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牛顿与莱布尼茨之间的争议除了微积分方法孰先孰后,再有一点就是关于牛顿引力的超距作用。即时性问题当时没有争议。这里仅就牛顿引力存在的超距作用问题与即时性问题展开。
1687年《原理》出版发行不久,莱布尼茨与惠更斯在接受万有引力存在的同时,对引力不通过以太传递的观点感到不可接受,认为,如果引力是通过他们主张的以太或介质传递,则是正确的,否则不可接受。这一争论一直因为牛顿学派坚持原子论与真空而持续到惠更斯(Christiaan Huyg(h)ens,1629-04-14—1695-07-08)逝世15年后,莱布尼茨等人正式提出引力理论中存在着“超距作用(acting on each other at distance)”内涵,提出这点还是想用以指责牛顿引力实质反以太,使“超距作用”成为后来几百年牛顿引力不能回避的软肋。
“超距作用”的概念是指重力或引力不通过介质的中介而从一个物体传到另一个物体。
其实,在发生争执如火如荼期间的1693年2月25日,牛顿在给本特雷的信中就已经出现了超距作用(actionupon another at distance)词组,不过牛顿是用它来反对人们对他所述引力的误解的。牛顿坚决反对人们说重力是物质内在的固有的本质的,反对说重力的传递机制是超距作用。
让人不可理喻的是,既然太阳引力可以通过真空传递到遥远的地方,引力的超距作用就应该存在,莱布尼茨指出的是一个科学问题,为什么牛顿及其学派却都对这一科学问题讳莫如深?特别是科茨还专门在好友的建议下删掉了原本序言中存在的引力超距作用意思。
显然,超距作用不应该成为攻击引力传递的抓手,而应该成为完善引力传递机制的理论。莱布尼茨为什么想以此作为批评牛顿的抓手?牛顿为什么不接受引力具有超距作用特性这一思想?难道就像爱因斯坦认为的,牛顿是希望将引力归结为接触力?为什么这一时代的人们不把引力传递具有即时性也总结出来而要遗留给后200年的人?
这很可能与牛顿自己反复做的说明相关。总结牛顿在其著作发行后反复向人们强调的内容大致有这么几点:
一是,关于重力的原因他不知道,这需要花更多的时间去考虑,不能不懂装懂;二是,反对别人把重力是物质固有的本质属性强加给他,即使是科茨也不例外;三是,牛顿从来就没有向人们谈起也没有在文字记录中涉及重力与时间的关系。
以第三点看,牛顿的引力与时间无关,即时性也就无需说明,攻击者也没有拿此说事。但是,引力与时间无关,引力的传递就应该是即时性的。
我百思不得其解,从第二版《原理》牛顿添加“总释”大谈上帝这一点来看,人们不拿引力即时性说事,也许是因为人们普遍相信有上帝存在的原因使然,上帝不仅随时在给时钟上紧发条以确保时间的正常流逝,也随时将太阳及其他物体的引力传递给任何物体。上帝缔造了宇宙,宇宙就在它的手里,再远的距离再长的时间,在上帝看来都是微不足道的。在牛顿的脑海里,上帝具有无数的手臂无数的眼睛无数的大脑无数的耳朵,引力就是上帝预置给自然界的。如果说引力具有超距作用,或者说引力传递有一定的速度,那显然是没有将全能的上帝放在眼里。这样推理下去,其结果有可能是牛顿将面临布鲁诺一样的下场(《原理》第一版因为没有上帝的位置饱受神学派的指责,第二版才添加了对上帝的赞美)。
也许在牛顿看来,上帝具有随时性随空性,它无时不在无所不能,以保证世界正常运行。上帝不仅使引力的传递具有随时性、各种定律的作用也具有随时性。上帝也保证各种方程的影响因子能正常发挥作用。所以,将重力传递机制和那些不明内涵交给上帝,一切就OK了。其实,人们所说的超距作用本身就含有即时性。
法国数学家、物理学家拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace,1749-1827)可能忘了他信仰上帝,他的数学本能使他提出重力的传递不是即时的,速度比光速大700万倍。怎么算的?
1904年,洛伦兹(Hendrik AntoonLorentz,1853—1928)把麦克斯韦的电磁场方程组用伽利略变换从一个参考系变换到另一个参考系时,发现真空中的光速将不是一个不变的量,提出了洛伦兹变换,并指出光速是物体相对于以太运动速度的极限。后来,爱因斯坦把洛伦兹变换用于力学关系式,创立了狭义相对论。
电磁理论的发展和相对论世界到来后,爱因斯坦(Albert Einstein,1879-03-14 —1955-04-18)评价说:“牛顿自己比他以后许多博学的科学家都更明白他的思想结构中固有的弱点”。“引用那种直接的和即时传递的超距作用力来表示重力的效应,是同我们在日常生活中熟悉的大多数过程不相符的。对于这个反对意见,牛顿指出:他的引力相互作用定律,并不认为是最终的解释,而只是从经验中归纳出来的一条规则”。“…再也没有人相信直接而即时的超距作用了…”。
爱因斯坦凭什么评价说牛顿引力具有直接的和即时传递的效应?难道爱因斯坦认为牛顿引力传递与时间相关?爱因斯坦又凭什么仅依据电磁场论就否决了牛顿引力不存在即时的超距作用?
爱因斯坦说:“麦克斯韦和洛伦兹的理论不可避免地会导致狭义相对论,狭义相对论既然放弃了绝对同时性观念,也就排除了超距作用力的存在。由这一理论可知:质量不是一个不变的量,而是依赖于(实际上是相当于)所含的能量。它也表明,牛顿的运动定律只能认为是对低速才有效的极限定律;它建立了一条新的运动定律来代替牛顿定律,在这条新定律里,真空中的光速是极限速度”。
从爱因斯坦与牛顿都否定引力超距作用存在这点来说,我反正是越来越糊涂了。我大脑里接受的太阳系围绕银核旋转、太阳系距离银核3.2×104光年等知识,不知道如何贯穿起来。银核如何作用于太阳系?3.2×104光年算不算超距?还有即时性即时性即时性呢?
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GMT+8, 2024-12-26 12:07
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