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狭义相对论是思维进入误区的结果(六)

杨升山 (mzhyss@126.com) 上传2007.04 浏览159


六 认识论

由于科学的发现不断增加,原有的理论框架已满足不了需要,特别是放射性现象被发现以后,对原有的经典力学很大冲击。怎样设立新的框架来满足要求—真实的解释自然界,是时代的要求。

爱因斯坦本人就说过:“常听人说,科学家是蹩脚的哲学家,这句话肯定不是没有道理的。那么,对于物理学家来说,让哲学家去做哲学推理,又有什么不对呢?当物理学家相信他有一个由一些基本定律和基本概念组成的严密体系可供他使用,而且这些概念和定律都确立的如此之好,以及怀疑的风浪不能波及它们,在那样的时候,上述说法固然可能是对的;但是象现在这样,当物理学的这些基础本身成为问题的时候,经验迫使我们去寻求更新更可靠的基础,物理学家就不可以简单地放弃对理论基础作批判性的思考,也最确切地感到鞋子究竟在哪里夹脚的。在寻求新的基础时,他必须在自己的思想上尽力弄清楚他所用的概念究竟有多少根据,有多大的必要性。

整个科学不过是日常思维的一种提炼。正因为如此,物理学家批判性思考就不可能只限于检查他自己特殊领域里面的概念。如果他不去批判地考查一个更加困难得多的问题,即分析日常思维的本性问题,他就不能前进一步。”(摘于《物理学与实在》原载《爱因斯坦文集》中文版第一卷第341页)

物理学家“自己最晓得也最确切地感觉到鞋子究竟是在哪里夹脚的”。但这里的解决办法却有两种,一种是改制鞋子,另一种是削足适履。爱因斯坦采取的改制鞋子的方法,可他采用了高弹鞋子,在抛弃原有理论的同时,也抛弃了认识事物的基本方法____比较。从而创立了错误的理论。

“狭义相对论”对空间和时间的绝对性进行了批判,而设想各个物体都有各自的空间,各个物体运动后并不影响别的物体的空间。如果确实是这样,我们也就无法认识自然界,象本文开头所举的导弹的例子,我们只能挨打了。对于时间,也把各物有各物的时间去代替共有的时间。而确定速度时,用不在一个参照系的时间和空间来决定。这样就提供了错误的测量方法,而这种方法几乎是不可能实现的。因为被测物体大都是没有生命力的,它们没有也 不可能对测量进行协作。

对于时间与空间的起源,在以后将专门讨论。而否认同时性,使时间与空间处于等同位置,甚至可以互相转换,使物理学陷入了唯心主义。我们认识自然界依靠光线,光传递信息又受到传递速度的影响,它会使我们造成错觉。狭义相对论就是把这种错觉当作事物的真实变化,从而使物理学走上了歧途。

读了“狭义相对论”的有关论述及介绍“狭义相对论”的有关文章,不能不使人想到日常生活中常常遇到的一个问题:

一个人的家到邮局的距离是7500米,他步行走完这段路程时,每分钟把腿摆动100次,每次摆动移动75厘米,那么他从家到邮局需要100分钟。这个人改骑自行车后,每分钟仍把腿踏动100次,每次踏动却行走了250厘米,他从家到邮局只需要30分钟了。对于他个人来说,除腿由摆动改为踏动外,动作的频率、消化、呼吸、脉搏都没有发生变化,他手上的钟也照常计时,那么这个人走同样的路程由100分钟缩短到了30分钟。那么到底是路程缩短了,或是时间膨胀了,或是速度加快了呢?对于他来说,他可以用路程缩短来解释这一现象,他也可以向人们宣称他在这段时间的寿命增加了近三倍。这些说法又有什么人会相信呢?要知道,他一生不是总在走,还要工作、学习、娱乐、休息,其他时间都没有延长,怎么单单延长了这一点呢?至于距离,他也只是“觉得缩短”了,走过这一段路的其他人都没有发生变化,路并没有缩短。

