現代物理中的錯誤的是什麼

A. 現代物理學一定是正確的嗎

科學發展是一個對世間萬物不斷認知了解的過程

舉個例子吧：古代人，認為天圓地方，即使我們以現代的科技程度，知道那種觀點是錯的

但在古代，人們依然認為那是對的 因為他們不了解 不知道 它是相對的

而我們現在物理學上的一些觀點 論證 即使現在是正確的 在將來也有可能被推翻 成為錯誤的

但這些觀點起碼在推翻以前是正確的 物理學上沒有本質上的錯誤 只有方向上的錯誤

B. 簡介現代物理學的盲區

1） 對相對論的審思

當年愛因斯坦就是從關於光速和關於時間要領的思考開始，創立了狹義相對論[1]。我們今天探尋現代物理學革命的突破口，也應該從重新審思時空的概念入手。 愛因勞動保護坦創立狹義相對論是從講座慣性系中不同地點的兩個「事件」的同時性開始的[4]，他規定用光信號校正不同地點的兩個時鍾來定義「同時」，這樣就很自然地導出了洛侖茲變換，進一步導致一個四維時空（x，y，z，ict）（c是光速）。為什麼愛因勞動保護擔提出用光信號來校正時鍾，而不用別的信號呢？在他的論文中沒有說明這個問題，其實這是有深刻含意的。

時間、空間是物質運動的表現形式，不能脫離物理質運動談論時間、空間，在定義時空時應該說明是關於什麼運動的時空。現代物理學認為超距作用是不存在的，A處發生的「事件」影響B處的「事件」必須通過一定的場傳遞過去，傳遞需要一定的時間，時間、空間的定義與這個傳遞速度是密切相關的。如果這種場是電磁場，則電磁相互作用傳遞的速度就是光速。因此，愛因斯坦定義的時空實際上是關於由電磁相互作用引起的物質運動的時空，適用於描述這種運動。

愛因斯坦把他定義的時間應用於所有的 物質運動，實際上就暗含了這樣的假設：引力相互作用的傳遞速度也是光速c.但是引力相互作用是否也是以光速傳遞的呢？令引力相互作用的傳遞速度為c』。至今為止，並無實驗事實證明c』等於c。愛因斯坦因他的「物質世界統一性」的世界觀而在實際上假定了c=c』。我持有「物質世界既統一，又多樣化的」以觀點，再加之電磁力和引力的強度在數量級上相差太多，因此我相相信c』可能不等於c。工樣，關於由電磁力引起的物質運動的四維時空（x，y，z，ict）和關於由引力引起的運動的時空（x』，y』，z』，ic』t』）是不同的。如果研究的問題只涉及一種相互作用，則按照現在的理論建立起來的運動方程的形式不變。例如，愛因斯坦引力場方程的形式不變，只需把常數c改為c』。如果研究的問題涉及兩種相互作用，則需要建立新的理論。不過，首要的事情是由實驗事實來判斷c』和c是否相等；如果不相等，需要導出c』的數值。
我在二十多年前開始形成上述觀點，當時測量引力波是眾所矚目的一個熱點，我曾對那些實驗寄予厚望，希望能從實驗結果推算出c』是否等於c。令人遺憾的是，經過長斯的努力引引力波實驗沒有獲得肯定的結果，隨後這項工作冷下去了。根據愛國斯坦理論預言的引力波是微弱的，如果在現代實驗技術能夠達到的測量靈敏度和准確度之下，這樣弱的引力波應該能夠探測到的話，長期的實驗得不到肯定的結果似乎暗示了害因斯坦理論的缺點。應該從c』可能不等於c這個角度來考慮問題，如果c』和c有較大的差異，則可能導出引力波的強度比根據愛因勞動保護坦理論預言的強度弱得多的結果。

弱力、強力與引力、電磁力有本質的不同，前兩者是短程力，後兩者是長程力。不同的相互作用是通過傳遞不同的媒介粒子而實現的。引力相互作用的傳遞者是引力子；電磁相互作用的傳遞者是光子；弱相互 作用的傳遞者是規范粒子（光子除外）；強相互作 用的傳遞者是介子。引力子和光子的靜質量為零，按照愛因斯坦的理論，引力相互作用和電磁相互作用的傳遞速度都是光速。並且與傳遞粒子的靜質量和能量有關，因而其傳遞速度是多種多樣的。

在研究由弱或強相互作用引起的物質運動時，定義慣性系中不同的地點的兩個「事件」的「同時」，是否應該用弱力或強力信號取代光信號呢？我對核物理學和粒子物理學是外行，不想貿然回答這個問題。如果應該用弱力或強力信號取代光信號，那麼關於由弱力或強力引起的物質運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空（x，y，z，ict）及關於由引力引起的運動的時空（x』，y』，z』，ic』t』）
有很大的不同。設弱或強相互作用的傳遞速度為c』』，c』』不是常數，而是可變的，則關於由弱或強力引起的運動的時空為（x』』，y』』，z』』，Ic』』t』』），時間 t』』和空間（x』』，y』』，z』』）將是c』的函數。然而，很可能應該這樣來考慮問題：關於由弱力引起的運動的時空，在定義中應該以規范粒子的靜質量取作零時的速度c1取代光速c。由於「電弱理論」把弱力和電磁力統一起來了，因此有可能c1=c，則關於由弱力引起的運動的時空和關於由電磁力引起的運動的時空是相同的，同為（x，y，z，ict）。關於由強力引起的運動的時空，在定義中應該以介子的靜質量取作零（在理論上取作零，在實際上沒有靜質量為零的介子）時的速度c』』取代光速 c，c』』可能不等於c。則關於由強力引起的運動的時空（x』』，y』』，z』』，Ic』』t』』）不同於（x，y，z，ict）或（x』，y』，z』，ic』t』）。無論上述兩種考慮中哪一種是對的，整個物質世界的時空將是高於四維的多維時空。對於由短程力（或只是強力）引起的物質運動，如果時空有了新的一義，就需要建立新的理論，也就是說需要建立新的量子場論、新的核物理學和新的粒子物理學等。如果研究的問題既清及長程力，又涉及短程力（尤其是強力），則更需要建立新的理論。

