当代物理学简单美的严重误区
2009-06-03 20:31:32
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作者 苟文俭

物理学的简单美,是指理论越简单,解决的问题越多,逻辑关联的现象越广泛,理论就越可信,也越漂亮。简单地说,也就是在保证与描述对象完全相符的前提下,物理学理论越简单越好。

(一)

认为简单是物理美的本质,这几乎是理论物理学家们的共识。对此许多物理学家、以及哲学及其他学者都有过专门的论述, 一般又认为它具体有如下三个方面:

1、物理理论本身具有简单性,其形式化表述准确简明,实验验证简洁而又一目了然,解释所有相关客观自然现象时都简单明确;对此也称是物理学内容简单美

2、在壮丽辉煌的物理学理论体系中,各个不同理论形成的分支也都具有自身的简单性,并且相互补充、彼此相电融;对此也称是物理学结构简单美。

3、在物理学研究中,从伽利略开创了定量化、及牛顿开始了公理化表述以来,就逐渐形成了以观察事实为基础、以形成于经验真理的直觉为导向、使用形式化数学的综合逻辑的方法,非常简洁有效;对此也就称是物理学方法简单美。

(二)

物理学的描述对象是物质世界的客体化存在、及相互的内在联系。物理理论的陈述只有与这种描述对象完全保持了一致,理论所有不同方面的简单美才是有效的。即完全有效的具有简单美的物理理论,它总是与物质世界客体化存在、及相互的内在联系保持了一致。由此就可以认为:物质世界客体化存在、及相互的内在联系,具有可以使用简单方式陈述的本质属性。对此也说物质世界客体化存在、及相互的内在联系自身具有简单美的本质属性。这也是由物理学简单美直接得到的一个分析命题,简称是简单性命题,重新写出如下:

物质世界客体化存在及其相互的内在联系,都具有简单性的本质属性。

由该命题,从具有简单美的物理理论,就很容易得到如下两个方面的认识:

1、物理学的描述对象表明,我们只有以物质世界客体化存在及相互的内在联系的简单性本质属性为依据,才能创建出对描述对象完全效的具有简单美的物理理论。

2、为了创建完全有效的物理理论,我们就只能以经验事实为依据,去发现物质世界客体化存在及相互的内在联系的简单性,而不是用形式上简单美的物理理论,去创造出物质世界客体化存在及相互的内在联系的简单性。

物理学的简单美,还首先是它逻辑前提的简单性,即理论形式化表述的第一性原理的简单性,但这也只能从描述对象提供的经验事实中去分析归纳,只能是与描述对象完全相符的经验真理,而不应当是单纯为了理论形式上简单美的需要去进行人为设计、去创造出满足简单美性的第一性原理。

(三)

在当代物理理论的主流探索中,对理论形式化表述的第一性原理,就并不是从由描述对象提供的经验事实中分析归纳出来的,而往往就都是为了追求理论数学形式化表述的简单美,根据人为的需要来设定,从而构成了当代物理学简单美的严重误区。对此仅举如下两个例子为证。

1、如现代量子场的准标模型,在对弱作用及强作用的形式化表述中,做为第一性原理的规范原理,所使用在经典力学范围有效的能量拉格朗日形式,就是为了追求准标模型数学形式化表述的简单美,在人为的需要中创造出来的。我们知道:在经典力学的能量表述中,只有束縛态才会构成负势能,弱作用无束縛态,即它的体系不会构成负势能:强作用有渐近自由,夸克之间可以有无限大的束缚强度,这意味着它的体系的负势能可以无穷尽。体系没有负势能或不可穷尽的负势能,经典力学的拉氏函数当然就不再适用了。显然,准标模型把规范原理做为第一性原理,就完全不是以弱作用及强作用的经验事实为依据,而是单纯为了满足理论数学形式化表述简单美的人为设计。这就是当代物理理论主流探索中 ,为了人为满足准标模型形式上的简单美构成的严重误区,也正是准标模型对力作用统一的表述中步履维艰的根源之所在。

2、如以大爆炸为背景的现代宇宙准标模型,为了追求形式化表述的简单美,就把揭示万有引力的广义相对论作为了主要的演绎体系,但是:(1)对由广义相对论构建的宇宙学方程,要人为加入宇宙项,而依据的宇宙物质密度又只能通过近似测量做粗略估计;(2)广义相对性依据的等效原理,虽然在实验室严格成立,但理论又要求宇宙学范围有约97%的不可见物质,它们参与引力作用,因为完全不可测量,对是否也构成了惯性质量却不得而知。

上述事实就充分说明:把广义相对论作为现代宇宙准标模型的演绎体系,其依据也并不是以宇宙自身存在的经验事实,而只是单纯为了满足理论数学形式化表述简单美的需要人为强加上去的,这也就在当代宇宙学研究中构成了严重误区。也正是如此,广义相对论虽然是宇宙学理论逻辑体系,但它却并不能给出宇宙演化机制是什么,也不能回答诸如宇宙该“魂归何处”这类宇宙学的基本问题。

(四)

当代物理学简单美的严重误区,在当代理论物理探索中产生的深刻影响,具体表现在以下三个方面。

1、当代物理主流理论由于只专注形式化表述的简单性,总是试图通过形式化的数学演绎来解决“为什么”和“怎么样”的问题,对这些形式化表述到底是什么却几乎一无所知,致使理论从标准模型到超弦理论,因缺乏客体化描述基础而不具有明确的物理内函,使本来是描述物质世界客体化存在的物理理论,却远离了物质世界客体化存在的经验事实,相对于经验事实,理论所陈述的就什么也不是了

2、在理论表述与被描述客体存在之间的认识关系中,为追求简单的形式化表述,对形式化表述的逻辑前提、及形式化表述的演绎过程,依据的就并不是描述对象是怎样的实际存在,而是某个数学原理或运算规则,总是把理论表述中数学演绎的需要放在了第一位,遵循的都是由数学演绎来决定描述对象应该有怎样存在的认识论观念。显然,这种理论简单美的严重误区,就构成了现代物理理论探索中认识论观念的明显错误。

近几年先后有近十位网友给作者寄来了他们自己的创新理论,要求对他们理论做些评价。这些创新理论的大多数,就都完全是用数学原理或运算规则来确定其形式化表述的逻辑前提,以及实现形式化表述的演绎过程。对此,当作者向网友指出,他的理论背离了物理学是实验科学的本质、有上述认识论观念的明显错误时,大多数网友都有很不高兴的表示。

3、是否进行了数学形式化表述,在当代的主流物理理论界,还成为了对物理学创新的评价标准,认为只要不进行数学的形式化表述,就不是理论学,往往就表现出不屑一顾。即单纯追求理论数学形式化表述的简单美,在当代物理学构成的严重误区也影响了对物理学创新的评价标准,这对物理学创新研究无疑构成了严重阻碍。

当代物理学单纯追求理论数学形式化表述的简单美构成的严重误区,由于偏离了物质世界客体化存在及其相互的内在联系简单性的本质属性,其结果在当代物理理论的陈述中,层次越深的物质存在反而越复杂,以至于对理论的验证,就需要使用技术极其复杂,规模非常宏大,动员全世界财力人力建造的大型强子对撞机(LHC)。这对物理学家公认的物理学的简单美,难道不是极大的讽刺吗?

完成于2009-6-2

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