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柏青山:物理学理论大厦的坍塌

2019-10-21  物理网文

 物理学理论大厦的坍塌

柏青山  (退休教师

(吉林大学物理学院公共物理教学中心  长春  130026

E-mailyang.changbiduan@163.com

摘要 就物质的存在形式而言,波具有弥散性,粒子是独立的一个个,两性集于一身的矛盾引起了笔者对“粒二象性”的怀疑。想到:粒子性来自《牛顿力学》,波动性出自《电磁波理论》(电动力学), “波粒二象性”的矛盾直接反映了这两大理论的对立。然而,它们又是支撑整个物理学理论大厦的基础,一旦否定其一,物理学的理论大厦必将坍塌。自在经典波动理论给出的平面波现象规律中发现了波的粒子性,即不连续性。加之,因能量是波的一大属性,电磁波的粒子性,即不连续性也就得到了普朗克揭示电磁辐射能量的粒子性,即不连续性的证实。这双重证据不但否定了“波粒二象性”,也表明了包含《电磁波理论》在内所有给出连续波的理论都是错误的。本文按序先谈波的粒子性,即不连续性的发现,再揭露《电磁波理论》的错误。于是,物理学的理论大厦也随之坍塌下来,让我们看到一个真实的物理学。

关键词:“波粒二象性”;波的粒子性决定了波的不连续性;物理研究的数学化;实验是检验方法的标准。



柏青山:物理学理论大厦的坍塌

柏青山:物理学理论大厦的坍塌

柏青山:物理学理论大厦的坍塌

波具有粒子性本性的发现

设,各种经典波动理论共有的平面波用下式表示

                                  (1)

因为波是波源产生的,要搞清波中各点的运动关系,就必须把波与波源联系起来。这里把产生波的作用激发源称为场源,把接触场源的点元称为波源。再设 是波源位置,令 ,称 为波源的历史时间,称t为波的观测时间(现在时间)。把(1)式改写成下式

                             (2)

我们参照(2)式先来认识(1)式所表达的物理涵义:

t不变时, x变化。我们看到,每一点x都再现了波源不同历史时刻 的运动状态 ,并构成一个空间横向的有序排列。表明在任一时刻t的波所展示的都是波源运动状态的全部历史;

x不变时, t变化。我们在x点看到的是波源运动状态 的历史变化,并构成一个时间纵向的有序排列。表明在波线上任一点x也都展示了波源运动状态的历史;

不变时,xt变化。我们看到,波源 时刻的运动状态 以波速c独立地向x轴正向传播,如同其它运动状态不存在一样。

以上三条清楚地表明,波是波源所有运动状态的传播,波中同一时刻t、不同x点的运动状态,同一点x、不同时刻t的运动状态,它们都不相关,彼此也不发生相互作用。就是说,每个 时刻波源的运动状态如同以波速飞出的子弹、互不干扰,即波中各点运动状态都具有粒子运动状态的独立性,即粒子性、不连续性。表明了所谓波,就是在弥散空间物质内部产生的大量粒子性个体运动所表现出的一种集体行为。就像多米诺骨牌那样,反映的是粒子性运动状态的独立性和独立的粒子性运动状态在粒子性个体间传播的现象规律。

由于这个粒子性是从经典波动理论给出的平面波现象规律中直接得到的,当然这个粒子性,即不连续性就是电磁波、机械波的唯一本性(本质)。加之,因能量是波的一大属性,电磁波的粒子性,即不连续性也还得到了普朗克揭示的电磁辐射能量的粒子性,即不连续性的证实。这双重证据不但否定了“波粒二象性”, 也表明了包含《电磁波理论》在内所有给出连续波的理论都是错误的。

电磁波理论》的错误

众所周知,麦克斯韦创建的《电磁波理论》对人类作出了巨大的贡献,推动了科学的发展、社会的进步。但因为它来自探索未知世界的假说,在理论上却是个谬论。当我们摆脱了以往的成见,以物理的眼光对麦氏方程组每个成员进行推敲时,它的错误便接踵而至。为看清问题的方便,这里先列出真空中的麦氏方程组:

 

(3)麦克斯韦对静电场高斯定理的推广式。而原定理不含时间之义是指与时间无关,在实质上这与时间无关恰是指静电场与产生它的静电荷时时相关,具有场与源的同时性。麦克斯韦在该定理中给场与源毫无根据地加进时间自变量 就推广到变化的电场中,但因为推广并不改变原规律,(3)式仍然是对场与源具有同时性的表述,即作为场源的变化电荷 与它产生的全空间变化电场 是同时的、同步变化的,即一个时刻的 产生该时刻的全空间静电场 。如, (20)式给出一个点电荷 产生的电场

                                  (11)

我们从(11)式看到,全空间的电场  与产生它的电荷  是同时的。可见,麦克斯韦对静电场高斯定理的推广,只是把一个由场源静电荷 同时产生的全空间的静电场 变为一个时刻的 产生一个该时刻全空间静电场 的随时间 变化的连续组合。如同电影,把一个个静止的画面接续地播放出来就构成一个连续变化的场景。显然,要产生这样的有源电场,必要求 具有无穷大的传播速度, 也决定了这个 个瞬时静电场。

(6)式是对稳恒磁场安培环路定理的推广式,我们看到,不但存在推广静电场高斯定理同样性质的错误,还因为在传导电流的中断处引入位移电流来接续,导致它的微分形式(10)是个错式。这是因为传导电流和位移电流的空间域是分开的、有界的,空间一点某一时刻的磁场旋度只能等于全电流密度,也就是分别等于传导电流密度或位移电流密度,不可能同时等于它们的矢量合。因而(23)式也不能把传导电流和位移电流产生的变化电场和变化磁场同时联系起来。

