转贴:王紫馨 “智慧出,有大伪——伪科学之梦呓:超光速” 智慧出,有大伪——伪科学之梦呓:超光速
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智慧出,有大伪——伪科学之梦呓:超光速
—— 物理学革命之十四 ——
王紫馨(方悟) 2006.4.10
2005年1月我在网上呼吁《救救相对论》,说“国际物理年以纪念爱因斯坦相对论发表100周年为主题,人们都在谈论和回顾相对论发表过程和它的历史意义,唯独忽略了科技界反相对论的滚滚浊流,许多人自称尊奉相对论,却不赞成相对论基本观点,背道而驰。一些人指责民科反相对论,却正是他们把青少年科技爱好者引上邪路。……我们的科学家中有过半数的人认为光速不是最高速度,可以超光速,主张超光速的霍金甚至被吹捧为超过爱因斯坦的伟大人物,相对论前提皆被否,它仅徒有虚名。在一个纸糊的舞台上吹吹打打,表面热闹,但物理学大厦的基础已被人挖空,它摇摇欲坠,危机四伏,明眼人已看到,而楼内的人还在手舞足蹈。在歌舞升平中我要大声呼喊:‘救救相对论吧!’”许多人不以为然,结果现在连中央电视台节目贵宾也参与鼓吹超光速了。
光速为基本物理常数,与具体物性无关,由于其涉及整个物理学框架,为我们所特别关注,它是我们这个宇宙诸方面性质的极限值之一,它和一系列定理、定律相联系,共同反映我们生存于其中的世界的基本特性。以无限论看世界,变化无常,哪有界限, 哪有固定不变的数。以有限论看世界, 天行有常, 不为尧存,不为桀亡,一切事物都是相对的, 有界度的,但事物中包含的共性, 抽象性则是绝对的, 不变的。
真空中的光速(C),测得的较早。1676年罗迈根据对木星卫星的观测得出光速有限的结论,惠更斯据此推算出光速约为 2×108米/秒。一切物体都在运动,但运动速度不是无限的,它有个极限,就是299792458米/秒,超过这个速度的事物不存在。1973年,第十七届国际计量大会通过长度——米的新定义: “米是光在真空中1/299792458秒的时间间隔内所经路程的长度。”(19) 这等于是把光速当作长度单位,从而使时间单位和空间单位统一起来,提高了长度计量的精确度,与天文学使用“光年”有异曲同工之妙。都反映了时空的同一性。
真空中的光速是一个常数并且是一切物理速度的上限,这个重要结论,主要是从美国物理学家迈克尔逊和莫雷的实验得出的,它是物理学史上最有名的几大实验之一。他们最初是想观察地球的运动对光的传播速度的影响。当时的流行观点认为光是一种在被称为“以太”的媒质中运动的波,它的表现应像池塘表面上运动的水波那样。人们还认为,地球是穿过以太媒质运动的,就像一艘在水面上运动的小船。在小船上的乘客看来,小船激起的涟漪朝着小船运动方向向前扩展的速度,要比涟漪向后扩展的速度慢一些,因为在前一种情况下要从涟漪原来的速度减去小船的速度,后一种情况却要把两个速度相加起来,这叫做速度相加定理,这个定理曾被看作是不证自明的。在穿过以太运动时,光速应随着它相对于地球运动的方向的不同而不同,因此,只要测出光在不同方向上的速度,就应能测定地球在以太中的运动速度。但是,迈克尔逊和莫雷却发现,地球的运动对光速根本没有影响,不管在哪一个方向上,光的速度都完全相等。这个发现使他们和整个科学界大吃一惊。6个月后,当地球在太阳的另一侧朝着相反的方向运行时,他们又重复做了实验,这一次也同样测不出光速有任何不同。他们还发现,运动中的地球朝不同方向发射出的光,它们离开地球的速度也全都相等。不管观察者在做什么运动(我们从运动中的地球上进行观察),也不管光源在做什么运动(我们观察的是运动中的π介子发出的光),光在真空中的速度总是具有恒定的值。
有人会说,“能不能把若干个较小的速度相加起来,构成一个超过光速的速度呢?”好,让我们设想一支速度等于光速的3/4的火箭,再设想一个人在火箭上从尾部朝火箭头部跑去,他的速度也是光速的3/4。按照速度相加定理,这两个速度合成的总速度应该等于光速的1.5倍,那个在火箭上跑的人应该能超过旁边天体所发出的光束,但实际情况是:既然光速固定不变是一个实验事实,在这个例子里,合成速度就必定小于我们上面所预期的速度值,不能超过极限值c。高速运动状态下,计算两个叠加运动的合成速度要用一个新公式:v=(v'+u)/(1+v'u/c2) v'和u是两个要相加的速度,c是光速。
