作 者 簡 況
顧孟潔
1938年生於江蘇無錫張涇鎮。1955年畢業于江蘇省蘇州高級中學,1960年由南京工學院無線電工程系畢業分配至北京三機部十局(電信工業局)。從1961年起從事電子工業標準化工作歷時38年,任中國電子技術標準化研究所研究員級高級工程師、原《電子標準化與品質》期刊副主編。
自20世紀60年代起潛心自修文法與邏輯、人文與社會科學特別是科學技術哲學。所編電子標準化期刊在1988年全國標準化期刊評比中獲一等獎第一名。1992年獲北京科技期刊編輯學會頒發的老編輯金獎。自1979年起歷任中國標準化協會普及與教育工作委員會委員、學術委員會通訊委員、全國術語標準化技術委員會一分會(術語學理論與應用)委員。1983年至1985年應聘擔任重要文獻《當代中國的標準化》編輯部成員和撰稿人;1991年至1992年應聘擔任北京師範大學哲學系碩士生導師。1998年退休後,於1999年擔任《標準化百科全書》編委和撰稿人;2000年起應聘擔任中國標準研究中心(現中國標準化研究院)《術語標準化與資訊技術》顧問,並于2001年應聘擔任《中國標準化》期刊特約記者,現任編委。2002年至2003年應聘擔任某軍事院校科學技術哲學專業碩士生導師。
發表標準化科普作品和學術論文累計百餘篇,其中《魔方的啟示》、《對“IEC標準電壓”的綜合分析》
和《標準化哲理對話》等獲優秀作品一等獎和特等獎;《三個世界與概念的離散度》、《論主觀概念與客觀概念》等三篇論文在國際上發表後獲得國際術語學權威H..費爾伯(H.Felber)教授等的高度評價。主要著作:《憧憬與探索——標準化科普與學術文集》初版、修訂版和第三版,先後於1995、1999和2008年由中國標準出版社出版。
摘 要:從19世紀後期物理學界探討光和“乙太”的大背景,結合對愛因斯坦的成長經歷、知識結構和個性特徵的分析,全方位地追蹤 和透視了“狹義相對論”的產生過程;客觀地分析了在過去百年中相對論所以能佔據理論物理學主流地位的深層次原因;進而以科學哲學的利器,通過對愛因斯坦原著、原文中闡釋“光速不變原理”的一系列錯誤和矛盾的無情解剖,揭示了愛因斯坦曲解光速,並用“冒牌的洛倫茲變換”誤導物理學界的實際,從而為徹底否證相對論奠定了學理基礎
關鍵字:邁克耳孫-莫雷實驗; 愛因斯坦; 相對論;光速不變原理; 否證
“科學是可以犯錯誤的,因為我們都是人,而人是會犯錯誤的。因而錯誤是可以得到原諒的。只是不去盡最大的努力避免錯誤,才是不可原諒的。但即使犯可以避免的錯誤,也是可以原諒的。”這是英國著名科學哲學家卡爾•波普爾(1902~1994)生前應中國譯者之請,為他的中文版《波普爾科學哲學選集》所撰寫的前言【1】中的一段話,其仿佛有別於常情的獨到見解,讓筆者聯想到基督教教義中“凡事包容,凡事相信,凡事盼望,凡事忍耐”的箴言,竭力地調整自己的心態,以盡可能平和的目光來觀察和對待一切世事人情。但波普爾從強調科學的人性的角度主張對科學上所出現或存在的錯誤應持寬容的態度,並不意味著他提倡科學工作者面對各種錯誤(思想、理論、方法等)應無視、無為或“不作為”,恰恰相反,波普爾的一生業績正是以研究如何發現錯誤和改正(糾正)錯誤著稱於世(“證偽主義”理論就是他的代表性傑作)。因此,在科學問題上,波普爾是最不受“權威性”的框框束縛的。在“前言”中他接著又如此寫道:“這是我對科學的一個方面的看法:誇大科學的權威性是不對的。人們盡可以把科學的歷史看作發現理論、摒棄錯了的理論並以更好的理論取而代之的歷史。……我不懷疑我們有許多科學理論是真實的;我所要說的是,我們無法肯定任何一個理論是不是真理,因而我們必須作好準備,有些最為我們偏愛的理論到頭來卻原來並不真實。既然我們需要真理,……我們除了對理論進行理性批判以外,別無其他選擇。”這位為傑出的當代科學哲學家還如此寫道:“理性的批判並不是針對個人的。……我們必須尊重個人以及由個人所創造的觀念,即使這些觀念錯了。如果不去創造觀念——新的觀念甚至革命性的觀念,我們就會永遠一事無成。但是既然創造了並闡明了這種觀念,我們就有責任批判地對待它們。”
2005年被聯合國教科文組織確定為世界物理年,在全球範圍內掀起了新一輪的紀念和讚頌愛因斯坦相對論重大學術建樹的高潮。但是與此同時,在互聯網並包括一些平面媒體上,質疑、挑戰(或雲“超越”)乃至否定相對論的聲音亦不絕如縷;當今2008中國奧運盛年,在神州大地上圍繞相對論正誤的大辯論更趨透明化和白熱化。縱觀百年來科學界和哲學界一次次“批相”、“倒相”,而另一股力量則不住地“護相”、“頌相”。與當年“日心說”同“地心說”兩大派的激烈較量相比,兩者無分伯仲地可以並稱為人類科學史上既“淒美”而又“壯烈”的奇觀,所不同的是,在自然科學領域今天不存在“宗教裁判所”的干預,而互聯網的普及,則大大方便、促進和加速了不同觀點的“交鋒”。(——在此,必得衷心感謝相關網站的創建和維護者所做出的艱辛努力和無私奉獻!)筆者正是憑藉這股東風暖流以及波普爾的科學哲學博大精神為世人所提供的莫大激勵,本著探求人生真諦和科學真知之大旨,把本人積20多年來對愛因斯坦相對論中所存在的癥結問題的逐步深入探索,特別是進入新世紀以來精心思考之下形成的一孔之見,奉獻給親愛的讀者,並懇切地盼望各個方面的識者不吝賜教,俾得有助於共同推進學術,加速祖國和世界的科技進步、經濟繁榮和人類和諧相處。
本文將不僅避免使用枯燥而繁瑣的數學公式和物理圖表等,而且在行文上嘗試著借鑒、運用科普類和人文類作品的表述方式,以期讓讀者在流覽過程中心情輕鬆和愉悅,從而增加閱讀的興趣。
一、神秘誘惑稱“奇跡”
卓別林是舉世聞名的電影藝術家和幽默大師。在1930年~1933年,愛因斯坦應【美】加州理工學院校長密立根(Robert Milliken)之邀,每年都去該學院講學數月【2】。此期間,相距不遠的好萊塢大明星常請愛因斯坦去參加電影首次公演,愛因斯坦則非常推崇卓別林的電影。名人之間的交往別具風采,有一則廣為流傳的趣聞雲:
一次愛因斯坦在給卓別林的一封信中寫道:“你的電影《摩登時代》,世界上的每個人都能看懂。你一定會成為一個偉人。愛因斯坦。”
卓別林在回信中寫道:“我更加欽佩你。你的相對論世界上沒有人能弄懂,但是你已經成為一個偉人。卓別林。”
1930年代,距離愛因斯坦的“奇跡年”(1905年)已有20多年了,然而他的相對論“重大理論建樹”依然為世人所不解。一種根本無人能懂的理論居然能夠享譽全球,這實實在在稱得上是一項“人間奇跡”。對此,愛因斯坦也不乏卓別林式的幽默風度。還是在1921年,當愛因斯坦接受一家荷蘭報紙採訪時,曾經將其名人效應歸結為他的工作對於普通人的神秘性:“無論在這兒,還是在那兒,人們根本不理解我的理論,這難道不會對我有一個很愚蠢的印象嗎?我認為,發生這種現象是很滑稽和有趣的。我相信,真正吸引他們的是不理解所帶來的神秘性;這使他們印象深刻,因為它具有神秘的誘惑力。”那麼,當此之際愛因斯坦向公眾作這樣頗為“滑稽”的表述,所體現的究竟是大智者的高超幽默,還是一種圓滑、巧妙而又是出於無奈的自嘲呢?!英國劍橋大學教授John D.Barrow在2005年發表的世界物理年隨筆中如此寫道:“愛因斯坦恢復了人們對科學之不可理解的信仰。每個人都知道愛因斯坦在1905年(和1915年)做了一些重要的事情,但幾乎沒有人能夠說清楚他到底做了些什麼。……近百年來,沒有人對愛因斯坦在布朗運動和光電效應方面的工作激動不已,但相對論卻將整個世界搞得天翻地覆。”【3】
20世紀20年代至30年代在德國,20年代至50年代在蘇聯,以及50年代至60、70年代在中國,都曾掀起過批判相對論的“浪潮”,其社會背景、批判者的身份和批判的角度不一,而相對論則始終不乏支持和擁護派。但更加滑稽的情況則正如M.V.勞厄(普朗克的助手)在早年所曾經描述過的那樣:“許多人讚揚,也有許多人反對。值得注意的是,無論在這一方或者在另一方,那麼叫得最響的人幾乎一點也不理解它。”【4】
光陰荏苒,人事代謝,時過境遷,但質疑和挑戰相對論的又一輪更大更高和更壯闊的浪潮在世界進入網路時代的新世紀展開,就顯得格外精彩和出奇——將近80年前的1929年4月24日,紐約猶太教堂牧師(拉比)赫伯特•哥耳德斯坦(Herbert Goldstein)向世界科學大明星愛因斯坦發了一個僅有五個詞(指英文)的海底電報到柏林“你信仰上帝嗎?”愛因斯坦在當日就發了回電,並被第二天(4月25日)的《紐約時報》刊發,愛因斯坦的答覆電文是:“我信仰斯賓諾莎的那個在存在事物的有秩序的和諧中顯示出來的上帝,而不信仰那個同人類的命運和行為有牽累的上帝。”【5】那麼,愛因斯坦的學識乃至人品在他生前和身後如此地被世人反復評議和“折騰”,是由於上帝不滿意他在宗教信仰問題上的表態而在同他的肉身和靈魂開玩笑嗎?
二、毀譽成敗人鮮知
質疑愛因斯坦相對論的聲音並非始於20世紀20至30年代的德國。事實上,直接引發愛因斯坦寫出1905年那篇“奇跡論文”的三位學界“大腕”——測光速專家兼“干涉儀”發明者邁克耳孫、理論物理電動力學專家洛倫茲和“全能數學家”龐加萊莫不對相對論抱著懷疑、不屑乃至厭惡的態度。今天在物理學界相當普遍地將洛倫茲和龐加萊推崇為“相對論的先驅”,但是我們從歷史文獻中發現,洛倫茲並不認為愛因斯坦的作品是繼承和發展了他和其他有關人士已有成果的產物,如他在1927年曾明確地說過:“因為必須變換時間,我引入了當地時間的概念,它在相互運動的不同坐標系中是不同的。但是我從未認為它與真實時間有任何聯繫。……那時,我把我的時間變換僅看作為一個啟發性的工作假設,所以相對論實際上完全是愛因斯坦的工作,……在這方面是與以前的各種理論無關的。”【6】洛倫茲本人對相對論始終疑惑不解,據波恩說,他在洛倫茲逝世前前去看望時,洛倫茲對相對論的懷疑態度依然如故【7】。龐加萊對相對論則長期保持沉默,他頗為藐視相對論的理論水準,但又苦於不能直接指明其非;在龐加萊臨死前一年(1911年),他在給愛因斯坦寫的推薦信中,盛讚愛因斯坦“是我曾經認識的最富創建的思想家之一……已經在當代第一流科學家中間具有最崇高的地位……”,然而在後面則又說“……既然他是在各個方面進行探索,我們就應當想到他所走的道路之中大多數是死胡同”【8】。至於“邁-莫實驗”的主角邁克耳孫,對相對論更有特殊的感觸。據有的資料記述:邁克耳孫並不認為自己的實驗有什麼重要意義,他覺得實驗之所以有意義,是設計了一個靈敏的干涉儀,並以此自我安慰。直到晚年,他還親自對愛因斯坦說,他自己的實驗引出了相對論這樣一個“怪物”,他實在是有點後悔的。愛因斯坦所深為崇敬的邁克耳孫,甚至至死都懷疑和厭惡相對論。【9】以上這些情況,至今卻鮮為人知。
以1905年德國物理學雜誌《Annalen der physik》所發表的《論動體的電動力學》一文為標誌的愛因斯坦的所謂“狹義相對論”,始終讓眾多的物理學家讀後感到“不知所云”……年復一年地過去,這種格局始終不曾有過任何鬆動。但新的奇跡居然出現在世人面前:英國天文學家於1919年5月29日在巴西和幾內亞灣觀測日食,證實愛因斯坦“廣義相對論”所預言的星光受太陽引力場的偏轉的爆炸性新聞報導,使愛因斯坦在一夜之間由人變為“神”——英國皇家學會會長J.J.湯姆孫宣稱愛因斯坦的理論是“人類思想史中最偉大的成就之一”。【10】於是,愛氏及其相對論(不管是“狹義”還是“廣義”),很快變成了不明底細的社會大眾並包括專業物理學研究工作者(不是全部)所信仰並頂禮膜拜的對象……這種境遇不免使愛因斯坦日顯躊躇滿志,一方面意氣風發地同他的對立面(諸如“德國自然哲學家研究小組”——愛因斯坦憤怒地貶之為“反相對論公司”,以及他的強敵、1905年諾貝爾物理學獎獲得者勒納德)進行面對面的鬥爭;【11】另一方面,則進一步深化闡發他的創新理論(從狹義到廣義,從物理學到科學研究方法論),並到各地宣講。在科學研究方法論上他特別強調“理智的自由發明”(即直覺)的重大作用以及“經驗知識和理性知識永恆對立”的觀點(詳見後文),並強調數學推導的奇特力量,以此為Joho.D.Barrow所稱的“愛因斯坦恢復了人們對科學之不可理解的信仰”提供詮釋。
