二十一、关于大统一场论物理图像的思考
当年爱因斯坦提出统一场论这个课题之时,还未发现强作用和弱作用,因而
他最初设想的统一场论实际上是专指引-电统一场论.我的最终目标并不是限于
他在1918年提出的那些指标,而是希望有朝一日看到力学、热学、电学、光
学、量子力学、核物理学、粒子物理学、宇宙学全部统一起来.当然,这不是一
个人的事情,我也从未认为我个人有能力走到终点.科学事业是一种接力赛,我
是在爱因斯坦基本思想的指导下接在他后面走了一段路.四十年过去了,上天不
会再赐给我四十年.未走完的路应当由年轻人继续走下去.
我不可能把曾经思考过的问题都写进《述评》.未能来得及写入书的那些问
题并不等于不重要,也未必都是因为不成熟.遗漏的重要问题应当补充进来.不
成熟的东西是很难由正式的学术刊物发表的.但是,不论是否成熟,毕竟是已经
思考了几十年,并且多半是从方法论的角度把物理学中的问题和物理学界的各种
观点当做逻辑学上的命题来思考的.纵然我的看法是错的,也至少能从反面让后
人少走一点弯路.人到了这个年龄,“测不准关系式”就要起作用了,这是不可
抗拒的自然规律.因此,我觉得还是应当争取在晚年的不测事件到来之前把已经
初步推敲过的物理模型、特别是在方法论方面的观点提出来,供后人参考.
Ⅰ.在三位大师面前
我们面临的是物理学中最大的课题,有无正确的指导思想,极为重要.
在任何时代,权威人士的影响都是不可低估的.请一位大师来作报告,门口
窗口都挤满了人.听懂了,就说“有道理”;听不懂就更佩服了,说:“真是高
深莫测啊!”会后津津乐道,说某某大师是这么这么说的.甚至有可能像中世纪
搞经院哲学的人那样,或是像文献派学者那样,把某大师的某句话抽出来当做大
前提,建立一套理论体系.审稿人一看是大师提供的前提,胆子就大了,于是集
中精力审查下文有无逻辑错误.逻辑无误,“科研成果”也就立即被认定.
我也喜欢听大师的报告,并谨记先父“要览百家之说,以防一家之偏”的遗
训,希望多请几位大师.物理学中最基本的问题必然与相对论、量子论、宇宙论
有关,于是一下子请来三位顶尖级大师,他们是爱因斯坦、玻尔和霍金,让他们
在同一个报告厅里按年龄顺序发表演说.
爱因斯坦说:上帝不会掷骰子.
玻尔说:上帝有时会掷骰子.
霍金说:上帝不仅掷骰子,而且高兴起来就会把骰子掷到不见踪影.
天哪!三位大师三种说法,该相信哪一位大师?本来是希望大师们为我们指
路,现在倒好,无所适从了.不过,我还是很高兴,因为从中悟出一点道理:在
自然之谜面前,大师们实际上也是凭直觉说说的,都不能保证不说错话.
我觉得从未听过如此过瘾的报告.收获至少有以下四条:
1)大师们都有扎实的数理根底,都有明确的哲学观点,都是尊重前人而又
不盲从前人,都是敢想又敢说,不怕讲出错话被人嘲笑.我想,这才是真正的科
学家应有的素质.
2)大师们在使用逻辑方法方面是相同的,而在哲学观点方面有可能完全相
反.因此,在逻辑前提不需要涉及哲学观点的场合,他们多半能做到英雄所见略
有同;而在不能回避哲学观点的场合,就有可能作出完全相反的判断.
3)如果只碰到一位大师,那就很可能不加思索地跟着他跑.现在是同时碰
上观点不同的三位大师,这才发现:必须兼听,独立思考是惟一出路.
4)哲学是以事物的共性为研究对象,基本的哲学观点只有对立的两类,几
千年以前已经出现,几万年以后还是那两类.所以,在兼听了几位大师的报告之
后,最终总得听从其中某一位大师的话.该听谁的话?最好不要急于下结论,因
为任何时候都有“多数派”和“眼前功利”的现实,一旦让“害怕孤立”的心态
同现实条件联系起来,那就无“独立思考”可言了.
历史是面镜子,过去和未来是在镜面的两侧.我想回顾一下原子物理学的历
史,提一个问题:“第一个原子模型是谁提出的?第一把把量子假说应用于原子
结构的是谁?”多数人回答说:“第一个原子模型是卢瑟福提出的,第一把把量
子假说应用于原子结构的是玻尔.”教科书上就是这么说的.我说:“不对!第
一个原子模型是J.汤姆孙在1904年提出的,第一把把量子假说应用于原子
结构的是哈斯在1910年做的事.卢瑟福模型和玻尔模型是先后于1911年
和1913年问世的.”
