科技界三“波”之争却是为何？

Why science and technology in three "wave" dispute is?

----揭开人眼的神秘面纱（9）

都世民（Du Shimin)

在自然科学领域，争论是常见的，有学术之争、学科之争、学派之争、前沿课题之争和科学家之争。夲文想就电磁波、光波和引力波这三“波”之争进行一些讨论。仍然围绕夲人探索主题“小宇宙”展开。

‘光是电磁波’之争

1862年10月，麦克斯韦在伦敦皇家学院进行实验时，发现了一个重要事实，引起他极大的注意。这个实验是根据他的理论模型进行的。麦克斯韦在实验室的实验台上，摆着两个悬挂的线圈，他给线圈通上电，仔细测量线圈之间的吸引力。然后，他又测量另外两个带静电的金属盘之间的吸引力。麦克斯韦根据这两个参数，算出他假设的位移电流的传递速度，结果是每秒193088英里（相当310740公里）。他惊异地发现：它竟和不久前一位科学家实验测定的光速1931 18英里（相当314858公里）非常接近．麦克斯韦脑海里闪过了法拉第的一个实验，1854年时，法拉第曾证明磁力能对光发生作用，法拉第还亲口对他谈起过，这光线是多么奇妙！这光线是神奇的天使，它的本质究竟是什么呢？四年后，正是这一发现，启发麦克斯韦断定光就是电磁波！然而光却是个永恒的问题！

1862年，麦克斯韦在英国《哲学杂志》4卷23期上，发表了第二篇电磁论文《论物理的力线》，这确是一篇划时代的论文，他第一次预见世界上存在电磁波。使麦哀斯韦成为最引人注目的电磁学家.

麦克斯韦向朋友们解释说：“我认为，大自然里存在着一种总光谱，它包括看得见的光线和看不见的电磁波谱，它们都属于电磁波，光之所以能分解成不同颜色，就是因为它包含着不同波长的电磁波。

麦克斯韦的创新学说问世，虽然引起当时物理学界极大轰动。然而麦克斯韦预言的电磁波，肉眼看不见，又摸不着，让当时的人们感到神秘莫测。因此大多数科学家对电磁理论的正确性持怀疑态度。在相当长一段时间里，迟迟没有人用实验证实电磁波的存在，支持麦克斯韦的只有少数青年科学家，因此得不到社会承认。这是创新者常常要接受的严峻考验。这场科学家之争发生在一百多年前，因为科学家麦克斯韦预言光就是电磁波这一实质论断，却与眼见为实有关，人眼看得见光，却不能感知光是电磁波，光有波动性质。争论持续许久，不能平息。当时牛顿几乎是物理学偶像，他的观点很少有人怀疑。而麦克斯韦却是他的理论的“叛逆”者。在德国，电磁理论最初被当作“异端邪说”。直到1888年，巧夺天工的试验家赫兹，证明了电磁波的存在，光是电磁波，具有波动特性。经历26年的争议才落下帷幕。

赫兹怎样证明电磁波的存在？

他依照麦克斯韦理论，首先设计了一套电磁波发生器，赫兹将一感应线圈的两端接于产生器两铜棒上。当感应线圈的电流突然中断时，感应的高电压使电火花隙之间产生火花。瞬间后，电荷便经由电火花隙在锌板间振荡，频率高达数百万周。赫兹又设计了一探测此电磁波的检测器。他用一根粗铜线弯成环状，环的两端有两个小球，其间距可以调整。线的两端点间留有小电火花隙。电磁波在此小线圈上产生感应电压，而使电火花隙产生火花。赫兹发明了电磁波天线---电波环，说起来如此简单，可是想出此办法实为天才之作！赫兹将莱顿瓶充电，将电波环放置在一合适位置，让两小球有一间隙，让其放电。好多天因为人眼看不见微弱放电而苦恼万分。夜间与妻子漫步，荧火虫触动了赫兹灵感这根弦。他自制暗室，终于看见放电形成的神秘之光。就是这神秘之光破解了光的波动性，光是电磁波的论断。

