“空间弯曲”、“时间不连续”-相对论和量子力学的物理性缺失

很多人对“广义相对论的空间弯曲必须是错误的”“这种观点不理解,认为既然广义相对论已经被证实很多次了,已经被公认为科学了,由广义相对论引申出的空间弯曲就是正确的。怀这种观念的人大有人在,这是因为大多数人不理解什么理论中哪些部分属于科学,哪些部分属于哲学。

是的,所谓的科学理论,并非都属于是科学,其中也有哲学的解释。自牛顿一来,判断科学的标准一直是当理论与现象相符合时,就被认为是科学的。但这里有些许漏洞。所谓的相符合,是指理论模型的数学计算与现象比较精确地匹配。此时,只有计算被完全认同,理论模型却比一定符合现实,因此,理论解释不一定是科学的。举个例子,基于托勒密的地心模型的理论计算比当时哥白尼的日心模型更精确,但现在科学认同的天体理论却是日心说而抛弃了地心说。

按霍金在《大设计》中的说法,实在论要避免争议应该遵从”基于模型的实在论“。因此霍金认为,”地心说“也是科学的。但这种观点无助于改变全世界普遍以太阳系日心说的观念看待和理解地球周围的宇宙空间这一事实。地心说早已不再作为科学理论。霍金之所以这样说,或许是为了在《大设计》中为他支持的那个基于量子多路径积分的平行宇宙观念和弦理论预设思想依据罢了。

从理论的精确性上说,地心说能准确预测日食和月食,在当时就是科学。但地心说不仅复杂沉重,而且不够物理——天体的运动过程不符合常理。地心说在解释”一年中每天的时间长度为什么不一样“,天体逆行等问题上不能给出满意的解释——就像广义相对论不能解释”空间为什么会弯曲“,量子力学不能解释”物质运动为什么会不连续从而时间不连续“一样。精确的数学计算无法使地心说更"物理"。要想使这些不符合物理的理论部分能被接受,大概只能求助于神学了。现代科学知识恐怕也不缺乏神学成分。

等后来随着更多现象被观测,以及牛顿以自己的数学功力进行了系统的计算,日心说才真正赢得绝对的地位。现在回过头来解释“日心说”为什么战胜“地心说“时,通常用简单原理(奥卡姆剃刀)解释,所谓的简单优美的才是最终正确的云云。这种说辞过于简单了。看看现代的物理理论——广义相对论,量子力学,标准模型、弦理论等,这些理论的公式如果展开,其复杂程度能惊掉很多人的下巴!现代物理学的简单原理观念在哪里?无论是科学者还是科普宣传者,都在大肆谈论现代物理学各理论的”精确“性。舆论就是这么的双标。

依我看,地心说之所以被”科学“淘汰,是因为理论预设时就站错了立场,最终导致它不再适合知识后续发展的需要。随着更多现象的发现,地心说不能解释的现象也越来越多,更多的现象发现显然支持日心说。虽然它日心说不断被修正,但基本立场是对的。地心说被淘汰,是因为质的错误而非量的不精确。地心说的立足点已经严重阻碍了现象发现和知识发展的需要,必须是错误的。

在这里,人对”正确“和”错误“的判断其实也是主观的,并最终被长期客观的知识需要所左右。当现有知识体系尽管复杂却还过得去时,知识依然就被认为是科学的。等那一天理论的复杂程度使人难以承受又突然多出一种可以简化的理论时,人们的不满就会迅速增加,去发展新的理论。等知识天平倾向于新理论后,原有的理论就最终被抛弃。广义相对论和量子力学足够沉重,其时空观念也不够物理,之所以没被抛弃,因为”还过得去“,也没有新的观念来竞争。霍金到最后还能通过《大设计》为弦理论站台,也是基于这一现状。

但真正的科学家不应像商人,看市场行情卖货,为”商品“的问题打掩护或找托词。

科学理论与科学并不是一回事。科学理论首先是思想理论,当它被证明有科学性时,被认为是科学理论。但并非这一理论的全部都是科学的。科学家喜欢用理论的精确性来说明理论的科学性。而正如我们上面对科学历史的案例的分析那样,物理理论的精确性与科学性可以是两回事。当理论不够”物理“时,潜藏的错误通常已经注定了。一个物理理论,只有当它的精确性和物理性完全说得通时,它才能在漫长的历史论证中始终被认为是正确的。