汤姆孙因在1897年发现了电子而成为世界级的物理学大师.这个成果使
他的原子模型能在物理学界统治七年之久.玻尔是因为慕名才到汤姆孙那里当研
究生,只因不同意导师的原子模型才改投到卢瑟福门下,他是在选定卢瑟福模型
为立足点之后才取得了成功,并因此而获得了诺贝尔物理学奖;哈斯则是以汤姆
孙模型为立足点,虽也发表了轰动一时的论文,但离真理越来越远.当然,汤姆
孙和哈斯的失算不应当成为别人嘲笑的理由,他们毕竟是在探索真理,他们的首
创精神还是应当受到肯定.中国学术界有一种值得注意的倾向:自己拿不出像样
的货色来,还要嘲笑别人的探索性工作,这是一种不健康的学术气氛.
原子问题毕竟还比较容易用实验来鉴定,不涉及物质能否生灭、宇宙是否有
限之类的哲学问题.在物质本原问题上,哲学观点是绝对不能回避的,而且只有
两种可能性可供选择,要么是离真理越来越近,要么是离真理越来越远.二者必
居其一.如此看来,选取立足点是万万不能大意的.
英国哲学家培根为何坚决反对盲从权威,看来是有道理的.所以,在方法论
方面,我的主张是:首先要看大前提是否正确,不必考虑该前提是由谁提出的.
Ⅱ.广义相对论对引力佯谬的否定
大统一场论应当是在怎样的时空框架内建立?在这个问题上,选对和选错的
概率各占一半.一旦选错,就会使整个理论体系离真理越来越远.
在二十世纪的所有物理学家中,贡献最大和影响最大者莫过于爱因斯坦.他
的思想,无论是正确的部分,还是错误的部分,都将继续影响后人.
爱因斯坦最初提出有限无界宇宙模型的时候,是以西利格的引力佯谬为惟一
论据.我在《述评》中已经指出:只要抛弃超距观点,引力佯谬就自然消失了.
此刻我要补充说的话是:“其实,利用广义相对论本身的基本原理,能够更
简单、更彻底地排除引力佯谬.”
爱因斯坦自己已经承认,他最初提出的静态宇宙模型是错误的,并说这是他
一生中的最大失误.在这之后,我们自然应当是改用动态模型来分析问题.
在描述动态宇宙时,也必须使用参考系.如果要让理论公式能与观测进行对
照,那么就应当以观测者所在之处为参考系.地球不能依靠自身的引力场来作加
速运动.与地球的尺寸相比,其它天体与地球之间的距离都可近似地认为是“物
理无限大”,也就是说,它们向地球提供的引力场都几乎是均匀的.均匀的引力
场叠加后得到的合场仍然应当是均匀的.从恒星参考系中看,地球是在这种相当
均匀的引力场中作加速运动,因而地球本身是一种非惯性参考系,应当存在惯性
力场.根据等效原理,均匀的引力场能被惯性力场完全抵消,完全类似于爱因斯
坦的升降机实验中的情形.因此,地球上的人测量到的引力场实际上几乎完全等
于地球本身提供的引力场.不论宇宙是否有限,也不论宇宙空间内的物质向地球
提供的引力场强大到何种程度,都会被反方向的、同样强大的惯性力场抵消,这
是等效原理的要求.由此可见,引力佯谬违背了广义相对论本身的基本原理.
在我看来,爱因斯坦的学说在最基本的方面是完全正确的,只是在极个别的
具体问题上值得商榷.说得明确一点,就是,他的最大失误是误用了现成的引力
佯谬,导致有限无界宇宙模型问世.当代的宇宙学,恰恰是把爱因斯坦学说中的
这个不幸的错误确定为立足点.如果爱因斯坦还活着,他大概会像当年对待弗里
德曼那样认真听取后生们的意见、并重新审查自己的学说.但是,如今他只能是
像偶像那样在正确的学说和错误的学说方面都成为人们心目中的保护神.
Ⅲ.关于宇宙学原理是否可信的问题
各种宇宙模型都提出或默认这样一条假设:宇宙在大尺度上是均匀的和各向
同性的.这条假设叫做宇宙学原理问题.
我曾同戴文赛先生讨论过,他主张完全抛弃宇宙学原理.他认为:正像宇宙
膨胀论把局部空间膨胀的事实无限制地推广到整个宇宙空间那样,宇宙学原理是
把局部空间的均匀性当做整个宇宙空间具有均匀性的证据,这在哲学方面是属于
先验论.他认为:如果认为宇宙是无限的,那么物质世界的层次就也应当是无限
的.因此,从科学方法论上讲,应当是分层次研究.正像人们在研究宏观世界和
研究微观世界时已经采用的做法那样,在研究更大或更小的物质层次时,要根据
特定的层次提供的经验事实来判断均匀或不均匀所涉及的范围.
