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[转载]唯物和科学实证之于理论物理创新研究的思考

已有 208 次阅读 2024-6-23 22:55 |个人分类:科学哲学|系统分类:观点评述|文章来源:转载

       前些年,在美国大学当终身教授的物理学家王令隽先生先后两次回国,这两次在北京有机会与王教授做了比较深入的交流,王教授和我都在会议上做了学术报告,尤其后来那次王教授回美国前一天,我和朋友陪同王教授去天津转了一天,晚上又几乎彻夜长谈。后来我收到王教授新出版的《物理学哲学》这本书,更详细谈了物理学理论研究现状和问题,并涉及到对宇宙大爆炸学说和超弦理论等一些看法,很受启发,也加快了把自己这几十年在物理基础理论方面的研究做一系统整理,并根据王教授的意见,我专程去了我们大学毕业后又曾就读过的浙江大学讨论征求一下意见。现把王令隽教授所写的摘录几段于此,供参阅。

        唯物主义和唯心主义的争论早在古希腊时期即已开始,并非20世纪的哲学争论。唯物主义在科学从黑暗的中世纪的神学中解放出来的斗争中起了关键的作用。随着物理科学的确立,物理学研究基本上遵循着唯物主义,即任何科学理论必须能够解释自然现象,经受实验和逻辑的检验。即使在唯心主义盛行的某些领域,理论最终逃脱不了实践的检验。这是国际学术界一个不变的原则。自欧洲的宗教改革,文艺复兴和启蒙运动以后,科学慢慢挣脱了黑暗的宗教统治,摆脱了神学认识论,确立了科学认识论。科学认为大自然的规律是可以通过人类的实验和逻辑推理认识的,而不是只有少数圣人智者才能了解的东西。新康德主义价值哲学的创始人之一在《启蒙哲学》中指出,启蒙精神是一种实证精神,推理精神和分析精神,而不是纯粹的假设。科学认为人的知识的源泉是科学实验和工程实践,而不是少数智者的抽象思维和先验的假定。所以,凡是不能经过实验验证的理论都不是科学理论。普朗克说过:“实验是我们掌握的唯一知识,其他全是诗意和想象。”就连爱因斯坦也承认:“对现实的知识始于经验,终于经验。” 实践不但是检验真理的唯一标准,也是所有科学理论与科学逻辑的最终源头。这就是科学实证主义,科学上的唯物主义。

