这是中国人的责任
(代序)燕杏舟
20世纪初,正当中国的政治变革进入高潮之际,西方在科学理论领域产生了相对论和量子力学。二战后,在相对和平的环境中,他们的科技又取得了突飞猛进的发展。到了20世纪后期,当中国人有时间和精力发展自己的科学技术时,却发现自己和西方人的差距更大了。在这种情况下,除了拜西方人为师并把他们的理论搬过来外,别无出路。
在天文学上,中国人从西方老师那里学到了很多东西,如太阳能是热核聚变能、宇宙是大爆炸产生的等等,那时候是饥不择食,不管该理论是否合胃口,先吃下去再说。同时也认识了不少西方伟大的科学家,如牛顿、爱因斯坦、霍金等等。可中国人毕竟是中国人,尽管他们对西方老师很敬佩,但因为那被压抑得过长过重的民族自尊心,对于在中国大学讲台上总是讲外国人的理论、诺贝尔奖总是被外国人拿去等事实,心里总不是滋味。他们中的许多人在扪心自问以后,都暗下决心,将来一定要赶上和超过老师!否则怎能对得起我们智慧的祖先和将来的子孙?!
对于当代天文学理论,初看起来,要想超越它是很困难的,因为西方人似乎已把大多数难题都解决了。例如,太阳能是热核聚变能理论、宇宙大爆炸理论等,几乎成了天文学领域的宪法。尤其是近十几年来,西方人不断通过传媒,渲染所谓的终极理论,似乎用一个可以写在T恤衫上的公式,就可以一劳永逸地解决宇宙中的一切问题。其实,西方不少最基础的理论都还错误百出,谈终极理论真的为时过早。在错误的理论基础上推出的终极理论仍然是错误的,正像用银子打造的戒指绝对不会变成金的一样!
现在,中国人终于说话了!肖钦羡和窦剑文两位同志在爱因斯坦狭义相对论发表100年前夕出版的这一部《量子天文学》,明确地提出了“太阳能不是热核反应产生的”等一系列新理论。读者知道,热核聚变能理论是当代天文学理论的基础,当代天文学家正是根据该理论才断定恒星演化方向是从主序星到红巨星的,也正是根据该理论才断定引力可以把一颗恒星压缩为黑洞,宇宙会沿热力学第二定律箭头的方向走向热寂。现在,假如真的把这一理论推翻了的话,很显然,当代天文学就必须重写,而西方天文学家在走了将近一百年的弯路后又不得不重新回到起点。
这好像上天有意给中国人一个机会,让他们和西方人在21世纪有了一个不分先后、并驾齐驱一起去探索宇宙奥秘的机会,当然,其前提是太阳能是热核聚变能的理论确实错了。不过,话又说回来,即使当代太阳能来源理论错了,西方科学家仍然是伟大的,正是他们在探索中冲锋陷阵,今天的天文学才能取得这样的成就。比如霍金,他曾一头钻进终极理论中去,当他发现不存在终极理论时,就毫不犹豫地宣布放弃该理论,这就是大科学家的风范。因而,我们的读者也有责任来审查《量子天文学》提出的新理论。如果该理论是错误的,我们也要像霍金那样指出其错误,消除其影响,免得误导下一代。如果该理论是正确的,哪怕只有百分之十是正确的,都会震撼天文学界。那将是中国人对全人类做出的一项伟大贡献,并有可能大大促进火星和月球的开发,从而为中国继众多科学发现进入世界先进水平之后再增加一个重要的亮点,填补一个真正的理论“黑洞”。这无疑是作者的责任,更是每个中国人的责任!
