关于超光速的哲学思考
2017-01-18 07:59:21
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按:这篇文章是笔者过去发表的一组科学随笔之一,署名“张帆”,收入百度文库后出现了一个有趣的现象,文章的点击量只有779次,下载量却有255次,即是说阅读文章的人,超过三分之一都下载了。最近友人索要这些文章,由于我的电脑崩溃过,我反而没有了。现在网上找出来,重新发表在这里,以便于搜索。

 

摘要:被誉为当代爱因斯坦的史蒂芬·霍金,曾经对相对论的哲学意义表示担忧,他说:“人们会问,这是否意味着不再有绝对的道德标准?因为一切都是相对的”。如果接着这个话题说“约定时空”的哲学意义,那就是:没有绝对(永不改变)的道德标准;也没有相对(各行其是)的道德标准,道德标准应该是人类共同的约定。如果说某些理论物理学家充满想象如同诗人,那么建立“约定时空”的国际计量领域的物理学家们则更像是农夫。史蒂芬·霍金们仰望星空,幻想的是“宇宙大爆炸”、“黑洞”,而农夫们却专注斗转星移,物候变化——该播种了,该收割了。这不正是德国诗人、哲学家歌德所说的:理论是灰色的,而生活之树常青。

 

今次欧洲核子研究中心观测到的中微子超光速运动,向全世界宣布时,坚定而不容置疑,比以往同样的报道,引起了更大的波澜。爱因斯坦认为光速不可超越,其本质在于无视以太的存在。而真空涨落、真空极化以及卡西米尔力等物理效应,充分证明“真空不空”,又导致了“以太论”的回归。所以说向爱因斯坦挑战,有了更深厚的背景。

 

如果我们的世界都浸泡在以太中,那么我们观测到的一切物理现象和物理量的测量值,都应包含着以太的贡献。每秒30万千米的光速的测量值,当然也包含了以太的影响。为了屈就爱因斯坦的质能公式,必须假定光子的“静止质量”为零,而不管这个假定是如何地违反常理。中微子也作了静止质量为零的假定(事实上有人测出中微子有些许质量)而按照爱因斯坦的质能公式,如果中微子超光速运动,其质量必须为负值,这就更超乎我们对于质量的理解。那么,问题出在哪里呢?

 

浸泡在水中的物体,就单位质量来说,比水重的会沉入水底;比水轻的会浮上水面;与水相等的既不上升也不下沉。如果我们将水的单位质量标定为1,那么上述上升、下沉以及不升也不沉三种情况,物体的单位质量分别对应大于1;小于1;等于1。如果我们标定水的单位质量为零,那么上述三种情况,分别对应的则是:正值;负值;零。如果我们抛弃了以太,其实就是将以太的质量标定为零了,所以太空粒子的质量,也会出现三种情况:正值;负值;零。正是这样隐蔽地将中微子的质量标定为负值情况下,中微子以自己的超光速,圆满了爱因斯坦的“质能公式”。从而揭示了一个事实:爱因斯坦虽然无视以太的存在,而实际上物理量的测量值都含有以太的贡献。

 

爱因斯坦将物体的“动能表达式”,作洛仑兹变换后,以泰勒级数展开,得到了质能公式。看起来质能公式似乎是逻辑思维的产物,然而只要回顾一下物理学史,就知道动能表达式是笛卡尔、惠更斯以及牛顿等人研究钢球碰撞的实验结果。本来,研究物理的两种方法——经验归纳法和逻辑推理法——说不上哪一种更好,然而当今的物理学家们似乎更耽迷于数学的逻辑思维,走进了数学迷雾,使得“宇宙大爆炸”、“时光倒流”之类的神话大行其道。

 

我们不应忘记伟大的科学哲学家彭加勒所言:“科学不是真,只是一种方便的方法,不过人类以这种方便为真”。比如爱因斯坦用黎曼几何来解释引力场中的空间弯曲,可以比较方便地解释某些天文现象,而并非空间真的就弯曲了。爱因斯坦是怎样理解时空的呢?他说:“空间和时间都不是客观的实在,而是人的直观形式”。他解释相对论曾作如是说:当你和一个美丽的姑娘在一起的时候,时间就会变短。虽然不乏幽默,却透露了爱因斯坦对时空的理解更贴近宗教——每个人都是一个世界。如所周知,牛顿晚年转向研究上帝的存在。杨振宁在许多场合也流露了自己的宗教情节。为什么会如此?传说在大海上,有时会遇见美人鱼在礁石上唱歌,忘情的人便会不顾一切地投身大海。我相信数学也有这样的魅力。

