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科学大统一 第一篇 现代科学的困难

(2007-09-05 18:02:53)
             

科学大统一 第一篇 现代科学的困难

只要翻開物理學史,你就會發現,人類自探索自然科學以來,尤其是西方文藝復興以來,所有的探索都是針對物質運動現象而進行的表觀規律的探索。無論是伽利略對重力加速度的測定還是牛頓三大定律的建立;無論是邁克爾遜對光速的測定還是量子力學對光的波粒二重性的統一;無論是庫侖對電荷之間作用力的測定還是感應電機的産生;無論是華倫海特設計了溫度計還是克勞修斯給熱力學第二定律引入了“熵”函數;無論是安德遜發現了正電子還是正負電子相撞的“湮沒輻射”……等等等等,人們從所有物理學分類分科的部門研究中可以看到一個事實:科學還遠未找到産生這些現象的共同的根本原因。

但是,人們不應(也不會)因此而抹煞先輩們在艱苦的摸索中開創的偉大業績。尤其是十九世紀人類科學發展的高峰時代,在基礎科學上取得的豐碩成果,爲人類二十世紀的應用科學——技術的高度發展提供了豐富的前提條件的事實,是科學史必須肯定的。

我之所以把十九世紀稱爲人類科學發展的高峰時代,那就是因爲十九世紀在基礎科學上取得的總體成就,比起二十世紀來,無論在數量和質量上都高得太多太多了。而二十世紀的特點則是應用科學的日新月異。

現在人們常說,我們所處的時代是科學高度發展的時代,電子技術、核能技術、激光技術、太空船、太空梭往往成了誇耀科學進步的證據。其實,所有這些皆是技術,皆是基礎科學成果的應用,所以叫做應用科學。如果統計一下就會發現,二十世紀的應用科學,絕大部份都是建立在十九世紀及其以前的基礎科學的基礎之上的。而二十世紀的基礎科學則談不上有什麽發展,甚至可以說處於停頓和混亂狀態。二十世紀技術的發展可謂繁榮,但由於基礎科學的停頓和混亂顯現出來的薄弱,許多深層次的,甚至淺層次的科學原理問題都得不到解決,所以,這種繁榮只能是暫時的、表觀的,不可能持久的。

那麽,從十九世紀到二十世紀的科學何以會有如此不協調的變化呢?一個原因是應用科學可以直接爲人類創造物質財富,可以爲人類提供各式各樣的精神和物質的享受,且投資少,見效快。另一個重要原因則是,原本是客觀主義的基礎科學,卻接受了主觀主義的哲學思想的引導和純數學的控制。從而把基礎科學引向了脫離物質和物質運動客觀規律的思辯的純數學軌道。

象二十世紀稱之爲兩大基礎科學理論的相對論和量子力學,尤其是自謂高深的相對論的主觀成分尤重,對基礎科學的發展起到了不可估量的窒息作用,而且,已經把科學推向了神學的邊沿。

相對論,無論是狹義相對論還是廣義相對論,都是建立在脫離客觀實際的純數學模式的基礎之上的。狹義相對論,實際上是絕對化的,自相矛盾的,有果無因的理論,而且是不承認光具有質量的錯誤理論。而廣義相對論賴以建立的一個重要假設——等效原理,則是忽略了引力作用,錯誤地把引力平衡場當作“無引力場”——慣性系統而提出來的。而且還提出了什麽“時空彎曲”、“能量慣性”、質能轉換、宇宙有限等等怪論,爲駭人聽聞的上帝創世的宇宙大爆炸說提供了理論依據。

這些玄而又玄的觀念,由於有所謂的數學依據,而且是權威提出來的,所以,近百年來科學界的許多學者皆對其深信不疑。但是,如果要問被當今科學界視爲理論基礎的相對論到底扎扎實實地,準確地解決了多少科學上的實際和理論問題,我相信,學者們肯定會感到茫然的。餘以爲,當科學界認真思考相對論和量子力學的科學成就的時候,人們便會發現,現代科學對玄虛的相對論和不具有準確性的量子力學的依賴,或者說被這兩種學說所鉗制,是使得基礎科學的科學家們的頭腦長期處於禁錮狀態的原因,也是使他們的聰明才智被埋沒了的根本原因。不是嗎,試問,在現代的科學家中,能夠象十九世紀及其以前的,科學思維那麽活躍而敏感的科學家到底有幾人?現在的基礎科學,尤其是物理學,長期處於癱瘓狀態,面對大量的物理學難題而物理學家們卻無事可做的奇怪現象,早應該引起科學界的重視了。這種奇怪現象,難道不是相對論和量子力學的權威和權威理論對科學家們頭腦鉗制的結果嗎?難道不是造成科學停頓的根本原因嗎?基礎科學本來有其極爲廣闊的探索天地,比如說:

萬有引力究竟是怎樣産生的?

