|
 苟文俭 （wj4801@hotmail.com） 2007.09
阅 读 导 言（摘 要）
在物理教学生涯中，喜欢思考的学生总会向著者提如下问题：
◎老师，物质是什么？电荷是什么？
◎书上说质量是对物质多少的量度，牛顿第二定律又说质量是对惯性的量度，物质越多，惯性也就越大；老师，物质产生惯性的原因是什么？
◎电场力与万有引力、原子核的核力都可以构成于粒子之间；老师，在粒子存在中这些不同性质力有统一根源吗？如果有，这种统一根源又是什么？
◎老师，构成我们这个世界最基本的组成单位是什么？
…………，等等。
同学们哪里知道，这些看似普通的“是什么”的问题，对现代物理学来说却是最具根本性的；几代人也都紧锣密鼓地试图解决，类似的思考也有两千多年，但对其中的任何一个，都还不能说个明白！
面对学生们的天真稚气，著者该怎么办、又说些什么呢？
首先，不能因为提问题的是还没有迈入理论物理门坎的中学生，就不屑一顾，用“师道尊严”的傲慢来应对。作为物理学的教学工作者，不能给自己的学生说明白他们想知道的，还摆什么“师道尊严”的谱？
这些确实是现代物理理论应该回答的基本问题；因此也更不能因为是中学生的问题就嗤之以鼻，用什么黑格斯机制、拉格朗日量、夸克的分数电荷、马赫原理、超对称弦等等现代物理主流理论这些抽象的专业术语去唐塞。
炫耀一个对描述的“是什么”的问题都不能做确切回答的理论，难道不觉得不应该吗？
因而著者的态度是：每每遇到这样发问的学生们，都非常真诚地对他们说：“这些老师也不能说个明白，还指望着你们呢。”
（一）
查遍现代物理主流理论的著书，对我的学生们提出的那些“是什么”的问题，一个个都那么令人疑惑不解。对此就其中的四个简述如下。
第一、关于物质是什么的问题。
对物质是什么，目前我们还只有哲学上的表述，现代物理主流的解释是：宇宙物质都产生于一次大爆炸，而经验领域则是由海森堡测不准原理给出了说法：认为物质可以在突然的能量起伏中出现，足够小的时空范围颇象个取之不尽的物质库，其多少可以无限制的借来暂用。现代物理理论中，物质仿佛只是一种时空效应，而不是一种独立于演绎规则的客观存在。
现代物理理论实际上最看重的，是量度物质多少的质量取值到底应当怎样服从演绎的需要。
在量子场论中，粒子质量要受自相互作用及其它相互作用的影响，在低能实验中其影响微小，但随着相互作用能量的提高，这种影响就会逐渐明显起来。即量子场论中的粒子质量并不是一个常数，它会随能量不同而改变，通常所说的粒子质量指的是低能极限下的质量；而对夸克，服从演绎需要的质量则无法在低能条件下定义，如
d、u轻夸克的质量，通常就是指在2GeV附近定义的所谓常规质量。
在标准模型中，所有基本粒子的质量都源于黑格斯机制。这种机制虽然从唯象方面讲非常成功，但并不是有效的。因为在黑格斯场的汤川耦合中，耦合常数对于每一种费米子都有一个独立取值，至使标准模型的拉格朗日量所包含的与质量直接有关的自由参数数目、比原先需要解释的质量参数数目还多。实际上，在粒子质量起源问题上，黑格斯机制只不过把在粒子领域不能解决的问题，转稼到了完全未知的真空领域，从而也就进一步增加了解决问题的难度。
第二、关于物质惯性产生原因是什么的问题。
关于惯性，现代物理学能说明白的还仅仅只是知道它是什么样的物质属性，对物质为什么会有这种属性，讲的较多的是所谓马赫原理，认为惯性来自宇宙，产生于宇宙物质间的相互作用。
宇宙物质间的相互作用只有相互吸引的万有引力。如果真如马赫原理所述，惯性就只能是产生于宇宙物质间的引力，如此物质就没有惯性质量与引力质量之分了。我们知道，光在引力场中也要受引力作用，表明它有引力质量，但却没有惯性质量。
另一个问题是：实验中的粒子均产生于相同的宇宙物质作用，为什么又有惯性质量不同的粒子？
事实非常清楚地表明，说物质产生惯性的根源来自宇宙，与最基本的事实不符。惯性不可能产生于物质存在的外因，而只能产生于物质存在本身。
第三、关于不同性质力统一根源是什么的问题。
现代物理的主流观念认为，力实现于规范场量子与物质波的耦合，不同性质力有不同的耦合强度，具体用能量标度来量度；用这种理论演绎出来的结论是：四种不同性质力统一的超引力能量标度为
1015GeV，被认为这只能出现于宇宙大爆炸。对此理论家们的推算是：在大爆炸的宇宙创生期约
