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现代物理学批判

转载 2016-07-18 09:24:31

 杜力

 

照斯蒂芬·霍金的意思,大爆炸理论如此成功,宇宙间压根没上帝啥事。这意思就是说:以现代物理学为先锋的科学教已经完胜传统宗教。

但是,也许物理学家们在物理学的舞台上混得太久了,习惯了只对舞台上变换的剧本、角色以及演员自己感兴趣,而对舞台本身、剧场本身、演艺规则本身却司空见惯,审美疲劳,激情淡漠,反不及初入者敏感、好奇、多疑、多虑,处处触目惊心,疑问重重,期待现代物理学答疑解惑,否则,只能疑为上帝的作品。

比如,最基本的,什么是空间?什么是时间?这两个问题,就像思想的起源一样古老,可是至今不仅没有答案,甚至连怎么切入和解析这两个问题都完全不着边际。爱因斯坦发现了时间与空间相关、时空与物质相关,霍金认为时空产生于大爆炸,但是,时空与物质相关的机制、时空从大爆炸中产生的机制,仍然是一片混沌。霍金也许可以凭借大爆炸理论说宇宙的诞生和运行没上帝啥事,但不能说时空没上帝啥事,因为大爆炸理论唯独没有试图解释的就是时空。

大爆炸理论回避了大爆炸的触发的原因。也许上帝什么都没创造,只不过创造了时空,只不过点着了大爆炸的捻子,还捎带了时空中的一堆神秘规则和现象。这一堆神秘规则,从不讲为什么,只要万物服从;那一堆神秘现象,绝对超乎想象。这与上帝的意志有啥区别?比如不确定性原理,太过于神秘莫测;比如相对性原理,太过于没有原则;比如光速不变性原理,太过于武断决绝;比如不相容原理,太过于逆反乖戾;比如波粒二象性,太过于无厘头;比如超距力,太过于没由来;比如微观世界的量子特性,太过于心机巧设。凡此种种,俨然金科玉律、神圣意旨。对于它们,若无解释,则上帝的意志就是唯一的解释。凡此种种,不能因为它们是一切存在的基础和一切论说的基本语言,就忽视对于它们本质的追究;尽管这种以话语对话语元素的反诘有可能陷入以结论解释原因的无谓的循环论证,但人类不应对思想作茧自缚。寻根究底、追本溯源正是思想的最原始冲动和最动人魅力。更重要的是,如果真相只有一个,则所有这些终极未知应该相互关联,而对于这些终极未知及其相互关联的认识,才真正是对于人类认知能力的终极挑战。

物理现象并非不曾显露过这些终极未知的真相的端倪,只是人们囿于习惯性思维而每每错失。

比如微观粒子存在的不确定性原理,它不可能没有机理,但如果人们坚守现有的粒子沿时间维连续的观念,就根本没有办法认识。注意,至今人类竟然从未怀疑过粒子沿时间维的连续性!尽管没有任何证据,只是看起来如此。虽然现代物理学已经对时间的精细结构推演到了普朗克时间的门槛儿,也就是约5.3910的负44次方秒,可是就是没有勇气或想象力跨过这个门槛儿。长久以来,不确定性原理被浅薄地解释为测不准原理,也就是说,人们在无法理解不确定性原理的窘境下,只好退而将之归因于观测本身对于被观测粒子的扰动。这实际上是另一种鄙俗的人择原理,其在逻辑上是荒唐的,因为如果不确定性源于观测本身对于被观测粒子的扰动,则其逻辑上就意味着:不观测,即确定。如此,不确定性原理就被弱化为一个操作性原理,而不是一个根本性原理。这固然能使人们得以暂时逃避对于不确定性原理的根本的追究而自安,然而可悲的是,同时也失去了一次发现微观世界根本性秘密的机会。

不确定性原理的真正神秘之处,就在于作为沿时间维连续的自由粒子,其位置和动量的不可同时确定性完全没有由来,完全缺乏动力学依据,完全违反逻辑,也完全不可想象。而事实上,人们从来没有过粒子沿时间维连续的证据,也从来没有尝试过去发现粒子沿时间维是否连续的证据。

令人费解的是,尽管人们已经认识到粒子具有波粒二象性,而且这种波粒二象性完全无法从三维空间中的动力学机制来解释,但人们从未想到过波粒二象性是否暗示了粒子沿时间维的不连续,并以这种沿时间维的不连续来构成粒子波,而是将波粒二象性以一种不求甚解的模糊概念而坦然承受之。

