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致中国物理学界建议书
送交者: 汉章 2014年07月23日12:04:52 于 [教育学术] 发送悄悄话

各路大仙, 网上看到这篇奇文, 敢问懂物理的大仙们: 这个王令隽是个什么人? 量子力学和相对论能错了? 他的观点和学术成就如何? 如何看待此人的这些观点?


谢谢赐教


致中国物理学界建议书

致中国物理学界建议书

王令隽,  2014年4月22 日

国际理论物理学在微观理论和宏观理论两个方面都已陷入不可克服的困难而不能自拔。这种困境不可能短时间改变,而这正是中国跳出泥潭大踏步前进超越西方实现科学强国的千载难逢的历史机遇。本建议分几部分陈述这一论断:一)根据考绩对粒子物理标准模型的评估;二)根据理论假设和结论的合理性对粒子物理标准模型的评估;三)宏观理论物理的现状与未来;四)20世纪理论物理走入死胡同的理论根源;五)20世纪理论物理走入死胡同的认识论和方法论根源;六)策略选择;七)树立民族自信,独立自主地决定国家科学发展战略。六,七两部分是具体建议。

一)根据考绩对粒子物理标准模型的评估

近代微观物理的严重问题,是理论与物理世界空前的脱节。一方面,理论物理学界不断地传出振奋人心的喜讯:各种各样的“基本粒子”和“暗物质”不断地被“发现”,五花八门的“最终的万能理论”不断地被提出,“上帝粒子”也宣称已经找到并获得了诺贝尔奖。和这种振奋人心的喜讯形成强烈反差的是,理论物理在脱离物理现实的道路上越走越远,对科学上任何其他学科的影响基本为零。核物理是粒子物理的娘家,可是我们对核裂变核聚变和放射性同位素的了解,和二次大战时相比没有什么进步。无论是核物理还是凝聚态物理,都不可能指望从粒子物理中得到任何理论指导。作为基础科学的粒子物理成了一个与其它学科没有任何关系的自产自销的自我封闭的体系。粒子物理的目标和功用逐渐潜移默化,从致力于对核物理的研究转变为对“最终的万能理论”的星象学追求。为此目标服务的加速器越做越大,所需经费指数上升。建设一个大型加速器成了国家级甚至跨国项目。为检验大统一理论所需的加速器比太阳系还要大。这样的超大型项目抢夺了大量研究资金和人才资源,使核物理,受控热核反应,凝聚态物理,能源物理,低温超导,激光物理, 等离子体物理等等的研究经费日益捉襟见肘。

产生这种局面有其历史原因。二次大战期间,盟国和轴心国双方都在争分夺秒地研制原子弹。谁抢先造出了原子弹,谁就有可能赢得这场战争。盟国方面领导原子弹研制的奥本海默和费米,和轴心国方面领导原子弹研制的海森伯,都想赢得这场竞赛。所以,那时人们的心理是大胆假定。不要因为一个假定看来不可思议而轻易否定。说不定一个背理 的假定会正好撞上正确的办法。只要能够把原子弹做出来,理论是否有问题,假定是否正确,以后可以慢慢梳理。战争时期抢时间抢先机,是头等大事,顾不得理论的严密性了。二次大战以后,进入冷战时期。冷战双方仍然被同样的心理统治着:尽量大胆探索,一百个假定中99个错了都不要紧,只要有一个正确,就可以在核竞赛中占上风。在实验核物理中也同样鼓励大胆探索。说不定某一种粒子打到某一种靶子就产生意想不到的核反應。这种长期的冷战心态使得漫无目的违背逻辑的大胆假设成为粒子物理学界的主导思想,成了学术界普遍接受的哲学文化和思维习惯,渐渐地,科学逻辑的严密性被不知不觉地丢掉了。量子场论中充斥着一些毫无实验根据甚至明显悖理的假设。除了重整化假设以外,还有规范协变性假设,同位旋假设,共振态假设,夸克模型假设,夸克禁闭假设,自动对称破缺假设,以及各种与内部维度相关的各种量子数的赋值与选择定则等等。标准模型就是建立在这一大串假定之上的象牙宝塔。只要这一大串假设中的任何一个环节有问题,整个理论的逻辑链就断裂了。我们能期待沿着这样的理论路线走下去发现最终的万能理论吗?我们能指望这样的理论对核物理,核工程,凝聚态物理等等提供任何理论指导吗?这样的理论欲求自身之自洽而不可得,遑论成为指导其他学科的基础理论。

对其他学科提供理论指导是基础科学的本来宗旨和本职工作。如果一门学科永远只是对某些非常间接的实验结果提供事后诸葛亮式的所谓“解释”,可是对所有其他科学分支的发展提供不了任何理论指导,那这门学科就不仅不够资格成为“基础科学”,而且最终要失去社会支持。事实上,欧洲核子研究中心,前苏联的杜布纳核子研究中心等的名字就说明了这些研究中心的本来目的和投资动机就是寻求核物理的突破与发展。美国的橡树岭,布鲁克海文,洛斯阿拉莫斯,洛仑斯利沃莫,阿岗和费米实验室等等,雖然名字上沒有核子研究的字樣, 原本也都是以核物理为研究目标的。这些实验室早期的领导者如费米和奥本海默,都是杰出的核物理学家。中国粒子物理的理论队伍,也是从核物理领域走出来的,有些在杜布纳核子研究中心受过严格的训练,直接领导过中国的核物理研究。这一类研究曾经是各国的国家机密。可是现在粒子物理已经是国际公开的研究了,因为粒子物理发展得与核物理毫无关系了。我们现在对核物理的了解,基本上还停留在五十年代的水平,还停留在袋模型和液滴模型。对于核子相互作用力的了解,还没有超出汤川势。核物理是我们进入微观世界的门户。如果我们对核物理都没有透彻的理解,要想了解更深一层的奥秘,是绝对不可能的。

费米和奥本海默都是既懂理论又懂实验的物理大师。他们两人对基本粒子理论特别是量子场论的建立都作出过里程碑性的工作。美国在核竞赛中胜出,使人们误以为量子场论的道路是正确的道路。实际上,费米和奥本海默的成功是因为他们在实验方面的成就,和他们曾经尝试的量子场论没有任何关系。费米通过中子轰击而发现了新的放射性元素,以及发现了由慢中子产生的核反应,他因此而获得1938年诺贝尔奖。1942年12月2日,费米研究组在芝加哥大学实验场实现了首次链式核反应。由奥本海默为技术总负责的原子弹研制项目“曼哈顿工程”之所以能够赶在海森伯领导的纳粹原子弹研究组之前成功地研制出原子弹,也不是因为量子场论的指导,而是因为一个工程师的主意,将两块小于临界质量的浓缩铀包在普通炸药里,然后用普通炸弹的引信点燃炸药向心爆炸,将两块浓缩铀压缩成超过临界质量的一整块,于是原子弹成功爆炸。所以,美国在与纳粹德国的核竞争中胜出,完全是由于费米和奥本海默以及他们领导的实验组出色的实验工作。我不主张将核能用于军事目的。我只是想以费米和奥本海默的故事说明他们在核能方面的成就和他们曾经尝试过的量子场论没有关系。核能不仅能用于军事目的,也可以用在民用工业。受控热核反应如果研究成功,将基本上解决能源危机。我的直觉是,如果我们能发现更好的核材料或者核反应,很有可能率先实现受控热核反应,并在理论上敲开通向微观世界的一道大门。汽车和飞机的发明成功,就是因为找到了新的燃料汽油。如果用煤炭作燃料,是不可能研制成功汽车和飞机的。核能的突破,也可能在于新的裂变巨变材料的发现,而不是如何束缚等离子体的技术问题。

费米和奥本海默逝世以后,国际主流理论物理逐渐产生了理论与实验的脱节,粒子物理研究也逐渐脱离核物理,转而追求大统一理论或最终的万能理论。核物理中的许多理论问题无人过问。比如说,为什么各种同位素的衰变寿命可以相差几十个数量级?和核物理问题最为直接相关的就是同位素的稳定性,也就是粒子的寿命。可是在粒子物理里面,粒子的寿命和质量这两个最重要的性质根本就被完全地排除在标准模型的对称性考虑之外。不同家族的夸克的质量相差悬珠,寿命相差好多个数量级,毫无对称性可言。又比如,为什么氦核如此稳定?铀的不同同位素的比结合能相差微乎其微,可是铀238基本上是稳定的,而铀235 和铀236却是裂变的。为什么缺少两三个中子就立即裂变?这是不是说明核结构存在某种晶体结构?除了铀,鈈,钍以外,还有没有其他可用的甚至更好的裂变同位素和裂变反应?除了氢同位素和锂以外,还有没有其他可用的核聚变材料和聚变反应?在这方面我们没有做过系统的实验和理论研究。整个理论物理学界的目光聚焦在粒子物理标准模型和万能理论的追求上。聚焦在诺贝尔奖金上。受控热核反应的研究停留在如何对等离子体进行约束的工程问题上面。

粒子物理与核物理完全脱节,当然也就与所有其他科学分支脱节。与此形成鲜明对照的,是粒子物理为宇宙大爆炸的创造论和星象学背书,理论与实验同时并举大量投入,满世界寻找暗物质暗能量,占用了大量科研资金,使核物理研究几十年停滞不前。

对于粒子物理与核物理和其他学科脱节,国际物理学界有些感觉。SSC的下马,标志着美国物理学界在开始觉醒。俄国在实验高能物理方面的投资一直比较冷淡。欧洲迟早也会觉醒。在二次大战前后,理论物理是非常敏感的领域。海森伯和波尔的私人会面都曾引起安全部门的注意。上世纪五十年代美国的罗森堡曾经因为向苏联泄露科学情报被控叛国罪。但是宣称能够揭示核子内部秘密的粒子物理而今已经成了毫无机密可言的国际合作项目。由此可以看到,粒子物理对于国防和民用工业已经没有任何直接作用。美国民间企业对粒子物理的支持早已锐减到零。美俄两国政府不太会在粒子物理研究方面继续大量投入。但是国际高能物理学界还会在相当长的时间内围绕着标准模型徘徊歧路,继续在目前的僵局泥潭中苦苦挣扎,直到整个社会对高能物理彻底失望为止。这正是中国抢夺先机的历史机遇。如果中国物理学界此时能够及时猛醒,改变一味追随国际潮流的传统,树立民族自信和主体思想,跳出20世纪理论物理的既定框架,跳出规范协变性的思维,放弃对“大统一理论”的星象学追求,回到物理现实,回到微观物理的入口—核物理和凝聚态物理,就一定会在理论物理中找到真正革命性的突破,引领国际物理学的潮流,使理论物理成为真正能够带动其他学科发展的基础科学,在国防(比如核反应堆的小型化和水面舰船的核能化),能源科学和民用工业(比如受控热核反应)上领先西方几十年,实现科技强国。

