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萬有引力真的失靈了嗎！
萬有引力真的失靈了嗎！ 作者：馬英卓
提要
美國科學(xué)家質(zhì)疑“萬有引力定律”,中國科學(xué)家的反映是“基本定律”不容質(zhì)疑。問題是“引力定律”是否是基本定律?基本定律又是什么涵義?基本定律就一定精確嗎?
北京青年報(bào)2001年5月18日有一篇名為《萬有引力失靈了嗎?》的報(bào)道(見網(wǎng)站《當(dāng)代物理——物理論文集》的“國外新聞”欄目),我看了此報(bào)道之后,有感而發(fā)此篇議論。我認(rèn)為從表面意義上的角度,美國的科學(xué)家與中國的科學(xué)家的提法都對。實(shí)際上美國與中國的科學(xué)家都把引力定律當(dāng)作了“基本定律”,如果不把它當(dāng)作“基本定律”,美國科學(xué)家也就不質(zhì)疑它了;既然是確定的“基本定律”,中國科學(xué)家當(dāng)然認(rèn)為不容質(zhì)疑了,而要尋找其他的解釋。[人的思維有一個(gè)缺點(diǎn),一旦在現(xiàn)象事實(shí)方面有與原來理論有沖突(反常)的地方,為了保護(hù)原來的理論——也就是被科學(xué)哲學(xué)稱為“范式或科學(xué)研究綱領(lǐng)”,就必然要尋找其它的理由來解釋。]問題在于引力定律是不是基本定律,如果不是,那我們?yōu)槭裁窗阉?dāng)作基本定律來運(yùn)用。
基本定律就是理論體系的“公理”定律,是思考的出發(fā)點(diǎn),是邏輯的原始出發(fā)點(diǎn)——原始大前提,不是由其他定律推導(dǎo)出來的定律。而我認(rèn)為引力定律不是基本定律,理由有二:
其一,牛頓力學(xué)理論體系的基本定律是其三定律。而其三定律沒有包含“重力”方面的內(nèi)容,作為“重力”方面內(nèi)容的補(bǔ)充,不得不把引力定律當(dāng)作基本定律來運(yùn)用了。實(shí)際上,引力定律是牛頓三定律的(概念上的)“導(dǎo)出”定律,因?yàn)橛捎谧杂陕潴w是加速運(yùn)動(dòng),從其第一第二定律為出發(fā)點(diǎn)(牛頓力學(xué)理論真正的“范式或科學(xué)研究綱領(lǐng)”。一定要注意,牛頓第二定律是其第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。),從而認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)的原因也是由于外力造成的,于是,就“發(fā)現(xiàn)”了萬有引力。所以,引力定律不是基本定律。
其二,僅從引力定律公式產(chǎn)生的過程角度來看,在牛頓時(shí)代以前及同時(shí)代,其他許多人已經(jīng)得出了“太陽系”(僅僅在此范圍)行星公轉(zhuǎn)的向心加速度依距離太陽平方反比分布規(guī)律(真正的經(jīng)驗(yàn)公式,不是基本定律)。由于牛頓發(fā)現(xiàn)了地面上的重力(重力加速度)與“太陽系”中的衛(wèi)星及行星公轉(zhuǎn)的“向心力”(還是牛頓三定律的“范式”)是同一性質(zhì)(是偉大的發(fā)現(xiàn)),(然而把此同一性質(zhì)當(dāng)作同一種“力”——錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)化開始了。)再下一步,又依重力大小還與表現(xiàn)重力的物體(地面上的)的質(zhì)量有關(guān)系,同時(shí)又把“平方反比律”人為“加”上了質(zhì)量(中心質(zhì)量,實(shí)際上是太陽的質(zhì)量。),引力定律產(chǎn)生了。