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[楼主]  [91楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/21 17:44 

阅读与欣赏28
固执守旧就不会前进
科学发展永远没有止境,从事科学研究一个最大的忌讳便是思想僵化、固执守旧,任何一项科学发现、科研的新成果都是科学家不满足现状,向新的领域不断进取,突破旧的藩篱所获得的。但是往往有的科学家不能保持这种进取精神,他们在某种成就面前固步自封,自我陶醉,以为自己发现了终极真理,结果不仅自己不再前进,甚至有时还会起着阻碍科学进步的作用。
瑞典著名的化学家贝采里乌斯(1779~1848年)曾经根据他的科学研究说出了一些深有体会的话:“从事科学研究绝不能只拘泥于一种见解,以免完全相信它的正确而掩盖了它的缺陷,以使不能再接受与其相反的证据。这也就是说从事科学研究是一个永无止境的探索过程。决不能相信有什么绝对真理。”按说贝采里乌斯自己有这样的体会,在科学研究上绝对不会出现固步自封的情况了。然而当他在无机化学中提出电化二元论之后,就以为这是一种万能理论,主观地认为无机化学的理论也必定适合于有机化学,他把自己的理论当成了化学基本原理,不容人怀疑,不容人违背。他甚至宣布:只要是不符合他的电化学理论的观点,就不可能是正确的。
1834年杜马发现了蜡烛经过氯气漂白后,其内的氢可被氯所取代。1836年罗朗再次证明卤素可以取代有机物中的氢。并提出了新的理论。面对有机化学的发展,贝采里乌斯已忘记了他是怎样不拘泥于前人的理论才有所发现的,他顽固地以为只有他的理论才是正确的,对罗朗等人的发现和论述不仅不支持,反而去进行无理的批判。1839年杜马又发现了醋酸中的氢被氯取代的事实,杜马原来是贝采里乌斯电化二元说的支持者,但面对科学事实,他转而对贝采里乌斯提出了反驳和批判。贝采里乌斯还不省悟,不尊重事实,固执于己见,使他终成为有机化学发展的阻力,受到了科学家李比希等人的严厉批评。任何一个大科学家,一旦他的思想僵化、认识凝固,他就不会在科学道路上再向前迈进,甚至会成为他人前进中的阻力和绊脚石。
牛顿是著名的物理学家,他曾对白光通过三棱镜分解出七色光的现象做出过科学的解释,随后着手改进折射望远镜。当时的折射望远镜存在着成像模糊的缺点。牛顿认为如果不同的物质具有不同的折射率,就可以让光通过不同折射率的棱镜的组合,来消除引起物像模糊的色差。
为此,牛顿设计了一个实验:在一个盛满水的棱形容器里,放入一个玻璃棱镜,然后让光线通过,他想这样就可以消除色差。但经过多次试验、色差仍没有消除。牛顿于是就得出这样一个结论:所有透明的物质都可以相同的方式折射不同颜色的光线,因此要消除折射望远镜的色差是不可能的。
但是英国另一科学家卢卡斯却用实验证明了不同的玻璃具有不同的折射率,通过选用不同折射率的玻璃相重合,完全可以消除色差。当卢卡斯把自己的实验结果告诉牛顿时,牛顿却固执地以自己的推断绝不会错。卢卡斯说牛顿的实验不过是一次巧合,仅靠通过玻璃和水的试验而草率地推出一个广泛的结论是靠不住的。但牛顿反而以权威的口气对卢卡斯说:“我的实验确确凿凿地证明,透明物质的折射率都是一样的,还是请您检查一下自己的实验吧。”有一次科学发现,并不意味着还会有第二次发现,在一个方面正确,并不意味在其他方面都正确。有了科研成就,本应该更虚心,牛顿如此固执己见,已不能接受他人的发现和认识,所以在关于透明物质的色散率的可变性和制成消色透镜的重要发现便与牛顿无缘了。
牛顿在发现万有引力定律后,他企图把自然界各种物体相互联系、相互作用的现象,统统归结于物质粒子在空间的运动,而支持这种运动的则是各种各样的力。他认为这些力是相隔一定距离的物体之间存在着直接的、瞬时的作用,不需要任何媒质传递,也不需任何传递时间。他用这种超距作用的观点对万有引力、化学亲和力、内聚力等现象解释得似乎头头是道。但是牛顿的这种观点,不过是他的想象,他只赢得了对他、对权威迷信和崇拜的一部分人的信服,而勇于探究的科学家所要的不仅是理论阐述,还需要科学的实验证明。科学从不崇拜各种权威,它只倾倒于真理。对于不认可牛顿之论的人,牛顿都引为异己,他认为他的观点就是真理。而对于科学家们的所做的一个个实验都否定了他的观点,他也似乎视而不见。结果他在科学的一个新的领域再也不能有所贡献。另一个伟大的科学家法拉弟通过实验,指出了不相接触的物体间的相互作用不是直接传递,而是通过中间的媒质以有限速度传递的。这种形式的相互作用就是“媒递作用”,这就引进了一个物理新概念——场。而“场”的学说形成,则彻底宣布了牛顿的超距作用观是荒谬的。
固执的科学家在科学史上也不是一个两个。英国化学家道尔顿(1766~1844年)曾提出了“道尔顿原子学说”,他抓住化学元素的原子量这个最本质的特征,充分加以研究和论述,成为他建立原子学说的核心。并总结出了质量守恒定律、定比定律、化合当量定律等。
在道尔顿提出原子学说的3年之后,即1811年,意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子的概念,指出分子是由原子组成的,并论述了不同元素的化学组合的理论,但是对于和道尔顿原子学说并无太大矛盾,只是进一步发展的理论,道尔顿却强烈表示反对。他不承认分子说,却依着守旧观念只承认微粒说,坚持微粒都是同性相斥、异性相吸,否认氢、氧、氮等气体本身两个性质相同的原子会构成分子。认为化合物中两种不同元素的原子只能各由一个原子组成“二元化合物”,如水的构成只能是HO,不能是H2O,氨只能是NH,不能是NH3。由于他的固执保守,就使他不接受正确的理论,在科学判断上屡次失误。科学是客观的,是不以人的意志和主观判断为转移的。人的认识一旦不符合客观实际,就应当及时改变自己的认识,谁不改变,而固执保守,那他自己只能被科学的真理所抛弃。

——摘自《科学家的的遗憾》
[楼主]  [92楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/22 12:53 

叶老:我们知道水波的传播是震源带动其周围水分子在垂直水面方向上下振动,如果认为光是以太的波动,那以太是如何震动的?方向是什么?
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如果认为光是以太的波动,那以太是如何震动的?方向是什么?
这个问题不是三言两语能说清的。光波不是机械波,它是以太量子涡旋波、也是几率波。具体物理模型请耐心看下去,自然会说得清清楚楚。
 [93楼]  作者:liangjz  发表时间: 2009/04/22 14:12 

以太越来越复杂了,对光呈固体,量子涡旋波、几率波???
[楼主]  [94楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/22 16:51 

六、以太与3k微波背景辐射
一、以太的温度问题
众所周知,固、液、气态物质都具有一定的温度,如果以太也是一种物质,那么它有不有温度呢?我们又如何求得它的温度呢?任何固体、液体或气体,在任何温度下都会发射电磁波。向四周所辐射的能量称为辐射能。这种辐射在量值方面和按波长分布方面都取决于辐射体的温度,所以叫做热辐射。如果把作热辐射的物体看成黑体,便可根据热辐射中的维恩(Wien)位移定律求出其温度。1893年维恩根据热力学原理得出,任何温度下黑体辐射本领都有一个极大值,这极大值对应的波长λ与绝对温度T成反比。即
λT=b
只要能求得λ,因为b为一常数,便可求出T。这种测温法称为色温法,用此法测得的温度称为色温度。
如果以太存在,它也应该和固、液、气体一样能向四周发射电磁波。显而易见,我们周围空间的以太的分布是各向同性的,因此,我们应能探测到周围空间存在一种各向同性的电磁波辐射。
二、宇宙微波背景辐射
1964年,美国贝尔电话实验室的两位工程师彭齐亚斯(Penzias, A. A .)和威耳逊 (Wilson,R . W .)为了改进卫星通讯,建立了高灵敏度的接收天线系统。他们安装了一架卫星通讯用的喇叭形天线。这架天线有很强的方向性,即喇叭口对向天空中某方向时,地面及空中其它方向电磁波干扰都很微小。为了检验这台天线的低噪声性能,他们避开噪声源而将天线指向天空进行测量,在波长7.35厘米处所作的测量已经表明,无论天线指向什么天区,总会接收到一定的微波噪声。这种噪声相当显著,并且与方向无关。他们日复一日,月复一月地进行测量,结果都是一样。它既没有周日变化,也没有季节变化。与地球的自转和公转运动也没有明显关系。起先,他们怀疑这种噪声来自天线系统本身。1965年初,他们又对天线进行了彻底检查。他们拆卸了天线的喉部,发现有个鸽子窝,他们把鸽子窝清除掉。虽然做了种种努力,仍无法把噪声降下来。从而排除了这种噪声来自天线系统本身的可能性。就是说,这种噪声应当是来自空间的一种辐射。这种辐射相当于绝对温度在2.5-4.5K之间的黑体辐射,通常称之为3K宇宙微波背景辐射。由于天顶方向和地平方向的大气厚度明显不同,彭齐亚斯和威尔逊测得的这种辐射与方向无关,排除了地球大气层起源的可能性。由于银河系物质分布不均匀,因而也排除了银河系起源的可能性。微波背景辐射只可能来自广阔的宇宙。更精确地说,微波背景辐射是高度各向同性的温度约为2.7K的黑体辐射,这是一种充满宇宙各处的均匀辐射。
彭齐亚斯和威尔逊在进行这项重要工作时,只是为了测试他们的天线的性能。作为工程师,在完成这项工作后以《在4080兆赫上额外天线温度的测量》为标题在《天体物理杂志》上发表他们的结果,意思是说,他们在频率4080兆赫(即波长7.35厘米)处对天线噪声测得的有效温度比预期值高2.5-4.5度。
1965年他们又将其修正为3K,并将这一发现公布,为此获得了1978年的诺贝尔物理学奖。
宇宙微波背景辐射是无处不在的3K热(黑体)辐射, 因其峰值在微波区而得名。
人们会提出这样的问题,这个背景辐射只是一个3K的低温热辐射而已,而我们周围可是有一层厚厚的大气,温度在300K左右。根据黑体辐射公式,大气的热辐射在微波区要比3K的背景辐射强得多,我们怎么可能观测得到这个背景辐射呢? 哪里才是解释的关键呢?
因为地球大气的辐射95%以上的能量集中在3~120微米内,只要测量远大于120微米波长的辐射,可以认为不受大气辐射的影响。但波长大于1米,会受到银河系高频辐射的影响。
从那以后,已经有许多人对微波背景辐射作了详细的研究,在相当宽的波长范围内得到了支持黑体辐射谱的结果。也证明了高度各向同性。1989年11月宇宙背景探索卫星(COBE)升空,获得了丰富的数据,证明实测的微波背景辐射谱非常精确地符合温度为2.726±0.010K的黑体辐射谱,观测数据与黑体辐射理论曲线的符合情况极好,卫星同时证明,这种辐射具有高度各向同性。
三、宇宙微波背景辐射的解释
1965年初,彭齐斯和威尔逊与狄克小组进行了互访,最后共同确认这个相当于3K的宇宙背景辐射就是“原始火球”的残余辐射。这是对大爆炸理论的强有力支持,从此,大爆炸理论又获得了新生。这一发现被狄克、皮伯斯、劳尔和威金森等人作为宇宙大爆炸理论的证据。也就是说,宇宙大爆炸后约200亿年的今天,在宇宙间还残留着3K左右的辐射。
其实,这一发现用来作为以太存在的证据更为合理。因为热辐射产生于以太比产生于空间要容易理解得多。理由如下:
第一、微波背景辐射的最重要特征是具有黑体辐射谱,在0.3-75厘米波段,可以在地面上直接测到;在大于100厘米的射电波段,银河系本身的超高频辐射掩盖了来自河外空间的辐射,因而不能直接测量;在小于0.3厘米波段,由于地球大气辐射的干扰,要使用气球、火箭或卫星等空间探测手段才能测量。
从0.054厘米直到数十厘米波段的测量表明,背景辐射是温度近于2.7K的黑体辐射。黑体谱现象表明,微波背景辐射是极大时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用,才能形成黑体谱。由于现今宇宙空间的物质密度极低,辐射与物质的相互作用极小,所以,我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前。
以太充满了我们能探索到的任何空间,在时间上它的存在既没有起点,也不会有终点,所以,以太是极大时空范围内的事件,以太具有各种各样涡旋,物质中也有各式各样的以太的涡旋,它们之间长期地传播和共振,相互之间不间断地通过共振而进行能量的交换和传播,最终形成黑体谱,这是必然的事。因此,我们今天观测到的黑体谱必定起源于很久以前,这和事实也是完全吻合的。
第二、微波背景辐射的另一特征是具有极高的各向同性。这具有两方面的含义:1、小尺度上的各向同性:在小到几十弧分的范围内,辐射强度的起伏小于0.2-0.3%;2、大尺度上的各向同性:沿天球各个不同方向,辐射强度的涨落小于0.3%。
各向同性说明,在各个不同方向上,各个相距非常遥远的天区之间,应当存在过相互联系。
以太是极大时空范围内的事件,从宏观上看,天体的分布是均匀的。各个相距非常遥远的天区之间的以太涡旋,通过不断的传播和长期的共振而进行能量交换,达到极高的各向同性,这也是理所当然的事。
第三,因为以太是极大时空范围内的事件,它是客观世界的本底或背景,同时,以太涡旋的传播的共振又正好是一种辐射。可见以太的这种传播和共振完全可以称为背景辐射,只不过这种背景辐射碰巧在微波波段发现,所以就称为微波背景辐射了。
第四,目前已由测得的曲线求得这种热辐射对应的色温为2.7K。如果把以太作为绝对黑体,则以太的温度就是2.7K。以太既然是一种物质,它具有一定的温度也是理所当然的。它的温度为2.7K,也是非常合理的。
于是,我们认为这种宇宙背景微波辐射产生于分布在空间中的以太,测量到以太的温度为2.7K,这就为以太的存在提供了又一个有力的证明。
[楼主]  [95楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/23 13:07 

