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科学基础理论产生突破性发展的两个必要前提

(2012-06-08 23:37:36)
标签:

科学基础理论

突破

前提

科学发现

转变观念

物理学革命

物质

重力加速度

分类: 科学、哲学与世界观

科学基础理论产生突破性发展的两个必要前提

马海飞

http://blog.sina.com.cn/gfis 201268日)

物理学基础理论几乎已经有上百年都没什么大的进展了。今天,科学主流仍旧以牛顿和爱因斯坦以及量子力学的理论为依据进行着理论上的研究。沿着这些研究方向发展下去的物理学理论似乎已经进入了死胡同,前景越来越不乐观。如何才能让物理学基础理论产生突破性发展是一个非常值得探讨的问题。笔者认为,科学基础理论发生突破性进展至少需要有两个必要的前提:1)必须要有新的重大发现;2)必须要有观念上的转变。本文就此观点展开讨论。

1.    没有新的重大科学发现就不可能有科学理论上的重大发展。科学研究的一项基本任务就是从表面的自然现象中发现背后隐藏的本质和规律。没有这样的发现,科学是不可能发展的。这一点任何人都很明白。科学上的每个重大突破都离不开相应的重大发现。关于这一点甚至没有举出具体例子的必要。所以,要想在物理学基础理论上有重大突破,首先必须要有重大的新发现才行。

2.    没有观念上的转变也不可能有重大的发展。仅有科学发现并不具备科学理论突破性发展的全部条件。理论不是客观存在,而是在人类大脑里形成的一系列概念和逻辑关系对客观现象的抽象解释。因此,人的观念对理论的接受具有非常大的影响。不同的观念会接受不同的理论。例如,在哥白尼的时代,人们在固有的观念中,认为地球是不会动的。地球是上帝居住的地方等等。当哥白尼提出日心说的时候,阻碍人们接受哥白尼学说的最大阻力并不是在科学发现上,而是在观念上。日心说(即“地动说”)是一个完全违背传统观念的学说理论。在观念转变之前,人们是无法接受哥白尼理论的。后来伽利略和开普勒等人的观察和研究所起到的作用归根到底也不过是一个说服人们转变观念的努力。一旦观念转变了,接受起来就容易了,科学理论也就产生飞跃了。其实,每次的重大科学发展都离不开观念的转变。当法拉第最初看到电磁感应现象的时候,他就大胆地提出了电流会在导线周围产生一个力场的想法。当时受到同事们的嘲笑,说他无知。因为当时人们对力的观念全部来自牛顿的力学理论。力是物体之间的相互作用。电流在导线中流动被想象成水流在水管中流动一样,怎么可能跑到导线外的空间中来而且形成一个力场呢?后来法拉第把磁铁放在水银中制作了一个简单的原始电动机证明了他的观点是对的。在不断的实验证明过程中,人们才渐渐开始产生了观念上的转变,接受了法拉第的观点。所以,如果没有观念上的转变,仅仅靠科学发现是不可能让科学理论发展的。

3.    转变观念可能需要一个漫长的过程。人类天性似乎是守旧的。尤其是那些可以从现状中获得既得利益的人。他们不喜欢转变观念。所以,要想让人转变观念不是一件容易的事情。但幸运的是总有一些“悟性”很好的人,他们不安于现状,而对新事物的接受能力很强,不会死抱着旧观念不放。很多这样的人通过他们的努力来帮助别人转变观念。例如在伽利略和开普勒等人的努力下,改变了人们的观念,终于在哥白尼的日心说提出半个多世纪之后得到了主流的认可。在这个过程中,哥白尼的理论没变。变的是人们的观念。所以转变观念不是一朝一夕就能做到的事情。一定会经过一个漫长的时期,让人们渐渐地把旧观念放弃之后才有可能接受新观念。科学发现的意义越大,观念的转变过程越艰难。

4.    今天物理学理论突破性发展所面临的现状。其实现在物理学基础理论正在孕育着一场颠覆性和革命性的突破。上面讲的两个前提中的第一个前提已经具备了。“质量场”的发现已经完成了第一步。接下来所面临的就是如何转变观念的问题了。那么,有那些基本的观念需要改变呢?我们可以看看以下这些简单的对照例子:

a.     在对“物质”的认识方面的不同观念:

·       旧观念认为:物质是由基本粒子构成的、可以占据空间并具有质量的客观存在。物质以固体、液体、气体或场的形式或形态存在。 物体是物质的,场也是物质的,但是,物体与场之间是相互独立的,它们之间不存在统一性。物质的实体(物体)与空间之间也是相互独立的关系。物体(物质)存在于空间之中,空间是物体(物质)存在的场所。

·       新观念认为:物质是带有两个基本属性的客观存在。这两个基本属性就是:1)表现为实体性的质量,2)表现为空间性的质量场。物质是实体性的质量与空间性的质量场的统一体。任何一个物体都同时具有一个质量和一个质量场。二者不可分割。包围在物体周围的是一个由质量场形成的空间,而不是与物体相互独立的绝对空间。

b.    在对“重力加速度”的认识方面的不同观念:

·       旧观念认为:重力加速度g与作用力加速度a的产生过程相同,都是在“力”作用于物体的过程中产生出来的。因此,重力(引力)与重力加速度之间的因果关系是“重力是因,重力加速度是果”。

·       新观念认为:重力加速度是物质属性之一的质量场密度在力学现象中的一种表达形式。质量场密度与重力加速度之间存在固定的转换关系。重力加速度的大小完全是由质量场密度的大小决定的。重力加速度与重力之间的因果关系是“重力加速度是因,重力是果”。在重力加速度出现之前绝不会有重力存在。

c.     在对“引力场”的认识方面形成的不同观念:

·       旧观念认为:引力场是由引力的力线构成的。引力场与引力之间的因果关系是先有引力,后有引力场。因此,引力场是由某种形式的能量转换而来。

·       新观念认为:宇宙中不存在引力场,而存在质量场。质量场是物质的属性,不存在力线问题。质量场与重力之间的关系是通过重力加速度联系起来的。因此,先有质量场,后有重力。万有引力现象中的重力不是物体之间的相互吸引作用。

d.    在对“物质与能量”关系的认识方面形成的不同观念:

·       旧观念认为:宇宙中的物质来自能量。

·       新观念认为:宇宙中的能量来自物质。

e.     在对“场”的认识方面的不同观念:

·       旧观念认为:“场”是能量的海洋。场一定是来自某种能量的转化过程。因此,场一定是由波构成的。

·       新观念认为:宇宙中存在不需要由能量来维持的属性场,例如“质量场”。质量场是一个静态(非波动、非传递)的客观存在。它不需要能量和波动就可以在物体之间发生相互作用(即表面上的“超距作用”)。这种相互作用来自属性而不是能量。质量场是所有“超距作用”现象中的介质。

f.      在对“数学的地位”的认识方面的不同观念:

·       旧观念认为:数学是科学的最高境界。

·       新观念认为:数学仅仅是科学研究中的一个工具。

根据以上这些不同的观念扩展开来,我们还会在对运动、惯性、力、光速和以太等很多方面形成不同的观念。

当新旧观念之间发生冲突的时候我们应该怎么办?这时候面临一个非常重要的选择。如果选择旧观念的话就会成为一股保守的力量。如果放弃旧观念,选择新观念的话,就会成为一股进步的力量。每个人都有自己选择的权力。当新观念还是“新的”时候,它就一定是少数人的观念。当它成为多数人的观念时就不再是新观念了。如果新的观念是正确的,它迟早会成为多数人接受的观念。至于时间的早晚则完全取决于旧观念的顽固程度。不愿意放弃旧观念的人是无法接受新观念的。无法放弃旧观念的人所具有的一个共同特点是他们往往认为“科学知识是一成不变的”。而认识不到“科学知识随着科学的发展在不断更新”。实际上,书本里写的经典理论也好现代理论也好,都是人类对自然现象的阶段性认识。这些阶段性的知识不可能是永久不变的。科学必定要在发展中从一个阶段进入到下一个阶段。所以,死抱着书本知识不放的话就无法让自己从旧的观念中解放出来。除此之外,既得利益也是一个原因。正是这个原因,最不愿意放弃旧观念的人正是学术界的一些权威人士。他们是阻碍科学发展的最大障碍。我们可以很容易地转化一个高中生或大学生的观念,但很难转化一个科学权威的观念。这就是科学理论发生突破性进展最艰难的地方。目前目前看来还没有一个好的方法去解决这个问题。除非遇到一些开明的权威,否则只能等到今天的高中生成为科学主力的那一天了。不仅物理学理论如此,所有的基础科学理论都如此。

本文引用地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a26637010158ul.html

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