我完全同意戴先生的观点,并用类比法论证了宇宙学原理的疑点.譬如,从
宏观角度看,可以认为房间里的空气是均匀的.但是,一旦把尺度扩大到整个地
球的大气层,这种均匀性就不存在了;如果把尺度缩小到微观区域,气体的均匀
性也会消失.又譬如原子,电子和原子核的分布显然是不均匀的.但是,一旦把
尺度收缩到原子核里,那么又会发现核子是均匀分布的.对于宇宙空间,人们虽
已发现,在超过了3千万光年的尺度以后,物质就出现了越来越均匀的趋势,并
且我们无法用逻辑方法排除“物质在整个宇宙内具有均匀性”的可能性,但同样
也无法用逻辑方法排除“物质在望远镜尚未达到的尺度上再次出现不均匀性”的
可能性.如果把这个区域同已经研究过的宏观世界、微观世界进行类比,那么就
应当认为宇宙学原理与实情不符的可能性更大.
既然两种可能性都存在着,而又无法作出令人信服的判断,那么在处理问题
时就宜选用概率较大的那种可能性.
但是,在纠正引力佯谬和光度佯谬时,我仍然是假定物质在整个宇宙空间内
具有均匀的分布(见《述评》 p.66,826),在建立我自己的宇宙模型时甚至还明
确地列出了宇宙学原理(见《述评》 p.832).人们有可能因此而认为我相信宇宙
学原理.其实,如果读者细心一点,那么就会发现,我的书中在列出了宇宙学原
理之后,又指出:这种均匀性是否当真出现过,这对于我们要探讨的问题来说并
不重要,重要的是要看它最终会演化成什么样子(见《述评》p.836).也就是说,
无必要强调宇宙学原理.
既然认为宇宙学原理靠不住,那么又为什么要在我的书里保留它的位置呢?
这里要提请读者注意,我并不是真心承认宇宙学原理,实际上只是从“物理无限
大”的意义上保留宇宙学原理的实用价值.物理无限大在本质上是有限大.在处
理实际问题时,如果以数学上的无限大代替物理上的有限大,所引起的偏差可以
忽略不计,那么从方法论方面看就应当是允许的.我的想法是:
1)宇宙学原理在目前是得到多数人承认的.作为教材,不能不介绍多数人
的观点.即使不同意多数人的观点,也应当是首先让读者知道多数人的观点,然
后保留自己的意见.宇宙学原理实际上只是来源人们的直觉,当然靠不住;我不
相信它,也是凭直觉,说服不了别人.承认或不承认该原理,实际上不会影响具
体论题的最终结论,既然这样,那就无必要一开始就在该原理问题上顶牛.
2)引力佯谬和光度佯谬都是以“物质均匀分布”为前提,如果我以“物质
分布不均匀”为前提,而多数人又不承认这个前提,那么,即使能排除佯谬,也
不会得到人们承认.
3)天文观测资料已表明:宇宙空间在小于3千万光年的尺度上不均匀,大
于此尺度后就趋于均匀.这就表明:宇宙学原理至少在已观测到的尺度范围内是
符合事实的.如果我不只是要否定佯谬,还要让自己得到的公式能同观测进行对
照,那么就还得在3千万光年的尺度以内采用“不均匀”的模型,在更大尺度上
采用“均匀”模型.虽说“均匀”区域未必是无限大,但已能把它理解为“物理
无限大”.这样,我们就能在数学方面获得便于计算的好处.这种处理法如果有
不正确之处,那也必定是指:在超过数百亿光年的尺度上,有可能存在不均匀性
的情况,这种不均匀性被人为假定的均匀性取代后,就会产生偏差.但是,正因
为那个区域离观测者非常遥远,所以实际上可以忽略.
4)在建立宇宙模型时,虽一开始就假定均匀,但一旦把它同引力作用联系
起来,就立即发现这种系统不可能稳定,因而均匀性很快就被破坏了.读者如果
细心的话,那么就不难发现,我提出的宇宙模型表明:在大于300亿光年的尺
度上(见《述评》 p.834),宇宙空间是不均匀的.如果把空间物质的密度估计得
低一点,那也只是让均匀物质区域增加到900亿光年的尺度.也就是说,现实
的宇宙不会让宇宙学原理的适用范围超过900亿光年的尺度.宇宙学原理在我
的工作中只是属于多数人能够接受的、假想的初始条件,这种初始条件实际上根
本不具有现实性,而又不影响最终的结论.
Ⅳ.大统一场论框架内的核物理和粒子物理
量子力学中的薛定谔方程只是用于描述粒子的轨道运动,而不是描述粒子内
部的运动.以往的量子力学中已涉及到电子的自旋,但那是硬拼上去的,讲不出
道理,甚至是矛盾的.一旦把电子当作几何点,也就无自旋可言了.电子自旋问
题实际上应当是属于粒子物理的研究对象.
