相對論與量子力學(xué)的不協(xié)調(diào)問題

1、相對論與量子力學(xué)的不協(xié)調(diào)問題在“前沿科學(xué)”雜志創(chuàng)刊一周年座談會上，國家外國專家局原局長馬俊如發(fā) 言：“當(dāng)前科技界存在的最主要問題是對自己發(fā)展科學(xué)的自信心不夠。他說，缺 乏自信心表現(xiàn)在多方面。在基礎(chǔ)研究方面，表現(xiàn)為獨立思考提出來的研究命題很 少，大多數(shù)或者主要的都是跟著國際風(fēng)向走。同時，不敢挑戰(zhàn)權(quán)威，迎合國際觀 點，做一些驗證性的工作?！卑⑻m德基在起源中說：“科學(xué)是唯一的自動糾 錯的人類系統(tǒng)，不過，科學(xué)也是只有通過證明自己錯誤才得以進步的過程。”物理學(xué)最基本的目的是尋求自然界物質(zhì)運動的統(tǒng)一規(guī)律，然而現(xiàn)代物理學(xué)擁 有一個支離破碎的物理理念世界:超宏觀的有天文學(xué)的黑洞，宇宙大爆炸；微 觀的有微觀粒子

2、的波粒二象性；介于其間的有狹義和廣義相對論。量子力學(xué)的不 確定原理，使真空中充滿虛實粒子對，它們具有無限大的能量，按照相對論就應(yīng) 該有無限大的質(zhì)量，進而產(chǎn)生無限大的引力，宇宙就會坍塌成一個點，但實際宇 宙并未坍塌。我們的科學(xué)被劃分成了一個個相對孤立的體系，并不斷地進行繼續(xù) 的分化，看起來科學(xué)之樹越來越枝繁葉茂，但同時也越來越繁瑣，越來越孤立。實驗和理論的對立統(tǒng)一作為科學(xué)發(fā)展的內(nèi)在動力是根本的，也是顯而易見 的。但是，世紀之交的物理學(xué)革命表明，各理論體系之間的對立統(tǒng)一也是科學(xué)發(fā) 展的一種不可忽視的內(nèi)在動力，它有時也會導(dǎo)致新概念或新理論的提出。客觀世 界是統(tǒng)一的，作為反映客觀世界運動規(guī)律的理論必然

3、具有某種內(nèi)在的聯(lián)系。這是 從表面上的對立入手，追求本質(zhì)上統(tǒng)一的理論的客觀基礎(chǔ)。作為演繹前提的基本 概念和基本假設(shè)變得愈來愈抽象，愈來愈遠離感覺經(jīng)驗。僅僅通過實驗，用構(gòu)造 性的努力去發(fā)現(xiàn)真實定律是相當(dāng)困難的，甚至是不可能的。著眼于各理論體系之 間的對立統(tǒng)一，往往能創(chuàng)出新路。由于種種條件的限制，有關(guān)實驗在一定的歷史 時期內(nèi)不可能實現(xiàn)或一時難以完成。如果要等實驗與現(xiàn)有科學(xué)理論發(fā)生尖銳矛盾 時再立足于實驗事實進行研究，勢必大大延緩科學(xué)發(fā)展的進程。在這種情況下， 從舊有理論體系之間的矛盾入手，往往能取得突破。實驗由于設(shè)備復(fù)雜、要求精 度很高等原因，其他人往往難以重復(fù)，這樣便難于及時得到科學(xué)界的公認和受到