        可是这一科学原则在20世纪后半叶已经被理论物理学界完全抛弃。代之而起的是中世纪的神学原则。大自然的理论不是始于经验,终于经验,而是始于假设,终于假设。理论上禁止测量的,比如夸克禁闭,或实验上根本无法测量或验证的,比如需要比太阳系还大的加速器来验证的大统一理论,被视为前沿科学。人们对理论的信心不是建立在反复重复的独立实验之上,而是建立在对先验的原理的信仰之上。信仰取代了实证,中世纪的权威崇拜和神秘哲学取代了科学实验和逻辑推理,成了判断科学理论真伪的标准。科学先驱们通过艰苦的反复实验来发现物理定律被鄙弃了,代之以理论家们草稿纸上的数学游戏。理论家们一拍脑袋就可以将基本粒子总数翻一翻;理论家们一拍脑袋就可以从每一个立方厘米的空间中每秒钟创造出10的143次方个宇宙;理论家们一拍脑袋就可以在10的负33秒钟的时间内以超过光速20 几个数量级的速度将宇宙暴涨到成人宇宙;弦论家们一拍脑袋就可以创造26维空间或者11维空间。霍金公然宣称创造论符合现代科学精神,宣称虚时间比实时间更实在,宣称人们无法决定什么是实在的。科学实证主义完全被虚无主义和玄学取代。创造论取代了科学的物质不灭定律和能量守恒定律。大爆炸宇宙学以地心说和有限宇宙论取代了科学的无限宇宙论。巫术和遁术被堂而皇之地当作科学大肆宣扬。毫无物理意义的弦论被自吹为前沿科学和万能的最终理论。这是科学史上从唯物主义向唯心主义的大倒退,从科学向神学玄学的大倒退。
        粒子物理标准模型的创立者之一,世界著名的理论物理学家、美国科学院院士,1979年诺贝尔物理奖得主格拉肖说:“超弦理论将演变出一些只有在未来的神学院里的神学家们导演的活动。自黑暗的中世纪以来,我们第一次看到崇高的科学研究最终的结局竟然是再次以信仰取代科学。” 另一位知名物理学家杨振宁先生的意见和格拉肖的意见异曲同工。有人问杨先生对弦论有什么看法。他回答说,弦论不能够给出任何一个物理量供实验物理学家检验。也就是说,这个理论和实际的物理世界毫不搭界。这样的理论够资格为物理学的“前沿”“山顶”吗?一个完全脱离物理现实世界的理论绝对不是前沿物理理论,而是前沿神学,前沿玄学,前沿佛学。弦论不是科学的“山顶”,而是20世纪理论物理背离科学的崎岖山路往唯心主义的沟壑下滑的谷底。在这个谷底等候着弦论的到底是西方神学还是东方佛学,科学家没有必要太感兴趣。
        弦论产生的根源是粒子物理理论的深刻危机。基本粒子理论的无穷大发散问题始终得不到解决,即使重整化也不能解决所有的发散问题。引力场就没有办法重整化。理论物理已经走入了死胡同。于是一些大胆的理论家就提出革命性的假设——高维时空,以图走出困境,找到一个能够包括引力的统一理论。超弦理论由格林和施瓦兹于上世纪八十年代提出。这一理论需要十维空间,其中六维“额外维度”卷曲成尺寸在普朗克长度(10的负35次方米)的线段。 超弦理论的问题是,它给不出任何一个可以为实验检验的物理量。同时,这种理论并不是唯一的。至少有五种不同的超弦理论相互竞争。但是物理规律必须唯一,不能亦此亦彼,亦黑亦白,模棱两可,或模棱五可。1995年,惠滕(Whitten)引进了第十一维空间,于是“超弦”的线段就变成了“超膜” (Membrane)。惠滕猜想这五种不同的十维超弦理论有可能是同一个十一维“超膜理论”的不同表现形式。这种“Membrane Theory”简称为“M-Theory”,其具体结构尚不清楚,所以只是一种猜想,对五种不同的超弦理论至少是一个安慰。就是这么一种精神安慰,被许诺为20年后就可以结束基础理论研究的“最终理论”。其实这种漂浮在十一维数学空间中的M-理论只不过是以数学和物理字眼进行包装的神学和佛学,只是并没有佛学那么高妙庄严。
       可以肯定,除非超弦理论家们从高维空间或曰“额外隐形维度”回到现实的三维空间和一维时间,他们的理论就和实际的四维时空中的物理现象没有任何关系。他们的理论就只能是神学和佛学。指望躲到“额外隐性维度”中去解决现实维度中的物理问题,无异痴人说梦。

        以上王令隽教授直率坦诚地谈到的物理理论研究现状,可能有人听着感到刺耳,也许忠言大都逆耳吧。虽然我并不完全赞同他所说的,但当今时代他毫不遮掩直指问题所在,促人深思,是难能可贵的。物理学自牛顿以来一直极力回避"实体形式与隐秘的质",经过几百年与数学结合的大发展取得辉煌成就后,可能到了事物发展物极必反的阶段了。应该是到了有条件重新审视反思和深入挖掘"实体形式与隐秘的质"的时候了。也许只有揭开基本概念的物理实质、揭示时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成、弄清物质粒子波动性的物理机制,才是摆脱困境的途径。在物理基础理论研究方面,我们提出物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系,尝试把基本物理定律联系和统一起来,由此解决了一系列重大的基本的物理学疑难问题。系统地推导出爱因斯坦——德布罗意关系、薛定谔方程、普朗克长度、牛顿第二定律、牛顿万有引力定律和哈勃定律。在宇宙学研究方面,无需引入宇宙大爆炸和暴胀概念,自然地得出宇宙处于膨胀之中,而且不引发任何疑难问题,并在1996年在没有引人暗能量概念的情况下,推测出宇宙在加速膨胀,给出的宇宙膨胀尺度因子随时间的变化关系,与1998年观测发现宇宙加速膨胀后广义相对论开始引入暗能量(即便是重新拾回宇宙学常数在意义上也不再是之前为抵消引力得到静态宇宙模型的宇宙学常数)并且在暗能量占主导地位情况下的弗里德曼方程或德西特时空给出的宇宙膨胀尺度因子随时间的变化关系完全一致。在不引人暗物质概念情况下,也能给出与观测结果相符的星系旋转曲线;在不修改牛顿第二定律和牛顿引力理论的情况下,得到与MOND理论相同的结果。所推测的在最遥远星空亦有许多成熟星系和超大质量黑洞与目前韦伯望远镜的观测相符,而这又是大爆炸宇宙学的窘境之处。还得到其它许多可能有价值的研究结果,其50个推测目前已有了一部分高度相符的观测检验证据。



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