在我的脑海里,引力场和电磁场是惟一的基本物质,它们统一于复场.复场
的实部和虚部分别代表引力场和电磁场.各种不同的粒子只不过是驻波包的不同
模式,原则上应当能利用复场的特性来导出.我相信自己已获得了定性的物理模
型,但定量的模型还有待探索.
复质量密度正比于复场强度的平方,复场强度在数学形式上是实数与虚数之
和,所以,复场强度的平方展开后,就应当出现两个平方项和一个交叉项.两个
平方项分别代表引力场的负质量密度和电磁场的正质量密度,这两部分之和就是
实际可以观测的质量密度;交叉项是虚质量密度,实际上正是电荷密度.根据这
种认识就能作出如下推断:
1)粒子外面的引力波和电磁波多半来源于随机性发射的行波,两种成分互
不相干,因而交叉项的统计平均值为零,意味着电荷不能出现在粒子外面.
2)粒子内部的引力波和电磁波都是由共同的边界条件决定的驻波,因而自
相干和互相干总是同时存在着.
3)自相干是粒子质量的来源.正质量具有收缩性,负质量具有扩张性.只
有在收缩性超过扩张性的前提下才能形成粒子,因而粒子的净质量只能是正的.
4)互相干是粒子电荷的来源.引力波与电磁波之间存在相位差,相位差有
大于零、等于零、小于零三种可能,因而粒子有负电性、电中性、正电性之分.
5)对于稳定的粒子来说,复场波的驻波场是稳定的,因而其质量和电荷量
都是恒定的.对于不稳定的粒子来说,衰变过程是驻波向行波转变的过程.
6)驻波可以有多种不同的模式,因而能构成多种不同的粒子.质量小的粒
子内可以有巨大的正质量和几乎同样巨大的负质量.电中性的粒子内可以有电偶
极以致多极结构.
7)强力和弱力是来源于多极结构,在本质上仍然是引力和电磁力.多极子
场的作用半径总是很短的,原子核物质的均匀性是多极子场作用半径短的表现.
8)引力场与电磁场各自的模式一旦确定,粒子的质量和自旋角动量也就完
全确定,但相位差可以不同,相位一旦倒转,粒子的电性和自旋磁矩也就必然发
生相应的倒转.粒子与它的反粒子之间的惟一差别是在相位差的正负号方面.
9)电子是微观黑洞,其内部波函数的径向部分也许应当用低阶的球贝塞耳
函数与引力效应因子的乘积来描述,中心是引力波的节点和电磁波的腹点,视界
是引力波的腹面和电磁波的节面.巨大的正质量集中在中心附近,稍小一些的负
质量集中在视界附近.波函数的横向部分也许是由频率相同的引力子和光子组成
的,它们在黑洞视界的赤道附近回旋.它们的叠加区域表现为电荷.自旋角动量
和磁矩正是由回旋的引力子和光子共同提供的.引力子是负质量粒子,具有扩张
性,因而不能独立存在.
10)μ子、τ子都有可能是电子的激发态,它们之间的主要差别是在波函
数的径向部分.
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组成的,因而
不具有电性,并且静止质量为零.行波光子比行波引力子稍许瘦些,因而动质量
不为零.
12)中微子穿越介质时,它的引力场和电磁场都能与介质发生作用,很可
能引起色散.这大概就是太阳中微子失踪案的谜底所在.
13)夸克也许与电子有类似之处,分数电荷或许是与特定的驻波模式相联
系的.
14)在探讨强子结构时,夸克理论还是有用的,但未必是惟一的途径.如
果夸克本身具有稳定性,那么它就应当是一种微观黑洞.而黑洞是不能发射粒子
的,所以应当认为各种不同层次的粒子之间的相互作用都是通过连续分布的场来
实现的.
Ⅴ.电荷守恒原理的局限性
1998年11月,教育部理科物理学和天文学教学指导委员会在杭州举行
工作会议的时候,复旦大学物理系倪光炯教授在会上散发的一篇研究简报说:在
核物理过程中,测量结果与电荷守恒原理的偏离度已经超过了测量精度,这就表
明电荷守恒原理在核物理过程中也许并不严格守恒.
那份研究简报与会议主题没有多大关系,只是顺便发给与会者,而不是会议
要讨论的问题.但我还是情不自禁地在开会时表态说:“这是一项很有启发意义
的重要工作,它表明:随着实验仪器精度的提高,传统观念中严格成立的原理应
当接受新的检验.我们在写教材时应当注意把有关的学术动态写进去,促进学生
们独立思考.如今大家都在谈素质教育.一谈到素质,就似乎是专指音乐欣赏之
类.但我认为,对于科学工作者来说,除了专业素质以外,最重要的素质应当是
指对新事物的敏感、洞察事物的能力和独立思考的习惯.”