4、 應(yīng)有的重視?？茖W(xué)家（包括實驗者本人）對新實驗的認識有一個曲折的過程，特別 是那些觸及傳統(tǒng)觀念的實驗，其深刻意義往往需要很久才能被揭示出來。在現(xiàn)代物理學(xué)把各個學(xué)科的觀察分別描述成各種互相獨立的力作用系統(tǒng)，而 忽略了其中的內(nèi)在聯(lián)系。中科院原院長、理論物理學(xué)家周光召2005年在中科院 理論物理所的一次演講中所說：“像相對論、量子力學(xué)或是量子場論這些最基本 的理論，到現(xiàn)在為止，仍有跡象表明都不是最終的理論。無論是基本粒子，還是 天體物理，都在不斷提供很多新的現(xiàn)象，對這些現(xiàn)象，現(xiàn)有的理論完全無法解釋?！?我國一位著名理論物理學(xué)家曾表示：“從五十年代開始廣義相對論引力論工作者 用不同的條件和數(shù)學(xué)方法發(fā)表

5、了數(shù)以百計篇的場方程準確解的論文。但是，作者 們自己也不得不承認這些解的絕大多數(shù)和物理現(xiàn)象沒有關(guān)系?！蔽覈茖W(xué)家周光召先生在21世紀一百個科學(xué)難題一書的序言中明 確指出：“科學(xué)問題的產(chǎn)生和出現(xiàn)往往是科學(xué)真理產(chǎn)生的標志，往往也是一個全 新科學(xué)體系誕生的前提條件?！比绻f目前尚有100道物理難題困擾著人類；然 而比起其他99道物理難題來，量子力學(xué)同相對論的協(xié)調(diào)問題乃是所有問題的根 本。此問題實乃20世紀人類留給21世紀物理學(xué)的第一朵“烏云”。一位學(xué)者說： 現(xiàn)在的物理學(xué)家應(yīng)該是這樣的一些人，星期一、三、五研究量子理論，星期二、 四、六研究引力相對論，星期日就去向上帝祈禱。讓別人，最好是他自己能把

6、量 子理論與相對論結(jié)合在一起?！?】愛因斯坦于1946年就指出：“迄今為止想把量子論和相對論融合起來 的一切努力都遇到了抵制”?！?】30余年后惠勒再次指出：“我們常說，物理 學(xué)中最大的問題是協(xié)調(diào)量子論和相對論。我現(xiàn)在更顯明地說：量子論和相對論根 本不能協(xié)調(diào)”?！?】霍夫曼則說：“雖然在我們尋求知識當(dāng)中，這兩個理論一起 作出了最深刻的進展，然而它們必將彼此為敵，要等到一個更加有力的理論把這 兩個理論都征服了，它們的根本分歧才會得到解決。新理論會消除我們現(xiàn)在煞費 苦心獲得的關(guān)于空間、時間、物質(zhì)和輻射及因果性等的幻想。”【4】也有人說： 量子理論同相對論之間，有著深刻的，尖銳的，災(zāi)難性的矛盾。妥善

7、解決量子理 論同相對論之間的問題，應(yīng)該是蘊含了一場科學(xué)的革命。李政道提出，在21世 紀會出現(xiàn)四個重大的研究領(lǐng)域：目前在原來的物理學(xué)框架上，理論發(fā)展已經(jīng)很困 難，應(yīng)該有一個大的突破。應(yīng)該著眼于微觀的基本粒子和宏觀的真空態(tài)統(tǒng)一起來 研究，這比20世紀初的理論革命會有更加大的突破。本世紀20年代量子力學(xué)建立以后，狹義和廣義相對論與量子理論相結(jié)合， 一直是理論物理學(xué)發(fā)展的堅實基礎(chǔ)。半個世紀以來，這種結(jié)合不斷發(fā)展和深化， 也不斷接受科學(xué)實驗的檢驗。一方面，實驗事實充分證明相對論和量子力學(xué)在其 有效范圍內(nèi)是可靠的理論；另一方面，實驗研究和理論進展表明，它們也遇到了 一些難以解決的反常問題，其中一些問題是帶

