由易學(xué)思想設(shè)計(jì)的三個(gè)物理實(shí)驗(yàn)

1、由易學(xué)思想設(shè)計(jì)的三個(gè)物理實(shí)驗(yàn)一、驗(yàn)證宇宙并非在膨脹的實(shí)驗(yàn)1929年哈勃宣布：“宇宙正在膨脹著。星系之間的空間隨時(shí)間線性增加，星系本身并沒(méi)有改變；而且星系越遠(yuǎn)，離去得越快1-p115。而后，由列梅特、伽莫夫等人開展為大爆炸理論，根本要點(diǎn)是：在100-200億年之前，宇宙生之于一次大爆炸，物質(zhì)、能量、時(shí)間和空間都由爆炸中創(chuàng)生，爆炸前那種原始的無(wú)限稠密被稱為“奇點(diǎn),由爆炸引起的膨脹，如今仍在繼續(xù)著。從30年代開場(chǎng)，膨脹的宇宙模型已經(jīng)為大多數(shù)宇宙學(xué)家所承受，如今被稱為現(xiàn)代宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型?，F(xiàn)代宇宙學(xué)被定義為：“以廣義相對(duì)論為理論根底，以哈勃定律為觀測(cè)根據(jù)，并在宇宙學(xué)原理的假設(shè)下,研究整體宇宙的構(gòu)造、運(yùn)動(dòng)

2、和演化規(guī)律的一門學(xué)科(2-p85)。此前15年，斯利弗在美國(guó)天文學(xué)協(xié)會(huì)的一次會(huì)議上，公布的觀察結(jié)果是：“一些亮堂星云(后來(lái)被證實(shí)是星系)，既有藍(lán)移的，也有紅移的；更遠(yuǎn)的弱光星云，“全都展示紅移(1-p111)。沒(méi)有做出任何解釋。哈勃有效地以“宇宙梯法解決了確定星系間隔 的問(wèn)題之后，通過(guò)對(duì)自己測(cè)定的24個(gè)河外星系間隔 的分析，發(fā)現(xiàn)紅移量大致同星系間隔 成正比，即(1-0)/(2-0)d1/d2。當(dāng)時(shí)普遍認(rèn)為，這個(gè)結(jié)果“唯一可能的物理學(xué)解釋便是河外星系都在以正比于它們間隔 的速度退離我們而去3-p140，由此得出的hv/d，被稱為哈勃定律。其中h為哈勃常數(shù)，d為星系間隔 ，v為星系退離速度。d和v

3、“都不是可測(cè)量的量(8-p403)。哈勃定律作為膨脹宇宙論的根底原典、現(xiàn)代宇宙學(xué)的觀測(cè)根據(jù)，存在如下紕漏：1、該定律中既沒(méi)有可觀測(cè)的物理量，何以能成為“觀測(cè)根據(jù)?又缺乏作為必要條件的觀測(cè)數(shù)據(jù)，如何斷定其正確?2、設(shè)星系在t內(nèi)退離間隔 d=vt=hdt；根據(jù)哈勃關(guān)系式/=d/d，應(yīng)隨時(shí)間線性增加，即該定律成立的必要條件是紅移譜線持續(xù)挪動(dòng)而不是紅移。近40年來(lái)，新理論與新技術(shù)的結(jié)合，相繼發(fā)現(xiàn)了一些不調(diào)和的紅移現(xiàn)象。海爾天文臺(tái)的阿普80年代末就聲稱：“我們有38個(gè)不調(diào)和紅移天體與24個(gè)星系相關(guān)聯(lián)。這個(gè)數(shù)字之大，不允許我們將它一筆勾銷(1-p151)。根據(jù)這些佐證，至少在某些情況下，關(guān)于紅移跟膨脹關(guān)聯(lián)