从这个公式可以看出,如果原来两个速度都很小——同光速相比较而言——上式分母的第二项可以略去不计,这时得到的就是古典的速度相加定理。但是,如果v'和u都不小,那么,你得到的结果就总比这两个速度的算术和小一些。如上面所说的那个人在火箭上奔跑时,v'=(3/4)c,u=(3/4)c,用上面公式得出的合成速度,v=(24/25)c,仍小于光速。当两个速度中有一个等于c的时候,不管另一个速度有多大,用公式得出的合成速度都等于c。由此可见,不管多少个速度相加也永远得不到比光速更大的速度,这个公式已经由实验证明,而超光速没有任何实验证明。对一些观测现象,光速不变有诸多不容置疑的实验证据,光速可变却无一例实证。光速不变是相对论两个基本前提之一,否定光速不变,就否定了相对论。我猛烈地批判大爆炸说,就是因为它表面继承广义相对论,实质反爱因斯坦的所有理论。我们知道广义相对论是由狭义相对论发展而来的,没有狭义相对论哪来的广义相对论!大爆炸假说认为奇点上一切物理定律无效否定了狭义相对论第一个前提——狭义相对性原理:物理体系的状态据以变化的定律,同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是两个在互相平行匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。同时它还否定了广义相对论的广义相对性原理:描述各种物理过程的规律,对于所有参照系(包括惯性系和非惯性)都是等价的。二者合为一,可以统称为相对性原理,我又称之为物理定律普适律,大爆炸假说已经把自己存在的基础否掉了。它还认为在爆炸最初三分钟,宇宙以超光速膨胀,至今类星体仍在以超光速运动,它又否定了狭义相对论第二个前提——光速不变原理:任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度V运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。大爆炸假说一向被认为是广义相对论的合理推论,是从相对论中产生出来的,但实际上,大爆炸假说背叛了相对论。大爆炸假说先假设宇宙产生于一个无限高温度、无限大压力的奇点,然后说在奇点上一切物理学定律都不适用,不承认物理学定律的认识你能说它有科学性吗?尽管这种情况只存在三秒,也为一切反科学认识树立了榜样,谁都可以用特殊条件来推翻科学真理,所以各种伪科学的奇谈怪论和大爆炸假说比较,都是小巫见大巫。奇点上可以超光速,可以没有空间和时间,如果说空间和时间是物质存在形式,没有时空也就没有物质存在,大爆炸假说实际也否定了自身。它先是把引力推向极端,完全否认斥力的存在;然后又把斥力推向极端,否定引力作用,它违背了牛顿力学三定律所说明的任何作用力都是正反两种力同时存在,同时起作用的真理,其错误连经典理论都不能容忍。物理学定律作为普遍共性是没有例外的,它涵盖宇宙的起始,尤其是能量守恒作为宇宙顶级规律,适用于一切场合。“恒”为永恒不变,为一固定数值,“守恒”就是固守这一不变值。你的温度无限高等于说能量无限大,哪有“守恒”的可能,大爆炸假说连貌似科学都谈不到,科学界居然会受其迷惑!它说明我们的科学家缺乏逻辑思维,缺乏哲学头脑,
老子说“智慧出,有大伪”,是看穿了世间虚伪之徒。一方面是人类认识的进步,带来了部分人类群体的退步,认识的深化使大众把认识某些具有深刻思想的东西的任务交给了“专家、学者”,盲目崇拜专家。另一方面是某些人以专家面目出现,拉大旗作虎皮,打着红旗反红旗,在科学名义下兜售伪科学货色。主流科学家们对爱因斯坦“下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的”相对论观点十分清楚,却死抱着荒谬的大爆炸假说不放,令人不解,难道他们不知道反相对性原理就是反相对论,反光速不变就是反相对论,反相对论就是反对科学吗?“智慧出”,换个具有讽刺意味的说法,就是智慧缺失,只剩“大伪”。那些把“民科”打成“伪科学”,而对真正的大伪奉若神明的人,有什么资格以相对论卫士自居!主流派总以为自己完全正确,别人都是左道旁门,是错的,这种“完人”思想就已经使他们失去了正确性。相对论主要涉及高速运动所带来的明显变化,非低速运动常识所能理解,它是普遍性真理。当今“民科”中相当一部分人受部分主流科学家超光速观点的误导,把反相对论当作突破方向,必然荒废终生,一事无成。北京有家“相对论研究联谊会”,集中了许多非主流中坚分子,专反相对论,我替他们感到悲哀。
