应当正视当代物理理论的深刻危机(MP4)
2011-03-30 08:44:11
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作者 苟文俭

在《当代物理理论已面临了深刻危机(MP3)》中,作者已用事实证明:当代当代物理理论有表述基础危机、演绎危机和概念危机,有比19世纪后期经典物理理论所面临的更深刻的危机。

(一)

对当代物理理论面临的深刻危机,当代物理学界的主流并不是正视它的存在。对此的首要表现,就是他们根本不承认当代物理理论有深刻危机。对此作者仅到列举如下两个事实为例。

1、2005年,我国一位最高的自然科学权威在一个报告中就指出:“今天的物理学,诚然面临着一些重要的理论与实验问题亟待解决,比如类星体的能源问题,暗物质,暗能量和反物质的问题,爱因斯坦场方程的宇宙项问题等,中微子振荡问题,质子衰变问题等,但是到现在为止物理学家还没有人像19世纪20世纪惊呼物理学的危机”。

2、2007年元27日,在中央电视台十频道《大师讲科学》的节目中,我国另一位最高物理学权威也向人们说:“现代物理学,不象上世纪初期那样,有大问题需要爱因斯坦他们来解决,……现代物理学没有大问题需要解决,只是些小问题,是许许多多的小问题需要我们解决,……如纳米科学,就有许多小问题还没有解决,需要我们去解决”。

我国这两位物理学权威的说法就充分证明:当代物理学界的主流,就根本拒绝承认当代物理理论有19世纪后半期那样的危机。

(二)

不正视当代物理理论面临深刻危机的另一个重要表现:就是面对出现的危机,理论家们不是去追究危机构成的根源,用负责任的态度去有效解决危机,而是沿着危机产生的路线做一些不可验证的假设,以此来回避理论本身面临的深刻危机

对此,作者仅以量子规范场的标准模型为例做简要陈述。该理论用量子电动力学(QED)观念对粒子内部存在研究,就做了不可验证的如下四个假设。

1、QED观念对粒子内部存在研究始于杨-米尔斯场。该理论实际并不能用来描述粒子内部存在的强、弱作用,对此理论家们不是去追究其为什么不能使用该理论的根源,而是不顾及基本逻辑学常规,于1964年假设了有一种可以专门为物质赋予质量的希格斯粒子。

从这以后,全世界的主流物理学界就拼命去找寻希格斯粒子,在理论预计的质量最大范围反复搜索,至今未见它的任何踪迹。

物质有质量,是物质自身有惯性或引力场必然的逻辑结果,怎么可能是另外粒子赋予的呢?请问,这种赋予物质质量的另外粒子,它的质量又是谁赋予的?

2、为了把强、弱作用也统一用QED的模式表述,理论家们为此就假设了费米子与玻色子都可以在同一个数学多重态中做对称变换的所谓“超对称”。而在这种超对称中,费米子或玻色子的伙伴粒子根本就不存在,但这丝毫也没有动摇这些理论家们在这个方向继续走下去的决心。

3、为了克服QED点模型带来的计算困难,并满足量子场观念,理论家们又假设了有满足超对称、有卷缩了6维时空的10维超弦。

在由此构建的超弦理论中,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。这种显而易见的明确的否定,仍然没有对这些理论家们在这个方向继续走下去产生丝毫影响。

4、为了克服不同超弦理论的不确定性困惑,理论家们根据不同理论的对偶性特征,又假定了是卷缩了7维时空的11维超弦(亦称超块或超膜),并于1995年再提出了统一不同超弦理论的所谓膜理论(又称M理论)。

10维或11维时空的超弦,它卷缩了多维空间又是怎么振动的,它产生出的粒子又在哪里可以找到?这些至关重要的基本问题,理论家们却并不关心。在他们看来,只有遵循了QED观念,这就足够了,至于怎样对超弦理论做具体表述,怎样让卷缩了多维空间又满足超对称的弦、用可感知的方式振动起来,那就全看数学家们的本事了!

所有做上述这些假设的天才理论家,他们都没有考虑一个最基本的事实:QED对电场力的表述也有不存在的无穷大量!虽然用重整化消除了主要的无穷大量,但这仅仅只是把产生出无穷大量的理论根源人为地捂了起来,并没有解决QED有无穷大量的逻辑基础。

除了用QED模式研究粒子内部存在的规范场标准模型外,在宇宙学领域,宇宙大爆炸标准模型的研究者亦是如此:用不可验证假设来回避理论本身面临的深刻危机。

在当代物理的一些主流理论家们看来:当代物理理论的大问题已由他们解决了,唯一需要做的,就是耐心等待数学们创造奇迹了。

物理学的前途竟然全寄希望于数学!

面对当代物理理论的深刻危机,也正是主流理论家们的不仅不承认,甚至还坚持其危机路线,至使当代物理理论的进一步探索才出现了未知因素不断增多,表述不确定性不断增大,可直接验证程度不断降低的困境,才成为了不能继续走下去的“死胡同”。

(三)

在19世纪后期经典物理理论面临危机时,当年的英国物理学界元老开耳芬就认为,这只不过是物理学的发展中的几个困难而已,这些都可以通过适当的方案逐一加以解决,而无须触动整个物理学基础。因此他对于动摇这个基础的新理论总是公开站出来反对。还有如当年最著名的主流物理学家洛伦兹、维恩、瑞利等,他们也都力图在经典理论的框架内解决面临了危机的那些难题。维恩、瑞利直到1905年都不同意普朗克为解决“紫外灾难”提出的量子概念。在1908年的罗马讲演中,洛伦兹仍表示难以接受普朗克的理子理论。

当代物理学界的主流同样也不承认当代物理理论面临了危机,完全是十九世纪后期一些经典物理学权威所犯错误的历史重演。

在20世纪来临之前,经典物理学面临了危机,历史给出的是如下两种选择:

1、以那个时代经典物理学的一些权威为代表,他们不承物理学面临了危机,总是试图在经典物理的逻辑体系内,凭籍自身天才的头脑,采取修补的办法来解决问题,其结果是经典物理理论面临的危机并没有真正被消除,也更没有实现物理理论的新发展。

2、进入二十世纪后,以爱因斯坦、普朗克、玻尔、德布罗意等那个时代物理学后生为代表,他们离开经典物理理论的主流和时尚,在经验领域给出了“同时性”、“物质波”等基本概念的实在性意义后,在新的描述基础上,构建了与经典物理理论完全不同的现代物理基础理论,对彻底解决经典物理理论危机做了成功选择。

历史是个大舞台,过去的大戏总要不断重演。当代物理学就正在重演20世纪来临之前的大戏。在这个历史舞台上,请问您该如何选择:是象开耳芬、洛伦兹那样坚守“主流阵地”、还是象普朗克、爱因斯坦那样“突出重围”?

在物理学需要再一次决择的今天,我们都要特别记住:重演历史错误只能是悲剧!

完成于2011-3-29

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