1）對量子力學的審思

從量子力學發展到量子場論的時候，遇到了「發散困難」[6]。1946——1949年間，日本的朝永振一郎、美國的費曼和施溫格提出「重整化」方法，克服了「發散困難」。但是「重整化」理論仍然存在著邏輯上的缺陷，並沒有徹底克服這一困難。「發散困難」的一個基本原因是粒子的「固有」能量（靜止能量）與運動能量、相互作用能量合在一起計算[6]，這與德布羅意波在υ=0時的異性。
現在我陷入一個兩難的處境：如果採用傳統的德布羅意關系，就只得接受不合理的德布羅意波奇異性；如果採納修正的德布羅意關系，就必須面對使新的理論滿足相對論協變性的難題。是否有解決問題的其他途徑呢？我認為這個問題或許還與時間、空間的定義有關。現在的量子力學理論中時寬人的定義實質上依然是決定論的定義，而不確定原理是微觀世界的一條基本規律，所以時間、空間都不是嚴格確定的，決定論的時空要領不再適用。在時間或空間的間隔非常小的時候，描寫事情順序的「前」、「後」概念將失去意義。此外，在重新定義時空時還應考慮相關的物質運動的類別。模糊數學已經發展得相當成熟了，把這個數學工具用到微觀世界時空的定義中去可能是很值得一試的。

1）在二十一世紀物理學將在三個方向上繼續向前發展（1）在微觀方向上深入 下去；（2）在宏觀方向上拓展開去；（3）深入探索各層次間的聯系，進一步發展非線性科學。

2） 可能應該從兩方面去控尋現代物理學革命的突破口。（1）發現客觀世界中已知的四種力以外的其他力；（2）通過審思相對論和量子力學的理論基礎，重新定義時間、空間，建立新的理論

3）由於現代物理學尚未發生「危機」，因此目前發生現代物理學革命的條件也許還不成熟，物理學的發展和物理學革命都有賴於在物理實驗和對客觀物質世界的觀測中獲得新的結果，實驗和觀測是發展物理學的量重要手段，這是我們要關注的首要問題。然而，科學的發展和物理學的發展有本身的邏輯，符合客觀規律的、有真知灼見的思維也是一個關鍵。

C. 違背物理規律的現象

原則上真正違背物理規律的現象是不存在的（那些偽科學規律不討論），平時一些看似違背物理規律的現象，其原因不外乎一下幾類：
1，庸人自擾。這類現象其實就是一般人解釋不了的現象，什麼UFO了，鬼怪了，佛像說話了之類的，看似違背物理規律，其實都是可以解釋的。例如有一種叫「飛棍」的UFO，其實就是飛蟲，由於攝像機的光學原理，導致錄像中看到的就像「飛棍」。
2，與常識不符。物理規律預言的現象有時和人們的主觀感受不符，例如狹義相對論中的雙子佯謬，多說一點，佯的意思是假的，謬的意思是錯誤，因此佯謬的意思就是假錯誤，也就是正確的，雙子佯謬預言一對雙胞胎其中甲做航空旅行後回來，會發現他比留在地球上的乙年輕。這事看似奇特，實際是物理規律所要求的，並且已有對原子鍾的實驗證實了這一效應。
3，人為因素導致。例如相對論的基本原理之一是任何物體的運動速度小於等於光速。而前些年的實驗中發現中微子的速度略大於光速，這就是違背物理規律的現象了，後來發現是由實驗中的失誤導致。
4，理論有待改進，只有這種才可以暫時稱做真正的違背物理規律的現象，例如牛頓引力理論預言的水星近動與實驗有誤差，這在廣義相對論誕生之前，就違背物理規律，但廣義相對論對牛頓理論做了修正，並成功解釋了水星近動的誤差。因此可以說這類現象是違背當時的物理規律，將來出現更加精確的理論後是有望得到解釋的。
個人認為，在所謂違背物理規律的現象中，第1類要佔到90%以上，當然邏輯上也不排除有不包含在這四類中的，即永遠得不到解釋的現象，我認為這樣的現象不存在，但即使有也絕對會少之又少的。

D. 現代物理學是否使尋找現實的真實本質變得更加難以捉摸呢

是的，在現代物理學的假設中有幾個弱點使得尋找真實的本質變得難以捉摸。

單位制是錯誤的。電荷在MKS、SI和修正cgs系統的單位中表示為線性維(一維)，然後在數學分析中把電荷當作點粒子來處理。根據經驗觀察，電荷的真正性質是，電荷總是分布在一個表面上。因此，電荷應表示為相對於線性質量維數的電荷的平方。