二十世纪以前,人们相信古典时空概念绝对正确,哲学家们常常把它们看作某种先验的东西,科学家们也没有想到对这些概念产生怀疑。十九世纪末人们开始了解到,硬把实验物理学最精密的方法所得到的许多结果纳入古典时空概念,就会出现矛盾。最先觉醒并从根本上批判古典概念的是马赫,马赫批判牛顿的绝对时空观对爱因斯坦冲破经典理论束缚提出相对论起了决定性影响。马赫指出,绝对时间无法根据比较运动来量度,无法用观测证明,完全是形而上学概念.绝对空间和绝对运动也不能演绎出可观察的事物,它们是纯思维产物,是一种干巴巴的概念。在辩证范畴系列中,绝对、无限、共性、本质、规律等都同属“无系列”,可互换通用.它们都无现实存在,都是通过其对应面的相对、有限、个性、现象、非规律性来表现的,所谓无限时空,无限运动就是绝对时空、绝对运动,绝对时空是错的,无限时空同样是错的,它们同样得不到经验证实。你怎么证明这个世界是无限大的,你的多个宇宙、11维世界、无限大引力,都是理论推论,而非试验证明的,也不可能得到试验证明,所以我们应取马赫的态度:凡无实验证明的皆为虚假。人们必须寻找更合理的说法去说明这个世界,相对论和量子力学就是这样产生的。爱因斯坦说:“马赫的真正伟大,就在于他坚不可摧的怀疑主义和独立性。”人的思想是最自由的,不受时空限制,一旦陷入盲从和迷信,它就给自己套上了枷锁,不再有创造力。马赫认为,思想进程应出自自己的判断和选择,唯一的前提是对事实必须适应,不对权威和教条盲从,要想统一科学,完成人类认识的目标,用"一分为二"的对立性认识决不可能。马赫认为,消除了对立,那些对应范畴的区别就再无价值,未来科学中,所有知识的小溪都将汇聚为共同的,不可分割的河流,这种整体性认识超出前人,是非常卓越的思想。在马赫的影响下,物理学家爱因斯坦产生了一个革命的想法:没有理由把古典的时空概念看做绝对真理,人们应该改变这些概念,使它们同新的、更精密的实验相适应。因此爱因斯坦1905年9月在德国《物理学年鉴》上的那篇著名的相对论论文《论动体的电动力学》里提出:
“光在空虚空间里总是以一确定的速度V传播着,这速度同发射体的运动状态无关。”
“对于大于光速的速度,我们的讨论就变得毫无意义了;在以后的讨论中,我们会发现,光速在我们的物理理论中扮演着无限大速度的角色。”“由此,当υ=V时,W就变成无限大。正像我们以前的结果一样,超光速的速度没有存在的可能。”
(《爱因斯坦奇迹年━━改变物理学面貌的五篇论文》[美] 约翰•施塔赫尔主编,范岱年、许良英译,上海科技教育出版社2001年版 第97━98页,第109页,第127页。)(下一篇,我将论述光速不变原因,解开这个自然之谜。)
你在科学杂志上、在互联网各科学论坛上,可以看到许多科研工作者和年青网民都热衷于超光速、虫洞、UFO等荒诞的东西,科学论坛更像梦幻园。虽然爱因斯坦说过这类讨论毫无意义,但人们仍把这类不可证的东西——真正的伪科学当科学正统,简直不可思议。
就拿天文学来说,把明显错误而当成科学理论的例子是类星体因红移量大被说成是超光速。谱线红移有两种可能:一是速度造成,二是引力造成,为什么不用引力红移来解释呢?广义相对论等效原理把加速场和引力场看成是同一的,把惯性质量和引力质量看成是同一的,牛顿也有这样的想法。爱因斯坦1916年在《狭义与广义相对论的浅说》中写道:“这个重要的定律过去确实已经记载在力学中,但是并没有得到解释。我们唯有承认一个事实才能得到解释,这个事实就是物体的同一个性质按照不同的处所或表现为‘惯性’,或表现为‘重量’。”(转引自《大学物理导论》 向义和编著 第312页)所以我们也可以把速度红移和引力红移同一起来。爱因斯坦完全没有必要向哈勃妥协,改变自己对静态宇宙的看法,说引进宇宙项是自己“一生最大的错事”的时候,他忘记了等效原理(同一性原理)的普遍性。当我们把速度红移和引力红移同一时,类星体的超光速问题也就解决了,光速依旧是绝对速度。