若干年之後,當七十歲來臨的時候,愛因斯坦向摯友道出了“感到在我的工作中沒有一個概念會很牢靠的站得住的……”這樣低沉並似乎有點悲觀的心聲,並稱“活的太長了,真正的愛因斯坦早就死了”,等等。【12】他的這種晚年落寞和自省的心境,則更加鮮為人知。
三、離經叛道仗“直覺”
當代科技領域以發明與創新著稱於世的“頂級”成功人士非愛迪生與愛因斯坦莫屬。發明大王愛迪生說過:“天才是百分之九十九的勤奮(汗水),加上百分之一的 靈感。”眾所周知,少年時代的愛迪生因搞發明做實驗闖了禍而吃巴掌,一隻耳朵被打聾。但是他癡心不改,搞發明創造一往情深,畢生以其無數的發明成果為人類造福無窮。他的發明的成果是物質類型的,諸如電燈、電話、留聲機、發電機、電動機……從構思、設計、製造到應用,一絲不苟,立竿見影,來不得半點虛假和“詭辯”。因此,他的“天才+勤奮”以及在此過程中激發出來的靈感是不折不扣的;“失敗是成功之母”,錯誤的靈感和直覺很自然地會經不起實踐檢驗而被淘汰或捨棄。
被譽為“氫彈之父”的美籍物理學家泰勒就表示:他有許多直覺的見解,“這些見解不一定都是對的,恐怕90%是錯的;不過沒關係,只需要10%是對的就行了,”而且他不怕他講的見解可能是錯誤的。這種坦率和虛心的治學的精神有利於他避免錯誤,且以此勉勵後學,感人至深。【13】
愛因斯坦則不然,他是“理論物理學的大師”,他的發明創新成果是一系列又一系列的抽象甚至是空洞的觀念。(須知:正確的觀念可以形成知識並上升為理論,而錯誤的觀念形成不了知識,只不過是一堆毫無用處的資訊垃圾,若擴散傳播還可能對社會產生誤導。)因此,搞理論光靠主觀上的勤奮(只針對具體對象埋頭用功讀書和思考等)是遠遠不夠的,還需要營造相關領域的全方位的合理的知識結構,再加上對相關事物反復不斷地深入觀察和實際體驗,“盤馬彎弓”、“衣帶漸寬終不悔”地沉迷、探索和追求……這樣才能使百分之九十九的勤奮所激發出來的百分之一的靈感(直覺)會有較高的正確率或“命中率”。此外,天分的高低(與遺傳因數有關)當然也是重要的,但“勤能補拙”,通過後天的勤奮努力可以彌補先天的不足,再者揚長避短是人生處世行事之道,勉強地去做那種非自身能力所及的“大事情”或“大學問”,是不明智的表現。
所謂的“相對論”長期不能被人“弄懂”,其唯一能成立的理由是“有些人寫的東西,他自己也不懂,因此別人也不懂。”(語出伽利略《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》【14】 )今對愛因斯坦及其相對論的“成功之道”試作剖析如下:
許多相關資料介紹愛因斯坦在學校裡只是中等學生,並不是高材生。用1953年愛因斯坦74歲時自己的話說:“我現在很清楚了,我並沒有特別高的才能。在好奇、求知欲、忍耐固執與自我批評的帶引下找到我的理論。我並沒有特別強的思考力,或是只有中等程度。很多人有比我更好的腦筋,但並沒有做出任何有價值的新貢獻。”【15】愛因斯坦的勤奮則為舉世所推崇,幾近婦孺皆知。他的流傳極廣的一句名言是“在天才和勤奮之間,我毫不遲疑地選擇勤奮,它是幾乎世界上一切成就的催產婆。”另一則流傳極廣的是愛因斯坦喻成功的公式A=X+Y+Z即“成功=艱苦的勞動+正確的方法+少說空話”。但比較不被人注意的是愛因斯坦從幼年時代起就在學業上有偏科的傾向,在大學生活期間已發展到了極致。略舉數例:①(在讀中學時)對“以權威壓人的教師和死記硬背”就感到厭惡。在學校幾乎交不到朋友,陷入了孤獨,別人給他起了個“比達麥亞”(死腦筋、認死理)的綽號。②16歲時,參加瑞士蘇黎世聯邦工業大學的入學考試,由於現代語言、動物學和植物學的成績不好,沒有被錄取。③作為蘇黎世聯邦工業大學的學生,愛因斯坦並不是一個準時上課、認真聽講的學生。……他討厭考試,愛獨立思考,最喜歡一門心思探討自己的課題,考試只是做個樣子而已。他的頭腦中無疑塞滿了未解決的物理問題。看起來畢業考試對他是一次十分艱辛的經歷,以至於往後的一年中他都不願意思考物理問題。【16】愛因斯坦的勤奮好學、刻苦鑽研主要是在物理和數學方面,而文科則是他的知識結構中的薄弱環節,在其中,文法與邏輯基本知識的缺失,對他爾後所走的學術探索道路所產生的負面影響(如他本人七十歲時自我表述的“我感到在我工作中沒有任何一個概念會很牢靠地站得住的,我也不能肯定我所走的道路一般是正確的”)是最明顯不過的。
對於愛因斯坦相對論受到世界上不名底細者(包括若干或“眾多”物理學領域的專家學者)的“百年吹捧”,在今天同樣可以作出客觀性的評量,這就是屬於“人才學ABC”的“成功=天才(天資、天分)+勤奮+機遇”說。愛因斯坦稱得上是天分略有不足,勤奮綽然有餘,而在“機遇”上則是受到了命運之神的格外的垂青:是“邁-莫實驗”所帶來的大困惑,開爾文勳爵的“烏雲驚呼”所造成的學界“大恐慌”以及洛倫茲與龐加萊的時空變換假說的“名人效應”,等等,造就了相對論“出臺”(破土而出)的時世和土壤,而不乏伶俐乖巧的“愛因斯坦腦袋”則借天時、地利與人和之便“大出新招、奇招”,寫出來一篇“竟然完全撇開乙太的存在就能直接給出洛倫茲變換的完全證明”的論文,這讓一些學界人士既震驚又獲得“大旱之年逢甘雨”般的莫名欣慰……終於,在名流捧場、媒體炒作和他本人的百倍勤奮努力之下,始終無人能弄懂的“相對論(狹義+廣義)”被學界人士請進了神聖的科學殿堂,愛因斯坦成為了世界科學大明星——用他一系列古怪的“直覺”,編織成一隻在經典物理學晴朗天空“搏擊烏雲”的“么蛾子”,將整個世界搞得天翻地覆!
