阴阳质能基本公理与牛顿惯性定律的扩展 —-关于运用传统阴阳思想解决物理公理化问题的尝试

易理源于自然，核心在阴阳八卦，其社会部分因《易传》哲理化为易学，自然部分却一直无法系统化。

古老思想只有融入新知识、新内容才能有新生命。

20世纪以来，西方科学影响下，部分学者用科学治易学，用现代数学、物理等阐释易学的科学性，部分人坚持易理解科学，试图回归易理本质。杨庆中指出，易学遭到科学裂解后，并没有建构出现代形态的新易学，认为科学解易是前提，易解科学是目的，只有认识到易理科学性，才可能将易理用于科学研究。

近现代以来，有些科学家认识到易理的科学性。玻尔指出太极图反映互补原理，普里高津认为“中国文明对人类、社会和自然之间的关系有着深刻的理解”，卡普拉指出东方神秘主义（包含阴阳）和物理学具有相似性，认为“东方智慧的精神与西方科学本质上是协调的”。

到目前为止，还没有建立起与物理学的直接联系。

值得关注的是，自牛顿将苹果落地和天体运行统一开始，机械能和热、电和磁、光等得到不断统一，直到1900年希尔伯特提出 “物理学公理化”命题。但在20世纪，相对论、量子论和耗散结构论深化了对自然本质的认识，也裂解了经典物理所构建的统一世界。

相对论颠覆绝对时空观，实现质量、能量统一，量子论打碎确定性，确立波、粒二象性的运动统一，原子论打破经典物质不变思想，实现物理运动与化学变化的统一，耗散结构论粉碎经典存在世界，引入复杂系统自组织，实现物理运动与生命演化的统一。

1933年苏联柯尔莫哥洛夫完成概率公理化，是物理公理化的唯一突破，但却源于复杂随机过程研究！或许这意味着统一性不在于简单、理想化的还原，而在于包含随机的复杂性。另外，其中可能被大大忽视的是特斯拉的另类物理思想：质量中没有能量。

易理和物理只是认识自然的两种不同方法，二者殊途同归。从易理角度来看，物理公理化就是用传统阴阳思想表达对物理运动变化的认识，就是一个系统赋与其物理意义的过程。 本文在将能量、质量做为特、、物质运动内在阴、阳因素，尝试构建物理公化的基本公理，并将惯性定律做进一步推广。

一、易理、物理与阴阳、质能

易理认为，万物变化均为“气”的阴阳互动，遵循阴阳八卦变化规律，由阴阳关系所规定：和则生、离则灭、错则变，“一阴一阳谓之道”，是事物变化的根本规律。

物理认为，事物由质量、能量构成的粒子组成，在时空中不断运动变化，其统一性表现于多样性，多样性反映着统一性。

物理和易理，都是从纷繁变化自然现象中找出的不变规律。

易理重在表述事物变化的宏观性、共同性和普遍性，以变易、不易、简易为三原则，用理、象、数表达内在本质统一和外在变化的多样。“理”指规律或道理，象是指卦象、事物现象或抽象意象，即变化表现出来可观察的东西，数是“定数”，指规律支配下“象”间存在的数量关系。

物理重在研究运动变化的统一性，可抽象为不变与变、现象与本质等，其中不变的是本质，是数学表达出的规律、公理、定律，变化的是各类自然现象的运动。

从物理来看，“理”就是运动的客观规律，“象”就是从一类运动中抽象出模型或图形，“数”就是影响运动因素间存在着的数量关系，故易理也是一种研究运动变化的理论。

玻尔认为阴阳太极图完整表达了互补原理，波粒二象性与阴阳对立统一的惊人一致，绝非巧合。

易理中，阴、阳因素是基础和根本，是一切自然变化的起点。

阴阳对立统一。阴非阳、阳非阴，但又可转化。阴阳互动，或负阴抱阳、或阴中有阳、阳中有阴。

物理中，质量、能量是描述物质存在运动的最基本概念，是运动变化的根本。

质量、能量对立统一。能量非质量，质量非能量，质量具有不变性、能量具有易变性，可在不同质量间转移或不同形式间转化。彼此又是对方，一定条件下可互相转化。物质是两者的统一体，如质点、粒子、气体等，即使是光子，只是静止质量为零。