然后,問題又轉(zhuǎn)化了,拋開了“中心質(zhì)量”與地面上的“質(zhì)量”的區(qū)別后,引力開始“萬有”了。于是,在我吃飯的時(shí)候,我飯桌上的“燒雞”與我也就有了“引力”(可不是因?yàn)槲茵I了,燒雞對我有吸引力的“力”)。引力定律中的“平方反比律”本來是“宇宙”(太陽系)中的現(xiàn)象范圍,就無形地被人為地?cái)U(kuò)大到了“一切”的范圍,這是人的思維的錯(cuò)誤。僅從此角度,就說明了“引力定律”仍是經(jīng)驗(yàn)公式,不是基本定律。把一定范圍的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律人為地?zé)o限擴(kuò)大,有時(shí)可以產(chǎn)生“偉大”的發(fā)現(xiàn),但是,同時(shí)又是風(fēng)險(xiǎn)極大的“發(fā)現(xiàn)”,非常容易造成極大的認(rèn)識錯(cuò)誤。這也就是科學(xué)哲學(xué)家波普爾“證偽主義”能夠可以成立且有“用武”的地方。因?yàn)?我們?nèi)说乃季S的歸納(經(jīng)驗(yàn))語言(不僅僅是語言,也是認(rèn)識。)一般都用“所有格”。
美國科學(xué)家說在宇宙尺度水平上,牛頓的“萬有引力定律”就不再有效,也就是說“萬有引力定律”存在局限性,只在一定條件下成立。實(shí)際上是說反了,“萬有引力定律”恰恰是在宇宙尺度(太陽系尺度)上有效。在我們與我們飯桌上的“燒雞”之間,恰恰沒有一點(diǎn)“效”。有效不等于精確,因?yàn)椤耙Χ伞笔墙?jīng)驗(yàn)公式。引力定律僅在“九大行星”范圍內(nèi)“精確”(也不是絕對的),因?yàn)椤捌椒椒幢嚷伞本褪怯纱说贸龅摹Ｔ凇摆ね跣恰避壍乐?或在“水星”軌道之內(nèi),就不一定絕對按平方反比律。所以,“先驅(qū)者11”、“伽利略”以及“尤利西斯”等探測器偏離按照“萬有引力定律”計(jì)算的軌道,是很正常的。如果把此“偏離”現(xiàn)象當(dāng)作另外的什么莫名其妙的“力”在起作用,則是不正常的,這是我們思維的“不正�！薄�
經(jīng)驗(yàn)公式不一定精確,是不是理論的基本定律就一定精確了?這要從什么角度來看了�；径墒恰叭藶椤币�(guī)定的,當(dāng)然在理論內(nèi)部是精確的了。但是,基本定律如果要運(yùn)用到實(shí)踐中去,一般的來說,必須經(jīng)過“經(jīng)驗(yàn)命題”這個(gè)中間環(huán)節(jié),才能與現(xiàn)象世界建立“聯(lián)系”,所以,同樣不會(huì)是“精確”的。牛頓慣性定律是基本定律,產(chǎn)生它的“經(jīng)驗(yàn)命題”是“同一質(zhì)量同一初速度的物體阻力大則運(yùn)動(dòng)的距離短,阻力小則運(yùn)動(dòng)的距離長。”所以,我們把牛頓慣性定律運(yùn)用到實(shí)踐中去,就得通過此“經(jīng)驗(yàn)命題”來與現(xiàn)象層次建立聯(lián)系。因?yàn)槲覀儾豢赡芸吹健拔矬w在沒有外力的作用下,永遠(yuǎn)地做勻速直線運(yùn)動(dòng)”。
說一千道一萬,產(chǎn)生這些糾纏不清的問題的根源,還是由于牛頓力學(xué)體系本身的缺陷所造成的。在沒有重力場的前提下,牛頓力學(xué)體系(牛頓第一第二定律;注:牛頓第三定律是力學(xué)體系定律,不受有沒有重力場條件的限制。)才成立。在重力場的前提下,牛頓力學(xué)體系不成立。引力是對“重力”本質(zhì)的錯(cuò)誤認(rèn)識。愛因斯坦認(rèn)識到了“重力”的本質(zhì),但是又在“空間”的方面走了彎路,“就像他的光線在引力場中走彎路一樣”,把物體本身的“慣性與重性”同一的認(rèn)識,轉(zhuǎn)化為拋開物體的“參考系變換”的問題了。