二)根据理论假设和结论的合理性对粒子物理标准模型的评估

学界同仁可能会说:现代的粒子物理理论,是经过了半个世纪几代科学家的工作发展而来的,其中融进了几十个物理大师的贡献,怎么可能会全盘皆错?粒子物理理论中固然有不少问题,有些问题可能还非常严重,但是也许以后会慢慢找到解决的办法。还是跟着国际潮流比较稳妥。

可是等待是有代价的。欧洲核子研究中心的巨额投资和美国大型对撞机的下马应该可以作为这种代价的量度。何况要达到“大统一理论”所要求的加速器必须比太阳系还大,这种等待有希望吗?对于中国,这种等待的代价还有没法用金钱衡量的东西,那就是千载难逢的在科学上超过西方的历史机遇。

理论物理的全部价值就在于:其一,对其他物理学科和工程技术提供理论指导和切实可用的理论公式,推动科学技术的发展;其二,在重大的转折关头通过严密的理论论证纠正科学上的方向错误,避免科研经费与科研人才的巨大浪费。这第二个功能的意义决不下于第一个功能。我们现在事实上就面临着这样的战略选择:是继续跟着国际主流理论物理标准模型无穷尽地投入呢,还是停下来认真地审视一下这个理论体系,做一个世纪总结,从科学逻辑的严密性和实际可行性以及社会承受能力各个角度看看标准模型是不是值得我们倾全力继续投入庞大的经济和人力资源。问题的症结在于,粒子物理标准模型现在的困难到底是沿着正确方向前进中的困难,还是系统性的结构性的方向错误?它到底有没有前途?我们在大量投入人力物力资源之前,能不能根据科学逻辑和科学理论对标准模型的理论体系和未来前景作出客观的前瞻性的评估,避免劳民伤财的大型项目和几十年的科研弯路?我以为我们现在完全可以对粒子物理几十年的发展过程,理论结构,存在问题和未来前景作出结论性的评估。以标准模型为代表的粒子物理理论至少存在以下一些根本的结构性问题:

1) 无穷大发散问题。这是一个困扰量子场论几十年的老问题。在量子电动力学中,算是以重整化的办法勉强“解决”了。但是谁都知道这个办法是存在根本问题的。怎么可以从一个无穷大中减去一个无穷大来得到一个有穷大的结果和实验比较呢?经典的拉格朗日函数在经典力学和经典量子力学里面工作得蛮好的,为什么到了量子场论里面就不干活,就不可测量,就无穷大发散呢?粒子的质量是以非常精确的实验测量的,在经典物理里面和量子力学里面用的都是经典质量,量子场论的拉格朗日函数也是用经典质量写出来的,结果得到相对论无穷大发散的结果,这不证明这个理论根本就是错的吗?奇怪的是,理论家们不去查找理论本身的错误(其实很简单,就是把相对论引进量子力学和二次量子化),反而怪罪经典质量。于是将质量“重新定义”,把无穷大“定义”掉。这样的操作有道理吗?这种通过“重新定义”将无穷大定义掉的操作根本就不能称为数学操作,因为数学家根本就不能将无穷大定义为零。所以理论家们为这种莫名其妙的操作取了一个听起来正当的名词“重整化”。当时哥本哈根学界流行着一句话:“仅仅因为它是无穷大并不意味着它等于零。”(Just because something is infinite does not mean it is zero!)如果经典的质量不是真正的质量,您为什么不可以一开始就用“物理上真实的”质量,而一定要拐一个无穷大的弯,从一个 “物理上不真实”的经典的发散的质量开始您的理论,再煞有介事地“重新定义”一下,“重整化”一下,才能得到有穷的质量呢?这种蛮不讲理的操作被有的物理学家讽刺为“将垃圾藏到地毯下面”。 仅仅因为对反常磁矩和蓝姆移动的计算结果符合实验数据,根本不足以建立我们对于重整化操作的信心。可是重整化却被确立为量子场论的标准操作程序。即使这样,也不是所有的系统都是可重整化的。电子磁矩计算中的“泡利项”就不能重整化。引力场就没有办法重整化。

2) 夸克禁闭和电荷量子化问题。在夸克模型里面,解决无穷大发散的办法是夸克禁闭。只有两个或者三个不同的夸克组合在一起时才可以使正负无穷大互相抵消。所以标准模型宣称单独的夸克是不可以测量的。从认识论的角度审视,如果一个物理量原理上不可以被观测,我们如何知道它的存在?那夸克和夸克模型岂不只是理论家的想象?夸克模型要求三分之一和三分之二的电荷,可是我们从来没有测量到分数电荷。这又是标准模型禁止夸克单独出现的另一个理由。根据夸克模型发展出来的量子电动力学(QCD)预言质子会衰变,可是预言的衰变寿命与实际观测的差好多个数量级。

3) 自发对称破缺机制。规范对称性不允许任何粒子带有质量,这本身就说明规范协变性违背铁的物理事实。理论家们宁可选择不允许粒子带有质量,也要顾全规范协变性,充分说明了主流物理学界的反科学实证主义思潮。为了使粒子获得质量,于是希格斯等人发明了所谓“自发对称破缺”机制和上帝粒子,来使粒子们获得质量。那世界到底本质上是对称的,还是不对称的?这种以对称假定始,以对称破缺终的逻辑矛盾不正说明把对称性和协变性当作建立理论的基本原理是一个系统性的逻辑悖论吗?如果所有基本粒子的质量都需要通过上帝粒子来获得,那上帝粒子自己的质量从何而来呢?这岂不是数学化的创世纪?

自上世纪80年代以来,全世界不知花了多少亿美元探测上帝粒子,目的就是为了拯救标准模型。欧洲核子研究中心的正负电子对撞机(LEP)在1990年至2000年寻找上帝粒子,未能找到。美国费米实验室的 Tevatron 于 1995 年至2011年曾经认真地寻找上帝粒子,也没有找到。按道理,这些结果至少应该和LHC 2013年的结果具有同等的统计权重。可是粒子物理学界的规矩是,凡是否定的结果都被认为是失败,只有肯定的结果才被认为是成功,才有可能获诺贝尔奖。如果这次LHC寻找上帝粒子的结果是否定的, 同样会被认为是失败,直到得到肯定的或近似肯定的结果才肯罢休。这种选择性的“实验检验”其实不过是“实验拥护”。选择性的实验拥护不仅不能独立检验理论的正确性,反而被用来为错误的理论保驾护航,误导科学发展的方向。其实,就连LHC实验组自己都没有把握说他们已经找到了上帝粒子,希格斯机制居然就获得了诺贝尔奖。这说明诺贝尔奖已经无法坚持严格的学术标准了。

4) 共振态问题。粒子动物园的两个明显特征,一是数量多,一是寿命短。这么多的粒子,怎么可能都是基本粒子?在原子物理和核物理中,人们能够检测到的粒子本来数量不多。除了电子和质子以外,还有几个不太稳定的粒子(中子,介子)。可是现在的“基本粒子”数目已经高达几百个,比原来的粒子数高出几十倍,而且还有继续增加的趋势。原因就是,大多数所谓的粒子都是“共振态”,也就是散射截面能谱曲线上的峰值。有些仅仅是非常小的隆起。这些共振态“粒子”都没法直接观测。将共振态当作粒子的唯一根据是相对论的质能关系式。这是一个既没有经过宏观实验验证,也没有微观实验验证的关系式。关于这点我在《论质能关系》中有详细的分析。质量和能量根本就是完全不同的两个物理量,连量纲都不一样。能量和质量有关,但不能互相转化。将共振态当作粒子,是比黑洞理论还大的漏洞,因为整个粒子物理差不多就是为这些共振态编排现代版的河图洛书的事业。即使经过这样的编排,标准模型里的基本粒子数还是多达62个(包括上帝粒子)。这还不算超对称理论给粒子产量翻番的成果。夸克到底有多少家族,也还没有定数。这些共振态的共同特点是寿命极短。上帝粒子的寿命不过10的负22次方秒。如此短暂的寿命,怎么可能是基本粒子?怎能承担使所有其他粒子获得质量的神圣任务?

上世纪六十年代,理论物理学界提出夸克模型和层子模型的共同目的,就是希望解决基本粒子不基本的问题,就是试图探索核子内部的结构,将核子和超子看成由一些更基本的元素(比如美国人的夸克或者中国人的层子)所组成。不同模型都忽视了一个根本的问题,就是共振态到底是不是粒子的问题。这个问题在我之前还没有人想到过。现在提出来考虑也不迟。如果这些能谱上的峰值根本就不是粒子,高能物理的漏洞就大了。

5) 同位旋假定。质子和中子是完全不同的粒子,一个稳定,一个衰变。一个带电,一个不带电。仅仅因为核子的半径大致和电荷无关,就把质子和中子看成是同位旋空间的两个状态是极不合道理的。可是同位旋概念却被标准模型当作一条当然的原理推广。“标准模型”假定存在一个“弱同位旋”等于 1 的“规范玻色子”,其本征态为W0,W+,和W-,并假定光子和 Z 粒子是由 B 粒子和中性的W0粒子的线性组合。把一个质量等于零的光子说成是两个有质量的玻色子的组合,完全违背部分小于整体的科学逻辑。

6) 太多的自由参数。粒子物理标准模型中的自由参数多达19个:a) 3个规范耦合参数。b) 希格斯机制里的两个参数—质量和汤川耦合系数; c) 6个夸克质量;这里其实还有各种夸克质量为什么会有如此巨大差异的问题。如果夸克的家族(味道)不止三个,参数还要增加。d) 3个轻子质量;如果夸克家族的数目增加,轻子数也得增加。e) 3个混合角和一个CP-不守恒相位因子; f) QCD 的场耦合参数。且不说标准模型的其他基本假定是否成立,单就如此之多的自由参数来衡量,标准模型的可信度也大成问题。费米曾说:“如果给我四个自由参数,我可以把任何实验数据拟合成一头大象。如果给我第五个自由参数,我可以让大象的鼻子来回摆动。”这么多的自由参数使得所谓的“实验证实”毫无意义。这还不足以表达标准模型的自由度。比这更大的自由是随便提出假定的自由,和增加内部维度(量子数)的自由。标准模型中的许多重要假定和各种各样的量子数选择定则都是一些ad hoc measures。

7) 弱电统一问题。弱电统一标准模型只能处理电磁相互作用和弱相互作用同时存在的情形,可是却无法处理这两种相互作用单独存在的情形。这太奇怪了。按道理,只有单一作用存在的情形更为简单,应该更好处理。只能处理复杂情形却不能处理单一作用的简单情形,能说是真正统一了两种相互作用吗?这正如一种能治百病的灵丹妙药,只有得了一百种病并发的综合症时才有效,如果只生一种病反而无效了,这种灵丹还是妙药吗?