倪先生的这项工作之所以引起我的高度重视,是因为我在1961年12月
已经用引-电统一场论证明了电荷守恒原理在核物理过程和粒子物理过程中不能
成立.该原理类似于历史上的热质守恒定律和宇称守恒定律,是来源于特定条件
下的实验.早先是富兰克林根据莱顿瓶的充放电实验提出了电荷守恒的论断,该
实验以及后来的电工技术中实际上只涉及电子的运动,后来电解液、半导体、等
离子体等方面涉及的运动电荷虽不限于电子,但都没有涉及核物理过程和粒子物
理过程.因此,正像宇称守恒定律向弱作用过程推广之前需要重新论证那样,把
电荷守恒原理应用于核物理过程和粒子物理过程之前也应当重新论证.
我原先打算在《述评》中讨论这个问题,但倪先生的那份研究简报被我遗失
了,而又不宜推迟《述评》的交稿日期,只好暂时不提.其实,读者如果细心的
话,利用我书中提供的线索(见《述评》 p.812)也不难作出同样的判断.复场的
复质量密度公式中的虚数项是引力场与电磁场的交叉作用项,引力波与电磁波之
间即使是处于正交状态,也只能使交叉项的统计平均值为零,而不是表明电荷在
粒子外面的空间里严格地等于零.在稳定的粒子内部,引力波与电磁波之间是相
干的,交叉项具有稳定性,因而电荷是守恒的.而在不稳定的核或粒子发生变化
的时候,从波的角度看,是驻波向行波转化、再由行波在新的边界条件下形成新
的驻波的过程.在全过程中,初态和终态都是属于某种条件下的本征态,因而最
终的电荷量仍可能与初始值相同,但中间过程的任一瞬态都不是本征态,因而电
荷不可能始终守恒.
在狭义相对论框架建立引-电统一场论的时候,是把“复质量守恒原理”列
为第一条基本假设,该原理是由质量守恒原理和电荷守恒原理合并而成的,也就
是说,电荷守恒原理已经是属于逻辑前提的组成部分.这就来了问题:既然逻辑
前提中已假定电荷守恒,为什么会导出“电荷并不严格守恒”的结论呢?
关于这个问题,我要说,该理论没有错,实际上不存在逻辑矛盾,因为我们
只是在该原理能够成立的场合使用该原理.我在书中已经指出:“复质量本来只
是被理解为粒子的属性”(见《述评》 p.789).
尽管引-电统一场论是把“万物皆由引力场和电磁场构成”作为对物质世界
的基本认识,以弄清复场运动规律为根本任务.但从研究方法上讲,我们不可能
一开始就把看不见、摸不着、弥漫状的场单独抽出来研究,必须首先考虑检测手
段,于是就把万有引力定律和库仑定律拿过来,把它们综合成“复力定律”.在
该定律中,受力的复质量粒子是用于对复场进行检测.在最后得到的复场方程组
中,检验用的粒子实际已经被消去了,因而该方程组是限于描述复场本身的运动
规律.在导出了复场的能量密度公式之后,利用质能关系式就得到了复场的质量
密度公式(见《述评》 p.811).
在建立这种理论体系的全过程中,我们实际上是像电动力学中那样把粒子和
场看作是两种不同的物质.复质量守恒原理是用限于应用于粒子,未考虑粒子本
身固有质量和固有电荷的变化.在这种情况下,电荷还是应当守恒的,根本不存
在逻辑矛盾.一旦在“复质量守恒原理能够成立”的条件下揭示了复场本身的运
动规律,我们的目的就算是达到了.
在这之后,是把这种已经独立于粒子之外的复场运动规律应用于处理各种不
同的具体问题.当它应用于稳定粒子的时候,就得出“稳定粒子的复质量是守恒
量”的结论;当它应用于不稳定粒子和不稳定的原子核的时候,就得出“不稳定
的粒子或原子核在其衰变进程中一般不遵守复质量是守恒量”的结论.
二十二、对戴文赛思想的回忆
戴文赛先生早年留学英国剑桥,生前是我校自然辩证法研究会副会长、天文
学系主任、《天文学报》主编、中国天文学会副理事长.他于1979年与世长
辞,如今天空中有一颗小行星叫做“戴文赛星”.
应当指出,我的工作与戴先生的支持是分不开的.不能说我的思想是来源于
他,实际情形是因为观点本来就相同才谈得非常投机.我的思想首先是来源于王
夫之的元气论,后来是把元气论同爱因斯坦的场本原论联系起来而形成自己的思
想体系,是戴先生的热情鼓励使我变得坚定不移.当年我在统一场论这个课题上
是因为举棋不定才决定请他帮我拿定主意,这才有后来发生的一切.我在宇宙学
方面得到了他的具体指导,因而非常了解他的宇宙无限论立场.