天體之間,原子核與它的殼層電子之間的斥力究竟是怎樣産生的?

電磁力的引力與斥力是否相等?

簡諧振子爲什麽會産生共振現象?

物體的慣性意味著什麽?

作圓周運動的物體果真沒有切向驅動力嗎?

空間果真有真空存在嗎?

時間可以脫離物體而獨存嗎?

“場”——電磁場、引力場究竟是什麽物質?

交流電到底是怎樣“感生”出來的?

電子在導線上是直線運動還是作螺旋推進?

通電導線周圍爲什麽會産生磁場?

電子爲什麽會帶負電?

爲什麽電子的質量不等?

電子何以會轉變成光子,它們之間有什麽內在的聯繫?

光子射到物體上變成什麽了?

電子、光子由什麽物質構成?

熱傳導是通過什麽來實現的?

熱輻射果真是紅外線的作用嗎?

“熵”果真是宇宙的亂序之源嗎?

宇宙果真是熱的“耗散結構”而無“生聚結構”嗎?

爲什麽物體受熱會膨脹?

核反應的質量虧損果真是變成純能量了嗎?

爲什麽核外電子不會被吸引到原子核上去?

元素到底是怎麽形成的?

爲什麽銀河系的天體絕大部分都是圍繞它的中心天體作逆時針運行,且逆時針自旋?

爲什麽銀河系的天體會幾乎在一個平面內?

恒星的熱量究竟是怎樣産生的?

……等等等等,簡直可以提出成百上千個研究課題來。可是,號稱“科學繁榮”的今天,這些課題卻無人問津。

對於這些課題,如果二十世紀的科學家們能夠繼承十九世紀及其以前那一大批科學家的大無畏探索精神,或者十九世紀那一大批科學家能夠多活一百年,而且能把哲學的指導思想轉向“不二”主義的話,恐怕其中的不少課題早已經得到解決了。

那麽,十九世紀科學的唯物主義到底是怎樣轉變爲二十世紀科學的唯心主義的呢?這是科學發展史上必須解決的問題。否則,科學就不可能獲得正確的哲學思想指導,就談不上有二十一世紀科學的飛躍。

衆所周知,17—18世紀最有成就的唯物主義的科學家牛頓,最終信奉上帝去了。現代西方的科學家也有不少是信奉上帝的。這究竟能不能說明唯物與唯心兩極相通?但又何以會兩極相通呢?一個重要的事實是,宇宙中的萬事萬物並非是唯物的,也不是唯心的上帝可以主宰的。唯物與唯心的共同特點是不能正確回答物質運動的動因問題。當唯物主義的科學家對物質運動的原因——動因不可理解的時候,他探索科學的道路就被堵死了。於是,他們的探索便從對外部物質運動規律的研究轉向內部純粹思維的內省,打算從純數學的角度去揭開宇宙之秘。所以,他們誇大數學的作用就成了他們通向唯心主義的第二個原因。

不是嗎?有人就認爲數學是科學的靈魂,甚至有人認爲整個宇宙就是一部數學巨著的。這是一種“反仆爲主”的論調!數學永遠是物理學的計算工具,是奴僕而非主人。十九世紀以前的科學,絕無此種“反仆爲主”的現象。二十世紀科學中的“反仆爲主”現象,正是主人——物理學走投無路表現出來的怪像。比如,他們用複數來解釋時空,於是什麽虛粒子、虛空間,虛時間的怪論都出來了。什麽是“虛空間”呢?在中國,當前有些研究氣功和特異功能的學者就認爲“虛空間”是有別於人類活動的陽間的另一個世界——陰間,甚至肯定有鬼神存在。他們還認爲“超人”的靈魂,人的靈魂是由虛粒子構成的。(筆者在後文將要指出,這虛粒子的概念是相對論者的發明。)有些學者,大量引用愛因斯坦相對論中時空隨速度變化的原理,質能轉換的原理,以及宇宙大爆炸說的某些觀點去解釋特異功能,還有用時空彎曲和絃理論去解釋“氣”的形成過程的。可見,用純數學取代物理學真實的“內省科學”對科學發展的扭曲是多麽嚴重了。