8、有根本性的和革命性的，似乎難以 容納在相對論和量子力學(xué)的框架內(nèi)。（1）廣義相對論中應(yīng)用的是張量算子，而 它是以微分學(xué)為基礎(chǔ)的，這要求空間是光滑的，但是量子力學(xué)要求空間的量子化， 必然對廣義相對論建立的基礎(chǔ)產(chǎn)生沖擊，量子力學(xué)的基本方程是薛定鄂方程，為 一波函數(shù)的二階偏微分方程，因為波函數(shù)的標準條件是有限，唯一，連續(xù)，所以 事實上量子化的結(jié)論只是波函數(shù)求解時為了滿足連續(xù)這一標準條件所得出的結(jié) 果.運用薛定鄂方程證明波爾的定態(tài)假設(shè)即是例證。Einstein講的好：“任意次實 驗都不能證明我是對的，但只要一次實驗就能證明我是錯誤的?！币虼?，在相對 論和量子力學(xué)還處于興盛時期的今天，汲取這些理論的真理性

9、的內(nèi)容，克服它們 所面臨的疑難，進一步探索自然界的奧秘，就已經(jīng)提到當(dāng)代物理學(xué)家的議事日程 上來了。在這些種種矛盾和非協(xié)調(diào)的物理現(xiàn)象背后，存在著一個更為基本的自然 層面。所有的問題，如不涉及或深入到這一層面是不可能得出一個完整的解來的。 統(tǒng)一目前物理理論中的各個局部理論的工作，不應(yīng)當(dāng)是建立在通過修改或擴展某 一具體定律來實現(xiàn)的。這里需要的是一個更為有力的思想工具，或說是觀念。前蘇聯(lián)科學(xué)院院士塔姆說： .我們現(xiàn)在正處在認識自然構(gòu)造的根本規(guī)律 的一個新階段，量子理論、相對論、牛頓理論等等都將作為這些普通規(guī)律的一個 個特殊情況引伸出來。無法預(yù)言新的徹底的物理理論何時才能建立起來，也 不知它將如何建立起

10、來的.但在全世界有成千上萬實驗工作者和理論工作者 奮戰(zhàn)在物理學(xué)的這塊前沿陣地，這個事實使我們相信，這一時刻已為期不遠了”。 科學(xué)體系越是成就輝煌，魅力無限，它的基本理論就越容易被賦予類似宗教里教 義的地位。相對論體系作為一個理論體系并沒有完成。從前人繼承下來的慣性和慣性運 動的起源問題盡管有所發(fā)展，但并沒有解決。1960年代末以來，發(fā)現(xiàn)廣義相對 論存在時空失去意義的“奇性”，宇宙起源于奇性，星系演化經(jīng)過黑洞終結(jié)于奇性。黑洞不“黑”，任何有序物體掉進黑洞，都變成無序的熱輻射發(fā)射出來，從而信息 丟失。這不僅與物理學(xué)理論基礎(chǔ)之一的量子力學(xué)薛定諤方程的概率流守恒矛盾， 也與其他理論沖突。作為量子論和狹

11、義相對論的結(jié)合的量子電動力學(xué)和量子場論 更是如此。一方面，量子電動力學(xué)取得了巨大成功，可以給出與實驗精確符合的 微擾論計算結(jié)果，例如：關(guān)于電子反常磁矩的微擾論計算結(jié)果與實驗結(jié)果可以符 合到十幾位有效數(shù)字；格拉肖-溫伯格-薩拉姆(Glashow-Weinberg-Salam )的弱電模 型在很大程度上統(tǒng)一了微觀尺度上的電磁作用和弱作用，在相當(dāng)于1000倍質(zhì)子 質(zhì)量的能量尺度下與幾乎所有實驗符合；包括量子色動力學(xué)在內(nèi)的標準模型對于 強作用的一些性質(zhì)也能給出令人滿意的結(jié)果等。另一方面，與實驗精確符合的微 擾論計算在理論上卻并不成立，微擾級數(shù)本身一定會發(fā)散。標準模型中有20幾 個自由參數(shù)需要實驗輸入，

