张卫刘江琳晴天分享 http://blog.sciencenet.cn/u/zw373737 制造服务工程研究

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请物理学专家们多多指点

已有 1777 次阅读 2018-9-14 16:28 |个人分类:制造服务技术|系统分类:论文交流

 

《科学思想与探索》广而告之: 致各国科学院物理研究所、各国物理学学会、世界著名大学的物理学教授和物理学家、其他物理学者和所有物理人及广大网友: 《科学思想与探索》从今天开始和大家见面了。它将以“陨石先生谈物理”、“陨石先生说故事”这两个系列在‘一点咨询’上,就‘科学思想与探索’和‘生活百科’的方方面面,与大家切磋和交流。求大家的关注和关照。 《科学思想与探索》编辑 2018.8.18.

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第三次物理学革命的思考

从20-21世纪之交开始,第三次物理学革命就成了科学界热点话题。作为科学核心的物理学,它的每一次革命都带来了科学理论的崛起和巨大的技术革命浪潮以及某些大国的崛起。像第一次物理学革命后英国的崛起,第二次物理学革命后美国的崛起。当前,中国正在崛起,一些国内学界人士就乐观地认为,随着中国国力不断增强,中国将逐渐成为世界人才中心、科学中心和创新高地,将拥有绝对的科学话语权。中国将成为第三次物理学革命的圣地,成为科学巨人和伟大理论的故乡。对此我不敢苟同。一是他们因果倒置,第二次物理学革命是因,美国崛起是果,并不是美国的崛起引发了第二次物理学革命。由此可知,中国崛起的‘因’也是第二次物理学革命。当前一些令人目眩的新技术如量子通讯、云计算、人工智能等,虽然功能超强,却仍然是第二次物理学革命及其带来的技术革命的成果。二是如果具备那些外在条件就能引发第三次物理学革命,那它早该在美国发生。为什么未发生?原因留在后面讨论。现在先探讨前两次物理学革命发生的内在规律。这得从第一、第二次物理学革命的因果关系说起。 第一次革命的‘因’,是托勒密地心说对人类思想的禁锢;使科学长期停滞不前并因为与天体观测结果冲突而陷入危机;最后在哥白尼的日心说和伽利略、牛顿‘数学+实验+观察’思想引领下,摆脱危机并引发第一次物理学革命。 第二次革命的‘因’,是经典物理学的‘两观’(绝对时空观、能量连续变化观)对人类思想的束缚而引起以太、绝对惯性系等困惑;迈克尔逊-莫雷实验、黑体实验与‘两观’思想相冲突而使经典物理陷入危机;最后在爱因斯坦、普朗克、波尔等的相对论、量子论思想引领下,摆脱危机并发生第二次物理学革命。 由上所述,两次革命的内在规律性可表述为:物理学存在旧思想禁锢而引起物理困惑——观察或实验发现物理危机——新思想引领摆脱危机并引发革命。 我们用这个内在规律对第三次物理学革命的前景做一些考察。在爱因斯坦‘引电统一’思想的引领下,半个多世纪以来,大统一理论成了理论物理主旋律。但困惑出现了——引力不能被统一。那么,是什么思想禁锢引起了这种困惑?不知道。大统一的危机是什么?也不知道。怎样摆脱危机?更不知道。这么多内在规律‘因素’都不知道,内在规律对第三次物理学革命还有意义吗?前两次物理革命都用实验观测发现危机,与那时候相比,现在的实验观测手段、能力、水平都有空前提高,却发现不了当前物理危机是什么。怎么办?有没有摆脱危机的办法?进一步分析会发现,‘内在规律’中的‘因’只是表面原因,在它们背后还有更深刻、更普遍的共性原因——人类的主观因素。其表现形式是‘想当然’或‘主观臆断’。为什么物理学会存在人类主观因素?原因是有些现象无法解释也不能用实验验证,就只能代之以‘想当然’或‘主观臆断’。地心说不但是托勒密的思想,也是那个时代人类的共识。地心说就是那时人类‘想当然’或‘主观臆断’的产物。同样,绝对时空、能量连续变化也是那个时代人类‘想当然’或‘主观臆断’的产物。以此类推,虽然不知道当前物理危机是什么,却能知道危机的原因必定来自物理学中的‘想当然’和‘主观臆断’。这有意义吗?当然有!这种想法为人类找到了发现物理危机的另一种方法——我称之为‘黑天鹅思维’。可以用‘黑天鹅思维’替代‘数学+实验观测’的标准科学思维。标准思维中的‘数学’是用以‘描述’自然规律的,‘实验观测’是用以保证‘描述’客观性的。其实质就是清除‘描述’中存在的人类主观因素。在人类没意识到危机的根源是物理学存在人类主观因素前,就只能用唯一的实验观测法去发现物理危机。殊不知实验虽能清除物理学中部分人类主观因素,但并不能全部清除!因为实验从设计、测量、判断到得出结论,所有环节都是‘人的作品’,所以实验本身也存在人类主观因素。用实验去检验‘描述’,有时会陷入‘意识自我检验’。如果实验和‘描述’中的主观因素无交集,检验会有效。如果实验和‘描述’中的主观因素有交集,检验将无效。可见标准科学思维有局限性。 所谓‘黑天鹅思维’,指物理学中从未有过、难以想象的思维方式——这里专指‘不把实验观测作为唯一检验手段’的非标准科学思维方式。这在物理史上确实从未有过。但最近半个多世纪物理史说明:实验对发现当前的物理危机已无能为力,必须尝试放弃这种旧的思维,改用非正常的思维——直接寻找物理学(包括理论和实验)存在的‘想当然’、‘主观臆断’因素,再从这些‘因素’中找到危机和摆脱危机的方法。 这种方法可表述为‘数学+逻辑自洽’。‘数学’含义同上。‘逻辑自洽’的意思,是以自洽的逻辑推理取代那些‘想当然’和‘主观臆断’。这项工作非常困难!因为只有理论中的某些‘难点’无法逻辑推理时,标准思维才不得已地绕开‘难点’并代之以‘想当然’和‘主观臆断’。于是,‘想当然’、‘主观臆断’成了物理困惑的‘因’,‘难点’其实就是物理危机。当‘危机’能被实验发现时,革命就能够发生。第一、第二次革命皆属此类情况。当‘难点’不能被实验发现时,标准思维就不能引发新的物理学革命。这就是第三次物理学革命迟迟未能发生的原因。但想用‘黑天鹅思维’——即用逻辑推理替代‘想当然’和‘主观臆断’绝非易事。它颇有强人所难的味道——本来就是做不到,不得不绕开,现在却要求必须做到。这可能吗?可能!理由是:实验能力是有限的,思维能力是无限的!以有限能力想解决天下难事自然不可能,但以无限能力去解决它就有可能! 所以,‘黑天鹅思维’是唯一可能引发第三次物理学革命的新思想。要实施这个新思想,必须做到四个‘认识到’:一要认识到即使超等理论也存在人类主观因素;二要认识到主观因素是造成当前物理危机的‘因’,危机是它的‘果’。三要认识到实验并非发现危机的唯一手段。四要认识到现行的科学思维和评价体系已不适应第三次物理学革命的需要。因为它们与上面那些颠覆性思想不相容。‘黑天鹅思维’和四个‘认识到’非常重要,是发生第三次物理学革命必要的‘内在条件’。 现在,可以回答美国为什么没能发生第三次物理学革命?那就是它虽然具备引发第三次物理学革命的外在条件,却不具备内在条件!以美国为代表的西方科学界,根本没有‘黑天鹅思维’的概念,从未达到那四个‘认识到’,也根本没意识到,他们津津乐道的评价体系,是颠覆性思想的灭火机,只会阻遏第三次物理学革命,只能使理论物理在原地转圈止步不前。徐光迪先生说的“中国颠覆性技术是被专家‘投’没的”,套用到西方科学评价体系,可谓一语中的。 按照西方的科学思维和体制,第三次物理学革命过去不会、将来也不会在美国发生。这给了中国科学弯道超车的机遇。 中国在政治、经济、军事等方面正在崛起。我们的科技、教育现状看上去也欣欣向荣。科研机构、高校都争先恐后地引进一流人才、争创一流名校。但如此下去会有什么后果呢?只能是跟在西方的‘弯道’后面亦步亦趋,很难有超车的机会。即使美国衰落了,支撑不了它目前的科技地位,我们真的取代了它的科技地位,那又如何?能在中国引发第三次物理学革命吗?跟在人家的‘弯道’上亦步亦趋肯定不能!要想在中国引发第三次物理学革命就只有一条路——摆脱西方的‘弯道’,走上科学‘直道’,内外兼修,注重‘内在条件’修炼。那样,才能在中国引发第三次物理学革命和技术革命,中国才能有真正意义上的崛起!中国目前的崛起,不过是在第二次物理学革命和技术革命浪潮的余波里,同美国展开的一场赶超比赛。如果我们赢了,只意味着我们赢得了引发第三次物理学革命的外在条件,要想使它成真,还要达到它所必须的内在条件。但要达到‘内在条件’,阻力和困难会超出想象。必须以举国之力,特别需要党和政府的强有力推动,撸开袖子大干几年、十几年甚至几十年才行。放眼世界,可能只有我们国家的体制能做到这一点。中国,是人类希望之所在! 我的《第五种力:一种新型引力的探讨》就是黑天鹅思维的产物。它从物理学的‘想当然’中搜索到‘禁锢人类旧思想’是爱因斯坦的‘引电统一’,发现的物理危机是‘引力机制’,还用‘逻辑自洽’摆脱了危机。它的可贵之处是附有一个验证实验方案,一旦验证成功,就将拉开第三次物理学革命的序幕! 作者 2018.1.23.8:45于杭州家中