物理物質是物理現實的最終來源的概念是錯誤的。物質實相不會產生非物質的存在(如心靈、滲透性、介電性、重力、磁力等)，相反;非物質的實在產生物質的實在。固體物質表面上的物理現實之所以成為可能，是因為在量子水平上的靜電和磁力;非物質的力。我們可以清楚地看到，磁性在宏觀層面上是非物質的存在，只要把磁鐵握在手中，「觀察」磁場與我們感受到的力的關聯。

這是我列出的現代物理學的弱點，但它涵蓋了其中最惡劣的一些。

E. 20世紀初物理學兩大危機是什麼

物理學危機
物理學在為我們解釋周邊物質世界的同時，也為我們營造出了內容豐富、思維縝密、不斷創新、妙趣無窮的理論方法和實驗體系。20世紀的近代物理學革命與19到20世紀之交的物理學形勢相關，那時物理學上空有兩朵所謂烏雲，使得一些物理學家驚呼出現了物理學危機。近代物理學革命不僅解決了兩朵烏雲導致的這場危機，而且把整個物理學都置於以量子論和相對論兩大理論為支柱的現代物理學的基礎之上。 F[eWnYT[
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19世紀的最後一天，歐洲著名的科學家曾經歡聚一堂，會上，有一位英國著名的物理學家湯姆生，回顧物理學所取得的偉大成就時說，物理大廈已經落成，所剩的只是一些修飾工作，同時他在展望20世紀物理學前景時，卻若有所思地講，動力理論肯定了熱和光是運動的兩種方式，但在它的美麗而晴朗的天空卻被兩朵烏雲籠罩了，第一朵烏雲出現在光的波動理論上，第二朵烏雲出現在關於能量均分的麥克斯韋波茲曼理論上。這兩朵烏雲，現在被量子論跟相對論所驅散，雖然目前今天的物理學，誠然面臨著一些重要的理論與實驗問題亟待解決，比如類星體的能源問題，暗物質、暗能量和反物質的問題，愛因斯坦場方程的宇宙項問題，中微子振盪問題，質子衰變問題等。但是到現在為止，物理學家還沒有人像19世紀20世紀驚呼物理學的危機。相對論和量子論在科學各個領域的擴展與應用，雖然已經取得了很大成功，但科學永無止境，沒有到非常完善的成動，看來一直作為精密科學典範的物理學還是魅力未減，作為其他經驗科學基礎的地位短時期還不會改變。現在我們的科學技術發展的重心開始向生命科學，向信息科學等傾斜，但是物理學依然是基礎，數學依然是基礎，是重要的工具，這一點並沒有改變。物理學的巨大魅力還在於它從理論認識中，延伸出眾多的技術原理，20世紀物理學為我們這個社會提供了四個主要的新技術原理，這就是核能技術，半導體技術，包括大規模集成電路的技術，激光技術和超導技術。半導體技術和激光技術還衍生出網路技術，雖然在20世紀近代物理學革命以後，在約為3/4世紀的時間內，物理學並沒有發生新的基礎性的革命性的重大變革，物理學的進展主要還表現為對於相對論量子論的完善及推廣應用上，但這並不意味著物理學的發展已經走到了盡頭。

在19世紀末,經典物理學理論已經發展到相當完備的階段.幾個主要部門----力學,熱力 O-~?k%>b
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學和分子運動論,電磁學以及光學,都已經建立了完整的理論體系,在應用上也取得了巨 .p7 L7}-]
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大成果.其主要標志是:物體的機械運動在其速度遠小於光速的情況下,嚴格遵守牛頓力 "Wl43jVl
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學的規律;電磁現象總結為麥克斯韋方程組;光現象有光的波動理論,最後也歸結為麥克 +W7XX.!>
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斯韋方程組;熱現象有熱力學和統計物理的理論.在當時看來,物理學的發展似乎已達到 Q8aCDI&Y
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了顛峰.於是,多數物理學家認為物理學的重要定律均已找到,偉大的發現不會再有了,  qOxStC
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理論已相當完善了.以後的工作無非是在提高實驗精度和理論細節上作些補充和修正,使 T=y*vF
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常數測得更精確而已.英國著名物理學家開爾文在一篇瞻望20世紀物理學的文章中,就曾 Y{mtHo