光的二重性“同在”之争

《科学世界》2017年第9期上刊一组文章，讨论光的二重性。刊首页有一文章“光究竟是什么？”作者郭光灿。如前所述光是电磁波，已被赫兹证明。这组文章又重提光的波动性。但增加了光的粒子性。光的二重性是有条件地单一呈现，还是同时存在二重性。笔者在思考人眼机理时正为此困惑。可是看了这组文章后，受到什么启发和存在什么问题？

这组文章用几位科学家试验来说明光的性质---光既是波又是粒子，而且同时存在。首先阐述17世纪前后，牛顿和惠更斯对光的本质提出截然不同的假说。他们当时只能借助于平面镜和曲面透镜，进行观测和分析光的直线传播、折射、反射、绕射和散射。

牛顿主张光永远是直线传播的微细粒子。用粒子的反弹及相互作用，如斥力、吸力等来解释光的反射、传播方向等性质。但是惠更斯却有不同解释，他用光的波动性来解释光的直线传播、折射、反射、绕射、衍射等特性。两位科学家的两种不同解释不能统一，尽管支持牛顿观点的人比支撑惠更斯观点的人要多，谁对谁错却无定论。

1807年，英国物理学家托马斯.扬的双缝试验呈现光产生“波的干涉”现象。文中用水波解释波的干涉现象。法国物理学家阿曼德.斐索测量光速后，对牛顿粒子说产生疑问。这些试验增强了光的波动说的可信度。

以上所说的都是可见光的属性，是人肉眼可见的。从时间跨度看，这一段叙述比上一段要早几十年。也就是说，光的波动性与粒子性的二重性之争，有三百年之久。而光是肉眼不可见的电磁波，只有近百年历史。这些争论都与光的本质有关。而试验都与人眼有关。要肉眼可見。试验方法和试验装置及其环境条件不同时，其结果也不相同。

应当指出的是：文中所言光子的得到，是让光的强度逐渐减小所至。此试验必然在昏暗或暗室中进行，试验者从光亮处迈进暗室时，人眼己经产生变化，这篇文章作者不知晓，此时视网膜上視细胞从视锥细胞转变为视杆细胞工作，这是群体细胞转变，对实验结果有无影响？另外，文中的试验指出光强减弱到光子时，在3米处为什么能看见光？按计算是看不到光的。

笔者认为文中说法有问题，在光强减弱到单一光子时，可看成点光源，它的场辐射图形是接近的球体，即“各向同性”。到三米处仍然是“各向同性”的衰减。可是文章作者是否知道人眼的眼球与視网膜之间有联动，可以扫描，有上亿视杆细胞在工作，单纯用视色素解释是不全面的。收集的能量会迭加。所以看得见光，决不是看不见。

如此说来，科学家们解释光的二重性只考虑光源及传播距离的变化，忽略了人眼微观层面变化，视色素只是其中一个方面，不是全部。

笔者关心的是光进入人眼时，在宏观层面看成波动性和粒子性同时存在，按现在电磁学科的研究方法，用交变电磁场分析眼球，用微小光学概念分析、建模、仿造、验证。如果看成粒子性怎么分析眼球呢？让笔者不能理解的是，用测量的方法只能观察到二重性中一个属性，可是分析眼球时，用二种属性分析同一对象，其结论会一致吗？如果文中所说的多个光学试验都移到微观层面去做，会是什么结果？也就是说，我们如何看待光从宏观层面转至微观层面视网膜时，这二重性又该怎样解读？

如今还未见到有研究人员既用太赫兹波的概念延伸，又用光量子概念分析，会得到同样结果！光量子的互补慨念、心灵感应说法能否阐述人眼机理？笔者在本文提出疑问，希望业内专家关注，共同揭开人眼神秘面纱。

