当代物理理论已面临了深刻危机(MP3)
2011-03-30 07:34:00
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作者 苟文俭

(一)

首先,让我们回忆历史,看一看什么是物理理论危机。

在十九世纪后期,当经典物理理论几乎能说明当时所有已知物理现象时,又发生了以下意外事件。这不论是当时有洞察力的物理学家,还是今天所有的物理学工作者,都普遍认为,在那个时代经典物理理论面临了危机。

概括起来,构成经典物理理论危机的事件主要是以下三个:

1、19世纪80年代,迈克耳逊-莫雷精密的“以太漂移”实验均得到了“零结果”,这就直接否定了主流的机械以太说,从而动摇了光学和电磁学表述的以太基础,使这两个理论表述基础与事际不相符。对此就称是经典物理理论有表述基础危机

2、在对比热和热辐射研究中,当时主流的玻耳兹曼和麦克斯韦提出的能量均分定理能够解释许多现象,对于常温下的一般固体和单原子气体的比热,也都给出了与实验测量基本相符的结果。但对于多原子气体,实验测量的定压热容量与定容热容量之比显著地大于理论计算值,出现了所谓的“紫外灾难”。这一事件使经典热力学的演绎结果与事实矛盾。对此也称经典物理理论有演绎危机

3、实验发现了X射线和放射性,接着又发现了电子和镭元素等等,这就使一向被看作是天经地义的原子不可分和元素的不变性、物质不灭和能量守恒、空间和时间的绝对性、运动的连续性等等,都产生了动摇,使经典物理学的许多基本概念受到了质疑。对此也就称是经典物理理论有概念危机

上述事实表明:如果有事实证明物理理论有表述基础危机、演绎危机和概念危机,也就意味着物理理论面临了危机。

(二)

现在再让我们看看,当代物理理论是否也有当年经典物理理论那三个方面的危机。

当代物理理论,是指量子规范场的标准模型﹑超弦理论﹑宇宙大爆炸标准模型等这些物理学统一理论。首先就有事实证明它们有表述基础危机。对此作者如下事实为证。

1、当代物理理论的表述都是以各自描述对象的对称性存在为基础的,但在现实世界起根本支配作用的却都是不对称。如宇宙物质都不对称,所有粒子都产生于对称性破缺,等等。即因为表述基础的对称性要求、与表述对象不对称起根本作用的事实不相符,这也就同样构成了当代物理理论的表述基础危机。

2、测不准原理是当代物理理论最重要的表述基础之一,但真正构成现实世界的电子、质子及中子质量,以及它们许多固有存在的特征量,却在误差范围内都可以做精确测量。

3、我们知道,希格斯粒子是量子场理论中表述强、弱作用的基本依据,理论预言其质量最大范围是115至180 GeV。但集中了全世界实验资源,在这个质量范围反复搜索,甚至也还找到了稍纵即逝的所谓t夸克(176 GeV),理论认为希格斯粒子比t夸克更具普遍性,但却找不到它存在的一点踪迹。当然,也许有人认为这是实验还做的不够。但有一个基本事实谁都绝对无法否认:即量子规范场的标准模型演绎需要的质量范围,希格斯粒子不存在,这已确凿无疑了。

其实,只要有一件事实能证明有表述基础危机,从逻辑学的角度,物理理论表述基础危机就成立。上述有三件事实,也就充分证明了当代物理理论的的确确有表述基础危机

(三)

可以说,当代物理学统一理论的主要演绎结果都与事实严重不符;当代物理理论的演绎危机也确实存在,对此也以如下相关事实为证。

1、首先是超弦理论,据说它可以为现实世界的统一性提供所有可描述要素,但由它构成的仅低能态粒子就有上万种,其中的标志性粒子,在实验室一个也没有找到。

2、量子规范场的标准模型,它的演绎不仅都有不存在的无穷大量,也还得到了粒子有分数电荷、磁单极子、质子衰变等在实验室根本就不存在的结果。

3、我们知道,当把量子场理论用于宇宙学研究,把演绎结果与观测事实对照,就竟有上百个数量级的差异。

以上这些事实就充分证明,当代物理理论的演绎危机千真万确。

(四)

对当代物理理论使用的基本概念受到质疑的概念危机,本文仅做如下说明。

1、我们知道,描述粒子内部存在的量子场理论,是量子力学与狭义相对论观念的组合,但产生于粒子内部某种可动性的粒子自旋,却既无法用量子力学理解,也不满足狭义相对论的要求。粒子自旋的这种动力学困难,就使描述粒子内部存在的量子场理论使用的所有概念,都受到严重质疑。

2、当代物理理论使用的所有基本概念,如物质惯性、电荷、固有能、空间维数、同位旋空间、张量等等,在主流基元的存在中都没有任何实在性意义,实际只有抽象的数学定义。

数学集合论的系统协调性理论的基本结论是:形式化逻辑中,如果一个问题的解决超出其定义范围,无论如何也就不可能在定义域中解决该问题。因此非常清楚,当代物理理论使用的所有基本概念,由于都只有抽象的数学定义,它要对实在性的现实世界统一性做形式化表述,就超出了它数学抽象定义的范围。当代物理理论使用的所有基本概念,它们对实在性的现实世界统一性表述,也都没有任何实际意义。

以上这些事实也充分证明,当代物理理论的概念危机的证据同样十分充分

(五)

如宇宙演化机制是什么,什么是产生粒子的对称性自发破缺,光子与中微子为什么有如此差异,等等。对有关现实世界统一性的大量已知物理现象,当代物理理论都根本不能加以说明,它是否能够表述现实世界统一性受到了严重质疑,再加之它又面临了如上所述的表述基础危机、演绎危机及概念危机,因此与当年几乎能说明当时所有已知物理现象的经典物理相比,当代物理理论有着更深刻的危机。

当代物理理论面临了深刻危机,其事实依据不容置疑。

正是由于当代物理理论面临了深刻危机,所以它在对表述现实世界终极统一的探索中,就表现为总是向着未知因素不断增多,表述不确定性不断增大,可直接验证程度不断降低,不可克服疑难丛生的方向发展,进一步的探索也就成为了步履维艰的“死胡同”。

物理学统一理论创新应当从它的出发点开始,首先需要解决它表述的实在性基础。这也就是作者重新构建物理学统一理论表述的逻辑起点和实在性平台、提出IV模型的缘由。

完成于2011-3-27

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