速时，物体的质量趋于无穷大。
第四，经典力学定律只适用于宏观低速世界，对于可与光速相比的高速情况和微观世界的适用问题，当时没有涉及也不可能涉及。
第五，经典物理学与经典力学的潜在矛盾
在经典物理学中，最难使人满意之处恐怕莫过于对光的描述了。如果微粒说是正确的，那么人们不禁要问，当光被吸收的时候，组成光的粒子变成了什么呢？而且为了既表示可称量物质又表示光，必须在讨论中引入不同的实体，这无论如何也不能使人心安理得。
同样，纳入力学框架中的光的波动论也难以自圆其说。按照波动论，光被解释为充满宇宙空间的以太的振动。由于光是横波，因此以太必须具有承受切应力而不承受压应力的能力，又由于以太对可称量物质并不产生可观察到的阻力，它又必须具有极小的密度。为此，人们绞尽脑汁，臆想出种种以太模型。这种无所不能、无奇不有的以太反倒使人如堕五里雾中。
经典力学的基本概念和基本原理在热力学中也遇到了一些麻烦。1865年，克劳修斯确立了热力学第二定律，该定律揭示出与热现象有关的物理过程具有不可逆性。在经典力学中，从来也未发现类似的情况，力学过程的可逆性是由普遍的力学原理做保证的。可是热力学第二定律也是普遍成立的，因此，这个矛盾是无法用力学的基本观念予以解释的。
三、总结
牛顿用自己毕生的精力，建起了一座科学丰碑，他的研究推动了人类文明的进程，它在宏观物理学的各方面所取得的成就就是极其广泛和辉煌的。然而创造历史的人们总是不可避免地要受到历史的制约，牛顿当然也不例外。由于受到时代的局限，牛顿在否定亚里士多德以来有关错误论述和含糊概念、创立牛顿力学的同时，也在其中隐含了自我否定的潜在因素。诚如恩格斯所说的：“凡在人类历史领域中是现实的，随着时间的推移，都会成为不合理的；因而按其本性来说已经是不合理的，一开始就包含着不合理性”。(《马克思恩格斯选集》第四卷)
由于牛顿尽力把他的体系表现为由经验必然性所决定的，特别是由于经典力学在实践上的巨大成就，足以阻碍后人去思考那些基本概念和基本原理的先验特征，以至于在相当长的时期内，无论谁也没有想到，整个物理学的基础可能需要从根本上加以改造。事实上，物理学在每一个历史时期都有它自己的基本概念和基本原理，而继后的时期人们又往往夸大它们的作用，不适当地把它们误用到其所能及的范围之外。为了消除这种误用，每—个历史时期都需要一种新的启蒙，正是这种永不止息的启蒙精神，才使科学不致变为僵化的教条。
参考文献：
[1]经典场论 张启仁著 北京：科学出版社，2003
[2]量子力学 井孝功著 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004
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[7]热力学 王竹溪著 北京：北京大学出版社，2005
[8]物理学史 郭奕玲，沈慧君编著 北京：清华大学出版社，1993
[9]大学物理．下 钟江帆主编 北京：高等教育出版社，2004
不是的，一般来说高校的选修课难度都不大，主要以更多的普及学生文化知识为目的，所以课业难度会相应的下降许多，只要稍微认真听课是不会挂课的，望楼主采纳。