科学理论包含数学计算,也包含现象背后的解释。数学计算直接与可观测的现象对应,是理论被认证为科学的关键依据;对现象背后物质运动的解释往往缺乏直接的现象证据,需要对“象“变为“现象”前的多个步骤进行猜测。”这种解释也应符合已知物理规律。而当人们没有找到可用的已知现象来分步类比解读目标现象背后的物质运动时,理论中的这一解释部分就很容易偏离物理性,甚至直接将数学中抽象出的所谓原理当作物理原理使用。

广义相对论在解释一些现象时是精确的,也有自己的物理解释。但将一些现象等效为空间弯曲就过于草率了。空间只是人们认识物质运动的背景依托,根据其定义,空间应该是什么都没有的空概念。什么都没有,也不应有相互作用的存在。如果空间都可以通过弯曲而影响物质的运动,空间就不应被叫做空间,而是”实间“——而它与物质之间的界限也变得模糊了。如果空间弯曲应该被承认,那只能说明,空间中充斥着看不见且不容易发生相互作用的东西,一些基础的物理理论(如光的电磁波理论)或许也需要重新做出物理解释。虽然非欧几何也是基于”弯曲“空间,但别忘了非欧几何本身来自于对物质表面的抽象——拿掉了地球这样的天体用曲面代替物质表面。数学的本质应该回归物理,而非相反操作,把物理的本质归于数学。

同样的,量子力学的”时间不连续“也不具有物理性,也不应属于科学。时间不连续和空间弯曲一样,当它不具有物理性时只能作为一种可讨论的哲学观念来看待——就像我们看待古希腊的毕达哥拉斯主义一样。量子力学的科学性同样来自于理论计算与现象的符合,以及部分具有物理性的解释。量子力学用波函数模拟物理中的波动,但同时又不承认波函数的实在性,这相当于用虚构的物理性解释微观现象。同时,由于波函数是概率波,物质通过不同路径的“分身”,分步将自己运送到达目标地点(能被人观测的点),这也不符合人们对物质的一般认识。

“空间弯曲”、“时间不连续”——相对论和量子力学的物理性缺失

史蒂芬.霍金《大设计》对量子相干现象引用的路径积分解释

时间不连续观念来自于量子力学认为微观现象背后物质运动的不连续。然而如果物质运动不连续,物质如何从A点到达B点?运动的不连续意味着物质的恒存性被否定。时间不连续如果被承认,这意味着物质不应由持存的粒子构成,而是应由不显现的”象“构成。

广义相对论的”空间弯曲”和量子力学的“时间不连续”是科学界在做不出物理解释后面对数学的妥协——否定物理现象背后的物理性,否定物理常识,否定大多数人们的智商,认为自然背后的规律不能通过人们的常识来理解。然而,物理解读的过程本身就是要将复杂现象背后的运动过程常识化,被人的一般理性分步接受。如果物理理论的解释不能转换为常识,其物理性也就不存在,不应该再以”物理学“的名义示人。所以,相对论和量子力学才有“空间弯曲”“时间不连续”这些怪论,实则是把物理学的解释推给数学化,还是“上帝按数学造物”的老把戏,虽然没人会愿意公开承认这一点。

“空间弯曲”和“时间不连续”是两种理论丢失了物理性后为理论学者为它们找的托词。物理性的缺失才是广义相对论和量子力学之间的分歧越来越严重的根源。

虽然被叫做物理学,但物理学中占统治地位的从来都不是物理而是数学。数学作为现象解读的权威而存在。西方创立的物理学中,这门学科的数学化一直都在推进。物理学中最具物理性的宏大理论是以太论。以太观念是历史上众多科学家思想灵感的来源,很多重要物理学家都受到它的影响。笛卡尔的漩涡论、惠更斯的波动理论及光的波动论、法拉第的电磁理论、麦克斯韦电磁理论用借用的分子漩涡理论...等等。以太观念可以说是物理学历史上抵御物理学数学化的最大存在。

