二十一、關於大統一場論物理圖像的思考
當年愛因斯坦提出統一場論這個課題之時,還未發現強作用和弱作用,因而
他最初設想的統一場論實際上是專指引-電統一場論.我的最終目標並不是限於
他在1918年提出的那些指標,而是希望有朝一日看到力學、熱學、電學、光
學、量子力學、核物理學、粒子物理學、宇宙學全部統一起來.當然,這不是一
個人的事情,我也從未認為我個人有能力走到終點.科學事業是一種接力賽,我
是在愛因斯坦基本思想的指導下接在他後面走了一段路.四十年過去了,上天不
會再賜給我四十年.未走完的路應當由年輕人繼續走下去.
我不可能把曾經思考過的問題都寫進《述評》.未能來得及寫入書的那些問
題並不等於不重要,也未必都是因為不成熟.遺漏的重要問題應當補充進來.不
成熟的東西是很難由正式的學術刊物發表的.但是,不論是否成熟,畢竟是已經
思考了幾十年,並且多半是從方法論的角度把物理學中的問題和物理學界的各種
觀點當做邏輯學上的命題來思考的.縱然我的看法是錯的,也至少能從反面讓後
人少走一點彎路.人到了這個年齡,“測不準關係式”就要起作用了,這是不可
抗拒的自然規律.因此,我覺得還是應當爭取在晚年的不測事件到來之前把已經
初步推敲過的物理模型、特別是在方法論方面的觀點提出來,供後人參考.
Ⅰ.在三位大師面前
我們面臨的是物理學中最大的課題,有無正確的指導思想,極為重要.
在任何時代,權威人士的影響都是不可低估的.請一位大師來作報告,門口
窗口都擠滿了人.聽懂了,就說“有道理”;聽不懂就更佩服了,說:“真是高
深莫測啊!”會後津津樂道,說某某大師是這麼這麼說的.甚至有可能像中世紀
搞經院哲學的人那樣,或是像文獻派學者那樣,把某大師的某句話抽出來當做大
前提,建立一套理論體系.審稿人一看是大師提供的前提,膽子就大了,於是集
中精力審查下文有無邏輯錯誤.邏輯無誤,“科研成果”也就立即被認定.
我也喜歡聽大師的報告,並謹記先父“要覽百家之說,以防一家之偏”的遺
訓,希望多請幾位大師.物理學中最基本的問題必然與相對論、量子論、宇宙論
有關,於是一下子請來三位頂尖級大師,他們是愛因斯坦、玻爾和霍金,讓他們
在同一個報告廳里按年齡順序發表演說.
愛因斯坦說:上帝不會擲骰子.
玻爾說:上帝有時會擲骰子.
霍金說:上帝不僅擲骰子,而且高興起來就會把骰子擲到不見蹤影.
天哪!三位大師三種說法,該相信哪一位大師?本來是希望大師們為我們指
路,現在倒好,無所適從了.不過,我還是很高興,因為從中悟出一點道理:在
自然之謎面前,大師們實際上也是憑直覺說說的,都不能保證不說錯話.
我覺得從未聽過如此過癮的報告.收穫至少有以下四條:
1)大師們都有紮實的數理根底,都有明確的哲學觀點,都是尊重前人而又
不盲從前人,都是敢想又敢說,不怕講出錯話被人嘲笑.我想,這才是真正的科
學家應有的素質.
2)大師們在使用邏輯方法方面是相同的,而在哲學觀點方面有可能完全相
反.因此,在邏輯前提不需要涉及哲學觀點的場合,他們多半能做到英雄所見略
有同;而在不能迴避哲學觀點的場合,就有可能作出完全相反的判斷.
3)如果只碰到一位大師,那就很可能不加思索地跟着他跑.現在是同時碰
上觀點不同的三位大師,這才發現:必須兼聽,獨立思考是惟一出路.
4)哲學是以事物的共性為研究對象,基本的哲學觀點只有對立的兩類,幾
千年以前已經出現,幾萬年以後還是那兩類.所以,在兼聽了幾位大師的報告之
後,最終總得聽從其中某一位大師的話.該聽誰的話?最好不要急於下結論,因
為任何時候都有“多數派”和“眼前功利”的現實,一旦讓“害怕孤立”的心態
同現實條件聯繫起來,那就無“獨立思考”可言了.
歷史是面鏡子,過去和未來是在鏡面的兩側.我想回顧一下原子物理學的歷
史,提一個問題:“第一個原子模型是誰提出的?第一把把量子假說應用於原子
結構的是誰?”多數人回答說:“第一個原子模型是盧瑟福提出的,第一把把量
子假說應用於原子結構的是玻爾.”教科書上就是這麼說的.我說:“不對!第
一個原子模型是J.湯姆孫在1904年提出的,第一把把量子假說應用於原子
結構的是哈斯在1910年做的事.盧瑟福模型和玻爾模型是先後於1911年
和1913年問世的.”