12、其中包括一些極重要的無量綱參數(shù)，如精細結(jié)構(gòu)常數(shù)、 四介子與電子質(zhì)量之比等。為了減少參數(shù)的大統(tǒng)一理論或超對稱大統(tǒng)一理論，往 往會導(dǎo)致質(zhì)子衰變?？墒牵瑢嶒炆弦恢睕]有觀測到質(zhì)子衰變現(xiàn)象，也沒有觀測到 超對稱粒子，這是為什么？超對稱如何破缺？為什么有夸克禁閉和色禁閉？為什 么夸克質(zhì)量譜中存在極大的質(zhì)量間隙？為什么會有三代夸克-輕子及其質(zhì)譜？理 論上作用極大的“真空”到底是什么?理論上計算的“真空”能量，與宇宙學(xué)常數(shù)觀 測值相應(yīng)的“真空能”相比，高出幾十到一百多個數(shù)量級，這又是為什么？這些問 題都難以回答。聯(lián)合國教科文組織1998年世界科學(xué)報告中有一段話：“Einstein的理論(相對 論)和量子理論是

13、二十世紀的兩大學(xué)術(shù)成就。遺憾的是，這兩個理論迄今為止被 證明是對立的。這是一個嚴重的障礙”。物理學(xué)家S.溫伯格在“引力論和宇宙論” 一書的緒論中寫道：“物理學(xué)并不是一個已經(jīng)完成的體系，相反它每時每刻都存 在著一些觀念上的巨大混亂，有些觀念像民間史詩那樣，從往昔的英雄時代流傳 下來；而另一些則像空想小說那樣，從我們對于將來會有偉大的綜合理論的向往 中產(chǎn)生出來?！敝Z貝爾獎獲得者海森伯(W.Heisenberg)說過：“在人類思想發(fā)展 史上，最高成果的發(fā)展幾乎總是發(fā)生在兩種不同思維方法的交會點上。它們可能 起源于人類文化中十分不同的部分.。因此，如果它們真正地匯合，也就是說， 如果它們之間至少關(guān)聯(lián)到

14、這樣的程度，以致于發(fā)生真正的相互作用，那么我們就 可以預(yù)期將繼之以新穎有趣的發(fā)展?！苯?0多年來，關(guān)于非平衡統(tǒng)計物理學(xué)的研 究前景也十分誘人，非平衡相變、耗散結(jié)構(gòu)、協(xié)同學(xué)等就是其中比較活躍的研究 領(lǐng)地。這幾年，人們注意到，遠離平衡的系統(tǒng)可能經(jīng)過突變進入混沌（chaos）狀態(tài)， 而且混沌態(tài)可能并不比時空有序的狀態(tài)更“無序”，混沌態(tài)和耗散結(jié)構(gòu)還可能交替 出現(xiàn)?，F(xiàn)在，人們大體上已了解到，混沌是非常普遍的自然現(xiàn)象，在一定的意義 上講，混沌狀態(tài)比無理數(shù)要多得多，而且混沌序（內(nèi)在隨機性）比自然界存在的有 理序（周期性）、無理序（準周期性）更“高級”，即使在通常認為由決定論統(tǒng)治的牛 頓力學(xué)中，也普遍地存在著

15、內(nèi)在隨機性，完全確定論的描述在牛頓力學(xué)中倒是少 如風(fēng)毛麟角。但是，混沌決不是簡單的無序，而更像是不具備周期性和其他明顯 對稱特征的有序態(tài)。在理想情況下，混沌狀態(tài)具有無窮的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只要有足夠 精密的觀察手段，就可以在混沌態(tài)之間發(fā)現(xiàn)周期和準周期運動，以及在更小的尺 度上重復(fù)出現(xiàn)的混沌運動。正因為如此，我國學(xué)者才從古漢語中引用“混沌”一詞 （氣似質(zhì)具而未相離，謂之混沌）來描述這種奇特的現(xiàn)象?；煦甾D(zhuǎn)變和非平衡相變 都是經(jīng)過突變而不是漸變實現(xiàn)的，這說明混沌狀態(tài)的出現(xiàn)也與對稱破缺有關(guān)?，F(xiàn) 在重整化技術(shù)已經(jīng)成功地用于混沌轉(zhuǎn)變的研究，已有一批反映通向混沌道路的數(shù) 學(xué)模型，而且新的實驗報道也在不斷涌現(xiàn)。這個成