人貴有自知之明。無疑愛因斯坦在一定程度上是有自知之明的,這表現在他曾經不止一次地用“離經叛道”來描繪他自己。如1936年他給格羅斯曼(Grossmann)夫人的信中稱他自己是“一個離經叛道的和好夢想的人”。【17】在逝世前一個月還說到自己是一個“流浪漢和離經叛道的怪人。”【18】“離經叛道”幾個字刻劃了他一生的科學旅程,難怪要深深地印在他的心上。那麼,在愛因斯坦的詞典裡,離經叛道就是意味著科學的革命嗎?這就要看飽經滄桑和最公正無偏的時間老人到頭來將會做出怎樣的評說。
愛因斯坦在他的講演或文稿中一再強調“直覺”。他說:“物理學家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律,由此世界體系就能用單純的演繹法建立起來。要通向這些定律,並沒有邏輯的道路;只有通過那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺,才能得到這些定律。”(1918年4月在柏林物理學會舉辦的麥克斯•普朗克六十歲生日慶祝會上的講話)【19】但是,諸如“時間、品質是速度的函數”、“鐘慢尺縮”,等等,“無論在這兒,還是在那兒,人們根本不理解我的理論,這難道不會對我有一個愚蠢的印象嗎?”如果愛因斯坦的直覺與“那種以對經驗的共鳴的理解為依據”能沾上邊,何以會如此尷尬。而終於,愛因斯坦不再光是簡單地強調直覺了,他又在侈談“關於理論物理學的方法”時加入了新的元素,這就是“經驗和理性的永恆對立論”和“理智的自由發明論”。他說道:“考察一下理論體系的發展,並且特別注意理論內容同經驗事實的總和之間的關係。我們所關心的是,我們這門科學裡的知識的兩個不可分割的部分,即經驗知識和理性知識之間的永恆對立。”“……整個體系,特別是那些作為它的基礎的概念和基本原理,其唯一價值和根據,就是在於這種表示的可能性。此外,這些概念和基本原理都是人類理智的自由發明,既不能用這種理智的本性,也不能以其他任何先驗的方式來證明它們是正確的。”(1933年6月10日在英國牛津大學所作的斯賓塞講座的講話)【20】
百年史實表明,基於愛因斯坦知識結構的片面乃至畸形的發展,加上理論與實踐嚴重地脫節(所謂的“異想天開”和“做白日夢”竟成了他智慧的源頭),他的大思路以及相應的文字表述(包括1905年的“奇跡論文”在內)總是不通順而讓人不好理解的;在他的腦海中所湧生的種種“直覺”往往是錯誤的或片面的(詳見後文剖析);在這個前提下他任憑自己“理智的自由發明”縱橫馳騁,毫無顧忌地濫用演繹推理,並把他最“擅長”的那些數學方程演算摻雜在其中,令人“悚然起驚”乃至“莫敢仰視”——如此這般,恰如同為皇帝製作新衣的“織布匠”的那些讓旁觀者默然的裝腔作勢的動作,而正是在“皇帝新裝效應”之下,愛因斯坦相對論這只橫空出世的“特大么蛾子”終於“天下無敵”了!
四、曲解光速費心機
所謂“狹義相對性原理”、“光速不變原理”和“同時性的相對性”是愛因斯坦構建其“狹義相對論”的三大支柱。在此三者中,“狹義相對性原理”錯在片面引用和無限誇張(擴張)上;“同時性的相對性”是巧妙地利用人們的錯覺和思維不設防區進行“腦筋急轉彎”式的詭辯;“光速不變”則絕對是他精心構思和佈局的一個“特大陷阱”——可惜他自己一生深深地掉在自己構築的這個大陷阱中而不能自拔,致使他1905年的“奇跡論文”(以及爾後幾十年間的整個相對論“奇跡大廈”)他自己也不懂,因此別人也不懂,釀成一場世界級的“百年鬧劇”。
本文重點剖析誤導世人百年的“光速不變原理”說之誤。
1.關於光速的的一般性概念
光是一種彌漫性的物質,卻又不同於液體或氣體那樣的由物質分子所組成的流體。迄今學界對光(從紅外、可見光到紫外)是特定頻段的電磁波已無爭議,但對它的物理本質究竟是什麼(微粒說、波動說、光量子說、波粒二象性說、由麥克斯韋波動方程表述的交變電磁場說,以及“乙太渦旋說”等等)及其在真空中傳播的物理機制(微觀過程)究竟怎樣,卻是歧見叢生、未有定論。但20世紀無線電廣播、通訊和雷射技術的迅猛發展,似乎有力地顯示出了“應用壓倒理論”的自然和必然傾向——理論上的窮盡只是理想化的極限,但理論研究必須與應用技術的現實需要相適應,這就是既要尋真又須求實之意吧。“光之謎”與“引力之謎”,如同“生命之謎”和“神之謎”那樣,或許需要人類永恆地去思考、求索——對於甚為有限的“人類集體智慧”來講,這些謎團也許是永遠打不開的“黑箱”!
對光速的測定無疑是基礎理論和科學技術研究中的緊迫需要。第一個試圖測定光速的人是伽利略(1564~1642),但因他所用的手段太原始而未能成功。近、現代的物理學家們對於光速的測定方法和手段不斷地改進和完善,測定的資料越來越精確。如今公認的光速(在真空中)精確值為c=299776公里/秒(有的資料記載c=2.99792458×108米 /秒);美籍物理學家邁克爾孫(1852~1931)則是光速測定的國際中心人物。今日科技界普遍用光速的近似(化整)值c=30萬公里/秒來進行各種運算,這在工程技術上已是足夠精確了。
把光的“波前”視為運動著的一個質點,它在單位時間(1秒鐘)內移動的距離,就是我們一般稱之為“光速”的最基本、最樸素的概念。
2.邁克耳孫“吃蜘蛛”引得節外生枝
邁克耳孫以其過人的聰明才智發明了一種號稱靈敏無比的“干涉儀”,在19世紀80年代試圖用來測定地球在“乙太海洋”中的漂移速度。從當時起直到今天,由於人們(包括物理學家和天文學家們)對光的物理本質,光在真空中傳播的物理機制(微觀過程)、“乙太”究竟有無、若有的話又是什麼,以及地球在所想像的“乙太海洋”中的運行速度和方向如何(須知:從地球→太陽系→銀河系→……→總星系→……都在以循次增加的速度和不同的方向上自傳與公轉)等等,在認識上和實際把握上都是不清楚、不一致和不確定的,因此,單憑在地球表面一隅之地進行“雙光束干涉儀實驗”(即“邁-莫實驗”),測不出任何結果(未達到按照實驗設計者憑藉“想當然”所預期的目的),就驚呼“經典物理學晴朗天空出現烏雲”,以及急不可待地忙於修改經典力學理論中已有成果(——其實,質點運動學與“電動力學”屬於不同的研究領域),提出諸如“時間膨脹”、“長度縮短”等等奇特的假說,實屬其時物理學研究中的一種浮躁和輕率的表現。(對“邁-莫實驗”和“洛倫茲變換”在技術設計上和科學哲學範疇的“本體論”認知上存在的大誤區,殊有必要進行專題分析與討論,但對這方面的深入探討同本文所要否定的愛因斯坦所提出的“光速不變原理”並無關聯,故暫略之。)
邁克耳孫並不認為自己的實驗有什麼重要意義,這是心胸坦蕩且有自知之明之言。在科學探索中,吃蜘蛛與吃螃蟹的情況均不足為奇。可是,離弦之箭卻不再屬於射手了,為邁克耳孫始料不及的,是由於他的實驗竟然引出來“相對論”這個“怪物”。
其實,通過全面、系統、深入地審讀愛因斯坦“相對論”,不僅發現它本身完全不能成立(包括其理論前提、推導過程和結論),而且發現它同邁-莫實驗和洛倫茲變換在實質上也沒有關聯,但是若將事發前後過程聯繫起來看,愛因斯坦相對論確實又是邁克耳孫“吃蜘蛛”節外生枝的產物。
3.與光速變化相關的一些物理現象
物理學中涉及光速變化的相關知識或理論十分有限,可大致地梳理出如下一些內容:
——光速因透光媒質的種類而異。通過理論分析和實測表明,光在真空、空氣、水和玻璃等透光媒質中的傳播速度略有不同。如1862年傅科用實驗方法測定了水中的光速,證實水中的光速小於空氣中的光速。又如有文獻記載,空氣中的光速比真空中的值小0.03%左右。
——不同頻率的光在同一個透光媒質中的傳播速度亦存在差異,具體表現在由各種頻率複合起來的複色光(如太陽光、白熾燈光等)在通過三棱鏡時所出現的色散現象,其原因是各種頻率的光在玻璃中的傳播速度各不相同,因而經玻璃到空氣介面時的折射率便不同。再如彩虹的形成,以及肥皂泡和油膜表面的色彩花紋的成因,亦大體類此。
在物理學的光學理論和實驗研究中,“光速不變”構不成命題;“光速不變”的提法純屬無的放矢,只能令人莫名其妙。
4.光速與源速關係問題的糾葛
按照迄今對光速的實測精確值c=299776公里/秒,同通常所用的化整值(近似值)30萬公里/秒之間的差值為224公里/秒。而迄今人造物體的飛行速度以航太領域的多級運載火箭達到的第二宇宙速度v =11公里/秒為最,它遠小於光速化整值與實測值之間的誤差(224公里/秒)。因此,從物理實驗的角度把光速同源速(無論是光源移動或觀察者移動)聯繫起來進行討論是沒有實際意義的,且會令人感到匪夷所思。
自從1905年愛因斯坦的《論動體的電動力學》一文得到普朗克的賞識並在德國物理學雜誌《Annalen der Physik》上發表之後,“光速不變原理”作為一個“生造”的片語(術語)和未經論證的命題進入了物理工作者的視野,而它從最初提出到被物理學界的主流專家學者“確認”或“接受”,乃至形成理論物理學界的“共識”,則是頗存在一些糾葛的。在此過程中,愛因斯坦的直覺思維和“思想實驗”通過媒體宣傳大顯其神通,加上名流大腕捧場和“皇帝新裝效應”,幾使天下英豪盡入彀中!
波的運動和微粒的運動具有不同的物理機制。微粒的運動和發射體的速度有關,即存在著其自身的運動速度與初速(即發射體的速度)相疊加的問題。而波的傳播情況則不同。機械波和聲波只與傳播媒體有關,與產生波的振動源的速度無關。例如超音速飛機的馬達(聲源)可以超前於它所發出的聲波。若按照麥克斯韋電磁理論推導出的波動方程,電磁波的傳播速度是一個恒量,與其發射源(如飛機上的雷達天線)是靜止還是運動並無關係——然而緊接著又有一個新的問題冒出來了:光和電磁波的發射與機械波不同,它是像“微粒”(“光量子”?)那樣被射出,麥克斯韋理論確定的光速c,不是相對於靜止的乙太空間,而是相對於發射體。這一理論如果成立,當然與伽利略變換的速度加法定理一致了,即發射體速度與光速之間存在著相互疊加的關係……當此決定“光速不變”與否(指光速與源速的關係)的關鍵性時刻,支持“光速不變”之說的“救星”終於降臨了,這就是“天文學家對於雙星觀察的結果”——在1900年前後及1913年,天文學家西特爾(Willem de Sitter,荷蘭人)進行了精細的雙星(double stars)觀察,其結論是:光速與光的發射體的運動狀態無關。【21】
本來,在科學界對電磁輻射的微觀物理機制未有確切定論,以及光速遠大于光源位移速度的情況下,試圖論斷光速與其源速有無牽連,這對於科學研究和人類生活並無緊迫的現實意義。可是對於愛因斯坦來說則不然,因為在他看來,“光速不變”對於他試圖創建的“新理論”關係至為重大,因此他幾乎是不擇一切手段(杜撰、生造、牽強附會地引證和不拘一格的“推理”等等),務要把所謂的“光速不變原理”提到“公設”的高度之上。
5.愛因斯坦曲解光速之伎倆揭秘
愛因斯坦在“炮製”相對論過程中所犯的不同性質、不同形式的錯誤(包括常識性錯誤、邏輯性錯誤、哲理性錯誤、數學運算法錯誤以及張冠李戴弄虛作假的障眼法等等),僅有少數是比較明顯的(如把零當除數),多數是比較隱蔽的(如邏輯性和哲理性的),唯獨“曲解光速”系集諸般性質的錯誤之大成,因而最難識破。而“光速不變原理”正是他“建樹相對論”的最核心的理論武器,故一經揭穿其中錯誤的奧秘,整座相對論的(虛擬)大廈便自然坍塌了。
⑴憑空引用,莫名其妙
在1905年發表的《論動體的電動力學》一文中,未交待任何出處而直接提出並應用“光速不變的原理”。【22】由於“愛因斯坦這篇文章中,沒有多討論將光速不變作為一個基本公設(原理)的根據,因此曾經受到一些人的指責。針對這種情況,愛因斯坦在後來的文章和談話中,不止一次地明確地回答了這個問題。……”【23】
⑵正式引用,囫圇吞棗
在1907年發表的《關於相對性原理和由此得出的結論》一文中,將“光速不變原理”作為一種“假設”,並標明其出處是洛倫茲1895年《關於動體中的電和光現象的理論研究》以及斐索實驗等。【24】在此後的1909年9月21日愛因斯坦所作的《論我們關於輻射的本質和組成的觀點的發展》報告中,較具體地介紹了斐索(Fizean)所設計的干涉實驗以及洛倫茲1895年那篇論文,那都是探討在光的傳播過程中,乙太是靜止還是隨物質運動之類的問題。而愛因斯坦便據此稱:“當一支光束在真空中傳播時,按照洛倫茲理論,對於一個在乙太中靜止的坐標系K,它總是具有確定的速度c,而不管發光體的運動狀態是怎樣的。我們稱這條命題為光速不變原理。……”【25】
⑶冠冕堂皇,引經據典
在1911年11月28日的《泰晤士報》上發表“我的理論”為題(後收入文集時題名改為“什麼是相對論”)的文章中,愛因斯坦若胸有成竹,堂而皇之地稱:狹義相對論所根據的第二條原理是“真空中光速不變原理”。這原理斷言:光在真空裡總有一個確定的傳播速度(同觀測者或者光源的運動狀態無關)。物理學家之所以以信賴這條原理,是由於麥克斯韋和洛倫茲的電動力學所得到的成就。【26】由此我們看到,愛因斯坦是雙管齊下,一方面是從理論上打著“麥克斯韋和洛倫茲電動力學”的旗號,另一方面是從實踐驗證上借助西特爾的“雙星觀察結果”,如此地大動干戈,所論證的卻是“光在真空裡總有一個確定的傳播速度(同觀測者或者光源的運動狀態無關)”這樣一個對現實的科學研究和人類生活稱得上無關宏旨(因為光速c>>源速v ,筆者在前文中已有說明)的結論。
以慣於“異想天開”為性格特徵的愛因斯坦,對此必然有所圖謀,這是可想而知的事。
⑷偷樑換柱,以售其私
“醉翁之意不在酒,在乎山水之間也”。愛因斯坦強調“光速不變(即與源速無關)”是假,欲推出他的“私貨”即所謂的“狹義相對論”是真。而為達此目的,他又必須施展集障眼法、詭辯術以及張冠李戴冒名頂替、渾水摸魚、移木接木等不正當的手段於一體的特殊“伎倆”——筆者姑以“偷樑換柱”這一美稱以名之。其大致步驟為:
① 反復強調“光速不變”(設局1);
② 編造出一個“相對性原理(狹義)”,用兩個坐標系(靜系和動系)之間的相互平移關係來製造“渾水”,以便“摸魚”(設局2);
③ 憑空炮製出一個“同時性的相對性”偽命題(設局3);
④ 將所謂“點事件”即“在真空發出一道光線”這一頗稱怪誕的“事實”,按照其上面的設局,用光點(波前)移動分別在相互作平移的兩個參照系中表示其時空關係、且座標方向相反的數學聯立方程式,進一步攪渾人們的頭腦,製造“神秘氣氛”;
⑤ 趁人不備,偷換“光速不變”之概念,並採用“零當除數”等違規手法,完成其“座標時間變換”;
⑥ 張冠李戴,將所推出的“座標時間變換” 私貨,從起初時的小心翼翼到最後堂而皇之地稱之為“洛倫茲變換”,遂完成其偷樑換柱之大業!