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談到:"在已經基本建成的科學大廈中,後輩物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了." rQU*"V ;
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然而,正當物理學界沉浸在滿足的歡樂之中的時候,從實驗上陸續出現了一系列重大發現. 4# :`"(#~U
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如固體比熱,黑體輻射,光電效應,原子結構cdots cdots這些新現象都涉及物質內部的 l'nSg>y
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微觀過程,用已經建立起來的經典理論進行解釋顯得無能為力.特別是關於黑體輻射的實 u`f=WT-
<V3)K)W4
驗規律,運用經典理論得出的瑞利-金斯公式,雖然在低頻部分與實驗結果符合得比較好, }[G="K<T
OV Xf f;
但是,隨著頻率的增加,輻射能量單調地增加,在高頻部分趨於無限大,即在紫色一端發散, z\eru+w)
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這一情況被埃倫菲斯特稱為"紫外災難";對邁克爾遜-莫雷實驗所得出的"零結果"更是令 E[]8v~% 
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人費解,實驗結果表明,根本不存在"以太漂移".這引起了物理學家的震驚,反映出經典物 *ipY|f
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理學面臨著嚴峻的挑戰.這兩件事被當時物理學界的權威稱為"在物理學晴朗的天空的遠 !2*'enNPfw
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處還有兩朵小小的,令人不安的烏雲".然而就是這兩朵小小的烏雲,給物理學帶來了一場 WYPW: q
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深刻的革命. Tr#p?NP
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下表列出了世紀之交物理學上有重大意義的實驗發現:
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&An>4z\d
egin -.47jCZ]f~
Uu)Sqf'
mbox{年代}& mbox{人物}& mbox{貢獻} 0Bae',f
rB=lpA@ay
1895 & mbox{倫琴} & mbox{發現X射線} !sdR,S\;@
Xg8b^x gpR
1896 &mbox{貝克勒爾}& mbox{發現放射性} D[#d@ OK+P
#Bo>AKw-S1
1896 &mbox{塞曼} & mbox{發現磁場使光譜線分裂} !#< j[<Q\
#KFDTsP?
1897 &mbox{J.J湯姆生} &mbox{發現電子} :f>H#x4[
sV k%!
1898 &mbox{盧瑟福} & mbox{發現}alpha.eta mbox{射線}---- &>+AOO(
mUWPNg.F
1898 &mbox{居里夫婦} &mbox{發現放射性元素釙和鐳} {*D:"
m
C*O2 :tx
1899--1900 &mbox{盧梅爾和魯本斯等人} &mbox{發現熱輻射能量分布曲線偏離維恩分布率} p:-0F|0
p"DWKH`
--1900 &mbox{維拉德} &mbox{發現了}gammambox{射線} 1bY *Q.
p.P1F2n
1901 &mbox{考夫曼} &mbox{發現電子的質量隨速度增加} t{fGs]Y39t
x'+=!br1/(
1902 &mbox{勒那德} &mbox{發現光電效應基本規律} (9YT m)
o JF+x4j
1902 &mbox{里查森} &mbox{發現熱電子發射規律} 'g^#R,Z
`<
!(O 9/zy
1903 &mbox{盧瑟福} &mbox{發現放射性元素的蛻變規律} {CD R^wXr]
jag}vcGcr(
end *qF (A HGl
)J:0 FQ
這些新的物理現象,打破了沉悶的空氣,把人們的注意力引向更深入,更廣闊的天地;這一系 @7 >EU
bIu#B?6A&4
列新發現,跟經典物理學的理論體系產生了尖銳的矛盾,暴露了經典物理理論中的隱患,指 TiB bxb[
M_GtFbWF m
出了經典物理學的局限.物理學只有從觀念上,從基本假設上以及從理論體繫上來一番 >2U
Uha
m~zN2gxZ
徹底的變革,才能適應新的形勢. 8\9Hb(Y
,j4%k$
由於這些新發現,物理學面臨大發展的局面: ;*b6F+nM
-i8'b
1.電子的發現,打破了原子不可分的傳統觀念,開辟了原子研究的嶄新領域; 4x`VTx
K"q&hd.{2H
2.放射性的發現,導致了放射 學的研究,為原子核物理學作好必要的准備; Ig-`]PMht
d5W|?VBEI
3.以太漂移的探索,使以太理論處於重重矛盾之中.為從根本上拋開以太存在的假設,創立狹  "RV;Y
q3rA]}{
義相對論提供了重要依據; $p-DCq{5
908)d$MsSy
4.黑體輻射的研究導致了普朗克黑體輻射定律的發現.由此提出了能量子假說,為量子理論 !30|=;OXU8
*#ZlBs+
的建立打響了第一炮. 7;jF7R.
o.d`\,
總之,在世紀之交的年代裡,物理學處於新舊交替的階段.這個時期,是物理學發展史上不平 23MJ]hD.wW
)%Twa&JD
凡的時期.經典理論的完整大廈,與晴朗天空的遠方漂浮著兩朵烏雲,構成了19世紀末的畫 x/b}eW Rs
7k7Sz0
卷;20世紀初,新現象,新理論如雨後春筍般不斷涌現,物理學界思想異常活躍,堪稱物理學 Y#JR@@pQ
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的黃金時代.這些新現象與經典理論之間的矛盾,迫使人們沖破原有理論的框架,擺脫經典 o@miKUh~^
tysh,=X
理論的束縛,在微觀理論方面探索新的規律,建立新的理論. <N_lYKX3
F~mvlW
二舊量子論的建立 e _1y(
G{IJ lr`
20世紀初,新的實驗事實不斷發現,經典物理學在解釋一些現象時出現了困難,其中表現最 @u` P e7m
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90'K
為明顯和突出的是以下三個問題:1.黑體輻射問題;2.光電效應問題;3.原子穩定性和原子 ^ a a=,94
N <) H.
光譜.量子概念就是在對這三個問題進行理論解釋時作為一種假設而提出的. HX!a)pe
5D5P 
2.1 黑體輻射的研究 =u.e~gr6r
Q"yX2=OJe
熱輻射是19世紀發展起來的一門新學科,它的研究得到了熱力學和光譜學的支持,同時用到 +` K cT@z
a^nzjhx
了電磁學和光學的新興技術,因此發展很快.到19世紀末,由這個領域又打開了一個缺口,即 f8JgByS3v
c*SQ55Dp
關於黑體輻射的研究,導致了量子論的誕生. {rlxKh33
8Be "d+F
為了得出和實驗相符合的黑體輻射定律,許多物理學家進行了各種嘗試. VpgADX/q
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1893年德國物理學家維恩(Winhelm Wein,1864-1928)提出一個黑體輻射能量分布定律,即 _#jJ~
qr^0x{.''
維恩公式.這個公式在短波部分與實驗中觀察到的結果較為符合,但是在長波部分則明顯地 ;:U)[AvD
<p8<#"`
與實驗不符.1900年英國物理學家瑞利(Rayleigh)和金斯(J.H.Jeans)又提出一個輻射定律, 7D ddSX>\
VHoj@j4
即瑞利-金斯公式,這個公式在長波部分與觀察一致,而在短波(高頻)部分則與實驗大相徑庭, -gNRa$I*,o
WX,O5StDg
導致了所謂的"紫外災難".這個"災難"使多數物理學家敏銳地看到,經典物理正面臨著嚴重 lyc\[r[:I
Ge1 k5
的危機.