更不可思议的是,尽管单个电子的双缝衍射现象已经清晰地演示了粒子沿时间维的不连续,人们仍然不愿意正视这个现实,而宁可对单个电子的波动行为仍坚持粒子的统计波动性解释。这种逻辑上的荒谬,就涉嫌自欺欺人了。用粒子行为的观测结果的统计波动性作为粒子波动性机制的解释,是一种典型的无谓的循环论证。也不要认为将统计波换一个名称叫做概率波就可以逃避对波动机制的追问。纯概率可以以随机性为托词,但是当概率表现出波动性时,就不是单纯的随机性了,冥冥中一定有某种神秘的波动机制在起作用。

一粒沿时间维连续的自由粒子,究竟要如何完成其沿空间维的波动?横波或纵波?原因何在?动力学机制何在?这些不仅在现代物理学中毫无头绪,不可理喻,而且在逻辑上也莫名其妙。实际上,现代物理学对于粒子波动性已完全不作沿空间维作机械振动之想。但是,沿空间维不作机械振动,还能作什么振动?光,当你把它理解为电磁波时,它沿空间维的振动很好理解,然而当你把它理解为光子时,它沿空间维的振动瞬间变得无法理解。为什么?这正是粒子波动性的神秘所在,也正是现代物理学自我超越的转捩点,然而遗憾的是,这也正是现代物理学家们囿于传统观念所根本想不通看不透并毅然决然干脆不想不看的地方。他们发明了量子力学来处理微观粒子的莫名其妙的波动,并对量子力学本身的有效性仅满足于统计有效性解释。殊不知,这正是现代物理学真正亟待观念突破的地方。

现下人们对于粒子波动性的统计解释,仅仅是对于粒子波动现象的观测结果或预期的数学表达,并不能代替对于粒子波动机制的解释。在对于量子力学的解释上,哥本哈根学派表现出一种十足的雅皮士的随性和急功近利,满足于对于粒子波动性的统计解释而不思进取,甚至愿意为了迁就统计解释而放弃因果律!我的天哪!因果律可是理性的基础,这都可以放弃,叫人如何相信这些人是理智的?

为什么物理学界至今不肯接受因果律为与热力学第一定律同等重要的定律呢?它们不是同样被所有的事实都证明了吗?它们不是同等地具有逻辑合理性吗?为什么偏偏因果律就要迁就数学物理学的形而上学的罗曼蒂克呢?倒是爱因斯坦等人在这件事上表现出了坚守底线的气节,不失仙风道骨的先贤节操。爱因斯坦坚信上帝不掷骰子;德布罗意认为必定是某种波引导着粒子运动,粒子只是这种波场中的一个奇异点;玻姆认为在量子现象中还存在未被发现的隐变量。这些,离认识到粒子沿时间维的不连续性只差了一层窗户纸!

事实上,粒子具有波动性毋庸置疑。如果注意到“波”天性具有位置和速度不可同时确定的特性——波的速度至少需要经过一个周期的波动才能确定,而在一个周期内,波的位置只能精确到一个波长的范围内;反过来,如果要将波的位置精确到一个点,则其速度的不确定性将达到光速——则人们应该意识到,波动性是物质存在的第一特性,而粒子性应该寄身于波动性,而这,正是不确定性原理的原因。

如果自由粒子沿空间维的波动性不可理喻,为什么人们不敢设想一下粒子沿时间维的波动呢?这是因为,一旦要设想粒子沿时间维的波动,就意味着要设想粒子的存在性的波动,也就是时有时无!这,完全超出人们的经验、思维习惯和心理承受能力。事实上,在人类思想史的长河中,忽隐忽现的存在一直是一种典型的超现实的神话想象;谁曾想,它竟可能是最根本、最普遍的存在形态!所谓时有时无,说白了就是虚实交替,换言之,粒子波是一束虚实波。而如果粒子波是一束虚实波,则意味着万事万物,包括思想者本身,都是时有时无、忽隐忽现的存在。这,就是真正令思想者恐惧的原因。

然而,虚实波观念真那么恐怖吗?它与已有的知识和观察矛盾吗?不,不但不矛盾,而且它比现有的知识更自然地符合观察。比如超弦的弦,完全不具实际观测根据,而毋宁说只是一种数学假设;但是,如果人们勇敢地再向前迈进哪怕半步,在观念上将那根只能意会不可言传的弦稍稍断开,让其虚化,则虚实波的观念就豁然脱颖而出,并且,不确定性、波粒二象性和量子性等等微观神秘性都瞬间有了统一的自然而然的解释,甚至包括所有的宏观神秘性。