看一眼缤纷的河岸吧！那里草木丛生，鸟儿鸣于丛林，昆虫飞舞其间，蠕虫在湿木中穿行，这些生物的设计是多么的精巧啊！彼此虽然如此不同，但却用同样复杂的方式互相依存，而它们都是由发生在我们周围的那些法则产生出来的，这岂不是十分有趣？这些法则，广义上讲就是伴随着生殖的生长；隐含在生殖之中的遗传；由于生活条件的直接或间接作用，以及器官的使用和废弃导致的变异；过度繁殖引起生存斗争，从而导致自然选择、性状分异及较少改良类型的绝灭。这样，从自然界的战争中，从饥饿和死亡里，产生了自然界最可赞美的东西——高等动物。认为生命及其种种力量是由“造物主”（指大自然，而不是宗教意义上的神。译者注。）注入到少数几个或仅仅一个类型中去的，而且认为地球这个行星按照地球引力法则，旋转不息，从最简单的无形物体演化出如此美丽和令人惊叹的东西，而且这一演化过程仍在继续，这才是一种真正伟大的思想观念！
——节选自一部英国大作。
首先被描述美的文字微微地感动了一下。缤纷的河岸，丛生的草木，鸟儿昆虫游于其间，蠕虫穿行湿木，多么生意盎然的优美图画！“这些生物的设计是多么的精巧啊！”我们当然由于阅读的惯性，把这句话也看成是文学性的描述。这个对大自然缩影的描写太优美了，优美得导致写这些文字的作者，不管他是出于什么动机，都不由自主的发出“这一切源于设计”的意念。这岂不十分有趣？接下来作者的描述认为彼此虽然如此不同，但却互相依存，并且都是由某些法则产生出来的。这些法则就是众所周知的“优胜劣汰，用进废退”原理。优等的把劣质的淘汰掉，经常用的器官就越来越发达，不怎么用的就越来越废掉了。感性上讲，这八个字特别在社会市场领域是促进优质产品不断产生，劣质产品逐渐退出的因素。但是在生物领域，我一直为之疑惑：野兔的天敌是野狗，兔一知道远处有狗就会拼命狂逃；老鼠的天敌是猫，猫一有耗子的线索就苦追不舍；老鹰会从尊贵的天国宝座上屈尊，下到凡尘只为了品尝一只还没有学会下蛋的小鸡……但是这种生存状态的精灵们你追我逃了成万上亿年，没有谁把谁灭了。一种解释说，这就叫生物链。不是说优胜劣汰吗？难道在不同的生物中间不存在这个“优胜劣汰”的法则？
也许，“优胜劣汰”的真正涵义是说，某一个原始物种内部产出了若干变种，在这若干变种之间，好的生存下来，劣的随着自然的演变就消失了。咋一看是可以勉强成立的，至少它解释了劣的是怎么消失的。作者也描述了生物是经过很精巧的设计。是啊，仅根据人的大脑每秒钟发生以亿为单位次数的生化反应这个不可思议的奇妙现象，我们恐怕不是仅仅用精巧两个字就能形容的了。谁会幼稚地妄断不断发展的计算机技术再发展一千年，就会在设计奇妙性上与人脑相媲美？还有，计算机的每一小步发展都是经过不可估量的艰辛劳动和具有无限智慧的设计者——人，在一次次观察，一次次研讨，一次次尝试，一次次……从而把认为最精良的成品拿去面市。而人脑是怎么来的？众人理所当然异口同声地说——自然，自然，自然，没有任何智慧参与，自然进化而来的——就是碰，碰，碰，无数的细胞无序的生物元素无限的可能性就这样乱碰乱撞乱凑起来的。并且我们把这个过程用一个生物学名词来粗糙地概括——变异！这就是变异。变异导致同一物种产生很多类型的变种，好的存下来，不中用的变种就逐渐消失了。我有限的智慧结合无限地搜集信息得出的结论是，遗传学上的“变异”，是一种很可怕的词眼。这个词语的孪生词是“癌变”。也就是说，变异也许有可能产出一个较母体“进化”的子体，但这种可能性以billion为单位分之一！这种可能性和零之间可以画一个比等号弯不了多少的约等号。