湯姆孫因在1897年發現了電子而成為世界級的物理學大師.這個成果使
他的原子模型能在物理學界統治七年之久.玻爾是因為慕名才到湯姆孫那裡當研
究生,只因不同意導師的原子模型才改投到盧瑟福門下,他是在選定盧瑟福模型
為立足點之後才取得了成功,並因此而獲得了諾貝爾物理學獎;哈斯則是以湯姆
孫模型為立足點,雖也發表了轟動一時的論文,但離真理越來越遠.當然,湯姆
孫和哈斯的失算不應當成為別人嘲笑的理由,他們畢竟是在探索真理,他們的首
創精神還是應當受到肯定.中國學術界有一種值得注意的傾向:自己拿不出像樣
的貨色來,還要嘲笑別人的探索性工作,這是一種不健康的學術氣氛.
原子問題畢竟還比較容易用實驗來鑑定,不涉及物質能否生滅、宇宙是否有
限之類的哲學問題.在物質本原問題上,哲學觀點是絕對不能迴避的,而且只有
兩種可能性可供選擇,要麼是離真理越來越近,要麼是離真理越來越遠.二者必
居其一.如此看來,選取立足點是萬萬不能大意的.
英國哲學家培根為何堅決反對盲從權威,看來是有道理的.所以,在方法論
方面,我的主張是:首先要看大前提是否正確,不必考慮該前提是由誰提出的.
Ⅱ.廣義相對論對引力佯謬的否定
大統一場論應當是在怎樣的時空框架內建立?在這個問題上,選對和選錯的
概率各占一半.一旦選錯,就會使整個理論體系離真理越來越遠.
在二十世紀的所有物理學家中,貢獻最大和影響最大者莫過於愛因斯坦.他
的思想,無論是正確的部分,還是錯誤的部分,都將繼續影響後人.
愛因斯坦最初提出有限無界宇宙模型的時候,是以西利格的引力佯謬為惟一
論據.我在《述評》中已經指出:只要拋棄超距觀點,引力佯謬就自然消失了.
此刻我要補充說的話是:“其實,利用廣義相對論本身的基本原理,能夠更
簡單、更徹底地排除引力佯謬.”
愛因斯坦自己已經承認,他最初提出的靜態宇宙模型是錯誤的,並說這是他
一生中的最大失誤.在這之後,我們自然應當是改用動態模型來分析問題.
在描述動態宇宙時,也必須使用參考系.如果要讓理論公式能與觀測進行對
照,那麼就應當以觀測者所在之處為參考系.地球不能依靠自身的引力場來作加
速運動.與地球的尺寸相比,其它天體與地球之間的距離都可近似地認為是“物
理無限大”,也就是說,它們向地球提供的引力場都幾乎是均勻的.均勻的引力
場疊加後得到的合場仍然應當是均勻的.從恆星參考系中看,地球是在這種相當
均勻的引力場中作加速運動,因而地球本身是一種非慣性參考系,應當存在慣性
力場.根據等效原理,均勻的引力場能被慣性力場完全抵消,完全類似於愛因斯
坦的升降機實驗中的情形.因此,地球上的人測量到的引力場實際上幾乎完全等
於地球本身提供的引力場.不論宇宙是否有限,也不論宇宙空間內的物質向地球
提供的引力場強大到何種程度,都會被反方向的、同樣強大的慣性力場抵消,這
是等效原理的要求.由此可見,引力佯謬違背了廣義相對論本身的基本原理.
在我看來,愛因斯坦的學說在最基本的方面是完全正確的,只是在極個別的
具體問題上值得商榷.說得明確一點,就是,他的最大失誤是誤用了現成的引力
佯謬,導致有限無界宇宙模型問世.當代的宇宙學,恰恰是把愛因斯坦學說中的
這個不幸的錯誤確定為立足點.如果愛因斯坦還活着,他大概會像當年對待弗里
德曼那樣認真聽取後生們的意見、並重新審查自己的學說.但是,如今他只能是
像偶像那樣在正確的學說和錯誤的學說方面都成為人們心目中的保護神.
Ⅲ.關於宇宙學原理是否可信的問題
各種宇宙模型都提出或默認這樣一條假設:宇宙在大尺度上是均勻的和各向
同性的.這條假設叫做宇宙學原理問題.
我曾同戴文賽先生討論過,他主張完全拋棄宇宙學原理.他認為:正像宇宙
膨脹論把局部空間膨脹的事實無限制地推廣到整個宇宙空間那樣,宇宙學原理是
把局部空間的均勻性當做整個宇宙空間具有均勻性的證據,這在哲學方面是屬於
先驗論.他認為:如果認為宇宙是無限的,那麼物質世界的層次就也應當是無限
的.因此,從科學方法論上講,應當是分層次研究.正像人們在研究宏觀世界和
研究微觀世界時已經採用的做法那樣,在研究更大或更小的物質層次時,要根據
特定的層次提供的經驗事實來判斷均勻或不均勻所涉及的範圍.
