牛頓將引力看成是物體與物體的相互作用,引力是物體自身的一種屬性,將牛頓的引力進行量子化,我們得到了“量子引力”概念,量子引力是基本粒子與基本粒子的相互作用。愛因斯坦將引力看成是物體與時空的相互作用,引力是時空彎曲的一種屬性,將愛因斯坦時空彎曲進行量子化,我們得到了“量子時空彎曲”概念,量子時空彎曲是基本粒子與量子時空的相互作用。物質(zhì)的形態(tài)和種類、物體的化合物和混合物多種多樣,千差萬別,物質(zhì)形態(tài)和種類的差異性與物體的引力、或與物體對時空的彎曲沒有關聯(lián),分子和分子、原子和原子的差異性不影響引力的屬性,引力只與物體的質(zhì)量和質(zhì)量的分布有關,引力的無差異性決定了產(chǎn)生了引力的物質(zhì)的無差異性,而無差異形態(tài)和種類的物質(zhì)只能是基本粒子。從引力的“無差異原理”和從物質(zhì)層次理論推測了基本粒子的存在,兩種途徑符合哲學方法論的“等效原理”。從分子和分子、原子和原子的差異性不能產(chǎn)生無差異性的引力,應該存在比分子和原子更低物質(zhì)層次的粒子,無形態(tài)、無種類差異的粒子是物質(zhì)基本粒子,它們產(chǎn)生了量子化引力。 物理學家從量子力學和量子場論論的角度提出了引力量子化的問題,我們從科學哲學的“引力無差異性原理”來檢驗引力量子化的可能性。量子場論導致了“引力量子化”、或“量子化引力”,對引力無差異現(xiàn)象的哲學分析導致了同樣的結(jié)果,量子引力場論和量子引力哲學符合哲學量子論的“等效原理”。引力和光子一樣,它們表現(xiàn)為一種普遍存在的宏觀性,實質(zhì)上則反映量子世界的特征,基本粒子和基本粒子、或基本粒子與量子時空的相互作用產(chǎn)生量子引力。引力的量子化產(chǎn)生量子引力,同樣,引力場的量子化產(chǎn)生量子引力場,用數(shù)學的語言來描述,引力和引力場的“微分”產(chǎn)生量子引力和量子引力場;反之,量子引力和量子引力場的“積分”產(chǎn)生引力和引力場。我們能夠觀測地球和月球、地球和太陽之間的引力作用,如果沒有天體的引力作用,那么月球在離心力、或慣性力的作用下將會飛離地球,地球在離心力、或慣性力的作用下將會飛出太陽。天體物理學家多次觀測到黑洞和星系的形成,黑洞質(zhì)量和星系尺度的引力是黑洞和星系形成的主要驅(qū)動力。 “量子引力”在四種自然基本力中是最弱的,如果將四種基本力的強弱按哲學“等效原理”進行數(shù)量級的排列,那么當量子引力的大小為1個單位時,弱力為10的25次方,電磁力為10的36次方,而強力為10的38次方。比如:在電子和原子核之間存在電磁力和引力的作用,其中的引力弱到可以忽略不計的程度,兩者之間的電磁力相當于引力的10的36次方倍,電磁力決定了電子在原子核周圍的旋轉(zhuǎn)運動,就像太陽的引力決定了地球在太陽周圍的旋轉(zhuǎn)運動一樣??茖W家用最精密的激光干涉儀來搜索量子化的引力波,他們卻找不到一種檢測量子引力的方法,這是因為直接探測量子引力比直接探測引力波困難得多,量子引力的微弱性超出了科學家的檢測能力。雖然從量子哲學的引力無差異原理和量子場論的“兩條路徑”都能預言量子引力,但是,猜想和預測量子引力的存在屬于理論思維,而直接探測量子引力的存在則屬于物理實驗的范疇。預測和檢驗引力波與預測和檢測量子引力符合哲學屬性論的“等效原理”。 愛因斯坦的科學思想存在一種悖論,他預測了引力波的存在和屬性,卻沒有預測量子引力的存在和屬性,為了克服愛因斯坦引力哲學的悖論,科學家有必要引入量子引力的概念,量子引力和引力波符合物理學“波粒二象性”的描述,量子引力對應了微觀的粒子性,而引力波對應了粒子的波動性。愛因斯坦用十分完美的“光電效應”實驗完成了粒子性和波動性的“大統(tǒng)一”,將從牛頓時代開始的粒子性和波動性的歷史爭辯畫上了句號。愛因斯坦理論體系的“詭異性”之一在于他沒有“順其自然”地引入量子引力的概念,似乎將量子引力奧秘有意留給之后的物理學家,然而,引力的量子化至今依然是物理學的“老大難”問題,而“破天荒”地解決這一物理難題的價值和意義不在“暗物質(zhì)”和“暗能量”問題之下。物理學家通常認為,只有通過量子場論才能尋找量子引力的源頭,物理學家的使命是將廣義相對論和量子力學融合起來。通過哲學物理論的“等效原理”,我們同樣可以在牛頓萬有引力的基礎上去尋找“微觀引力”、或“量子引力”的來源,將萬有引力理論和量子力學結(jié)合起來。牛頓發(fā)現(xiàn)了宏觀引力,他沒有從微觀上探討引力的起源問題,如果引力是物質(zhì)之間的吸引作用,那么如何在微觀世界找到分子和分子、原子和原子的引力?如何找到基本粒子和基本粒子的引力? 牛頓將宏觀引力的本質(zhì)解釋為物體和物體的吸引作用,而愛因斯坦將引力的本質(zhì)解讀為物體和時空的相互作用,物體之間的吸引是一種“引力”,而時空彎曲對物體的作用力是一種“斥力”、或壓力,兩種理論對宏觀引力的解釋有本質(zhì)的不同。牛頓和愛因斯坦都沒有預測和引入“量子引力”的問題。什么是量子引力的本質(zhì)?從科學和邏輯哲學的觀點來看,有描述量子引力本質(zhì)的兩條路徑,第一種是“牛頓路徑”,量子引力的本質(zhì)是基本粒子與基本粒子的吸引作用;第二種是“愛因斯坦路徑”,量子引力的本質(zhì)是基本粒子與量子時空的相互作用,基本粒子之間的吸引是一種“量子引力”,而量子時空彎曲對基本粒子的作用是一種“量子斥力”、或“量子壓力”。哲學家沒有專門的科學理論和科學手段來研究量子引力的載體問題,而尋找量子引力的載體是未來物理學家的主要使命之一,“后愛因斯坦時代”的物理學家將量子引力的載體定義為“引力子”,從現(xiàn)在到未來,我們期待物理學家找到一個問題的答案:“引力子”在什么地方出現(xiàn)?它也許是一部分基本粒子的屬性,比如:費米子產(chǎn)生相互吸引,而波色子不能產(chǎn)生相互吸引;它也許是一個獨立存在的粒子,就像光子和電子是獨立存在的粒子一樣。按照“愛因斯坦路徑”的理解,似乎不需要假定“引力子”的存在,量子引力是一種“假像”,就像引力只是一種假象一樣,它的本質(zhì)是基本粒子和量子時空、或者基本粒子和“時空粒子”的相互作用。 (宇哲手稿:鄧如山 時間:2019-1-22) |
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