16、為80年代重要研究課題的進 展，也許不僅會導(dǎo)致數(shù)理科學(xué)中基本觀念的又一次革新，而且可能導(dǎo)致對偶然性 和必然性、確定論和概率論等哲學(xué)范疇以及自然科學(xué)方法論的更深刻的認識。量子物理學(xué)伯克力物理學(xué)教程第四卷，這是美國上個世紀60年代以來 大學(xué)理工科流行教材。在全書最后的結(jié)束語中告訴你一個真實的物理學(xué)：“讀完 本書直至最后一章結(jié)尾的讀者已初步看到某些近代物理學(xué)中最核心的問題，他知 道了物理學(xué)還不是成熟的學(xué)科，存在很多基本問題，這些問題目前還看不到解決 的辦法?！泵繣.H.Wichmann量子物理學(xué)（伯克利物理學(xué)教程第四卷），復(fù) 旦大學(xué)物理系譯，科學(xué)出版社，1978年，502頁著名的科學(xué)家溫伯格在引力論

17、和宇宙論的開篇緒論的第一段就開宗明義：“物理學(xué)并不是一個已經(jīng)完成的邏輯體系。相反，它每時每刻都存在著一些觀念上的巨大混亂，有些觀念像民間史詩那樣，從往昔英雄時代傳下來；而另一些則 是像空想小說那樣，從我們對于將來會有偉大的綜合理論的響往中產(chǎn)生出來。為 了從這混亂中理出一個頭緒，一本物理書籍的作者可以采用下列兩種方法之一來 組織材料：一種是摘引物理學(xué)史；另一種是遵循他自己對物理學(xué)定律的最終邏輯 結(jié)構(gòu)的最佳推測，這兩種方法都是有價值的；要緊的是不要把物理學(xué)誤為歷史， 也不要把歷史誤為物理學(xué)?！泵繱.溫伯格引力論和宇宙論鄒振隆等譯，科學(xué)出版社，1980年第1 頁李政道 粒子物理和場論簡引書末展望章：

18、“當(dāng)然，我們不能預(yù)告未來。粒子物理的歷史曾經(jīng)充滿出乎意料的發(fā)現(xiàn)，它們轉(zhuǎn) 而導(dǎo)致了出乎意料的方向。在粒子物理的演化中，我們曾見證了很多例子，它們 顯示出的，有物理學(xué)家的智慧，也有愚蠢。似乎更可能的是，我們目前的了解也 是暫時的。我們的基本概念和理論將進一步經(jīng)受重大的改變。確實，很早以前就 有人說過：道可道，非常道，名可名，非常名。”李正道 粒子物理學(xué)和場論簡引（下冊）湯拒非 等譯，科學(xué)出版社1984 年第353頁王正行近代物理學(xué)（北京大學(xué)教材）書末結(jié)語最后一段告誡：“盡管相對論與量子力學(xué)已經(jīng)取得了很大成功，但我們還不能把近代物理學(xué)看成 一門已經(jīng)完成了的物理學(xué)。在當(dāng)代物理學(xué)研究中，絕大部分挑戰(zhàn)和機

