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如何看待被淘汰了的科学理论,尤其是以太理论?

(2010-12-16 23:47:50)
标签:

以太理论

淘汰科学理论

光速不变

相对论

时空弯曲

质量场

错误的原因

分类: 探索宇宙

如何看待被淘汰了的科学理论,尤其是以太理论?

马海飞

(http://blog.sina.com.cn/gfis 20101216)

为了明确定义,首先声明,本文所讲的“科学理论”指的是“使用物理机制对自然现象或规律进行解释的理论”。

我们知道,在这个世界上,任何出现过的东西都是有一定道理的。“对”有对的道理,“错”也有错的道理。

在科学发展的历史上,有很多曾经被认为是正确,但后来又被淘汰的科学理论。例如,地心说理论,自由落体速度由密度和重量决定的理论,以及以太理论等。

这些理论现在虽然被淘汰了,但是,它们曾经作为正确的理论被传授过。所以,这些理论并不是来自空穴来风,而是作为科学理论存在过。既然有那么多的人相信过这些理论,就说明它们是有一定道理的。后来这些理论被淘汰,是因为人们又有了新的发现。

然而,淘汰一个理论的过程不应该是一个简单的否定过程。在淘汰的过程中,不仅要指出被淘汰理论的错误,而且还要指出产生那些错误的原因和为什么曾经被作为正确理论得到普遍承认。同时,还必须要有一个新的科学理论来替代被淘汰的理论。例如,在淘汰地心说的过程中,日心说成为了地心说的替代理论。日心说不仅从物理机制上指出了地心说的错误,而且,从物理学中参照物的选择与物体运动关系上也很容易理解,如果把地球选择成为一个参照物的话,把它说成是在这个体系中的中心也是有道理的。关于自由落体运动速度与质量和密度相关的理论(亚里士多德理论)也是一样。虽然后来伽利略通过实验证明了在真空条件下自由落体运动与物体的质量和密度都没有关系,从而淘汰了亚里士多德的理论,但是,人们很容易理解亚里士多德的理论之所以有错是因为他没有考虑空气的作用。如果是在非真空状态下,亚里士多德说的也没错。这些理论虽然被淘汰了,但是,我们却能够很清楚地知道当时的人们为什么会相信这些理论。

然而,关于对以太理论的淘汰似乎并不象上述两个理论那么简单。现在,我们知道以太理论是错的,但是,并没有一个替代理论可以从物理机制上解释从前人们所认识到的以太现象(超距作用)。以太理论被淘汰的主要原因是相对论的提出。可是,相对论并没有从物理机制上解释以太现象。相对论认为宇宙空间是绝对真空的,所以光的传播不需要任何介质。这些都仅仅是“认为”,而不是物理机制。所以,相对论对以太理论只做到了“否定”,却没有替代这个理论,也没有解释以太理论错误产生的原因和为什么曾经会有那么多人相信以太的存在。所以,即使现在仍然还有一些人认为以太理论是有道理的。因此可以说,相对论并没有彻底淘汰以太理论。

相对论无法彻底淘汰以太理论的一个最主要原因是因为相对论没有任何物理机制作为理论基础。一个理论如果没有物理机制对现象的解释是算不上一个真正的科学理论的。所以,相对论并不是以一个科学理论的脚色来否定以太理论的。如果从物理机制上来看相对论,那么我们就会发现,相对论中的空间弯曲从某种程度上来讲,可以说就是对以太存在的认可。如果宇宙空间里什么都没有的话,怎么可能弯曲呢?那么在空间里弯曲的是什么东西呢?如果要回答这个问题就让人不得不想到了“以太”。如果以太的存在状态不是始终保持均匀和与物体之间绝对相互独立,那么,它的形状难道就不能弯曲吗?因为以太是看不到的东西,把它的弯曲说成是“空间的弯曲”完全是可以被接受的。

以太理论之所以得到人们的认可,是因为以太被认为是天体之间“超距离相互作用”的介质。天体之间不可能什么都没有就能够保持现在这种稳定的关系。以太的存在可以合理解释这种现象。而相对论只用抽象的“时空弯曲的几何效应”来解释天体之间的相互联系,仍然说明不了天体之间是通过什么物理机制进行相互作用的。而且,抽象的弯曲几何图像说明不了到底是物质世界里的什么具体东西发生了弯曲。

尽管如此,事实几乎已经清楚地证明,以太理论是不正确的。那么,为什么会错?又为什么会出现以太理论呢?如果我们用质量场来回答这些问题就非常容易了。首先,物质具有质量和质量场这两个不可分割的基本属性。质量场不是可以与物质分离的以太,但是,质量场是物质在空间中的作用范围。所以,天体之间都是通过质量场相互沟通的。而且,质量场也是一个光传播的介质。相对论中的空间弯曲理论之所以有些道理,就是因为质量场是一个球形场,而球形场是弯曲的。相对论的解释与事实巧合。如果把相对论中的弯曲空间连接起来就会得到一个球形场。这个场实际上就是质量场。由于人们以往对质量场没有任何认识,所以把它的功能用“以太”的作用来解释。但是,因为以太在本质上与质量场不同,虽然可以解释天体之间超距离的相互作用,但是无法解释更多的自然现象,例如光速不变等。而用质量场就可以解释所有这些现象。因此,用质量场才是解释以太理论的错误与错误产生原因以及它为什么有道理的唯一方法。至此,以太理论才算是被彻底淘汰了。

本文引用地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100ntad.html

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