我們必須把沒有重力場空間與有重力場空間作為認(rèn)識的前提,才可以捋清我們的思維。而有重力場空間的參考系是確定的,因?yàn)樵谥亓龅闹行亩加幸粋�(gè)“特殊質(zhì)量(可不是什么引力質(zhì)量)的”天體,這個(gè)“天體”就是確定的參考系。如果沒有此前提的認(rèn)識,我們的思維永遠(yuǎn)是在“邏輯循環(huán)”的怪圈中打轉(zhuǎn)。比如:沒有“特殊物體”(整體天體)與一般物體區(qū)別的認(rèn)識,就會(huì)產(chǎn)生引力場是由于其中心“質(zhì)量”,質(zhì)量又是產(chǎn)生引力場的根源,于是,質(zhì)量又是產(chǎn)生“引力”的根源,引力還是“力作用”,而“場”的存在又沒有意義了。目前在此方面的許多爭論與探討的問題,都是毫無意義的,是在引導(dǎo)一些人消耗一生的精力或消耗許許多多人的精力。相對論把人們“相對”得暈頭轉(zhuǎn)向。當(dāng)我們問一位幼兒園里的兒童,你數(shù)一數(shù)屋子里有多少人時(shí),這個(gè)兒童就說有六個(gè),實(shí)際上是七個(gè),你就會(huì)笑話他,因?yàn)樗麤]有把自己算進(jìn)去。然而,我們在“相對論”的問題上,是在犯同樣的錯(cuò)誤。狹義相對論的光速不變(與光源的運(yùn)動(dòng)無關(guān))的假設(shè)本身就是意味著有絕對參考系背景,否則,光速本身又是怎么判定的呢。當(dāng)你在描述“相對”的時(shí)候,你別忘了你自己本身就是參考系,你自己本身就是一個(gè)物體。在這方面,可不像判斷那位兒童的錯(cuò)誤那么簡單了,因?yàn)槲覀兠總�(gè)人在看別人的描述時(shí),自己又不是“旁觀者”了,也身臨其境了。不要為沒有絕對參考系而發(fā)愁,因?yàn)槲覀冊诳陀^世界里總可以找到我們需要的參考系。
我們?yōu)槭裁窗选叭f有引力定律”當(dāng)作了基本定律,就是因?yàn)榕ｎD力學(xué)體系(三定律)沒有對“重力”有正確的認(rèn)識,不得不把“引力定律”硬塞進(jìn)來充數(shù),自欺欺人地當(dāng)作基本定律。我們目前缺乏的正是對牛頓力學(xué)與“重力”的統(tǒng)一的認(rèn)識,否則,今天就沒有那么多的人在書上及在因特網(wǎng)上看到那么多的人在討論“引力與空間”的問題了。牛頓呀牛頓,你有了偉大的發(fā)現(xiàn),為人類做出了巨大的貢獻(xiàn),同時(shí)你的“引力”又給你身后的多少人帶來了多少的麻煩,到如今已經(jīng)三百年了,為你的“引力”怎樣變?yōu)橹苯幼饔孟牧硕嗌偃说木?至今還有人在探討“引力的屏蔽”(把引力當(dāng)作獨(dú)立存在的“東西”了)問題,真是罪過。自由落體的下落原因本不是由于外力作用的結(jié)果,也不是力作用的結(jié)果,難道“作用”就一定是“力”嗎!在這個(gè)世界上,難道沒有“力”,就沒有自己運(yùn)動(dòng)的東西了嗎。脫氧核糖核酸不是自己在復(fù)制自己嗎!我們?nèi)祟悓κ澜绲恼J(rèn)識主要是由于我們是在改造世界的過程中來認(rèn)識世界的,于是,就把我們?nèi)祟悓κ澜绲淖饔靡部陀^化了,當(dāng)作了客觀世界的作用了�！傲Α眮碓从谖覀�?nèi)祟愔w對世界的作用,于是,就把“肢體”的作用外化了。我們今天的人類已經(jīng)在改變著我們對客觀世界認(rèn)識的角度,我們已經(jīng)把我們?nèi)祟愖陨懋?dāng)作了客觀世界的一分子。那我們在“引力”的問題上為什么還以“自我”為中心呢。
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