引力波之争

引力波的争议表现在以下方面：

1.引力波存在与否？

2.美国LIG0研究团队测到引力波吗？

3.激光干涉仪测量引力波是直接测量吗？

4.地球上能生成並检测到引力波吗？

请看以下说明：

1.引力波不存在

中国科学院，力学研究所，研究员吴中祥的博客http://blog.sciencenet.cn/blog-226-1077436.html

a）1936年6月1日，爱因斯坦就与内森•罗森（Nathan Rosen）投稿给美国物理学会主办的《物理评论》期刊的，题为“Do Gravitational Waves Exist?（引力波存在吗？）”的学术论文，更正指出：“…，引力波并不存在，尽管在初级近似下,它们的存在曾被认为是确定无疑的。在1936年10月,普林斯顿高等研究院为爱因斯坦安排的一个学术报告会,演讲结束时，无可奈何地总结道：“如果你们问我引力波是否存在，我必须回答：我不知道。但这是一个极为有趣的问题。”，既不能肯定，也并未否定，“引力波并不存在”的观点。

b)引力不可能产生 “引力子 ”和形成“引力波 ”。

C)国际流行错误论点认为：波是某种振动的传播，引力波就是如水波、声波、光波，物体在席梦思床垫上引起的变形等，的 “引力的波”。
d)  LIGO宣称测到的既不是“引力波”，也不是必然大量产生的各种频率,并显著红移的光波。

2.对引力波存疑

中国传媒大学教授、博士生导师，黄志洵，《前沿科学》季刊，2017.2第11卷，总第42期。对LIGO所谓“第三次观测到引力波”的看法一文指出：  

在我看来，美国的LIGO实验并没有观测到引力波，所谓的“引力波”发现，实际上只是-一场计算机模拟和图像匹配的游戏。更简单、直接地说，这是一个虚假的、与真实物理过程毫无关系，但却忽悠了全世界的实验。大肆宣传的LJGO实验只是在两台相距几千公里的迈克尔逊干涉仪上，同时观察到两个类似波形的信号，他们将这两个信号的波形与根据广义相对论，用计算机建立起来的波形库比较，就得出发现引力波的结论。这种做法实际上是把计算机模拟当成真实物理存在，完全违背科学实证精神和物理学研究的基本原则。

从场论来看，引力波的存在性也是存疑的。多年来，引力场传播速度远大于光速已得到证明.近年来，又在实验中发现了静电场传播（以及天线近区场传播）中的超光速现象；从而再次证明了这两种场的相似性。任何人如不能证明引力场是旋量场，就不能说引力波一定存在。

3.精度

德国教授w.Engelhardt是《Max PlanckInstitute fuR plasmaphysik》  的物理学家，2016 年 6月,在网上发表公开信,对LIGO实验提出质疑。他指出：LIGO实验激光干涉仪的臂长是4km;实验者声称他们观察引力波使臂长改变，是质子半径的干分之一，相当于太阳与离太阳最近的恒星之间的距离（4 光 年）发生一根头发丝宽度的改变。LIGO却不能证明自己达到了如此惊人的精度。

4.噪声源

巴西科学家P．Uhanov认为，美国的市电频率为60Hz ，可能产生噪声信号并被LIGO激光干涉仪收到，遂被当作是期待已久的引力波。在1 GW、50914事件中所谓“两黑洞碰撞”造成的信号，与在LIGO的两个检测器中观测到的 132.5Hz 噪声源极为相似。此外也指出，是60Hz 电源系统的分谐波造成了32.5Hz噪声源。对于I GW151226事件，类似分析表明是120Hz 噪声源在起作用。

5.麻烦的信号

丹麦尼尔斯•玻尔研究所的物理学家安德鲁•杰克逊称，这些麻烦的信号可能足以使整个发现受到质疑。
6.引力场方程

美国田纳西大学查塔努加分校终身教授王令隽，撰写的“致中国物理学界建议书”,发表在《前沿科学》季刊，12017-2第11卷，总第42期，p51-74。

爱因斯坦为什么要假定宇宙有限呢？因为一旦承认宇宙无限，他的引力场方程就会得出整个宇宙空间的物质密度等于零的荒谬结论。这当然也就证明了广义相对论的引力场方程的谬误。