以太越来越复杂了,对光呈固体,量子涡旋波、几率波???
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以太一点也不复杂,它象液氦-4一样是超流体,对光呈固体,它是量子涡旋波、几率波,而不是机械波。这一物理模型,能简单地解决许多以前不能解决的问题。请你继续关注。
 [96楼]  作者:liangjz  发表时间: 2009/04/23 16:46 

你可真累,把关键的东西贴出来吧,其实这个坛子里没几个人真正愿意讨论光本性的问题。恕我直言如果你要认为光是几率波的话,我断定你的模型肯定有问题。
[楼主]  [97楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/23 17:48 

阅读与欣赏29
观察——探索世界的窗户
仰观于天,俯察于地,造物主为智慧的人类配备了一双智慧的眼睛。当人们睁开双眼面对缤纷多彩的大自然时,许许多多熟悉的和不熟悉的、理解的和不理解的、有趣味的和无趣味的现象与景观便纷至沓来,通过双眼而进入人们的大脑。当人的大脑不断接受这种直接信息的刺激而产生感性积累时,就对大自然有了一些表观的、外在的、粗浅的认知。这就是一般意义上的“观察”。当人们把这种观察进一步深化,专注于某一种或某一类现象并试图找出它更深层的规律时,当人们试图探求一类现象或几种现象之间的本质联系和共同法则时,就开始了以观察为基础的科学研究。
无论是科学研究的实际程序,还是科学发展的历史,都清楚地证明,科学研究是从观察开始的。观察为科学研究积累资料、捕捉信息,为理论的抽象和思考准备必不可少的事实基础。并且,以观察为始端的科学研究,其最终结果又必须回到观察中去,用观察的事实来验证研究所得到的结论。正如爱因斯坦所说:“即使是最明晰的逻辑数学理论,它本身也不能使真理得到保证,要不是用自然科学中的最准确的观察来检验,它也是毫无意义的。”
人们习惯于把人的眼睛比喻为“心灵的窗户”,这种比喻实际上包含着两个方面的意义。其一是在由外向内地认识世界的过程中,眼睛是最重要的感觉器官。心理学的研究表明,进入人的心灵(大脑)的外部信息90%以上是通过眼睛获得的。可见,人们感知外部世界是从眼睛开始的。其二是在由内向外地表露情感的过程中,眼神可以表达人的欢愉、悲哀、愤怒、怨恨等相当复杂的心理状态。可见,人们表达内心感受,在很多情况下是通过眼睛来进行的。由这两个方面可以看出,眼睛在人的心灵(大脑)与外界的交流中起着极其特殊和重要的作用。科学研究从观察开始,又以观察结束。观察对于科学研究的意义,颇似于眼睛对于大脑的意义,因此可以说,观察就是科学研究的眼睛。如果说眼睛是心灵的窗户,那么,观察就是探索世界的窗户。
科学家历来都十分重视观察的作用。且不说主要从事观察和实验的科学家,即使是从事纯理论研究的科学家,也非常关注科学观察与实验的最新成果与进展情况。著名物理学家法拉第曾深刻地指出:“没有观察就没有科学,科学发现诞生于仔细观察之中。”著名生物学家巴甫洛夫则谆谆告诫他的学生和助手们:“观察,观察,再观察。”
寻求•捕捉•验证
与其他学科相比,物理学与观察有着更为密切和直接的关系。从根本上讲,物理学是一门实验科学,离开了实验,物理学就失去了存在和发展的基础。所谓实验,就是通过实验工具人为地控制或于预研究对象,使其事件或现象在有利于观察的条件下发生或重现,从而获取科学事实的研究方法。由此不难看出,实验方法是在观察方法的基础上发展而来的,是观察方法的延伸和扩充。所以,从更基本的层次上讲,物理学是一门观察的科学。
从宏观上看,物理学从诞生到发展,靠的就是一代代科学家长期不断的观察和积累。从微观上看,物理学的每一次重大发现和突破,甚至每个课题的形成、确立、研究及成果检验,都与观察密不可分。观察对于物理学,其作用不仅是重要的,而且是多方面的。
1.系统观察促成了物理学的诞生 哥白尼的《天体运行论》被恩格斯誉为自然科学的“独立宣言”,它标志着从此以后自然科学将从神学的禁锢中解放出来。后人考察《天体运行论》诞生的过程,自然可找到其复杂的社会、文化和学术的背景,但有一点是必须给予肯定的,那就是《天体运行论》是建立在哥白尼自己以及他的前人长期观察而积累的大量科学事实基础上的。
在自然科学的众多学科中,最早发展起来的是天文学和力学,这是因为这两门学科与人类的生活和生存有着最直接和最重要的关系。人们从事农业和畜牧业生产,需要掌握季节的变换、气象的变化;在海上航行,则需要辨别方向。通过长期的观察,人们发现这些问题都与天上的太阳、月亮、行星等天体有着某种对应的关系。当人们把注意力集中到观察太阳、月亮等天体的运动并试图总结出它们的运动规律时,便促进了天文学的发展。人们在生产劳动中为了省力以提高工作效率,很早就学会应用杠杆、斜面、滑轮、螺旋等简单机械,这就形成了最初的静力学。在静力学的发展中,人们又形成了重心、比重、力等重要概念,总结出了杠杆原理、浮力原理等等。天文学的发展为力学找到了一个最理想的“实验室”——天体。在这里,人们可以在纯粹的、最不受干扰的状态下研究它们的力学规律。同样,力学的发展又进一步促进了天文学的研究和发展。然而,在哥白尼之前,天文学和力学却被牢牢地禁锢在圣经、托勒密体系和亚里士多德的体系之中,而不许越雷池一步。
天文学、力学要获得突破性的发展,人们要正确地描述运动现象、建立正确的物理理论,必须冲破神学的束缚。勇敢的哥白尼顺应了时代的召唤,他于1543年出版了不朽名著-《天体运行论》,建立了新的行星运行体系,提出了以日心说为核心的天体运行模式,举起了自然科学革命的大旗。
对哥白尼天文学研究道路产生过深刻影响的是他的老师达•诺法拉。诺法拉是当时意大利波隆亚大学的天文学教授。他鲜明的人文主义思想倾向、坚定的科学探索精神,特别是他勤于观察、重视实测和敢于怀疑的治学方法和科学态度,对哥白尼的一生有着至关重要的影响。具有丰富天文观测经验的诺法拉曾亲自对南欧一些城市的纬度进行过测量,发现实测值与托勒密体系给出的数据不一致。诺法拉还对黄道的倾角进行过精心的观测,发现实测值也与托勒密体系给出的数据有差别。所以,通过这些观测,诺法拉曾对托勒密体系提出过大胆的怀疑。此外,诺法拉还曾带领哥白尼一起观察天象,研究掩星现象。诺法拉的这些观察实践和怀疑精神,带给哥白尼的是思想深处的最初萌动,并由此而逐渐形成了终生的信念。
在诺法拉的影响下,一生以行医和宗教事务为实际职业的哥白尼,把全部的业余时间都用在了进行天文观察和研究上。在波罗的海海滨的弗洛恩堡教堂的小箭楼上,哥白尼30多年如一日,坚持不懈地观察天象,获取了大量的第一手资料。他后来在<天体运行论》一书中所列举的27项观测实例,有25项是他自己观测的结果。同样是在诺法拉的影响下,哥白尼系统地阅读了大量的天文学古籍。从这里,哥白尼了解到历代天文学家曾观察到大量的与托勒密体系不符的事实;也是从这里,哥白尼首次了解到古代学者曾提出过的“日心说”理论。把前人的、老师的和自己的观察事实综合到一起,哥白尼坚信托勒密体系是有根本错误的,对这个体系继续修修补补已无济于事,必须另辟蹊径建立新的行星运行体系。30年的观察,30年的思考,《天体运行论》终于在哥白尼的“小天文台”中诞生了。
哥白尼及其《天体运行论》的重大历史意义,在于其首先冲破了教权统治的罗网,从根本上改变了人们的宇宙观。对此,歌德曾评价说:“哥白尼学说撼动人类意识之深,无一种创见、无一种发明可与伦比。当大地是球形被哥白尼证实以后不久,地球为宇宙主宰的尊号也被剥夺了,自古以来没有这样天翻地覆把人类意识倒转过来。如果地球不是宇宙中心,无数古人相信的事将成为一场空,谁还相信伊甸的乐园、赞美诗的歌颂和宗教的故事呢。”哥白尼的理论引导着物理学的先驱者们不再盲从神学和亚里士多德的教条,而是以观察事实为依据,去重新认识自然界的运动规律,开始了物理学的独立与诞生的探索之路。从物理学的角度讲,哥白尼的体系在当时仍然是缺乏物理依据的,比如它不能从动力学原理上回答“既然地球是运动的,那么地球为什么不崩裂?地球上的物体为什么不会滑脱?鸟儿为什么不落在后面?”等等问题。因而,哥白尼理论一方面为物理学的独立与诞生开辟了道路,另一方面其自身的证明又期待着物理学基本理论的建立,而物理学理论的建立,需要更充实、更系统、更精确的观察事实的积累。当物理学正在荆棘与丛莽中跋涉以寻求突破之际,历史把天才观察家第谷•布拉赫献给了物理学。
出身于贵族家庭的第谷以其毕生的精力,用当时最先进的观察技术,广泛、系统、细致、精确地观察并记录了当时人的肉眼所能观察到的几乎所有的天象。20多年中,他观察并记录下的行星的准确位置,最大误差不超过0. 067度,这大致相当于把一枚针举到一臂远处,用眼睛看针尖时所张的角度,即几乎达到了肉眼所能达到的极限。就是在数百年后人们有了现代仪器,也不得不惊叹他当时的观察是多么的准确。第谷的天才观察所积累的珍贵资料直接导致了开普勒三定律的诞生,而开普勒三定律的确立使人们看到天体运行遵循着自身的、不以人们的意识为转移的物理规律。开普勒三定律为哥白尼日心说体系的胜利奠定了基础,更为进一步用地面上的力学来解释天体运动规律作了极为重要的准备。
与第谷和开普勒观察和研究天体相对应,伟大的物理学先驱伽利略,对地球上的力学现象做了广泛的观察和卓有成效的研究。伽利略先后发现了落体定律、惯性定律、相对性原理、运动迭加原理等物理学基本的、重要的规律。当构筑物理大厦的墓础已经打好,所需材料业已备足时,等待的就是高明的建筑师的出现,于是伟大的牛顿走上了物理学的舞台。是牛顿把开普勒、伽利略、惠更斯、笛卡儿、胡克等先驱者们的工作综合到了一起,把天上的和地上的力学结合到了一起并加以条理化、系统化、逻辑化,于是,近代物理学终于诞生了。
从哥白尼到牛顿,物理学走过了一条艰难崎岖的诞生之路。一代代的先驱者前仆后继,不屈不挠,完成了历史赋予他们的使命。当我们回首往事的时候,会看到哥白尼、第谷•布拉赫等人不辞劳苦的系统观察对物理学的诞生起了怎样的基础性作用。其实,那正是物理学诞生的一个坚实的起点。
2.物理学研究在观察中进行
观察是物理学研究的源头活水,它不断地为物理学研究带来新素材、新证据和新动力。当一个从未被人们了解的物理现象被观察到以后,人们首先想到的是用已有的物理理论对其进行解释,使其归入到已构建的物理体系中去。如果这种尝试失败了,人们就可能另辟蹊径,从一个新的角度去对这些观察事实进行研究,并逐步弄清它的全部真相。所以,一个新的观察,就可能形成一个新的课题,开辟一个新的领域。而当新课题确立之后,反过来将进一步促进对新现象的全面、深入的观察。随着材料的积累和认识的深入,人们又会对新现象提出各种接近事实的新解释,这就形成了物理学研究过程中的假设性理论。假设性理论形成后,又将再回到观察实际中去,用更直接、更典型的观察对其加以验证。从课题的形成到假设的提出和理论的验证,物理学研究的每一个阶段,始终离不开观察。可见,物理学研究是在观察中进行的。
(1)观察导致研究课题的形成。物理学研究课题的形成虽然有多种途径,但都必须以观察事实为基础。因而,从这个角度讲,所有的物理学研究课题都直接或间接地来自于观察。
1827年6月,英国植物学家布朗在用显微镜观察克拉花花粉时发现,悬浮在液面上的花粉总是在不停地、杂乱无章地运动着。在排除了液体流动和液体缓慢蒸发等因素后,布朗认为,这可能是由花粉自身的原因引起的。接着,布朗把他的观察推广到各种当时所能收集到的新鲜花粉,结果都看到了类似的现象。再后来.布朗又对煤粉、玻璃粉、岩石粉、金属粉等无生命物质的微粒进行了观察,同样看到了类似花粉粒的无规则运动现象。这就否定了这种运动与生命物质有关的解释。布朗自知无法正确解释这一观察事实,所以在1828年6月到8月,先后以《论植物花粉中的微粒》和《论有机物和无机物中活性分子的普遍存在》为题发表了论文,宣布了他的重大观察事实。这就是后来被称为“布朗运动”的发现经过。 限于当时物理学发展的水平和物理学家的认识能力,布朗的这一不寻常的观察发现并没有引起足够的重视。到了19世纪50年代,热力学第一定律和第二定律相继建立起来后,“热质说”理论最终退出了历史舞台,“热动说”理论被人们普遍地接受,于是促使了古老的分子运动论理论的复活,物理学家们开始关注和研究热与物体各组成部分的运动的确定关系,于是逐渐把目光投向了布朗运动,使其成了物理学研究的一个新的课题。
不少物理学家曾涉足布朗运动这一课题。麦克斯韦在1860年、德耳索在1877年、拉姆塞在1879年都曾指出,微粒的无规则运动是受到周围液体分子不均衡的冲击造成的。卡伯涅斯在1870年则说得更为具体:“在表面较大的情况下,虽煞液体分子对其所悬浮的物体发生撞击时会产生压力,但不能使物体产生位移,因为它们对物体的作用力的总和在各个方向上都相等。可是,如果观察的这个表面比较小,以致不能使无规则运动抵消,那么就不能再认为是平均压力,而必须考虑的是彼此不能平衡而又处处不断变化的压力。大多数规律不能再使这个压力合成不变的数值,它们的合力不等于零,它们的强度和方向将不断地变化。”“让我们设热物体的体积越小,则压力的不均等情况就会变得越来越明显,因而振荡就变得越来越快……”
然而,这些研究仍都停留在定性解释阶段,不能从根本上揭示布朗运动的本质原因。到了1905年4月,爱因斯坦连续发表了两篇关于布朗运动的论文,从分子运动论的观点,用统计平均的方法,对布朗运动做了定量的分析研究,使这一课题有了突破性的进展。爱因斯坦论文的重大意义主要有以下几点:①从理论上完全解决了布朗运动这一研究课题;②提出了测定分子大小的新方法,为分子运动论提供了实际依据;③从理论上计算出阿伏加德罗常数NA的数值,提出了用实验测量阿伏加德罗常数的方法。1908年,佩兰和他的学生肖塞格对这一研究课题做了一系列出色的实验,以无可辩驳的事实证实了爱因斯坦的理论预测,为这一研究课题划上了一个圆满的句号。
布朗运动这一具有经典意义的物理研究课题,它的最终解决,使其成为分子运动论在物理学中确立的重要依据,而这一重大物理课题的形成,却源于一个植物学家的一次偶然观察,可见观察对于物理研究课题形成的重要意义。应该指出,有价值的观察并不都是偶然的,物理研究课题的形成常常是从大量的、有目的的观察中提炼出来的。虽然物理研究课题的形成并不是都直接来自于观察事实,它可以直接来自于文献资料,可以直接来自于理论抽象,也可以直接来自于已有的研究成果,但是归根到底,文献资料、理论抽象、已有的研究成果等等,它们最初的形成都必然以一定的观察事实为基础。所以,观察导致了物理研究课题的形成这一点是不容置疑的。
(2)观察是形成假设性理论的依据。巴甫洛夫曾指出:“鸟的翅膀无论多么完善,如果不依靠空气支持,就绝不能使鸟体上升。事实就是科学家的空气,没有事实,你们就永远不能飞腾起来,没有事实,你们的‘理论,就是枉费心机。”
科学理论的形咸必须以观察事实为依据。试想,如果没有第谷•布拉赫辛勤一生所观察积累的大量的、系统的、精确的资料,开普勒再有天才也绝对想像不出行星运动三定律。当研究课题形成以后,人们的观察就会变得更专注、更深刻;有时则要创设一些情境来观察自然条件下难以出现的事实(这就是实验),以便更广泛地积累观察事实。当观察事实积累到一定量的时候,科学家们就会经过分析、归纳、抽象,提出初步的理论,以对课题所包容的所有或大部分已观察到的事实作出解释,并预见新的还未被观察到的事实,即提出一个揭示某一类观察事实的基本规律。
古代人类很早就注意到了彩虹现象。白色的太阳光照到雨后的天空会突然出现一条七色的彩虹。对此,人们无法解释,只
能赋予它许多神秘的猜测。我国唐代张志和的《玄真子》中记载着“背日喷水,水成虹霓之状”的事实,大概是较早的用实验再现和观察彩虹的记录。13世纪德国有个叫西奥多里克的人,他用装满水的玻璃球壳观察阳光,看到了与雨后天空中彩虹一样的现象。彩虹的实验观察,使人们相信它不是什么天神的旨意,而只是一种特殊的自然现象,从而增强了人们揭开彩虹之谜的信心。与彩虹问题一样,古老而又与之紧密相连的是颜色问题。自古以来,人们就看到了自然界里的红花、绿叶以及多彩的万物,但却不明白为什么同样的太阳光照在不同的物体上会出现不同的颜色?彩虹问题、颜色问题构成了光的色散问题,成为物理学的一个重要研究课题。
大约在1600年,两种扩大人类视野的重要观察仪器——望远镜和显微镜几乎同时诞生了。伽利略用望远镜观察并向世人描述了一系列出人意料的天文景观,为哥白尼理论找到了铁定的观察证据,而胡克则用显微镜看到了一个植物生命的最小单位——细胞。这些,在科学界激起了极大的兴趣。但是,当人们试图尽可能增大望远镜和显微镜的放大倍数时,却发现不可避免地会出现像差和色差。使入迷惑的是,为什么在图像的边缘总会出现颜色?人们预感到这又是光的色散问题。
应用技术的发展,使科学家们看到色散问题的解决不仅很重要,而且十分迫切。所以从17世纪开始,许多科学家开始了色散问题的研究。1637年,笛卡儿在他的《方法论》一书中专门用一篇附录来讨论彩虹问题。在附录中,他介绍了自己做过的一个棱镜实验。他用一个三棱镜将一束太阳光折射后投到墙上,看到了光的色散现象。但十分遗憾的是,笛卡儿用来做屏幕的墙离棱镜太近,看到的只能是光带两侧的红色和蓝色,而无法看到完整的色散光谱,因而也就不可能对观察事实作出科学的、全面的解释。1648年,马尔西用类似于笛卡儿的方法,用三棱镜观察色散成功,可是他却错误地认为红光是浓缩了的光,蓝光是稀释了的光,光受到了不同物质的作用便呈现出不同颜色。
1666年,牛顿开始了光的色散研究。牛顿在剑桥学习时,他的老师巴罗对光学很有研究,牛顿帮他编写过《光学讲义》并做过许多光学实验,这培养了他对色散现象研究的兴趣。牛顿首先分析了前人的研究成果,并受笛卡儿和马尔西的启发,从棱镜实验开始做起。牛顿把散射光投到离棱镜6~7米的墙上,获得了完整的展开光谱;进一步的实验观察,牛顿确认:①不同色光通过棱镜时具有不同的折射性能;②阳光通过棱镜而发生的色散现象,不是由于阳光与棱镜发生某种相互作用的结果,而是阳光本身就是由多种色光复合而成的。在进行了大量的实验观察,获取大量的实验事实的基础上,牛顿开始提出他的色散理论,主要总结出如下几条规律:①光线随其折射率不同,颜色也不同。颜色不是光的变态,而是光线原来的、固有的属性。②同一色属于同一折射率,不同的色,折射率不同。⑧色的种类和折射的程度是光线所固有的,不会因折射、反射或其他任何原因而改变。④必须区分两种颜色,一种是原始的、单纯的色,另一种是由原始的颜色复合而成的色。⑤本身是白色的光线是没有的,白色是由所有色光按适当比例混合而成的。⑥由此可解释棱镜形成各种色的现象及彩虹的成因。⑦自然物体的色是由于对某种色光的反射大于其他色光反射的缘故。⑧把光看成实体有充分的根据。
牛顿的色散理论,以大量的实验观察为基础,有着充分的依据。重视实验和观察,重视从事实中归纳出普遍结论,是牛顿进行科学研究的重要方法。牛顿对色散问题的研究为后来的物理学家们树立了光辉的榜样。
(3)观察事实是检验理论的标准。在观察事实的基础上,某种理论一经建立,它就必须再回到观察实践中去,由更多的观察事实对其真理性进行检验。一般说来,一个完整的科学理论,应提供能够检验其真理性的预言和观察方法。只有实际观察到了某一理论所应解释或预言的事实,才能说明这一理论获得了相应的检验。应该指出,某一理论只有经过科学事实的反复验证,才能最终被确立为科学理论。一个精度不很高的观察事实或实验就可以否定一个理论,而一系列精度很高的观察事实或实验却不能最终肯定一个理论。但是,每一个有利于理论的观察事实和实验,都使得理论向真理迈进了一步。
3.观察是导致物理重大发现的途径
从物理学史中我们可以清楚地看到,在物理学的诞生和发展的过程中,科学的物理观察起到了极为重要的作用,观察成了物理学的基础性工作。然而,从另一个角度看,观察也是物理学研究的基本方法之一。且不说在早期的物理学研究中观察是物理学研究的主要方法之一,即使在现代的物理学中观察仍然是重要的基本研究方法,特别是在天体物理学、宇宙学等研究课题中,人们无法控制、干预或改变研究对象,只能用客观观察的方法进行研究。在这里,人们所要做的就是观察方案的设计、方法的优化、仪器的改进以及观察信息的科学处理,以获得有价值的成果。
观察作为物理学的基本研究方法,曾导致了物理学的一些重大发现,推动了物理学发展的进程。客观地说,一次偶然的观察,也许就可能获得一个有价值的发现,如布朗发现布朗运动就带有一定的偶然性。然而,就一般情况而言,以观察作为物理课题研究的基本方法,要想获得重大发现,则需要通过长期的、系统的、准确的材料积累,需要付出更为繁重、艰苦的劳动,需要有更大的耐心与毅力。
自古以来的传统宗教观念认为,太阳系除了地球以外只有5颗行星。哥白尼建立日心说体系时,把太阳系的边界放在土星上,康德在提出太阳系起源的星云假设时,也把太阳系的边界放在了土星上。而1781年3月,英国天文学家赫歇尔在经过长期艰苦的观察后,发现了太阳系的第六颗行星一—天王星,还算出天王星距太阳的距离约为28亿千米,相当于日地距离的1 9倍,绕太阳公转的周期为84年。这一发现,打破了太阳系只有5颗行星的传统观念,把太阳系的范围一下子几乎扩大了1倍。
以演奏风琴为职业的赫歇尔,对艺术有着特殊的天赋,他的风琴演奏曾使伦敦的许多听众为之倾倒。凭着杰出的演奏才能.赫歇尔完全可以轻松、潇洒、富有地度过一生,然而,他却近乎痴迷地爱上了天文观察。为此,他忍受着半生的清贫困苦、一生的艰辛劳累,乃至于终生未娶。赫歇尔在选取天文学作为自己的事业追求时,十分明白天文观察是“最吃苦、最吃力”的学科。人生相对于宇宙,在时间和空间上都显得极为渺小。像第谷那样天才的天文观察家,一生也未能实现观察记录1 000颗星的愿望;哈雷生性敏锐并幸运地发现了哈雷彗星,但也未能再见它一面而匆匆辞世。这些人虽有抱憾,但毕竟有所建树而青史留名。可
大量的天文工作者,一生受着寒夜的折磨,在迷乱的星阵里摸索,但终无所成而默默谢世;更何况作为业余的、自发的天文研究,得不到半点官方或社会团体的资金、场所、设备的援助。对于只有菲薄收入的赫歇尔来说,由此带来的困难可想而知。然而,这些都未能动摇赫歇尔的决心和意志,他在极端困难和艰苦的条件下,进行着卓有成效的研究。
赫歇尔在其观察研究中,首先注重改进观察仪器,制造出更适合自己应用的大型望远镜,以便能看得更远,看得更清 他一生亲自磨出400多块镜片,最大的直径达1. 22米,因此成为名副其实的制镜高手;其次是熟悉天空,做到心中有数——为了弄清天上到底有多少颗星,他把天空分成638个天区,以后又进一步分成1 083个天区,一个区一个区地观察记录并在图上标示。赫歇尔一生共计数出117 600颗星,可想这是一项多么繁重而艰苦的工作。正是由于勤奋刻苦的工作对茫茫星海了然于胸,所以天上任何一个不速之客的出现都不会逃过赫歇尔的眼睛。当发光微弱、行动迟缓的天王星出现在天上时,一下子便被赫歇尔抓住了,几十年的艰辛劳作终于结出了一个伟大的硕果。
天王星发现的意义,不仅仅是把太阳系的范围扩大了1倍,更重要的是为以后天文学和天体物理学的发展提供了一个新的起点。众所周知,天王星的发现是以后海王星和冥王星发现的前提,而后者则是牛顿万有引力定律的有力证据。应该指出的是,赫歇尔的天文学成就是多方面的,他是第一个确认太阳也在运动的学者,并由此开创了恒星天文学;他把万有引力定律应用到太阳系以外的天体上,发现了双星运动的物理本质;他第一个把天文学研究从太阳系扩展到银河系,开创了实测银河系结构的先例;他开辟了从星云到恒星起源演化研究的道路。此外,他还发现了天王星和土星的各2颗卫星。正是由于赫歇尔的这些伟大发现和开创性的工作,使其成为18世纪世界天文学和物理学天空中一颗最璀璨的明星。
 [98楼]  作者:lovemoon1  发表时间: 2009/04/24 07:03 