8) 强相互作用理论预言与实验不符。强相互作用理论是一个高度非线性的理论。尤其是在低能量区,微扰理论根本没法用。差不多所有的高次项都得保留,而且各项系数毫不相关。量子色动力学(QCD)预言的mu介子衰变和质子衰变的半衰期,和实验结果相差好多个数量级。强相互作用理论可以说焦头烂额,理论家们居然还煞有介事地谈论大统一理论甚至最终的万能理论,真是无稽之谈。

9) 虚光子问题。费曼图中的虚光子概念从量子电动力学一直推广到弱电统一标准模型。在巴巴散射中的两种过程中的一种是“光子交换”,另一种是“正负电子对湮灭”。这两种过程中的虚光子有着完全不同的特性。在光子交换过程中的虚光子为“类空虚光子”,只有动量,没有能量,而且它的质量的平方居然是负数。也就是说。质量是虚数。相反,在正负电子对湮灭过程中的虚光子为“类时虚光子”,只有能量,没有动量,其质量的平方是正数。它们的共同点是:都违背能量守恒定律。在这个微观尺度,经典物理学中最重要的理论被抛弃了。理论家们不须要遵守任何科学规律和定理,享有毫无约束的自由。理论家们说,在这个尺度,不须要遵守物理定律。自由当然是好的。可是我们的自由不能超越大自然的物理规律。

10) 实验检验的局限性。高能物理唯一的实验手段是以加速器打靶的碰撞实验。将理论计算结果与实验散射截面比较是对理论的唯一实验检验。我们希望从这种比较中得到正确的相互作用哈密顿函数。如果得到了满意的哈密顿函数,就认为理解了这种相互作用,或者说“统一了这种作用”。可是,哈密顿函数和波函数是散射矩阵元的积分函数的一部分,而散射截面是定积分的数值。要想通过定积分数值猜出积分函数的具体形式是不可能的事。正如给定一个物体的体积无法决定物体的形状一样。于是不得不以协变性作为基本原理对哈密顿函数和波函数的形式作出一些限制。相对论协变性和规范协变性的要求其实就是出于这种无奈。这种情形不仅不能说明协变性要求合理,反而说明想通过定积分数值猜出积分函数的具体形式之不合道理。何况,即使强加了协变性假定,仍然无法确定相互作用的具体形式,只是猜想的范围小一些而已。

另一方面,要想仅凭对碰撞过程的测量了解一种相互作用力是不可能的事。我们了解得最透彻的相互作用力是万有引力和电磁力。即使以我们今天对引力和电磁力的透彻了解,要想设计一系列碰撞实验来得到万有引力定律和电磁相互作用的一系列定律都是不可能的。我们不可能用碰撞实验得到开普勒三定律,库仑定律,安培定律和法拉第电磁感应定律。指望仅凭碰撞实验就能了解核相互作用的秘密,并进而统一所有的相互作用,发现最终的万能理论,只是一种天真的愿望。微观世界的奥秘决不是“某某粒子由某某粒子组成”这样简单朴素的问题。万有引力作用是关于“某某粒子由某某粒子组成”的问题吗?电磁相互作用是关于“某某粒子由某某粒子组成”的问题吗?都不是。核物理世界的秘密也决不会仅仅是“某某粒子由某某粒子组成”这样简单朴素的问题。单凭碰撞实验,要想猜出微观核物理世界的秘密是不可能的。化学是研究“某某粒子由某某粒子组成”的问题的。但是,化学分析的手段能够得到化学反应相互作用(也就是电磁相互作用)的规律吗?

11) 高能物理要求的加速器已经超过了社会所能承受的财政限度和工程能力。要达到大统一理论的能量标度,加速器必须比太阳系还大。即使全世界的所有财政收入全部拿来做加速器,技术上也做不到。这说明所谓的“大统一理论”是一个永远不可能被实验检验的理论。不能被实验检验的理论不是科学理论。因为高能物理实验都是费时费钱的超大型项目,所以重复性非常低。重复性低就意味着可靠性低。加上高能物理实验本质上的间接性,使得许多实验验证非常不可靠。

还可以举出其他许多问题。但是以上这些足够说明,现在的粒子理论标准模型存在着根本性的系统性的结构性的问题。“标准模型”不仅现在不能给任何学科以理论指导,以后也不可能给予任何指导。粒子物理标准模型欲求自身的自洽而不可得,遑论成为基础理论,成为最终的万能理论。正如黑洞理论被霍金自己否定一样,标准模型最终被物理学界抛弃只是时间问题。

三) 宏观理论物理的现状与未来

宏观理论物理已经完全被大爆炸宇宙学垄断。所有的天体物理现象的分析都按照宇宙大爆炸理论进行解释。新的大型的天体物理实验的目的就是为证实大爆炸理论提供证据。黑洞的观测和暗物质探测之类的大型实验,全都是为大爆炸理论服务的实验。大爆炸宇宙学存在着至少以下非常根本的问题:

1)极端地违反物质守恒与能量守恒定律。宇宙大爆炸理论假定整个宇宙的全部质量和能量都是在大约140亿年以前的某一个时间原点无中生有地从真空中爆炸出来。这极端地违背科学上最基本的两条定律:物质不灭定律和能量守恒定律。支持这种创造论的唯一根据是海森伯测不准关系,而这最多只不过是量子力学中关于动量与坐标不能同时精确测量的一个表述,根本没有任何理由定为普适原理,更没有理由将这一测不准关系解释为物质或者能量的创生。创造论的唯一实验根据是高能物理中的正负电子对产生。可是这种电子对的产生只不过是光线打到探测器里的气体或者液体分子上产生的光电效应,而不是无中生有的创生。没有光和靶子的存在,是不可能凭空产生正负电子对的。创造论没有任何科学理论与实验的根据。但却是大爆炸宇宙学最根本的假定,也是它最根本的谬误。

2)地心说的本质。大爆炸理论本质上是一个地心说的理论。我们可以用经典理论和相对论对所谓的“葡萄干布丁模型”进行严格的分析,证明大爆炸理论必然导致地球是宇宙中心的地心说结论。细节请参看拙作“On the Geocentric Nature of Hubble Law”, Physics Essays, Vol. 20, No 2, 329 (2007)。大爆炸理论对红移的解释将所有的射电类星体推到了宇宙的边缘,而类星体相对于地球的分布呈各向同性,这又进一步强调了大爆炸理论的地心说性质。地心说理论是违反科学的宗教理论。

3)地平问题超光速膨胀问题。大爆炸理论的一个无法克服的著名问题是地平问题,也就是宇宙以超光速膨胀的问题。大爆炸理论要求整个宇宙以超过光速几百倍的速度膨胀。这显然和自己的理论基础相对论相悖,是根本的逻辑矛盾。为了解决地平问题,古斯提出了更为大胆的假设—暴涨理论。根据他的暴涨假设,宇宙在被创生以后的大约10的负36次方秒到10的负33次方秒的一瞬间,由于不知道的原因突然以超过光速25个数量级的速度从渺观尺寸迅速暴涨成宏观宇宙。这样高的速度无异于白日梦呓。这种以相对论假定始,以反相对论的结论终的悖论是大爆炸理论根本的不自恰。

4)完全违反麦克斯韦速度分布律。任何爆炸系统都是一个热力系综,宇宙大爆炸也不应例外。事实上,许多热力学定理被运用来演绎宇宙大爆炸理论。人们期待着宇宙大爆炸理论遵守热力学的基本定律。可是宇宙大爆炸理论却要求质量密度正比于速度的平方。这种质量分布完全违反麦克斯韦速度分布律,在现实世界中根本找不到任何例证。违反麦克斯韦速度分布率就意味着大爆炸宇宙根本就不是热力学统计系综,因而热力学中的定律不能应用到大爆炸理论中。可是大爆炸理论家们却大大方方地把经典热力学的理论堂而皇之用到极高温度极高密度和极大压力的情形。

5)极端不稳定性。为了得到一个渐近平坦的宇宙,大爆炸理论要求在大爆炸初始宇宙的密度参数几乎要精确地等于一,误差不能大于10的负58次方。如果密度参数与一的偏差大于10的负40次方,宇宙将在不到一秒之内就湮灭或发散。对自由参数的依赖灵敏到10的负58次方,说明宇宙大爆炸理论的极端不稳定性。宇宙大爆炸理论关于宇宙的未来结局对密度参数的依赖,使这种不稳定性表露得更为彻底。密度参数从临界值任何无穷小的偏离将意味着宇宙绝然不同的结局:或为封闭宇宙而湮灭, 或为渐近平坦的现实宇宙,或为开放宇宙而发散为零。一个理论对某一参数的依赖灵敏到10的负58次方,说明这一理论毫无意义。

6)暗物质问题。平坦时空对密度参数的严格要求带来了另一个严重问题– 暗物质问题。渐近平坦的现实时空要求宇宙物质密度正好是临界值,约为每立方米 10的负26次方公斤。这一数值比实验测量的宇宙物质密度要高出至少30倍。大爆炸理论家们于是宣称宇宙中 97% 的物质是观测不到的暗物质 (Dark matter),并大张旗鼓地推动对暗物质的探测和研究。一个严重的理论失败居然变成了追加研究经费的理由。摇身一变为重大发现。

还可以举出其他许多与大爆炸宇宙学有关的大问题,但是以上这些最基本,也最容易为广大科学技术人员了解。这些根本问题已经足够让我们得出结论:大爆炸宇宙学是数学化了的创世纪,和真正的科学没有任何关系。