⑸窮追不捨,揭其原形
為了敘述上的方便和避免發生概念混淆,在此殊有必要對愛因斯坦的“冒牌的洛倫茲變換”進行正名,姑簡稱之為“愛氏變換”。全面剖析“愛氏變換”的錯誤,需要按部就班循次地進行,這需要一個複雜的解讀過程。但集中剖析他如何曲解“光速不變”則不失為一條捷徑,並且最具有說服力的乃是直接公開其原著和原文。
愛因斯坦1905年發表的《論動體的電動論學》和1907年發表的《關於相對性原理和由此得出的結論》兩文,都稱得上是他闡述所謂“狹義相對論”的經典之作(後者比前者在陳述上似乎條理稍清晰,篇幅則更冗長)。但從此二文中一系列觀點的推理過程和立論來看,都是出於作者“理智的自由發明”縱橫馳騁的產物,其最大的特色在於“主客不分”、“心物混亂”而令人不堪卒讀。試摘引其中的幾個段落如下:
①設有一靜止的剛性杆……我們設想,在杆的兩端(A和B),都放著一隻同靜系的鐘同步了的鐘,也就是說,這些鐘在任何瞬間所報的時刻,都同它們所在地方的“靜系時間”一致;因此,這些鐘也是“在靜系中同步的”。我們進一步設想,在每一隻鐘那裡都有一位運動著的觀察者同它在一起,而且他們把(前述)關於兩隻鐘同步運行的判據應用到這兩隻鐘上。設有光線在時間tA從A處出發,在時間tB於B處被反射回,並在時間tA返回到A處。考慮到光速不變原理,我們得到……因此,同動杆一起運動著的觀察者會發現這兩隻鐘不是同步運行的,可是處在靜系中的觀察者卻會宣稱這兩隻鐘是同步的。【27】
②……那末我們就得到這樣的命題:如果A處有兩隻同步的鐘,其中一隻以恒定速度沿一條閉合曲線運動,經歷了t秒後回到A,那末,比那只在A處始終未動的鐘來,這只鐘在它到達A時,要慢12 t(v/c)2秒。【28】
③設有一點事件,相對於S(靜系)用變數x,y,z,t來確定,相對於S(動系)用變數x,y,z,t來確定,其中S和S非加速地相對運動著。我們要問,把第一類變數和第二類變數聯繫起來的方程是什麼。
……因為光在空虛擬空間中傳播的速度參照於兩個參照系都等於c,所以下面兩個方程x2+y2+z2=c2t2和x2+y2+z2=c2t2 必定是等價的。【29】
注:讀者切切不可粗心大意和輕信愛氏信口雌黃,他稱“光在空虛擬空間的傳播的速度參照於兩個參照系都等於c”,是明明白白地偷換了在前所反復強調的“光速不變原理”的概念內涵(或命題內容),稱“兩個方程必定是等價的”更是足以惑亂人心的欺人之談。(詳見後文中的具體分析。)
在精心閱讀上面所摘引的愛因斯坦“奇跡論文”的原文時,我們仿佛有進入今日兒童所喜聞樂見的“動漫境界”之感受;畫面中的“鐘”既會“發光”,又能“反光”,不時又出現運動著的“剛杆”,而轉瞬間,作為“觀察者”的人體、人眼、人腦又躍然於畫面了。特別“引人入勝”的是:兩隻同步的鐘,其中的一隻繞行一圈回到原處時,居然兩隻鐘不同步了。這種“理智的自由發明”,堪稱“匠心獨具”——至於愛因斯坦在此中所表現出來的由於在“本體論”【ontology , 即研究“存在(bing)”的學問,亦被稱為“第一哲學”】基本知識乃至“常識”方面的嚴重缺失,從而在“主客關係”、“心物關係”認知能力上的高度幼稚和荒唐,只能令人遺憾和歎息!
1895年~1905年這10年間,在歐洲大陸各大城市之間的“時鐘校對”依然是人們普遍感到棘手的問題,特別是像如何保證各大城市火車站的大鐘的遠端同步的問題。自幼好發奇想的愛因斯坦到了專利局工作之後,開始承擔鑒定評價精密計時方面的專利申請的任務。1904年,瑞士和法國已爆發出利用無線電波發送時間協同信號這類相關的活動。1905年,美國海軍正式使用了無線電波控制使用的時鐘。但此時愛因斯坦所熱衷的並不是這類屬於技術層面的問題,他所深思的是“以何種意義說兩個遠端事件是同時的?”這類無比“新鮮”和“出奇”的問題;在看似哲學的脈絡裡,愛因斯坦將“思想實驗”推進到無限遠離儀器的制約,更不用說專利局生涯的日常考慮。【30】——愛因斯坦是於1902年6月16日開始在伯恩專利局擔任三級技術專家的工作的,在那裡他主要負責電磁專利的評價,1906年被提升為二級技術專家,但由於他以工餘之暇在物理學和數學領域出奇地勤奮好學,在之前的1905年就完成了“六篇論文”,自1906年起,他在物理學界已聲名鵲起;1909年他辭去了專利局的工作,被聘為蘇黎世大學的副教授,……1913年德國的普多士科學院高票通過愛因斯坦為該院院士。
如前所述,愛因斯坦以中等的天分、“出奇”的勤奮,加上“機遇”或“命運之神”對他的特殊關照,造就了他初出茅廬即在理論物理學界乃至世界舞臺上“青雲直上”的格局——但這一切正如他所說的:“我自己受到了人們過分的讚揚和尊激,這不是由於我自己的過錯,也不是由於我自己的功勞,而實在是一種命運的嘲弄。”【31】
⑹抓住“狐尾”,曝諸天光
愛因斯坦在1905、1907、1909、1911年所發表的一系列闡述“狹義相對論”的論文和報告,其說理的內容是不連貫和不完整的,反而是一些繁瑣的方程變換(好比是“天書”,亦如“皇帝新裝”中織匠之所為)讓人感到摸不著頭腦,而終於不堪卒讀,何談全面發掘其中的破綻和矛盾。但他於1916年撰寫了《狹義與廣義相對論淺說》(以下簡稱《淺說》),1917年正式出版(我國早於1922年出過中譯本,1964年又出版了新譯本)。愛因斯坦終於在這個單行本中和盤托出了創建“相對論”的完整的獨立思考過程、論證方法及其論據,因而在客觀上為後人提供了一個質疑、批評乃至否定“相對論”的公開的和公共的靶子 ——擁相、護相派在此平臺上亦可提出辯護和反駁的理由;這是一場在明處的公正交鋒!