当以太观念被彻底否定后,物理学中的物理解释也发生了大分裂。“狄拉克之海”,真空涨落,物质生灭于虚空,以及近些年来的暗物质,暗能量等等各种观念让人摸不着头脑。物理学的物理观念分裂的同时,物理学却在追求数学化的大统一。统一理论每进一步,物理学中的物理观念就分裂一次。比如,标准模型每前进一步,基本粒子的数量就更多一些,以至于人们已经搞不清什么才叫“基本”了。

如果说光速不变性的测量——迈克尔逊莫雷实验是导致以太观念被否定的通常解释,那是因为人们为以太假设了矛盾的属性,又轻易在现象观测中证明了这种矛盾。以太以光的传播介质的形式被认为是存在的。人们还假设了以太的运动属性,它与光之间的相对运动可以影响了光的速度。但这里恰恰可能隐藏矛盾。如果我定义“人”这种生物的额头上有第三只眼,但地球上找不到这种生物,我就可以证明地球上没有“人”的存在。所谓的被证明不存在,可能是因为假设本身是错误的。以太不能被观测,其属性也难于琢磨,人们如何知道自己的假设是完全合理的呢?

爱因斯坦要为广义相对论等效一个“空间弯曲”的解释,也是因为他前期否定了以太的存在。无论以太的属性如何,它至少可以为一些难理解的现象找一个物理的解读。而当天体周围的空间中不再被认为有足够影响力的东西,却又影响了天体量级的其它物质的运动时,就只能从数学上做文章了。这使很多物理学理论偏离了物理性。

量子力学“时间不连续”的解释,也是因为这种物理性的丧失。当以太不被承认之后,唯一的物质存在形式就只有粒子。然而,粒子这种形式在处理为微观的波动性并不好用。不得已,只能为粒子制造“分身“,用概率性的运动守住物质的粒子性。如果除了粒子外还保留另一种观念的物质形式,”粒子由什么组成?“这样的问题,就可以有第二种答案。同样的,能量和物质的鸿沟也可以被填平。

物理学在追求数学形式的统一前,应该先去追求物理性的统一,就像当年哥白尼的日心说达成的效果那样。现在的物理学就像是托勒密地心说2.0时代,各理论就像使一个个的数学化了的”金心“,”火心说“, "木心说",却缺乏能统一它们的新的”日心说“。这很大可能是因为现代物理学选错了重心,错把发展的中心放在了各理论的数学形式上的统一,而没有注重如何把各种物理概念以一种物理观念整合起来——没有去追求物理的统一。

这并不说再拿起以太论。但却可以发展一下以太论,或者说发展对物质的属性的认识。我认为,除了粒子观念,比较符合现代诸多物理现象的是超流观念。科学界有一种超流体真空理论(SVT),认为真空是一种超流体。最新研究认为,如果真空是超流体,其黏度为0,不会损失能量。这似乎意味真空如果是运动的,就可以永恒运动下去,比较符合我们对宇宙的基本观测。现代的超流体观念还是基于特殊粒子群落在特殊情况下的特殊现象。基于SVT理论假设,我们也可以反其道行之,认为粒子是超流在特殊条件下形成并能显现出的”象“,用超流观念重新认识物质和能量。

用超流现象重新思考物质、能量、场、波动等现象,物理学各分支的物理性就能比较容易联系起来。这也为什么是我在《哲学象形论的自然哲学应用》(简称)的物理篇中以流态观念思考物理学的原因。

简言之,之所以认为相对论的”空间弯曲“和量子力学的”时间不连续“不属于科学,就是因为这两种观念都违反物理性。超流作为一种不被完全理解的存在,可能具有很多现代观测还无法使其显现的”象“,可以作为连接广义相对论和量子力学之物理性的物质依托和物理思考的起点。大质量天体周围空间可以聚集不显现为象的存在而影响其它天体;粒子可以由不显现为象的连续运动的存在构成从而可以在微观观测中表现为位置或质量(进而是动量)的不确定——但这并不代表构成粒子的流态存在本身的运动是非连续的,只是我们还无法观测到那种层面的连续运动而已。

寻找到存在的新立场,填补各物理学理论之间物理性的缺失,而非数学的统一,才是解决现代物理学停滞的第一步,也是排出物理理论中诸如”空间弯曲“或”时间不连续“等非物理性解释(因而是非科学的)的关键之所在。

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页面更新:2024-03-12

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