再比如光速不变性原理,它也不可能没有机理。但是,自从爱因斯坦宣布了光速不变性原理,仿佛仅仅是接受这一原理就已经穷尽了现代物理学界的想象力,以致完全无暇虑及其机理。长久以来,人们对于光速不变性原理也仅限于操作性理解,也就是光速不叠加于光源或光靶的任何运动。但是,根据不确定性原理,根本不存在具有确定速度和位置的光源或光靶,因此,光速不变性原理,即使从操作层面也从未被理解。

如果人们终将决意要理解光速不变性原理,则必须要意识到其本质上的超然物外并根植于时空本性。只有作为时空本性,光速不变性原理才是可以理解的。光速不变性必定不会独厚于光子,它必定是某种更普遍、更深刻的时空特性的反映。换言之,人们应该意识到,光速不变性,正是自然时空本性的昭示;具有绝对不变性的光速,只是时空本性呈现于观察者面前的现象载体。

从量纲考虑,作为自然时空本性的、具有绝对不变性的光速应该是空间基元与时间基元的比值,又或者说,应该是空间量子与时间量子的比值。然而,何为空间量子?何为时间量子?如果人们不接受虚实波观念,就根本无从想象;而一旦人们接受虚实波观念,则一切都豁然开朗:虚实波的实半周就是人们已熟知的物质粒子量子,而虚实波的虚半周的空间跨距和时间间隔就分别是空间量子和时间量子!粒子的运动,实际上是粒子的实态(实半周)跨越虚态(虚半周)的一连串轨迹。这像极了电影由固定图像的跳帧构成图像的运动的原理。

空间量子与时间量子的比值所反映的时空本性之所以被光速原原本本地呈现,恰恰是因为光子的实半周——也就是光子的实态——的静止质量为零,因而光子实态滞留时间为零,从而令光速得以呈现出一种纯时空本性。而对于质量不为零的粒子,由于其实半周静止质量不为零,故其实态滞留时间亦不为零,故其宏观速度必小于光速。

关于时空,自从爱因斯坦揭示出时空与物质存在和运动之间相互关联,大爆炸理论断言时空从大爆炸中产生,对于其机制,现代物理学至今欠自己和人类一个解释。物质怎么一动就尺缩钟慢了?质量怎么就弯曲时空了?物质动,被其所弯曲的时空理当随之而动,并漾开时空的涟漪,怎么就不见弯曲时空或者说引力的波动?1993年诺贝尔奖成果所说的赫尔斯-泰勒脉冲双星

缠绕周期的衰减,并不能算作对引力波的直接证明,因为没有波长、频率和波速的证据。双星缠绕所引起的外围引力场的波动,其实只不过是引力振动。凡是波,只要被激起,它就会自行传播,不依赖于波源的持续振动,而这种情况显然不是,它一刻也离不开双星的缠绕运动。再说,说那是引力波,测过它的波速吗?据说它应该等于光速?光速的量级不是可测的吗?然而迄今为止,关于引力波的所有直接探测都归于失败,于是,人们为了自圆其说,又编造了各种关于引力波难以观测的托词。拜托!物理学界能不能有点当年爱因斯坦根据迈克尔孙-莫雷干涉实验结果果断断言光速不变的勇气,勇敢地断言:引力无波!

由此又引出一连串疑问:引力场的建立也有速度吗?人人知道电磁波有速度,可是谁曾见过电场或磁场的建立有速度?如果说空间诞生于宇宙大爆炸,那么,自大爆炸伊始,空间的建立有速度吗?宇宙膨胀的观念,究竟是仅限于宇宙物质的运动膨胀?还是也包括宇宙空间的膨胀?若宇宙空间也不断膨胀,则空间的建立岂不是既有速度也有不断变小的密度?否则空间岂不是要从大爆炸奇点处源源不断产生?若宇宙空间本身并不膨胀,则其必自大爆炸一爆而成,因而岂不是空间的建立并不需要速度,其大小亦先验地决定于大爆炸奇点?又或者说,空间膨胀的概念根本就不符合逻辑,因为膨胀依赖于先验的空间?是否从逻辑上说,空间可以有生有灭,而一旦产生,它就应该先验地等于无穷大?因为任何有限宇宙都不免具有几何中心,而这又与相对性原理相悖。相对性原理说人们不可能通过任何方式或过程发现任何绝对时空或绝对坐标。它是包括大爆炸理论在内的所有现代物理学的基本原理之一。是否从逻辑上说,大爆炸理论必须要默认无穷多的大爆炸?因为唯一的大爆炸的爆心不可避免成为宇宙中心,而这亦与相对性原理相悖。在大爆炸奇点中,物质、空间、时间三者是共有同一个源头?还是各有各的源头?人类究竟应该敬畏有限宇宙观念还是应该嗤之以鼻?