4、的傳統(tǒng)解釋是錯(cuò)的。紅移跟運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)確實(shí)并不具有唯一性。根據(jù)狹義相對(duì)論，運(yùn)動(dòng)物體發(fā)出的光被靜止者觀測(cè)時(shí)將發(fā)生頻移，和聲波頻移機(jī)理一樣，用多普勒效應(yīng)解釋沒(méi)有錯(cuò)。根據(jù)廣義相對(duì)論，具有強(qiáng)引力場(chǎng)的靜止物體發(fā)出的光，在引力勢(shì)較高處觀測(cè)也要紅移。即光的頻移有兩種機(jī)制，聲波頻移卻僅有一種，用多普勒頻移解釋光現(xiàn)象就必然會(huì)喪失引力頻移機(jī)制。通常的解釋是：“引力不能定量解釋星系的普遍紅移，引力效應(yīng)至少不占主導(dǎo)地位(4-p509)，可以忽略不計(jì)；霍金的說(shuō)法是：“星系的引力場(chǎng)沒(méi)有足夠強(qiáng)到對(duì)它有明顯的效應(yīng)(5-p47)。哈勃宣布宇宙在膨脹時(shí)，全世界可以理解廣義相對(duì)論的人寥假設(shè)晨星，“據(jù)記載，本世紀(jì)20年代初有一位記者告訴

5、愛丁頓，說(shuō)他聽說(shuō)世界上只有三個(gè)人能理解廣義相對(duì)論，愛丁頓停了下，然后答復(fù)：我正在想這第三個(gè)人是誰(shuí)(5-p83)；50年代之前，“廣義相對(duì)論大體上是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，60年代之后才“從考察數(shù)學(xué)構(gòu)造到開場(chǎng)按照物理來(lái)考慮(6-p72)；尤為重要的是，這個(gè)時(shí)期利用穆斯堡爾效應(yīng)在高度差h=22.5的條件下，“極其精細(xì)地測(cè)得57fe的一條譜線的紫移，波長(zhǎng)相對(duì)變化僅有/gh/22.510-15，與理論預(yù)告值在誤差范圍內(nèi)符合(7-p94)。引力頻移被準(zhǔn)確地測(cè)量出來(lái)后，就不得不成認(rèn)“引力是一種極其宏大的力量(6-p66)。即此不難算出，在地球引力場(chǎng)中光子通過(guò)22.5，需時(shí)t1=h/=22.5/3108s-1=7.

6、510-8s。由哈勃關(guān)系/=d/d=ht=10-10/年t；當(dāng)/2.510-15時(shí)，t2=2.510-153.15107s/10-10=7.88102s。根據(jù)平直而各向同性的宇宙學(xué)原理,當(dāng)/2.510-15時(shí)，引力效應(yīng)/哈勃效應(yīng)=7.88102s/7.510-8s=1.51010。很顯然忽略引力效應(yīng)肯定是個(gè)重大失誤。大爆炸膨脹宇宙論被稱為標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型，存在3個(gè)問(wèn)題：其一、不考慮引力效應(yīng)就不符合現(xiàn)代宇宙學(xué)的定義；其二、40年前就測(cè)出的引力頻移比膨脹效應(yīng)大1010數(shù)量級(jí)，早已粉碎了“唯一的物理學(xué)解釋神話；其三、“廣義相對(duì)論用時(shí)空構(gòu)造的幾何性質(zhì)來(lái)表示引力潮(8-p328)，哈勃當(dāng)時(shí)并不理解，用多普勒