在物理课时看到很多物理单位是以科学家的名字来命名的,如伏特、安培、焦耳和欧姆等,用来纪念和表彰那些有特殊贡献的科学家。于是我急切地问老师,这些物理单位中有不有以中国人命名的呢?老师说,没有!当时我脑袋就“轰”的一声,一动不动地呆在哪里,我的心灵被深深地砍了一刀!堂堂中华文明大国,竟然没有一个有特殊贡献的科学家值得纪念,这是国耻啊。
后来我又知道世界上每年都有诺贝尔奖。它是用来奖励全世界有特殊贡献的科学家。我又急切地问老师,这些获奖的人中有不有中国人呢?老师又说,没有!我脑袋又“轰”的一声,一动不动地呆了好半天,我的心灵被深深地砍了第二刀!又一个国耻啊!
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中国有那么多奥运冠军,足以让所有中国人自豪几个世纪了!
[楼主]  [99楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/24 21:12 

七、以太是超流体的试验
(一)、项目的意义和必要性
传统理论认为:以太能被拖曳,以太是普通流体而不是超流体。而本人认为以太是超流体。物理学是一门实验科学,只有作出了以太是超流体的试验,才能突破前人的禁固,用试验事实证明以太是超流体。
本人通过40年的研究和6年的试验,初步完成了一种以太是超流体的试验装置。
(二)、项目的立项
咸宁市科技局看了本人的科技攻关计划项目申请书和试验装置以后,本着欢迎创新,允许失败的观点,立了项,给一万元经费。
(三)、示意图
[楼主]  [100楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/24 21:14 