李醒民：物理學危機的產生及其實質 PvqDX/yS
[內容提要] 本文在考察了物理學危機的產生及物理學家對危機反應的基礎上，著重論述了物理學危機的實質。作者認為，物理學危機主要是物理學本身的危機，物理學危機在哲學上的表現則是由物理學本身的危機派生出來的，而且，哲學方面的危機也主要是機械唯物主義的危機。 c#e<#tX
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一、物理學危機的產生 ziH$M
自1687年牛頓的集大成著作《自然哲學的數學原理》出版以來，物理學此後兩百年間基本上是在牛頓力學的理論框架內發展起來的。到十九世紀後期，已經形成了經典物理學的嚴整理論體系，幾乎能說明所有已知的物理現象。當時，囿於機械論自然觀的物理學家普遍認為，一切物理現象都能夠從力學的角度來說明，未來的物理學真理將不得不在小數點後第六位中去尋找。 4P#^K<o
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正當物理學家怡然自得、盲目樂觀之時，一些實驗事實卻在他們心頭暗暗地投下了陰影。1887年．邁克耳孫和莫雷通過精密的實驗，發現在地球和以太之間並沒有顯著的相對運動，從而動搖了較為流行的菲涅耳的靜止以太說。但是，靜止以太說不僅為電磁理論所要求，而且也受到早先的光行差現象和斐索實驗的支持。這樣，作為光現象和電磁現象傳播媒質的以太這一力學模型在性質上就難以自圓其說，光學和電磁學的力學基礎於是面臨著某種危險。 M3/
H
^[email protected]
經典理論所無法解釋的新的實驗事實，即所謂的「反常現象」接踵而來，氣體比熱的實驗結果也與能量均分定理發生了尖銳的沖突。十九世紀中葉，玻耳茲曼和麥克斯韋提出的能量均分定理能夠解釋許多現象，對於常溫下的一般固體和單原子氣體的比熱，也能給出比較滿意的答案。但是對於雙原子和多原子氣體，實測的定壓熱容量與定容熱容量之比顯著地大於理論計算值。開耳芬1900年4月27日在英國皇家學會的講演中，曾稱上述兩個疑難為「在熱和光的動力理論上空的十九世紀的烏雲」 。 \<|+oT6@
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B]QR
開耳芬畢竟把物理學的天空看得過於晴朗了。其實，當時物理學的天空並非只有「兩朵烏雲」，早在他講演之前，就已經是「黑雲壓城城欲摧」，「山雨欲來風滿樓」了!事實上，在十九世紀末，光電效應、黑體輻射，原子光譜等實驗事實也接二連三地和經典物理學理論發生了嚴重的對立。 =b3i1eYA88
^S!@pH+I*
物理學危機可以說是從1895年之後真正開始的。特別是由於放射性的發現和研究，有力地沖擊了原子不可分、質量不可變的傳統物質觀念。就連那些頑固堅持舊觀點的人，也無法反對大量確鑿的實驗證據，至多隻能抱一種走著瞧的態度。 V@& |yc,h
qk#?Kn8'!
1895年11月8日到12月28日，倫琴在德國維爾茨堡大學實驗室研究陰極射線時發現了X射線。倫琴的發現不僅引起了驚訝，而且產生了轟動，它打開了一個奇妙的新世界。隨後，鈾放射性(1896年)、電子(1897年)、放射性元素釙和鐳(1898年)等一系列沖擊經典物理學理論基礎的新發現紛至沓來。在此基礎上，盧瑟福和索迪於1902年提出了元素嬗變理論。 {HDnE~
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這一系列接踵而至的新發現不僅動搖了整個物理學的基礎，而且也震撼了兩百多年來在自然科學領域占統治地位的機械自然觀，於是出現了所謂的物理學危機。面對著無法納入力學理論框架的新事物，當時在一些科學家中間曾流行著諸如「物質消失了」，「科學破產了」之類的奇談怪論。這一切，在物理學界造成了一定的思想混亂，進一步加深了物理學危機的嚴重性。 h%L ?nF
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二、物理學家對危機的反應 $Xt^F@
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在世紀之交，物理學家是怎樣看待物理學危機的呢? U3wk h qlB
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當時，物理學家一開始都沒有覺察到物理學危機，至少是沒有意識到危機的嚴重性。他們依然堅信經典力學的理論框架是整個理論物理學大廈賴以建立的基礎，是所有其它科學分支賴以產生的根源。誰也沒有想過，整個物理學的基礎可能需要從根本上加以改造。 pu;(r%s.
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英國科學界元老開耳芬沒有覺察到物理學危機。他只是認為，物理學的發展不過是遇到了幾個較為嚴重的困難而已，這些困難能夠通過適當的方案逐一加以解決，而無須觸動整個物理學的基礎。因此他對於動搖這個基礎的新實驗和新理論往往持懷疑態度，甚至公開站出來反對。 !m+ zf9]