作为物理学家,爱因斯坦并未意识到相对论的巨大哲学意义。狭义相对论的相对性原理和广义相对论的等效原理讲的都是世界的统一性、整体性、同一性,都是讲宇宙中的万物都服从统一的规律,大一统物理规律具有普遍共性,对任何参照系都适用。而光速不变原理所说明的正是宇宙万物的有限性,说明具体事物的存在必有一个极限,决不是无限的。相对论用物理学语言对世界的二重性(二象性、绝对与相对、共性与个性、抽象与具体的关系)给予了最好的说明。一方面讲出了抽象事物——客观规律具有普遍共性、绝对性、无限性,另一方面又讲出了具体事物——如光,具有特殊个性、相对性、有限性、一切事物都是二者的统一(同一),我在《波粒二象解》中已指出了这一点。波代表着场,代表着整体所具有的普遍共性和无限性,粒代表着局部个体所具有的特殊个性和有限性,万物乃是二者的统一和同一。我们的科学家不了解相对论的哲学意义(爱因斯坦本人虽未清醒意识到,但他本能地用同一性、整体性看事物,使其政治观、道德观都带有了这一特点,他的思想意识是统一的,大众做不到),他们表面上说信奉相对论,骨子里却是知性对立观,反对相对论的同一性认识,反对物理世界的大一统特性,所以有人讲普遍规律未必有普适性,反对用引力红移解释类星体的所谓“超光速”,反对光速是绝对速度,反对事物存在的有限性,主张时空无限、宇宙无限。主张事物无限,实际是否定了客观规律的普遍性和世界的统一性,因为人的认识能力是有限的,所以你怎么能证明无限远的事物也按照你的定律来运动?无限论者都是不可知论者,这就是为什么牛顿等把宇宙看作是无限的人都认为世界不可能最终被认识,而到上帝那里去找第一推动力的原因。
方舟子是今日中国科技界一位打假英雄,我对他的大部分文章都很赞赏,但不喜欢他对主流伪科学的袒护,需知阻碍中国进步的不是“民科”而是“官科”,小小“民科”有多大能量!“民科”的东西多不合自然逻辑,但它没市场,而教条主义却把持着整个科学界,反伪人士对伪科学之害十分清楚,但对超光速这样的大伪却装看不见,是智力不足还是家丑不可外扬?我批判超光速的文章在主流网站上都遭到封杀,教条主义者可以允许在论坛里宣传和外星人性交,而不允许你对他们进行批判,有人说“你的东西太理性,太沉重,不利于论坛的活跃。”大一统观与对立观的分歧从哲学上说是存在不存在不可违背的绝对真理,我与某些人论争的焦点并不在有无试验,而在物理学要不要清理那些悖逆的假说,以及大爆炸宇宙学、核聚变、超光速这些东西究竟违不违反热力学第一、第二定律,违不违反相对论关于光速不变、物理定律普遍适用的要求,伪科学看不到,还要给别人做科普,岂不是误人子弟,若大中国真无人耶?我曾提出许多试验设想,现在虽然无人做,将来也会有人做。今日打假打苍蝇、蚊子,虽也必须,却对赶超作用不大,君不知,大爆炸奇点不认物理学,十一维宇宙弦论不可知,由对立观、无限观生出的超光速等梦呓也能占据科学界的主席台,就知道科学创新只是权势者的假面,主流之悲莫过于此。我已老矣,对那些既得利益者能否洗心革面并不抱幻想,但年青一代不会满足于现状,总有一天,他们会让中国龙腾飞。人们想往前走,想创新、想赶超发达国家,自会抛弃谬说,用试验去证实那些新的理论。
物理、物理,物之理也。理,从玉,指玉之纹,治玉须依纹理,做事,须依事理,即规律,理者,运动变化规律也。物理是探索物质运动变化规律的科学,它需要人们掌握丰富的科学文化知识做基础,要能静下心来读书、钻研、做实验,但体制的压迫,教条主义的束缚,青年人也难有大成就,是我们自己在扼杀人才,老教授们多做做伯乐和人梯吧。
我不知道有多少人承认科学的两条标准,就算一些人不承认逻辑证明是用自然逻辑、用基本规律来证明,只承认实验证明,也应该拿出相关的实验证据,而且对实验结果的说明必须具有唯一性,必须能比其他说明更合理。谱线红移有两种可能,一是速度造成,二是引力造成,当你用速度红移解释造成超光速错误时,为什么还要坚持,不去改用更合理的引力红移来解释呢?两说中只有一个是正确的,笛卡尔认为,凡是符合基本理论,能够讲得通的就是真理。当我们把速度红移和引力红移同一时,不但解决了违背光速不变的问题,也会发现更多的自然奥秘。真正的科技创新建立在基础科学的突破之上,现代中国只重技术创新,而技术环境又不如人,只能尾随发达国家,必落人后。基础科学要想有所突破,首先必须废止教条主义,提倡马赫的怀疑精神,对违背大一统基本自然逻辑的错误理论进行批判,把相对论和量子力学统一起来,送走科学的严冬,迎来百花齐放的春天。
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