一、一万年太久,只争朝夕
我看完《量子天文学》的初稿以后,发现其推翻太阳能是热核聚变能理论的根据是非常充分的。一切天体膨胀时都会放出能量,收缩时则会吸收能量,这和重原子的性质一样。作者因而提出一个“一切天体都像一个重原子”的模型。他们首先把太阳当成一个重原子,然后按这一假设去研究太阳的行为,可喜的是作者一炮打响,他们用太阳原子模型非常成功地解释了太阳的主要行为特性,特别是太阳黑子的行为特性。这是过去的任何理论都做不到的。
因为当代天文学家是根据太阳能是热核聚变能理论,从而断定恒星的演化方向是从主序星到红巨星的。作者认为,只要能证明现在的太阳系是在其从前身太阳红巨星演化到现在的太阳的过程中形成的,就足以证明恒星的演化方向是从红巨星到主序星,同时又连带证明太阳能不是由热核聚变产生的,这叫一箭双雕,属于反证法。非常幸运,作者的第二炮又打响了,他们用红巨星脉动产生太阳系的理论,非常成功地解释了太阳系的形成,而且不存在角动量分布反常的矛盾。作者自称找到了太阳系形成的DNA,断言他们的理论是当代最完美的太阳系形成理论。特别需要指出的是,作者大胆预测火星和月亮上存在石油,现在已证实火星上曾经有过水,也发现火星大气可能存在甲烷。如果这些甲烷是由火星地下天然气泄漏而产生的话,这就证明作者的观点是正确的。这对人类开发两星的意义无疑是重大的。
《量子天文学》的作者发现,如果太阳确实是像重原子核那样通过向外发射气体而放出能量的话,那么就必须追究太阳内部的能量是从哪里来的,因为能量不能无中生有,如果不解决这个问题,其理论就不能自圆其说,也就无法向读者交代。作者通过分析认为,唯一的可能是太阳可以通过其内部的微观粒子从宇宙空间回收能量,这是受恩格斯理论启发的结果。恩格斯指出:“放射到太空中去的热一定可能通过某种途径(指明这一途径,将是以后自然科学的课题)转变为另一种运动形式,在这种运动形式中,它能够重新集结和活动起来。”现在《量子天文学》的作者终于把无人敢于问津的“回收能量的途径”找到了,完成了恩格斯的遗愿。这不能不说是个奇迹。
作者说,他们当时的确不知道微观粒子到底是通过什么手段把能量搬到太阳内部去的。通过大量的研究后,他们认识到微观粒子必然会“劳动”,微观粒子会劳动以后,宇宙运动就有了动力,所以他们断定,量子力学中的微观粒子“波粒二重性”中的波肯定不是几率波,而是真实波。粒子和波的状态要共存,唯一的可能是粒子和波可以互变,就像计算机中的寄存器“0”和“1”可以互变一样。这很符合中国古老的哲学思想——“阴阳互变”。波粒互变性就是认为微观粒子一方面会把自身的质量变成能量放射到宇宙空间中,另一方面又会把放射出去的能量从宇宙空间收回来变成自身的质量。很显然,在波粒互变时必须假定宇宙空间充满以太,否则微观粒子变为波以后再也不能把能量收回来了。所以作者又大胆地把被爱因斯坦抛弃的“以太”请了回来。经这么一改,微观粒子就成了“会劳动的宇宙工人”,也就是说微观粒子无时无刻不在通过“波粒互变”而劳动。国家兴旺需要工人劳动,宇宙运动也需要工人劳动,这是最朴素的辩证法。读者现在可以想象一下,太阳内部的气体跑到太阳中心去“打工”,在太阳中心赚了钱后,一个个不约而同地跑到太阳表面“花钱”,放出能量,给人类带来光明。微观粒子就是神话中勇敢的普罗米修斯。当它们在太阳表面把钱花完以后,又从“太阳黑子通道”进入太阳内部去盗火(因为太阳黑子是向内流动的气体旋涡)。这就是浅显的人格化了的物理故事。
读者从这里可以看到,单单从作者把原来无生命的微观粒子变为“会劳动的宇宙工人”,其科学和哲学意义就是巨大的。以后有人问起宇宙为什么会运动时,我们就可以理直气壮地回答说是因为微观粒子会波粒互变,再用不着像牛顿那样借助神秘的“上帝的一击”了,从而彻底摆脱了有神论和主观唯心论的阴影。
收成还远不止这些,作者还从太阳可以回收能量这一事实中找到了万有引力的本质,指出万有引力并不是相互吸引的力,而是天体上空能量流的“冲力”。作者虽然保留了牛顿万有引力的文字表述概念和数学公式,但客观上已把牛顿的引力概念完全否定了。自牛顿开始,人们都在寻找引力的本质,但谁也没能解决引力的长程性、超距性及不可屏蔽性。牛顿没能找到引力的本质,爱因斯坦广义相对论中把引力场描述为时空弯曲也并未解决引力的本质的问题。广义相对论公式也许是对的,但它没有告诉人们物质是如何把时空弄弯曲的。所以,时空弯曲仅仅是描述物体在引力场中的可能行为,只描述了其然,而没有解决其所以然。这些公式被一些理论家不加条件限制地推广就变成了一种只会欺侮和吞食物质的魔鬼,最直接的表现就是天体可以被自身的引力压缩为一个奇点。但是,引力场是能量流,能量流流到天体中心以后,天体中心的能量密度就会增加,成为暗能量,或者叫束缚能。另一方面天体中心由于能量密度高,也叫能级高,微观粒子就会有一种从高能级跃迁到低能级的倾向,于是必然会产生一种从内向外的力,这就是反引力。反引力必然会产生,一切天体也必然会像个重原子从内向外发射能量,这就是太阳能来源的物理本质。
大家知道,爱因斯坦在相对论公式中加上一个宇宙常数从而创造出反引力,天文学家则是从望远镜里发现了反引力(暗能量),而本书的作者是从物理规律中发现反引力的。反引力的存在已成了一个不争的事实。但是,在这种情况下,读者更需要认真思考,因为天体内部存在反引力场,或暗能量,引力就再也不能为所欲为了。假如过去的史瓦西或现在的霍金知道反引力存在,在他们的计算公式中给中子星内部加上反引力场,他们还会说一个天体会被自身的引力压缩为黑洞吗?而现在天文学界一方面报导发现了反引力或暗能量,另一方面又报导发现了黑洞。这是一种多么矛盾的现象啊?!