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引起所謂「紫外災難」的黑體輻射問題本來大大加劇了經典物理學的危機。可是，就連當時深深捲入這個問題的維恩、瑞利、洛倫茲等人都沒有意識到這種危機。他們力圖在經典理論的框架內解決難題，因而始終找不到正確的出路。甚至連量子論的創始人普朗克當時也沒有認識到這種危機。因此，他的開創性的工作不是自覺的，而是被迫的。難怪普朗克在邁出了關鍵性的一步後便開始猶豫彷徨，他懷疑自己的推導可能有某種缺陷，竭力設法把量子論與經典理論調和起來。至於維恩、瑞利，直到1905年都不同意量子概念，洛倫茲在1908年的羅馬講演中也表示難以接受普朗克的理論。 0r$P_k
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在玻耳茲曼看來，實際上存在著一種危機，但它只是哲學危機，而物理學本身不存在危機。玻耳茲曼1904年在美國聖路易斯國際技術與科學會議的講話中表示，問題在於哲學錯誤而不在於科學研究的不可矯正的缺點。物理學的迅猛發展清楚地表明，錯誤在於把研究某些普遍特徵的問題，如因果性的本質、物質和力的概念等任務託付給哲學了，而「哲學在闡明這些問題時顯然是無能為力的。」 玻耳茲曼認為，反對哲學的斗爭是使物理學獲得解放的首要條件，因而他十分激烈地進行了這一斗爭。玻耳茲曼是一位堅定的機械唯物主義者，他所反對的當然是一些唯心主義的哲學流派。他之所以這樣做，是因為無論在他生前或死後，以實證論為代表的唯心主義哲學思潮廣為流行，許多人錯誤地認為物理學危機導致了科學的破產和唯物主義的失敗，從而引起了一定的思想混亂。例如奧斯特瓦爾德就宣稱，物理學的發展已經面臨著危機。要消除這種危機，只能藉助於物質消失的哲學見解，把實體的屬性讓給能量(即唯能論)。皮爾遜也聲稱，「當前的危機實際在於」，「人們把物質看做是物理學的基本概念，」「現在似乎很顯然，電必定比物質吏為根本。」皮爾遜由此得出唯心主義的結論：「渴求給每一個概念都賦予客觀性，是完全沒有必要的。」 這些一度時髦的哲學很容易把物理學引入歧途，玻耳茲曼堅決反對它們是值得稱道的。但是，他的作法沒有、也不可能取得過大成效，因為作為他的戰鬥武器的機械唯物主義也正處於深刻的危機之中。而且，他又斷然否認物理學本身存在危機，這就使他無法對症下葯。因此玻耳茲曼雖然早先為經典物理學的發展做出了傑出的貢獻，但是在世紀之交物理學大變革時期，他卻看不到變革經典理論及其基礎的必要性和緊迫性，未能對已經出現的物理學革命的形勢提出有預見性的見解。  *FR0-HlR
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1905年之前，愛因斯坦還是一個默默無聞的年輕人，他不可能有多少言論和文章公諸於世。但是，從他後來的追憶以及別人所寫的有關材料中，我們可以清楚地看到，愛因斯坦在世紀之交對物理學危機具有深邃的洞察和獨到的見解。在前人的實驗和研究工作的基礎上，愛因斯坦看到物理學危機表現在兩個基本方面。其一是力學和電動力學兩種理論體系之間嚴重不協調。在這方面，他認為消除危機的出路是：擺脫居統治地位的教條式的頑固，擯棄絕對空間和絕對時間觀念，就能為整個物理學找到一個可靠的新基礎。其二是由於普朗克對熱輻射的研究而突然使人意識到危機的嚴重性。這就好像地基從下面給挖掉了，無論在什麼地方也看不到能夠進行建築的堅實基礎了。值得注意的是，愛因斯坦透過一些實驗事實與舊理論的矛盾，進一步察覺到經典物理學理論基礎，即其基本概念和基本原理的危機。因此，他漸漸對那種根據已知事實用構造性的努力去發現真實定律的可能性感到絕望了；他確信，只有發現一個普遍的形式原理，才能使我們得到可靠的結果。由於愛因斯坦對物理學危機和擺脫危機的出路具有真知灼見，因此他能夠以破竹之勢，於1905年一舉在上述兩方面取得劃時代的突破，全面打開了物理學革命的新局面，使物理學有可能消除危機。 ^aNkh,S,
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在當時科學界的知名人士當中，對物理學發展形勢看得最為清楚的是法國數學家、物理學家和天文學家昂利•彭加勒。他在1905年出版的《科學的價值》中，第一個明確地提出了物理學危機，並對它進行了比較全面的分析和論述。彭加勒認為，物理學危機是新的實驗發現與經典物理學的基本原理發生了無法調和的矛盾。危機是好事而不是壞事，它預示著一種行將到來的變革(彭加勒把鐳譽為「當代偉大的革命家」)，是物理學進入新階段的前兆。他正確地指出，要擺脫危機，就要在新實驗事實的基礎上重新改造物理學，使力學讓位於一個更為廣泛的概念。他一再肯定經典理論的固有價值，尖銳地批判了「科學破產」的錯誤論點。他還預見到了新力學的大致圖景，對科學的前途滿懷信心