能真正推动科学进步的伟大精神

有个科学奥秘,牛顿时代叫做‘引力产生的原因’。爱因斯坦之后的近代物理中叫做‘引力等级问题’。其实这是同一个奥秘的两种不同称谓,它就是引力作用机制问题。 对于这个奥秘,牛顿之前的笛卡儿等人曾先后提出过两种非常类似的假说,却都难以自圆其说;牛顿拒绝谈论它,他坦承自己对此无能为力;爱因斯坦试图用引力与电力统一来解释它,他毕其后半生却终无所成;在后爱因斯坦时代,统一场论和各种大统一理论相继兴起,却都无法逾越引力等级的障碍。这个奥秘就成了‘卡在理论物理学家喉咙里一块又臭又硬的骨头’(物理诺贝尔奖得主温伯格语)。 这个奥秘如一叶障目,使人类至今都没看清引力、引力场、引力波真相;也无从判断万物之理的真伪和该不该建越来越高能的超级对撞机。在这个奥秘揭开之前,人类对那些建立在引力基础上的科学前沿问题如黑洞、宇宙膨胀、引力波、暗物质和暗能量等方面的研究,都如同和乱力怪神打交道,很难探知它们的真相。 看来,这个倾尽人类所有手段,竭尽人类一切思考的引力机制,真要变成一个前无古人后无来者的物理难题了,而且还是一道永远无解的难题!但是且慢,所谓‘竭尽人类一切思考’并不尽然,它的‘一切思考’并不真的是一切,而是专指标准科学思维框架之内的‘一切’。跳出这个框架的思考就不属于这个‘一切思考’了。既然框架内的‘一切思考’都对引力机制无能为力。那么,框架外的思考能不能揭开这个不解之谜呢?要回答这个问题,首先要知道人类能不能跳出标准科学思维的框架?怎样跳出?是否有人跳出过?在此,我荣幸地告诉大家:确实有人跳出过,这个人就是小编的朋友陨石先生!至于他是怎样跳出的,请大家关注我的后续文章。这里可以告诉大家的是,他之所以能够跳出,主要得益于他在学习中对独到见解的追求和锤炼。国学大师陈寅恪认为,人的创新能力取决于‘自由之精神,独立之意志’。陨石先生认为还要加上一条,即‘自由之精神,独立之意志,独到之见解’。有了独到见解的陨石先生,就有了钱穆先生那种从无疑处起疑并突破的能力。钱穆是上世纪30年代的一位学历为中学肄业、职业为小学中学的老师。他写了一篇《刘向歆父子年谱》,不仅颠覆了康有为《新学伪经考》的权威学说,还叫板北大校长傅斯年,打脸当时北平几乎所有的大师,顾颉刚则是遭打脸最厉害的一位。奇怪的是该文竟然登上《燕京学报》,而主持发表这篇文章的正是顾颉刚!钱穆治学不曲学阿世,有‘为己不为人’的风骨——只要坚信自己是对的,再权威的人都敢怼!当然这种怼不是为怼而怼,而是为了追求学问的真实和学术的良心,体现了继绝学的卫道者精神。顾颉刚则体现了‘吾爱吾师,吾更爱真理’和为坚持真理不惜忍辱负重的精神。他们共同谱写了学术伟大不朽的精神。钱穆体现了这种精神的一个侧面——苦学善思敢怼。先生的苦学自不待言,他的敢怼已如前述。他的善思指他善于思考和怀疑,能从别人没有疑问的地方起疑并突破。这一点是科研人员能否跳出框架最为宝贵的特质,也是能否取得重大突破的关键!于无疑处若窥见了疑问往往是石破天惊的大疑!顾颉刚则体现了这种精神的另一侧面——为了学问的真实敢于舍身取仁的胆识!这两个侧面相辅相成,共同成为推动科学文明进步的基石。没有钱穆精神就不会有大突破大发现!没有顾颉刚的胆识和为真理舍身的精神,即使出现了大突破大发现也会被视而不见,甚至被封杀! 科学史上也有一段类似的佳话:上世纪20年代。巴黎索本大学的路易斯.德布罗意的博士论文因为很有独创精神得到了答辩委员会的高度评价,但因为没有办法验证,所以人们认为他的想法过于玄妙,就连法国权威物理学家郎之万也难以做出判断。幸运的是,这篇未经实验验证的论文还是在《法国科学院通报》上发表了。但在当时并没引起多大反响。后来能引起人们的注意是由于爱因斯坦的支持。原来,对论文难以决断的郎之万把论文寄了一份给爱因斯坦,爱因斯坦非常高兴,觉得德布罗意的工作已经领先于自己,就在自己正在撰写的论文中专门加了一段介绍德布罗意工作的内容。这样,德布罗意的工作立即获得大家的注意。并获得1929年诺贝尔物理学奖。这是诺贝尔奖历史上唯一获奖的博士论文。 钱穆,一个籍籍无名的中学教师。按当今的眼光,说好听点是‘民科’,说难听点就是个地道的‘草根’。而顾颉刚何许人?他是当时燕京大学的权威教授,北平鼎鼎大名的国学大师。一个草根敢怼大师,而这个被怼得最惨的大师居然还亲自主持为他发表论文。这是何等伟大的胸怀!这是何等完美的学术环境!反观当今这个时代,一些二流三流甚至不入流的学者借着凡扬身份造假、论文被撤的事件竟然对所有的‘草根’、‘民科’进行诽谤甚至辱骂。以此看来,民国大师多,当今无大师的现象也就毫不奇怪了!像钱穆那样敢怼权威大师的草根,像华罗庚那样初中学历的民科,放在今天会是怎样的命运? 博士生德布罗意的论文,理论上不够完善,又没有办法验证。连郎之万都心中无数。却能发表于《法国科学院通报》。爱因斯坦能对它极力推崇!这是何等的慧眼!何等的宽容!何等伟大的容错机制!反观现在的科学评价体系,很完善也很规范,却并不利于原创性的新发现!你要求影响因子高,一个前人从未涉足的原创性发现怎么会有很多人引用?你要求索引的年代越近越好,没人涉足的原创性发现,哪有可供引用的文献?请问,德布罗意的博士论文,面对当今的评判标准会是怎样的命运?这个世纪之交和上个世纪之交的物理界,面对的局面几乎完全相同,都出现了物理学困惑,都面临着物理学危机。但结果却完全不同!上世纪前30年的物理界革命大潮风起云涌,狂飙突进,物理学天空的乌云被扫荡一空!,大师权威能似雨后春笋般地涌现!而这个世纪前18年的物理界却是万马齐喑,了无生气!物理学不仅长期困惑危机,而且连困惑危机是什么都摸不着头脑。巨擘级的大师一个都没有产生,第三次物理学革命更是遥不可及。这一切谁之罪?现行评价的那些条条框框能辞其咎吗?但规则由人来执行,若杂志的编辑能学一学郎之万,也能有所弥补。郎之万何许人?他是物理界真正的泰斗级人物,物理学以他名字命名的词条就有11条。这样的大师面对原创性论文尚且难以决断,况我辈乎。所以杂志编辑面对原创性论文感到心中无数不必难为情。但郎之万虽有时难以决断,却有深厚的学养和一双能看透德布罗意论文的价值的慧眼。所以他才会帮他,把他的论文寄给爱因斯坦。杂志编辑虽无郎之万的学养和慧眼,却也有一个办法来弥补:对原创性论文要心存宽容,施以容错机制,要帮它而不是踩它枪毙它。如此一来,一些重大发现和重量级大师就可能幸免于难。 要善待和尊重草根,伟大的科学巨擘牛顿、爱因斯坦当初一个是大学肄业生,一个是二流大学出身的小职员,他们也都是草根。草根出错并不奇怪也不可怕,要有宽容的胸怀和容错的机制。据杨振宁回忆他在芝加哥大学的老师泰勒教授,每堂课都能提出十多个‘忽发奇想’,而后来证明他的这些‘奇想’绝大多数是错的。但芝加哥大学的学生和领导却很宽容他,他们认为,即使泰勒的奇想百分之九十九是错的,只要有一个有价值,就很了不起。 由钱穆、顾颉刚、郎之万、爱因斯坦体现出来的尊重人才(包括隐身于草根中的人才),尊重基础研究尤其是尊重原创性研究,对原创性研究要宽容,要有容错机制。是一种真正伟大的科学精神。是实现重大科学发现、克服当前的物理学困惑危机、完成第三次物理学革命的原动力!但愿这种科学精神早日照亮科学王国。唯其如此,草根陨石先生跳出框架的原创性工作,才有拨云见日之时! 作者: 2017/10/2初稿,2017/10/6修订。2018/8/19再修订。