我完全同意戴先生的觀點,並用類比法論證了宇宙學原理的疑點.譬如,從
宏觀角度看,可以認為房間裡的空氣是均勻的.但是,一旦把尺度擴大到整個地
球的大氣層,這種均勻性就不存在了;如果把尺度縮小到微觀區域,氣體的均勻
性也會消失.又譬如原子,電子和原子核的分布顯然是不均勻的.但是,一旦把
尺度收縮到原子核里,那麼又會發現核子是均勻分布的.對於宇宙空間,人們雖
已發現,在超過了3千萬光年的尺度以後,物質就出現了越來越均勻的趨勢,並
且我們無法用邏輯方法排除“物質在整個宇宙內具有均勻性”的可能性,但同樣
也無法用邏輯方法排除“物質在望遠鏡尚未達到的尺度上再次出現不均勻性”的
可能性.如果把這個區域同已經研究過的宏觀世界、微觀世界進行類比,那麼就
應當認為宇宙學原理與實情不符的可能性更大.
既然兩種可能性都存在着,而又無法作出令人信服的判斷,那麼在處理問題
時就宜選用概率較大的那種可能性.
但是,在糾正引力佯謬和光度佯謬時,我仍然是假定物質在整個宇宙空間內
具有均勻的分布(見《述評》 p.66,826),在建立我自己的宇宙模型時甚至還明
確地列出了宇宙學原理(見《述評》 p.832).人們有可能因此而認為我相信宇宙
學原理.其實,如果讀者細心一點,那麼就會發現,我的書中在列出了宇宙學原
理之後,又指出:這種均勻性是否當真出現過,這對於我們要探討的問題來說並
不重要,重要的是要看它最終會演化成什麼樣子(見《述評》p.836).也就是說,
無必要強調宇宙學原理.
既然認為宇宙學原理靠不住,那麼又為什麼要在我的書裡保留它的位置呢?
這裡要提請讀者注意,我並不是真心承認宇宙學原理,實際上只是從“物理無限
大”的意義上保留宇宙學原理的實用價值.物理無限大在本質上是有限大.在處
理實際問題時,如果以數學上的無限大代替物理上的有限大,所引起的偏差可以
忽略不計,那麼從方法論方面看就應當是允許的.我的想法是:
1)宇宙學原理在目前是得到多數人承認的.作為教材,不能不介紹多數人
的觀點.即使不同意多數人的觀點,也應當是首先讓讀者知道多數人的觀點,然
後保留自己的意見.宇宙學原理實際上只是來源人們的直覺,當然靠不住;我不
相信它,也是憑直覺,說服不了別人.承認或不承認該原理,實際上不會影響具
體論題的最終結論,既然這樣,那就無必要一開始就在該原理問題上頂牛.
2)引力佯謬和光度佯謬都是以“物質均勻分布”為前提,如果我以“物質
分布不均勻”為前提,而多數人又不承認這個前提,那麼,即使能排除佯謬,也
不會得到人們承認.
3)天文觀測資料已表明:宇宙空間在小於3千萬光年的尺度上不均勻,大
於此尺度後就趨於均勻.這就表明:宇宙學原理至少在已觀測到的尺度範圍內是
符合事實的.如果我不只是要否定佯謬,還要讓自己得到的公式能同觀測進行對
照,那麼就還得在3千萬光年的尺度以內採用“不均勻”的模型,在更大尺度上
採用“均勻”模型.雖說“均勻”區域未必是無限大,但已能把它理解為“物理
無限大”.這樣,我們就能在數學方面獲得便於計算的好處.這種處理法如果有
不正確之處,那也必定是指:在超過數百億光年的尺度上,有可能存在不均勻性
的情況,這種不均勻性被人為假定的均勻性取代後,就會產生偏差.但是,正因
為那個區域離觀測者非常遙遠,所以實際上可以忽略.
4)在建立宇宙模型時,雖一開始就假定均勻,但一旦把它同引力作用聯繫
起來,就立即發現這種系統不可能穩定,因而均勻性很快就被破壞了.讀者如果
細心的話,那麼就不難發現,我提出的宇宙模型表明:在大於300億光年的尺
度上(見《述評》 p.834),宇宙空間是不均勻的.如果把空間物質的密度估計得
低一點,那也只是讓均勻物質區域增加到900億光年的尺度.也就是說,現實
的宇宙不會讓宇宙學原理的適用範圍超過900億光年的尺度.宇宙學原理在我
的工作中只是屬於多數人能夠接受的、假想的初始條件,這種初始條件實際上根
本不具有現實性,而又不影響最終的結論.
Ⅳ.大統一場論框架內的核物理和粒子物理
量子力學中的薛定諤方程只是用於描述粒子的軌道運動,而不是描述粒子內
部的運動.以往的量子力學中已涉及到電子的自旋,但那是硬拼上去的,講不出
道理,甚至是矛盾的.一旦把電子當作幾何點,也就無自旋可言了.電子自旋問
題實際上應當是屬於粒子物理的研究對象.