[楼主]  [101楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/24 21:14 

(四)、工作原理
以太会与正电子或负电子相互作用而引起的一种表面现象。我们知道,液体与固体之间存在“润湿”与“不润湿”的作用,例如水和玻璃是“润湿”的,水和蜡则是“不润湿”的。类似地以太和正电子是“润湿”的,而和电子则是“不润湿”的。
在正电子的周围会产生这样一种现象:靠近它周围的以太的密度会比离它较远的地方要大,或者说在正电子周围吸附有较密集的以太。同样地,靠近电子周围的以太的密度比离它较远的地方要稀疏。或者说,因电子排斥作用其周围只有较少的以太。
正吸附有较密集的以太和负电子周围较稀疏的以太能和正负电子一起运动,这只是被正负电子所束缚在其周围的很少一点以太。那么其它地方的自由以太能不能随着电子一起运呢?这就是我们试验所要证明的。
如示意图所示,激光器发出的光经凸透镜和小孔后由半反镜分成两路光:一路光由半反镜反射后依次经反射镜3、2、1反射,最后由半反镜反射至屏幕;另一路光由半反镜折射后再依次经反射镜1、2、3反射,最后由半反镜折射在屏幕上与前一路光汇合后形成干涉条纹。这两路光通过电子加速器的方向是相反的,如果电子能拖动以太,在电子加速器工作和不工作时就会产生光程差,在屏幕上的干涉条纹就会发生变化。
整个仪器的原理与斐索流水试验原理也是相同的。只不过斐索流水试验中是用流水拖曳以太,本人假设电子加速器中的高速电子能水平拖曳以太。
本试验光路与Sagnac试验的光路也完全相同,只不过Sagnac环形干涉仪可以旋转,无任何水平方向拖曳以太的结构。本人的试验没有旋转但有假设水平方向能拖曳以太的电子加速器。Sagnac干涉仪在有转无拖时有干涉条纹的移动,如果水平运动的电子能水平拖曳以太,那么本人的试验在有“拖”无转时如果有干涉条纹的移动。
电子加速器是企图用加速运动的电子作用于以太,使得顺时针和逆时针两束光的光程差发生或不发生变化,从而引起干涉条纹的变化或不变化。
如果有干涉条纹的移动,就说明以太是普通流体;反之,如果没有干涉条纹的移动,就说明以太是超流体,光不能被电子水平带动。
电子加速器的主要结构
1、 电子加速器是一个高真空构件,真空度和显象管一样。
2、 电子加速器内含一个电子发射源,能发射电子。
3、 电子束位置调节器。
4、 粒子束聚焦器。
5、 超高压电场使电子加速。
(五)、项目的查新与进展
1、这个试验是一种新的试验,无人做过。通过了湖北省科技信息研究院查新检索中心的查新,有科技查新报告。科技查新受理号:2007LX351
2、试验断断续续进行了6年,已经自费花了6万多元,2007年正式为市科技局立项,又给经费一万元。电子加速器已经制好,试验已全部完成。
3、这是一个新的试验,无论是什么结果都有重大意义。
4、关于以太的存在性我研究了40年,以太不再是空虚的,它是实体物质,并有具体的力学模式。
(六)、试验的意义
试验有两种可能,电子拖曳和不拖曳以太。因此:
1、如果试验干涉条纹有一点点移动,就证明以太是普通流体,电子能拖曳以太和光。光速可变。
2、如果试验干涉条纹没有任何移动,就证明以太是超流体,电子不能拖曳以太和光。
(七)、试验步骤
1、 试验仪器
①、半反镜 型号:JF1302 尺寸:φ30×5
②、全反镜 型号:JF1201 尺寸:φ20×4
③、激光器 产地:台湾 型式:高级激光二极管笔式 波长: 633nm 尺寸:φ10
④、反射/分光镜架 型号:OMMB10-1BL 尺寸:φ10 数量:5个 (整个镜架可将安装在其上的镜片进行内外和左右两维倾斜调整,使用方便。)
⑤、高压仪(本人无法弄到高压仪,用黑白电视机高压代用)
2、 仪器装配
①、电子加速器是用8SJ31型示波管改造而成。将原灯丝及碳酸盐去掉,重新绕制螺旋形灯丝,在其上涂以发射电子的氧化物和碳酸盐,使激光能从灯丝中通过。把荧光屏内中心的荧光膜及其蒸发铝膜刮除一个小圆,以便激光能通过荧光屏。将原抽气管的末端用一光学玻璃密封,从侧面另加一根抽气管来抽真空。其余结构同8SJ31型示波管。另作一个示波管支架,要求支架上的示波管上下及左右的距离和倾角可调,以便使调好的激光束能正好通过示波管的中心。
②、将激光笔装钮扣电池的部分锯掉,电源改为一号电池,以方便将其安装到镜架上。
③、三个反射镜,半反镜和激光笔分别装入镜架后固定在5根φ30×200的支撑棒上。
④、将激光笔、电子加速器、三个反射镜和半反镜按示意图安装在试验台上。
3、 试验步骤
①、取下示波器,在离半反镜4米处放一个屏幕,仔细调节试验台上支撑棒的位置和镜架上的螺丝,使屏幕上出现同心圆干涉条纹。
②、装上示波器,仔细调节支架上的调节机构,使调好的激光束能正好通过示波管的中心。屏幕上又出现同心圆干涉条纹。
③、接通示波管相关电源,调节荧光屏上光斑的聚焦和亮度。并使光斑位置和激光束重合。
④、不断地打开和切断示波管的高压,仔细观察在有电子束和没有电子束时屏幕上干涉条纹的移动。
(八)、试验结果
不同季节,不同时间的多次试验,有电子束和没有电子束时屏幕上干涉条纹没有任何移动。
(九)、试验结论
以太是超流体,电子束不能带动以太作平动。电子束不能带动光。
(十)、问题讨论
由于没有高压仪,本试验是用黑白电视机的高压(15千伏)代用。暂时不知电子束的速度,故干涉条纹移动的条纹数还不能计算。


作者简介
叶波,男,47年4月出生,高级工程师。完成十多个课题,有三个课题获省级成果,并有一个课题获地区三等进步奖。从事力、电、磁、光和星体演化的探索有42年之久。代表作:《物理学统一原理》。个人观点:坚持牛顿理论而反对相对论。对力、电、磁、光和星体演化有具体的物理模型。
 [102楼]  作者:liangjz  发表时间: 2009/04/25 07:10 

如果有干涉条纹的移动,就说明以太是普通流体;反之,如果没有干涉条纹的移动,就说明以太是超流体,光不能被电子水平带动。

叶老:你上面所做的实验结果没有出现预期的干涉条纹移动,你认为以太是超流体所以条纹不移动,但我也可以认为以太根本不存在,条纹也不会移动,你并没有排除以太不存在这一种可能性。
 [103楼]  作者:西陆陈诚  发表时间: 2009/04/25 08:56 

  面对“学术腐败”,“光学史话与创新”只可以仰天长叹“时不我待”!!

  我赞同“我国科技评审基本上被学痞学霸和官员把持”一说,因为不难理解,相对论阴云百年的结果,除了历史的相对论始作俑者们而外,当前还存在大量相对论迂腐学者、学痞学霸,加上大量政府官员的学术愚昧和部分政府要员的官倒作风,所以,叶波楼主的“官场一切黑暗腐朽的东西,都被带进了学术界”之说,至少是不容忽视的!!…

 [104楼]  作者:西陆陈诚  发表时间: 2009/04/25 08:56 

想投稿的人可能都有体会,例如想发表一篇论文,很可能要花点版面费之类,甚至不得不托人找关系才行。于是便有一个推论:论文是否发表可能仅仅在于是否掏了版面费、是否有资历或者与是否托了关系有关,而与论文的质量关系不大——即使是独创性的。

同样地,很多科研经费也都没有用于科研,而是挪作其它之用,甚至落入私人腰包…. 相信“官倒横行学术腐败”之说并非危言耸听…

[楼主]  [105楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/25 14:04 

你上面所做的实验结果没有出现预期的干涉条纹移动,你认为以太是超流体所以条纹不移动,但我也可以认为以太根本不存在,条纹也不会移动,你并没有排除以太不存在这一种可能性。
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liangjz友:否定以太不存在的迈莫试验已经被我的以太对光呈固态呈固态给予重新解释。以太就再也没有试验被否定了。除非有新的否定以太的试验。新以太存在的证据我也说了不少,只是理解的问题。以后你就会看到,电、磁、光的物理模型离不开以太。
[楼主]  [106楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/25 14:06 

西陆陈诚友:欢迎关注,欢迎讨论。
[楼主]  [107楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/25 17:18 