三、物理學危機的實質 *!Ito}T
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盡管彭加勒在《科學的價值》中專用一章(第八章：物理學當前的危機)詳盡地論述了物理學危機，但是他主要是從物理學的角度看待這個問題的，他沒有徹底地從認識論的角度加以發揮，正如列寧所說，「他對這個問題的哲學方面沒有多大興趣」。 Sg:N=v\
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可是，法國的哲學問題著作家萊伊在《現代物理學家的物理學理論》(1907年)一書中非常詳細地論述了這一方面。在談到物理學危機的實質究竟是什麼時，萊伊說，在十九世紀前六十年中，物理學家在一切根本問題上是彼此一致的。他們相信對自然界的純粹力學的解釋，他們認為物理學無非是比較復雜的力學，即分子力學。他們只是在把物理學歸結為力學的方法問題上，在機械論的細節問題上有分歧。現在，物理化學的科學展示給我們的景況看來是完全相反的。嚴重的分歧代替了從前的一致，而且這種分歧不是在細節上，而是在基本的、主導的思想上。一方面，萊伊指出，物理學危機是「新的大發現所引起的典型的發育上的危機，」「危機會引起物理學的改革(沒有這點就不會有進化和進步)」，「從而新的時期就開始了。」「在若干年後觀察事件的歷史家，會很容易地在現代人只看到沖突、矛盾、分裂成各種學派的地方，看到一種不斷的進化。看來，物理學近年來所經歷的危機也是屬於這類情況的(不管哲學的批判根據這個危機做出什麼結論)。」另一方面，萊伊又指出，「對傳統機械論所作的批判破壞了機械論的這個本體論實在性的前提。在這種批判的基礎上，確立了對物理學的一種哲學的看法。」「依據這種看法，科學不過是符號的公式，是作記號的方法。」(轉引自文獻[5]，第259~262，311~312頁，以下引用該書只注頁碼)列寧在分析了物理學危機和萊伊的有關評論後強調指出：「觀代物理學危機的實質就是：舊定律和基本原理被推翻，意識之外的客觀實在被拋棄，這就是說，唯物主義被唯心主義和不可知論代替了。」(第264頁)  !pE^K
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對於物理學危機的實質的看法，目前存在著兩種不同的見解。第一種見解認為，列寧強調了危機的兩個方面，即物理學方面和哲學方面。例如，有人說，這兩方面在於：第一，這是舊概念、理論、原則等等與物理學的最新發現相矛盾；第二，這否定了在意識之外存在著客觀實在。有人雖然也認為，物理學危機是物理學理論的變革和做出唯心主義認識論的結論相結合所造成的，但是卻強調，關鍵在於做出唯心主義的結論所造成的。第二種見解則斷然認為，物理學根本不存在什麼危機問題。例如，有人說：「危機」不是發生在物理學問題上，而是發生在哲學認識論問題上。有人說：危機並不是由自然科學本身引起的，而是唯心主義和不可知論侵入了自然科學領域的結果。 l .NdNv0
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第二種見解顯然是錯誤的。首先，它完全違背前述的物理學發展的歷史事實，這是最根本的一點。事實上，物理學危機是物理學本身發展過程中出現的一種必然現象，它是新的革命性的發現與舊的基本概念和基本原理發生了尖銳的、不可調和的矛盾的結果，而不是唯心主義和不可知論侵入自然科學領域的結果。要知道，物理學不僅在它的孕育時期，而且從它誕生的第一天起就遭到過唯心主義和不可知論的侵襲(甚至還沒有擺脫神學觀念)，此後也無時無刻不受到侵襲，但是物理學並沒有老是處於危機狀態。可見，唯心主義和不可知論侵入物理學並不是物理學危機產生的根本原因。 /uV<qAYF
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其次，科學發展的「危機—革命」觀(恕我用此名詞代表彭加勒等人的科學發展觀)是符合某些科學部門在某個歷史時期的發展實際的。最早提出物理學危機的彭加勒就依據歷史事實認為，當前的物理學危機是物理學本身的危機，其實質是新的實驗事實與經典物理學的基本原理(卡諾原理、相對性原理、牛頓原理、拉瓦錫原理、邁爾原理)發生了尖銳的矛盾，這些矛盾是在舊理論框架內無法解決的。彭加勒認為，物理學發展史向我們表明，物理學在此之前已經歷過一次危機(中心力物理學的危機)，它促使我們「捨去舊的見解」把物理學推向一個新的階段(原理物理學)。彭加勒指出，當前原理物理學又面臨危機，而擺脫危機的出路在於：「力學必須讓位於一個較為廣泛的概念，這種概念將能解釋力學，而力學卻不能解釋這種概念。」 !V}$zJi
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被譽為自然科學大革新家的愛因斯坦不僅在世紀之交洞察到經典物理學在兩個方面存在著嚴重的危機，而且後來還多次闡述他的科學發展的「危機-革命」觀。在愛因斯坦看來，差不多科學上的重大進步都是由於舊理論遇到危機，在實在跟我們的理解之間發生劇烈沖突時出現的，這種沖突迫使我們排除根深蒂固的偏見，創造出新觀念和新理論，從而導致科學革命。愛因斯坦在1922年8月寫了一篇文章，題目就叫做「論理論物理學的現代危機」 。他在該文中指出，一定的基本概念和基本假設(基本原理)構成了物理學的基礎。「科學的進步會引起它的基礎的深刻的變革」，「近二十年來已經弄清楚，物理學的這個基礎……抵抗不住新的實驗數據的沖擊」，它同實驗「甚至產生了內在矛盾」(危機)，從而標志著「整個物理學的基礎可能需要從根本上加以改造」(革命)。愛因斯坦的這些議論具有真知灼見。 ^TaA^s.
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當代科學史家和科學哲學家庫恩進一步使「危機-革命」觀系統化。庫恩在《科學革命的結構》一書中不僅把「危機」作為他的科學發展的動態模式(前科學→常規科學→危機→科學革命→新的常規科學……)的重要環節，而且用相當篇幅專門論述了「危機」。在庫恩看來，當一種反常現象達到看來是常規科學的另一個難題的地步時，就開始轉化為危機和非常科學。一切危機都是從一種範式開始變模糊時開始的，同時一切危機都隨著範式的新的候補者出現，以及隨後為接受它斗爭而告終。危機是科學發展進程中的一個重要階段，是新理論誕生的前奏。危機的意義在於，它可以指示更換工具的時刻已經到來。危機是新理論出現所必需的前提條件，只有清醒地認識到危機和產生危機的根源，才有可能毅然決然地拋棄舊理論框架，自覺地尋找新理論框架，並以此為基礎重建新的理論體系；相反，看不到危機的根源和危機的嚴重性，就難以感覺到變革舊理論基礎的必要性和緊迫性，至多隻能在舊理論的框架內修修補補，甚至還會把別人所發現的觸及舊理論基礎的新現象、所提出的革命性的．新概念和新理論當做異端邪說而加以反對。而不能容忍危機的人，無疑已經被迫拋棄科學。庫恩的這些思想是值得肯定和借鑒的，物理