7、效應(yīng)解釋紅移屬于以偏概全；時(shí)至今日假如仍不考慮引力效應(yīng)，宇宙常數(shù)偏孝退離速度偏大的錯(cuò)謬，將永遠(yuǎn)不可能得到糾正。為了確定引力跟紅移的定量關(guān)系，特作如下討論：一、改變高度差重做穆斯堡爾實(shí)驗(yàn)，根據(jù)兩次測(cè)得的數(shù)據(jù)，可以確定：1、紅移相對(duì)變化量跟間隔 還是間隔 平方相關(guān)；2、導(dǎo)出相關(guān)公式，為比擬引力奉獻(xiàn)和哈勃奉獻(xiàn)提供根據(jù)。二、有人認(rèn)為，光在漫長(zhǎng)的星際旅途中會(huì)受到無(wú)數(shù)恒星的影響，其左彎右折必然使紅移量產(chǎn)生較大改變，無(wú)法予以斷定。其實(shí)并非如此，可根據(jù)右圖說(shuō)明如下：圖中a為發(fā)光恒星，、n為兩個(gè)恒星，p為太陽(yáng)；光線ab受它們影響的實(shí)際傳播線路為ab、b、d、de、ef；f為地球，fa為根據(jù)經(jīng)歷認(rèn)定的光傳播線路。

8、實(shí)際上b是光在附近沿能級(jí)一樣的測(cè)地線通過(guò)的軌跡，可以影響紅移的僅為b。即此可得如下推論：推論1、光無(wú)論受多少恒星影響發(fā)生左彎右折，決定紅移或紫移的只有直線間隔 。推論2、a使光紅移，f使光紫移，由于地?恒，地球的影響可以忽略不計(jì)。推論3、由實(shí)驗(yàn)得出的公式，可以用于定量解釋星系的普遍紅移，同時(shí)將成為確證哈勃定律正確與否的判據(jù)。參考書目1、(美)巴里派克著愛因斯坦的夢(mèng)湖南師范大學(xué)出版社1989年2、薛曉舟等著現(xiàn)代物理學(xué)的哲學(xué)問(wèn)題河南大學(xué)出版社1996年3、袁正光主編指導(dǎo)干部科普知識(shí)全書改革出版社2000年4、大百科全書編委會(huì)大百科全書物理卷大百科全書出版社5、(英)霍金著許明賢等譯時(shí)間簡(jiǎn)史湖南科技

9、出版社1995年6、(英)霍金著胡小明等譯時(shí)間簡(jiǎn)史續(xù)篇湖南科技出版社1995年7、倪光炯等著近代物理上?？萍汲霭嫔?979年8、董光璧等著世界物理學(xué)史吉林教育出版社1994年二、光速不變與波粒二象性在討論這兩個(gè)問(wèn)題之前，首先需要廊清物理學(xué)理論中的3種觀念。1、物理學(xué)不研究“物質(zhì)，正如沒(méi)有人可以講出“水果是什么滋味一樣，因?yàn)槎叨际浅橄蟮念惛拍?。?shí)際上物理學(xué)只研究質(zhì)量、電量、能量跟時(shí)空的關(guān)系，“物質(zhì)屬于誤用的哲學(xué)概念。2、從牛頓那個(gè)時(shí)代開場(chǎng)，物理學(xué)就分牛頓范式和非牛頓范式，前者研究孤立質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，后者討論熱、光、電、磁的本質(zhì)；如今已經(jīng)非常清楚，熱、光、電、磁現(xiàn)象的本質(zhì)都是電磁波，統(tǒng)稱為能量。

10、3、現(xiàn)代物理學(xué)理論可以分為以質(zhì)量計(jì)量、用時(shí)空描繪，以能量計(jì)量、用位形描繪兩大體系，物理客體理應(yīng)分為質(zhì)量系統(tǒng)和能量系統(tǒng)兩大類。同理粒子物理學(xué)就應(yīng)該分清質(zhì)量子(即費(fèi)米子)和能量子(即玻色子)，本質(zhì)差異在于有沒(méi)有靜質(zhì)量。據(jù)此，先討論光速不變問(wèn)題。所謂的光速不變是一種簡(jiǎn)稱，實(shí)際所指是光速與光源運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)，或曰：光總是各向同性的。根據(jù)“質(zhì)量是慣性的量度，光子沒(méi)有靜質(zhì)量，自然就應(yīng)該與光源的慣性無(wú)關(guān)。人們通常表現(xiàn)出的“不理解，根源在于誤認(rèn)為任何“物質(zhì)都具有慣性，忘記了慣性只與質(zhì)量相關(guān)，屬于牛頓范式獨(dú)霸天下產(chǎn)生的常識(shí)性錯(cuò)誤，不清楚物理客體應(yīng)該分為質(zhì)量系統(tǒng)和能量系統(tǒng)兩大類。討論光的各向同性，首先必須根據(jù)兩系

