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普朗克常數——物理學的拐點,可惜拐錯了路!

本章我們聊一聊一個無關本模型假說的話題,這是今天才想到的一個物理學歷史問題,那就是:物理學是怎麼成為今天這麼奇妙怪誕的現代科學的?

先搜一搜相關物理學史。

“1900年4月27日,英國著名物理學家威廉。湯姆生(即開爾文男爵)在英國皇家學會發表了題為“在熱和光動力理論上空的十九世紀的烏雲”的演講。……他所說的第一朵烏雲,主要是指邁克爾遜-莫雷實驗結果和以太漂移說相矛盾;他所說的第二朵烏雲,主要是指熱學中的能量均分定則在氣體比熱以及熱輻射能譜的理論解釋中得出與實驗不等的結果,其中尤以黑體輻射理論出現的“紫外災難”最為突出。”(百度百科:物理兩朵烏雲)

“……從博士論文開始,普朗克一直關注並研究熱力學第二定律,發表諸多論文。大約1894年起,開始研究黑體輻射問題,發現普朗克輻射定律,並在論證過程中提出能量子概念和常數h(後稱為普朗克常數,也是國際單位制千克的標準定義),成為此後微觀物理學中最基本的概念和極為重要的普適常量。1900年12月14日,普朗克在德國物理學會上報告這一結果,成為量子論誕生和新物理學革命宣告開始的偉大時刻。”(百度百科:馬克思·普朗克)

馬克思·普朗克

很奇怪,兩個大咖,一個代表舊時代經典物理學,一個代表新時代現代物理學,在同一年承前啟後地一個總結,一個開創,一個停車,一個點火。這算不算一種物理學的宿命?

自從普朗克釋出普朗克常數後……

1905年,狹義相對論出世……

阿爾伯特·愛因斯坦

“狹義相對論是阿爾伯特·愛因斯坦在1905年發表的題為《論動體的電動力學》一文中提出的區別於牛頓時空觀的新的平直時空理論。“狹義”表示它只適用於慣性參考系。這個理論的出發點是兩條基本假設:狹義相對性原理和光速不變原理。理論的核心方程式是洛倫茲變換(群)(見慣性系座標變換)。狹義相對論預言了牛頓經典物理學所沒有的一些新效應(相對論效應),如時間膨脹、長度收縮、橫向多普勒效應、質速關係、質能關係等。” (百度百科:狹義相對論)

“量子力學是描寫原子和亞原子尺度的物理學理論。該理論形成於20世紀初期,徹底改變了人們對物質組成成分的認識。微觀世界裡,粒子不是檯球,而是嗡嗡跳躍的機率雲,它們不只存在一個位置,也不會從點A透過一條單一路徑到達點B。根據量子理論,粒子的行為常常像波,用於描述粒子行為的“波函式”預測一個粒子可能的特性,諸如它的位置和速度,而非確定的特性。物理學中有些怪異的概念,諸如糾纏和不確定性原理,就源於量子力學。

19世紀末,經典力學和經典電動力學在描述微觀系統時的不足越來越明顯。量子力學是在20世紀初由馬克斯·普朗克、尼爾斯·玻爾、沃納·海森堡、埃爾溫·薛定諤、沃爾夫岡·泡利、路易·德布羅意、馬克斯·玻恩、恩里科·費米、保羅·狄拉克、阿爾伯特·愛因斯坦、康普頓等一大批物理學家共同創立的。

……

1900年,普朗克提出輻射量子假說,假定電磁場和物質交換能量是以間斷的形式(能量子)實現的,能量子的大小同輻射頻率成正比,比例常數稱為普朗克常數,從而得出普朗克公式,正確地給出了黑體輻射能量分佈。

1905年,愛因斯坦引進光量子(光子)的概念,並給出了光子的能量、動量與輻射的頻率和波長的關係,成功地解釋了光電效應。其後,他又提出固體的振動能量也是量子化的,從而解釋了低溫下固體比熱問題。

1913年,玻爾在盧瑟福原有核原子模型的基礎上建立起原子的量子理論。按照這個理論,原子中的電子只能在分立的軌道上運動,在軌道上運動時候電子既不吸收能量,也不放出能量。原子具有確定的能量,它所處的這種狀態叫“定態”,而且原子只有從一個定態到另一個定態,才能吸收或輻射能量。這個理論雖然有許多成功之處,對於進一步解釋實驗現象還有許多困難。”(百度百科:量子力學)

請注意量子力學詞條下百度百科的解釋措辭,其實很有意思,彷彿為了證明量子力學的絕對正確性,特意列出一個軍團的物理學家為其宣誓和證明……

這一招對靠科學教育和研究,特別是靠物理學教育和研究為生的人而言,確是具有無比巨大殺傷力的,因為膽敢提出異議,就是異端異教徒,是要被追殺至無處可逃,最終只能去搬磚活命,甚而可能灰飛煙滅的……