10-44三，这只是一个温度极高（1011～
1012K）的灼热奇点，时间和空间同基本力都结为一体，成为了超引力。即超引力所代表的，就是宇宙的这种起始，此时物质连同时空是一锅还没有产生出粒子的“原始汤”，其物理过程就只受统一的超引力支配。
后来随着宇宙爆胀，到了极早期约
10-35s，宇宙物质以夸克、胶子、正负电子对、光子等粒子状态呈现，超引力就分化成了强力、弱力与电磁力；又在进一步的膨胀冷却中，宇宙进入早期约为
100s，就开始出现了质量引力。当到了105年之后，宇宙进入了近期，由于质量引力的支配，宇宙由均匀进入了有结构状态，即形成各种尺度的星体及星体体系，并缓慢地膨胀成了我们今天生活着的宇宙。
我们知道，象带正电Σ重子这样的粒子，它们单个的就可以直接参与四种不同性质力作用，但使这四种力统一起来的机制，并不存在于这些个体本身，而是存在于产生这些粒子以前的“原始汤”中；这就尤如我们每个人都有吃饭、学习、听音乐、过性生活等不同生理活动，但使这些不同生理活动统一起来的机制，却并不存在于我们人体自身，而是存在于还没有产生出生命个体之前的那个“原荒时代”；这不非常的荒唐可笑？
当然，您也可以说现代物理理论对不同力统一的逻辑推理是合理的；但在
1015GeV的能量标度的“原始汤”中，时空概念没有意义呀！一个在普通时空中适用的理论，推出了一个时空概念没有意义的结果；演绎的依据与其结果的逻辑前提完全各异，这样的推理也算合理？
更有甚者，这样的结果也完全不可用实验证实呀！
现代物理主流对不同性质力统一的描述，能明白肯定、使人心悦诚服吗？
第四，关于构成我们这个世界最基本组成单位是什么的问题。
组成我们这个世界的最基本单位，一般也称是基元。
对这个问题，上世纪六十年代开始，现代物理的主流认为标准模型已给出了答案。标准模型基元是夸克、轻子及传递力作用的玻色子，有
61种之众。但由于引力不能纳入规范对称理论演绎的框架之中，计算中又总有令人生厌的无穷大量，以后理论家们又提出：物质世界都构成于长度约在
10-35m、满足超对称的弦，称是超弦，并由此构建了超弦理论。
为了与构建标准模型的量子场论自洽，要求超弦必须在十维时空中运动，这样在满足对称变换的演绎中，也就构建出了五种自洽的超弦理论。上世纪末，弦论家们在对五种超弦理论的对偶性研究中，又提出了统一这五种理论的
M理论。
M理论中超弦是在十一维时空中运动，有人也称是超块，与过去相比，它在满足演绎的需要上更完善了。
M理论虽然非常好的满足了现代物理主流理论家们追求对称美的心理需求，也为主流的理论描述提供了所有要素，但理论确演绎出了实际中根本就不存在的大量粒子，预言的标志性粒子一个也没有被实验证实。不论是把十维超弦或十一维超块作为基元，由于都远离了我们实际的经验领域，这不是比标准模型对基元的认识好，而是开了物理学是实验科学的倒车。
……………
现代物理学的主流为什么对“是什么”的基本问题一个也都不能说明白、甚至开了物理学是实验科学的倒车呢？
分析现代物理学的主流探索的实践就不难发现，构成这个问题最根本的原因，正如本书第一章第三节所述，是现代物理理论主流探索误入了数学决定论的歧途；
这是一种把理论表述的演绎需要放在了第一位的认识论，它完全颠倒了物理理论中、主观描述与被描述客体存在之间的关系。
著者
在本书第一章第二节中指出：物理学是一门实验科学的本质特征表明，它所描述的，都应当是实际真实的具有实在性存在的客体存在，它描述的事实或逻辑结论，都应当可以用实验来验证或证伪。因此，物理理论也都应当以具有实在性存在的客体存在为依据，其表述具有被描述客体存在的明确的客体化指称，所有论述也都应当具有与被描述的客体存在保持一致的明确的物理内函。这种认识论观念，完全由物理学本质特征所规定，对此著者也就称是物理学规定的认识论。
因此，要对现代物理理论中“是什么”的基本问题做确定性回答，我们就必须离开量子场规范对称理论框架内演绎法的主流和时尚，也就是离开当代主流探索的数学决定论，在主观描述与
被描述客体存在之间，把被描述客体存在放在第一位，遵照物理学规定的认识论，把在主流探索中颠倒了的
认识关系再颠倒过来。（1）
也就是说，回答现代物理理论中“是什么”的基本问题，我们就必须
另辟蹊径，走不同于现代物理理论主流探索的另一条道路。
继续阅读
|
评论