然而,實踐證明純數學是不可取代物理學的真實的。譬如,要解決被稱之爲“當代物理學的首要目標”的四種力的統一問題,對純數學來說就感到相當棘手了。愛因斯坦晚年花了大量時間去尋求大統一理論,結果沒有成功。但霍金是怎樣看待這個“沒有成功”的呢,他說:

“……困難在於廣義相對論是一個經典理論,也就是說,它沒有將量子力學的測不准原理合併在裏面。另一方面,其他的部份理論以非常基本的形式依賴於量子力學,所以第一步必須將廣義相對論和量子力學結合起來。”

(《時間簡史》第十章)

可是,將廣義相對論和量子力學結合起來又能不能解決四種力的統一問題呢,霍金在《時間簡史》第五章中寫道:

“在量子力學中,所有物質粒子之間的力或相互作用都認爲是由自旋爲整數0、1或2的粒子承擔。物質粒子——譬如電子或誇克——發出攜帶力的粒子,由於發射粒子所引起的反彈,改變了物質粒子的速度。攜帶力的粒子又和另一物質粒子碰撞從而被吸收。這碰撞改變了第二個粒子的速度,正如同兩個物質粒子之間存在過一個力。”

按照這種由量子力學産生出力的觀點,就象籃球場上兩個人傳球一樣,這兩個人之間就會存在過一種力。可是,這是一種什麽力呢?它決不會是引力而是衝力。

啊,還有“攜帶力”和“不攜帶力”的粒子之分,那麽,萬有引力就不萬有了。既然有“物質粒子”與“攜帶力的粒子”之別,那麽,“攜帶力的粒子”就肯定不是物質了,它是個什麽怪胎呢?霍金寫道:

“攜帶力的粒子不服從泡利不相容原理,這是它的一個重要性質。這表明它們能被交換的數目不受限制,這樣就可以産生很強的力,然而,如果攜帶力的粒子具有很大的質量,則在大距離上産生和交換它們就會很困難。這樣,它們所攜帶的力只能是短程的。另一方面,如果攜帶力的粒子質量爲零,力就是長程的了,在物質之間交換的攜帶力的粒子稱爲虛粒子……”

現在我們明白了,原來“攜帶力的粒子”就是虛而不實的,質量爲零的“虛粒子”,即莫虛有的粒子。它沒有質量,不是物質,當然就不服從泡利不相容原理。在整個宇宙中,除了物質就是精神——動因,那不用說“虛粒子”是屬於精神範疇的東西。就“虛粒子”可以脫離物質獨存而言,在哲學上就是精神與物質可以分離。這當然是西方唯字號哲學的見解。但是,精神的東西——“虛”的東西是不具有體積和可數性的,而“粒子”一詞則是對具有體積、質量和可數性的稱謂。由此可見,將“虛”與“粒子”組合成“虛粒子”一詞是自相矛盾不合邏輯的。即是我們不究“虛粒子”一詞在哲學上的紕謬,從科學角度看,“虛粒子”也是不可能存在的。如果霍金教授硬要堅持“虛粒子”的存在,他就必須科學地回答以下問題:

第一、力究竟是怎樣産生的?可否能拿出力可以脫離物質而獨存的科學依據來?

第二、“虛粒子”究竟是怎樣貯存力的?它貯存力的機理如何?其貯存的力是引力還是斥力?

第三、“虛粒子”既然象炮彈一樣由“物質粒子”發射,它到達吸收它的“物質粒子”後,這二物質粒子之間必有空間存在,那麽,“虛粒子”攜帶的力究竟是怎樣跨越這個空間對二物質粒子産生作用的?它後面是否拖著一條有如橡皮筋的東西呢?