找回科学王冠上失落的两颗明珠(科学叙述诗)

(阅读时请参考附图)

推动人类文明进步的主力军

是来自科学王国的臣民。

科学王国最神圣的象征

是一座令人仰止的科学王冠。

科学王冠有基座和基体

还有钻石、明珠、珍宝、美玉。

所有材质都很珍贵,

每件饰品都非凡无比。

那些钻石、明珠、珍宝、美玉,’

代表不朽而重大的科学发现。

最硕大的那颗钻石代表相对论,

它的父亲是伟大的爱因斯坦。

硕大钻石的周围,

一圈七彩的宝石熠熠生辉。

那颗浅绿色宝石代表《物种起源》,

它生父的名字叫达尔文。

那颗深绿色宝石名叫DNA

发现它的是克拉克和沃森。

其余色彩的宝石

代表数学、化学、医学生物、

天文、地质、量子力学等理论。

它们的背后有一串响亮的名字:

欧几里得、黎曼、罗素

鲍林、拉瓦锡、门捷列夫

哈维、巴斯德、摩根

哥白尼、哈勃、赖尔

普朗克、玻尔、居里夫人……

王冠上那些数不清的珍宝玛瑙,

代表各个领域的重要发现,

它们生父的英名,

都已载入科学史册中。

其它许许多多一般性的发现,

则散落在科学王国的大地上。

科学王冠的基体

代表科学核心的超等理论。

基体分前后两半部分,

前半部分由开普勒、伽利略和牛顿打造,

最后由牛顿集其大成,

它就是万有引力理论。

后半部分由卡文迪什、法拉第和麦克斯韦打造,

并由麦克斯韦最后完成。

它就是电磁场理论。

王冠的基体坐落在基座上,

基座也由前后两半构成,

它们分别是引力和电力的基本假设,

它们分别由牛顿和卡文迪什发现。

但是

他们对自己的发现并不放心,

后代的科学大师也疑虑重重。

他们提出了这样那样的假设,

他们一次又一次的进行实验验证。

可是

无论什么样的假设,

无论多么精确的实验,

都无法窥见科学王冠的基座上,

是否真的存在隐患?

因为他们的假设和实验结果之间

无法构成闭合的证据链。

现在可以庄严宣告:

科学王冠的基座上,

确实存在两个几难窥见的漏洞,

它们恰好位于前后两半的基座上。

我还宣告:

不但发现了基座上的漏洞,

还发现了能够修复漏洞的物品,

它们是一对外形酷似的明珠,

它们是科学王冠不可或缺的器件。

因为它们的缺失

科学之树就缺少了两支重要的根系。

因为它们的缺失

科学大厦就缺少了两块基石。

因为它们的缺失

科学王冠的基座就存在裂隙。

如果将它们嵌进科学王冠的基座

科学的核心将变成一个完善的体系。

而且这个发现和实验结果之间

能形成完整闭合的证据链。

两颗明珠源远流长,

第一颗与万有引力密不可分。

从牛顿时代的17世纪至今,

它的妊娠期跨越了5个世纪。

身为引力之父、亚父的牛顿、爱因斯坦,

虽然对前一半王冠基座有过疑虑,

却从未察觉这个科学胎儿的胎动。

因为它与这两位科学之神没有血缘。

第二颗与电磁力紧密相连。

从卡文迪什时的18世纪至今,

它的妊娠期将近300年。

身为电磁论大师的卡文迪什、麦克斯韦,

虽然对后一半王冠基座心存不安,

却从未听到这个科学胎儿的胎音。

普洛卡依稀看到了它的身影,

但那只是雾里看花,

不可能看清它真实的面容。

他们都与这个胎儿错失了缘分。

两个科学胎儿的血缘在中国,

它们具有纯粹的中国血统。

第一个胎儿的母体,

是《万有引力机制的探讨》。

第二个胎儿的母体,

是《电场规律中的人类意识影响》。

两个胎儿都在等待分娩,

两个胎儿都面临着难产的危险。

因为没有一家‘医院’肯帮它们临产,

没有一个‘接生婆’肯帮它们分娩。

这里的‘医院’指国外十多家SCI期刊,

‘接生婆’指它们的编审人员。

因为《电场规律中的人类意识影响》阵痛之前,

曾找过国外专家团队的诊断评审,

他们认为胎儿的发育正常,

但他们担忧著名的‘医院’,

也就是世界著名的期刊,

对这个胎儿该不该出生,

态度会非常谨慎。

专家们只好

将这个待产的胎儿,

推荐给那十多家较小‘医院’,

孰料这些小‘医院’更是小胆,

有的沉默、有的搪塞,

日本的一家‘医院’

态度之粗暴令人惊骇!

它在第一时间毫无理由地拒绝,

完全不分青红皂白!

按中国人的观念,

妊娠期以长为贵。

孕育几百年的胎儿一旦出世,

必将贵不可言。

不肯为这样两个胎儿接生,

天理何在?

道义何存?

唉,也许不该苛求这些编审,

他们不可能有顾颉刚般的大度和胆识,

面对钱穆式的从无疑处起疑的突破,

他们不辨真伪难以判断,

怎能指望他们会有所担当?

他们也不是科学泰斗郎之万,

面对德布罗意无法验证的博士论文,

他心里无底却心存宽容敢于担当,

他把论文寄给了爱因斯坦。

爱因斯坦慧眼独具,

在他正在撰写的论文里,

为德布罗意的工作给予了肯定赞扬。

一段佳话就此诞生,

那篇文章,

成了诺贝尔奖史上唯一的博士论文。

那些编审不可能有郎之万的担当,

这可以理解也属正常,

但他们没有郎之万对新发现的宽容,

却不能不令人遗憾!

钱穆的敢疑敢怼,

顾颉刚为真理忍辱负重,

郎之万对新发现的宽容担当,

爱因斯坦的卓识慧眼,

体现了20世纪初叶的科学之风!

那时候

物理革命狂飙突进,

泰斗级的大师人物,

如满天星斗般地灿烂。

那是一个多么壮丽多么令物理人神往的科学圣殿!

时光易逝悠忽百年,

21世纪初叶已到眼前。

我们面对的物理王国,

却是万马齐喑一片迷茫。

物理学的天空乌云翻滚,

困惑危机让‘大师’们找不到方向。

没有一个超等的理论出现,

没有一个人能加冕那顶璀璨的科学王冠!

对待一个有违人类坚定常规认知的,

类似于钱穆、德布罗意式的突破,

当今之世,

再也没有顾颉刚、郎之万、爱因斯坦,

那样的宽宏、担当和成全。

有的

只是苛责、冷漠、麻木、迟钝。

他们宁愿让一些抄来转去的论文出世,

却不准惊世骇俗的发现诞生。

这是一个多么悲凉多么让求索者心寒的世界!

这是谁之过?

这是为什么?

为什么??

为什么???

2014.12.15. 2018.8.21.16:51修订,2018.8.22.9:25再修订






陨石物理思想系列谈(一):物理死结和物理新思维

前面一篇曾提到,上个世纪之交和这个世纪之交,物理界出现了两种迥异景象——上个世纪之交的物理界,生机盎然,大师辈出,原创性理论不断涌现。而这个世纪之交的物理界,却是冷冷清清,了无生气。实验物理学家只能炒炒百多年前的冷饭,理论物理学家则毫无作为。没出现一个超等理论,没一个理论物理学家能名垂后世。为什么?是今时的实验水平不如往世?当然不是!恰恰相反,现在的实验水平比之百年前不知提高了多少个数量级。测量引力波、量子通讯实验都是佐证。是当今人类的智慧不如往时?创新能力不如老前辈?也不可能!这有悖于人类进化规律。是发生物理学革命的时机未到?也不是!上一次是物理学天空出现了两朵乌云而催生了第二次物理学革命。这一次物理学天空岂止出现两朵乌云,简直是乌云一片。理应催生出更大、更猛烈的第三次物理学革命!事实上并没有,有的却是万马齐喑,一片萧疏。没人能诊断出现在物理困惑的病根,甚至连病症是什么都无法确诊。另外,物理学发展到今天,出现了越来越多的谜团,这些谜团让人类无所措手足,简直要陷人类智慧于崩溃。更糟糕的是,这些谜团中很可能有些是造成当前物理危机的根源,同时还是其他物理谜团的根源。这些关联在一起的物理困惑、危机、谜团,使物理学陷入了一个死结。不打开这个死结,物理学就寸步难进。

‘物理死结’无疑是一个新提法。它从来没在专业领域里出现过,也没见之于媒体。人们对它既不知其然,更不知其所以然。陨石先生根据他潜心探索物理近20年的经历,认为死结的出现,一定是人类对物理的认知出现了大问题、大纰漏。而且人类至今对这种纰漏还浑然不知,也意识不到。他认为死结的根源,不在物理学本身,而在于人类的物理思想未能与时俱进,包括科学思维模式和方法仍停留在17-18世纪的牛顿时代。还有科学评价体系,看似日趋完善,却越来越不利于重大发现出世,甚至还不自觉地沦为重大原创发现的杀手。物理思想是物理进步的决定性因素!死结的根源就在于现在物理思想的引领出现了偏差。要打开死结,除非出现新物理思想的引领。

何谓新物理思想?陨石先生给出的框架是:标准科学思维+追本溯源+格‘物’致理+唯学术价值评价体系。如果把“追本溯源+格‘物’致理”称作‘科学新思维’;把‘唯学术价值评价体系’简称作‘科学新评价’则有:物理新思想=标准科学思维+科学新思维+科学新评价。欲知详情,且听小编在后面几篇里为大啊家分解。

作者 2018.9.5.