大爆炸理论的荒诞不经使得其星象学性质日益暴露。最近霍金认错,否认黑洞存在,承认他的黑洞理论是他一生所犯的最大错误,宣布相对论与量子论无法共存,使大爆炸宇宙学遭到重大打击。但是,只要宇宙学继续沿着爱因斯坦开辟的道路发展,继续继承万有斥力假说,继续以罗伯特逊-沃尔克度规和费里德曼方程为理论框架,那末宇宙学的未来就万变不离其宗,摆脱不了星象学和创造论性质。

四)20世纪理论物理走入死胡同的理论根源

20世纪理论物理之所以会在微观和宏观两个领域同时走入死胡同,理论上的两大根源是量子力学和相对论。

量子力学的几个基本假定是没有办法用独立实验检验的。物理量的算符化就带有明显的玄学性质,没有任何逻辑推理能够证明或者哪怕是定性地解释其合理性。这是一条纯粹先验的假定,你必须一开始就确立信仰。另一条几率波假定连先验假定都说不上。事实上,薛定谔建立了量子力学方程以后自己都不知道波函数的物理意义。爱因斯坦拒绝接受几率为物理规律的基本特性。他说“上帝不玩骰子”。当克莱因和戈登将量子力学与相对论结合以后,居然会出现负的几率。狄拉克对相对论量子力学方程的负几率问题进行分析以后得出结论说,世界上根本就不可能存在自旋为零的粒子。可是氢原子的基态和氦核,pai介子和K介子都是自旋为零的粒子。波函数的几率解释在二次量子化过程中经过了又一次凤凰涅盘,演变成了生成子和湮灭子算符,。其玄学性质更为彰显。

量子力学中还有一条玄学性假定,那就是量子态和跃迁的概念。任何粒子任何时候都是处于某一种量子态,他可以从一个状态跃迁到另一个状态,但是不可以从一个状态连续地过渡到另一个状态。这和我们科学中直接观测到的现象不符。我们从现实世界中观察到的任何现象的变化在时间和空间上都是连续的。这也是我们不能接受引力超距作用的原因。奇怪的是,人们不能接受引力的超距作用,却毫无保留地接受量子态的跃迁的概念。难道粒子会从一个状态钻进玄秘的高维空间,再神秘地从另一个量子态钻出来?有人可能会说,中间状态也许是有的,只不过跃迁过程太快了,所以无法观察到具体过程。那到底有多快呢?现在的“前沿理论物理学家”们扬言可以10的负43次方秒(普朗克时间)的精度预言整个宇宙如何发展的细节。难道量子跃迁过程比普朗克时间还短?可是这些“前沿理论物理学家”们又宣言,短于普朗克时间的过程是不可知的,那量子跃迁问题岂不是又回到了不可知的玄学范畴?

量子场论走入死胡同的另一个原因是相对论。

为什么要将量子力学与相对论结合?没有任何道理,也没有任何来自科学和工程方面的需要。“需要是发明之母”在这里不适用。将相对论与量子力学指婚,只是理论家的好奇。温伯格说:“量子场论是唯一可以将量子力学和相对论相容的理论”。于是理论家们开始拉郎配,看看这场包办婚姻能够缔结出什么爱情之果。

整个相对论的时空观建立在洛仑兹协变性上面。相对论时空观的谬误和悖理尖锐地表现在钟佯谬问题上。以这样逻辑悖理的时空变换为基础建立的理论是不可能成立的。量子场论以相对论协变性和规范协变性为基本原理,就使整个理论种下了悖理的基因。这种悖理的一个最重要的结果就是导致无法解决的无穷大发散,也就是量子场论的重整化问题。重整化问题与相对论的直接关系可以非常简单地说明:根据库仑定律电子的自能等于电荷平方除以电子的半径(再乘以库仑常数)。同时,根据狭义相对论的职能关系,粒子的质量等于其质量乘以光速的平方。假定电子的自能就是其相对论能量,就得到电子的质量与其半径成反比的结论。可是在量子场论中电子是作为一个点电荷处理的,其半径等于零,这就势必导致电子质量等于无穷大的结论。这就是重整化问题。重整化问题困扰量子场论几十年,直到今天都无法解决,以致将理论家们逼到了11维空间,可见相对论对粒子物理影响之大。

相对论对量子场论影响的另一方面是将对称性和协变性认作是理论物理的基本原理。其荒谬始则为弱相互作用的宇称不守恒所证实,终则为规范协变性容不得任何粒子带有质量所证实。为了使几百号粒子获得质量,必须假定无处不在的希格斯场的存在和自动对称破缺机制使所有其他的粒子获得质量,因而不可避免地坠入微观创造论。

但是相对论对粒子物理最大的影响莫过于根据质能关系式将粒子散射截面能谱曲线上的峰值或者共振态认定为粒子。我在《论质能关系》一文中详细分析了将质量和能量等价的荒谬。但是就是这一质能等价概念成为了将能谱曲线上的共振峰认定为基本粒子的理由。(这里还有一个微妙的等价,就是把“状态”与“粒子”等价。)这样一来,粒子动物园中就平添了几百号成员。粒子物理几十年从事的工作,就是为几百号共振态编排河图洛书。其理论根基就是相对论质能等价原理。可见相对论对粒子物理影响之深之巨。

再来看宏观方面。相对论对宏观物理的影响是非常明显的,因为大爆炸理论所依据的罗伯特逊-沃尔特度规本身就是广义相对论在球对称的均匀各向同性引力空间的度规方程。但是,直接导致宇宙创造论的不是广义相对论的引力场方程,而是宇宙有限假定和外加的额外维度。如果没有宇宙有限假定和额外维度假定,广义相对论最多也就是预言一些与牛顿理论不一样的现象,最多也就是一个对这些预言的实验检验的问题,还不至于导致创造论。但是一旦假定宇宙有限了,走向创造论也就是逻辑的必然了。

爱因斯坦为什么要假定宇宙有限呢?因为一旦承认宇宙无限,他的引力场方程就会得出整个宇宙空间的物质密度等于零的荒谬结论。这当然也就证明了广义相对论的引力场方程的谬误。可是,爱因斯坦不愿意承认自己场方程的失败,于是就假定宇宙是有限的。这还不够,为了能够求解他的引力方程,他还必须将问题极大地简化,假定宇宙的物质分布是均匀的各向同性的。即使这样,还是有问题,因为任何有限的物体都会因为引力而收缩坍塌,于是爱因斯坦又进一步提出了万有斥力假定,在他的引力场方程中加上一项宇宙项,以平衡万有引力。这种万有斥力必须与距离成正比。距离越远斥力越大。这是毫无隐讳的星象学。爱因斯坦终于抛弃了他的宇宙项因子。晚年已经不太从事宇宙学研究了。但是,他的一些关键假设,诸如宇宙有限,宇宙物质均匀分布且各向同性,由额外维度导出的罗伯特逊-沃尔特度规和三维超球面,包括爱因斯坦丢掉的宇宙学因子,全部被大爆炸宇宙学家们继承下来,成为现代宇宙学的基本架构。相对论对宇宙学的影响之深之巨,自不待言。

至于量子理论对宇宙学的作用,在于对于创造论提供理论依据:根据海森伯原理,能量可以从真空中创生;再根据相对论的质能等价原理,能量可以转变成质量。于是创造论得到了“物理理论”的根据。

归根结底,20世纪理论物理之所以在微观和宏观两个方面都走入死胡同,是因为这两方面的理论都是以量子力学和相对论作为基础的。如果说,粒子物理的骨架是量子理论,那它的灵魂就是相对论。至于大爆炸宇宙学,从骨架到灵魂都是广义相对论。由此也可以明白,为什么批判相对论阻力如此之大。不管相对论的谬误如何从逻辑和实验两个方面都被确证无疑,只要标准模型和大爆炸宇宙学继续垄断理论物理学界,相对论就会继续被奉为正统教义。任何挑战都是异端。因为这里面牵涉到20世纪几代物理学家和几十个诺贝尔奖得主的功过是非。

五)20世纪理论物理走入死胡同的认识论与方法论根源

除了理论上的根源,20世纪理论物理之所以在微观和宏观两个方面都陷入不可自拔的危机,还有认识论和方法论的原因。

学界同仁可能会说,我们讨论理论物理的时候,为什么一定要谈认识论和方法论?为什么一定要谈哲学?答案很简单:如果我们不能坚持科学的认识论和方法论,即使现在认识到了粒子物理标准模型和大爆炸宇宙学的错误,以后又会犯同样的或类似的错误,重新坠入神学和星象学。另一方面,许多人对20世纪理论物理的危机有所觉悟,已经在进行不同程度的批判,并试图探索新的理论,却不自觉地落入20世纪理论物理的认识论和方法论的巢臼而误入迷途。主流理论物理学家们的数理学养都非常好,绝大多数也都是一心为探索科学奥秘而勤奋耕耘的,可是为什么理论物理还是走入了死胡同?并不是因为黎曼几何有错,不是因为群论拓扑有错,也不是因为主流物理学家们数理学养不够,智商不高,或动机不好,而是因为他们一直被错误的哲学,错误的认识论和方法论误导。所以,重新明确科学的认识论和方法论,至关重要。物理学研究不能回避哲学问题。物理学又叫自然哲学。牛顿的名著《自然哲学的数学原理》,就是阐述自然哲学的数学分析方法。Ph.D的意思是哲学博士,谈哲学认识论和方法论是物理学家的学术本分。

20世纪理论物理到底存在哪些认识论与方法论的错误呢?举其大要,有以下几个方面。

1)彻底地背离科学实证主义。科学实证主义始于古希腊的德谟克利特和亚里斯多德,在文艺复兴和启蒙运动中,成为科学挣脱中世纪宗教统治的有力武器,为科学界普遍接受,作为科学研究的原则。普朗克说过:“实验是我们掌握的唯一知识,其他全是诗意和想象。”爱因斯坦也说:“对现实的知识始于经验,终于经验。” 也就是说,科学上的所有定律和定理,都必须从科学实验中归纳总结出来,又回到科学中去指导实践。20世纪理论物理的发展之所以走入死胡同,重要原因之一就是违背了科学实证主义,甚至爱因斯坦本人都不能遵守他自己“对现实的知识始于经验,终于经验”的原则。