《量子天文学》的作者很善于顺藤摸瓜,当他们发现一切天体都可以回收能量后,立即意识到热力学第二定律可以被克服了!在作者看来,热力学第二定律不过是微观粒子通过波粒互变从高能级跃迁到低能级并放出能量的行为,而反热力学第二定律则是微观粒子通过波粒互变把能量从低能级回收到内部高能级的行为。如果从地球实验室小系统去考虑,要克服热力学第二定律是不可能的,少量的物质不可能存在自身的引力。当作者发现所谓的引力就是能量流以后,引力的所有问题就这么简单地被解决了。
当代理论家们一向认为热力学第二定律是克服不了的,认为宇宙的熵总是不断增大,宇宙最终会走向热寂,所以当代理论家把热力学第二定律看成是时间之箭。阿西莫夫在科幻小说《最后的问题》中向一台巨型计算机提问:“我们有一天能克服热力学第二定律吗?”,计算机总是回答“资料不足”。计算机用了亿万年的时间,一直到星辰及人类都死亡了才找到答案。这是一个多么无奈和悲惨的黑色幽默啊?!
毛泽东说:“一万年太久,只争朝夕。”现在看来用不着花亿万年时间了,因为中国人已把克服热力学第二定律的途径找到了。我们从此不用再担心宇宙会热寂,不用再担心宇宙会没有光明。这样的成果无论给作者多高的评价都不会过分。
二、东方欲晓
我不想列举书中更多的内容,因为该书的内容太丰富了。作者几乎把当代天文学理论的外衣层层剥下,用天文观测事实和中国古典哲学理论重塑出一个相对真实的宇宙,把近百年来那些晦涩难懂、建立在不合理的假设和子虚乌有的想象基础之上的理论,一下子变成合情合理、一目了然的自然风景,让你一看就豁然开朗,仿佛感到自己的双手已经触摸到宇宙跳动的心脏。
读者也许会问:作者为什么一下子能解决这么多的难题?我个人认为,首先,从哲学层次上讲,作者是用中国古典哲学思想的钥匙去打开宇宙之门的。第二,宇宙是个统一的有机整体,其总体行为是关联的,服从因果律。这也表明上帝不玩骰子。正因为宇宙是统一的,其行为有因果关系,作者才能顺藤摸瓜找到问题的症结。作者正是根据星系团存在大空洞结构这一事实,才提出宇宙是个中空大火球的假设。该假设同样能解释3K背景辐射、氦元素丰度及宇宙表观膨胀等问题。就是说,星系红移、3K背景辐射、氦元素丰度等,不一定要用大爆炸模型去解释。我们完全可以抛开大爆炸理论找一条更合逻辑的出路。当然,即使我们认为我们的宇宙模型是合理的,西方人也不一定会认可,因为西方很多哲学思想来源于《圣经》,《圣经》中有创世纪之说,所以大爆炸理论才能在西方流行。中国人有天不变道亦不变的思想,永恒的宇宙模型也许更受他们的欢迎。
作者在书中多次提到,他们仅仅是科学探险队伍中的两个导游,只是在探险的路上拍了几张风景照而已。书中有些是特写,有些是素描。例如,第二章和第三章就是特写。特写奠定了他们的理论基础,坚定了他们的信心;素描是为了扩展视野、占领认识领域的新地盘,表明他们到过哪些地方或他们的理论能解决哪些问题。就是说素描区都是那些已提出来但又未完成的课题。天文学和宇宙学是一个非常大的课题,靠作者和少数几个人不可能全部完成,还需要靠大家共同努力。我们应该学习西方人的协作精神,例如,当爱因斯坦广义相对论发表后,爱丁顿在1919年派两支考察队分别去巴西和西班牙,观测星光经过太阳表面时是否真的会偏转;还两次发射人造卫星验证广义相对论,其中2004年4月22日,美国人发射的卫星,就花掉了7.5亿美元。因此我们深感,在这重要领域里,中国应尽快建立一支强大的队伍,并以前所未有的团结精神和速度,为人类做出贡献,以恢复中华民族在天文学领域的领先地位。到那时又正好应验了毛泽东的诗词:“东方欲晓,莫道君行早。踏遍青山人未老,风景这边独好”。