事实上，质量、能量做为描述物质运动的物理量，是一种抽象出来物质特性，和从事物变化中抽象出阴、阳特性，用以描述变化过程和特点，并没有什么本质性的区别。笛卡尔曾深刻地指出自然中只有物质和运动，牛顿从物质中抽象出质量，将运动理解为一种状态变化，抽象质量间的相互作用–力，建立起力与质量、运动的规律。百余年后物理学们又从运动中抽象出能量，认识到能量变化和守恒，直到二十世纪初爱因斯坦才认识到质量、能量的统一性，但认为能量是质量的一种运动属性。

从易理来看，质量、能量就是物质运动的“象”，二者呈现出阴阳对立统一特点，故可以阳代表无形、发散、多变的能量（E），以阴代表实在、聚集、不变的质量（m），可做为描述物理运动变化的起点。

二、阴阳质能基本公理

以质能为阴阳，则物质运动变化具有“负阴抱阳”“阴中有阳”等基本特点：

• 任何质量都和一定能量相联系，不存在没有质量的能量或没有能量的质量。
• 内在包含着对方，能量变化通过有形质量运动来表现，而质量运动反映能量变化。
• 可适当分离，但不可完全分离。能量可在质量间转移，或不同形式间转化。
• 内在相互作用具有周期性，物体运动会形成一种动态平衡（稳态）。

根据运动变化的这些基本特点，可进一步可导出更多的特点或规律。

状态可变性:质、能可适度分离，内在相互作用中质量不变，能量变化导致运动状态的变化。

质能守恒性：质、能对立则总量保持不变（守恒），其中质量形式不变，能量形式多变。一定条件下可互相转化，但质、能总量不变。

波粒二象性:质、能一体和不可完全分离。质量运动的“象”是粒子，能量运动的“象”是波动，由于能量易变性（转化转移）而表现为波的运动，是物质运动的两个方面，且质量越小，波动越充分，如光子。

运动随机性：能量的易变性，导致内在作用非线性，表现出运动的随机性，质量越小表现越明显。

量子性：质能不可完全分离。一定能量总和一定质量相联系，故辐射表现出非连续变化的量子态。

显然，这些物理现象和规律，不再是一种理论假设，而是本体的自然存在状态。

综上，可概括出一个阴阳质能基本公理：

物质是质量、能量的阴阳对立统一的存在，其中质量具有不变性、能量具有易变性，二者可分离却不能完全分开，在相互作用的运动中形成动态平衡。

在此基本公理中，质量、能量的存在特点，直接决定了运动变化的本质特征。

从质量角度来看，质量不随外界作用力、温度、磁场等改变，运动形式为粒子运动。能量角度来看，能量会不断转化、时刻转移，运动形式为波动，故波动、粒子运动反映着能量易变性、质量不变性。或可以说，质量不变表现出运动不变性，即惯性；能量易变表现为运动变化性，即状态可变。

千变万化的物质运动中，质量不变是为不易，如守恒，能量易变是变易，如状态变化，其本质都是质能阴阳互动，是为简易。电磁学中有“动电变磁”、“动磁生电”现象，其中导线、线圈的质量没有变化，即为不易，变化的是机械能转化为电能，是为变易，而现象实质是质、能阴阳互动，是为简易。显然，没有质量运动，不能实现能量转换，而质量的运动变化，正反映了能量的转移和转化。

