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研究物理 不忘初心

已有 4060 次阅读 2018-3-10 20:17 |个人分类:物理新视点|系统分类:论文交流

回归初心 追根溯源

                                  晏成和

科研应该从哪里入手,课题在哪里?这要看科学问题出自哪里。思想是围绕问题展开、是由问题逼出来的,也是为了回答和解决问题而激发出来。

科学探索是从我们切身的好奇和疑窦开始。从小我们看到火,疑问、火光为什么是红色的?受到雷电的震撼、想知道雷电是怎么形成?这就是原始的课题。科学研究就是探索这些自然事物内在的“是什么,为什么,怎么样?(3W)”,科学是人类对自然世界本来面目的认识或解释;是刨根问底找寻现象背后的内在机制。这就是科学研究的原始出发点、也是我们做科研的初心。

 

在中学物理课堂,我们知道了磁铁、磁场,了解到直流导线外小磁针偏转;看到了光的折射、反射;了解到物质的相变,知道了金属的导电性、延展性……老师殷切告诉我们:这些常见物理现象背后的科学原理,人类大部分都还不知道,期盼我们好好学习,解开这些自然之谜。于是,探索身边常见的自然现象背后的科学原理,就是我们研究物理出发点,也是做科研的根和本。

 

近90年来,物理学进入到量子时代,科研开始有了台阶,物理探索不再是从初心出发,而是首先要皈依量子庙堂,虔诚地习读波函数、膜拜薛定谔的猫。然后致力研讨量子纠缠、坍缩、弦理论等抽象的概念,亦步亦趋地跟风,忘记了物理的根在哪里、本在何方?更有人趋炎附势、高谈阔论时空弯曲、宇宙大爆炸、量子穿越、暗能量……似乎那些身边的物理现象太小儿科,完全可以漠视,显摆出傲娇的戾气。

近代物理学脱离初心、脱离实在,破解不了自然之谜,也姑且任之,令人揪心的是:伴随着量子理论的膨胀,学界悄然接纳了一股肤浅、浮躁的思想方法:当你解读不了光电效应时,你可以把光波说成是光子;当你还原不了核能量时,你就可以“制造”一个中微子;解释不了原子核内巨大的内聚力,就生造了一个“介子”,解读导电就有“导流子”。于是上行下效、跟风“科研”:想要回答引力来自哪里,就杜撰一个“引力子”;为了解读磁性的由来,就有了“磁子”,之后还有了“太极子、阴阳子、虚子”……等等五花八门的“子”,如此简陋、廉价的科研,你方唱罢我登场,成为科坛的“沙画”。

显然这样闭门造“子”的“研究”,是不可能探索到自然的真实,却助长了浮躁之风在学界漫延:当需要解读物理某细节时,你就可以造一个词“X子”;你还可以鼓捣数学,弄一个公式,以证明无中生有的正确;甚至可以弄一个十几维的计算,来规避大爆炸理论逻辑上的错误、证明子虚乌有的存在。被丢在脑后的是身边的物理、是做科学的初心。

 

当然,量子力学最初也是发端于实验、发端于身边的物理事实。量子力学是从探索灯丝发光的光色与温度、从黑体辐射开始的。早年的研究者已经在灯丝发光的波长与温度之间找到了严格数学关系(维恩公式),物质的温度高-热发光的光波频率也高。如果接下来,发掘核外电子跃迁时的速率与电磁波频率、还原核外电子的热跃迁运动与发光(电磁波)之间的天然联系。把物理学引导到自然真实仅一步之遥。

然而天不作美,与此同时日全食的轰动效应炒红了相对论;诺贝尔奖奖赏了光电方程,爱因斯坦的“光子”理论开始大行其道。在争争吵吵之中、量子力学在拼拼凑凑中被逐步搭建、成为物理学一个外强中干的平台。外强,是背靠十多位物理泰斗;中干,是逻辑猥琐,靠强制洗脑维持自身的正确;为了波粒二象性的概率存在,封杀了科学对核外电子规律运动的探讨。

泰斗的名气造就了量子力学的霸气,任何做物理的人,首先必须要顶礼膜拜。当你努力学习量子力学,三年五载爬上这个平台,你已经波粒不分、洗脑虔诚,再也不会提及核外电子运动的线路、速率,你的学习和科研已经进入套路、只能是尾随量子主流,研讨波函数、纠缠、塌陷等等抽象概念,你已经鄙视并且远离了身边的中学物理、忘记了科研的初心。

 

物理学探索本来是从事实出发,综合分析大自然的蛛丝马迹,给出一个有理有据、逻辑清晰的回答。可是当红的量子理论的波、粒二象性再加上质能公式,把粒子、波、能量捏合在一起,统称为量子,使物理初始的概念已经模糊不堪、纠缠不清。模糊混沌的量子连物理模型也不能建立,如何能够有精确应用?如此以其昏昏如何能使人昭昭?