11、統(tǒng)構(gòu)造論確立如下觀念：所謂的宇宙是質(zhì)量體(包括電子、質(zhì)子、原子、分子到其大無(wú)比的天球)懸浮在能量海洋(即連續(xù)輻射)中的巨系統(tǒng)。只有當(dāng)能量(子)從質(zhì)量體中放出(或被吸收)時(shí)，才表現(xiàn)出一份一份的粒子屬性，被稱為光子；而這種能量(團(tuán))在連續(xù)輻射的海洋中傳播時(shí)，那么總表現(xiàn)為波。只需要以石塊擲入水中后，水波總是各向同性傳播為類比，就很容易理解光波總是各向同性的道理。得布羅意提出波粒二象性，至今已有七十余年，開場(chǎng)時(shí)說(shuō)微觀“物質(zhì)既是粒子又是波，后來(lái)改為既不是粒子又不是波；由于實(shí)際測(cè)量的結(jié)果是：用干預(yù)儀得到衍射圖象，用計(jì)數(shù)器記下的是粒子數(shù)，就將微觀粒子的實(shí)在性跟意識(shí)聯(lián)絡(luò)起來(lái)，認(rèn)為終究是粒子還是波，由測(cè)量者的意

12、識(shí)所決定，關(guān)鍵在于選用什么樣的儀器。直到今天波粒二象性照舊是個(gè)說(shuō)不清道不明的謎。實(shí)際上只需要擯棄掉“物質(zhì)這個(gè)誤用的哲學(xué)概念，并成認(rèn)物理客體分質(zhì)量、能量?jī)蓚€(gè)系統(tǒng)，問(wèn)題即可以迎刃而解。光子的波粒二象性已如前述，只需要將在能量海洋中傳播和由質(zhì)量體吸收(或放出)分開考慮，答案就已經(jīng)非常明確：波屬于能量系統(tǒng)的屬性，而粒子性總跟質(zhì)量系統(tǒng)相關(guān)。光子屬于能量子，如今討論質(zhì)量子的問(wèn)題。根據(jù)量子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，粒子永遠(yuǎn)不會(huì)停頓運(yùn)動(dòng)。按enn2h2/8l2被關(guān)在l4a箱內(nèi)的電子(=e=9.110-31kg)，最低能量狀態(tài)(基態(tài))也還有2.3ev能量，通常稱它為電子的動(dòng)能，又是一種植根于“物質(zhì)這個(gè)誤用概念的常識(shí)性錯(cuò)誤。量

13、子場(chǎng)論成認(rèn)微觀存在分粒子和場(chǎng)，每一種粒子都對(duì)應(yīng)著一種場(chǎng)，卻講不清二者之間的關(guān)系終究如何。只需要將電子放到質(zhì)能兩系統(tǒng)構(gòu)造論的框架去考察，就不難發(fā)現(xiàn)所謂的電子動(dòng)能并非屬于電子，而是網(wǎng)絡(luò)態(tài)的能量海洋作用于電子的結(jié)果。任何粒子實(shí)際上都處在“樹欲靜而風(fēng)不止的被動(dòng)狀態(tài)，傳統(tǒng)將這種能量理解為電子“自能，是基于質(zhì)、能不分產(chǎn)生的常識(shí)性錯(cuò)誤。試想：空中懸浮的氣球不能靜止的原因在于空中能量分布不平衡，水中木屑的動(dòng)能亦來(lái)自于水，都不屬于氣球和木屑自身所有；即此為類比就不難理解粒子性和波之間的互相關(guān)系。結(jié)論：所謂的波粒二象性，是使用分別適用于能量或質(zhì)量系統(tǒng)的儀器，檢測(cè)由質(zhì)量子和能量子構(gòu)成的復(fù)合態(tài)產(chǎn)生的不同效應(yīng)。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