在我的腦海里,引力場和電磁場是惟一的基本物質,它們統一於復場.復場
的實部和虛部分別代表引力場和電磁場.各種不同的粒子只不過是駐波包的不同
模式,原則上應當能利用復場的特性來導出.我相信自己已獲得了定性的物理模
型,但定量的模型還有待探索.
復質量密度正比於復場強度的平方,復場強度在數學形式上是實數與虛數之
和,所以,復場強度的平方展開後,就應當出現兩個平方項和一個交叉項.兩個
平方項分別代表引力場的負質量密度和電磁場的正質量密度,這兩部分之和就是
實際可以觀測的質量密度;交叉項是虛質量密度,實際上正是電荷密度.根據這
種認識就能作出如下推斷:
1)粒子外面的引力波和電磁波多半來源於隨機性發射的行波,兩種成分互
不相干,因而交叉項的統計平均值為零,意味着電荷不能出現在粒子外面.
2)粒子內部的引力波和電磁波都是由共同的邊界條件決定的駐波,因而自
相干和互相干總是同時存在着.
3)自相干是粒子質量的來源.正質量具有收縮性,負質量具有擴張性.只
有在收縮性超過擴張性的前提下才能形成粒子,因而粒子的淨質量只能是正的.
4)互相干是粒子電荷的來源.引力波與電磁波之間存在相位差,相位差有
大於零、等於零、小於零三種可能,因而粒子有負電性、電中性、正電性之分.
5)對於穩定的粒子來說,復場波的駐波場是穩定的,因而其質量和電荷量
都是恆定的.對於不穩定的粒子來說,衰變過程是駐波向行波轉變的過程.
6)駐波可以有多種不同的模式,因而能構成多種不同的粒子.質量小的粒
子內可以有巨大的正質量和幾乎同樣巨大的負質量.電中性的粒子內可以有電偶
極以致多極結構.
7)強力和弱力是來源於多極結構,在本質上仍然是引力和電磁力.多極子
場的作用半徑總是很短的,原子核物質的均勻性是多極子場作用半徑短的表現.
8)引力場與電磁場各自的模式一旦確定,粒子的質量和自旋角動量也就完
全確定,但相位差可以不同,相位一旦倒轉,粒子的電性和自旋磁矩也就必然發
生相應的倒轉.粒子與它的反粒子之間的惟一差別是在相位差的正負號方面.
9)電子是微觀黑洞,其內部波函數的徑向部分也許應當用低階的球貝塞耳
函數與引力效應因子的乘積來描述,中心是引力波的節點和電磁波的腹點,視界
是引力波的腹面和電磁波的節面.巨大的正質量集中在中心附近,稍小一些的負
質量集中在視界附近.波函數的橫向部分也許是由頻率相同的引力子和光子組成
的,它們在黑洞視界的赤道附近迴旋.它們的疊加區域表現為電荷.自旋角動量
和磁矩正是由迴旋的引力子和光子共同提供的.引力子是負質量粒子,具有擴張
性,因而不能獨立存在.
10)μ子、τ子都有可能是電子的激發態,它們之間的主要差別是在波函
數的徑向部分.
11)中微子是由偏振方向相互正交的行波光子和行波引力子組成的,因而
不具有電性,並且靜止質量為零.行波光子比行波引力子稍許瘦些,因而動質量
不為零.
12)中微子穿越介質時,它的引力場和電磁場都能與介質發生作用,很可
能引起色散.這大概就是太陽中微子失蹤案的謎底所在.
13)夸克也許與電子有類似之處,分數電荷或許是與特定的駐波模式相聯
系的.
14)在探討強子結構時,夸克理論還是有用的,但未必是惟一的途徑.如
果夸克本身具有穩定性,那麼它就應當是一種微觀黑洞.而黑洞是不能發射粒子
的,所以應當認為各種不同層次的粒子之間的相互作用都是通過連續分布的場來
實現的.
Ⅴ.電荷守恆原理的局限性
1998年11月,教育部理科物理學和天文學教學指導委員會在杭州舉行
工作會議的時候,復旦大學物理系倪光炯教授在會上散發的一篇研究簡報說:在
核物理過程中,測量結果與電荷守恆原理的偏離度已經超過了測量精度,這就表
明電荷守恆原理在核物理過程中也許並不嚴格守恆.
那份研究簡報與會議主題沒有多大關係,只是順便發給與會者,而不是會議
要討論的問題.但我還是情不自禁地在開會時表態說:“這是一項很有啟發意義
的重要工作,它表明:隨着實驗儀器精度的提高,傳統觀念中嚴格成立的原理應
當接受新的檢驗.我們在寫教材時應當注意把有關的學術動態寫進去,促進學生
們獨立思考.如今大家都在談素質教育.一談到素質,就似乎是專指音樂欣賞之
類.但我認為,對於科學工作者來說,除了專業素質以外,最重要的素質應當是
指對新事物的敏感、洞察事物的能力和獨立思考的習慣.”