陨石物理思想系列(二):数学﹡物理学﹡科学

圣经语曰:人类一思考,上帝就发笑。这句话让很多人匪夷所思,网上曾有过专门讨论。网友的答复只限于人文哲学层面。但这其实是一个深层的科学思想问题。所以,我想从科学的角度对它的内涵作一点简单的解读。这先要从数学(专指纯粹数学。下同)、物理学、科学之间的关系说起。

物理史告诉我们,牛顿引力定律出现之前,笛卡尔就提出了涡旋假说,试图解释引力产生的原因。但涡旋假说面临许多困难,很多天体现象它都无法解释。之后,又有人提出一个类似假说,仍以失败告终。牛顿虽然发现了万有引力定律,他对引力原因却讳莫如深,迫于与莱布尼茨的论战,他才不得不承认:“我迄今为止还无能为力于从现象中找出引力的这些特性的原因”。牛顿之后,至今再也没人敢去叩问引力原因。爱因斯坦由引力与电力的类比,试图通过研究它们的统一揭开引力的真相。最终引电统一虽然失败了,但由此引发了各种大统一理论的出现。但这些用假设和深奥数学构造的理论都面临同一个困难:无法解释引力的强度等级问题。引力等级的实质就是引力原因,原因清楚了,引力强度为什么很弱也就清楚了。引力等级不解决,人类追求了将近一个世纪的大统一就成幻影。这个问题不光是个科学问题,还是个迫切的经济问题——它事关要不要建造越来越高能级的对撞机。要验证大统一理论,对撞机能级必须达到 1000亿亿Gev,据说达到这样能级的对撞机尺度,接近于太阳系的大小。这简直是穷尽人类所有财富都不可能达成的目标。如果有人能对大统一理论证伪,那不啻是人类的福音,它能使人类规避越来越高的风险。即使如此,各国已经投入到对撞机的已是令人扼腕的一笔巨额费用。而大统一能不能证伪,关键是能不能揭开引力原因,也就是引力机制之谜。这个关乎人类命运的探讨前景如何?请各位继续关注陨石先生谈物理。

为什么那么多由假设和深奥奇妙数学构造的大统一理论,都对引力等级无能为力?这得先理清数学与物理的关系。数学是物理学的基础还是工具?人们的共识是前者。但陨石先生认为是后者,就像文字之于文学作品,文字是表达作品思想的工具,而不是作品的基础。数学则是表达物理理论的工具,而不是物理学的基础。离开了数学,物理理论还可以用单纯的图像或文字表达,只不过这些表达形式不及用数学表达那样简明、清晰、有效和富有逻辑性罢了。数学并不是物理学唯一的工具,却是最美妙、最有效的工具。

要进一步了解数学与物理的关系,得先理清它们与科学的关系。何为科学?按卡尔.波普斯的界定:‘科学的表述在于其是可证伪的’。另外,科学是依靠不断发现自然规律而发展的。而数学是靠发明而发展的。数学不能证伪(哥德尔定理),它也发现不了自然规律。据此可以判定:数学不属于科学。物理学则符合科学的主要特性,故物理学属于科学。如果把数学视为物理学基础,就会陷入‘物理学的基础不是科学’的窘境。

数学是以人类发明的公理为基础的逻辑推演结果的集合。它不能被证实也不能被证伪,判定一个数学理论正确与否,只能靠逻辑推演,当发现一个逻辑推演正确的数学理论与实在结果不符,并不能判定数学理论错误,也不能判定实在结果错误,只能判定,此数学理论不符合该实在。数学理论的正确并不能证明物理理论的正确。指望用构想的,尤其是那些必须引进某种巧妙而又远非唯一的、充斥着‘人的作品’味道的数学理论来发现新的物理绝无可能。用这种数学理论构建的物理,只会结出‘苦果’。在寻求终极理论的路上,人类已经多次遭遇了这种‘苦果’。

想知道人类为何遭遇‘苦果’,请听下回分解。

作者 2018.8.25.10:04;2018.8.27.修订。2018.9.6.再修订。



陨石物理思想系列(三):物理学﹡逻辑学﹡人类意识

让我们接着上一篇的话题,为什么用各种深奥奇妙的数学理论构造的大统一理论会使人类屡嚐‘苦果’?这要从逻辑学与数学和物理学关系谈起。

逻辑学是一切知识的基础,当然也是数学和物理学的基础。但数学和物理学的逻辑基础并不相同。上篇已经讲过,数学的逻辑学基础是人类发明的公理。但物理的逻辑学基础却是经验和假设。归根结底,物理的基础是经验和假设。公理不能证伪,而经验(除掉‘意外’和‘悖论’)是实在的,它可以证伪。‘假设’有些是实在的,有些不实在。符合实在的假设可证伪,不符合实在的假设不能证伪。但在标准科学思维框架里,人们往往并不能意识到‘不实在假设’的‘不实在’。这就不难理解数学为什么不能证伪,而物理学(在意识不到‘不实在假设’的情况下)可以证伪。但‘不实在假设’在物理学中即便不是普遍存在,也是存在较多,就连超等物理理论也在所难免。这样看来,超等物理理论的基础绝大部分可以证伪,只有极少部分不能证伪。所以,总体而言超等物理理论属于科学,而那些有用的或尝试性理论,尤其是那些用‘不实在假设’和深奥数学构造出来的理论,像各种大统一理论,它们赖以存在的主要基础是不能证伪的数学和较多的‘不实在假设’。这就是它们不能证伪的真正原因。它们虽然也被称作物理理论,其实只是一些物理学说或假说,并非严格意义上的、能被证伪的科学理论。

超等物理理论虽然可称作科学理论却并非完善,它仍存在极少的、因‘不实在假设’而不能证伪的缺失。

‘不实在假设’为什么不能证伪?因为对它的验证会陷入‘意识的自我审查’。这里牵涉到人(或人类)的意识概念。尽管这是物理人的知识盲区,我还是必须冒昧地谈谈自己的淺陋之见:人的意识是个很抽象、很模糊的概念。它在科学上至今还没有严格定义。我的理解,所谓人的意识,是人对自身和客观事物的感知、认知和判断。每个人的意识都包含两种成分:一种符合客观实在,此谓之‘人的客观意识’。一种不符合客观实在,此谓之‘人的主观意识’。不同的人,其主客观意识占比不同,科学巨擘、泰斗们的客观意识占比很大或极大,主观意识占比很小或极小。由他们对自然现象的认知而得到的自然定律也包含两部分:一部分符合‘现象’的客观实在,这部分占比肯定很大或极大,否则就不成其为定律了。另一部分不符合‘现象’的客观实在,这部分占比很小或极小。这很小或极小的部分就是理论缺失。它最初是由理论发现者的主观意识所引起,经过世代传承就变成了人类主观意识。由约定俗成、想当然或普遍存在于人类的倾向性而形成某些坚定的常规认知,也要归入人类意识,而且往往是人类主观意识。

由上述可知,‘意识的自我审查’是指当验证者对理论中的‘不实在假设’进行验证时,验证者用个人意识(指他的实验方案方法及他对实验结果的数据处理、分析、判断、结论等都是他意识活动的结果)来审查人类(主观)意识(指他要验证的‘不实在假设’是人类主观意识的产物)。但验证者是人类成员之一,他的意识也摆脱不了人类主观意识的束缚。于是,对理论的‘不实在假设’的验证,就变成了‘人类主观意识对人类主观意识的审查’,这样的审查自然不会有什么结果!造成人类困惑的许多自然奥秘,皆由这种‘意识的自我审查’所引起。这样的思考,上帝怎能不发笑?