量子理论辉煌的90年与科学沉寂的90年合拍,希望这只是巧合。

 

一百年来物理学基础理论的自我安慰是“自洽”,就是物理学力、热、光、电、磁,每个分支就有一两个理论为之自圆其说,(物质的构成、有化学键理论;热学,有分子热运动理论;光学有波粒二象性理论;金属导电有自由电子之说;磁学有电子自旋理论)自洽的理论仅仅能对某个分支有勉强的自我解读,说白了就是个盲人摸象。由此看来,近代物理理论不是自然真实的全貌,而是一种自以为是、自我安慰。因为物质所有的物理分支的性能,是该物质整体的各个侧面,符合自然真实的理论应该是能够综合地解读物质所有性能、应该全面的“互洽”,物理人不应该以盲人摸象的自洽而沾沾自喜。

科研一般是由近及远、由表及里循序渐进。当今物理学舍近求远,避实就虚,表明当家理论-量子理论不具备自然真实,已经远离了做科学的初心,可悲的是 90年并没有解读一个自然之谜,不是一个科学起飞的发射台。量子理论引导物理学走进了泥潭,是近代科学的一段弯路,几代人在这里耗费了青春年华。

 

到此有人会问:你说量子理论不是科学进步的平台、那些“子”之说是简陋、廉价的科研、不会有前途,那么科学研究应该做些什么、物理之路应该怎么走?

科学是人类对自然世界本来面目的认识、理解和解读,探索身边常见的自然现象背后的科学原理,就是我们研究物理出发点,是做科研的根本、也是我们做科研的初心。科学的出发点和立足点在于自然现实和实验事实,抛弃违背逻辑的奇想,科研要充分尊重大自然所提示,在熟视无睹的火光中、在中学的物理实验中分析细节,依据蛛丝马迹破译大自然的密码。

 

大自然在火光中提示我们:温度高、光色的频率也高。光谱实验告诉我们:光色来自核外电子的跃迁。于是,可以总结:物质温度高、核外电子的速率高,火光是高速率运转的电子跃迁辐射出的电磁波。温度-核外电子速率-光色频率,三者紧密相关。火光说明:规律来自规律,核外电子运转线路、速率是规律的,是随着温度同步变化。即:物质的温度变化与该物质核外电子的运转息息相关。温度正比于核外电子的速度,这是自然物质内深藏的物理机制,是揭示物质物理性质的核心机密,温度-核外电子速度、将开启科学进展的康庄之路。


然而在量子理论走红的90年里,量子力学为了维护其概率理论,告诫学子:探讨核外电子运动的线路、速率是现代科学的门外汉。于是壁垒森严地设置了科研禁区,学子一进入本科就受到禁锢,从此难有探索的自由,迫使科学探讨与自然实在失之交臂,导致了几十年科学的迷茫。关注核外电子的规律运动,钻研核外电子运动与温度、与身边物理的密切联系,科学将进入一个柳暗花明的新天地。

与温度相关的物理现象有:力-物质的内力随温度变化,直至相变;光-不同频率的热发光;电-金属电阻随温度变化,超导;磁-到居里点磁铁的磁性消失。这些与温度相关的物理现象就必然与该物质的核外电子运动相关,也就是说,物质的核外电子的规律运动是物质相变、发光、超导、磁性的必然内因,物理人要破解相变、超导……等自然之谜,必须认真地研讨其核外电子的运动,这样逻辑严谨的推论给物理学的研发指明了方向,由此可以研发并行不悖、全面互洽的科学道理。

 

初心不忘中学的奥斯特实验,直流电在导线中传导、小磁针在导线外偏转;即电子在导线内运动,磁场伴生在导线外,事实说明运动电子周围伴生着磁场,丝毫不能说明电子有波粒二象性。明晰的实验事实让“粒子(电子)与波的变换以概率存在,还要加上观察者意识”的鬼话不攻自破。

还有老式电视机的显像管(示波管),电子有序的在高压电场中射向银屏。撞击发光、说明电子是粒子;连发的电子在磁场作用下规则移动扫描,说明电子不是一个单纯的粒子,电子周围伴生着场。

回到电子双缝实验,射出的电子束在屏上形成了干涉条纹,说明电子周围伴生着电磁波,导致电子束有波的性能。伴生之说能够解读所有的波粒混搭的实验,粒子与波是伴生关系。不存在物质波、也不是所谓的以概率存在的波粒二象性,也没有不死不活的猫。物理学必须拼弃那些“既是又是”有悖逻辑的强词夺理,回归理性并注重伴生,

伴生——明朗又清楚,伴生事实从自然界的宏观、常观到微观漫天彻地、无所不在,乃大自然的普世法则。在这网络、手机时代,人们对伴生波更是有切身的感受,实体与伴生波同在是现代哲学思考;电子、质子伴生着波是物理学原创性研究,是物理探索的指路明灯。

依据身边物理细节、发掘核外电子规律跃迁与辐射电磁波的自然伴生关系,是物理学进展的必由之路。物理研究必将回归初心、迎来柳暗花明,追根溯源、呈现新的生机,谱写光照后人的新篇章。

                           2018/3/9




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