阅读与欣赏30
实验——发现奥秘的钥匙
一、纯化•强化•重复• ——物理实验的特点
物理学是以实验为基础的一门基础科学。实验是物理学最基本、最重要的研究方法。
1.什么是物理实验
物理实验是科学实验的一种。所谓科学实验,就是人们根据研究的目的,利用科学仪器设备人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在最有利的条件下去研究自然规律的一种活动。培根说:“凡是希望对于在现象背后的真理得到毫无怀疑的快乐的人,就必须知道如何使自己献身于实验。”巴甫洛夫说:“观察是搜集自然现象所提供的东西,而实验则是从自然现象中提取它愿望的东西。”
在物理学产生和发展的进程中,物理实验自始至终占有极其重要的地位。早期的物理实验在古希腊时代就有了萌芽,但对古代学者而言,实验仅是附带的东西。到了13世纪,英国的罗吉尔•培根(1219~1292)认识到只有实验方法,才能给科学以确定性,才能证明前人的说法正确与否,并把经验、实验、证明当做科学研究的三个重要途径。14世纪,英国哲学家威廉(1300~1349)用实验否定了亚里士多德的“一切运动都有推动者”的说法,指出“物体已经开始运动就永远运动”,法国哲学家让•布里丹(1300~1358)通过实验阐明了物体下落时有加速现象。文艺复兴时期,实验作为探索科学的道路、认识自然的手段,开始得到人们的重视。达•芬奇(1452~1519)指出:“科学如果不是从实验中产生,并以一种清晰实验结束,便是毫无用处的、充满荒谬的,因为实验乃是确实性之母。”他身体力行,从事各种实验并取得许多成就。然而,物理实验作为特定的方法而确立,则应归功于意大利物理学家伽利略(1562~1642)。他认为自然科学本身就是实验科学,并主张用实验科学的知识来武装人们。他的实验研究是相当出类拔萃的:他对物理实验的巧妙安排、精心设计非同一般;他边搞实验,边自制仪器,努力摆脱当时实验条件简陋的束缚。他不仅反复强调了实验的地位和作用,而且对物理实验方法进行了较为系统的研究。他以实验方法为中心,把实验与数学方法、逻辑论证相结合,使物理实验方法发展到了一个全新的高度,使物理学走上了真正科学的道路,也为近代自然科学的发展开辟了广阔的前景。爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》一书中高度评价了伽利略所创立的科学实验方法,指出:“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。”因此,伽利略被誉为“实验科学之父”是当之无愧的。现代物理学的发展也是从实验发现开始并在实验中发展起来的。许多物理学家都是因为从事了著名的物理实验而获得诺贝尔奖。
科学实验来于生产实践,但又不同于生产实践,它和观察方法相联系,但又区别于一般的观察方法。
2.物理实验的特点
(l)物理实验可以简化和纯化研究过程。自然界的事物和现象是复杂的,它们相互交织在一起,单凭经验观察无法弄清其中起主导作用的因素。而物理实验可以根据研究需要,借助于精密仪器,严格控制实验条件,排除各种偶然因素、次要因素或外界的干扰,把自然过程加以简化和纯化;也可以选择一些因素,增添一些因素或减少一些因素,把要研究的因素分离、独立出来,把研究对象的某些属性或联系以纯粹的形式呈现出来。这样,经多次观察、实验和精细的研究,就可揭示出支配自然过程的客观规律。正如马克思所说:“物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方考察自然过程的,或者,如有可能,是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的。”
例如,1799年,戴维在真空中用一只钟表机件使两块冰相互摩擦,并使整个装置都保持在水的冰点以排除实验物和周围环境的热交换,使实验在较纯粹的条件下进行。在如此纯化了的条件下,相互摩擦的结果使冰融化了。这说明冰融化所需要的热只能来源于摩擦,有力地驳斥了“热素说”,为分子热运动理论的建立奠定了基础。又如,1956年,为了验证杨振宁、李政道所提出的“弱相互作用下宇称不守恒”的假说,吴健雄就是在简化和纯化研究对象的情况下,用钴-60来做实验的。因为在常温下,钴-60的热运动使其自旋方向杂乱无章,实验无法进行。为此
吴健雄把钴-60冷却到0.01K,使钴核的热运动停止下来,即排除了热运动的干扰,使实验得以顺利进行,从而证明了该假设的正确性。
(2)物理实验可以强化研究条件。在常态下,自然界的一些事物和现象不易暴露其特性和规律,只有使它处于某种极限条件下,才能揭示出它的规律性。在物理实验中,人们可以利用各种实验手段,创造出在地球表面自然状态下所没有的或者自然界中无法直接控制而在生产过程中又难以实现的某些特殊的极限条件,像超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场等。这样,就能使物质变化过程向着指定方向强化,从而可发现许多有重大意义的新现象和新事实。
氦气(He)在温度降低到4.2K(相当于-268. 95℃)时就变成液体。当温度继续降低到2. 17K时,氦的性质就产生异常的突变:在2. 17K以下,He-Ⅱ会自动地沿着器壁以膜的形式爬出来,爬行速度竞达到30厘米/秒。这时的He-Ⅱ完全不带粘滞性,并且导热能力也增大,甚至比银的导热能力还大200倍。这就是超流现象。没有实验,人们就得不到这样的超低温条件,当然也就看不到超流现象。
在超高压下,物质原子间的自由空间被压缩或电子壳层要发生变化,这会使物质的理化性质发生显著变化。石墨在20万个大气压、5 000℃时,就可以转化为金刚石。又如,在超高温下,物质处于由离子、电子及未经电离的中性原子组成的“等离子态”。等离子态和气体有着大不相同的运动规律,被人称为物质的“第四态”。目前,对氘(重氢)的等离子体的研究,就是探索受控热核反应的重要途径。再如,在超低温下,几乎能使所有的气体液化,其中某些液化气体具有超导电性和完全的超磁性。
随着现代科技的发展和实验手段的改进,强化研究条件已成为可能。例如,在核物理研究中,范德格拉夫于1931年发明的静电加速器以及接着出现的回旋加速器,为加快中子、氘核等“炮弹”轰击原子核的速度奠定了基础。目前的高能加速器已能使基本粒子具有几千亿电子伏特的能量。1905年,美国的布里
曼奇发明了2万个大气压的高压装置;目前已发展到静态气压达200万~300万个大气压、动态气压高达1 000万个大气压的超高压。1906年,荷兰的昂尼斯用人工液化氦的方法,获得接近绝对零度的超低温。1929年,英国的伯奇等人发明了油扩散真空泵,可以得到相当于几十亿分之一个大气压的高真空。所以,目前的物理实验可以在各种强化条件下进行研究,从而导致许多新的发现。
(3)物理实验可以加速或延缓物理过程。自然界中,一些事物或现象的发生、发展和转化过程是比较短暂的,甚至转瞬即逝,使得人们无法对它们进行研究,如闪电雷鸣、地震山崩、重核的自发裂变等;而另外一些事物或现象的发展变化过程相当缓慢,使研究工作旷日持久、周期延长,有碍于自然科学的发展。但是,运用物理实验方法,我们则可主动地控制研究对象及发展变化过程,使变化过程加速进行或者延缓放慢,还可在不改变原来发展变化过程的情况下,人为缩短或延长其显示过程,以便于进行研究。
(4)物理实验可以再现和重复物理过程。在自然条件下发生的某些现象周期往往较长,甚至一去不复返,故无法重复观察。总结规律。而在物理实验中,人们可以使所研究的现象重复出现,以便于反复观察比较、总结规律。而且,可以再现是对实验方法的基本要求,不能重复的实验是没有意义的。不论采用什么样的实验方法,实验都必须能够再现,也就是说,在相同的实验条件下,重复做此项实验,应该得出相同的实验结果。因此,任何一项实验报告,除了列出实验数据、写出实验结果外,还必须写明实验的时间、条件,以便重复进行实验。
1974年8月初,丁肇中和他的实验小组在美国的布鲁海文国立实验室的高能质子加速器上首次发现了“J”粒子。突如其来的发现,激动着每个人的心,但为慎重起见,他们又将实验反复进行了500多次,得到的都是同样的结果。直到当年10月份,他们才对外宣布了这一重要发现。差不多与此同时,里希特等人在美国斯坦福直线加速器中心的实验室也发现了这种新粒子,并把这种粒子叫做ψ粒子。不久,西欧核子研究中心实验室立即重复了这个实验,马上找到了J/ψ粒子,因而这一发现得到举世公认,丁肇中等科学家荣获1976年诺贝尔物理学奖。与此相反,一些不能重复得出相同结果的实验是不会被公认的。例如,1982年2月14日情人节,美国斯坦福大学的布莱斯•凯布雷拉宣称在宇宙射线的研究中发现了一个单身游荡的“磁单极子”。可惜的是至今还未再观察到第2次,所以,他们的发现没有得到公认。
实验的新发现之所以必须被别人的重复实验所证实才能得到公认,主要是由于实验过程是复杂的。实验设备的限制、测量的精度以及对复杂现象作出错误的判断等原因,都可能导致实验产生错误的结论。所以,在科学史上有许多通过实验取得的“新发现”,后来被别人的重复实验所否定。不仅通过实验所取得的新发现需要重复实验得到证实,而且要在实验中作出新发现,也需要进行长期反复的实验。例如,法拉第历经1 0年的无数次实验,最后才发现了电磁感应现象;焦耳做了近40年的热功转化实验,最后才测得比较准确的热功当量数值。
科学发现需要重复实验,而实验也恰好具有便于重复的优点。这是因为与生产实践相比,实验规模小、周期短、耗资少,因而便于重复进行。
二、发现•验证•完善——物理实验在物理学研究中的作用
从物理学发展的历史看,物理实验是物理学理论的基础,也是物理学发展的基本动力。物理实验在物理学发展中的作用主要表现在以下几个方面。
1.发现物理规律,建立物理理论
在经典物理学的发展中,伽利略的斜面实验、胡克的弹性实验、玻义耳的空气压缩实验等都为经典力学提供了实验事实,并建立了新规律;在电学方面,库仑定律、欧姆定律、法拉第电解定律和电磁感应定律等的建立,无一不是在大量的实验基础上做出来的;在光学方面,光的干涉、衍射、偏振等现象也都是首先在实验中发现的。在19世纪和20世纪之交,正当人们纷纷认为物理学已经发展到顶点的时候,也正是X射线、放射性和电子等的发现,打破了沉闷的空气,揭示了经典物理的不足,从而开拓了新的领域,诞生了现代物理学。这一切,都说明了实验是物理学理论的基础。
物理学家为了探索自然的奥秘,不惜从事十几年、数十年的艰苦实验。例如,电磁感应定律就是法拉第经过10年的实验探索发现的。在此之前,于1820年,奥斯特在实验中发现通电导线能够使磁针发生偏转,安培通过实验证明了通电螺线管具有和磁铁相同的作用,戴维发现铁或钢材被通电导线环绕时能变成磁铁。这些发现说明电流能够产生磁场。善于思考的法拉第由此得到启示,并提出“磁有可能转化为电”的设想。1822年,他开始了艰苦漫长的“转磁为电”的研究工作。他采用多种方法,如把大小不同的磁铁放在连有电流计的线圈附近的不同位置或把一根通有电流的导线靠近一根未通电流的导线等等,均未发现有
电流产生。虽然成百上千次的实验都失败了,他却一直坚持了近10年。1831年10月17日,当法拉第将一磁铁插进连在回路中的线圈的瞬间,回路中电流计的指针偏转了一下;但是,当磁铁在线圈中不动时,电流计指针不动;当把磁铁从线圈中取出的瞬间,电流计的指针又动了一下。法拉第接着又做了一系列类似的实验,都宣告了“转磁为电”的成功。之后,他又对该课题进行了深入的实验研究,从而总结出具有划时代意义的电磁感应定律,为开创人类的电气化时代奠定了基础。又如,美国科学家富兰克林,曾在雷电交加的暴风雨中冒着生命危险进行了“捕捉雷电”的实验,从而明确了电学中的四个问题:空中有电;云中闪电与摩擦生的电性质相同;天空中的电可以被“捕捉”;带着闪电的物体与带电体之间具有相似性。他还根据实验结论发明了避雷针。
科学实验也是发明家取得成功的必由之路。例如,爱迪生一生中曾获1093项发明专利,其中科学实验方法起着重要作用。爱迪生发明白炽灯时,为了寻找制造灯丝的合适材料,曾先后用1 600多种矿物和金属材料进行了几千次实验,前后历时13个月,终于在1878年10月研制成功了一只炭化竹丝灯泡,亮度达40烛光。
物理实验作为一项独立的社会实践,它是人们认识自然、改造自然的重要途径。人们只有通过变革自然界的活动,才能获得关于自然界的现象和本质的种种感性材料,并在概括大量感性材料的基础上,发现物理规律和建立物理理论。人们单靠思维和理论是无法变革自然界的,这是因为思维和理论本身不可能在自然界引起任何变化,也不能使它自己变成现实。为了变革自然或者把思维变成现实,人们必须运用自己的器官掌握和使用物质手段作用于自然界,从而发现规律、建立理论,而用各种仪器设备武装起来的物理实验就是人作用于自然界并引起自然界变化的物质手段。除非通过人和自然界的这种物质作用,任何天才也是不能凭空发现物理规律和建立物理理论的。
2.验证物理假说,检验物理理论
通过实验不仅可以发现物理规律、建立物理理论,而且还能验证物理假说、检验物理理论的真伪。所以,实验既是建立理论的源泉,又是检验理论真理性的最终标准。例如,1968年美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆提出了新统一假说,认为弱相互作用和电磁相互作用是统一的,并提出一套理论进行论证。但是,这一假说遭到一些物理学家的怀疑。1979年美国物理学家莫玮和中国物理学家王祝翔等人合作,在美国费米实验室成功地进行了μ中微子和电子的碰撞实验,使弱相互作用和电磁相互作用实现了基本统一,从而验证了温伯格假说的正确性。同年,温伯格和萨拉姆荣获了诺贝尔物理学奖。又如,1956年李政道、杨振宁提出的“弱相互作用下宇称不守恒”假说,后来被吴健雄的实验所验证,并使他们荣获了诺贝尔物理学奖。
1934年,布拉凯特和奥基亚利尼的研究证明,如果以能量足够大的y射线量子轰击原子核,则在原子核附近同时转变成电子和正电子( γ→e- +e+)。与此相反,克列姆佩累尔则证明,当电子和正电子相撞时,可以彼此湮没而产生两个γ射线量子(e-+e+→2γ)。在此过程中,它们的全部质量(静质量和运动质量)也将按爱因斯坦的质能关系式转变为辐射能。1949年,迪蒙德用晶体分光计测量了这种“湮没辐射”的波长为2. 43×l0-10厘米,与预先的计算相一致。这样,使得基本粒子的一些概念不得不作根本的修正。在此以前,认为基本粒子是不可能创造和不可能消灭的单个个体,它们在一切变化过程中始终保持其自身。但是上述实验结果说明,这种观念至少对于电子和正电子来说 是不符合实际的。其他的理论,诸如麦克斯韦的电磁场理论,也是只有当他预言的电磁波被赫兹的实验证实后才真正成为电磁理论的基础;爱因斯坦的光电子假设,直到1916年被密立根的严密的光电效应实验证实后,光的波粒二象性才为人们接受;德布罗意的物质波假说,也是在发现电子衍射后才得到肯定的。可见,通过实验可以验证假说、检验理论的正确性。
物理实验之所以能够充当验证物理假说的依据、检验物理理论的标准,是由于物理实验具备检验科学真理性的根本属性。我们知道,物理理论是人的思维对于自然界规律性的正确反映。作为检验这种反映正确与否的标准不能是理论本身,而必须是某种同理论有原则区别的东西,因为理论本身不能作为自己真理性的标准,同时又不能是客观对象本身,原因是纯粹的客观对象并不能证明理论与对象是否一致。另一方面,作为标准,必须具有把人的思维同客观世界联系起来的特性。物理实验恰恰兼备了这一特性,它既是一种区别于精神活动的物质活动,又是客观事物同人所需要它的那一点联系的实际确立者。
3.完善理论体系,发展物理理论
通过实验方法还能不断地完善理论体系、发展物理理论。例如,1897年汤姆逊发现了电子,从而否定了原子不可分的观念,并进而提出了枣糕式原子结构模型,认为原子是由电子均匀镶嵌在其中的实体球。1909年,卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验,显示了汤姆逊模型的缺陷。于是,卢瑟福于1911年又提出了核式原子结构模型,但这一模型与实验结果还存在着矛盾。此后,玻尔又提出了具有量子化条件的原子结构模型,但是仍未摆脱经典电磁理论的束缚。20世纪初发展起来的量子力学和相对论,再次给出了量子力学的原子结构模型,使之更接近真理。这样,原子结构的理论在连续不断的实验探索和理论研究中逐渐完善和发展。又如19世纪末20世纪初,人们相继发现了X射线、电子、天然放射性等用经典物理学无法解释的实验事实;迈克尔逊一莫雷实验否定了以太的存在,导致了相对论的建立;黑体辐射的实验事实最终导致了量子力学的产生。这些都是通过实验完善物理理论、发展物理理论的典型事例。
还应指出的是,物理实验在改造自然方面也有着特殊的作用。物理实验可以看做物质生产活动的一种特殊准备和试探,它可以用小规模试验代替大规模的生产活动,以较小的代价来换取生产中的胜利。现代社会的许多技术如蒸汽技术、电工和电子技术,都离不开实验。各种发明创造,都是经过大量的实验研究才日臻完善的。光谱学、激光、核磁共振、穆斯堡尔谱学、超导器件等,都凝聚了实验物理学家的心血。
4.测定常数
物理学中的常数有两类:一类是物质常数,如比热、电阻率、折射率等,这些常数在一定条件下会随某一因素而改变;另一类是基本常数,如真空中的光速、基本电荷、普朗克常数等,它们是物理学中的普适常数。
在物理学中,大量的实验是围绕常数进行的,基本常数的研究和确定在物理学发展史上更是占有极其重要的地位。例如,万有引力常数的数值,从牛顿发现万有引力定律以来一直是人们试图测准的对象。
常数之间的协调是检验物理理论的重要途径。基本物理常数的协调不仅是物理学,也是科学技术的重大问题,因为每次协调都是通过大量实验在取得了众多新的研究成果的基础上做出的。例如,光速是现在测得的最准的基本物理常数之一。1983年第17届国际计量大会决定以“光在真空中在1/299792458秒的时间间隔内行程的长度”作为“米”的新定义,这样就从根本上免去了长度单位的物质基准。
总之,随着人们认识水平的提高和科学技术的发展,物理实验会愈来愈广泛地被利用,并在现代物理学研究中占有越来越重要的地位。因此,掌握物理实验方法,充分发挥它的功能,有着重大的意义。
这里还要特别指出的是,作为一年一度的物理科学的最高奖励——诺贝尔物理学奖,1901~2001年共有110位获奖者,其中因实验而获奖的科学家就有103人,约占94%。正如张文裕先生所论述的:“科学实验是科学理论的源泉,是自然科学的根本,也是工程技术的基础。”丁肇中在1976年荣获诺贝尔物理学奖时写的一封信中说:“事实上,自然科学理论不能离开实验的基础。特别,物理学是从实验中产生的。”
 [108楼]  作者:不速游客  发表时间: 2009/04/25 20:47 

对【101楼】说:
以太绝对不存在,否则牛顿力学就乱了套了,又不是干实业没收益,一点生活费垫得不值。
[楼主]  [109楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/25 21:16 

以太绝对不存在,否则牛顿力学就乱了套了,又不是干实业没收益,一点生活费垫得不值。
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你们硬是要说以太不存在,是什么道理?以太本来就是根据牛顿力学推导出来的,何故又乱了套了?否定以太的是迈莫试验,这个解释以“常识”为基础,“常识”错了,否定以太的道理就错了!以太对光不是呈流体而是呈固体!
 [110楼]  作者:不速游客  发表时间: 2009/04/25 21:50 

对【109楼】说:
你想想牛顿力学是说物质不受外力保持不变,这就意味在三维空间各向物质相对存在从无限小到无限大的速度,弄个共用的参照物以太出来就不伦不类了。
[楼主]  [111楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/25 22:29 

你想想牛顿力学是说物质不受外力保持不变,这就意味在三维空间各向物质相对存在从无限小到无限大的速度,弄个共用的参照物以太出来就不伦不类了。
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牛顿力学是说物质不受外力保持运动状态不变,这就意味在三维空间各向物质相对存在各种速度,也就是由原来的运动速度来决定。参照物只能对某一物系的运动现而言从而只能专用不能共用,以太参照物是非常正常的,没有什么不伦不类。地球相对以太而言,地球以30公里/秒的速度在以太中穿梭,光对以太而言,以太象固体一样永远是静止的。
[楼主]  [112楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/27 07:21 