如此看来,人类岂不是永远都揭不开那些自然奥秘?永远要遭到上帝窃笑?按‘陨石先生谈物理(2)’(以后将‘陨石先生谈物理’简称‘谈物理’)的提示,在现行标准科学思维框架下,确实会如此,也只能如此。

为方便理解,我想把思维框架的说法换成‘思维海’。迄今为止,人类所有的科学成果都是在标准科学思维框架下取得的。如果把这些思维成果的集合比喻作大海,并谓之‘思维海’。则‘框架’即为‘思维海面’,‘框架’以外部分即为‘思维海面上方的空间’(见附图)。它们在附图中分别被表示为蓝色区块、黑色网格条块、红色区块。蓝色区块上方的黑色网格条块,其实质就是人类主观意识。正是它的存在,使得人类在验证物理理论存在的‘不实在假设’时,会出现‘意识的自我审查’而无果。从而使人类看不到‘现象’的全部真相。迄今为止,思维海面上空的思维空间,一直是人类思维无法触及的,是专属于‘上帝’的思维空间。这就是‘人类一思考,上帝就发笑’的原因。上帝在笑什么?笑人类的思考总摆脱不了主观主义色彩,笑人类在实证哲学里苦苦挣扎还浑然不觉。

既然思维海面上空是‘上帝’的专属空间,人类岂不太悲催?岂不永远要遭到‘上帝’的讪笑?对此陨石先生认为,不必太过悲观,出路还是有的——想办法跃出思维海面不就OK了!这话说来轻巧,想办法,能有什么办法?所有地球人都属人类成员,都打上了人类主观意识烙印,怎么会有人想出办法来?其实,还真有一个人在18年前就跃出了思维海面,当时他模糊地看到(直到现在才看清)那片红色区块里的一朵彩云。这个人怎么能跃出思维海面?什么样的人能跃出?按陨石先生的体会,一要有‘自由之精神,独立之意志’,只有如此才有敢于质疑权威、质疑权威理论的勇气。二是要有‘独到之见解’,唯有这样才能像钱穆先生那样能在‘别人没有疑问的地方起疑’,并进而达到‘善疑、会疑’的境界。三是要有‘独特之思维’。即不同于标准科学思维的新思维。这样才能在‘起疑’之后还能‘突破’。不如此就只能永远在思维海面下方挣扎而不能自拔。以上三条我称作科学智慧大境界,具备了这种大境界的人才可望跃出思维海面。有这种境界的人要求必须拥有一座挺拔的心灵天线!还要有相应的人生高度、人生深度、人生厚度!这些会在“陨石先生说故事”里与大家分享。这里先对人生三度做些解释。

人生高度:是对一个人在从事领域里的成就、成果、价值及感悟的量度。

人生深度:是对人关注的世界大小的量度。有的人只关注眼前,他的人生深度只有寸光之小。有的人仰望星空,他的人生深度无限深邃。

人生厚度:是对人从他的经历中获取成长能力的量度。人生经历中有痛苦、快乐、成功、失败。如果能成不骄败不馁,无论成功或失败、快乐或痛苦,都能从中汲取正能量获得正感悟,他的人生厚度就不断增加。反之,他的人生厚度就不断减少。

我们用林嘉文为例,对人生三度做些说明:林嘉文是西安中学的学生,高中二年级就出版了两本很有价值的历史研究专著,达到甚至超越了历史学博士的水平,被权威教授称为史学奇才,其人生高度相当不错。但他的人生深度却有限,他没有看见历史研究的高峰,而把它看作‘只是渐渐随年岁长进而被他习惯的工作而已’。他的人生厚度更加可惜,他从自己的成功经历中,获得的却是‘未来对我太没有吸引力了,…仅就世俗的生活而言,我能想象到我能努力到的一切,也早早认清了永远不能超越的界限…’。这样一些负能量和负面感悟,给他造成的‘理性思考成果’是在2016.2.23自杀。使他的人生厚度在中学阶段迅速归零,令人扼腕。

下一篇将对人生智慧大境界作进一步阐释。欲知详情,请看下篇分解。

作者 2018.8.26.草。2018.8.29.11:52修订。

附图:




陨石物理思想系列(四):标准科学思维的短板

上一篇结尾谈到科学智慧大境界,它分为三个层次。第一境界(自由之精神,独立之意志)虽为初等层次,却也需要勇气,有时甚至需要付出生命代价。像伽利略、布鲁诺,他们能冲破教会思想的禁锢,确有自由之精神,独立之意志。他们一个被囚禁,一个遭火焚;再像诺贝尔医学生物学奖得主芭芭拉.麦克托林克也因为在学术上有独立的精神而被主流学术界封杀20多年。站上这一层次,就达到了‘敢疑’的境界。第二境界(独到之见解)为中等层次,站上这个层次,就能‘在别人没有疑问的地方起疑并突破’。更准确地说,中等层次包括两个层面:中下和中上层次。中下层次仍属于思维海内范畴,前面那三位大师和所有取得卓越成就的科学家都达到了这一层次。中上层次则为能够跃出思维海面的‘善疑、会疑’境界。第三境界(独特之思维)为跃出思维海面之思维或曰‘物理新思维’属最高层次,是人类迄今闻所未闻的境界。在‘物理思想系列(一)’的最后,已经对它作了介绍,即“物理新思维=追本溯源+格‘物’致理”。为什么说它就是物理新思维?

要回答这个问题,先要理清什么是标准科学思维?简单地说,它来自牛顿与莱布尼茨的一段论战性文字,他这样写道:“我也不构造假说,因为,凡是来源于现象的,都应称其为假说;而假说,不论它是形而上学的或物理学的,不论它是关于隐秘的质的或是关于力学性质的,在实验哲学中都没有地位。在这种哲学中,特定命题是由现象推导出来的,然后才用归纳方法做出推广。…对于我们来说,能知道引力确实存在着,并按我们所解释的规律起作用,并能有效地说明天体和海洋的一切运动,即已足够了”。牛顿显然很满意自己构造的有史以来最大的假说,他好像向对手摊开双手挑衅说:我做到了,你行吗?就像今天的科学家们争吵时常说的,拿出实验结果来,拿出观测数据来!牛顿这样只对宇宙体系进行描述而拒绝做出充分说明和解释的做法,并不合乎时宜,当时的学界风气是一事当前必先追问终极原因。但牛顿是科学巨擘,他的说法自然是微言大义。所以,自牛顿始,这种先描述,后解释甚至根本不解释的思维就成了自然科学的标准思维。这种以实验哲学为基础的思维一直延续至今。它对17-20世纪的科学进步,的确起了巨大作用。但任何事物总是有利有弊,标准思维放弃了追问终极原因(即追本溯源),固然有利于‘知其然’,却为自然科学带来了‘不能知其所以然’的隐患。在这种思维主导下,人们习惯于用实验结果说话,用观测数据证明。殊不知整个实验包括它的方案、方法、观测、分析数据、判断、结论,以及它所要验证的理论,全都含有人类主观意识因素。当要验证的是理论中的‘不实在假设’时,就会遭遇‘意识的自我审查’。这时,实验哲学、标准思维就完全无能为力。怎么办?只能请回被标准思维摒弃的‘追本溯源’!用什么办法去追本溯源?实验观测肯定不行,那就只好用格‘物’致理来试试。

后面将对智慧三境界作进一步说明。第一境界不必赘言,下一篇要谈的是第二境界,而且主要谈中上层次的‘善疑、会疑’。欲知详情,且听下篇分解

作者 2018.9.1.10:54, 2018.9.6.11:30.修订。



陨石物理思想系列(五):会疑与善疑(上)