凡此种种,无论如何都躲不开对于何为空间何为时间这两个经典哲学追问的物理解释。这两个经典哲学追问在哲学体系内不可能有解,因为哲学是一门纯粹思辨学问,它没有自己的实证知识体系,所以以时空为人的基本存在和思辨场域的哲学对于时空的解释不可避免终极观念贫困。换言之,哲学显然无时空解析能力,因此,现代物理学对于时空解析的观念突破责无旁贷。

然而,还是在粒子沿时间维连续的旧观念中,时空的解析也不可能有解。最新的超引力理论进展建议时空应有十一维!我的天呐,这是在解释时空?还是在给时空的解释添堵?你们不可以以为反正时空没人说得清,就可以为了你们物理理论的数学上的急功近利而肆意挥霍时空维数。出来混,总是要还的!你们每提出一个新时空维度,最终都将要么说清楚,要么吞回去!数学与宇宙,究竟谁该迁就谁?什么弦!什么膜!什么泡泡!什么时空隧道!什么虫洞!什么时间机器!什么时间旅行!什么超光速!什么因果失效!物理学家们是不是文艺得过了头了?我惊异于人们在用看不见摸不着的臆想维度解说宇宙时的群体亢奋,分明是一场群体意淫。意淫是一种形而上学。因此,十一维的宇宙理论,十有八九是形而上学。

爱因斯坦的成功之处,在于他用三维空间的弯曲结构解释了三维空间中的引力。自然而然,理所当然。而十一维论者,却是要用看不见摸不着的空间维度来解释看得见摸得着的三维空间中的物理现象,在起念上就与爱因斯坦有天壤之别,大而无当,何异于东施效颦?弄巧成拙?增加时空维数,并不能回避什么是时空的诘问。十一维时空理论使得整个现代物理学成了空中楼阁,越来越虚无飘渺。如果人们觉得四维时空不够用就可以杜撰出十一维时空,那么当他们某一天觉得十一维仍不够用时,岂不是又会建议N维时空?照这种思维发展下去,时空不仅仅无解,而且是无解的N次方。这就像人们常说的,一个谎言,要用无数个谎言去掩盖。

其实,当爱因斯坦用时空弯曲来解释引力场时,他实际上只用到了三维空间,并没有用尽四维时空,更何况三维空间除了能够弯曲外,是否也能扭曲?正如物理学中对空间的运算,除了有梯度外,还有旋度?更何况,在时空结构的解析上,还有时间维度还完全没有派上用场?何至于这么匆匆忙忙的弄出那么多莫名其妙的时空维度?况且又并不能预言任何可观测的物理现象。可笑当前物理学界竟然将证明十一维时空的希望寄托于更奇葩的高能对撞实验能展示出某种能量不守恒,以资证明发生了粒子从现实的四维时空向超现实的超四维时空的穿越!对于创造性思维来说,疯狂也许没什么不好,但是一味地疯狂就有失节操了。

实际上,只要人们愿意稍微尝试对物质粒子沿时间维的存在作一点点解析,动一动粒子沿时间维是否连续的念头,时空与物质统一的观念就会自然而然地水到渠成:若粒子沿时间维不连续,则粒子必然忽隐忽现,虚实交替;然而粒子的虚态会是什么形态?虚者,无也,答案是没有形态!什么是没有形态?就是超越了形态!如何才能超越形态?只有无穷大可以超越形态!因此,从逻辑上说,粒子的虚态的存在形态必然是无穷大。然而,粒子的无穷大的虚态有何物理意义?空间而已,岂有它哉!这就是说,物质粒子实际上并不在一个外在的空间中存在,而是自在于其自成自有的空间!换言之,粒子虚实波的无穷大的虚态就是空间的本质!与之相称,我们又可以推断,粒子虚实波的周期性虚实交替则正是嘀哒流逝的时间的本质!