19、會都是屬于 近代物理學(xué)的。在未來的一段時間內(nèi)，情況肯定還會是如此。我們還不能肯定地 預(yù)測在什么時候、在什么問題上將會有原則性地突破。不過，如果在實驗上發(fā)現(xiàn) 對相對論或量子力學(xué)作原則上的修改，也不會是完全出乎預(yù)料的。在迎接21世 紀到來時，近代物理學(xué)基礎(chǔ)正期待著原則性的新的突破?！蓖跽芯幹锢韺W(xué)（北京大學(xué)教材），北京大學(xué)出版社1995年，第 570頁 著名理論物理學(xué)家郭漢英在科學(xué)（上海）撰文，引用溫伯格“物理學(xué)不是 一個完成的邏輯體系”的一段話，明確指出：近代物理學(xué)的經(jīng)典理論、量子理論 和相對論這三大理論體系都沒有完成。物理學(xué)正面臨著新的挑戰(zhàn)，醞釀新的重大 突破。郭漢英物理學(xué)不是一個完成了

20、的邏輯體系載于科學(xué)（上海）2004 年3期狄拉克是一位可以同玻爾、Einstein齊名的著名物理學(xué)家，他的最大貢獻是建立 相對論性電子運動方程（狄拉克方程），并成功的通過方程的負能解預(yù)言了電子 的反粒子一一正電子的存在。作為處理數(shù)學(xué)物理問題得心拿手的物理學(xué)大師，他 對量子力學(xué)問題及其哈密頓描述有著深刻的系統(tǒng)的研究，對量子力學(xué)確定性爭論 問題有著清醒的、獨到的深刻見解，還指出含有時間變量的量子力學(xué)方程無解， 也指出量子電動力學(xué)為消除無窮大發(fā)散的重整化措施的依據(jù)不足。他聲名顯赫但 始終對物理學(xué)保持低調(diào)，認為現(xiàn)有的自然科學(xué)概念存在著成見，是暫時的、過渡 的，過分看重這些現(xiàn)有概念是錯誤的，必須質(zhì)疑，用

21、更精確東西取而代之。狄拉 克這些精辟的觀點，集中體現(xiàn)在1972年9月在意大利的物理學(xué)自然概念發(fā)展的 國際討論會上的發(fā)言中：“在回顧物理學(xué)的大發(fā)展時，我們看到，物理學(xué)的發(fā)展可以描繪為一個由許多小 的進展所組成的相當(dāng)穩(wěn)定的發(fā)展過程，再疊加上幾個巨大的飛躍。當(dāng)然，正是這 些大飛躍構(gòu)成了物理學(xué)發(fā)展中最有意義的特征。作為背景的穩(wěn)定發(fā)展大都是邏輯 性的，這時人們得出的一些思想都是按照標準的方法從以往的結(jié)果推導(dǎo)出來的， 但是一旦有一個大飛躍時，這就意味著必須引入某種全新的概念。“這些大飛躍經(jīng)常是在于克服某種成見。我們曾有自古以來形成的種種成見，我 們曾經(jīng)不加思索地接受了某種東西，只因為它們是如此地顯然，不容

22、置疑。然而 物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，必須對這些成見提出疑問，必須以某種更精確的東西來代替這些 成見，從而導(dǎo)出某種全新的自然概念。、“最后，我愿意對將來的展望略談幾句。物理學(xué)家的自然概念的發(fā)展當(dāng)然不會就 此止步。所以，對目前的一些概念賦予過分的重要性將是錯誤的。目前也許不過 是一個中間階段，我們必須認為將來的發(fā)展將是根本性的。我想將來的根本性將 不亞于從玻爾軌道到海森堡量子力學(xué)的發(fā)展過程。我不知道我們應(yīng)該等待多久這 些未來的發(fā)展才會出現(xiàn)。但是，它們肯定要出現(xiàn)，而且就像我在前面提到的，這 些將來的發(fā)展可能對決定論與非決定論的爭論給予新的啟示?！叭藗兂３Ｔ噲D找出得到這些新概念的途徑，有些人在當(dāng)前量子力學(xué)的公理