《环球科学》一文中说﹕我们无法看到无穷远。看到的空间是有极限的.。天文学家大量观测和分析，普遍认为大宇宙是无穷的、无边界的。我们能看到的那部分宇宙被称作可观测宇宙。是以我们观测点为中心，它包含了所有我们能看到的光。我们观测宇宙时，几乎就是在寻找光源！因此爱因斯坦的引力场方程应受到质疑。那么验证爱因斯坦理论又从何说起。〔http://www.huanqiukexue.com/a/guandian/boke/Tanya_Hill/2017/0525/27292.html〕

黑洞存在之争议

从来没有人去过黑洞，但是在物理学界,关于黑洞的争论却由来已久。2015-09-13，著名英国物理学家史蒂芬·霍金，在瑞典斯德哥尔摩皇家理工学院介绍了他关于黑洞研究的一项最新理论。根据他的理论，物质坠入黑洞并非代表终结，信息或许能逃离黑洞，甚至进入另一空间。霍金的新理论主要与黑洞的“信息悖论”有关。“信息悖论”长期以来困扰着从事黑洞研究的科学家们。这一悖论的核心观点是：在大质量恒星坍缩形成黑洞时，信息包含在黑洞之中。由于黑洞不能永远存在，那么在它最终消失时，黑洞内部的信息也会随之消逝。然而，这却与量子物理学原理相悖。物理学家们一般认为，信息是不可能丢失的。同理，黑洞的消失应该也不会造成信息的丢失。这样一来，两个理论就产生了矛盾。对于被吸入黑洞的信息去向何方，学界困扰多时。如果这个明显的悖论得不到合理的解释，现存的一些基础的物理学原理就会崩塌。霍金教授提到，如果黑洞与量子物理学中信息守恒原则相背离，那么我们对于时间本身的认知也会分崩离析。

摘自(霍金的黑洞理论打开了新世界的大门？来源：光明日报，2015-09-13 03:24)

王令隽教授在他的文章指出：最近霍金认错，否认黑洞存在，承认他的黑洞理论是他一生所犯的最大错误，宣布相对论与量子论无法共存，使大爆炸宇宙学遭到重大打击。但是，只要宇宙学继续沿着爱因斯坦开辟的道路发展，继续继承万有斥力假说，继续以罗伯特逊—沃尔特度规和费里德曼方程为理论框架，那么宇宙学的未来就万变不离其宗，摆脱不了星象学和创造论性质。

如果黑洞不存在，还有黑洞碰撞、并合、合并的说法吗？那么LIGO的测试结果怎么解读呢？

讨论

三百年来，科技界的“三波”之争，唯有电磁波之争有了公认的结论。有麦克斯韦电磁理论作基本理论框架，有赫兹的收发电磁波试验，有电磁波的广泛应用作检验，派生出诸多行业，无论军事和民用都呈现强大生命力，经久不衰。

“三波”之争起源于对光的认知，探索光的本质。这光来自太阳。这光由大宇宙进入小宇宙，形成了天人合一。与中医理论不谋而合。

电磁波之争是“三波”之争的中期，对电磁波的研究是先有理论指导，后有完美的实验验证。如果引力波能像电磁波、太赫兹波那样，能研制出波的产生器和接收器，还会有争论吗？有人说激光干涉仪是引力波直接测量法，那么周培源先生让其弟子研制引力波天线，用天线和产生器及接收器配套来测量,就是间接测量吗！显然不是。

光究竟是什么？牛顿的粒子说；惠更斯的波动说；麦克斯韦的光是电磁波说；爱因斯坦的光量子说。这一争论仍在持续。太阳光中有无黑洞？黑洞并合是产生引力波；还是产生新恒星；或是飞出新黑洞,这些不同认知也在持续。

笔者认为大小宇宙在这些争议中已经关联在一起，却被忽視，被电脑应用所冲挤。这是令人担忧的问题。因为光及其派生概念：粒子说、波动说、电磁波说、引力波说、黑洞说都离不开科学家的视觉感官，由此产生信息，此信息是怎么处理？怎么传输？怎么形成这些物理概念？怎么寻求物理试验去验证？这些过程为什么科学家有不同想法和做法？这同样需要研究？不要把人当成机器人，机器人无生命之说，就认为人可以永生！机器人就能超过人。机器人会在单项功能方面超过人，但全面超人是不可信的！