戴先生去世以后,他的宇宙观被人们颠倒了.这种颠倒虽是出于真情、善意
和误解.但是,如果死者有知,难道会乐意让自己的基本观点被人曲解吗?我虽
不是天文学界的人,但在同他讨论哲学和宇宙学问题方面,我大概应当算是他在
外系招收的惟一的学生.在我的宇宙学论文中已经吸收了他的一些思想,遗憾的
是,他本人未专门发表宇宙学论文.因此,我决定在本文中回忆他同我谈话的内
容,并公布他给我的亲笔信.算是对他有个交代,也是为了不给自己留下遗憾.
这里需要扼要地回顾一下历史.在宇宙学领域内,由于1965年发现了宇
宙背景辐射、并被说成是大爆炸宇宙论的决定性证据,从此,大爆炸宇宙论就逐
渐成为国际上的主流派.在中国,毛泽东在文化大革命后期提出:宇宙在大的方
面和小的方面都是无限的.从此,国内出现一边倒的宇宙无限论.实际上,人们
对自然之谜的认识完全相同是不可能的.诚如毛泽东所说:“党外有党,党内有
派;党内无派,千奇百怪.”其实,在自然科学方面也是如此.当时国际上的宇
宙无限论者和宇宙有限论者仍然在公开争论,中国清一色的宇宙无限论者实际上
有真心的宇宙无限论者和口头的宇宙无限论者之分.
1976年,毛泽东去世.1978年,开始拨乱反正.同年,诺贝尔物理
学奖颁奖仪式上宣布大爆炸宇宙论由假说晋级为科学,从此国内杂志上就见不到
宇宙无限论者的文章了,原先的口头宇宙无限论者也公开了地下工作者的身份.
1979年,戴文赛先生去世后不久,悼念文章里把他说成是捍卫宇宙有限
论的大无畏战士,说:即使是在宇宙无限论占统治地位的时代里,他仍然敢公开
宣布宇宙膨胀是不容否定的事实.悼文的作者们肯定是出于善意,总是希望死者
能够尽量多地戴上光环.从动机和感情角度看,是无可非议的.然而,对科学工
作者的评价总得尊重死者本人的观点和尊重史实,评价可以有伸缩性,史实不能
更改.不错,当今是宇宙有限论占上风,你赠给死者的算是光环;如果有朝一日
翻了案,你善意加给死者的光环不就会立即变成为暗环吗?
Ⅰ.关于“宇观”概念的提出
实际上,戴先生阐述自己的宇宙无限论的思想要比毛泽东早十多年,他从来
就不是口头宇宙无限论者.1962年,他与正陆 土炎教授联名撰文在哲学月刊
上提出了出“宇观”的概念.关于这个新概念,我比陆知道得更早.我书中提到
的1960年底的“一次私下谈话”(见《述评》 p.1),实际上就是指他同我本
人之间的一次谈话.当时是因为他欣赏我提出的“近代自然科学的发展应以综合
为主”的观点,建议撰文发表,托天文系的一位教师捎口信表示希望见见我.次
日见了面,这才使我结识了他.他得知天文学是我的业余爱好,便把话题转到宇
宙问题上,说:“宇宙是无限的,因而物质世界的层次也应当是无限的,微观以
内有超微观,宏观以外有超宏观……我想把超宏观的一个与宏观最接近的层次称
为宇观.”他希望我把“宇观”概念带到自然辩证法学习班上去讨论.所以,我
早在1960年就已经知道他是宇宙无限论者.
说到“宇观”概念,我想顺便提一提我的岛-洞宇宙模型的建立过程:
①在戴先生去世十多年后,我在思考宇宙射线的来源问题时,想起了他对物
质层次的看法,这才意识到“宇观”概念的重要性,由此萌生出“岛-洞宇宙模
型”的粗胚,提出“宇观岛”和“宇观洞”的概念.
②我注意到,何祚庥先生是同意大爆炸宇宙模型的,但他所说的宇宙大爆炸
与霍金等人所说的宇宙大爆炸不是一回事.他主张把“无中生有”改为“有中生
有”.如果承认“有中生有”,那就只涉及到“宇宙演化”,而谈不上“宇宙起
源”.在这种情况下,物质不灭原理仍然得到尊重.我意识到,这种有中生有式
的大爆炸模型在描绘宇宙的演化图像方面优于我的岛-洞模型.但又注意到:只
要大爆炸是指整个宇宙的总体爆炸,那就始终无法解释宇宙射线的来源.