科学实证主义表现在几个方面:a)科学理论必须是从实验事实中总结出来,而不是从先验的原理中产生的;b)当实验工作积累了足够的数据上升到理论或者从局部理论上升到更深入更广泛的理论时,理论家们往往需要根据提出了一个合乎逻辑的假设一实现理论的升华,但是这个假设必须能够得到逻辑的无懈可击论证和独立的重复实验的反复检验;c)正确的理论必须能够指导科学实践,推动科学的发展。20世纪的理论物理在这三个方面都明显违背科学实证主义。a)理论不是从实验事实开始,而是从一系列先验的假定开始。而且这些基本假定多达十几个!这是比十几个自由参数还要大得多的自由度。b)这些假定和许多结论根本无法以实验进行独立检验。有些是理论本身就禁止实验检验,比如夸克禁闭和高维空间;有些是时空上过于遥远,比如空间上远在140亿光年以外或者小到10的负35次方米以内,时间上远在几百亿年的过去未来或者小到10的负43次方秒以内;有些是技术上不可能,比如大统一理论的验证要求比太阳系还大的加速器等等。c)从这些假定中构造出来的理论根本不能对科学的任何一个分支产生任何指导作用甚至任何关联。

和20世纪理论物理烂塞假定的文化不同,经典的科学假定必须建立在实验数据或者实验定律的基础上,科学的进步与“最终的万能理论”的天真想法正好相反,不是从抽象的万能理论推导出各学科的具体理论,而是从各学科的实践中总结出局部的理论,再逐步步归纳上升为较为一般的理论。科学知识的每一个重大进步都是在大量的实验研究的知识积累之上达到的,而不是从万能理论中推导出来的。牛顿之所以能够发现万有引力定律,是因为几百年的实际天文观测的知识积累总结出了开普勒三定律。麦克斯韦之所以能够发展出电磁场理论,是因为几百年的物理实验得出了库仑定律,毕奥萨发定律,安培环流定律,法拉第电磁感应定律等实验定律。门捷列夫之所以能够发现元素周期律,是因为实验化学家和炼丹术士们对各种化学反应几百年的实验研究积累了化学反应的大量数据。可以想象,核物理的突破也必须以足够的原始实验数据的积累为先决条件。经典物理中的假定,必须得到大量独立的科学实验和无穷尽的工程实践的检验,才确定为理论基础,其过程是非常严格的。根据这些假定建立起来的万有引力理论和电磁场理论立即反过来指导物理学化学和工程技术实践。这就是经典的假设与实证主义的紧密关系。相比之下,20世纪的假设则完全违背这些原则。比如物理量的算符化,几率波,二次量子化,重整化,同位旋,夸克的颜色味道,夸克禁闭,虚光子,宇宙有限,大爆炸,宇宙暴涨,黑洞虫洞,多重宇宙,时空倒转,二维时间,多维空间,等等,既不是根据实验事实作出来的假定,又不能为实验独立检验,也不能用于科学和工程实践。20世纪理论物理中革命假定的生产率高得不可思议。20世纪理论界每年生产出来的革命性假设比20世纪以前一百年作出的假定还要多好多倍。

20世纪理论物理中之所以会有如此之多的革命性假设,是因为理论本身的不自洽,存在许多根本的逻辑矛盾或者违背基本的物理事实,这些问题不是什么数学方程式或者边界条件初始条件的复杂性问题,不可能通过数学变换,近似计算,数值计算,级数展开,等等数学手段来解决,只能通过违背逻辑的假设来跳过逻辑悖论。为了逃避科学逻辑的检验,就宣布这些假设是革命的量子概念,是“shift of paradigm”。有些假定是摆在桌面上明白宣示了的,有些则是以“推广”的名义偷塞进去的。在理论的陈述中经常可以看到“量子场论认为”,“标准模型认为”,“超对称理论认为”,“超弦理论认为”,或者“我们有”,“不妨假定”,“我们定义”,“重新定义”,“我们考虑”等等口白,这些口白都是将假定引进理论殿堂的礼宾用语。理论家们一摊上事就大胆假定,假定越是悖理就越是革命,意味着“更深层的物理”。这已经成为20世纪理论物理的学术文化和生态环境。这种文化也影响着挑战主流的探索者。许多朋友以为只要我提出一些全新的假设,从不同的大前提开始,建立一个XX论,然后就“XX论认为”,就可以“我们有”,就可以“认为”出奇迹,“有”出奇迹。

高维空间是一个违背科学实证主义的典型例子。面临理论物理中诸多基本问题,理论物理学家们不反思理论本身存在的大前提和逻辑问题,而是遁入抽象的高维数学空间躲避实验的检验,使理论物理彻底告别了科学。大多数人不太知道将空间增加到十维十一维是多大的事。我在《爱因斯坦宇宙模型和近小远大论》一文中详述了由于爱因斯坦假定我们的世界是四维空间中的三位超球面而产生的各种神迹。爱因斯坦并没有允许我们进入他的第四维空间,仅仅在三维超球面上就已经神奇莫测了。如果我们可以真的进入这第四维空间,会有怎么样的神迹出现呢?如果你能在四维空间中翱翔,你就可以随便进入银行的金库拿走金砖;你就可以直接跑到敌人的司令部作战处拿走他的战略计划;如果你被关在伦敦塔或者养蜂夹道的死囚牢里,你可以从容地从第四维空间遁去。整个三维人类就拿你没办法,不仅土行孙申公豹那你没办法,杨戬哪吒也拿你没办法,您不想统治全世界全宇宙都不能够。

朋友们可能会问,如果假定增加一维空间都会产生如此的荒唐,那将空间假定为十维或者十一维,会是多么荒唐啊!事情的吊诡却在于,这里似乎存在一个不可思议的悖论:将空间维数继续增加,其荒唐程度并不增加!为什么呢?因为假定空间增加一维和增加N维同样荒唐!凡是超出四维时空的世界都不是真实的物理世界,而是警幻仙子的太虚幻境。

理论物理脱离现实的另一个表现是所有的高能物理实验都是间接的,重复率极低。这也是发明夸克模型和层子模型的理论内物理大师们忽视了的一个根本问题。理论家们从不怀疑花了成千成万美元得到的实验结果有什么可疑。高能物理实验的间接性和普通工程技术中的间接性存在本质上的区别。比如说,在工程技术中,我们可以通过脉冲的延迟时间来测量距离,这种间接测量所根据的声波和电磁波的匀速传播是可以独立验证的。用碳14的同位素断代也是对时间的间接测量。碳14的放射性衰变过程也是可以直接验证的。可是在高能物理实验中,所需测量的现象和检测信号中往往隔着几个本身就有待证明或者根本无法证明的理论假定或者过程。我在多篇文章中举了几个例子,说明高能物理实验的本质间接性。在重复率十分有限的一些间接实验中,又采用选择性标准,凡是支持主流理论的结果就肯定,不支持主流理论的就否定。这种选择性标准被巨额奖金和媒体炒作进一步强化恶化合法化。加上实验设施本身的庞杂和信号的微弱,使得许多耸人听闻的实验结果非常可疑。最近的所谓宇宙暴涨理论的实验证实,是又一个这样的例子。这一研究组的负责人科瓦克公开说:“这是理论永远无法被证实的又一个例子。”一个实验工作者坦白地宣称理论永远无法被实验证实,可见实证主义已经被他们彻底抛弃。科瓦克的意见不是个人意见,而是整个主流理论物理学界的主导思想。

比如上帝粒子的探测,需要高达几千亿电子伏特的碰撞能量。在低能量条件下为什么就不能探测到上帝粒子呢?理论家说,因为低能的电子束或者质子束没有足够的能量产生上帝粒子。可是我们的物理世界中的万事万物,从我们的身体到航天飞船,都是处于低能状态。航天飞船的速度在每秒10公里的数量级,航天飞船和宇航员身上的质子们的动能还不到一个电子伏特,所以飞船和人体中的质子和电子的能量基本上就等于他们的静止质量。那他们身上的上帝粒子从哪里来呢?如果没有上帝粒子,那宇航员和航天飞船岂不是就没有质量?理论家们可能会辩解说,我们身上还是充满着上帝粒子滴,能量还是有滴,只不过因为夸克禁闭,我们是测量不到滴。于是我们又回到了科学实证问题:既然测量不到,您如何知道它的存在?这里还有一个到底是鸡生蛋还是蛋生鸡的问题。理论家们说,如果没有上帝粒子,所有的粒子都不可能有质量,“我们就将不存在,整个世界就将不存在”。可是当他们要研究经费时,却又说如果没有超高能电子或者质子,就不能生产上帝粒子。那到底是先有电子质子再有上帝粒子,还是先有上帝粒子再有质子电子?我们在远离欧洲核子研究中心的美洲亚洲的人们,身上或者周围有上帝粒子吗?如果上帝粒子不是无处不在无时不有,那我们岂不是都活不成了?如果上帝粒子无处不在无时不有,那为什么要花几十亿美元建造大型强子对撞机来“产生”上帝粒子?理论家们除了负责大批生产假设以外,是不是还有一丁点为这些假设自圆其说的责任?

有的同仁说,有些科学理论是没有办法实验检验的。比如说,无穷宇宙论就无法实验检验。你根本就不可能到达140亿光年的地方,你怎么知道在这个距离以外还有时空和物质?既然如此,那你怎么就知道140亿光年以外没有物质?我们固然没有办法到达几亿光年以外,但是无穷宇宙论的正确是可以用反证法来证明的,因为凡是假定宇宙有穷的理论,无论是宗教理论还是号称为前沿科学的理论,都不可避免地会导致违反科学逻辑和物理定律的荒唐悖论。而我们所根据的科学逻辑和物理定律,则必须有充分的科学实证。何况,既然你们认为宇宙到底有穷还是无穷没有办法实证,那至少两者有同样的发言权,凭什么宇宙有穷论就应该占据学术统治地位和垄断地位,剥夺宇宙无穷论的发言权呢?