反思之一
以太呈固体
法拉第认为电磁的相互作用是通过一种叫做“以太”的特殊物质而传递的,当时的“以太”假说认为,物质之间没有绝对的真空,空间到处充满一种特殊的物质——“以太”。它具有一系列奇特的性质,在其中可以激发各种非常复杂的物理过程,包括传递电磁作用。麦克斯韦创立他的电磁理论时就直接援用了法拉第的观点,在他看来,电磁波就是“以太”中的一种弹性波。
在十九世纪最后的十多年里,“以太”理论成了物理学中极为灿烂的一颗明星。人们设想自然界中所有的力和作用全都靠“以太”形成。“以太”与原子并列,被看成是宇宙的基本构成要素。
很多科学家想用试验证明以太的存在。他们认为,以太是一种流体,它的行为有些象稀薄的空气那样。人们已经从光行差现象知道地球不能带动以太,地球以30公里/秒的速度从西向东在以太中穿棱。迈克尔逊又这样认为:地球以30公里/秒的速度在以太中穿棱也可以理解为这样的相对运动,地球不动,以太以30公里/秒的速度从东向西流动。于是以太好象是水,在以太中运动的光波,就好似在水中运动的小船,二束分别沿地球运动的水平方向和垂直方向走过相同距离的光所用的时间是不同的,如果将这二束光汇聚在一起就会产生干涉条纹。再将这二束光整体转动90度,又会产生另外一种干涉条纹。或者说,干涉条纹会变化。可是迈克尔逊根据这一原理设计的试验干涉条纹没有任何变化。人们没有测出预期的结果,也就是没有测出以太的漂移,从而认为用试验证明了以太是不存在的。
洛伦兹对迈克耳逊实验的结果也感到郁郁不乐,他在1892年写给瑞利的信中说:“我现在不知道怎样才能摆脱这个矛盾,不过我仍然相信,如果我们不得不抛弃菲涅耳的理论,……我们就根本不会有一个合适的理论了”。洛伦兹对1887年的实验结果依然疑虑重重:“在迈克耳逊先生的实验中,迄今还会有一些仍被看漏的地方吗?”
就连迈克耳逊自己对他的结果也大失所望,因自己的实验“引出相对论这一怪物” 实在是有点懊悔而饮恨终生,临死前还念念不忘“可爱的以太”。
瑞利在1892年的一篇论文中认为:“地球表面的以太是绝对的静止呢,还是相对的静止呢?”这个问题依然悬而未决。他觉得迈克耳逊得到的否定结果是“一个真正令人扫兴的事情”,并敦促迈克耳逊再做一次实验。威廉•汤姆孙直到本世纪开头还不甘心实验的否定结果。开尔文则把它当成是一朵乌云。
请注意,在以太中运动的光波,就好似在水中运动的小船,也就是说以太对光呈流体。初看起来,这是一种常识,没有什么问题。
我很清楚地知道,如量不对迈克耳逊实验重新解释,以太说就难以令人信服。我为此思索了十多年,没有任何结果。但我坚持认为,以太说是从更深层次说明光的物理本质。否定以太是一种历史倒退。可是这种想法又有什么用呢?
这个问题的转机出现在2007年。当时一位网名叫做矮屋里的网友在我的帖子里转发了2006年12月18日科技日报的一篇通讯,题目是《超声波水中高速传播理论分歧终有定论》。意思是说超声波的频率高到一定的程度,水对这种超声波呈固体。于是我联想到以太对光呈流体这一问题。由于光的速度和频率比超声波要大得多,只要把以太比作水,把光比作频率很高的超声波,水对这种超声波呈固体就自然地得出以太对光呈固体的结论。
人们认为固体永远是固体,流体永远是流体的常识不完全是对的。如果以地质年代考察固体冰,它是一种流体。如果水对频率很高的超声波或以太对光而言,它们都是固体。
洛伦兹不是对1887年的实验结果依然疑虑重重:“在迈克耳逊先生的实验中,迄今还会有一些仍被看漏的地方吗?” 洛伦兹的疑虑是对的,以太对光呈流体的看法正好被看漏了,以太对光呈固体!
于是,迈克耳逊实验得到了重新解释:以太对光不是流体而是固体,光通过迈克耳逊实验中的水平臂和垂直臂的时间就是相同的,都是D/c,也就是说没有光程差,干涉条纹当然不会移动。以太说就是令人信服的了。
[楼主]  [113楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/27 08:26 

题目有误,重发

反思之一

以太对光呈固体

法拉第认为电磁的相互作用是通过一种叫做“以太”的特殊物质而传递的,当时的“以太”假说认为,物质之间没有绝对的真空,空间到处充满一种特殊的物质——“以太”。它具有一系列奇特的性质,在其中可以激发各种非常复杂的物理过程,包括传递电磁作用。麦克斯韦创立他的电磁理论时就直接援用了法拉第的观点,在他看来,电磁波就是“以太”中的一种弹性波。
在十九世纪最后的十多年里,“以太”理论成了物理学中极为灿烂的一颗明星。人们设想自然界中所有的力和作用全都靠“以太”形成。“以太”与原子并列,被看成是宇宙的基本构成要素。
很多科学家想用试验证明以太的存在。他们认为,以太是一种流体,它的行为有些象稀薄的空气那样。人们已经从光行差现象知道地球不能带动以太,地球以30公里/秒的速度从西向东在以太中穿棱。迈克尔逊又这样认为:地球以30公里/秒的速度在以太中穿棱也可以理解为这样的相对运动,地球不动,以太以30公里/秒的速度从东向西流动。于是以太好象是水,在以太中运动的光波,就好似在水中运动的小船,二束分别沿地球运动的水平方向和垂直方向走过相同距离的光所用的时间是不同的,如果将这二束光汇聚在一起就会产生干涉条纹。再将这二束光整体转动90度,又会产生另外一种干涉条纹。或者说,干涉条纹会变化。可是迈克尔逊根据这一原理设计的试验干涉条纹没有任何变化。人们没有测出预期的结果,也就是没有测出以太的漂移,从而认为用试验证明了以太是不存在的。
洛伦兹对迈克耳逊实验的结果也感到郁郁不乐,他在1892年写给瑞利的信中说:“我现在不知道怎样才能摆脱这个矛盾,不过我仍然相信,如果我们不得不抛弃菲涅耳的理论,……我们就根本不会有一个合适的理论了”。洛伦兹对1887年的实验结果依然疑虑重重:“在迈克耳逊先生的实验中,迄今还会有一些仍被看漏的地方吗?”
就连迈克耳逊自己对他的结果也大失所望,因自己的实验“引出相对论这一怪物” 实在是有点懊悔而饮恨终生,临死前还念念不忘“可爱的以太”。
瑞利在1892年的一篇论文中认为:“地球表面的以太是绝对的静止呢,还是相对的静止呢?”这个问题依然悬而未决。他觉得迈克耳逊得到的否定结果是“一个真正令人扫兴的事情”,并敦促迈克耳逊再做一次实验。威廉•汤姆孙直到本世纪开头还不甘心实验的否定结果。开尔文则把它当成是一朵乌云。
请注意,在以太中运动的光波,就好似在水中运动的小船,也就是说以太对光呈流体。初看起来,这是一种常识,没有什么问题。
我很清楚地知道,如量不对迈克耳逊实验重新解释,以太说就难以令人信服。我为此思索了十多年,没有任何结果。但我坚持认为,以太说是从更深层次说明光的物理本质。否定以太是一种历史倒退。可是这种想法又有什么用呢?
这个问题的转机出现在2007年。当时一位网名叫做矮屋里的网友在我的帖子里转发了2006年12月18日科技日报的一篇通讯,题目是《超声波水中高速传播理论分歧终有定论》。意思是说超声波的频率高到一定的程度,水对这种超声波呈固体。于是我联想到以太对光呈流体这一问题。由于光的速度和频率比超声波要大得多,只要把以太比作水,把光比作频率很高的超声波,水对这种超声波呈固体就自然地得出以太对光呈固体的结论。
人们认为固体永远是固体,流体永远是流体的常识不完全是对的。如果以地质年代考察固体冰,它是一种流体。如果水对频率很高的超声波或以太对光而言,它们都是固体。
洛伦兹不是对1887年的实验结果依然疑虑重重:“在迈克耳逊先生的实验中,迄今还会有一些仍被看漏的地方吗?” 洛伦兹的疑虑是对的,以太对光呈流体的看法正好被看漏了,以太对光呈固体!
于是,迈克耳逊实验得到了重新解释:以太对光不是流体而是固体,光通过迈克耳逊实验中的水平臂和垂直臂的距离都为D,没有光程差,干涉条纹当然不会移动。以太说就是令人信服的了。
以太为什么对光呈固体?这是由于介质对它所传播的波是呈现固体还是流体与波对介质的作用速度有关,决定于波与介质的作用时间长短。由波的正弦图形我们知道,波是由连续不断的正负波形组成的。速度较慢的波的一个波形对介质的作用时间较长,介质对波呈流体。而速度很快、频率很高的一个波形对介质的作用时间很短,介质受力后还没有来得及流动,正的波形已经传播过去了,而负的波形则产生了一个对介质大小相同方向相反的力。同样地,负的波形已经传播过去了,正的波形又产生了一个对介质大小相同方向相反的力。所以波连续不断地对介质产生了快速变化的大小相同方向相反的力,只要快速变化的时间短到一定的程度,介质受力后因惯性来不及流动,介质就永远也不会流动,这时介质对波当然就呈固体了。光正是速度和频率都极高的波,所以以太对光呈固体。


 [114楼]  作者:不速游客  发表时间: 2009/04/27 22:01 

对【113楼】说:
我的论文寄给美国科学了,20天了连回信也没有,不知道接没接,如果不接我就太惊奇了,一百多年来最重要的一篇科学论文居然被这么对待,论文中有你的问题的解释,但没发表不好寄给你。我要谢谢你提供的光学资料,让我想通了两个重要的光学问题,一个就是今天刚想出来的宇宙红移,20年来我基本没看科学资料,就玩了,现在游戏打够了在看小说和电影,近两年才用科学来炼炼脑。
[楼主]  [115楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/28 06:35 

反思之二
以太是超流体
我长期思考这样一个问题,根据光行差现象,地球不能带动以太。为什么地球能带动空气但不能带动以太呢?这个问题一想就是十多年。有一天在一本科普书上看到一则报导:“当冷冻温度下降至2.2K时,液氦- 4中会突然出现一种十分奇怪的现象:一部分液体变得完全没有粘稠性,也失去了任何摩擦作用,这就是所谓的超流。”这一下子就触发了我的灵感。以太是不是也是超流体呢?如果是,它和地球之间就完全没有粘稠性,失去了任何摩擦作用,地球就当然不能带动以太了。
以太是超流体是非常有道理的。因为以太比超流液氦- 4要小得多。它们很难和分子对中碰撞,最多只能从分子旁边擦过。这也只能使分子产生转动,而不能使分子产生平动。
同时,如果把2.7K作为以太的温度,这个温度是很低的,低温下的以太当然是一种超流体。超流体以太无摩擦,它不能被拖曳(只是以太有一部分被介质所吸附,这一很小部分能被运动介质所带动。),但可以被带作转动。所以星体在其中移动不会受到任何阻力,但能带走太阳的角动量,从而解释太阳角动量困难。
以太对地球既然是超流体,地球就不能因摩擦力带动以太,地球带动的流动的以太风也是不存在的。地球只有在以太中穿梭的相对运动。因此,用空气流动形成风来形容以太流动形成以太风是不贴切的。
很多朋友苦苦地寻求以太风,有的人认为地球高空的以太只有少部分带动,只有地球表面的以太才被完全带动。显然,这样做也是徒劳的。因此地球上的以太风是一个深不可测陷井,我们千万不要落入这个陷井之中。
于是,从光行差现象看来,地球在静止的以太中穿梭,在迈莫试验中,以太对光呈固体,以太对地球呈超流体,也就是说地球照样在静止的以太中穿梭。它之间没有任何矛盾,根本就不能否定以太!
反相的朋友们,为什么要在拖曳以太这一颗树上吊死呢?
有人会问?为什么以太对地球呈超流体,对光又呈固体呢?这是因为光不是纵波而是涡旋波,涡旋是一种转动,超流体只是不带作平动但可带作转动。这些我们以后会详细论述。
[楼主]  [116楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/28 07:41 

量子世界中不是也有一个“玻色一爱因斯坦凝聚态”吗?它是物质的一种奇特的状态,处于这种状态的大量原子的行为像单个粒子一样。这里的“凝聚”与日常生活中的凝聚不同,它表示原来不同状态的原子突然“凝聚” 到同一状态,要达到该状态,一方面需要物质达到极低的温度,另一方面还要求原子体系处于气态。
把以太作为“玻色一爱因斯坦凝聚态”有什么问题呢?人们总是习惯于把以太作为“常识”中的物态,问题就恰恰出在“常识”这里!
 [117楼]  作者:西陆陈诚  发表时间: 2009/04/28 15:47 

赞同叶楼主“以太存在”的观点!!不过,“以太对光呈固态”一说似乎有点牵强…。据说,牛顿曾经赞同“以太存在”观点,并且,牛顿认为“以太”不是单一物质,我比较欣赏牛顿的“‘以太’不是单一物质”观点。我的观点,由于“物质是无限可分的”,同时,并不存在绝对纯净的某物质,所以至少,“以太”有点类似“空气”,是由许多复杂物质构成的多层次复杂物质,这种复杂物质是一种无孔不入、无处不在的极特殊流体,任意物质都悬浮在这种极特殊流体的大海之中,并且每时每刻都是在这个大海之中做着“布朗运动”!!…

当然,上述观点只是我的个人看法,仅作参考,我支持叶楼主,不过,最近我不大有时间参与辩论,请叶楼主见谅!…

题外话:面对“学术腐败”,“光学史话与创新”只可以仰天长叹“时不我待”!原因就是“当前还存在大量相对论迂腐学者、学痞学霸,加上大量政府官员的学术愚昧和部分政府要员的官倒作风”…