恰似于粒子的空间亦即其虚态在延展性上表现出的无限性,粒子的时间亦即其虚实交替在延续性上亦表现出无限性,除非它有生有灭。甫生,它的时空亦生;甫灭,它的时空亦灭。

粒子的虚实波就是一个粒子忽生忽灭的过程。要问它为什么忽生忽灭?因为它相生相灭。要问为什么相生相灭?因为它只生不灭或只灭不生的态必定是一种能量极高的非稳态。因此,忽生忽灭,相生相灭,正是宇宙间万般存在的常态。这就是物质、时间、空间三者一体三面、互为因果、不可分割的本质。

事实上,粒子的产生和湮灭,早已分别被理论所论证,被实验所实证。遗憾的是,物理学家们显然拙于诗意的联想,不敢想象粒子的产生与湮灭互相激励。如果承认粒子的产生和湮灭各有动因,则设想粒子的产生和湮灭交替互激,岂止是不无道理,十足是理所当然、天作之合。从逻辑上说,极端之果必有极端之因。生与灭互为因果,恰是世间最极致最普遍的逻辑。互激的粒子产生和湮灭显然构成一束粒子虚实波。人们已熟知的孤立的粒子产生或湮灭,不过是分别截取了粒子虚实波的实态截面或虚态截面。

从逻辑上说,连续时空中持续存在的物质粒子并不是一个自然而完备的物理图像,因为它有三重不明来历:空间何来?时间何来?物质何来?霍金以为他的大爆炸理论一次性地解释清楚了这三个问题,其实一个也没有。因为他都没有解释黑洞从何而来,则以黑洞作为时空和物质的源头又何以服人?不是拿一个大个的说就是它产生了小个的就可以蒙混过关,那大个的来历人们仍有权质疑。恰恰是永存的东西都必须有一个所以然,而那个所以然又必须有一个更深层的所以然,依次延伸,永无止境,因而极其艰涩,极不自然,除非归结于神。黑洞仿佛就是霍金的神。问题是智慧的本性仍然会执着地追问神的所以然。而相生相灭的东西则互为因果,相辅相成,生生不息,浅显明白,极其自然。逻辑上决不可能有比相生相灭相辅相成更自然的事物。

不同物质粒子各自有自己的无穷大的虚态所构成的空间,因而不同物质粒子的虚态必然互相交织并且同质。也正是由于物质粒子的虚态的互相交织并且同质,决定了物质粒子之间不可避免相互作用,即使它们的实态之间千差万别、遥不可及!

因为粒子的虚态就是空间,而空间是先于速度的概念,所以粒子虚态的生成和消失都不适用速度概念。换言之,粒子的虚态的生成和消失都不需要时间。唯其如是,粒子虚态的生成和消失之间的延续时间就成了粒子自身时间的基元,或称时间量子;而粒子在其虚态期间跨越的空间距离自然就成了粒子自身空间的基元,或称空间量子。

物质粒子自在于自己的虚态空间中,当然无从定义运动,这就是惯性的本质。唯其如此,运动只能从不同物质粒子的通过互相交织的无穷大的虚态空间而建立的相对关系中去定义,这就是相对性原理的本质,也是物质运动的改变依赖于物质之间的相互作用——也就是力的相互作用——的本质。

粒子之不断虚实交替,必然在趋于无穷小的粒子之内存在一个向无穷大空间虚化的虚化势,这个虚化势与大爆炸理论中从时空奇点爆发产生出时空的动因应无区别。用虚实波的观念来看黑洞,黑洞应该就是一个将巨量粒子整合而成的单一巨重粒子,其虚实交替频率趋于无穷大,因而处于极端非稳态,一旦在某次由无穷大的虚态向趋于无穷小的实态回归的瞬间发生离散,接下来的瞬间岂非电光火石天崩地裂的大爆炸!这样一来,大爆炸的捻子也用不着上帝来点了。

另一方面,粒子之不断虚实交替也必然在粒子之无穷大的虚态空间中存在一个固有的向实态粒子中心回归的实化势,这个广布于无穷空间的逆放射状的实化势,万物皆不可自免,亦不可互免,这是不是像极了万有引力场?这不正是超距的万有引力之源吗?不也正是时空弯曲和真空中的引力场的真像吗?这也可以证明,引力场是空间的固有特性,它就是空间本身,因此不存在引力在空间中的传播,当然也不存在什么引力波。

如果非得要找引力波,则由于引力源于粒子虚态的实化势,而粒子虚态的实化势又与粒子实态的虚化势相互交变,由此构成虚实波,因此,可以认为,虚实波就是引力波。

你看,一个粒子沿时间维的小小不连续,竟隐藏着如此无穷的理论潜力,我都不好意思接着往下说了,可叹物理学界却充耳不闻、熟视无睹。惜哉!惜哉!

 

2014-12-27修改


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