求是与科学（二十一）

刘文旺

原理、定理与定律（三）

还有与原本认为是错误的原理，后来会人们逐渐重新认识到它的正确性。魏格纳1912年提出关于地壳运动和大洋大洲分布的假说——“大陆漂移说”。据说他在病床上发现大西洋两岸，特别是非洲和南美洲海岸轮廓非常相似，联合其他证据他提出地壳的硅铝层是漂浮于硅镁层之上的，并设想全世界的大陆在古生代石炭纪以前是一个统一的整体-盘古大陆，在它的周围是辽阔的海洋。后来，特别是在中生代末期，盘古大陆在天体引潮力和地球自转所产生的离心力的作用下，破裂成若干块，在硅镁层上分离漂移，逐渐形成了今日世界上大洲和大洋的分布情况。但这一假说却难以解释某些大问题，如大陆移动的原动力、深源震、造山构造等。因此，当时反对的人非常多，他们人在寻找证据的过程中把生命永远放在了冰天雪地之中

魏格纳

但是，通过海底扩张的发现，地磁异常的发现等，人们逐渐认识到了这个理论的正确性，现在这一演化成板块理论，成为地质学的核心内容。

大陆漂移说

2、定律是实验的结果，因此，它只能有不同的解释、不同程度的完善但不能被推翻。

 牛顿的万有引力定律被广泛地应用在天体运动的阐述中。它是艾萨克•牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》上发表的。牛顿的普适万有引力定律表示如下：任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。

公式如下：

     但是，随着人们观测能力的增强，人们发现，许多天体的运动不能很好地应用牛顿的这一理论加以解释。如水星的进动问题。

     为了解释这一现象，人们认为，万有引力定律可能不完全满足平防范比率。例如纽康认为，引力应该是距离的2+1.574×10^-7。但是，当万有引力描述地球环绕地球的运动中，这一假设又不成立了。

     爱因斯坦建立了广义相对论后，给出了水星的进动的解释。但是我认为这也是不成立的。

水星每一百年近日点偏转角为5600.73±0.41秒，减去地球岁差的5029″，余额571.73″为水星的百年进动。根据牛顿理论计算，金星、地球、木星等其他行星综合作用产生的进动为528.62″，余额571.73″－528.62″＝43.11″。按相对论计算，太阳引起的每百年进动43.03秒。因此，对水星进动的解释，大部分是用牛顿理论完成，小部分是用相对论完成的。

证明广义相对论否定牛顿理论，就应该彻底用广义相对论计算。我们分析如下：

水星进动

我们下面就做这样的尝试：

太阳系有8大行星，除了水星外还有7颗行星，其中以木星的质量最大，是太阳质量的千分之一，为太阳系中其它七大行星质量总和的2.5倍。我们做一个放大的计算：为了计算的方便，我们假设除了水星外还有10颗行星，他们的质量都等于木星的质量，且都位于木星的轨道上——称之为假想木星，则这个假想木星的质量是太阳质量的1%；从太阳的角度看，在100个地球年内，水星转约415圈。由于木星的公转周期是11.86年，约12年，这样，在100个地球年内，木星刚刚转过100/12圈，大约是8圈。这样，在100个地球年内，水星在假木星的面前经过约415-8=407次，我们再放大一次，每经过一次改为一圈。

水星的进动公式有不同的形式，我们采用王仁川著的《广义相对论引论》中的公式：

Δφ=N6πGM/H

其中，N为环绕圈数，G为万有引力常数、M为引力体质量、H为轨道半长轴。

对于水星环绕太阳运动产生的进动有：

43.03″=N6πGM_太阳/H_水星                          （1）

对于水星环绕这个位于木星位置上的假想天体运动产生的进动有：

Δφ=N^’6πG0.01M_太阳/H_木                          （2）

（2）式除以（1）式得：

Δφ/43.03″=N^’6πG0.01M_太阳/H_木/N6πGM_太阳/H_水星

Δφ=43.03″0.01 N^’ H_水星/NH_木

Δφ=43.03^″×0.01×0.387×407÷5.2÷415

Δφ=0.0314″

在这样的假设下，计算出的结果应该是放大了的结果。但是，我们发现这个放大了的数值只有约0.0314″。571.73″－0.0314″＝571.6986″，而按照广义相对论计算出的太阳引起的进动，只有43.03″，与所需要的数值571.6986″差了528.6686″这就完全否定了广义相对论本身。

精确的证明，恰好给出了否定的结果！

爱因斯坦在1916年的《狭义相对论与广义相对论浅说》中，对发现的光线1.7秒弯曲的解释是：“这个偏转一半是由于太阳的牛顿引力场造成的；另一半是太阳导致的空间几何形变（弯曲）造成的。”这就产生了一个问题，若在计算太阳系中行星的运动轨道时，同时考了牛顿引力场的作用，和这个引力场造成的空间弯曲这两个相等的效应，则所有的行星受到的总作用力会加倍。这样，包括我们地球在内，所有行星的运动轨道就不会在现在的位置。但这不是事实，太阳系中的行星仍然在其轨道上稳定地运动着。