可见,经麦克斯韦推广两个定理得到的仍然是两个各自独立的且各有无穷大传播速度的瞬时静电场和瞬时稳恒磁场,并没有改变原静电场、原稳恒磁场的规律。其实,包括(4)(5)式在内的4个方程给出的都是场与源具有同时性的规律,当然由它们也不可能给出电磁波。麦克斯韦之所以由场与源具有同时性的麦氏方程组能给出有限传播速度的、具有推迟时间的、场点状态连续变化电磁波,就在于他对描述电场、磁场的时空函数毫无根据地、先验地加上了一个连续可微的数学条件。因此,来自探索未知世界的电磁波理论就是一错再错的产物。至此,随着《电磁波理论》的失败,物理学的理论大厦也随之坍塌下来。

3       一个真实的物理学

我们知道,在物理学中除牛顿力学外,其余的理论都来自探索未知世界的假说。理论大厦的坍塌

表明:

来自探索未知世界假说的理论在道理上必错。其具体原因在于我们对未知世界的无知,而“假说”二字就是在指明它的得到完全出自个人毫无根据的猜想。我们剖析假说,它创建于推广已知规律的假设之上,明显属于以迷猜谜,其实质就是以假设为铺垫,让数学成为跨越物理上的无知来编造未知的工具、实现猜想的试验品。由于推广仅是扩大了已知规律的应用范围,并不能将未知规律纳入已知规律之中。就道理而言,由于已知不包含未知,两者之间就不存在因果关系、必然的联系,当然此类假说的推理逻辑如同指鹿为马、十分的荒谬,也就不可能成为正确的理论、相对的真理。但也必须承认,它是我们为认识未知的世界不得不采用的探索方式,其客观作用仅在于获取与实验吻合或近似吻合现象,而获取未知现象的成功,才是为我们认识未知的世界迈出的第一步。也恰是这一步推动了科学的发展和社会的进步。可见,物理学在“假说”统领下的发展在牛顿之后并没有取得理论上的突破,还处在获取未知现象量的发展上、经验科学之中;

“理论创新”一直被我们认定是发展物理学的必须,但其依据却是对假说的误认。这是因为理论是揭示自然界本质规律的学说,而本质规律不管我们是否知道都是客观存在的。我们只能揭示、发现客观规律,却不能靠创新、创造来得到客观规律。因此,“假说”标志的创新,就是对物理学现存的一切都必须破字当头,去闯出获取未知现象的新路。也意味着惟有错误才是打开未知世界大门的钥匙,开拓未知世界的动力,获取现象的功臣。如,对物理学作出巨大贡献的创新者,如,麦克斯韦、爱因斯坦、德布罗意、薛定谔等都是下意识地利用了这一探索未知的绝窍。当我们也掌握了这一绝窍时,思想就得到彻底的解放,获得了创新的自由,不再受假真理的束缚之下;

不可否认,自然界的本质规律潜含在现象之中,由现象规律确定,因此揭示本质规律的理论必须建立在已知的现象规律之上。这就是假说与理论的本质区别。由此我们能够看到在物理学中存在两种研究方式:一种是对已知世界的研究,即以归纳总结已知的现象规律来揭示本质规律的理论研究。如,牛顿力学、静力学规律、普朗克对电磁辐射的粒子性,即不连续的揭示;另一种是对未知世界的研究,即为我们认识未知的世界以获取现象为客观目的的方法研究。如,经典波动理论、相对论、量子力学等包含来自假说的全部理论。这是我们认识自然界的两条腿,也是构成物理学的两大成份。可以说,仅此一条就道出了一个真实的物理学;

我们之所以误认假说为正确的理论,相对的真理。是因为几百年来我们一直坚持的“实验是检验理论的标准”错了。从而曲解了自然界,现已成为物理学发展危机的制造者,把物理学幽灵化的魔术师。也反映了我们认识自然界的形式化、机械化、实用化。“标准”的错误不但被物理学理论大厦的坍塌所证明,也在于实验本身究竟让我们看到了什么是需要我们来认识的。如,波是否连续决定波的本质是粒子性还是波动性,实验对此就无法分辨。仅此一例就可确认,实验本身就是需要认识的对象,而被检验的理论也是需要认识的对象。那么,所谓的“标准”,就是以需要认识的实验去检验需要认识的理论,这种以认识不确定的实验去检验需要认识的理论,如此混乱的逻辑又何能检验出正确的理论、相对的真理?笔者认为,理论属于人的认识范畴,它是否正确必须通过实验和人理性认识的双重检验。这也被理论大厦的坍塌所证明的事实。由于“标准”扔掉了人理性认识的一环,“标准”的实质就是用实验去同被检验的理论做机械对号,成为对假说预言能否应验的检验,能否获取未知现象的证明。因此,这种实验检验只能作为判定假说能否获取未知现象的方法标准,而不能成为检验理论的标准。

据上四点,本文说物理学理论大厦的坍塌,是指被我们公认的创建在假说上的假理论大厦的坍塌。其实,物理学至今也不存在理论大厦。

根据本文,希望物理工作者能重新认识物理学,好有个新的开始。

参考文献:

    郭硕鸿 《电动力学》 北京:人民教育出版社,19792月第1次印刷

2015-06-21

http://blog.sina.com.cn/s/blog_49905be30102vpcu.html  

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