[楼主]  [118楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/28 17:13 

第二章 磁的物理本质

一、从磁单极子谈起

磁的物理本质是什么呢?我们知道,磁总是有磁北极和磁南极,它们总是成双成对地出现。到现在为止还没有发现磁单极子。下面我们先来了解一下这方面的概况。
磁性是人类在几千年前就发现了的物理现象。可是至今还有不少磁性之谜有待揭开。其中一个是所谓磁单极子之谜:宇宙间是否象有单独的正电荷和负电荷那样,有单独的北磁荷和南磁荷?是否象有带单位电荷的正电子和负电子那样,有带单位磁荷的粒子——磁单极子?近代对磁单极子的讨论始于本世纪30年代初狄拉克的一篇文章。物理学家们从理论上推测,有磁单极子存在。在现在一种称为“大统一理论”的学说中,还算出磁单极子的质量大约是质子的10的16次方倍。在粒子世界中,这真可说是庞然大物了,它非常非常少。今天宇宙学中有一种所谓大爆炸理论,认为我们测到这一产生宇宙的目前面貌的是创始于一场大爆炸。然而自30年代初以来40多年间,谁出没有观测到过它……
1975年夏,由美国加州大学和休斯敦大学的物理学家们组成的一个联合科研小组,突然在一次国际会议上声称:他们从高空的宇宙线中成功地发现了一个由磁荷代替电荷的粒子——磁单极子。这一消息引起了全世界物理学界的极大重视。人们在课堂上,工作室里,走廊中,以及餐厅里,展开了热烈的讨论。如果真的有这样一个粒子,那么为什么不能有整整一个世界,在那里“万物都如同我们周围一样”只是电荷被磁荷的代替呢?是否有磁原子,磁分子……也是磁变电,电能变磁吗?我们能产生这种异乎寻常的“磁物质”吗?后来,一切都沉寂了下来。因为试验的结果也能用更普通的方式来说明,而不是别的。至今通向奇妙的磁世界的大门还没有打开。
到底有没有这种磁单极粒子?物理学家们难道应该从大自然的电与磁的性质之间的对称中去探索吗?
为了回答这些问题,让我们追溯到150年以前——从英国上一个世纪说起吧。
物理学黄金时期的标志,是确立了光、电和磁三个不同的外在现象的联系。这一功绩首先归功于法拉第。
电和磁,是物质统一体——分布在空间的电磁场的两个组成部分。如果说,早先人们认为宇宙只是由实物构成的,那么今天还得给它追加一种新物质——场。场,是同电荷和电流“联系”在一起的,在电荷和电流周围存在力的作用;还可产生光辐射。物理学家麦克斯韦提出了电磁场的精确的数学计算公式。这就是著名的麦克斯韦方程,是电磁学的基础理论。
在麦克斯韦理论中,有着令人耳目一新的电动力学部分。麦克斯韦指出,不管电场还是磁场,都是整个场的两个同等的“一小半”,并在数学形式上是完全对称的。当然,电和磁完全等效是不存在的。因为电来源电荷;而磁却来源电荷的运动,并非有磁荷存在。在自然界中,磁体的磁极总是成对出现的,即物理学家所说的,是偶极子的磁系统,而没有分离的磁单极。
今天我们知道,甚至基本粒子也如同小磁针那样有两个磁极。每个基本粒子都是复杂的构成物,并在极短的时间内能衰变成其他基本粒子,其中包括带电荷的基本粒子。基本粒子的运动形成粒子的内部电源,例如,质子的磁性由它的介子流来决定,它比电子更复杂。目前还没有发现质子的任何内部结构。在所有的实验中质子被视为一个质点,但它同时也是个微小的磁体。质子有一个目前还没有查明的小磁性区;有些理论物理学家,把这一切都同尚未发现的“超基本粒子”的电流联系在一起。
电荷是存在的,而磁荷我们在任何地方还没有发现过。为什么自然界要有这种不对称?这会不会只不过是我们所接触到的这部分宇宙的特性,而在宇宙的另一部分情况则相反,只有磁荷,而没有电荷。要是这样,整个宇宙不就是电、磁完全对称吗?但又怎样来解释这种令人费解的不对称呢?
英国物理学家赫维赛德第一个推广了麦克斯韦方程,并企图将它记为电和磁的对称形式。虽然他的论文领先狄拉克40年,但是他的工作几乎没有引起重视,至今也很少有人知道。
并非只有赫维赛德研究过电荷与磁荷异乎寻常的不对称性。法国物理学家居里也曾企图通过实验去发现磁荷与磁流。澳大利亚人艾伦哈弗特于20年间,在物理杂志上连续发表50多篇文章。他说他通过实验,研究铁尘在磁场中的运动时观测到了磁荷——磁单极子。当用强光照射铁尘时,铁尘的运动变得如同光把磁荷从铁尘表面打下来时一样。但是如何解释艾伦哈弗和别的物理学家曾经观察到过的这种效应呢?至今还是个谜。看来它是由实验方法上的微小失误造成的。而在后来的一切实验中都没有发现过磁单极子的任何痕迹。
磁单极子的假设是英国理论物理学家狄拉克于1931年提出的。他曾因预言反粒子的存在并为实验所证实而闻名世界。在当时狄拉克的新假设立即引起理论物理学家和实验物理学家的重视。与赫维赛德不同,狄拉克的结论根据充分,但它仍旧没有明确回答自然界到底有没有磁单极子。要解决这个问题还得靠实验。
现代物理学,是数学的科学。常常在物理学方程中掩盖着导致作出惊人的预言和重大发现的可能性。狄拉克磁单极子假说就是这样一个惊人预言。
从狄拉克公式得出,磁荷的最低“分量”约为电子电荷的100倍。可是,磁单极子对周围物质有很强的吸引力,因此在作实验时,有可能比较容易地将磁单极子同其他粒子分开。何况,磁单极子一旦诞生,它就如电子那样不会消失,而仅在和其符号相反的磁单极子相撞时才会湮灭。
与其他粒子相比较,对周围物质产生强相互作用的磁单极子,在感光底板上会留下又粗又黑的痕迹。前面提到的那个美国科研小组发现的正是这样的痕迹;他们用气球把感光底板上留下的多半是些重离子的痕迹,重离子也会在感光底板上留下又粗又黑的痕迹,而美国物理学家在对他们所发现的粒子痕迹上未能排除这种可能性。
人们也在加速器产生出来的粒子中寻找过磁单极子,并采用各种方法和现代最新的精密仪器,但都没有发现磁荷的任何迹象。
把不同物质,如矿物、火山玻璃、陨石、月球、土壤等破碎成各种形状的粉尘放进螺线管,使其沿螺线管的轴线运动,是发现磁荷的有效办法。假如粉尘中含有磁荷,那么螺线管的线圈中就会有电流产生。但实验结果表明,无论在地球物质中,还是天体物质里,都没有发现磁单极子。
但上述的实验并不能说明自然界就不存在磁单极子。现代的加速器能产生比质子质量重几百倍的粒子,若要产生更重的粒子,则目前加速器的能量还不够。如果磁单极子真的很重,那么加速器也就难以产生它。但是,这样的粒子可以到宇宙线中去寻找。因为宇宙线是高能粒子流,其粒子的能量比现在加速器所产生的粒子能量高10亿倍。但是,有一种情况妨碍着发现磁单极子,因为磁单极子同物质的相互作用是如此强烈。致使磁单极子在诞生后还来不及远走高飞离开其诞生地,就几乎一下子把自己的能量消耗殆尽,失去了速度。根据荷守恒定律,磁单极子是成对产生的,因此粒子失去速度,将会以很大的比率在其出生地湮灭、消失、变成单极粒子。
很难说清,为什么在地球内部和月球土壤里没有磁单极子。按理说,磁单极子做为宇宙物质的一部分,都是“第一次爆炸”的产物,如同辐射热那样定会有一部分保留下来。但所有捕捉磁单极子的努力都没成功,因此物理学家们怀疑,自然界一定存在某一种东西,妨碍着狄拉克设想的实现。
一切又是从数学开始……50年代中期美国布鲁克海评文实验室的两位科研人员,美籍中国物理学家杨振宁和美国年轻的物理学家密尔斯,共同研究麦克斯韦方程,期望用它来描述一类新的粒子——类似光量子的光子。但这种粒子与光子不同的是,它本身带有电荷,即“带电光”的量子。理论上有了新的进展。而近年来许多理论家都在努力使这种新粒子的理论更加完善。但至60年代末,这些研究都未能得出把电磁力和引起基本粒子和原子核裂变的弱力统一起来的理论,原来,这里所说的一切都是“弱电场”不同的表现,依条件而定,它被我们视为电、磁或基本粒子的弱相互作用。
海啸是一种骇人的自然现象,在发生海啸时,海洋中产生一种异常稳定的孤立波——孤粒子,它在波涛滚滚的大海中几乎永保自己的波型和能量不衰地涌向远方。原来象大海中会产生海啸那样,在弱电场中会发生“场啸”。苏联物理学家鲍尔雅科夫和荷兰科学家特霍夫脱在计算中首先发现了这一现象。并且每次“场啸”在空间引起类似的粒子,而特别重要的是,其中每个粒子都带一个单独的磁极——南极或北极。换句话说,新的弱电场理论证实了磁单极子假说!从数学观点来看,磁单极子不过是弱电场方程的特殊解;在物理场中,能量的凝结点就是粒子。
的确,磁单极子解不是弱电场方程的一般解,计算指出,只有当粒子的质量足够大,大到质子的1万倍这个特殊的物理条件时,才能获得。就质量来就,它和有机大分子一样大。
还有更新的磁粒子理论,即弱电场与强核场相统一的“大统一理论”。大统一理论是杨振宁和密尔斯思想的进一步发展,是建立统一场论的继续。
尽管大统一理论本身目前尚极不完善,但它对场啸——磁单级子的预言还是很有说服力的。
大统一理论中的磁单极子,是质量极大的粒子,其质量比质子质量大千万亿倍,也许比细菌还大,可谓基本粒子之怪!甚至叫基本粒子都不大确切。因此无论是现代的加速器,还是高能宇宙都不可能产生这种粒子,而它只能由第一次大爆炸时能量的“结晶”而生成。因为它需要符合自身生成的极高温度和极大的密度和能量。
人们确信,我们生活中发生过的任何一桩事件,没有不留自己的痕迹的。根据遗留的痕迹,我们就可以使它再现。但追溯宇宙历史却是另一回事。尽管这样,宇宙遥远过去的痕迹还是可见的。宇宙初期的理论模型——虽然其中包括许多推测,但并非是无根据的想象。
弱电场理论的创始人之一,美国物理学家旺别尔格的《最初三分钟》一书,生动地描述了自第一次大爆炸后1/100秒钟起宇宙的情况及其发展历史。
而在统一理论把上述时间提前到第一次大爆炸后的10的35次方秒。那时可算是最初“原生质”宇宙,还没有基本粒子,而只有它们的“原生体”——夸克,以及把它们连系在一起的激烈的相互作用;到处是一种类似带有凝结块夸克的火红色的浆液,其中有些凝结块可能带有磁荷、电荷或其他什么。当时的温度是如此之高,致使赤热的宇宙在其诞生后的一瞬间便形成了完美的对称,即宇宙的各种特性均以相等的比率出现。而统一对称的相互作用则分解成电磁相互作用、弱相互作用、强相互作用等形式,并一直保留到现在。
计算表明,第一次大爆炸给宇宙留下了足够重的磁单极子。但不知为什么有的实验学家却说,如果有这样的磁单极子,那么它们在地球周围和宇宙中的密度极小,平均每10的16次方个质子中约有一个磁单极子。
对于鲍尔雅科夫和特霍夫脱推测的“死沉的”磁单极子,理论和实验之间的分歧更大,这显然包括出于以下的看法。我们知道,许多中子星具有很强的磁场。这样的磁场会吸引或排斥“掉向”星球的磁单极子,而后者的能量则超过现代加速器所产生的粒子能量的数亿倍。这个能量足以使中子星物质中产生新的磁单极子瀑布;磁单极子被星球两极吸引,从而补偿了“熄灭”的磁场。
“大统一理论”所预言的那种磁单极子,大概很难发现。因为按物理学上核的尺寸,大多数磁单极子是慢粒子,但是,也正是这些慢粒子使银河系磁场才得以维持,而那些“精力充沛的”磁单极子早就飞离银河系,消失在无边无际的宇宙空间了。慢粒子对物质电离作用较弱,为了能观察到它们,需要比现有装置功率大千百倍的探测器。
自磁单极子的设想提出以来,迄今已有半个多世纪。通常,在这时期内,假设不被抛弃,那就被证实,而磁单极子则是罕见的例外,但它依然是个谜。今天它已成了解决一系列涉及到微观世界和宏观世界课题的突破口。看来磁单极子真是“踏破铁鞋无觅处”!
[楼主]  [119楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/04/30 06:55 