     所有这一切怎么解释？

     空间的弯曲能克服离心力使行星沿椭圆轨道运动，说明空间是刚性的。那么，不存在引力作用的情况下，太阳质量是怎样使其弯曲的？广义相对论可推出黑洞的存在，但是，引力子的速度等于光速，光子不能逃脱黑洞，引力子是怎样从黑洞中出来的产生黑洞周围的引力场的？

     看来，爱因斯坦的引力理论也是不正确的。对牛顿的万有引力的思考还要继续下去。可能诞生新的“牛顿”。

还有，牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这就是牛顿第一定律；牛顿第二定律：物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。数学表达式为∑F=ma或F_合=ma；牛顿第三定律：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。数学表达式为F=-F'。这些都只能完善但不能被推翻。

特别值得指出的是能量守恒定律：

能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。

量子力学是从研究并解决黑体辐射线想起家的，是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支，主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。它与相对论一起构成现代物理学的理论基础。量子力学不仅是现代物理学的基础理论之一，而且在化学等学科和许多近代技术中得到广泛应用。19世纪末， 经典力学和 经典电动力学在描述微观系统时的不足越来越明显。量子力学是在20世纪初由普朗克、 波尔、 海森堡、 薛定谔、 泡利、 德布罗意、 波恩、 费米、 狄拉克、 爱因斯坦、 康普顿等一大批物理学家共同创立的。除了爱因斯坦以外，这些人的团队被成为哥本哈根学派。

在量子力学建立之初，很多人都怀疑这一定律的正确性，或应用范围的有限性。比如在隧道效应中能量小于势垒能量的粒子具有一定的越过势垒的几率。量子理论不能给出令人满意的解释。关于这一点，在我的《动体物理学》中给出了详细的解释。在此，我们制作简单的说明。

隧道效应是由微观粒子波动性所确定的量子效应。运动粒子遇到一个高于粒子能量的势垒，按经典力学，粒子是不能越过势垒的。而由量子力学波动方程可以解出，除了在势垒处的反射波外，还有透过势垒的波存在。

透射系数为：

T [2m(V-E)]a/k

如图所示：

这是因为：一个体系遇到一个势垒时，在这一方向的粒子动能转化为势能而减速，整个体系粒子速率或能量的分布出现对统计规律的偏离。系统粒子间的碰撞，使减速的粒子增速，使这一体系的粒子能量分布趋于满足相应的统计规律。这就使能量逐渐向势垒方向转移，使部分粒子越过势垒。这就是隧道效应的本质。

简单地说，这一过程就是热传递过程！不存在能量不守恒的问题。任何违背能量守恒定律的理论都是不能接受的。

从上边的举例说明，可以看出，原理及其推导出的定理可能是错误的或不完善的。可以修正甚至完全抛弃。而定律是实验的结果，对他的描述可能不完全，但试验结果是不能推翻的。

现阶段，物理学、天体物理学等都与腾飞前的黑暗时期。因解释黑体辐射辐射而诞生的量子理论是不完备的；解释光速不便诞生的狭义相对论，因光速的可变性的存在而失去了存在的必要。而广义相对论是从狭义相对论的基础上建立起来的。即吧狭义相对论钟慢尺缩时空观描述引力场存在的空间是，会出现时空的弯曲现象。从而使得爱因斯坦利用黎曼几何建立了广义相对论。而狭义相对论的错误，又使广义相对论失去了存在的基础和前提。

也就是说，19世纪末20世纪初无力天空中的两朵乌云，还是没有得到解释。在这一百年中，量子理论和相对论不但没有提高我们的科技水平，反而制约了我们的思维。这既是一种灾难，也是一种机遇，我们要彻底摆脱这两个理论的束缚，迈开我们的脚步创建新的理论。

现在的官科比较稳健，他们一方面拥有丰富的知识；另一方面，他们掌握着国家的科研经费、实验室、天文观测工具。不足之处在于创新的内容偏少一些；民科相对来说拥有的知识量偏少，缺少实验器材、缺少实验经费。但这些人的探索精神旺盛，拥有较强的发散思维。胆大，赶在太岁头上动土。这一点像伽利略，连自己的妈妈都干踢上两脚。他们天天有新发现，月月有新理论诞生。要是官科和民科团结起来，成立一个“官科、民科大联盟”催生新理论的速度就会增加。

当然，本文的分析这要求我们在今后的科学研究中要针对原理及定理，可以有更强的质疑，甚至推倒重来。而对于定律只能加以完善。这是值得我们注意的。

（未完待续）