可惜,本人不是物理專業人士,甚至不是科學界人士,只是一個剛出道的民科,這把千里之外取人首級的飛劍,砍不到我的脖子。

於是,我可以高舉西方言論自由的旗幟,以忠於自我的對這個世界的理解,來討論一下為什麼現代物理學會成為今天的樣子。

按本人的理解,普朗克常數的發現,就是一個新舊物理學的歷史拐點,只是,這個拐點怪錯了方向,拜錯了神明。

舊物理學,遵從對立統一的辯證法、因果邏輯和傳統時空觀。

新的物理學,遵從不確定性、光速不變和時空扭曲。

這一切,源於藍天下兩朵飄搖自在的烏雲,更源於普朗克常數。

普朗克常數太過先進了,比當時物理學的發展規律先進了一百二十年,足足兩個甲子,使其成為現代奇幻物理學的濫觴,匹夫無罪,懷璧其罪。

今天,在本物理大統一模型假說條件下,普朗克常數其實對於的就是以太時空中的以太單極點直徑而已。因為以太時空傳播的光波,其波長不可能小於以太單極點直徑,所以有普朗克長度,因普朗克長度,所以有普朗克常數。就像因為有碳元素及其同位素,所以有相對原子量一樣自然。

普朗克常數其實是一個消滅烏雲,理解和接受以太時空觀,救活傳統物理學,融合光的粒子說和波動說的最佳神器,可惜。

1887年,美國的阿爾伯特·邁克爾遜和愛德華·莫立在克里夫蘭的卡思應用科學學校進行了非常仔細的實驗。目的是測量地球在以太中的速度(即以太風的速度)。

阿爾伯特·邁克爾遜

該實驗的假說前提是:

如果以太存在,且光速在以太中的傳播服從伽利略速度疊加原理:假設以太相對於太陽靜止,儀器在實驗座標系中相對於以太以公轉軌道速度向右運動。……(感興趣的讀者自行百度好嗎,搬運工作很累人。)

實驗結論是:地球不存在相對以太的運動,或移動很小,測量不出。

1895年,為了解釋邁克爾遜-莫雷實驗,洛倫茲提出了洛倫茲變換,這其實真是一個天才的變換,可以在不拋棄以太概念的前提下,提出光速不變。這已經接近了以太時空特性。以太時空就像水,而實驗者和實驗裝置都像是水中的燈籠魚,無論岸上的觀察者看到什麼現象,對於燈籠魚而言,它看到的光永遠是直的,而且是同速的。(關於光速不變問題,感興趣的讀者還可以在網上搜索其它一些不畏強權的另類物理學專家的解釋,作者就不獻醜了。)

從百度百科裡面的介紹可知,整個邁克爾遜莫雷實驗裡面充滿了對以太概念的太多假設:如果……,如果……

中國人都知道一句話:基礎不牢,地動山搖。因此,這個實驗只是驗證了在這種假設條件下的以太概念不完善。類似的關於以太的假設還可以有幾乎無窮種。

然而,雖然邁克耳孫他莫雷都不認為這實驗推翻了以太假說,很多物理學家卻覺得他們達到了這目的。

於是……

1905年,愛因斯坦的狹義相對論橫空出世,基於麥克斯韋方程組合邁克爾遜實驗,將光速不變確立為基本原理。由於狹義相對論的近似正確性,並得出了著名的質能方程,從而有效阻斷了其它嚴謹的物理學家對以太時空特性研究和完善相關理論的可能。

狹義相對論無疑是簡潔的,就像牛頓引力理論一樣簡潔,但也因為簡潔,所以只能是近似的,類似於用溫度表示分子運動平均動能……

但其實當人們因為狹義相對論而拋棄以太概念時,他們忘記了:

以太概念已經在人們心中存在了兩千多年。

最初的以太概念是亞里士多德提出的,解釋天空中有什麼的問題,天空中存在以太流。

19世紀復活的以太概念,是調和光的粒子說和波動說的鎖鑰,無論是數學家的笛卡爾、波動說的惠更斯、粒子說的牛頓、甚至是電磁學的鼻祖麥克斯韋,他們都承認以太概念存在的合理性,並以此為他們理論的合理解釋的基本概念之一。雖然他們彼此的以太概念內涵或許有些不同,但都承認空間中存在這樣一種當時還無法研究的物質。

因此,以太從始至終都不是為了解釋光速不變而生的。

因此,為了保留光速不變而拋棄了以太概念,真是城門失火殃及池魚。

因此,為了最終結論的簡潔而拋棄對以太物理含義的探究,是一種因陋就簡的開科學發展的歷史倒車。

由於狹義相對論的成功,1916年愛因斯坦進一步提出廣義相對論,引力來源於時空扭曲……

由於光速不變被認可,1927年海森堡的 “不確定性原理”隨之自然款款而來。

然後的事情,大家都知道了,由於不存在以太這個紐帶,微觀世界之間的相互關係變得難以透過簡潔的方式進行解釋,於是60多種粒子標準模型被建立,而物理學界的理論精英們,至今還在找引力子,軸子、磁單極子、暗物質粒子、暗能量粒子……技術精英們則忙著建造能量塊、蟲洞,曲率引擎、超時空穿越回去殺死未出生的希特勒……

由於諾貝爾獎金的存在和大量可研資金的扶持,整個物理學界忙的不亦樂乎……

雖然相對論和量子物理學在整個二十世界蓬勃發展,然而,由於假設前提的先天不足,舊物理學天空的兩朵烏雲雖然消失了,新物理學的天空卻佈滿烏雲天,甚至離人越來越遠,離神越來越近……

上帝說:要有光,於是就有了光。

愛因斯坦說:光速不能變,於是光速就不變了。

愛因斯坦說:時空要扭曲,始於時空扭曲了……

——物理大統一模型雜談四十五

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