做科学研究的人都知道要敢于质疑和挑战权威理论。但很多人面对权威理论却无从起疑。这就是不善疑、不会疑。怎样才叫善疑、会疑?上一篇讲过,它分中下和中上两个层面。中下层面属于思维海内也即标准思维框架内的善疑、会疑,它质疑的是可以验证但验证中可能存在错误的情况,这是所有学术上能有所成就的人必备的能力。但这里主要探讨的是它的中上层面,即标准思维框架以外或曰跃出思维海面的善疑、会疑,它质疑的是理论中可能存在不能被验证的情况,即理论中可能隐藏着无法验证的‘不实在假设’或曰存在‘意识自我审查’的情况。它是最高境界的‘善疑、会疑’,它只适用于物理学出现困惑、疑难的场合。这种境界的‘善疑、会疑’,除陨石先生外,还没有人体验经历过。就连那些卓有成就的大师甚至科学泰斗巨擘,面对这种境界,或者说面对物理大疑难问题,也都处于‘不善疑、不会疑’的境地。这丝毫没有贬低科学权威的意思,事实上,陨石先生本人对那些科学泰斗巨擘始终都是高山仰止。对自己从来不以才华自诩。他总是把自己比作科学上挖山不止的愚公。他认为事非经过不知难,自己能在思维海上方对某些问题思考和质疑,绝非自己有什么天赋异禀,而只是机缘巧合才有了那种经历和体验。科学泰斗巨擘们虽然真有天赋异禀,却囿于种种主客观条件没有机缘去经历和体验,这才与思维海上方的‘善疑、会疑’失之交臂。下面就以‘引力原因’(它和‘引力机制’等效,引力产生的原因和引力怎样产生是同一回事)或‘引力等级’(它实质上也和‘引力原因’是同一回事。引力原因清楚了,它为什么很弱也就清楚了)为例,对站在中下层面者的‘不善疑、不会疑’和站在中上层面者的‘善疑、会疑’作一些说明。

当今世界上出现了很多版本的‘科学N大疑难’、‘物理学N大谜团’之类的榜单。无论哪种榜单都落不下‘引力原因’(引力等级、引力机制。下同)。有的还会把它列为‘物理学最大谜团’。而且它还是最早出现的科学谜团。对于这个谜团,包括牛顿、爱因斯坦这样的泰斗巨擘们确实表现得‘不善疑、不会疑’,故选它作为讨论对象无疑很合适。

让我们追溯一下引力原因的历史:为了解释引力原因,17世纪笛卡尔等人先后创立了两种类似的假说即‘涡旋说’和‘粒子说’。它们都遭到质疑,并很快被人们(从天体观测中获得的)经验所证伪。这种‘假设’的‘不实在’,是因为当时人们没有经验只能凭空想象造成的,一旦取得了经验,就很容易对它证伪。对‘涡旋说’的质疑属于中下层面的‘善疑、会疑’。

牛顿创立了万有引力定律,他承认引力必定有原因,却拒绝谈论引力原因。不是他不想谈论,而是无能为力。当时的学界风气倒是主张一事当前必先追问终极原因。但引力原因的两个假说刚刚失败,连创立引力论的牛顿都解释不了引力原因,更遑论他人?于是就出现了牛顿的标准科学思维。在这一思维主导下,后世人把重点放在了对客观事物的‘描述’,对‘解释’则显得风轻云淡。所以牛顿之后,几乎没人再提引力原因。人们不想提也不敢提,提了也白提!但引力原因是客观存在,想回避也回避不了。所以,它后来改头换面为‘引力等级’问题。这段历史充分说明了,身处思维海内的人们‘不善疑、不会疑’的窘态。本来嘛,牛顿认为引力必定有原因,他的引力理论却解释不了这个原因,为什么?明摆着是他的引力理论不完善、有缺陷。但并没人去质疑它会存在缺陷。别说‘善疑、会疑’,就连‘敢疑’都做不到。只有跃出思维海面的人才敢于质疑牛顿引力的这种缺陷(众所周知,别的一些缺陷已被爱因斯坦窥见),我指的是牛顿‘引力质量’概念存在悖谬。他的‘物质吸引其他物质和被其他物质吸引的质量皆谓之引力质量’是一个存在逻辑悖论的概念。如果这个概念当时就被质疑,则引力原因早就被撕开缺口了,引力理论乃至物理学的发展轨迹就可能是另一番模样。我猜测,牛顿是用数学归纳法得出这个概念的。但正如‘物理思想系列(二)’中指出的,数学逻辑不一定适合实在,更不能证明实在。这就是对牛顿引力理论在中上层面的‘善疑、会疑’。

再来谈谈爱因斯坦的狭义和广义相对论。这是一种在形式上很优雅、理论上有很深渊源、其很多预言得到实验精确验证的颇具美感的理论。百多年来,主流学术界对它推崇备至,几乎没人质疑它们。非主流界虽有所质疑,例如人们对光子属性、广义相对论不能量子化、美国LIGO探测到引力波、黑洞等等时有质疑。但这些都属于思维海内的‘不善疑、不会疑’。这样说是因为他们的质疑不得要领,多是集中于某些实验结果的讨论,而没有抓住广义相对论的要害——作为更高层级的引力理论,它同样不能解释引力原因。所以,它也必然存在缺陷,正是这种缺陷造成了引力原因的无解。这才是中上层面的‘善疑、会疑’。但这只是‘善疑、会疑’的第一步,真正的‘善疑、会疑’还必须能疑出结果,即疑出广义相对论中存在的不能证伪的‘不实在假设’是什么?陨石先生疑出的‘不实在假设’是广义相对论对引力机制的假设。为什么?因为在人类对引力原因完全无知的情况下,广义相对论却为它假设了一个常规的、规范性的作用机制。这个‘假设的机制’当然不实在。如果它实在,那广义相对论就是一个完善的、没有缺陷的引力理论,它就应该能够解释引力等级问题。而事实正好相反,说明它对引力机制的假设‘不实在’。这种思考方式看似平常,却没人想得到、没人去质疑、甚至没人能意识到广义相对论还假设了一个作用机制!能够意识到这一点并能起疑,充分体现了中上层面的‘善疑、会疑’。

限于篇幅过长,这一谈只好分为上下两部分。后续内容下次分解。

作者 2018.9.5草, 2018.9.10.9:20修订。



陨石物理思想系列(五):会疑与善疑(下)

(续前)

再说爱因斯坦的引电统一理论。从人类开始探讨电现象起,电力与引力的类比就成了物理学家津津乐道的话题。时至今日都没人质疑它们是否真的可以类比?这实在是人类认知史上的一个悲剧——引力与电磁力的共存历史长达两个半世纪,人类早就知道它们的规律相同,知道电力分为正负、引力恒负的事实,却一直都不知道为什么?人们很早就知道了电磁力原因。却一直不知道引力原因。人们也清楚地知道引力比电力弱了30多个量级。人们还知道静电场分布并给出了电力线图,但并不知道静引力场也从未给出静引力场的引力线图。说明人类对‘引力与电力规律虽然相同,但它们的场并不相同’是有所认识的。在如此丰富的‘经验’基础上,人类怎么还会认为引力与电力可以类比甚至可以统一?作为人类智慧最伟大象征的爱因斯坦,还是这个问题的始作俑者,真是不可思议。对‘引力恒负’这样充满神秘感的疑团,大师们却以‘质量恒为正’这种肤浅理由作解释,即使这与人类的(电学)经验相悖、甚至不惜用人择手段(指电力的‘-’是由两个电荷的符号决定,而引力的‘-’却是人为加上的)都不反省。对引力很弱则用实验测量的引力常数G很小作解释,这其实是不解释。人们只从规律的相同就轻易做出它们能够类比的判断。却从没考虑过,这些重大疑难会使它们不能类比!也从未想过疑难的背后有可能隐藏着两种力不能类比的秘密。人们虽然已察觉到电场与引力场不同,也知道决定作用机制的是场而不是规律,但他们的实际做法不去看场是否类似,而是只看规律类似就认定它们可以类比甚至统一。以上种种,说明身处思维海中的人们,包括那些令人景仰的科学泰斗巨擘们,面对重大科学疑团时的‘不善疑、不会疑’。