三、火凤凰
写到这里,又使我想起和本书作者相处的漫长岁月,他们使我有兴趣查阅了一些西方天文学发展的资料,并从中明显地感受到,即使在西方,即使是霍金被媒体炒作得最火的这几年,也不乏和他唱反调的人。其中最有说服力和最具概括性的例子是一位不愿透露姓名的大学教授的话——“要知道斯蒂芬提出的理论从未经过观测证实”,“他之所以出名大概与他的轮椅效应有关”。不过,当霍金自己在当代天文学及当代物理学错误的框架下找不到终极理论时,勇敢地宣布了自己放弃对终极理论的研究。这时候,我希望中国的学者不要跟风,当霍金声称将要找到终极理论时,大家高喊万岁;当霍金宣布不存在终极理论时,大家又像当年爱因斯坦宣布不存在“以太”时一样,个个落井下石,把原来的“以太”打入十八层地狱。这样,我们又在无形中把霍金或爱因斯坦的言论当成“终极理论”了。所以千万不要急于下结论。
其实,霍金所谓的“终极理论”,无非是想找到四种力共同的“家”,把名称取为“终极理论”有点夸大其词,因为即使霍金真的有幸找到四种力共同的“家”,也远不能说找到了“终极理论”。因为四种力的“家”,也只是无数自然科学中的一个“家”而已。如今,霍金亲自宣布放弃对“终极理论”的追求,这并不表明他无能,他是绝顶聪明的,追究其失败的原因,很大程度上是因为爱因斯坦在晚年已经交代:“我的工作中没有一个概念是站得住脚的”,而他为什么还要沿着爱因斯坦歪歪斜斜的脚印走下去?另一个原因是他本人选题失误。如今,他已走了弯路,这对霍金自己来说是刻骨铭心的教训,我们不必落井下石。在我看来,霍金已对人类做出了巨大的贡献,因为他发现了沿着当代理论走下去是“此路不通”,尽管过去有不少人有不同的看法,但他们毕竟没有像霍金那样深入虎穴去探险。此时,我们倒很希望霍金能乘这机会重新审查一下当代的黑洞理论及宇宙大爆炸理论等,把其中一些自己认为是错误的东西明确告诉别人,使别人少走弯路,并把它通通放到烈火中去燃烧,而我们伟大的天体物理学家霍金,肯定会像火凤凰那样在烈火中永生!
我之所以对霍金怀着深深的敬意,主要是因为《量子天文学》作者现在仍然做着霍金昨晚所做的类似的美梦,他们也想给四种力找个温暖的“家”。不同的是作者走的是中国人的路子,用中国人的哲学思想作指导,把被爱因斯坦抛弃的“以太”搬了回来。如果读者有兴趣到作者用“以太”筑成的四种力的“家”中去看一下,就会立即发现:原来所谓强力和弱力不过是以太的压力产生的,电磁力也只是以太的波动,至于引力也没有什么秘密,只要以太一旦流动,就会像流水一样把物体冲向一边。在这样美妙而简朴的家庭里,虽然今后还需聘请高人用理论去装饰,但肯定用不着26维时空的怪物,也用不着如钩虫一样的超弦!
作者的建树还有许多,但我还是不下结论的好,让大家各抒己见,见仁见智去吧!