绪 论
0.1. 引言
有人说,寻找自然规律和本质的人,都是在猜上帝的心思。
的确, 大自然不会亲口告诉我们自然事物的规律、本质和内在联系,人类对自然界的认识是一个漫长、曲折的过程。科学中,反应自然规律的理论和认识是根据知识和经验,依靠观察、实验、假设、类比等方法,通过引入模型、数学处理、演绎归纳出来的,必需经得住大量实验和自然现象的检验。[1]
然而,即使是与表面事实相符的科学理论也不一定是正确的,因时、因地、因人、因事,旧条件和新情况层出不穷。所以,有条件的怀凝主义思想永远是科学发展的一大推动力![2]
科学史上,一个问题的解决总是会伴随着一个或者一堆问题的出现,继而又涌现出更多的新认识、新见解、新思想和新理论。而哥德尔的不完备定理似乎告诉我们:人类在认识自然时,总会有一些最为根本的概念是无法弄清它们的本质的![3]
但是,人类追求真理的脚步永远也不会停止………
0.1. 论题背景
自20世纪以来,随着相对论和量子论的问世,现代物理学越来越有了科幻色彩。科学技术虽然日新月异,但是,人们却对很多科学最基本的概念的理解和认识都变得越来越模糊和混乱了。
相对论的光速不变原理根本就是违反常识的,为什么那么多人那么多科学家、大师能接受它呢?它是真的是正确的吗?
这是有社会历史原因的,西方人喜欢把科学思想转到人生和社会的应用,所以他们的科学理论往往有社会、政治、哲学等多方面意义,会赢得各领域思想家的支持和拥护,显得更加权威。
牛顿的理论一出来便受到众多思想家的青睐,成了他们心中的世界的样板,因为牛顿理论展示了一个:井然有序、合乎情理、不偏不倚、平稳运转、没有冲突、没有对抗、没有斗争的宇宙。他们试图用来改造人类社会,他们希望人类社会也能履行自然规律的法则。但是,随着达尔文进化论、弗洛伊德的心理学理论、物理学的量子论相对论、数学的悖论和哲学的不可知论的提出,西方思想家又开始意识到世界并不是想的那样可以完全的被人的理性理解、描述和驾驭的,另外人本身也不是那么具有理性,行事受到下意识的冲动或欲望或本能的驱使,而且人类的文化差别之大,不同民族或阶级的人难指望能有一致观点。而且也意识到对抗、斗争和矛盾的合理性。[4]
像相对论这样的理论既迎合了当时社会思潮,又似乎解释了当时物理学的难题“以太难题”而且还能自圆其说的理论,自然就成了百口莫辩的权威。
然而激情过后,留下的就是时间的沉思了。时间的思想最为深刻,时间的眼睛最为明亮。
过了爱做梦的年纪,本文本人并不是想求名振世界。只想表达一下自己观点:从另一个角度用另一种方法可以找到解决问题的新方法!
19世界未期,以太的探索可以说是很多实验物理学家趋之若鹜的事了。但是讽刺的是,他们却得到了自相矛盾的结果(如果以太存在):
l 光行差现象、斐索实验等表明以太不会被运动的物体带动。
l 而迈克尔逊-莫雷实验却又表明以太完全被运动的地球带着一起运动。
这个时候荷兰的一个物理学家络伦兹为了协调两者了矛盾提出了络伦兹变换。值得提出的是,络伦兹提出络伦兹变换是毫无根据的,是经验拼凑的。[5]
由此可见,以太的存在如此令人不安和棘手。于是戏剧性的爱因坦斯坦出现了,他索性抛弃了以太这个概念却引入了一个“光速不变假设”,于是很自然的推出了络伦兹变换。因此,这个闹心的以太难题似乎就这样传奇性的解决了。
难道,这就是真相?或许爱因斯坦自己也没有意识到,物理学在他的带领下,从此走错了方向……
我们静下心来重新思考一下以太问题的来龙去脉,并稍用现在的眼光来看下问题:光是一种电磁波,而电磁场本身就是物质,所以光的传播根本就不需要其它任何外在介质(以太)的,光是以自身的电磁场为介质的,而电磁场又是一种物质,所以光必然是有惯性的。
抛弃以太这个概念这或许就是爱因斯坦最大的功劳了!以太从最初始的想像物开始到电磁学的抽象介质,从始致终都是科学思想家大脑里面的东西。然而爱因斯坦完全没有意识到电磁场的惯性,却引入“光速不变假设”这可能就是他最大的失误了!
光(电磁波)其质电磁场作为一种特殊的物质,它当然也是有惯性的。光的传播只在自己的“传播惯性系(传光系)”里速度不变,光速像任何波速一样,并不是速度的极限。
考虑到光有惯性以后,在光行差和斐索实验中,观察者、运动的物体和光的传光系速度不一样,这里的“以太”看起来自然是像“不会被运动的物体带动”一样;而在迈克尔逊-莫雷实验中,光源、观察者和整个光的传播系统都是处于同一个惯性系中的,在同一个系中光速各向同性这一点问题都没有,所以这里的“以太”看起来就像是完全被地球带着一起运动一样。
其实光有惯性的模型是很简单的很容易想见的:假设一个匀速运动的点光源突然开始发光,那么它发出的光场将会形成一个始终以该光源为球心,径向匀速膨大的光球。从光源自身出发(就是光源自身),光源认为自身是静止的,这个模型更加显而易见。
而光速不变的模型却要复杂得多了:同样假设一个匀速运动的点光源突然开始发光,相对运的观察者会认为发光必须以闪光处为球心形成光球,光球球心有无数个了,将是光源的运动轨迹!而且他也认为他看情形同光源自身是完全不一样的,因为他也认为光源认为“自身是静的而是他在运动”。
同样的问题,不用光速不变,不用刻意去改变默化的时间和空间的认识,一样可以解决!
0.2. 基本假设
人只是人,不能像神一样全知全能。
但凡一个认真研究科学的人,都不得不承认这个事实:任何一个自然科学的理论都是建立在一定的前提或假设之上的。而有些前提或假设是既无法证明又无法证否的,来自经验和直觉、源于理性和灵感。[6]
有三个最为基础的而且是被常用和默认的也是本论文所依据的三个假设:
假设一:宇宙自存自有假设。
假设二:绝对标准假设。
假设三:守恒(对称或不变)假设。
0.3.1宇宙自存自有假设
或者又叫唯物假设。
康德说过,“世界是现象,不是假象”。
宇宙是客观存在的,而不是唯心主义认为的那样,是个体精神的创造。
0.3.2绝对标准假设
通过对比我们很容易发现单个物体的尺寸的变化。但整个世界的尺寸和相应的规律是否会整体性的发生变化呢?我们就不得而知了,因为无从比较。
质子与电子的质量比、物理学的精细结构常数等等事实,似乎告诉我们:自然界存在一套决定世界存在形态的绝对的标准。
绝对标准可分为三类:空间绝对标准、物质绝对标准、规律绝对标准。
(祥见4.3新自然世界观)
0.3.3守恒(对称或不变)假设
守恒假设有两种情况,一种是公约守恒,一种是客观守恒。
例如:我心里的实数“8”同其他人的“8”是一样的,这就是公约守恒。
客观守恒指的是:同参考系对比给出的两个相同长度的理想尺,不能因移开后无法比较而狡辩其长度不一。
或者说:设定一个标准,用一个理想衡器(尺、砣、钟等)同标准调对一致,当改变衡器空间位置时,衡器依然与标准等值。
另外守恒假设是和绝对标准假设协调统一的,标准决定守恒、守恒体现标准。