科学实证主义是防止神学和星象学对科学渗透侵袭的最后一道壕堑,千万放弃不得。

2)无限制的外推。数学上的内插是非常普遍且往往有效的方法。但是外推就不太可靠。一般地说,如果未知情形离已知情形比较近,外推结果还有些靠谱。如果未知情形离已知情形很远,外推就不保险了。离得越远,外推越离谱。

人类有文字记载的历史才8000年,在宇宙天体演化过程的时间长河中只不过是非常短暂的一瞬。在这一过程中人类科学知识的积累和宇宙大自然的深邃广袤相比是非常有限的,微不足道的。我们在这短暂的一瞬间积累的知识里面有些一般的原理,比如因果律,部分小于全体,一加一等于二等应该是普适的,数学定理也应该有其普适性,可以放心外推到遥远的时间和空间。但是大多数物理定律的正确性往往取决于相应的物理条件。比如说,所谓的宇宙大爆炸时的物质密度高达每立方米10的162次方公斤,比中子星密度高145个数量级(不是145倍!),温度高达10的32次方摄氏度,比太阳温度高28个数量级(不是28倍)。能够指望热力学定律适用于这样的温度和密度条件吗?一块花岗石的密度约5.6,比空气的密度仅仅高三个数量级。能够将热力学定律同时用到空气和花岗石吗?比花岗石的密度高出150个数量级的东西到底是什么物质?处于什么状态?在这种状态下热力学实用吗?其他物理定律适用吗?20世纪的理论家们似乎完全不在乎物理状态的极端变化,将我们在有限的时间和空间中在地球大气层中获得的知识直接用到他们假想的极端物理条件下,物质密度外推145个数量级。宏观距离外推到几百亿光年,微观尺度外推到10的负33次方米;在时间的宏观尺度上外推到150亿年的过去和未来,扬言可以在如此遥远的过去未来以10的负43次方秒的精度精确地算出具体物理过程的精微细节,他们认为时间空间上推的越远,外推的结果越准确。他们宣称可以这样的精度算出140亿年以前宇宙如何产生,如何以超过光速25个数量级的速度暴涨,对称性如何一步步地被破坏,反粒子如何消失,等等等等,也可以同样的精度算出140亿年以后宇宙如何一步步地灭亡。经典科学在从宏观往微观推进8个数量级到达分子尺寸的时候就很模糊,连氦核为什么如此稳定,铀235和铀238的稳定性为什么相差这么多,碳原子到底长成什么样都不清楚,就连DNA这样大的分子的图像都非常模糊。可是20世纪的理论家们却可以往微观外推30个数量级到达普朗克长度,以10的负43次方秒的精度算出电子和电 子如何交换一个虚光子变成一对新的电子,或者如何短暂湮灭,形成虚光子,然后又涅磐成一对正负电子,夸克如何禁闭,上帝粒子如何使所有其他粒子获得质量。类似的毫无顾忌的精确得难以置信的无限的外推在20世纪的理论物理中已是家常便饭,见怪不怪了。

3)极端相对主义和科学虚无主义。科学知识是不断发展的,我们的认识是不断进步的,所以科学定理也是不断进步的。一些不太准确的公式会被更准确的公式替代,局部的理论会因为我们认识的深化而被更为广泛的一般性理论所包含,错误的理论或者公式会被抛弃。这都是科学进步的正常发展规律。在这种进步和发展中,我们的科学知识变得更精确,更广泛,更深入,更丰富了。正确的东西沉淀下来了,作为人类的知识积累和科学遗产。可是20世纪的一些理论家们却把这种科学发展和进步歪曲成一种极端的相对主义,好像科学上的一切知识都不可信,都会在某一天被淘汰。今天是真理,明天就成了谬论。不但物质不灭定律能量守恒定律不可信,就连因果律,逻辑三段论,部分小于整体;时间的独立性,均匀性,单向性,一维性;空间的三维性和独立性等等基本逻辑和物理事实都可以挑战。于是科学上根本就没有是非可言了。将科学上所有的基本逻辑都打倒以后,就可以树立几个权威的绝对是非标准。整个科学界必须以少数几个理论家之是非为是非。你再也不能以逻辑问题或者科学原则来责问他们的理论前提和结论是否正确了。整个科学的思想体系被取消了,变成了完全的虚无,只有理论家们的最新指示才是真理。他们今天以相对论否定经典物理,明天以超光速膨胀否定相对论,后天又可以否定他们自己的黑洞理论。这种科学虚无主义的实质就是阻止学术界以科学逻辑对星象学的质疑和批判。

科学知识当然在发展,我们的知识当然在逐步积累,但是如果把这种发展和知识积累诡辩为世界上毫无真理和科学逻辑可言,就实际上取消了科学本身。否定科学的存在就为神学的进入打扫了殿堂。

4)数学主义。所谓“数学主义”,就是把数学方程式及其解的数学形态或者特征当作基本的物理原理,而不是把数学当作定量分析物理现象的工具。我在《克鲁斯科变换和数学创造论的发端》一文中详述了克鲁斯科可以根据他的数学变换的“拓扑完备性”创造多重宇宙,创造虫洞白洞,创造时空穿越和历史倒转。科学上没有任何东西比一个数学家强行要求给他的方程式的所有的解都赋予物理意义更可怕的事情了

在量子场论中最为重要的数学主义就是对称性和规范协变性。理论家们宁可不准粒子带有质量,也要保证理论的规范协变性。可是我们实在没有什么真正的理由认为对称性一定是自然界普适的原理。诺特定理只是举出了一些例子,说明每一种对称变换对应于一种守恒定律,但是并没有证明所有的力学系统都必须是对称的。证诸我们所知的经典数学物理方程,除了波动方程服从洛仑兹协变性以外,所有其他的方程都不服从洛仑兹协变性。即使薛定谔方程也不符合洛仑兹协变性。可是协变性和规范协变性却被当作粒子物理的先验的普适原理。这一原理的不成立可以从量子场论本身的结论得到验证:1) 在弱相互作用里面,宇称不守恒;2)在弱电统一标准模型中,规范协变性容不得任何粒子带有质量。这到底说明所有的基本粒子都不带有质量呢,还是说明规范协变性的假定本身就违背基本的物理事实—粒子都带有质量?

数学主义的一个几何表述就是将自旋相同的粒子根据他们的奇异数和电荷数排成八重态或者十重态,于是就显得有些奥妙。奥妙很容易和大自然的奥秘和神的指示联系起来,隐示着理论的真理性。当着盖尔曼在六十年代初首次提出将已知粒子排成八重态时,立即引起了理论物理学家们的极大兴趣。将自然界的事物根据某种机制排成规则的图表以示玄妙神奇,以示莫测高深,以示代表神的意志并具有超常的威力,是一个古典星象学家们早就用过的心理学方法。从各种版本的阴阳八卦图到河图洛书,都是利用道家理论将万事万物编排成对称图表,以表示不容置疑的正确性和神奇威力,其心理作用之大,从韩国今天还以八卦图为国旗的事实可以得到见证。

数学主义还有一个表现,就是将数学复杂性等同于理论的正确性。科学研究的一个原则是,数学越简单越好。可是20世纪的理论物理复杂得要计算200年才可能知道理论到底是否收敛。这样的理论就一定正确吗?卢瑟福说“一个好的理论应该连酒吧女郎都能看懂。” 可是20世纪的理论家们却反其道而行之,以“90%的成 人,包括大学生、教授、院士,看不懂这类前沿科学”作为一种雄辩和骄傲,似乎理论的正确性和数学的繁复性成正比。繁复的数学为偷换概念,偷塞假定,掩盖错误提供了极大的方便,同时又是保护理论免受批判的最好屏障。

数学化产生的一个普遍的误解就是,精确的预言总是比不精确的预言更有价值,更正确。有人说,大爆炸理论虽然有许多问题,可它毕竟定量地给出了宇宙如何产生的具体的数学公式和一些具体数值。可是经典的无穷宇宙论除了一般的哲学概念以外,没有任何数学计算和数字预言。这是不是可以说明大爆炸理论是比经典的无穷宇宙论更为先进更为正确更为科学的理论呢?

不可以。大自然中许多现象是我们现在还不了解的,只能存疑。对于时间和空间上非常遥远的事情,我们根本就无法知道他的细节。不可置信的精细描述反而证明理论的不可信。比如说,中国地形为什么西北高东南低,地质学可疑根据造山运动和板块理论给出一点非常模糊的说明,可是星象学却可以给出非常精确的说明。《淮南子》说,“昔者,共工与颛顼争为帝,怒而触不周之山,天柱折,地维绝。天倾西北,故日月星辰移焉;地不满东南,故水潦尘埃归焉。”是《淮南子》的精确故事可信呢,还是地质学的模糊故事更可信?又比如太阳系的形成,科学能够做的也只是非常笼统地说明一块宇宙星云如何在万有引力的作用下收缩升温,最后爆炸出一个太阳,然后周围的一些物质进一步冷却收缩成行星和卫星。科学给不出每一步演变的细节和时间表。可是古犹太人却能给出比现代科学精确得多的细节和时间表。他们精确地知道上帝在哪一天创造了光,哪一天创造了天,哪一天创造了地,哪一天创造了动植物,哪一天创造了人。是古犹太人的精确故事可信呢,还是模糊笼统的天体物理学更可信?宇宙大爆炸理论比古犹太人的创世纪更精确,简直是精确得不可思议。他们可以10的负43次方秒的时间精度和10的负35次方米的空间精度和10的负58次方的物质密度的精度算出140亿年的过去和未来的每一时刻宇宙如何无中生有,如何以高于光速25个数量级的速度暴涨,能量和质量如何去耦合,反粒子如何基本消失,宇宙在几百亿年以后如何湮灭等等。这么伟大的精确度不仅可怜的人类不可思议,就是伟大的耶和华也不可思议。

所有星相学理论的一个共同特点就是给出一大堆精确得不可置信的预言。玛雅星象学可以精确地预言世界会在2012年毁灭。2012年以后又可以非常圆满精确地解释世界为什么没有完结。一个星象学家所能解释的物理现象比一百个科学家能解释的现象还要多出一百倍,而且精确度也要高出一百倍。

5)对最终万能理论的追求。对最终万能理论的追求既是认识论的错误,也是方法论的错误。这种认识论叫做“还原主义”,就是认为科学上的一切理论都可以从某一个最终的万能理论推导出来。以霍金为代表的一些理论家一直宣称在20世纪末就可以找到万能的最终理论,此后科学家们不必要再继续理论探索了,只需要将这个万能理论应用到各个领域就行了。霍金并且明确表示这个最终的万能理论就是M-理论。这种想法的无知是非常明显的。你连核力的具体形式都不太清楚,就扬言统一所有的作用力包括万有引力?退一万步讲,即使我们已经知道了核力的具体形式,难道以后就再也不会发现任何其他作用力了?牛顿知道电磁相互作用力吗?贝克勒耳之前人们知道核力吗?难道科学到20世纪就到顶了,到底了,死亡了?

