●孤立系统与相互作用体系

从物理学的方法论上来考虑，物理学常常喜欢把想研究的对象从客观环境中割裂出来，形成一个与外界无相互作用、无物质和能量交换的 “孤立系统”。

实际上，大自然中并不存在所谓的 “孤立系统”，宇宙间的万物都处于不断的相互作用和不断发生各种的辐射的状态之中。而物理学所建立的孤立系统，往往也仅是在忽略了一些相对微小量的条件下的近似处理。

孤立系统无法确定其内部参量，为确定其参量就必须通过相互作用。(https://www.daowen.com)

曹冲称象的故事就涉及关于质量（通过对重量）的测定问题：相传在距离现在1700多年前（当时中国是处于魏、蜀、吴三强鼎立的三国时代）。有一天，吴国的孙权送给魏国领袖曹操一只大象，长久居住在中原的曹操从来没有看过这种庞然大物，好奇地想知道这个大怪物的体重到底有多重？于是，他对着臣子们说：“谁有办法把这只大象称一称？”在场的人七嘴八舌地讨论着：有人回家搬出特制的秤，但大象实在太大了，一站上去，就把秤踩扁了；有人提议把大象一块一块地切下分开称，再算算看加起来有多重，可是在场的人觉得太残忍了，而且曹操喜欢大象可爱模样，不希望为了称重失去它。就在大家束手无策正想要放弃的时候，曹操7岁的儿子曹冲，突然开口说：“我知道怎么称了！”他请大家把大象赶到一艘船上，看船身沉入多少，在船身上做了一个记号。然后又请大家把大象赶回岸上，把一筐筐的石头搬上船去，直到船下沉到刚刚画的那一条线上为止。接着，他请大家把在船上的石头逐一称过，全部加起来就是大象的重量了！在1700多年前的时代，曹冲的方法的确很聪明。

可是，从物理学的观点来看这里包含了两个问题：其一是秤的大小问题，即秤能称量多大质量的东西？另一个是秤的原理问题，即依据什么相互作用过程来实现对质量的称量？曹冲是用了一艘大船，先记下大象在船上时大船下沉的位置，然后用石头让船下沉到同样位置后，称所用石头的总量。当然，也可以事先用已知重量的石头放置在船上，并记下不同的标度，于是就可制成一个 “船秤”，而直接由大象上船后下沉的位置读出大象的重量。这里是用了水对船的浮力，来平衡地球对大象的引力。因此，从物理学的观点，曹冲所称的是大象的引力质量，因为使用了水的浮力来平衡的地球对大象的引力，故也可以称为 “浮力秤”所称得的质量也可称为 “浮力质量”。

现代的大型秤其实只是用弹簧力来代替曹冲所用的水的浮力，因此也往往称为 “弹簧秤”。自然所称得的质量亦可称为 “弹力质量”。如果已知大小的一个力，作用于某物体，使该物体得到一个加速度，则由此加速度去除该力的数值，则可按牛顿第二定律得到物体的质量，这样得到的质量，物理学家又称其为物体的 “惯性质量”。一个带电或带磁性的物体运动，由于电磁感应效应，又会影响物体的惯性，因此又引入了 “电磁质量”的概念。于是物理学又推广到运动物体质量将变化的概念，于是又引入了 “动质量”和 “静质量”的概念。这样，原本是想建立的一个表述运动物体内禀性质的物理量，倒搞得五花八门，不知哪一个是真正反映物体内禀性质的了。

相反，相互作用过程，往往产生物理常数。化学中的阿佛伽德罗定律指出：同温同压下，相同体积的任何气体含有相同的分子数。这里，气体的体积是指所含分子占据的空间，通常条件下，气体分子间的平均距离约为分子直径的10倍，因此，当气体所含分子数确定后，气体的体积主要决定于分子间的平均距离而不是分子本身的大小。分子间的平均距离又决定于外界的温度和压强，当温度、压强相同时，任何气体分子间的平均距离几乎相等（气体分子间的作用微弱，可忽略），故定律成立。该定律在有气体参加的化学反应、推断未知气体的分子式等方面有广泛的应用。水在冰、水混合的平衡态下保持0摄氏度，而在沸腾时维持蒸汽和沸水的平衡状态下，此混合态的温度将保持100摄氏度，这些都成为了人们给温度定标的依据。决定量子力学建立的普朗克常数，也是在物质的辐射和转移过程中表现出来的。因此，我们认为物理学的进一步发展，应该从对孤立系统的研究转移到对相互作用过程的研究，特别是对那些产生物理常数的相互作用过程的研究。应以物理常数为基本出发点，去分析研究出现物理常数的特定条件，并由此去推测特定体系的内部及与外部的相互作用特征。进而确定参与相互作用的独立体系的内禀参量。