馬海飛

2010年1月22日

牛頓是一個(gè)偉大的物理學(xué)家,。他的力學(xué)理論奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),。他對(duì)萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)更是家喻戶曉。牛頓實(shí)際上首先是一個(gè)偉大的數(shù)學(xué)家,。他是最早使用數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述力學(xué)定律的科學(xué)家,。因此，牛頓的物理學(xué)研究方法深受數(shù)學(xué)方法的影響,。

首先,，牛頓的理論幾乎都是建立在質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)算基礎(chǔ)之上。為了數(shù)學(xué)運(yùn)算上的方便,，他把所有的物體或質(zhì)量都用一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示,。

其次，牛頓的理論都是對(duì)自然現(xiàn)象做的規(guī)律性描述,。都沒(méi)有涉及到機(jī)制問(wèn)題,。

他的具體方法是：第一步，發(fā)現(xiàn)一些自然現(xiàn)象,，例如蘋果落地與月亮懸在空中不掉下來(lái)的現(xiàn)象等。第二步,，找出這些現(xiàn)象之間的規(guī)律,，例如它們的共同規(guī)律就是受到萬(wàn)有引力的作用，從而發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力,。第三步,，根據(jù)規(guī)律提出定律，例如萬(wàn)有引力定律,。并在需要的時(shí)候建立一個(gè)數(shù)學(xué)公式來(lái)描述這個(gè)定律,，例如引力公式。第四步,，把他的定律和公式放到實(shí)踐中檢驗(yàn),。得到的結(jié)果與現(xiàn)實(shí)的觀察結(jié)果一致，他的理論就被確認(rèn)成立了,。表面看上去這個(gè)過(guò)程非?！翱茖W(xué)”,，沒(méi)什么不妥。但是,，其中存在一個(gè)很大的缺陷,，就是牛頓的理論全部都是建立在對(duì)表面現(xiàn)象的描述之上，而不是建立在自然現(xiàn)象背后的物理機(jī)制之上的,。也就是說(shuō)他沒(méi)有揭示導(dǎo)致現(xiàn)象產(chǎn)生的本質(zhì)問(wèn)題,。例如他從來(lái)都不清楚萬(wàn)有引力的產(chǎn)生原因是什么。這導(dǎo)致了他的理論不可能完美,。

不了解事物的本質(zhì)和原因,，在一定程度和范圍內(nèi)不影響一個(gè)定律的使用性。例如中國(guó)古代發(fā)明了指南針,，但當(dāng)時(shí)并不知道指南針的原理和機(jī)制是什么,。可是,，指南針總是指向南方這個(gè)定律對(duì)它的實(shí)際應(yīng)用沒(méi)有帶來(lái)任何不良影響,。牛頓雖然不能解釋萬(wàn)有引力的產(chǎn)生和作用機(jī)制，但是,，他的計(jì)算公式一直沒(méi)有失去實(shí)際上的使用價(jià)值,。

然而，如果不了解背后的機(jī)制,，在遇到問(wèn)題的時(shí)候就會(huì)不知所措,。牛頓引力定律解釋不了水星近日點(diǎn)異常進(jìn)動(dòng)的問(wèn)題，也解釋不了為什么會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題的原因,。這就是因?yàn)榕ｎD建立科學(xué)理論的時(shí)候缺少最后一步造成的,。他沒(méi)有能夠從機(jī)制上解釋引力現(xiàn)象。不做到這一點(diǎn),，萬(wàn)有引力導(dǎo)致的自然現(xiàn)象永遠(yuǎn)都會(huì)存在無(wú)法解釋的問(wèn)題,。

這也突現(xiàn)出物理學(xué)研究方法上的一個(gè)重大問(wèn)題。物理學(xué)對(duì)一個(gè)理論是否成立幾乎都是用數(shù)學(xué)運(yùn)算來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)的,，而不是定律本身,。例如，人們使用牛頓的引力公式可以計(jì)算出天體的運(yùn)行軌道,，可以計(jì)算出發(fā)射衛(wèi)星需要的推動(dòng)力等,。這些都驗(yàn)證了牛頓引力公式的正確性。但是,，公式畢竟是公式,。公式的計(jì)算結(jié)果正確并不一定表示定律是正確的。一個(gè)人倒車時(shí)把后邊的車撞了與后邊的車向前開(kāi)把前面的車撞了,，從數(shù)學(xué)運(yùn)算上可以用同一個(gè)公式得到相同的數(shù)學(xué)結(jié)果,，但二者在責(zé)任上卻有本質(zhì)的不同,。也就是說(shuō)，導(dǎo)致現(xiàn)象產(chǎn)生的原因完全不同,。同樣道理,，牛頓在他的萬(wàn)有引力定律中顯然認(rèn)為萬(wàn)有引力是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)施加在另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上的力。是一種主動(dòng)的過(guò)程,?？墒牵覀円部梢哉f(shuō)：萬(wàn)有引力是兩個(gè)物體因?yàn)橄嗷タ拷鴮?dǎo)致的一種類似“擠壓”的力,。它的產(chǎn)生是一個(gè)被動(dòng)的過(guò)程,。根據(jù)這種觀點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算也照樣可以得到同樣的結(jié)果。這兩種說(shuō)法的不同就在于因果關(guān)系上的不同,。根據(jù)牛頓定律,，引力是導(dǎo)致物體產(chǎn)生引力加速度的原因。而根據(jù)后者,，引力則是引力加速度導(dǎo)致物體運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生出來(lái)的結(jié)果,。一個(gè)是原因，一個(gè)是結(jié)果,。誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)有待評(píng)判,。人們根據(jù)牛頓的思想方法已經(jīng)探索了300多年，沒(méi)有找到引力產(chǎn)生的原因,。也許我們應(yīng)該改變傳統(tǒng)觀念,，從引力被動(dòng)產(chǎn)生的新觀念來(lái)研究一下看看?；蛟S會(huì)有突破,。物理界對(duì)相對(duì)論的承認(rèn)過(guò)程也是如此。只是因?yàn)樗哪承┻\(yùn)算結(jié)果與觀察結(jié)果非常接近,，就反過(guò)頭來(lái)認(rèn)為這個(gè)理論是對(duì)的,。而不是從物理機(jī)制上來(lái)判斷一個(gè)理論的正確與否。

我們指出前人方法中的缺陷和不足之處不是為了批評(píng)和指責(zé),，而是為了找出產(chǎn)生問(wèn)題的根源和解決問(wèn)題的方法?，F(xiàn)在我們知道了牛頓的方法中存在的缺陷,，那么,，我們的努力就應(yīng)該放在彌補(bǔ)他的缺陷上。只有這樣才能徹底解決牛頓理論遺留下來(lái)的問(wèn)題,。所以,，關(guān)于引力的問(wèn)題，當(dāng)務(wù)之急,，最重要的是找出產(chǎn)生引力的原因和機(jī)制,。