那么，宇宙间最智能的人脑，在太初，难道就真的是一粒比分子原子还小的单细胞？经过若干年无意志参与的碰碰撞撞和随机的分散加上不确定的组合，逐渐金箍棒似的由粒子膨胀成无限倍大后又魔法性的凑合成了高智能的器官，组成无限能量的人脑；另外，人五脏六腑的协调性、血管神经天衣无缝的精密搭配，都是基于一个极度狭小的参数，一个比神五神六的设计要精确和智慧无限倍的狭小参数，这一切都是无机的变异，变异，再变异就变出来的吗？优胜劣汰，劣的是自然要淘汰的，但完美奇妙具备无限潜能的人脑这种神奇的构造就是所谓的不断无意识变异演化的产品吗？我突然怀疑“无稽之谈”这个词语就是为关于变异效应的观点量身定做的。用进废退，倘若不用的就废弃越用的越进化，那关于爱因斯坦大脑的解剖学结果所公布的“最智慧的人也只用了其潜能的百分之十”的结论，大脑潜能的百分之九十由何而来！？
先暂且承认宇宙最神奇的大脑构造是变异来的，倘若真有若干billion分之一的变异可能产生出了那种我们只用了其潜能百分之十都不到的大脑，那没有用到的百分之九十在所谓的几十万年甚至几亿年里为什么没有废弃？根据读师范一年级第一学期时（2001年），上海外教社出版的大学英语第十单元的介绍人脑的课文而知，所谓的用进废退就是，一个从来没有停止过阅读计算写作的老人，其智力功能往往比另一个只从事一些简单的体力劳动哪怕是比之年轻的人还要高。用进废退的原理鼓励人勤动脑是好的，也是科学的。用来解释这个“自然界最可赞美的东西——高等动物”的产生，凭心而论难道不比说太阳被天狗吃了还难以接受吗？
“认为生命及其种种力量是由造物主注入到少数几个或仅仅一个类型中去的，而且认为地球这个行星按照地球引力法则，旋转不息，从最简单的无形物体演化出如此美丽和令人惊叹的东西，而且这一演化过程仍在继续，这才是一种真正伟大的思想观念！”这是这部英国作品的原话，翻译的人翻译成中文时在“造物主”三个字上面加了引号，后面加了个括弧，里面写“指大自然，不是宗教所说的神”。这个括弧大大地激发了我的好奇心，我隐隐约约感到翻译者欲盖弥彰的动机。我知道原作者不可能有括弧里所说的这层含义，至少说原作者肯定没有加括弧。我还知道，原文比翻译要通顺，在造物主后面有“吹气”这样的文字。
退一步说，姑且认为作者和译者是一个意思，不管“注入到少数几个或仅仅一个类型中去的”是大自然还是神，这太初“少数几个或仅仅一个类型的”这样一种存在，想过吗？古罗马诗人罗克莱修问：“为什么会有这一切，为什么不是一无所有？”佛家疑：“本来无一物，何处惹尘埃？”屈原苦思不解“曰遂古之初，谁传道之？ 上下未形，何由考之？（现代汉语的意思是，请问远古开始之时，谁将这一切导引成型？天地尚未开始之前，又从哪里得以产生？） ”…… 老子尝试解释：“道生一，一生二，二生三，三生万物。”这部英国大作认为，这一切源于超物质的造物主的吹气；翻译的人故意曲解成这一切源于——自然。就是说原始的那个“少数几个或仅仅一个类型”的存在，是自己从虚空中冒出来的。这不是唯物主义里的西游记现象吗。比西游记还要玄的是，孙悟空的冒出好歹还有一个石头做载体，那“少数几个或仅仅一个类型”却是从连基本粒子都不存在的虚空中冒出来的。究竟什么才符合真正意义上的理性？
开头那段文字，选自这部巨作最后一章的最后一段。这部巨作莫名其妙地影响了世界一百五十年，影响了中国一百年（大体上按115年前的1895年严复发表《原强》第一次用“物竞天择”一词算起；1918年李大钊《庶民的胜利》里“这等艰难，是进化途中所必须经过的，不要恐怕，不要逃避的”将这个生物学假想向社会政治领域引进）。在受这本书影响的成万上亿的中国人当中，不到亿分之一的人读过这本书的哪怕是一句话一个短语。