第四、“物質粒子”究竟是通過什麽機理向外發射攜帶力的“虛粒子”的?

筆者敢於肯定,霍金教授是無法回答上述問題的。因爲,他的“虛粒子”的發明是從純數學的虛數概念中引申出來的。紙上談兵無妨,如果要用“虛粒子”去解釋四種力——萬有引力、電磁力,弱核力和強核力的區別和聯繫,解釋引力和斥力産生的原因,他肯定會感到無能爲力的。下面,我們還是耐心地聽聽霍金教授關於引力子的論述:

“以量子力學的方法來研究引力場,人們把兩個物質粒子之間的引力描述成由稱作‘引力子’的自旋爲2的粒子所攜帶。它自身沒有質量,所以攜帶的力是長程的。太陽和地球之間的引力可以歸結爲構成這兩個物體的粒子之間的引力子的交換。”

接著,他把電磁力描繪成“是由於稱作光子的無質量的自旋爲1的粒子的交換所引起的”;把弱核力描繪成由稱作“重向量玻色子”的粒子攜帶的弱力引起的;把強核力描繪成由稱作“膠子”的自旅爲1的粒子攜帶的強作用力引起的。什麽“引力子”、光子、“重向量玻色子”和“膠子”可以攜帶不同強弱的力全是主觀臆想,而且是要讓碰撞産生引力的,一反自然法則的,堅持“超距作用”的奇異幻想。霍金對引力的上述解釋,充分表現了現代科學的走投無路!

所以我要說,如果當代的相對論和量子力學的權威們不能解決他們的“碰撞産生引力”與經典力學碰撞産生斥力之間的矛盾,即使生硬地把相對論與量子力學結合起來,也絕不可能建立起物理學的大統一理論。

當代理論物理學界的怪圈頗多,除了“攜帶力的粒子”的怪論之外,還出現了臆想的什麽“超引力”理論和“弦”理論等等。這些理論權威們完全脫離了萬有引力存在的客觀事實,脫離了物質結構和物質運動與各種引力之間的聯繫,他們的頭腦被相對論和量子力學的純數學概念禁錮得死死的,卻還要炫耀相對論的高深莫測的神秘。我敢說,如果當代理論物理學界的權威們不改弦更張,不跳出純數學的圈圈,別說本世紀末或二十一世紀初,就是在純數學的故紙堆中鑽一千一萬年也不可能建立起物理學的大統一理論來。

“超引力”理論是個什麽東西呢?按照霍金在《時間簡史》第十章中的描述:

“它的思想是將攜帶引力的自旋爲2稱爲引力子的粒子和某些其他具有自旋爲科学大统一 <wbr>第一篇 <wbr>现代科学的困难、1、科学大统一 <wbr>第一篇 <wbr>现代科学的困难和0的新粒子結合在一起。在某種意義上,所有這些粒子可認爲是同一‘超粒子’的不同側面,……自旋科学大统一 <wbr>第一篇 <wbr>现代科学的困难科学大统一 <wbr>第一篇 <wbr>现代科学的困难的虛的粒子反粒子對具有負能量,因此抵銷了自旋爲2、1和0的虛的粒子對的正能量……”

原來,這“超粒子”——攜帶“超引力”的粒子是由不同自旋的“虛粒子”組合而成的。“虛”的“反粒子對”具有負能量。那不用說,正能量和負能量都是脫離了物質而獨存的“虛”能量。

我敢說,相對論和量子力學的權威們,連能量是什麽都沒有弄明白,就要用“對立統一”的哲學觀念去確定能量的正負。這正如今天中國受教育不多的人常說“這個東西有溫度”一樣。其實,什麽東西沒有溫度呀?溫度的正負無非是人爲的界定罷了,誰能找出個“反溫度”出來?正與負之間有零存在,難道世間果有無能量的物質存在嗎?如果有無能量的物質存在,那麽,這個物質的整體和它內部的原子、電子皆必須保持絕對靜止狀態。我要告訴相對論和量子力學的權威們,宇宙中沒有不運動的物質,也沒有無引力場存在,即是比所謂“膠子”還要小得很多的宇宙基源——宇丹質,也是有能量存在的。就是將來果真創造出了“反物質”,那也只不過是改變了一下原子的組合之序,將負電子作爲核電荷,正電子成了殼層電子而已。是絕不可以用“反物質”來證明有負能量存在的。所以,能量不存在正與負、有與無的問題,能量只存在多與少的不同。因此,將“虛的粒子對”界定爲具有正能量或負能量是權威們不懂得能量與物質運動相聯繫的一種反科學的表現。