14、：同時(shí)使用干預(yù)儀和計(jì)數(shù)器對(duì)質(zhì)量子進(jìn)展觀測(cè)，當(dāng)光柵的隙縫小于粒子的直徑時(shí)，放在光柵背后的計(jì)數(shù)器就不會(huì)記下粒子數(shù)。理由是通過(guò)光柵的只能是能量海洋中傳遞的一列波，具有靜質(zhì)量的粒子將被“濾掉。三、絕對(duì)時(shí)間和相對(duì)相間牛頓將時(shí)間分為“自身在那里流的絕對(duì)時(shí)間和“可感知的及外界的度量的相對(duì)時(shí)間。狹義相對(duì)論預(yù)言“動(dòng)鐘變慢；廣義相對(duì)論預(yù)言“一個(gè)鐘所處的引力勢(shì)越低(深)，它走得越慢。通常都說(shuō)相對(duì)論的預(yù)言被證實(shí)，說(shuō)明牛頓的時(shí)間觀念是錯(cuò)的；實(shí)際上恰恰相反，即此正好證明了時(shí)間確實(shí)有絕對(duì)和相對(duì)之分。牛頓之前，惠更斯已導(dǎo)出單擺周期公式t2(l/g)1/2，據(jù)此創(chuàng)造的擺鐘至今仍在使用，其走時(shí)快慢與g直接相關(guān)：g越大，t越小，走

15、時(shí)讀數(shù)即變大；反之即被稱為變慢。這個(gè)結(jié)果為什么正好跟廣義相對(duì)論的預(yù)言相反呢?因?yàn)槲锢韺W(xué)研究的客體分兩個(gè)系統(tǒng)：一是由牛頓范式沿襲而來(lái)的，用質(zhì)量計(jì)量、用時(shí)間和空間描繪運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量系統(tǒng)；一是由非牛頓范式沿襲而來(lái)的，用能量計(jì)量、用位形描繪運(yùn)動(dòng)的能量系統(tǒng)。擺鐘的讀數(shù)屬于質(zhì)量系統(tǒng)計(jì)量的相對(duì)時(shí)間，可以通過(guò)調(diào)節(jié)擺長(zhǎng)l使所有的鐘走時(shí)一致，其作用直接源于發(fā)條的彈性勢(shì)。剛旋緊發(fā)條時(shí)走時(shí)慢些，發(fā)條松弛時(shí)走時(shí)即變快。用原子鐘實(shí)測(cè)的結(jié)果正好跟廣義相對(duì)論預(yù)言一致，這又是為什么呢?由于原子釋放能量子跟它所處環(huán)境的能級(jí)直接相關(guān)，而能量子的t即代表該能級(jí)的內(nèi)稟時(shí)間，由能密梯度g決定，是無(wú)法人為改變的，故而稱之為絕對(duì)時(shí)間。如下圖，行星r從遠(yuǎn)日點(diǎn)n向近日點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，動(dòng)能(正能)逐漸增大，g亦隨之增大；由向n運(yùn)行時(shí)，勢(shì)能(負(fù)能)逐漸增大，g亦隨之增大。沿n方向，正能密梯度g遞增，負(fù)能密梯度g遞減。原子鐘走時(shí)由g決定，顯示的是絕對(duì)時(shí)間；擺鐘走時(shí)由g決定，顯示的那么是相對(duì)時(shí)間。小結(jié)：絕對(duì)時(shí)間是彎曲