F. 物理學上著名的悖論

薛定諤貓:
薛定諤貓是薛定諤在1935年提出的關於量子力學解釋的一個佯謬（也譯為悖論）。貓被封在一個密室里，密室里有食物有毒葯。毒葯瓶上有一個錘子，錘子由一個電子開關控制，電子開關由放射性原子控制。如果原子核衰變，則放出阿爾法粒子，觸動電子開關，錘子落下，砸碎毒葯瓶，釋放出裡面的氰化物氣體，貓必死無疑。這個裝置由薛定諤所設計，所以貓便叫做薛定諤貓。原子核的衰變是隨機事件，物理學家所能精確知道的只是半衰期——衰變一半所需要的時間。如果一種放射性元素的半衰期是一天，則過一天，該元素就少了一半，再過一天，就少了剩下的一半。但是，物理學家卻無法知道，它在什麼時候衰變，上午，還是下午。當然，物理學家知道它在上午或下午衰變的幾率——也就是貓在上午或者下午死亡的幾率。如果我們不揭開密室的蓋子，根據我們在日常生活中的經驗，可以認定，貓或者死，或者活，這是它的兩種本徵態。但是，如果我們用薛定諤方程來描述薛定諤貓，則只能說，她處於一種活與死的疊加態。我們只有在揭開蓋子的一瞬間，才能確切地知道此貓是死是活。但是，也就是在揭開蓋子的一瞬間，描述貓的狀態的波函數由疊加態立即坍塌到某一個本徵態，即死態或者活態。量子理論認為：如果沒有揭開蓋子，進行觀察，我們永遠也不知道此貓是死是活，她將永遠到處於死與活的疊加態，即通常所說的半死不活。這與我們的日常經驗嚴重相違，要麼死，要麼活，怎麼可能不死不活，半死半活？

雙生子悖論:
愛因斯坦提出著名的相對論即時間可以改變的理論不久以後,就有天才用雙生子悖論進行責難.雖然這個悖論早已被證偽,但我們卻可以一窺天才有悖於常理的思路.:說假設地球上出生了一對雙胞胎,一個孩子留在地球上,同時另一個孩子乘坐飛船以接近光速離開地球,當地球上的孩子長大到二十歲後飛船以相同的速度返航,當地球上的孩子四十歲的時候飛船安全的抵達到了地球.現在請問:他們雙生子中誰更加年輕?假如認為接近光速運動時時間會變得更慢,那麼大部分人一定會認為乘坐光速離開地球的孩子更加年輕,但是,當飛船以接近光速離開地球的時候,同時我們也可以認為飛船是靜止不動的而地球以接近光速離開飛船.那麼現在大部分人一定認為是地球上的孩子更加年輕!到底誰更加年輕,當然答案很容易只要把兩個孩子放在一起比較一把就可以了。