倪先生的這項工作之所以引起我的高度重視,是因為我在1961年12月
已經用引-電統一場論證明了電荷守恆原理在核物理過程和粒子物理過程中不能
成立.該原理類似於歷史上的熱質守恆定律和宇稱守恆定律,是來源於特定條件
下的實驗.早先是富蘭克林根據萊頓瓶的充放電實驗提出了電荷守恆的論斷,該
實驗以及後來的電工技術中實際上只涉及電子的運動,後來電解液、半導體、等
離子體等方面涉及的運動電荷雖不限於電子,但都沒有涉及核物理過程和粒子物
理過程.因此,正像宇稱守恆定律向弱作用過程推廣之前需要重新論證那樣,把
電荷守恆原理應用於核物理過程和粒子物理過程之前也應當重新論證.
我原先打算在《述評》中討論這個問題,但倪先生的那份研究簡報被我遺失
了,而又不宜推遲《述評》的交稿日期,只好暫時不提.其實,讀者如果細心的
話,利用我書中提供的線索(見《述評》 p.812)也不難作出同樣的判斷.復場的
復質量密度公式中的虛數項是引力場與電磁場的交叉作用項,引力波與電磁波之
間即使是處於正交狀態,也只能使交叉項的統計平均值為零,而不是表明電荷在
粒子外面的空間裡嚴格地等於零.在穩定的粒子內部,引力波與電磁波之間是相
干的,交叉項具有穩定性,因而電荷是守恆的.而在不穩定的核或粒子發生變化
的時候,從波的角度看,是駐波向行波轉化、再由行波在新的邊界條件下形成新
的駐波的過程.在全過程中,初態和終態都是屬於某種條件下的本徵態,因而最
終的電荷量仍可能與初始值相同,但中間過程的任一瞬態都不是本徵態,因而電
荷不可能始終守恆.
在狹義相對論框架建立引-電統一場論的時候,是把“復質量守恆原理”列
為第一條基本假設,該原理是由質量守恆原理和電荷守恆原理合併而成的,也就
是說,電荷守恆原理已經是屬於邏輯前提的組成部分.這就來了問題:既然邏輯
前提中已假定電荷守恆,為什麼會導出“電荷並不嚴格守恆”的結論呢?
關於這個問題,我要說,該理論沒有錯,實際上不存在邏輯矛盾,因為我們
只是在該原理能夠成立的場合使用該原理.我在書中已經指出:“復質量本來只
是被理解為粒子的屬性”(見《述評》 p.789).
儘管引-電統一場論是把“萬物皆由引力場和電磁場構成”作為對物質世界
的基本認識,以弄清復場運動規律為根本任務.但從研究方法上講,我們不可能
一開始就把看不見、摸不着、瀰漫狀的場單獨抽出來研究,必須首先考慮檢測手
段,於是就把萬有引力定律和庫侖定律拿過來,把它們綜合成“復力定律”.在
該定律中,受力的復質量粒子是用於對復場進行檢測.在最後得到的復場方程組
中,檢驗用的粒子實際已經被消去了,因而該方程組是限於描述復場本身的運動
規律.在導出了復場的能量密度公式之後,利用質能關係式就得到了復場的質量
密度公式(見《述評》 p.811).
在建立這種理論體系的全過程中,我們實際上是像電動力學中那樣把粒子和
場看作是兩種不同的物質.復質量守恆原理是用限於應用於粒子,未考慮粒子本
身固有質量和固有電荷的變化.在這種情況下,電荷還是應當守恆的,根本不存
在邏輯矛盾.一旦在“復質量守恆原理能夠成立”的條件下揭示了復場本身的運
動規律,我們的目的就算是達到了.
在這之後,是把這種已經獨立於粒子之外的復場運動規律應用於處理各種不
同的具體問題.當它應用於穩定粒子的時候,就得出“穩定粒子的復質量是守恆
量”的結論;當它應用於不穩定粒子和不穩定的原子核的時候,就得出“不穩定
的粒子或原子核在其衰變進程中一般不遵守復質量是守恆量”的結論.
二十二、對戴文賽思想的回憶
戴文賽先生早年留學英國劍橋,生前是我校自然辯證法研究會副會長、天文
學系主任、《天文學報》主編、中國天文學會副理事長.他於1979年與世長
辭,如今天空中有一顆小行星叫做“戴文賽星”.
應當指出,我的工作與戴先生的支持是分不開的.不能說我的思想是來源於
他,實際情形是因為觀點本來就相同才談得非常投機.我的思想首先是來源於王
夫之的元氣論,後來是把元氣論同愛因斯坦的場本原論聯繫起來而形成自己的思
想體系,是戴先生的熱情鼓勵使我變得堅定不移.當年我在統一場論這個課題上
是因為舉棋不定才決定請他幫我拿定主意,這才有後來發生的一切.我在宇宙學
方面得到了他的具體指導,因而非常了解他的宇宙無限論立場.