《淺說》內容包括正文三個部分和五個附錄。下面讓我們來精細地審讀《淺說》中涉及“光速不變”的相關原文:
——火車車廂在鐵軌上以恒定速度v行駛;一個人在車廂裡以速度w從車廂一頭走到另一頭……1秒鐘裡他總共相對于路基走了距離W=v+w。我們以後將會看到,表述了經典力學的速度相加定理這一結果,是不能加以支持的。
——荷蘭天文學家De Sitter根據雙星的觀察,……指出,光的傳播速度不能依賴于發光體的速度。
——(列車在前進)我們設想路基上面的空氣已經抽空。如果沿著路基出發一道光線,……這道光線的前端將相對于路基以速度c傳播。現在我們假定我們的車廂仍然以速度v在路軌上行駛,其方向與光線的方向相同。……於是光線相對於車廂的傳播速度(w)就出現了小於c的情況(即w=c-v)。……這個結果是與第5節所闡述的相對性原理(即:“如果……K是相對於K作均速運動而無轉動的坐標系,那麼,自然現象相對於坐標系K的實際演變將與相對於坐標系K的實際演變一樣依據同樣的普遍定律。這個陳述稱為狹義相對性原理”。——筆者注)相抵觸的。因為,根據相對性的原理,真空中光的傳播定律,就像所有其他普遍的自然界定律一樣,不論以車廂作為參考物體還是以路軌作為參考物體,都必須是一樣的。但是從我們前面的論述看來,這一點似乎是不可能成立的。如果所有的光線相對于路基都以速度c傳播,那麼由於這個理由似乎光相對於車廂的傳播就必然服從於另一定律(即w=c-v——筆者注)——這是一個與相對性原理相抵觸的結果。
——相對論就是在這個關頭產生的。由於分析了時間和空間的物理概念,人們開始清楚地看到,相對性原理和光的傳播定律實際上絲毫沒有抵觸之處,如果系統地貫徹這兩個定律,就能夠得到一個邏輯嚴謹的理論。這個理論已稱為狹義相對論。【32】
如今,我們在光天化日之下進行甕中捉鼈,將易如反掌;在常識、公理、真理和事實的“照妖鏡”下面,“百年狐精”的尾巴再難隱藏,特將愛因斯坦曲解光速之謬誤所在曝諸天光如下:
① 地球、月亮、太陽等各種天體都是呈球形,其運行軌道都是圓弧形(圓、抛物線、雙曲線——如人造衛星、太空飛船的發射過程所演示)的。由於萬有引力的存在,在宇宙自然界(從宇觀、宏觀到微觀領域)單純作直線運動的物體實際上是不存在的(近距離、小範圍內的工程計算和操作不在此列,例如每一節鐵軌都是筆直的,但地面上的所有鐵路都是在弧形的地表上延伸)。在光速(c=30萬公里/秒)條件下,侈談“直線運動”,特別是稱“兩個坐標系相對地作勻速直線運動”,並將之作為演繹推理(包括數學推導)的前提,這是在數理上極度無知的基礎上的典型的“離經叛道”行為。(有必要指出,龐加萊首創的“相對性原理”,這種新的“經院式研究思維方式”誘發了愛因斯坦的所謂“狹義相對性原理”,它們都是有悖於常識、公理、真理和事實的;由於對這個方面的分析探討與本文所針對的“光速不變原理”關係並不密切,故此處不詳及。)
② 在光速c>>源速v以及迄今對電磁輻射(包括光)的微觀物理機制未有確切、統一的定論的情況下,堅稱“光在真空裡有一個確定的速度(同觀測者或者光源的運動狀態無關)”並無特別必要和實際意義,但既然稱De Sitter的雙星觀察已經表明“光的傳播速度不依賴于發光體的速度”,確認這一點亦未尚不可。
③ 光源在某一確定地點(設為A處)、某一確定時刻(設當t=0秒時)瞬間發射光波後,其“波前”在單位時間(1秒鐘)內所行進(移動)的路程(距離),構成了“光速”的基本概念,常用值c=30萬公里/秒,按照這一樸素而明確的“光速”定義來思考:
——“光速”就是c=30萬公里/秒,它同“路基”、“車廂”或者坐標系(K和K)等等是無關的;將光源置於路基、車廂、K或者K上,都不影響光的“波前”在1秒鐘內行進30萬公里這個事實!
——如果光是從路基(或靜系K)上的A點出發的,那麼它的“波前”相對於以速度v在軌道上行駛著的車廂(或動系K)的傳播速度(w),應是兩個運動物體之間的相對速度(即w=c-v),這個相對速度本來就不是光速,並且當然要小於光速!
——如果光是從行駛著的車廂(或動系K)上的A點發出的,由於Sitter的雙星觀察結果已表明“光速與源速無關”(即“動光源”本身的速度v不能疊加到它所發射的光的傳播速度c上),這就讓我們更加堅定地認為此時光在真空中的傳播速度依然是c,而不會是“c+v”——那麼,此時光的“波前”相對於以速度v在軌道上行駛著的車廂(即動系K本身)的傳播速度(w)必然還是“c-v” (即w=c-v)。
注:我們此時千萬要保持清醒的頭腦,明確當t=1秒時光的“波前”與t=0秒時A點所在位置之間的距離是30萬公里,而當t=1秒時光的“波前”與t=1秒時A點所在位置之間的距離就只能用公式w=c-v來計算了,那當然是要小於光速的。此外,愛因斯坦把“光的波前與車廂之間的相對速度”稱之為“光線相對於車廂的傳播速度”,這種含混的措辭在誤導人們對“光速”的概念上亦產生著微妙的影響,這一點也是不可不察的。
五、曠世天才原是虛
1. 世無英雄,遂使豎子成名
人類的智慧是有限的,而宇宙自然界的奧秘卻是無窮無盡的。以極其有限的智慧試圖解讀大自然的無窮奧秘,也許正是體現出了人性中的一大弱點,這個弱點就是不自量力。2008年“平安夜”北京崇文門堂發放的《信仰之旅》創刊號(聖誕特輯)上,所載“悟道者”的“Proof of God(證明上帝)?”一文是發人深省的,文中如此寫道:
19世紀存在主義哲學家、丹麥的祁克果曾經曰:“你要證明上帝的存在嗎?那是你對上帝的最大侮辱!”因為無限的創造主上帝還不至於慘到需要被一個被造有限的人用其被造有限的理性來“證明” 這位無限者“存不存在”的地步!無論最終“證明”的結果是上帝“有”還是“沒有”,這個人都是先絕對化了自我理性並將之作為判斷真理的標準,這種行為無疑是把自我的位格無限高舉,甚至高舉過了上帝。上帝能被我的理性理解,我就承認他存在;上帝不能被我的理性理解,我就不承認他存在。如此,“我”的有限理性居然成了判斷上帝存在與否的唯一標準!
