物理基本单位用常量定义（物理单位定义系统公理化）

—《关于甚微观物理世界的对话》节选（七）

作者：张志强

《关于甚微观物理世界的对话》是根据笔者原创作品《甚微观物理学》而编写，文章以虚拟对话形式对甚微观物理学阐述的新物理学思想进行了通俗性讨论。内容通俗易懂，适合非物理学专业的读者阅读，对于物理学专业学者也具有一定参考价值。

本文节选于该对话内容，讨论物理单位定义系统公理化，包括恒量物理量定义、物理单位时空组态和时空数值、完备物理常数定理、物理单位当量定理、缺损定理、米秒单位制。

Phi：物理单位定义系统是物理学逻辑基础的重要组成部分，该定义系统也是所有物理学理论赖以的实验基础，所有物理学理论全部建筑于该定义系统之上。物理单位定义系统基于大量物理实验发现了物理量之间的物理关系，即诸基本量和导出量之间的物理关系，并以物理单位符号关系式给出抽象性表述。SI（国际单位制）是物理学目前广泛采用的一种物理单位制，是由七个基本量和诸多导出量组成的物理单位定义系统。

Phy：物理学家们也一直在完善SI定义系统，试图更自然和更精准地实现对基本量进行定义。例如，于2018年正式提出并通过基于普朗克常数的千克定义、基于玻尔兹曼常数的热力学温度定义、基于基本电荷的电流强度定义。如此，SI定义系统得到了进一步完善。

Phi：但有人看出了问题，看出了SI的先天不足，看到了物理单位定义系统的严重不足，并且提出了一个新的物理单位制---米秒单位制（MS制），革新了物理单位定义系统。

Phy：我知道你想说什么。这样吧，全当我没有读过《甚微观物理学》第一章内容，我现在配合你讨论关于物理单位定义系统公理化这个硕大课题。

Phi：好。无论是以基本物理常数为测量基准，还是以物理原器或特定物理过程为测量基准，SI定义系统对其属下七个基本量的定义均属于测量性定义，并非是它们的理论定义。SI定义系统的不足主要表现为：其一，SI定义系统不能实现对所有物理量进行统一理论定义。其二，SI定义系统没有揭示并反映所有物理量具有的共性物理属性。所以，SI定义系统不完备，即目前物理学的逻辑基础是不完备的。也因此才有了物理学逻辑基础完备化的课题，才有了物理单位定义系统公理化的这个理论动议，也才有了MS制的出现。

Phy：不太明白，哲学味道太浓。什么是对所有物理量统一的理论定义？什么是所有物理量的共性物理属性？所有物理量？是包括物理学已经发现的所有物理量，还包括宇宙中已存在但目前物理学并未发现的所有物理量？

Phi：对某一类事物可以给出很多抽象性认识或表达，如哲学抽象、数学抽象、物理学抽象、化学抽象、生物学抽象、文学抽象、艺术抽象等，其中哲学抽象是最高抽象。哲学给出了认识所有各类事物应遵循的一般与个别、共性与个性的基本原则。一般是对个别的抽象，个别是一般的具体表现；共性存在于个性之中或个性包含共性。这个哲学认识原则的客观依据是所有存在（事物）均同时具有个性属性和共性属性。例如，所有生物均具有各自生物特征，植物的生物特征与动物的生物特征不同，动物的生物特征与人的不同，人的生物特征与细菌的不同。诸生物种均具有其独特的个性生物属性。而所有生物种的共性生物属性则是携带遗传信息的DNA片段---基因。再如，化学元素，百余种化学物质，它们的物理特性和化学特性各异，其个性物理化学属性迥异。而所有这些化学元素具有的共性物理属性是原子，-它们都是由不同的原子组成的。

据不完全统计，物理学已经发现且具有物理实在性的物理量约60余种，如质量、能量、动量、角动量、加速度、电流强度、电场强度、电荷量、磁通量、磁场强度。热力学温度等。物理学对所有这些物理量各自具有的物理特性（物理量的个性物理属性）已经获得很好或较好的认识。除此之外，宇宙中也一定存在着物理学尚未发现的一些物理量，这是毋庸置疑的。于是乎，我现在问你一个问题：所有这些物理量的共性物理属性是什么？

Phy：我不知道！但我需要提醒你，物理学是量化和实证科学，也是一个开放的理论系统，它随时欢迎任何创新理论加入，但门槛很高。任何加入者或闯入者必须同时满足逻辑自洽性、理论兼容性、结论实证性这三项要求方可被正式接纳。否则，谢绝入内。混入者一经发现立刻逐出。逻辑自洽性即是创新理论可自圆其说，其自身逻辑不矛盾；理论兼容性系指创新理论与已被证实的物理学理论兼容且不能从被兼容理论演绎得出；结论实证性则是创新理论给出的诸结论与已有物理实验数据和天文观测结果具有一致符合性，乃至可给出理论预测结论供今后物理实验或天文观测给出证实。如此这般，MS制欲加入物理学，热烈欢迎！但必须闯过这三道关口。怎么样，有信心吗？

Phi：你们物理学家困于SI之笼难以展翅，我放飞你们于蔚蓝天空竞自由。

千古龙蟠并虎踞，从公巡游兴亡地，渺渺斜风吹细雨，芳草渡。

公踏飞轮凌彩雾，红鸾骖乘青鸾驭，翩然欲下还飞去，寻觅处。