 

如果说相对时空是一个美丽的数学幻影,那么绝对时空就存在吗?科学观测告诉我们,无论是地球、太阳系、银河系乃至总星系都在运转,以太也在漂移,我们找不到绝对静止的坐标系。地球如同漂浮在无边大海上的一支孤舟,何以安生立命?事实上人类对于这个问题采取了实用主义,或者说是实事求是的办法,就是人类共同约定了一个时空。它不同于牛顿的绝对时空,也不同于爱因斯坦的相对时空。国际计量局所做的工作,就是建立人类共同约定的时空。凭借这个约定,推演出众多的物理量、量纲以及方程式,支撑起物理大厦。人们无论从哪一个门窗进入物理大厦,都可以看到它的完美——自洽与自足。于是,尽管牛顿的绝对时空和爱因斯坦的相对时空都存在片面性,苹果照样落地,飞船照样升空,原子能照样发电。这是“约定时空”给予人类的福祉。

 

杨振宁认为,现代物理大厦在过去的世纪已经封顶,其最后一片瓦就是他自己的“规范对称”。我不同意物理大厦有封顶之日,因为对世界的认识是无止尽的。我们始终在盲人摸象,我们根据所摸到的细节,试图拼凑出一个宇宙全图。然而,我们常常无能为力,那情况正如我们的眼睛看不到紫外线和红外线,我们的耳朵听不到超声波和次声波。随着方法和工具的改进,我们只会看到越来越宽广的世界,遇到越来越多的困惑。我虽然不同意封顶之说,但是我同意“规范对称”的确不同凡响。爱因斯坦相信“因果律”是研究物理学的最高原则,因此不能完全接受量子论,说出“上帝不掷骰子”这句名言。我认为世界上还有一个规律比因果律更伟大,那就是“对称律”。杨振宁的“规范对称”,所演绎的正是对称律。

 

我们知道数学演绎的是形式逻辑,而事物的发展常常遵循的是辩证逻辑。在马克思主义哲学中,辩证逻辑被描述成“对立统一”、“波浪式发展螺旋式上升”和“否定之否定”三大规律。其实在古老的中国哲学中,早已存在这些思想,它们是“阴阳论”、“循环轮”和“物极必反论”。而“对称论”则涵盖了“阴阳论”、“循环轮”和“物极必反论”。显而易见,阴阳是事物结构的空间对称,循环是事物发展时间上的对称,物极必反则包含了事物在时间和空间上都有着对称。所以说对称论是对事物发展的总论述。于是我们知道杨振宁凭借的哲学武器是强大的,可惜他只赢得了战术,却输了战略。也就是说,一条歧路将理论物理学家们诱入了绝境。

 

当杨振宁在世界物理大会上讲这番话的时候,我感到一种悲壮和苍凉,他说今后的物理学,将更多地转入对应用的研究。我理解这是对理论物理前途黯淡的无可奈何。当他费尽九牛二虎之力登上高山,却发现前面无路可走,于是豪情与悲怆并起。那么,他是否想过还可以返回来呢?回归经典,追求物理学的本质内涵,寻求方程式的物理意义,而不是从数学到数学。民间科技(非主流科技)的许多学者因之走出了数学迷雾,在回归经典的道路上,居然采撷到前人没有看见的鲜花,比如引力的本质,哈勃红移的本质,量子纠缠的本质,双生子佯谬的原因等等。这些成就对于“主流学者”的数学梦,不啻又敲了一次警钟,欧洲核子研究中心观测到的超光速,必定会加快回归经典的行程。

 

被誉为当代爱因斯坦的史蒂芬·霍金,曾经对相对论的哲学意义表示担忧,他说:“人们会问,这是否意味着不再有绝对的道德标准?因为一切都是相对的”。如果接着这个话题说“约定时空”的哲学意义,那就是:没有绝对(永不改变)的道德标准;也没有相对(各行其是)的道德标准,道德标准应该是人类共同的约定。如果说某些理论物理学家充满想象如同诗人,那么建立“约定时空”的国际计量领域的物理学家们则更像是农夫。史蒂芬·霍金们仰望星空,幻想的是“宇宙大爆炸”、“黑洞”,而农夫们却专注斗转星移,物候变化——该播种了,该收割了。这不正是德国诗人、哲学家歌德所说的:理论是灰色的,而生活之树常青。

 


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