戴先生去世以後,他的宇宙觀被人們顛倒了.這種顛倒雖是出於真情、善意
和誤解.但是,如果死者有知,難道會樂意讓自己的基本觀點被人曲解嗎?我雖
不是天文學界的人,但在同他討論哲學和宇宙學問題方面,我大概應當算是他在
外系招收的惟一的學生.在我的宇宙學論文中已經吸收了他的一些思想,遺憾的
是,他本人未專門發表宇宙學論文.因此,我決定在本文中回憶他同我談話的內
容,並公布他給我的親筆信.算是對他有個交代,也是為了不給自己留下遺憾.
這裡需要扼要地回顧一下歷史.在宇宙學領域內,由於1965年發現了宇
宙背景輻射、並被說成是大爆炸宇宙論的決定性證據,從此,大爆炸宇宙論就逐
漸成為國際上的主流派.在中國,毛澤東在文化大革命後期提出:宇宙在大的方
面和小的方面都是無限的.從此,國內出現一邊倒的宇宙無限論.實際上,人們
對自然之謎的認識完全相同是不可能的.誠如毛澤東所說:“黨外有黨,黨內有
派;黨內無派,千奇百怪.”其實,在自然科學方面也是如此.當時國際上的宇
宙無限論者和宇宙有限論者仍然在公開爭論,中國清一色的宇宙無限論者實際上
有真心的宇宙無限論者和口頭的宇宙無限論者之分.
1976年,毛澤東去世.1978年,開始撥亂反正.同年,諾貝爾物理
學獎頒獎儀式上宣布大爆炸宇宙論由假說晉級為科學,從此國內雜誌上就見不到
宇宙無限論者的文章了,原先的口頭宇宙無限論者也公開了地下工作者的身份.
1979年,戴文賽先生去世後不久,悼念文章里把他說成是捍衛宇宙有限
論的大無畏戰士,說:即使是在宇宙無限論占統治地位的時代裡,他仍然敢公開
宣布宇宙膨脹是不容否定的事實.悼文的作者們肯定是出於善意,總是希望死者
能夠儘量多地戴上光環.從動機和感情角度看,是無可非議的.然而,對科學工
作者的評價總得尊重死者本人的觀點和尊重史實,評價可以有伸縮性,史實不能
更改.不錯,當今是宇宙有限論占上風,你贈給死者的算是光環;如果有朝一日
翻了案,你善意加給死者的光環不就會立即變成為暗環嗎?
Ⅰ.關於“宇觀”概念的提出
實際上,戴先生闡述自己的宇宙無限論的思想要比毛澤東早十多年,他從來
就不是口頭宇宙無限論者.1962年,他與正陸 土炎教授聯名撰文在哲學月刊
上提出了出“宇觀”的概念.關於這個新概念,我比陸知道得更早.我書中提到
的1960年底的“一次私下談話”(見《述評》 p.1),實際上就是指他同我本
人之間的一次談話.當時是因為他欣賞我提出的“近代自然科學的發展應以綜合
為主”的觀點,建議撰文發表,托天文系的一位教師捎口信表示希望見見我.次
日見了面,這才使我結識了他.他得知天文學是我的業餘愛好,便把話題轉到宇
宙問題上,說:“宇宙是無限的,因而物質世界的層次也應當是無限的,微觀以
內有超微觀,宏觀以外有超宏觀……我想把超宏觀的一個與宏觀最接近的層次稱
為宇觀.”他希望我把“宇觀”概念帶到自然辯證法學習班上去討論.所以,我
早在1960年就已經知道他是宇宙無限論者.
說到“宇觀”概念,我想順便提一提我的島-洞宇宙模型的建立過程:
①在戴先生去世十多年後,我在思考宇宙射線的來源問題時,想起了他對物
質層次的看法,這才意識到“宇觀”概念的重要性,由此萌生出“島-洞宇宙模
型”的粗胚,提出“宇觀島”和“宇觀洞”的概念.
②我注意到,何祚庥先生是同意大爆炸宇宙模型的,但他所說的宇宙大爆炸
與霍金等人所說的宇宙大爆炸不是一回事.他主張把“無中生有”改為“有中生
有”.如果承認“有中生有”,那就只涉及到“宇宙演化”,而談不上“宇宙起
源”.在這種情況下,物質不滅原理仍然得到尊重.我意識到,這種有中生有式
的大爆炸模型在描繪宇宙的演化圖像方面優於我的島-洞模型.但又注意到:只
要大爆炸是指整個宇宙的總體爆炸,那就始終無法解釋宇宙射線的來源.