第一个站在思维海上方质疑引力与电力类比的人是陨石先生。他有幸达到了中上层面的善疑、会疑。他认为,‘引力恒负’绝不会像大师解释的那样肤浅,它的背后一定隐藏着深邃的自然奥秘。而且这个奥秘就在引力原因中,知道了引力原因就自然会知道它为什么‘恒负’。‘恒负’应该是理论的必然自洽,而不是丑陋的人为强加。人类不会解释‘恒负’只能用强加‘-’来描述它的性质,这是牛顿引力另一个大缺陷。陨石先生还认为,引力比电力弱了30多个量级,绝不是G很小那么简单。善疑、会疑者认为:‘G很小’只是个事实,它为什么很小才是本质。这样,问‘引力为什么比电力弱了30多个量级’就和问‘G为什么很小’等效。G为什么很小?原因只能是引力场与电场不同,因而引起二者作用机制的根本性不同。如果它们可以类比或统一,就意味着它们必须有相似的场和相同的作用机制。那么就可以预言:同样量级的引力荷与电荷应该有相同的表现。事实怎样呢?电子作往复运动辐射电磁波在实验室里可以观测到,作同样运动的小米粒(它的引力荷大小与电子电荷量级相同或略大)却完全测不到引力波。不仅如此,即使把引力荷增大一亿亿倍(如2000kg的韦伯棒)还是测不到引力波。预言的破产只能说明,它们的作用场和作用机制不同。因此引电统一理论的要害,也是它对引力机制的假设是不可证伪的‘不实在假设’。

后爱因斯坦时代的物理大师们,也都处在中下层面的‘不善疑、不会疑’的境地。为了解释引力等级问题,他们创立了超对称大统一理论、超弦论、圈量子引力、M理论等等。还为这些理论假设了量子论的引力机制。当然也免不了另外增加一些‘不实在假设’——‘伙伴粒子’、‘额外空间维度’和‘膜理论’等等。‘伙伴粒子’的人择色彩和‘不实在’很明显,就不再为它浪费笔墨了。下面就直接从额外空间维度谈起,人类对时空的经验是四个维度 ,即三个空间维度和一个时间维度。正是基于这种经验,牛顿引力建立于欧几里得空间,爱因斯坦引力建立在四维的闵可夫斯基空间。额外维度出现于物理是在上个世纪初的1921年,当时德国数学家西奥多.卡鲁扎受爱因斯坦引电统一的启发,尝试着用五维度时空(多出一个空间维度)写出爱因斯坦引力方程,却意外地同时得到了引力方程和电磁场方程。但额外维度与人类的经验不符,瑞典物理学家奥斯卡.克莱因用紧致化来解释,他认为我们觉察不到额外维度是因为它‘卷缩’到一个厘米尺度的空间。这个尺度如此之小,小得在当时人类用任何实验都测不到它。卡鲁扎-克莱因理论后来虽被否定,但额外维度概念却保留下来,并成为人们构建‘量子引力机制’的工具。后来出现的超弦论需要十维度时空,除常规的四维时空,还需要补充6个额外空间维度。在庞加莱猜想的研究中出现的卡拉比-丘成桐空间恰好能够满足这一要求。

附图:

超弦论引力机制是:常规的四维时空里引力子数量很少,它们虽然按常规机制产生作用,却因为数量太少而使引力很弱。大量的引力子(它是物理学家想用量子论解释引力的产物)泄入了额外空间维度。它们虽然数量巨大,却不能参与四维时空里的作用。如此一来,引力很弱就得到了解释。这就是超弦论对引力很弱的解释。但要想证实它,一要验证紧致化额外空间维度的存在,二要验证引力子的存在。虽然厘米当初是个充满人择味道的尺度,但到了21世纪,这个尺度是能够用LHC对撞机测得的。按照理论,引力子在测得它的远亲希格斯粒子后,或者在测得引力波之后也应该能测到。但是,LHC对撞机已在2008年开始运行,不久还宣布发现了希格斯粒子。2016-2017年,美国LIGO多次宣布测到引力波。在这种条件已经具备的情况下,紧致化空间和引力子却全无踪影。因此有理由推测,额外空间维度、引力子都属于不能验证的‘不实在假设’。

可能会有人怼我——你说的只是对LHC的‘不实在假设’,难保在人类取得经验之后,例如在更高能级尤其在宇宙大爆炸能级的对撞机里,它会变成‘实在假设’。对此我不想回怼,除非你能说服全世界的人都同意献出各自国家和自己的所有财富,并且还得有能力去设计建立一个尺度大如太阳系的对撞机(这些其实都是空想)。否则,你的想法就是空想,而空想当然不会‘实在’。

M理论与超弦的作用机制大致相似,只不过它的大量引力子不是泻入了紧致化空间,而是放进一个我们看不见的‘膜世界’里,因而这些引力子不能作用到我们生活在其中的另一个膜世界。

额外维度空间和膜世界不实在性的更有力证据,是陨石先生已经完成的引力机制研究。它建立于四维时空。就是说,引力很弱不需要子虚乌有的紧致化额外空间维度或膜世界。只需要在四维度时空里就能得到充分的解释。

现在可以对中上层面的‘善疑、会疑’总结如下:

1. 要做到中上层面的‘善疑、会疑’,首先必须认识到物理理论包括超等理论中,都不可避免地存在人类主观意识因素。还要认识到,使物理陷入困惑危机的‘不实在假设’、‘意识自我审查’的根源往往是超等理论中的人类主观意识因素。

2. 要明确:物理学的逻辑基础是经验或者是有经验基础的假设(即可被验证的假设)。人类的经验会随科学的不断进步而增多。例如,人们经常把‘对称性、洛伦兹变换不变性、可重整化、可量子化、规范性、美学性等等’作为‘经验’用来判断物理理论的正确性。但这些‘经验’也需要验证,在没有得到验证之前,称它们为‘假设’更准确。直到被证实之后才可称作经验。

3. 凡违背经验的假设、凭空想象的假设及其数学模型都值得质疑。

4. 对于理论出现无法验证的重大疑难或谜团,不善疑、不会疑的人往往看不到问题的要害是理论本身存在缺陷。他们解决的办法是在理论以外构建不实在假设和数学模型。而善疑、会疑者则能看到问题的要害,会质疑理论本身存在缺陷、找到‘不实在假设’并解决之。

能够站到中上层面的‘善疑、会疑’境界,只是为突破重大物理困惑疑难迈出了第一步。能否实现突破还要看能否站上最高智慧境界——物理新思想的引领和新思维的实施。欲知详情请看后文分解。

作者 2018.9.8.15:32. 草,2018.9.9.13:10.修订,2018.9.10.13:06再修订。2018.9.12.11:26再修订。






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