万能的最终理论的思想,深深地植根于人类的自大,无知和狂妄,是所有星象学理论的共同特征。奇怪的是,就是这样非常幼稚的星象学思维,主导着20世纪理论物理研究的方向,决定着科研经费的消耗。

六)策略选择

根据以上分析,我们应该非常清楚,20世纪理论物理之所以在微观和宏观两个方面都陷入死胡同,是因为整个理论的大前提,哲学逻辑,方法论等诸方面都存在着本质的全局的结构性问题,因而不可能自拔。它不可能起到基础科学的作用,不可能对其他学科给与理论指导。现在做不到,以后也不可能做到。粒子物理标准模型和大爆炸理论是没有希望的理论。科学要发展,物理要复兴,必须坚决跳出20世纪理论物理的巢臼,回到物理现实,回到微观物理的入口—核物理和凝聚态物理,从头探索。

如何跳出20世纪理论物理的框框,走出物理复兴之路?可以考虑上中下三策。

上策:断然跳出粒子物理标准模型的理论框架和思维模式。尽全力开始核物理和凝聚态物理实验数据的原始积累,寻求全新的理论。不以追求万能的最终理论为目标,而以解决物理学中特别是核物理和凝聚态物理中的实际问题为目标,在大量实验数据积累的基础上探索核力的理论模型和同位素稳定性的理论解释,力求微观物理理论的突破,并寻求新的裂变与聚变材料和新的裂变聚变反应。

战后的核物理研究一直沿着量子场论的抽象路线摸索,大型加速器上的实验都是为“大统一理论”服务的,因而忽略了核物理研究的原始数据积累,也忽视了与核物理直接相关的理论的发展。对于核同位素的稳定性和核子的晶体结构的研究基本上没有像样的理论,也没有对各种可能的裂变与聚变元素进行系统的普查测量与分析。因此,只有坚决摆脱20世纪理论物理的框架,放弃对最终万能理论的追求,脚踏实地地进行核物理实验数据的原始积累和普查工作,才能指望实实在在的进步。这里有大量的艰苦细致的科研工作,需要居里夫妇一样的敬业精神和献身精神。但是我们别无选择,我们确确实实处于核物理的实验数据的原始积累阶段,需要微观世界的探索者们苦其心志,劳其筋骨,才能担当大任,敲开微观世界的大门。

对于热衷于追求万能理论和统一理论的探索者,实验数据的积累工作和局部理论的研究似乎不够刺激,不够潇洒,没有玩黎曼几何群伦拓扑过瘾。但是,科学工作的真正意义和自豪感在于实际成果而不在于炫耀数学的高深。不要小看实验工作的意义。激光,半导体,X-射线,同位素衰变,中子诱发的裂变,链式反应,超导现象,微波本底辐射等等的发现,都不是因为玩群论拓扑和黎曼几何得到的,而是通过大量的实验研究工作得到的。这些都是里程碑性的工作。数学家们玩群论拓扑,玩出了超弦和M-理论,是不是就得到了最终的万能理论?超弦理论作为一种趣味数学或者数学竞赛还可以,但是和物理世界毫无关系。我们应该改弦更张,抛弃玄学研究路线,从科学技术发展的需要出发,立足于国计民生和国防建设,脚踏实地地从事真正的物理研究工作,为科学各分支提供理论支持,成为名副其实的基础科学。

采取上策,跳出20世纪理论物理的思想框框,并不是说要立即停止一切现有的粒子物理研究,只是不要耗费巨资去建造大型的加速器或者进行诸如暗物质探测,质子衰变实验和重中微子探测之类的劳民伤财的实验。对于正在进行的主流理论研究和高能实验物理工作,尽量维持。但是尽量帮助主流物理学家们寻求国际合作,甚至适当安排一些公费学术交流。学术交流的经费和建造大型加速器和探测器的经费比较起来微不足道。另一方面,要鼓励科研人员在核物理和凝聚态物理方面开辟新的研究方向。主流理论物理学家数理学养极好,高能物理学家的实验经验丰富,如果有一批中青年生力军投入到核物理和凝聚态物理的研究中,一定会使这方面的研究工作突飞猛进。实验高能物理中的低能量加速器和探测器,完全可以用来从事核物理研究,根本不需要超高能加速器。 一部分科研经费可以投放到能源材料,空间物理和天体物理的研究。大学教育和研究生教育必须鼓励独立思考,提倡质疑,反对宗教式的说教和思想灌输。停止向中小学生灌输创造论和星象学。鼓励媒体百花齐放百家争鸣。为理论创新提供足够的研究平台,成立新的研究机构,提供研究经费,加强学术交流,开放学术刊物,打破学术垄断。

如果中国科学界能够果断采取上策,跳出粒子物理标准模型和万能理论的思维框框,着手核物理的实验和理论研究,就不但可能发现新的裂变和聚变元素和核反应机制,找到反应堆小型化和受控热核反应的新方法,而且可能找到解开微观世界秘密的钥匙。这对于国防和能源材料科学都会有极大的意义。中国可能因此而在科学上领先世界几十年。

中策 基本上保持现状,与国际同步,继续跟着标准模型的潮流漂泊,但是分出一部分资金和人力资源加强核物理和凝聚态物理的研究。对非主流理论持开放态度,并为之提供适当的研究平台,包括学术刊物,学术会议,研究机构和设备。中策比較稳,保守中寓开明。代價是继续科研资源的大量浪费和失去趕超外國的先機。

所謂中策,只是資金和人力的折衷分配,不是理論上的折衷。科學理論是無法折衷的。比如經典理論中的宇宙是無限的穩定的,大爆炸宇宙是有限的膨脹的。這兩個理論不可能折衷,不可能共存。中国理论物理学界曾经提出过一个层子模型,认为核子的内部运动是低速的,因而物理量的算符化和波函数概念仍然适用,可以看作是量子场论框架以内标准模型以外的理论折衷。层子模型的主要特点是引入结构波函数来表述强子的内部结构。结构波函数比较系统地分析了强子的电磁性质,电磁跃迁过程和弱相互作用过程,以及一部分强相互作用过程和高自旋态,计算了许多低能过程的衰变率,分支比和质量比等。以理论结果和实验比较,大部分在数量级上是符合的,有些符合得很好,有些偏离较大。层子模型的提出说明中国理论界的学者们已经意识到了粒子物理的诸多根本问题,比如基本粒子数量越来越多,比如理论物理学界追求大统一理论的错误倾向等等。但是学界不敢相信量子场论和相对论量子力学一开始的基础就有问题,从来不会去怀疑那些寿命不到一个毫微秒的超子们到底是不是粒子的问题,也不会考虑对称性到底是不是大自然的当然法则的问题。层子模型的道路没能走通,说明折衷路线走不通。远一点的例子可以举出湯川秀澍。他晚年意識到量子場論存在根本問題,必須從根本上變革以求出路。可是他跳不出量子場論的整體框架,所以不可能走出迷津。更早的例子是狄拉克。他连量子场论都不認同,可是他跳不出相對論量子力學的框架,晚年一無所成。湯川和狄拉克的失敗以及层子模型的经验告诉我们,不彻底告别量子场论和相对论量子力学的框架,就不可能跳出理論物理的困境。所以我们必須退到微观物理的入口,從核物理和凝聚態物理开始从头做起,才有可能發現微观世界的真正規律。

下策与粒子物理标准模型和大爆炸宇宙学同生死,共存亡。这将是极大的悲剧。几十年后,等到外国人开始抛弃标准模型和大爆炸理论了,中国再跟着转向。天体物理学界已经有这方面的教训。80年代中国以国宾级的礼遇盛情邀请惠勒和霍金访华,使大爆炸理论和黑洞研究立即成为热门时髦。几十年后,霍金自己两次认错,直到最近索性否认相对论黑洞的存在。于是国际学术界感到震惊,中国学术界也跟着震惊。如果学界能够在上世纪60年代就决然摒弃大爆炸理论,何必等到几十年后霍金自己否认黑洞才大吃一惊?在微观物理方面,中国其实也面临着类似于大爆炸宇宙学类似的情形,只是危机更深。如果我们仍然盲目地紧跟国际主流物理而没有独立思考,就不是几十年后大吃一惊的问题,而是坐失历史机遇的不可挽回的损失。我们为什么没有勇气应用我们自己的理智独立思考?为什么洋权威打个喷嚏也是伟大的睿智?

粒子物理标准模型对于物理科学造成的困难,犹如一种早期的电脑病毒,让电脑陷入一个无休止的逻辑循环不能自拔,根本无法进行任何正常工作而陷于瘫痪。如果我们的科研工作陷入一个毫无希望的无休止的寻找最终万能理论和数学创造论的漩涡之中不能自拔,整个科学研究就会瘫痪。这是一个消耗科研经费和人力资源的无底洞。到底是紧跟国际主流还是改弦更张,不仅仅是一个学术自由的问题,而且是一个科研战略的问题。任何人都可以有学术自由,你可以在一千维一万维的高维空间中驰骋想象发明万能理论,制造皇帝的新衣新脑,但是要纳税人为了这种梦想买单,并且因此而窒息经典学派的理论和实验研究,就不仅仅是个人的学术自由的问题,而是整个学术界的学术自由的问题,是国家的科研战略问题。学术界如果被一个特定的主流教义所垄断,赋予它无限的自由和特权,垄断对科研资金的分配和科学成果的评估,不容许对主流教义的任何质疑和考绩,从而扼杀非主流理论的探索,就实际上扼杀了整个科学界的学术自由,扼杀了科学本身的发展。