那麽,“弦理論”或“超弦理論”又是個什麽東西呢?霍金告訴我們:

“在這些理論中,基本的物件不再是佔有空間單獨的點的粒子,而是只有長度而沒有其他線度,像是一根無限細的弦這樣的東西……一根閉弦的世界片是一個圓柱或一個管”,“在弦理論中,原先以爲是粒子的東西,現在被描繪成在弦裏傳播的波動”,“太陽作用到地球的引力,在粒子理論中被描繪成由太陽上的粒子發射出並被地球上的粒子所吸收的引力子。在弦理論中,這個過程相應於一個H形的管(弦理論有點象管道工程)H的兩個垂直的邊對應於太陽和地球上的粒子,而水平的橫杠對應於在它們之間傳播的引力子。”

原來,弦理論並不稀奇,即在量子力學的“波粒二重性”中,引力子理論強調了微粒性,弦理論只不過強調了波動性而已。所謂“在弦裏傳播的波”,就是在H形的中杠的管子裏傳播的波。弦理論爲什麽要用管子把“波”封閉起來筆者不懂,但這種幾何學的弦理論一點也不能解決物理學的實質問題卻是可以肯定的。因爲,無論是物理學的橫波還是縱波,皆是物質粒子運動的軌迹或衆多物質粒子運動軌迹的組合,象汽車開過的軌迹一樣,軌迹不是物質而是物質在空間運動留下的象,難道有哪個蠢人會把他照的相當作他活生生的自身嗎?所以,作爲粒子運動軌迹的象的“波”,是不可能産生出引力來的。因此,弦理論臆想的“引力子”産生的“波”,只能是莫虛有的“引力子”運動的軌迹,象幾何學上點的軌迹一樣,是産生不出引力來的。

總之,引力子的怪胎和絃理論的怪胎,以及“虛粒子”的怪胎,皆是毫無科學依據的純數學的主觀臆造的東西,皆表現了理論家們無計可施的東拉西扯,皆表現了現代科學的走投無路。

可歎者,儘管基礎科學落入陷阱而止步不前,但是,還是有不少學者麻木不仁,甚至有在著作中以引用相對論和量子力學的觀念而自感時髦的。象《時間簡史》的封面上就印有“第一推動叢書”的字樣,而不知道“從大爆炸到黑洞”會將科學推動到神學的殿堂。我曾遇到過一位工程師,當他聽到我批判相對論的時候,就理直氣壯地說:“相對論是批不倒的,就憑它主張相對地看問題這一點,就是正確的。”我不禁笑了。這些受過高等教育的人,居然對相對論中的“相對”一詞的特殊含意都不懂。我敢說,他們信奉的僅僅是“相對”的招牌。看來,有人說“二十年代只有三個人——愛因斯坦、愛丁頓和強德拉塞卡懂得相對論,現在連一般大學生都懂得相對論了”的斷言是不能成立的,絕大多數信奉相對論的人,都象信奉宗教一樣,只看到它披有“相對”的科學外衣就對它敬若神明。

通過本文對那些連物理學基本概念都不具備的所謂理論權威的批判,以及對當代科壇迷信權威的批判,人們應當看到,這些怪像正是現代科學走投無路的必然表現。別說權威們對引力産生的原因一無所知,就是對通電導線産生磁場的原因,液體和氣體中分子産生布朗運動的原因,恒星産生熱量的原因,以及許多最普遍最一般的物理現象産生的原因,他們都是一無所知的。當前,物理學、天文學、化學、生物學和人體科學中簡直有成百上千的問題有待解決,如果繼續依賴二十世紀初科學在走投無路的歷史條件下遇上的純數學幽靈,科學是絕然走不出它所陷入的迷宮的。科學只有把代表基礎科學的物理學扶上主帥的寶座,而把數學作爲它的助手和工具,二十一世紀的科學才有飛速發展的可能。

   

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