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牛顿力学制约着现代物理学的前进脚步

来源:不详       更新时间:2012-7-31 12:08:52
 
理学的正确发展。当今被视为科学前沿课题的暗物质和暗能量,便是典型的例证。

  70年前瑞士天文学家弗里兹·兹威基发现,具有极高速度的星系围绕星系团中心运动,只有把中心质量大幅度增加,才能用万有引力定律解释这种运动现象。据此他提出星系团中大量存在暗物质的猜想。

  不言而喻,暗物质假说立论的首要条件,是对万有引力定律的理解及运用均正确无误,倘若察觉其中之一存在端倪,就必然会对暗物质假说的合理性提出质疑。

  众所周知,星系和星系团中心的距离,它们分别到地球的距离,都极其遥远。它们同时发出的光传到地球的时间长度相差悬殊。因此,在同一画面观测到的它们的位置关系,虽在同一宇空却非同一宇时,而且隔离它们的时间长度总是大得惊人。如漠视这种情况而套用扎根于世俗时空观的万有引力定律,那必然因削足适履而难以应对星系团中令人惊异的变故。

  科学的发展常有类似之处。三百年前地绕日的轨道速度之谜,产生出“上帝第一次推动”的宗教神话;今日星系的极高速度萌生出了暗物质的怪命题。像地绕日的“神秘的切线力”只有在日地月系的演化过程中才能被说明一样,星系极高速度的不可思议性惟有在更大系统的非线性复杂作用中方可被阐明。因此,从二者均拘泥于二体作用模式的通病看,复杂系统演化论的基本思想,是医治物理学痼疾的灵丹妙药。

  我们知道,哈勃图中的超新星距离我们甚为遥远。有的超新星发出的光线要历经上百亿年才能到达地球。由光速不变原理知道,超新星发出的光线传到地球所经过的时间,与其到地球的距离成正比。因此,哈勃图纵坐标所表示的距离,也间接代表着接收到的光线的传播时间。由于这些时间是超新星很多年前发出的光到达地球的时间,所以哈勃图原本是一幅天文考古图,实际上它只是揭示了红移与自今算起的以往时间长度的正变关系。由此理应得出所考察的以往那个时间段内,宇宙相关区域曾经加速收缩的结论。不言自明,此与以世俗时空观看待哈勃图而作出的宇宙正加速膨胀的论断恰好相反并构成镜对称关系。

  从另方面说,在同一画面观测到的各个超新星的位置关系,因距离差别悬殊,故虽处同一宇空却非同一宇时,而且隔离它们的时间长度总是大得惊人。如果漠视这种情况而运用生根于世俗时空观的多普勒效应,那么以此为据的说教岂能算科学结论?

  总括而言,物理学开创期所必经的形而上学发展阶段,决定了牛顿力学的“基本理论都是线性的”(北大王晓钢语)。相对论和量子力学虽然在两个相反方向对它做出了有质变意义的扩张,但均未涉猎非线性交互作用的现实力学原型。三者的数理方程对时间的反演均具有对称性,其揭示的物理过程均具有可逆性。既然“真正的物理学定律不能是线性的”(杨振宁语),那么物理学新发展的突破口也就日益清晰了。

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