现代物理学真正的疑难是什么?
2009-06-14 19:30:12
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现代物理学真正的疑难是什么?

作者 苟文俭

最近作者有幸看过网友的一篇文章;该网友在他的文中说:包括真空能和虚空能问题、对称破缺和夸克囚禁问题、希格斯粒子、标准模型与10维超弦的验证、宇宙常数值和黑洞问题、暗物质和暗能量问题、类星体问题,以及量子力学与相对论的诸多历史遗留疑难等等,现代物理理论正在面临着前所未有的疑难危机,认为解决上述这些疑难危机,是当今物理理论发展的动力和目标。

(一)

在发展现代物理理论探索中,这位网友所提的问题是这样吗?对此,我们应当首先弄明确以下两个问题:

1、物理理论的描述对象是什么,我们最终要解决的疑难问题应当构成于什么?

2、网友所提的上述那些疑难,它们又都构成于什么?

这两个问题的答案是显而易见的:物理理论描述的对象是现实的客观的物质现象,我们要探究的是物质现象的未知之谜,最终要解决的疑难问题,也只应当构成于物质现象的未知领域,而网友所提的上述那些疑难,都是理论的形式化数学表述的需要、或数学的演绎结果,并不是物质现象的未知之谜。

由上述陈述就容易得到这样的命题:网友所提的上述那些疑难,就都不是现代物理理论正在面临的真正疑难;解决那些疑难危机,也并不是当今物理理论发展的动力和目标。

(二)

现代物理理论面临的真正疑难,应当是以下两种类型的问题:

1、如下所述的第一种类型的疑难问题,是完全来自物质现象本身的未解之谜:

决定粒子质量大小的因素是什么,粒子运动为什么具有波动性,量子化电荷是怎么生成的,粒子为什么有左右手性、有正反两类?

空间三维是怎样形成的,对自然现象我们为什么可理解,在我们的现实世界、为什么是对称性的形成与破坏起了根本作用,这种对称性的形成与破坏根源于什么?

从原子开始的物质世界为什么有产生出生命的机制,为什么任何实际存在的客体都有其自身的固有频率,宇宙大结构是怎样产生的,演化机制是什么,物质世界具有的统一性是怎样形成的?

2、现代物理不同理论的形式化表述中,相同原理总会在不同理论中类推使用,这使适用于不同描述范围的理论,就有了共同的逻辑前提或描述依据;这样一个必然的问题就摆在了我们的面前:不同描述范围这些共同的逻辑前提或描述依据还成立吗?由此就又构成了现代物理理论自身形成的如下所述第二种类型的疑难问题。

(1)我们知道:用拉氏函数对物理体系状态进行的表述中,当物理体系是由粒子组成时是非常成功的;粒子内部空间的运动,如自旋,根本就无法用与拉氏函数相关的运动规律理解,而弱作用或强作用就与粒子内部空间的运动有关,那么,在表述弱作用或强作用的规范理论中,对拉氏函数做规范变换的规范原理还成立吗?

(2)量子力学的测不准原理,是由海森堡在分析物质波的波函数的动量或能量取值时演绎出来的,其主流观念认为,这是因为人为测量不可避免的产生干扰的结果。但现代物理主流理论却把它拓展到了物质存在的任何领域,如对普朗克质量使用测不准原理,就得到了超弦存在的普朗克时空,而且这种由于是时空多维卷缩、测量也完全终止,根本就没有在普通时空中的物质波存在,如此使用测不准原理的逻辑过程还成立吗?

(3)在宇宙学领域,宇宙奇点大爆炸的机制并没有找到了,而爱因斯坦的宇宙学方程也并不包含宇宙演化机制,即现代宇宙学的主流理论并不包含表述宇宙产生与演化的逻辑前提或描述依据,由这种理论形式化数学表述的需要、或数学的演绎结果形成的所有疑难,如宇宙常数值和黑洞问题、暗物质和暗能量问题等等,还有意义吗?

(三)

如上所述,由于物质世界本身的未解之谜,以及相同原理在不同理论中类推使用,就构成了现代物理理论面临的真正疑难;解决这些疑难危机,才是当今物理理论发展的真正动力和目标。要真正认识到这一点,这不仅要真正读懂现代物理理论,对现代物理理论本身有深入理解,是一个理论问题,也还要对物理理论的正确探索方式、及物理理论形式化表述逻辑自身有深刻理解,更是一个方法论及逻辑学问题。

完成于2009-6-14

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