中国人历来很容易接受自己根本一无所知有时甚至是反对自己的东西（中国人普遍相信的佛教就是与“不孝有三，无后为大”的古训相冲突的）。这本书确实对生物的起源做了一个颠覆效应的构想，他甚至在全书的结尾仍不遗余力地将这种构想的触角伸向了他不甚了解的天文学，而且认为“地球这个行星按照地球引力法则，旋转不息，从最简单的无形物体演化出如此美丽和令人惊叹的东西”。这段文字里的“无形物体”又无稽而合地撞成了“如此美丽和令人惊叹的东西”？他在物种的描述中惯用的“法则”一词也再次发挥了效用，不过在形容天体这个更遥不可及的领域他知道不再可以用“优胜劣汰”去假想而借用了牛顿的“万有引力”。不过，既然是关于起源的学说，追问一下，“无形物体”是什么形态？基本粒子？无形无体但又不等同于什么都没有的那种存在？还是一无所有？老子曾经有“有无相生，难易相成。天下万物生于有，有生于无”的思想。（呵，我曾感叹原来“无中生有”这个词是这样来的。）正如尼采所说“智者的一致证明了真理”，这位作者不也在透出这种无中生有的观念吗？无形到有形，有形又与生俱来了万有引力。无中生有原本不是贬义词，是哲学的一个流派的观点，一种对本源探索不得不触及到的一个层面。什么叫无中生有？答案是一个词——创造。屈原《天问》里问“女娲有体，孰制匠之？”可以看出我们文化的源头是反对创造的，却也不加揣度地接受了上述一种饱含创造思想的学说。这个民族不是很奇怪吗？抑或很包容？
得承认，这部书的作者是个了不得的博物学家。从他呕心沥血完成的假想学说里的含糊其辞摇摆不定又无可奈何的文字阐述（书中充斥了“我们可以假设”“两组同样的事实似乎较好的说明了物种初次杂交的不育性及其杂交后代的不育性”“如果我的看法没大错误”“如果我们的学说是正确的话”“我们深深感到对变异法则的无知。我们能解释各构造变异原因的，还不到百分之一”“为什么在最早的寒武纪以前的时期里没有找到富含化石的沉积物，我无法给出圆满的答复”“可是我们还不能确切地阐明，在生存大战中一种物种为什么能战胜另一物种。”……这种假设性猜测性和无奈的语气有超过一千处），我遥感这位伟大的博物学家复杂的心理状况（作者自传记载他认为自己有复杂的心理素质，我怀疑这部巨作的写作可能给他造成很严重的心理危机）。有一点我可以肯定，他的那一套掀动整个世界被芸芸众生奉为信仰的学说，直到他死，都没有真正将自己说服；另外，我更能肯定，他自始自终都没有转变成唯物主义者（这不是贬低，而是称赞）。虽然他被全人类的唯物主义者引为同类。
这位作者——达尔文；这部巨著——《物种起源》；这位巨人和他的理论，就是恩格斯所谓的“十九世纪自然科学三大发现”之一的进化论。
正如一位浅薄的哲学家周国平所说，圣经的最好读者在异教徒那里（他说的这句话可不浅薄）。偶尔也幻想过我也许会成为不相信进化论的进化论专家。相信进化论的人里面，亿分之九九九九九九九九都没有真正看过更谈不上思考过《物种起源》。这也许不是最讽刺也不是最悲哀的。一位苏格兰历史家对一位牧师说，如果我们研究历史的历史家像你们基督徒一样怀疑圣经，全世界没有一本历史书可以读。我想没有什么比这更让人感到讽刺和悲哀的事了。
盼望愚者继续读书苦思。选择从《物种起源》最后一章的最后一段开始我的苦思之旅，是因为我透过以这样的描述做结尾的这部大作读到人类终极的困境和真正符合理性的解决之道。正有点像圣经里的“人的终点，是神的起点”的说法。当我们自我无限膨胀，满怀豪情举目高呼“人定胜天”的那一刻，也许谦卑才真的是我们唯一需要的明智态度和开始接近真理的最佳姿态。因为，我们不过是人。