【阅读材料31】
直觉、灵感和想象
一、直觉
直觉对于创造的重大意义是通过它在科学的艺术的创造中所发挥的作用表现出来的。
(一)、凭借直觉作出抉择
从14世纪流传下来一个哲学故事“布里丹的驴子”,说的是一头驴子站在两堆同样大小、同样远近的干草之间,因为没法决定吃哪一堆干草而活活饿死了。
在现实生活中,当人们遇到存在多种选择的情境时,常常找不到逻辑的或物质的准确判断工具。这时人们必须付诸直觉,作出抉择。在各种可能性中无法分清优劣的情形,对于科学家和艺术家来说是经常碰到的,这时缺乏直觉能力,就会陷入如同“布里丹的驴子”一般的困境。如何抉择往往决定着一项重大创造活动的成功或失败。而抉择的正确与否,正是取决于直觉能力的高低。如德国物理学家普朗克提出了量子假说,却选择了把假说与经典物理学折衷的道路,结果失败了;而爱因斯坦却用光量子假说对量子论作出了重大贡献,爱因斯坦在这里正是凭借了他非凡的直觉能力。
鲁迅成为大文豪,是他弃医从文的结果。郭沫若、契诃夫也都有十分类似的情形。总之,正确选择最佳方案要靠直觉。
(二)、凭借直觉作出预见
在科技发展史上,常常出现这种情况:在科学家面前摆着纷繁复杂的材料,或者是过于简单、模糊和稀少的材料。在这种情况下,如果单纯依靠逻辑推理确定某种现象或思想
是否有广阔前景,几乎是办不到的。这时,科学家就要诉诸直觉。这种直觉也叫“战略直觉能力”,因为它决定了科学研究的发展战略。英国物理学家卢瑟福就具有非凡的战略直觉能力。正像波尔所说:“卢瑟福很早就以他深邃的直觉认识到,复杂的原子核的存在和它的稳定性,带来了一些奇异的和新颖的问题。”这种直觉判断,使卢瑟福很早就全力以赴地投入这方面的研究工作。结果,他率先发现了原子核的存在,并提出原子结构的行星模型,从而在原子物理学和原子核物理学方面作出了一系列重大的开创性贡献。
奇妙得很,他本人感到大惑不解的是:为什么其他物理学家没有发现应当去研究原子核呢?
(三)、凭借直觉提出新的思想
科学家和艺术家从占有大量经验材料到提出思想,这中间正像爱因斯坦说的那样:“不存在任何必然的逻辑联系而另有一种非必然的、直觉的(心理的)联系,它不是必然的,是可以改变的。”
以欧氏几何和非欧氏几何为例,我们便可知道,古希腊的欧几里得、19世纪俄国的罗巴切夫斯基和德国的黎曼,这三位数学家各自提出了有关平行问题的三种不同的公理,相同的是,他们都是凭借直觉而提出自己的公理的。欧氏定理是:在一个平面上过一条直线外的一点只能画一条平行线;罗氏几何说:在一个平面上过一条直线外的一点可以画两条不同的平行线;黎氏几何则说:同一个平面上任何两条直线一定相交,直线可以无限延长,但总长度是有限制的。
这些凭借直觉发现的公理都是相对真理。在日常的较小的范围里,欧氏几何足够精确了。黎氏几何则反映了大范围的现象:从北京到上海,不是直线,而是弧线,因为地球上的直线实际是过地球中心平面与地表两面相交截得的大圆,所以必定相交,长度有限,又可以无限延长。罗氏几何则反映了双曲型空间,这就是广义相对论所揭示的天文尺度上重质量恒星周围的空间——时间(四维时空)。
二 、灵感
(一)、灵感是创造性思维过程中认识发生的飞跃
你见过优秀的厨师炒菜吗?案板上摆着几十种佐料,他想都不想,看都不看,信手拈来,放下锅去,恰到好处。他凭的是什么?是多年厨师生涯培养出来的灵感和直觉。
现在市面上有假钞流通。道高一尺,魔高一丈。于是,各种各样的验钞器应运而生。有一次,银行一位点钞员正在清点由点钞机点过的钱。他把钱拿在手里,手指灵巧地以令人眼花缭乱的速度点着,突然他的手停在一张钞票上。他将它抽出来,往验钞机一照,原来真是张假钞。有人问他:“你是怎样看到这张假钞的呢?”他回答说:“我根本不用看,数到那一张时,我的头脑告诉我:这是一张假钞。”这位点钞员的本事也是凭借灵感或直觉。
其实,不仅是科学家、艺术家需要灵感才有伟大的建树。三百六十行,行行出状元。厨师和点钞员的灵感表现在不同的方面,要想成为状元,没有灵感的涌现,同样是不可能的。
(二)什么是灵感
灵感是人们在创造过程达到高潮阶段出现的一种最富有创造性的心理状态。是在创造过程中认识发生的飞跃,表现为如醉如痴的疯狂状态的一种正常的心理现象。在这种心理状况中,科学家会突然有所发现,文学家会突然创作出绝妙的情节,动人的诗句。
处在灵感状态的时候,创造者最富有创造力。它的特点是,思维中形象运动灵活、鲜明而又丰富。正像普希金所说:“灵感吗?它是一种心灵状况;乐于接受印象,因而也乐于迅速地理解概念。”
(三)灵感的特征
1.灵感是创造者调动自己全部智力使精神处在紧张状态的产物,这是灵感的最大特征。
2.灵感的产生需要条件
(1)灵感是长期辛勤劳动的结晶
1934年,被誉为中子王的意大利物理学家费米,得到一个引起原子核裂变的关键性发现。他回顾道:“当时我们正在不辞辛苦地研究中子诱发放射性的问题,迟迟得不出什么有意义的成果。一天,我来到实验室,忽然产生了一个念头:我应该考虑一下,在入射中子前面放一块铅会有什么效应。我一反常规,不惜付出艰苦的劳动.到机床上加工出一块铅,我分明感到某种不满意,因此我找种种借口拖延时间,不把这块铅放上去。最后,我终于准备勉强把它放到那里去。可是,我喃喃自语:“不,我不想把这块铅放在这里,我想放一块石蜡。”事情就是这样。没有前兆,事先也不曾有意识地进行过推理。我马上随手取了一块石蜡,把它放到原来准备放铅块的地方。”结果,一个伟大的新发现问世了,即假若先让中子束通过石蜡降低速度,那么,中子束再来射中靶子,就会有效地使靶中的原子核变得不稳定。
屠格涅夫是19世纪的俄国作家。有一次为写好一篇作品里的晨景,陷入冥思苦想之中。他这样回顾道:“我坐在房间里读书,忽然好像有什么东西推动了我,低声说:‘早晨的朴素的壮丽。’我几乎跳了起来——‘就是它!就是它,真正的美句啊!’”
灵感与懒惰者是无缘的,正像柴可夫斯基所说:“灵感是这样一位客人,他不爱拜访懒惰者。”
(2)因人而异的客观条件
如果说辛勤劳动是产生灵感的主观条件,那么,灵感的产生还需要具备困习惯不同而各不相同的客观条件。
一般地说,环境宁静清新,心情恬淡闲适,是产生灵感的良好条件。量子物理学中著名的费米统计是这样发现的:有一天费米与另一位物理学家一起舒坦地躺在寂静的草地上,两人手里都握着一根系有套索的玻璃棒,准备捕捉壁虎,费米盯着地面,随时准备拉他的套索,逮住壁虎,同时也任凭自己的思想去漫游。蓦地,从他心灵深处出现了他长久以来一直在寻找的一个因素:一种气体中没有两个原子能够恰好用同样的速度运动。这就是费米统计:在理想单原子气体里原子所可能有的每一种量子状态中,只可能有一个原子。
雪莱是19世纪著名的英国诗人,《解放普罗米修斯》是他的名作。据他自己的回忆,这首诗大部分是他在万山丛中卡拉卡拉古浴场(罗马古迹之一)残留的遗址上写作的。广大的平台,高耸的拱门,迷宫般的曲径,到处是鲜艳的花朵和馥郁的树木。罗马城明朗的蓝天,温和的气候,空气中洋溢着春意,还有那种令人心神迷醉的新生命的力量……这些都是鼓动他撰写这部诗剧的灵感。
三、想象
一切创造性思维都伴随着想象,一切创造活动都离不开想象。通过想象人们能够使智力活动“思接千载”、“视通万里”,打破时间与空间的限制,想像力使智力展翅高飞,视野开阔,看到前所未有的新天地。
(一)什么是想象
所谓想象,就是对头脑中已有的表象进行加工改造,创造出新的形象的心理过程。这里创建的新形象,称为“想象表象”。它是人脑以曾经亲身知觉的其他多种有关事物的表象为材料,通过分析与综合的加工,创造了未曾知觉过或未曾存在过的事物的形象。这种新的表象就是想象表象。
想象,是人类特有的一种智能,也是一种特殊的思维方式。想象创造是通过形式的或抽象的、实在的或虚幻的多种表象,创造出一种新形象的情节。考古学家根据出土文物构想出古代社会的种种情景;科幻小说作家根据现代科学技术的伟大成就和发展趋势,构思出未来社会的令人不可思议的种种情景。正是因为人类具有想像力,才创造出了人类社会的奇迹,所以说创造来自想象。
想象有不同的特点,可以分为不同的类型,有启发想象、幻想、组合想象、假想等。
(二)创造性想象在科学发现中的作用
同文学家一样,科学家也离不开创造性想象。19世纪著名荷兰化学家范特荷甫,就想象才能问题对许多科学家作了调查研究。结果表明:最杰出的科学家都具有极强的想像力。现代英国数学家布罗诺夫斯基在题为“想象的天地”演说中指出:“所有伟大的科学家都自由地运用他们的想象,并且听凭他们的想象得出一些狂妄的结论,而不叫喊‘停止前进!”’
创造性想象对科学发现的作用,表现在四个方面:
1.创造性想象对提出假说具有重要作用
假说亦称假设,是一种说明某种未经实践证实的现象的论题,其主要作用在于提出新实验和新观测。绝大多数的实验以及许许多多的假说是科学的发展形式,而观测都是以验证假说为明确目的进行的。假说的另一作用是帮助人们看清一个事物或事件的重要意义,若无假说,则这一事物或事件就不说明问题。问题——假说——规律(或理论)是公认的科学知识形成的一般公式。这就是说:最初总是先发现问题,然后根据观察实验得到的事实材料提出科学假说,假说经过实践检验得到确证或修正不正确的部分后,就又上升为规律或理论。
法国物理学家德布罗意提出物质波假说就是运用了创造性想象的结果。
当时,玻尔的旧量子理论只能用在氢原子这种最简单的原子上,连稍微复杂一点的氦原子都用不上。因此,微观世界的规律基本上仍是一个谜。而爱因斯坦发现,人们一直认为是波的光,其实也是粒子;同时他的相对论又说,物质和光都是能量的表现形式。因此,它们是相互关联的。于是,德布罗意想:物质粒子有质量又有能量(因此也有频率)。一个电子有频率,它不单是“内部心搏”,而且还伴随着“广大流通的脉搏”。就是在这个图景中,他的物质波假说形成了。即:物质微观粒子必定伴随有波,因此也带有波的性质。1924年提出的这一•假说,1927年为实验所证实,并确立了它作为微观世界基本规律的地位。
2.创造性想象在类比方法中也有重要作用
类比法亦称类比推理,是根据两个对象某些属性的相同,推出它们的其他属性也可能相同的间接推理,是一种有重要科学用途的逻辑方法。类比法的特征是需要应用不同知识领域中的材料,其重要一环是要找到合适的类比对象?这就要运用想象。
3.创造性想象是模型方法的一个重要手段
模型是在科学和技术中广泛采用的一种方法。模型包括物理模型、数学模型和想象模型等多种类型。想象模型是把想象与抽象方法结合运用而建立起研究对象(原型)的直观形象式的模型。
想象模型是获得新知识的重要工具。它能反映我们无法感知的研究对象的内部结构。 19世纪末、20世纪初,为探索原子结构,根据实验事实,运用想象建立了各种原子模型的科学家有洛伦兹、勒纳、汤姆逊、长冈米太郎、里茨和卢瑟福。其中最成功的是汤姆逊的正电原子球模型和卢瑟福的太阳系模型。汤姆逊设想出原子像葡萄干面包,带负电的粒子(葡萄干)嵌在正粒子构成的没有空隙的球状实体(面包)之中。卢瑟福设想,负电粒子像行星绕太阳一样地围绕带正电的占原子质量绝大部分的核旋转。
4.创造性想象是思维实验这一重要科学方法的一个要素
思维实验是在思维中对借助抽象和想象方法建立的理想化对象进行的实验,亦称理想实验。爱因斯坦说:我们必须“使用我们的想像力去想象一个理想实验”。英国数学家布罗诺夫斯基把思维实验干脆称为想象实验。伽利略想象小车在没有摩擦力的绝对光滑的平面上运动,这一思维实验使他发现了惯性原理。两个三角形两边和夹角对应相等它们就全等的几何定理,就是马赫用思维实验证明的。他想象用“思想剪刀”从二维空间剪下这样两个没有厚度的理想平面三角形,再想象它们移到一起必定重合。
直觉、灵感、想象这些非逻辑思维,在我们现实的生活中,还没有获得明确的地位。正像布鲁纳所说:改进教师和学生对非逻辑思维的运用,是有待解决的问题。

[楼主]  [120楼]  作者:-叶波-  发表时间: 2009/05/01 09:56 

二、磁是以太的量子涡旋
从以上的讨论我们知道,磁单极子一直没有被发现。因此,我们这样来考虑:是不是磁单极子根本就不存在呢?如果是这样的话,那么磁极又为什么总是成对地出现呢?
要解决这个问题,我们从类比入手。地球有一个地理北极和南极。有不有只有一个地理北极而没有地理南极呢?没有。因为地球在自转,存在一个自转轴,一根轴就一定有两个方向或两个极。于是很自然地就会想到,磁是不是也是一种转动呢?是一种什么东西的转动呢?带着这样一个问题,很自然地就会想到历史上开尔文认为磁是以太的转动。特别地,麦克斯韦的磁的物理模型中是这样说的:磁是以太的涡旋。具体地说是这样的:在《论物理学的力线》中,麦克斯韦通过类比方法提出了一个新的物理模型。在谈到这一模型提出的根据时,他说:“通过对于下述事实所作的考察:在特定方向上,电解质由于电流而发生移动和由于磁力的作用而发生偏振光的旋转,促使我把磁看作一种旋转现象,而把电流看作一种位移现象。”“旋转的磁”和“位移的电”结合起来就构成了一个旋涡式的电磁以太模型。这一模型在麦克斯韦的第二发现周期中起到了关键性的作用。
麦克斯韦的电磁以太旋涡模型首先是描述性的,它对以前曾用数学语言括表述的电磁规律,重新作了力学的唯象解释。按照这一模型,电磁场是由许多旋涡构成的,各个旋涡由于彼此间存在的微粒而相互分立;旋涡的轴指示磁场强度的方向;旋涡的圆周速度与磁场强度成正比;旋涡的切线力表示电场强度,该力的作用使转动着的旋涡表面带动了微粒,,而这个微粒流就相当于电流。麦克斯韦有一个著名的电磁感应惰轮模型图,图上面很清楚地标明磁是以太的涡旋。
如果磁真的是以太的涡旋,一个电磁以太涡旋必须有一根转轴,同时也有一角速度。如果把角速度的方向作为磁力线的方向,则磁力线指向的极是磁北极,另一个极则是磁南极了。这就是磁为什么总是有两个极的原因。电磁以太涡旋有一根转轴,一个转轴有两个方向,也就是有两个端或两个极。不存在只有一个极的转轴,由此可见,所谓的磁单极子是不存在的,这就简单地解决了磁单极子的难题。
将一根逆时针转动的轴竖直放置,此时它的角速度方向向上。如果迅速将其从中间切断,就变成了两根角速度都有向上的短转轴,由于切断处新生成了两个“端”,这两根短转轴共有四个“端”。它们依次是“上端”、“下端”;“上端”、“下端”。将该轴切成任意段都是如此,它们的共同特点是角速度保持不变。
磁棒也有完全相类似的特性。将一根磁北极在上的磁棒竖直放置,此时它的磁力线方向向上。如果迅速将其从中间切断,就变成了两根磁力线方向都向上的短磁棒,切断处新生成了两个磁极,两根短磁棒也有四个磁极,它们依次是北极、南极;北极、南极。将该磁棒分成任意根磁棒也都是如此,它们的共同特点是磁场方向保持不变。
只要把以太通量作为磁通量,把单位面积的以太通量作为以太通量密度,也就是磁感应强度B。由于磁是以太的涡旋,也就是说,以太从什么地方发出,通过一条闭合曲线,重新回到原来的地方。这就是单位面积的以太通量的散度为0。用数学语言即是封闭曲面的单位面积以太通量和与所包围体积的比值,当这体积趋于0时其极限为0。或者说任何小的封闭区域都没有纯粹的以太通过(即是任何相同时间里进出该区域的以太通量是一样的,既无源泉,也无漏洞)。这相当于证明了磁场的高斯定律或者磁感应强度B的散度为0这一麦克斯韦方程。也就是充分解释了磁场的第二个基本性质。因此,用磁是以太的涡旋可以解决磁场所有的性质。因此我们认为磁场就是以太的量子涡旋。以太的量子涡旋是非常小的、大量的和一个个的,所以磁场是不连续的,具有量子性。磁场大的地方以太的量子涡旋的密度就大。

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