三、牛顿惯性定律的扩展

三百多年前，英国牛顿通过分解还原法和实验法，以力的概念和绝对时空为基础，以质量、时间、空间三个量为基本量纲，构建起描述运动变化的牛顿定律，创立以质量质点为中心，通过数学描述运动的牛顿范式，后来又形成用解析法描述声、光、电等与“能量”相关的运动现象的非牛顿范式，最后二者融合，力学中有了能量，热、电中有了质量，其差别只是分别从质量、能量描述了运动变化。经典物理中，将此视为物质运动的二元性，形成两种互补的研究思路：从力或质量角度研究过程变化；从能的角度研究状态变化，作为同一运动两个同等的不同方面，才更完整反映了运动变化。

事实上，早十八世纪，法国泊松和哈密顿曾发展了拉格朗日原理，以能量取代力，可惜没有进一步意识到“根本不存在纯粹的力学现象，实际上运动总是结合着热和电磁的变化，它们也规定运动”。

现在从阴阳质能基本公理出发，可重新认识力和守恒，还可扩展牛顿定律，消除其先天不足。

运动中质量不变、能量变化。从质量来看，是物体间相互作用结果，是力改变了粒子（质量）运动状态，但从能来看，只是能量转移和转化，是能的变化导致了运动改变，故力的作用本质是能量改变。

运动源于内在质、能作用，其中质、能都保持不变，或质能总量不变，这种不变即守恒。力学中，一方面表达为惯性即牛顿第一定律，做为物质基本属性，描述运动绝对性和不变性，一方面表达为机械能守恒：只有重力或弹力对物体做功条件下(不受外力作用），动能和势能（重力势力、弹性势能）发生相互转化，机械能总量保持不变。

事实上，能量守恒、质能守恒、动量守恒、角动量守恒等，这些守恒与牛顿惯性律是统一的，是从质、能两方面的不同层次，共同描述了质、量和运动状态的不变性，共同反映了运动的根本规律。

由此，将守恒思想和能量融入牛顿惯性定律，则可将其扩展为更普遍的运动第一定理：

物质运动源于质量、能量间内在相互作用，具有惯性(不变性)，或孤立系统中无论发生何种变化，质量或动量、能量的总量都保持守恒（状态不变）。

由此可以看出，牛顿惯性定律描述了机械动运的特殊情况，实际上也包含着质、能的守恒，只是限于科学认识水平，没有意识到能量的存在，而把特殊情况当做了一般！但特殊运动中也包含着一般规律，故力学能被成功推广到热学、电磁、量子论，构建起热力学、电动力学、量子力学等，显然，热、电、磁也是一种特殊运动，虽各有差异但本质相同，都是质、能内在相互用的不同表现。

四、结 论

易理与物理是认识自然的两种不同方法，易理能表达物理所描述的运动变化。

以质量为阴、能量为阳，构建起阴阳质能公理，能直接导出运动随机性、量子性等基本特点，实现惯性与守恒的统一、牛顿惯性定律的扩展，故可为物理公理化的出发点。

主要参考文献：

1、鲁品越：《深层生成论：自然科学的新哲学境界》【M】北京：人民出版社 2011年版

2、【比】 伊利亚·普里戈金 湛敏译 《确定性的终结》【M】上海：上海科技术教育出版社 2009版

3、【比】普里戈金 曾庆宏 沈小峰等译《从存在到演化》【M】北京：北京大学出版社 2007年版

4、【美】卡普拉 朱润生译：《物理学之“道”–近代物理学与东方神秘主义》【M】北京：中央编译出版社, 2012年版

5、郭奕玲 沈慧君：《物理学史》【M】北京：清华大学出版社  1993年版

6、吴国盛：《什么是科学》【M】广州：广东人民出版社  2016年版

7、王治功  《周易》是最早的系统科学著作 [J]. 汕头大学学报:人文社会科学版, 2006, 22(4):1-7

8、周吉善 易学自然观与现代物理学的哲学基础 [J].山西大学师范学院学报, 2002(2):6-10

9、申斌 《周易》与现代数学、物理学中的“三论”[J].安阳工学院学报, 2002(3)

10、李曙华 两种思维方式下的中西文化与科学 [J].杭州师范大学学报(社会科学版),2008(3):10-17.