23、體系 概念上下功夫，我認為這不會有任何效果。你們只要想象一下過去有人曾在玻爾 軌道理論的公理體系上下過功夫，他們決不會想到把不可對易的乘法作為他們的 公理之一提出來接受挑戰(zhàn)。同樣，將來的任何發(fā)展都必然會涉及改變某種東西， 而這種東西到目前為止，人們還不曾提出過異議，它們不會由公理體系顯示出 來?！盤.A.M.Dirac物理學(xué)家自然概念的發(fā)展，載于中國科大 現(xiàn)代物理學(xué)參考 資料第一集，科學(xué)出版社，1976年，第1頁美籍華人著名的物理學(xué)家、諾貝爾獎金獲得者李政道把“一些物理現(xiàn)象理論上對 稱，但實驗結(jié)果不對稱”、“暗物質(zhì)問題、暗能量問題”、類星體的發(fā)能遠遠超過 核能，每個類星體的能量竟然是太陽能量的

24、1015倍、“夸克禁閉”稱為是21世紀 科技界所面臨的四大難題。無論是現(xiàn)存理論間或理論與事實間的微妙沖突都會引 導(dǎo)代表人類的思維拓展科學(xué)發(fā)現(xiàn)的新疆界。著名的物理學(xué)家、諾貝爾獎金獲得者史蒂文溫伯格說：“（基礎(chǔ)物理學(xué)）歷史的 風(fēng)險在于，在思考過去的偉大工作（比如相對論、量子力學(xué)等）的那些偉大而勇 敢的思想過程中，我們增加了對它們的這種崇敬，在我們想像的一種終極的物理 學(xué)理論中，我們變得無法再重新評價它們的地位?！碑?dāng)代著名的數(shù)學(xué)家和理論物 理學(xué)家霍金教授Stephen W. Hawking在他的時間簡史一書的結(jié)尾處這樣寫到： “然而，如果我們確實發(fā)現(xiàn)了一套完整的理論，它應(yīng)該在一般的原理上及時讓所 有

25、人（而不僅僅是少數(shù)科學(xué)家）所理解。那時，我們所有人，包括哲學(xué)家、科學(xué) 家以及普普通通的人，都能參加為何我們和宇宙存在的問題的討論”。楊振寧曾 經(jīng)說過，物理學(xué)的革命往往是從最簡單、最根本的問題開始的。我們應(yīng)該深究發(fā) 生這些現(xiàn)象的原因，找出事物運動的內(nèi)在規(guī)律。Einstein認為：“我們關(guān)于物理實 在的觀念決不會是最終的。為了以邏輯上最完善的方式來正確地處理所感覺到的 事實，我們必須經(jīng)常準備改變這些觀念一一也就是說，準備改變物理學(xué)的公理基 礎(chǔ)”。他還說：“然而為了科學(xué)，就必須反反復(fù)復(fù)地批判這些基本概念，以免我們 會不自覺地受它們支配。在傳統(tǒng)的基本概念的貫徹使用碰到難以解決的矛盾而引 起了觀念的發(fā)展

26、的那些情況下，這就變得特別明顯”。在這種思想的指導(dǎo)下， Einstein曾多次表示，他的理論絕不是完美無缺的終極理論，它們將來一定會被 其他更完善的理論來代替?！澳阋欢ㄏ胂笪以诖藭r此刻一定以滿意的心情來回顧 我一生的成就。但是仔細分析一下，卻完全不是這么一回事。我感到在我的工作 中沒有任何一個概念會很牢靠地站得住的，我也不能肯定我所走的道路一般是正 確的.但是確實有一種不滿足的心情發(fā)自我自己的內(nèi)心，這種心情是很自然 的，只要一個人是誠實的，是有批判精神的；”【1】。當(dāng)年還是無名小卒的 羅素將“理發(fā)師悖論”論文寄給德國著名邏輯學(xué)家特洛伯.弗理茲，此時特洛伯.弗 理茲已完成他的最重要著作算法基礎(chǔ)，