③張邦固先生創立的恆星起源動力學提醒了我:如果恆星的母體物質比形成
超級恆星所需的物質還多得多,那麼宇宙的局部大爆炸就會成為必然性.於是決
定保留大爆炸宇宙論中的合理成分,也就是說,在島-洞模型中引入宇觀級規模
的局部大爆炸.這樣,島-洞模型就不僅能同樣令人滿意地解釋大爆炸模型所能
解釋的一切,而且能以邏輯必然性的方式解釋大爆炸宇宙模型所無法解釋的宇宙
射線的來源來源問題,還為γ射線大爆發和超新星爆發提供了充足的能源,此外
還一勞永逸地消除了反物質的困擾.
此後,我努力試圖推翻自己的模型,但想不出有什麼新問題能夠難住島-洞
模型.
Ⅱ.關於“宇宙膨脹不容否定”問題
戴先生確實說過“宇宙膨脹不容否定”的話(見《述評》 p.5).我聽到此話
不是在毛澤東在世之時,而是在1977年5月份的學校自然辯證法研究會成立
大會上和7月份的該研究會物理系分會成立大會上.當時他是學校自然辯證法研
究會的副會長,我是物理系分會的召集人,所以兩次會議我都在場.他的報告的
主題是:哲學不能代替自然科學,但正確的哲學觀點無疑能幫助人正確地分析問
題.對於同一個事實,由於哲學觀點不同,就很可能作出相反的判斷.為了闡述
這種觀點,他便把“星系退行”作為例子提了出來,說星系退行的事實是不容否
定的.接着就指出:星系退行只能證明宇宙的局部在現階段在膨脹;孤立地把局
部膨脹的事實外推到整個宇宙,這在哲學上是屬於先驗主義.他提出:對於宇宙
的研究,應當是根據觀測資料發現新的物質層次,逐步深入.主張根據實際觀測
到的尺度,把現階段的宇宙學理論稱為“宇觀理論”.我很贊成這種觀點,並正
是因為受到這種提法的提示,才在8月份為自己剛出世的孩子取名為“宇觀”.
Ⅲ.反潮流的表態
就在大爆炸宇宙論由假說晉級為科學的那一年,即1978年,他在給我的
信中明確地說宇宙有限論是唯心主義.這封信至今還保留在我身邊,全文如下:
“潘根同志:
我以極大的興趣讀了你的論文,希望這篇論文在修改和適當壓縮以後能在某
刊物上發表出來.
㈠假設存在着宇觀物質、宇子,這在哲學上是完全無誤的,所需要的就是充
分的科學根據,以達到令人信服的程度.類似的想法已有一些人提出.例如蘇聯
L.E.Gurevich在Astrophysics and Space Science 38(1975)67-78頁《論總星系
的起源》中認為存在着‘宇宙學場’,或叫Λ場(場方程Λgik項),即‘半真空’.
由它產生了重子,輕子,光子,介子.他也談到‘負萬有引力’.方勵之近年來
研究的真空態,實質上也差不多.
㈡方勵之等所推出的 r=k(z-0.19z2)只適用一小類的類星體,並不能
普遍適用於星系.你的文中,好些公式卻是從它導出的,這些公式似乎不能說是
普遍適用的.
㈢國內許多人批判宇宙膨脹論並沒有錯,因為棍子只打在它的唯心主義部分
宇宙有限論,並未否認它的一些科學內容仍可採用,所以沒有必要為它‘抱
不平’.
㈣11頁.‘廣義宇宙學原理’是否必要?我認為可以完全拋棄‘宇宙學原
理’.宇宙間物質具體如何分布,如何隨着時間演化,這些都應當根據觀測資料
逐步了解,而不應當先驗地斷言宇宙從大的方面是均勻的,各向同性的,穩定的.
㈤8頁.Vr=cz=Hr 不能說此式是對大爆炸宇宙論的支持.事實上它
以及其他好幾種宇宙模型,都考慮高次項(加速或減速).
㈥38頁.天體一般的‘視向速度’(徑向速率)並不是用哈勃公式Vr=Hr
表示的,此式只用於星系的宇宙學紅移.
㈦39-40頁.這兩頁的論述同今天的恆星演化理論和能源理論不符合.
要否定已被公認的理論,須舉出足夠的令人信服的理由.
㈧40頁.恆星質量小於 1.3M⊙的最後演化為白矮星,質量在1.3和
3.0M⊙間的演化為中子星,質量大於3.0M⊙的先爆發為超新星,拋掉部分
物質,殘核成為中子星.不是白矮星演化為中子星.
此致
敬禮
戴文賽
五月十九日”
上面的信是戴先生在1978年5月19日夜裡寫的.當時他正患肺癌住在
中山陵療養院.那天白天一整天,他都是在為第二天上午的慶祝校慶科學報告會
開幕式和下午的天文學系報告會準備學術報告.晚飯後就立即寫這封信,並囑咐
他的夫人一定要在當夜親自將這封信送到我本人手上.
後來我發表的宇宙學論文中已採納了戴先生提出的修改意見.