③张邦固先生创立的恒星起源动力学提醒了我:如果恒星的母体物质比形成
超级恒星所需的物质还多得多,那么宇宙的局部大爆炸就会成为必然性.于是决
定保留大爆炸宇宙论中的合理成分,也就是说,在岛-洞模型中引入宇观级规模
的局部大爆炸.这样,岛-洞模型就不仅能同样令人满意地解释大爆炸模型所能
解释的一切,而且能以逻辑必然性的方式解释大爆炸宇宙模型所无法解释的宇宙
射线的来源来源问题,还为γ射线大爆发和超新星爆发提供了充足的能源,此外
还一劳永逸地消除了反物质的困扰.
此后,我努力试图推翻自己的模型,但想不出有什么新问题能够难住岛-洞
模型.
Ⅱ.关于“宇宙膨胀不容否定”问题
戴先生确实说过“宇宙膨胀不容否定”的话(见《述评》 p.5).我听到此话
不是在毛泽东在世之时,而是在1977年5月份的学校自然辩证法研究会成立
大会上和7月份的该研究会物理系分会成立大会上.当时他是学校自然辩证法研
究会的副会长,我是物理系分会的召集人,所以两次会议我都在场.他的报告的
主题是:哲学不能代替自然科学,但正确的哲学观点无疑能帮助人正确地分析问
题.对于同一个事实,由于哲学观点不同,就很可能作出相反的判断.为了阐述
这种观点,他便把“星系退行”作为例子提了出来,说星系退行的事实是不容否
定的.接着就指出:星系退行只能证明宇宙的局部在现阶段在膨胀;孤立地把局
部膨胀的事实外推到整个宇宙,这在哲学上是属于先验主义.他提出:对于宇宙
的研究,应当是根据观测资料发现新的物质层次,逐步深入.主张根据实际观测
到的尺度,把现阶段的宇宙学理论称为“宇观理论”.我很赞成这种观点,并正
是因为受到这种提法的提示,才在8月份为自己刚出世的孩子取名为“宇观”.
Ⅲ.反潮流的表态
就在大爆炸宇宙论由假说晋级为科学的那一年,即1978年,他在给我的
信中明确地说宇宙有限论是唯心主义.这封信至今还保留在我身边,全文如下:
“潘根同志:
我以极大的兴趣读了你的论文,希望这篇论文在修改和适当压缩以后能在某
刊物上发表出来.
㈠假设存在着宇观物质、宇子,这在哲学上是完全无误的,所需要的就是充
分的科学根据,以达到令人信服的程度.类似的想法已有一些人提出.例如苏联
L.E.Gurevich在Astrophysics and Space Science 38(1975)67-78页《论总星系
的起源》中认为存在着‘宇宙学场’,或叫Λ场(场方程Λgik项),即‘半真空’.
由它产生了重子,轻子,光子,介子.他也谈到‘负万有引力’.方励之近年来
研究的真空态,实质上也差不多.
㈡方励之等所推出的 r=k(z-0.19z2)只适用一小类的类星体,并不能
普遍适用于星系.你的文中,好些公式却是从它导出的,这些公式似乎不能说是
普遍适用的.
㈢国内许多人批判宇宙膨胀论并没有错,因为棍子只打在它的唯心主义部分
宇宙有限论,并未否认它的一些科学内容仍可采用,所以没有必要为它‘抱
不平’.
㈣11页.‘广义宇宙学原理’是否必要?我认为可以完全抛弃‘宇宙学原
理’.宇宙间物质具体如何分布,如何随着时间演化,这些都应当根据观测资料
逐步了解,而不应当先验地断言宇宙从大的方面是均匀的,各向同性的,稳定的.
㈤8页.Vr=cz=Hr 不能说此式是对大爆炸宇宙论的支持.事实上它
以及其他好几种宇宙模型,都考虑高次项(加速或减速).
㈥38页.天体一般的‘视向速度’(径向速率)并不是用哈勃公式Vr=Hr
表示的,此式只用于星系的宇宙学红移.
㈦39-40页.这两页的论述同今天的恒星演化理论和能源理论不符合.
要否定已被公认的理论,须举出足够的令人信服的理由.
㈧40页.恒星质量小于 1.3M⊙的最后演化为白矮星,质量在1.3和
3.0M⊙间的演化为中子星,质量大于3.0M⊙的先爆发为超新星,抛掉部分
物质,残核成为中子星.不是白矮星演化为中子星.
此致
敬礼
戴文赛
五月十九日”
上面的信是戴先生在1978年5月19日夜里写的.当时他正患肺癌住在
中山陵疗养院.那天白天一整天,他都是在为第二天上午的庆祝校庆科学报告会
开幕式和下午的天文学系报告会准备学术报告.晚饭后就立即写这封信,并嘱咐
他的夫人一定要在当夜亲自将这封信送到我本人手上.
后来我发表的宇宙学论文中已采纳了戴先生提出的修改意见.
