科学的发展,需要不断有各种新思想为其引路。科学史表明,一种新思想的出现,对某个与之相关的学科创新发展具有重要的促进作用。例如,普朗克关于“自然界从根本上来说是具有间断性”的思想,对而后“量子力学”的建立起了重要的推动作用;恩格斯关于“生命是整个自然界的结果”和“生命起源必然是通过化学的途径实现的”思想,对而后前苏联生物学家奥巴林关于地球上生命起源的“团聚体学说”的建立起了重要作用。在当前自然科学学科知识深入、分化剧烈的时期,新思想的涌现更是层出不穷。但新思想往往是不成熟的,要是能把尚不成熟的科技新思想尽快发表出来,实乃是为科教兴国,为科技创新做了件好事。送来的有关斥力子假说的几篇论文,确实属于有创新思维的好文章。它们的价值在于:
一,在引力论的物理学传统体系中,引入了一种反引力作用的实物作用粒子。
目前的物理学理论,无论是经典物理还是近代物理,都是建立在引力论的基础上的,在引力论的框架里,物体的质量同引力之间存在着正相关联系,物体的质量越大,物体的引力也越大。因为这是同人们的日常生活所观察到的情况完全一致的,似乎还没有发生过与此相反的情况。 但是,斥力子的假说却为物理学找出了一种反引力作用的实物粒子,这种反物质粒子竟是早已经在物理学中应用的普朗克能量子。只是当时普朗克把它当作辐射波动能量的一个最小单位的计量符号。并没有把它当作一种实物粒子来对待,更没有设想该种粒子具有反引力的特性。
二,对经典物理中“力”作用的本质作了新解释:物体运动状态改变是由于吸收或释放斥力子造成的。
“力”的本质究竟是什么?这在物理学里是个争论了数百年的老问题,至今还没有解决。在牛顿力学里,力是个抽象代名词,其内容可以用一个数学关系式来表达:(F=m a ),力的作用要么是直接触及物体,要么象天体之间通过万有引力的超距作用,在力的作用过程中,物体之间没有发生物质的转移,所以不会引起物体质量的变化,即运动物体的质量与运动速度无关。
在爱因斯坦看来,力的作用就是给了物体能量,是物体之间的能量转移。由于物体的能量和质量存在质能关系式,所以物体的能量增加就是质量增加,不过,相对论里的质量仍然是同引力正相关的,增加的与能量相关的质量可以无限制地叠加到物体本身的质量上去。因此,从狭义相对论质速公式可以推出,对一个有着静止质量的实物粒子不断加速,只要供应足够的能量,该粒子的质量可以无限增加。造成的后果是粒子的能量、质量随运动速度增加必定发散。为了避免出现这种困难,必须进行“重整化”,对静止质量进行重新定义。这种处理方法实际是在做数学上的弥补。
斥力子假说则认为:由于具有万有引力的运动物体,其运动状态的改变是吸收或释放具有反引力作用的斥力子,所以运动物体的质量不能无限增加,这就把物体的物质质量同物体引力的变化区分开了。当然,这种假说以及具体的作用细节还需要由实验来补充和证实,但这是物理学思想中关于“力”概念的一个进步。
三,明确提出了运动物体存在着四种不同意义的物理质量,必须在实际应用中把它们区分开来。
斥力子假说把普朗克能量子看作是一种“排斥”粒子,作为实物粒子,它具有物质质量,又具有排斥能量。当它被引力物质吸收后,作为物质质量,可以与引力物质质量叠加起来,但是斥力子的排斥能量却是抵消了物体的引力能量,物体对外的万有引力反而减少了,所以看起来,仿佛物体的引力质量在减少,实际是原有的一部分引力质量不表现出来了。
这样,当引力物体由于吸收或释放斥力子,而使自身运动状态发生变化时,正如斥力子假说所提到的:运动物体一下表现出了四种物理质量,即引力质量、惯性质量、能量质量、总物质量,它们分别对应着四条物理定律,即万有引力定律、牛顿第二定律、质能关系式、质速关系式。在物理学应用中,应该把四种物理质量明确区分开来。
最妙的应用实例是:由于运动物体的物质总量是随同运动速度增加而增加的,但是物体的对外的引力却随着运动速度的增加会不断减小。由此推出,凡是高速运动的物体都具有微重力的特征。这种引力随运动速度增加而变小的结论很有意义,特别是对于解释宇宙空间占90%以上的暗物质的组成成分,具有很重要的参考价值。
四,指出了正、反物质作用粒子不具有宇称特点,并且不在同一个物质结构层次上。
按照现代物理理论,正、反物质粒子相遇在一起会湮灭成光子,那么,在它们相遇时,为什么引力物质粒子吸收了反物质斥力子却不会发生湮灭呢?如果正、反物质粒子的质量大小相当,那么,由于引力能和排斥能剧烈作用,会使粒子加速到光速,以光子的形态射出。但是,斥力子的质量值是h / c 2 = 6.13×10-48克,即使同电子质量9 ×10--28克相比也不是在同一个物质层次上。由于斥力子同基本粒子相比实在太小了,所以基本粒子在吸收或释放一些斥力子后,只能起到不断改变物体的运动状态,增加或减少运动速度的作用,不会产生引力物质整体湮灭效应。
其实,恩格斯早就看出建立在引力论基础上物理学理论的哲学弱点,他曾明确指出:“仅仅建立在引力论基础上的物理学是不完整的,凡是有引力的地方,必定有与之相当的排斥作为补充。”斥力子假说把具有反引力特性的实物粒子引入物理学,使引力同质量正相关的规则被打破了,其更多的价值将随着实践的发展还会不断显示出来。
一个科学思想,总是试图去表述自然现象背后的某种规律,它必然要假定自然现象背后存在的一些实体(如斥力子)和这些实体相互作用的过程及规律性。从一个科学思想发展到一个科学理论,其中关键的一步,是要将这种相互作用的过程与可观测的经验事实“沟通”起来。我们希骥庄一龙先生能进一步作出这种沟通。这样,其思想就具有作为一个科学理论的经验意义。
(本文摘自《华东科技》1999年第11期,作者:华东师范大学自然辩证法暨自然科学史研究所所长、教授)
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