七)树立民族自信,独立自主地决定国家科学发展战略

在决定国家科学发展战略的时候,应该克服两种心理障碍:第一是诺贝尔奖造成的心理障碍,第二是中国科学长期落后造成的心理障碍。

诺贝尔奖反映当年的学术潮流,但是不能作为一个国家科学水平的量度。比利时和巴基斯坦都有诺贝尔奖得主,并不见得这些国家的科学比中国发达。诺贝尔奖的评选过程有相当多的政治运作。一些外国名校设有专门的机构,其任务就是为本校教授争取诺贝尔奖进行社会运作。斯坦福大学物理系走廊里挂着十来个本系诺奖得主的肖像。难道从王淦昌,卢鹤绂,周培源,吴大猷,张宗燧,钱三强,朱洪元,胡宁,戴元本,何祚庥,周光召,郝柏林,洗鼎昌,方励之以降,整个中国物理学界的水平还比不过斯坦福的一个系?最早提出中微子测量的是中国科学家王淦昌。他于1942年就提出可以用beta俘获来探测中微子。但是,王淦昌并没有获得诺贝尔奖。中微子测量的诺贝尔奖于1956年颁给了科文和莱茵斯。吴健雄的实验工作对于弱相互作用中宇称不守恒的重要性,一如鲁比亚的实验工作对于标准模型一样。吴健雄的实验工作和李政道杨振宁的理论工作在时间上都是重叠的,可是吴健雄没有获得诺贝尔奖。层子模型和夸克模型都是试图从核子内部结构的研究来解释为什么“基本粒子”数越来越多的现象,只不过走的是不同的路子,但是并没有得到国际主流的认可。层子模型虽然也有些困难,但是至少不至于弄到所有的粒子都不能带有质量,需要上帝粒子来赋予质量的地步。层子模型的理论预言也有和实验结果相差较远的地方,难道夸克模型和量子色动力学的预言就都和实验结果符合吗?夸克模型假定夸克带有1/3的电荷,可是任何实验都没有发现分数电荷,这是有名的所谓“电荷量子化”困难。所以,夸克模型一开始的基本假定就和物理事实不符。单独的夸克是不可观测的,理论家们把它称之为“夸克禁闭”。既然一个东西理论上就不可测量,实验也从来没有测到,您怎么知道他的存在呢?根据夸克模型发展出的 “量子色动力学”(QCD)所预言的mu介子衰变和质子衰变的半衰期都和实验结果相差好多个数量级。能说国际标准模型一定比层子模型更为正确吗?我无意为层子模型张目。层子模型同样存在我们上面谈到的诸多基本问题。是骡子是马,拉出来遛遛。如果层子模型反映了核子内部的真实结构,一定会促进核物理和核工程的发展。果如此,国际学界想不承认都不可能。即使你把层子模型作为国家机密保护起来不发表,人家也会派出间谍来窃取你的情报。问题是,层子模型和夸克模型一样,都和核物理了无关系,既不是骡子也不是马,而是河图与洛书,没有办法拉到物理现实世界中来遛达,是一桩公说公伟大,婆说婆伟大的公案。既然都和物理现实无关,就没有办法根据其实际效用检验理论的真伪优劣,只能将锦标的评判委诸瑞典皇家科学院和皇帝陛下认准的推荐人。标准模型给大约20个人带来了诺贝尔奖,而层子模型却被冷落,被忘却,国际上鲜有人提及。所以,层子模型输给夸克,不是输在道理,而是输在潮流和势力,输在历史和人脉。还是走自己的路,让人家去评奖吧。20世纪理论物理研究已经成了一场抽象数学锦标赛,和物理现实世界毫无关系。一个国家的科学战略不应该建立在锦标主义之上,而应该建立在国防和民生工业上面。我们的目光不应该总是盯着诺贝尔奖,而应该盯着美国和俄国今后的科技发展战略。这两个在核竞赛中拼搏了几十年的超级大国对于粒子物理问题的了解比谁都清楚,真切。他们不会再在粒子物理的既定道路上盲目地无限制地投入。SCC 的下马说明美国已经在开始觉醒。但是,他们不见得有足够的睿智和勇气立即改弦更张,而会拖上些年头。这正是中国抢夺先机的历史机遇。

防碍中国学术发展的另一个心理障碍是缺少民族自信,总以为外国科学比中国先进,因而不敢脱离国际潮流。中国在科学技术方面虽然还有许多地方需要继续努力追赶世界先进水平,但是在理论物理方面,中国的理论物理学界并不比国际学术界逊色。理论物理中的所有成果都是国际公开的,没有任何国家机密和技术专利,谁都可以阅读理论物理的最前沿的发展动态。中国理论学界的学养决不低于霍金和古斯这些理论明星。他们之所以成为国际明星,是因为他们敢于提出违背科学逻辑的惊人假设。古斯的暴涨理论假定宇宙在10的负35次方秒钟的一瞬间以超过光速二十五个数量级的速度暴涨。霍金假定时间是二维的,既有实时间,也有虚时间,而且虚时间比实时间还要实在。在霍金的量子泡沫理论中,宇宙中每一个立方厘米的体积中每秒钟会创生出10的143次方个宇宙!中国学者绝对不会提出这样荒唐的假设,也不会提出分数电荷和上帝粒子这样的假设。这恰恰是中国学术界的严谨。科学严谨不是弱点,而是优点。中国物理学界有足够的理论积淀和国际理论界平起平坐,不应该永远是被审视者,也应该是各种理论的审视者和裁判员。中国应该有信心独立自主地决定国家的科技战略,开拓自己的理论,形成自己的中华学派。直到明朝,中国在科学技术上都领先世界。不幸宦竖专权,东林党狱,神州板荡,外敌入侵,使得这个灿烂的文明落后了。经过几百年的磨难,中国终于崛起了,历史轮到了中华民族开天辟地的时候了。

我相信學界同仁都是希望中國儘快趕超國際水平的,但是如何趕超,如何认识当前的历史机遇,卻取決於對理論物理現状的正确认识。如果認爲国际主流物理的路子是对的,繼續沿著這個路子走下去,就可以趕上西方,那现在也正是中国建造世界上最大的加速器的歷史機遇。你看,美國的SSC下馬了,俄國人對粒子物理好像也沒有多大興趣,歐洲核子研究中心的財力也如强弩之末势,到頂了,而中國的國力還在繼續增長。如果我們趁機建造一個比歐洲核子研究中心還大的加速器,豈不就可以超過西方,獨領風騷嗎?相反,如果認爲當前國際主流理論物理的路子根本是南辕北辙,是方向错误,我们就應該立即大膽地跳出目前的死胡同,脫離國際理論物理标准模型的既定路綫,從核物理和凝聚態物理的實驗研究開始開拓中國自己的理论和学派,走科學強國之路。大家的目的都是科学强国,却会得出兩种完全不同的主張,關鍵就在於對國際理論物理現狀的不同評估。

要得到对20世纪主流理论物理的正确评估,就必须让科学界全体同仁进行全方位的评价,而不能将讨论囿于高能物理和大爆炸宇宙学界的小圈子。应该让核物理学家,凝聚态物理学家,原子分子物理学家,化学家们谈谈这些领域到底从粒子物理和大爆炸宇宙学和超弦理论得到了什么指导。把这些“基础科学”的功劳摆全摆足。如果这个小圈子觉得圈子以外的物理学家们和科学家们不懂数学,不懂群论拓扑,不懂黎曼几何,那就请专攻群论拓扑黎曼几何的数学大师们谈谈,群论拓扑能不能够证明大自然的规律一定是对称的协变的,能不能够将无穷大变成有穷大,能不能够根据定积分数值决定积分函数的形式,能不能够以拓扑完备性为理由创造无穷多个宇宙并使时间和历史倒转,看看黎曼几何能不能推导出宇宙有限和万有斥力,看看黎曼几何能不能够不以欧几里得本底空间的存在为条件而运作?我们也可以请专业从事数学模型研究的应用数学家们谈谈,一个建立在十几个假定之上,包含至少19个自由拟合参数的数学模型,或者对某些参数灵敏到10的负58次方的数学模型,到底有没有任何价值?如果理论物理小圈子以外的物理学家和数学家们既不能从物理现实世界也不能从数学理论和数理逻辑找到宏观创造论和微观创造论的理由,那我们能够把国家的科研战略建立在这么一个毫无前途的海市蜃楼上面吗?

所以,我建议中国学术界尽快对20世纪主流理论物理进行認真的研討评估,明定囯是,抢占先机,制定新世紀既有遠見又切實可行的科研戰略。中国如果率先走出了理论物理的困境,找到了探索微观世界的钥匙,在核物理和凝聚态物理方面领先国际水平,发现了原子核晶体结构的秘密,找到了核同位素寿命相差几十个数量级的原因,发现了新的裂变聚变反应,率先实现了受控热核反应堆的运行,彻底解决了能源危机,也就真正打开了进入微观世界的大门。国际科学界将唯中国的马首是瞻。这对于全球整个科学界挣脱神学和星象学的枷锁,对于物理学和整个科学的复兴 (Rainasence),都将是历史性的功绩。中國學術界應該不以國際主流理论物理学界之是非为是非,不以諾貝爾獎之是非為是非,独立自主地发展自己的物理理论和科研體系,形成中华学派,实现科学强国。

机不可失,时不我待。历史机遇不会无限期地等待胆怯的毫无自信的个人和民族。如果我们没有勇气果断地抓住历史机遇,留给我们的就只有遗憾和民族自卑。世界上还有什么比科学真理和国家命运更值得我们珍惜的呢?作为追求真理的科学工作者,我们应该以物理科学的复兴为己任,以国家民族为己任,置个人进退出处于度外,置世俗偏见于度外,不要瞻前顾后,而要热诚地坦率地积极发表真实的意见,使我们不至于失去这个难得的历史机遇。许多科学前辈弥留之际都留下遗言,希望中国能够科学崛起,真有“王师北定中原日,家祭毋忘告乃翁”的悲壮。我们后辈学子在缅怀前辈的功勋伟绩和人格情操的时候,深为理论物理学界的现状哀伤。后人哀之而不鉴之,亦使后人而复哀后人也。

王令隽

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  量子态和量子跃迁是客观存在 - 新见 07/31/14 (406)
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                        很有意思。你和Eugene Myers有联系么? - 高玉宝 07/27/14 (412)
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                              谢谢你的信息!这本书没看过 - wtxwtx 07/28/14 (442)
                                Udi Menber的书主要是言简意骇 - 高玉宝 07/28/14 (422)
                                  locking function for database  /无内容 - wtxwtx 07/28/14 (418)
                                    哦。这个很重要。但我对这方面了解不多。 - 高玉宝 07/29/14 (408)
  这么长文章不提供abstract还是第一回看到  /无内容 - stinger 07/24/14 (428)
    它本身就是一篇 abstract  /无内容 - 紫荆棘鸟 07/28/14 (364)
      He is misled by wrong theories - c_y_lo 07/30/14 (393)
      He is misled by wrong theories - c_y_lo 07/30/14 (362)
      写这么长的爱吧不是找抽吗?  /无内容 - stinger 07/28/14 (369)
        没觉得。他写了很多话题,已经很简明扼要了。至于说得有理没理另  /无内容 - 紫荆棘鸟 07/28/14 (378)
    谢谢你的信息!这本书没看过。 - wtxwtx 07/27/14 (340)
      test  /无内容 - stinger 08/21/14 (257)
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