27、自認可以作為整個數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，準備 付印?？赐炅_素信特洛伯.弗理茲一聲長嘆，便在書的最后加上一段話：“一個科 學(xué)家所遇到的最不合心意的事，莫過于在他的工作即將結(jié)束時發(fā)現(xiàn)其基礎(chǔ)崩潰 了，我把羅素的來信發(fā)表如下.”。在這些種種矛盾和非協(xié)調(diào)的物理現(xiàn)象背后，存在著一個更為基本的自然層面。所 有的問題，如不涉及或深入到這一層面是不可能得出一個完整的解來的。統(tǒng)一目 前物理理論中的各個局部理論的工作，不應(yīng)當(dāng)是建立在通過修改或擴展某一具體 定律來實現(xiàn)的。這里需要的是一個更為有力的思想工具，或說是觀念。郭漢英現(xiàn) 任中國科學(xué)院物理研究所研究員，博士生導(dǎo)師，他在經(jīng)濟物理、場論和數(shù)學(xué)物理 等研究領(lǐng)域成果顯著，兩次獲得國

28、家自然科學(xué)二等獎。為了希望中國在跨世紀中 出現(xiàn)自己的基礎(chǔ)研究大家和獨創(chuàng)理論，郭漢英研究員說，目前物理學(xué)對宇宙的了 解，包括猜想只有4%，而完全不知的竟占到了 70%。同時郭漢英研究員提出： “相對論體系存在有待驗證的假定，基本原理不夠完善，相互之間存在不協(xié)調(diào)； 理論和時空觀念都有需要改進之處”。郭漢英研究員舉追捧我國層子模型的溫伯 格在引力論和宇宙論廣義相對論的原理和應(yīng)用一書的話：“物理學(xué)并不 是一個已完成的邏輯體系。相反，它每時每刻都存在著一些觀念上的巨大混亂， 有些像民間史詩那樣，從往昔英雄時代流傳下來;而另一些則是像空想小說那樣， 從我們對于將來會有偉大的綜合理論的向往中產(chǎn)生出來。”難道

29、物理學(xué)從來不是， 也從來沒有一個完成了的邏輯體系嗎？郭漢英研究員說，是的。陳一文先生說“當(dāng) 代愛因斯坦式國際大師級科學(xué)家已經(jīng)出現(xiàn)，只不過像愛因斯坦當(dāng)初嶄露頭角時那 樣，相當(dāng)時期內(nèi)未能被科學(xué)界主流多數(shù)學(xué)者發(fā)現(xiàn)與認識”。英國當(dāng)代科學(xué)史家 F?查爾默斯在科學(xué)究竟是什么中寫道：在這些領(lǐng)域里自稱為“科學(xué)家”的人， 往往認為自己是遵循物理學(xué)的經(jīng)驗方法的幽禁在他們現(xiàn)代化的實驗室里，透 過數(shù)字仔細端詳世界，不能知道他們努力遵循的方法不僅必然是無結(jié)果和沒有成 效的，而且也不是使物理學(xué)取得成功的那種方法。（1）該理論能夠給其理論內(nèi)容范圍之內(nèi)的觀察事實提供解釋。理論的成熟程度 與能解釋的觀察事實的全面性、準確性、無歧義性成正比。如果該理論不能給其 理論內(nèi)容范圍之內(nèi)的觀察事實提供解釋，那么這個理論就毫無意義了。如果理論 的框架十分龐大、外表十分華麗，而能解釋是事實并不多，理論的成熟度顯然不 夠。（2）為建立該理論的公理、假設(shè)和參量是充分的和必要的。因為公理和假設(shè)是 理論的基礎(chǔ)，因此理論的成熟程度與公理和假設(shè)的嚴密程度成正比