Ⅳ.呼籲創立學派
5月20日上午,在慶祝校慶科學報告會開幕式上,戴先生發表了題為《用
辯證唯物主義指導科學研究》的論文,該文是由他的學生曲欽岳教授(如今是中
國科學院院士和第三世界科學院院士)代讀的.在這之前,他由人攙上講台講了
幾句:“中國人要樹立信心,要相信自己的能力.這是首要的.譬如在天體演化
方面,外國人提出了那麼多的假說,我看沒有什麼了不起,我們也完全有能力提
出.但是,有能力提出並不等於有勇氣提出,我們在這方面不如外國人.五八年
提出‘趕美超英’口號的時候,我就建議過,中國人要創立自己的學派.今天我
還要呼籲:中國人要創立自己的學派!”他每講一句話都要多次被猛烈的咳嗽打
斷,但聽得出來,他動了感情.
實際上,他不只是呼籲,而是早已行動起來.在文化大革命後期,他發起組
織天體物理討論班,把我校、紫金山天文台、上海天文台和中國科大的一批中青
年天文學工作者組織起來,用制度化的學術討論會來推動科學研究.曲欽岳、汪
珍如、方勵之等一批卓越的天體物理學家就是在那個時候露出鋒芒的.當時他同
我談過創立學派的重要性,說:“我從英國回來後,就感到人家的做法還是有可
取之處的,要洋為中用.學術研究固然要以埋頭苦幹為基礎,但還需要交流、切
搓,要有學術氣氛.以往那樣不行,一篇文章發表了,既聽不到附和聲,又聽不
到反對聲,自生自滅,那就失去了學術研究的意義.達爾文的進化論如果沒有赫
胥黎的大力宣傳,那就很可能是長期無人理睬.五八年我就呼籲創立學派,沒有
搞得起來.這次搞天體物理討論班,就是希望中國有自己的學派.要讓學術討論
會制度化.做了工作才能提得出報告,有了報告,文章也就出來了.文章多了才
能造成聲勢,使學術氣氛成為社會性的風氣.劍橋大學的師生在喝茶、吃飯、散
步時常把學術問題當做話題,科學人才的成長也要靠氣氛來薰陶.小小的丹麥有
世界一流的哥本哈根學派,德國有哥廷根學派,美國的普林斯頓研究院實際上也
是學派.蘇聯也有學派,但氣氛不太好,莫斯科學派與基輔學派有對立情緒.我
們搞學派要容納不同的學術觀點,堅持和風細雨式的討論.”
Ⅴ.主張改革審搞制度
校慶那天下午,他不顧癌病的折磨,堅持要親自作關於小行星起源問題的報
告,勸阻不住.他說:“恐怕是最後一次了.把一些想法留給你們繼續思考.”
報告之後,許多人護送他回家.離開他家時,他的夫人追了出來,說:“文
賽有話要跟你說.”我便回到他的臥室.他說:“沒有別的事,就是希望你那篇
論文趕快發表.要抓緊時間,同外國人爭時間爭速度.我是不行了,未來中國的
科學事業要靠你們這批敢想敢說的年輕人.文章有創見,可能會受到阻力.今後
可考慮爭取上海台李珩台長的支持,他是熱心人.”
接着就轉了話題,說:“在英國,發表有創見的論文比較容易,因為人家有
規章:兩個審稿人中只要有一個人主張發表,那就一定能發表.我國的做法正好
相反,只要有一個人不贊成發表,那就不能發表.因為國情不同,觀念不同.既
無把握肯定又無把握否定的文章要不要發表?英國人主張發表,認為這是對科學
上的新思想持慎重的態度,中國人則認為這是與科學的嚴肅性不符的.我在主持
天文學報期間裡,經常跟編委們講這個問題.讓人家發表不同的學術觀點,並不
等於同意人家的觀點.七審八審看起來好像很慎重,把時間耽誤了,讓外國人搶
先發表.學報本來就應當是發表各種學術觀點的園地,你不同意他的觀點,也可
以發表反駁文章嘛.毛主席主張在學術問題上要注意保護少數,這個思想是很重
要的.雖說道理是這樣,做起來就不容易了.社會觀念不是那麼容易改變的.看
來目前的審稿制度必須改革,否則會影響中國科學事業的發展速度.制度要靠人
來執行,所以,從根本上說,要改變社會觀念.”人之將死,其言也善;胸懷祖
國,放眼未來.
戴先生去世後不久,《天文學報》的常務編委張守中先生說:“戴先生在世
時,幾乎每次開會時都要講:只要文章里沒有明顯的錯誤,邏輯上能夠自圓,就
應當發表.學報是學術論壇,是供大家討論學術問題的園地,要不折不扣執行百
花齊放、百家爭鳴的方針.”
當年我還年輕,如今也已進入晚年.但願戴先生病危期間發出的肺腑之言能
在中國科學界引起討論.
一顆名叫“戴文賽”的小行星在太空裡緩緩移動,它深情地俯視着自己的祖
國,並隨時準備熱烈歡迎來自祖國的宇宙飛船.