除非他自己关在屋子中大吹大擂,自我陶醉,是不会有什么人信他这种荒唐话的。一个科学工作者能满足这种模棱两可的说法吗?如科普著作《物理世界奇遇记》中说:“究竟是我们骑得快,还是街道变得短,这又有什么不同吗?我需要跑过十个交叉路口才能到达邮局,如果蹬得快一点,街道也就会变得短一些,而我们也就到得早一些。瞧,我们事实上已经到了。”实际上,这种说法就是要求能够解释过去就行了,至于是不是科学的解释,那是用不着去关心的。在自然科学的新发现冲击物理学经典理论的浪涛中,许多科学家满足于能够解释自然现象,“狭义相对论”的产生正好迎合了这种思潮。

我们认识事物,不能以个人主观上感觉如何来决定,而主观感觉往往影响我们的判断。如果依主观感觉,“在某个参考系中的同一时间,但在不同地点发生的两个事件,在另一个参照系看来,将变成一定时间间隔分离开的两个事件”。或者换个说法,“在某一参考系中同一地点,但在不同时间发生的两个事件,在另一个参考系看来,将变成被一定空间隔分离开的两个事件”。都可以是正确的。

这是因为物体之间的相互作用,并不立即就能发生,中间有个传递过程。另一方面,因为人们习惯于用“眼见”来决定虚实。只是没注意到眼睛是借助于光线才能接触事物的,而光线的传播速度虽然很快,毕竟还是有限的。如果消除光线在传递信息中带来的误差,上述两种说法都是不能成立的。就象雷电在发生时,声与光是同时发生的,在人们的感觉中,光要比声早得多一些。由于人们不能直接认识自己,只有在不断地区分周围事物中才能逐步认识自己,也只有这样帮能提高自己的认识,科学才能进步。没有周围事物作比较,人们能说出自己是什么样子吗?显然是不能够的。为了认识事物,我们不但要观察,而且要思维。从“地球中心说”到“太阳中心说”就是一个逐步认识的过程,分析这个过程可以给人启发。

起初,人们感觉不到地球在运动,而认为天体在运动,我们日常的感觉就是如此。这种认识,在认识天体时有许多解决不了的难题,经过多少次模拟试验,才逐渐认识。我们的感觉也会骗人。如果假设地球在转动,就可以使这些难题得到圆满的解释。在这里,不仅有主观的作用,而且有思维的作用。我国古代科学家张衡制造的“浑天仪”,虽然能准确地预报天相,可怀疑的还在多数。现在来看历史上托勒密与哥白尼的理论之争,给人的教育是很大的。科学争论本不涉及政治,可政治往往扼杀科学理论。当时,因为“教会”的教义中称上帝是自然的主宰,一切都由上帝来安排,宣传和承认哥白尼的学说,就是把上帝置于与人类同等的地位,会动摇“教会”在人们中间的统治地位。因而哥白尼的学说只有经历艰苦的斗争才能出世。这场斗争,也显示了科学真理必将战胜谬论。现在来看哥白尼的“太阳是宇宙的中心”的说法,也不是科学真理。因为太阳系也在运动,宇宙是无穷尽的。但不能因此来贬低这场斗争的意义。通过这场斗争,人们的认识是向前进了一大步,他打破了地球不动的神学偏见,解放了思想,开阔了眼界,揭示了一切物体都在运动的客观规律。哥白尼的历史功绩是永存的。许多为宣传和验证哥白尼学说而献身的前辈值得我们永远去怀念。只不过,称哥白尼的理论为“太阳中心说”,不如称为“地动说”确切罢了。牛顿发现的“自由落体运动加速度是一恒值”,也 是在清除人类视觉误差后才得到的。

在狭义相对论创立的那个年代,科学上的一些新发现动摇了人们对经经典力学的信任,一些测量结果与计算出现了很大差距,于是一些科学家动摇了,开始寻找新的出路。“狭义相对论”恰巧在此时诞生了。它把人们的感觉当作事物的真实,所以得出的结论与观察结果近似,把经典力学看成“狭义相对论”的一个特例,这也承认了经典力学的科学性,给信任经典力学的人也是一种精神的安慰。又用“复数”来表示物体运动,这就取消了比较;用张量分析代替普通运算,造成了神秘感。由于“狭义相对论”能对当时一些没法解释的现象做出解释(虽然是不完全正确的解释)因而也受到了欢迎。

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