但事實是,存在的上帝既不會因為人承認他的存在而變得“更加存在”;也不會因為人不承認他的存在就變得不存在。上帝的存在,是不必、也不需要任何證明的。甚至一塊存在的石頭,都不需要“被證明”。……
即如筆者在前文所已表述過的在經過長期思索之後所形成的“應用壓倒理論”的觀點中提到:“光之謎”與“引力之謎”,如同“生命之謎”和“神之謎”那樣,或許需要人類永恆地去思考、求索——對於甚為有限的“人類集體智慧”來講,這些謎團也許是永遠打不開的“黑箱”!
從19世紀末期直到今天,物理學界和天文學界對光的物理本質、光在真空中傳播的物理機制(微觀過程)、“乙太”究竟有無、若有的話又是什麼,以及地球在所想像的“乙太海洋”中的運行的速度和方向如何(須知:從地球→太陽系→銀河系→……→總星系→……都在以循次遞增的速度和不同的方向上自轉與公轉),等等,在認識上和實際把握上都是不清楚、不一致和不確定的。在這樣一個人類科學技術發展史大背景下,當代人試圖對“邁-莫實驗”的“否定結果”(或稱“零結果”)作出理性的解釋,並用揭示時間、空間、物質和運動相互關係的數學方程組來表述,無論W. 伏格特、L.拉摩、費茲吉羅德、洛倫茲以及龐加萊等人的數、理造詣達到何等高度,這種企圖都可以說是屬於一種不自量力的表現。(注:在“洛倫茲變換”的方程組中竟然用“標量”來表示速度,以及後來又自我辯解“引入了當地時間的概念……而又從未認為它與真實時間有任何聯繫”云云,簡直稱得上是“語無倫次”……)。但波普爾說得好:“我們必須尊重個人以及由個人所創造的觀念,即使這些觀念錯了。如果不去創造觀念——新的觀念甚至革命性的觀念,我們就會永遠一事無成。但是既然創造了並闡明了這種觀念,我們就有責任批判地對待它們。”(注:值得一提的是:波普爾對於科學理論固有的“可錯性”的穎悟,是由科學界對愛因斯坦的廣義相對論的檢驗而誘發的。具體說是1919年5月29日愛丁頓率領的“探險隊”在非洲某個日全蝕最佳觀測點拍下一些寶貴的照片,證實了愛因斯坦關於“光在引力場中的彎曲”的論斷;之後波普爾又親耳聆聽到了愛因斯坦在維也納的一次講演,而使他深受震撼——不是愛因斯坦對牛頓理論的批判態度,而是他對自己理論的批判態度,極大地震撼了波普爾:愛因斯坦認為相對論的引力理論僅僅是通向更好理論的一個過渡環節……如果在檢驗中被否證,那麼他就堅決放棄自己的理論。波普爾覺得如果沒有愛因斯坦的話,就永遠得不出他自己的這一套獨特見解,即任何理論不管曾獲得何等的成功,也不管曾受過何等嚴格的檢驗,都是可以被推翻的。【33】儘管波普爾生前是作為愛因斯坦相對論的信奉者和推崇者提出來他的“證偽說”,但他的這一真知灼見同樣成為了指導我們在今天否證愛因斯坦相對論的果敢嘗試的有力的思想武器。這應該說是一樁意味深長的事。
接續前面的話題:由“邁-莫實驗”所帶來的大困惑和開爾文勳爵的“烏雲驚呼”所造成的學界對“經典物理學面臨危機”的大恐慌,促使費茲吉羅德、洛倫茲以及龐加萊等學界大腕臨陣磨槍、倉促應對;儘管他們以調和折衷的態度對牛頓經典力學理論作了削足適履式的不倫不類的“修修補補”,卻完全不能掩蓋他們在科學理論“革新”上的模糊和軟弱……然而當此之際,就在龐加萊和洛倫茲聯手拋出“洛倫茲變換”假設的同一年中的不久之後,愛因斯坦這位後生可畏者卻以躍馬橫槍的高昂姿態發表了他的像模像樣、出新出奇的“狹義相對論”,並聲稱“這樣一個理論允許一下子預見到邁克耳孫和莫雷實驗的否定結果”。【34】就這樣地,“由於山中無老虎,猴子終於要稱霸王了!”
2.“豎子”經歷不尋常
在這裡我們仍有必要補充瞭解一些愛因斯坦的成長經歷。在童年時代被一個羅盤激發出驚奇,少年時代又被一本神聖的幾何學小書(歐幾裡德幾何學)引發獨立思考愛好的愛因斯坦,當17歲那年作為數學和物理學的學生進入蘇黎世工業大學師範系時,已經超前地學過一些高等數學和理論物理學了。在大學生活期間,他“不久就學會了識別出那種能導致深邃知識的東西,而把其他許多東西撇開不管,把許多充塞腦袋、並使他偏離主要目標的東西撇開不管。”【35】他的落拓不羈的性格和獨立思考的習慣,為教授們所不滿,但他我行我素堅定地走著自己所選定的科學探索之路。愛因斯坦所悉心思考和鑽研的深邃知識,是當時物理學領域的一些前沿研究課題,特別是光和乙太、電磁波和引力(質點之間的超距作用力)等等。對麥克斯韋電磁場理論的入迷,以及從恩斯特•馬赫(Ernst Mach)的《力學史》對牛頓經典力學理論的挑戰中所受到的激勵,無疑大大加深了他對物理學革命的嚮往之情……
值得順便一提的是,愛因斯坦在12歲那年就果斷地中止了童年時代在社會環境薰陶下所建立起的一點兒宗教信仰,並且開始對所有的權威都產生了懷疑。他在67歲時所寫的“自傳”中如此寫道:“由於讀了通俗的科學書籍,我很快就相信,《聖經》裡的故事有許多不可能是真實的。其結果就是一種真正狂熱的自由思想,……對任何社會裡都會存在的信念完全抱一種懷疑態度,這種態度再也沒有離開過我,即使在後來,由於更好地搞清楚了因果關係,它已失去了原有的尖銳性時也是如此。”【36】
1900年他大學畢業之後,在就業問題上幾經周折,1902年經友人大力幫忙推薦,終於在伯恩專利局有了一份穩定的工作。之後的一些歲月,正是他的科學生涯中最富於創造性的年代。在專利局的工作之餘,愛因斯坦研究了他非常有興趣的物理學問題。早於1895年他十六歲時所進行的第一個思想實驗(“倘使一個人以光速跟著光波跑,那末他就處在一個不隨時間而改變的波場之中……”,這被後人命名為“追光思想實驗”),在經過10年間斷斷續續的反復思考之後,面對物理學危機告急和學界對“邁-莫實驗”的結果注家蜂起的態勢,終於靈感
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