Ⅳ.呼吁创立学派
5月20日上午,在庆祝校庆科学报告会开幕式上,戴先生发表了题为《用
辩证唯物主义指导科学研究》的论文,该文是由他的学生曲钦岳教授(如今是中
国科学院院士和第三世界科学院院士)代读的.在这之前,他由人搀上讲台讲了
几句:“中国人要树立信心,要相信自己的能力.这是首要的.譬如在天体演化
方面,外国人提出了那么多的假说,我看没有什么了不起,我们也完全有能力提
出.但是,有能力提出并不等于有勇气提出,我们在这方面不如外国人.五八年
提出‘赶美超英’口号的时候,我就建议过,中国人要创立自己的学派.今天我
还要呼吁:中国人要创立自己的学派!”他每讲一句话都要多次被猛烈的咳嗽打
断,但听得出来,他动了感情.
实际上,他不只是呼吁,而是早已行动起来.在文化大革命后期,他发起组
织天体物理讨论班,把我校、紫金山天文台、上海天文台和中国科大的一批中青
年天文学工作者组织起来,用制度化的学术讨论会来推动科学研究.曲钦岳、汪
珍如、方励之等一批卓越的天体物理学家就是在那个时候露出锋芒的.当时他同
我谈过创立学派的重要性,说:“我从英国回来后,就感到人家的做法还是有可
取之处的,要洋为中用.学术研究固然要以埋头苦干为基础,但还需要交流、切
搓,要有学术气氛.以往那样不行,一篇文章发表了,既听不到附和声,又听不
到反对声,自生自灭,那就失去了学术研究的意义.达尔文的进化论如果没有赫
胥黎的大力宣传,那就很可能是长期无人理睬.五八年我就呼吁创立学派,没有
搞得起来.这次搞天体物理讨论班,就是希望中国有自己的学派.要让学术讨论
会制度化.做了工作才能提得出报告,有了报告,文章也就出来了.文章多了才
能造成声势,使学术气氛成为社会性的风气.剑桥大学的师生在喝茶、吃饭、散
步时常把学术问题当做话题,科学人才的成长也要靠气氛来熏陶.小小的丹麦有
世界一流的哥本哈根学派,德国有哥廷根学派,美国的普林斯顿研究院实际上也
是学派.苏联也有学派,但气氛不太好,莫斯科学派与基辅学派有对立情绪.我
们搞学派要容纳不同的学术观点,坚持和风细雨式的讨论.”
Ⅴ.主张改革审搞制度
校庆那天下午,他不顾癌病的折磨,坚持要亲自作关于小行星起源问题的报
告,劝阻不住.他说:“恐怕是最后一次了.把一些想法留给你们继续思考.”
报告之后,许多人护送他回家.离开他家时,他的夫人追了出来,说:“文
赛有话要跟你说.”我便回到他的卧室.他说:“没有别的事,就是希望你那篇
论文赶快发表.要抓紧时间,同外国人争时间争速度.我是不行了,未来中国的
科学事业要靠你们这批敢想敢说的年轻人.文章有创见,可能会受到阻力.今后
可考虑争取上海台李珩台长的支持,他是热心人.”
接着就转了话题,说:“在英国,发表有创见的论文比较容易,因为人家有
规章:两个审稿人中只要有一个人主张发表,那就一定能发表.我国的做法正好
相反,只要有一个人不赞成发表,那就不能发表.因为国情不同,观念不同.既
无把握肯定又无把握否定的文章要不要发表?英国人主张发表,认为这是对科学
上的新思想持慎重的态度,中国人则认为这是与科学的严肃性不符的.我在主持
天文学报期间里,经常跟编委们讲这个问题.让人家发表不同的学术观点,并不
等于同意人家的观点.七审八审看起来好像很慎重,把时间耽误了,让外国人抢
先发表.学报本来就应当是发表各种学术观点的园地,你不同意他的观点,也可
以发表反驳文章嘛.毛主席主张在学术问题上要注意保护少数,这个思想是很重
要的.虽说道理是这样,做起来就不容易了.社会观念不是那么容易改变的.看
来目前的审稿制度必须改革,否则会影响中国科学事业的发展速度.制度要靠人
来执行,所以,从根本上说,要改变社会观念.”人之将死,其言也善;胸怀祖
国,放眼未来.
戴先生去世后不久,《天文学报》的常务编委张守中先生说:“戴先生在世
时,几乎每次开会时都要讲:只要文章里没有明显的错误,逻辑上能够自圆,就
应当发表.学报是学术论坛,是供大家讨论学术问题的园地,要不折不扣执行百
花齐放、百家争鸣的方针.”
当年我还年轻,如今也已进入晚年.但愿戴先生病危期间发出的肺腑之言能
在中国科学界引起讨论.
一颗名叫“戴文赛”的小行星在太空里缓缓移动,它深情地俯视着自己的祖
国,并随时准备热烈欢迎来自祖国的宇宙飞船.