牛頓及科學家們的困惑（圖）

2007-09-13 23:28 作者:鳴匯
萬有引力的發現首先歸功於早期天文學家大量的觀測積累。科學家們從觀測中發現了一些行星運行的規律，簡而言之，就是關於行星運動的開普勒三大定律。為瞭解釋行星運動的這些規律，牛頓將自己的第二定律應用於天體，認為行星的橢圓軌道表明其運動受制於一個外力，他用嚴格的數學推導出這個外力的作用特點，最終得到了萬有引力公式。

儘管牛頓對重力的描述對於眾多實踐運用來說十分的精確，但牛頓的理論與實際觀測還有不吻合的地方，比如它並不能完全地解釋出水星在沿其軌道運動到近日點時出現的進動現象。牛頓理論的預言（由其它行星的重力拖曳產生）與實際觀察到的進動相比每世紀會出現43弧秒的誤差，等等。此外，世界上某些地區，會出現特異的現象，用萬有引力理論還無法解釋。比如美國加州聖塔柯斯（Santa Cruz）小鎮的郊外，有一個叫作「神秘點」的神秘地帶，這裡有一片茂密的樹林，奇怪的是所有的大樹都向同一方向大幅度地傾斜。更為離奇的是：人在此地也無法垂直站立，身體竟會不由自主地與樹木向同一方面傾斜而不跌倒，而且在行走時步履穩健，毫不費力。在這個地方，凡是掛著的東西，都無法與地面形成直角，總是處於傾斜狀態，甚至從空中落下來的物體，也是傾斜地落下。如果把圓球放在一塊斜土坡上，球竟會從低處向高處滾動。至今仍然無人能揭開這個謎。

更重要的是牛頓的萬有引力理論本身並沒有揭示引力作用的實質。牛頓自己對此也一直不滿意，他說：「我還沒有能力去從現象中發現產生這些重力特性的原因……一個物體可以不通過任何介質穿過真空間的距離對另一個物體產生作用，在此之上它們的活動和力可以傳送至對方，這對於我來說簡直就是一個天大的謬論。因此，我相信，任何有足夠的哲學思維能力的人都不會沉溺於此。」引力理論要求引力作用不需要任何媒介瞬時進行超距傳輸，這也是現代物理學家對之不滿意的一個原因。現代物理學家不斷的進一步探索，試圖揭示引力的實質。廣義相對論、量子引力理論、弦論等都是現代物理學家的努力方向，但迄今為止，還沒有人得到滿意的結果。

「清潔力」的發現

在艾爾蘭的「揭開科學之謎」一文中介紹過一個很有趣的假想實驗：

我們觀察市區街道上的煙頭、果皮等垃圾，把它們作為研究對象，用現代科學的方法研究其運動的規律。請嚴肅，這不是開玩笑，是嚴肅的科學試驗。

我們發現，垃圾每天白天在街道上逐漸變多，到了第二天早上，就沒了。這是一個很明顯的週期性的規律，按照現代科學的方法，我可以用數學把這種規律描述得更科學一點，更精確一點。我可以選擇市中心一百米的街道範圍，按時間抽樣清點此範圍內白天不同時間垃圾的數量，可以畫出一條每天垃圾數量變化的曲線。

這樣我們看到了每天垃圾數量變化的規律，下一步就要探尋導致這種變化規律的決定因素。垃圾數量的最主要變化規律是，到了早晨五六點鐘，所有的垃圾突然變沒了。（假定我們不知道它是清潔工人在每天清掃，我每天不起早，也看不到人清掃。）我認為有一種「力」的作用，使垃圾變沒了，我把它命名為「清潔力」。

我的垃圾理論推出之後，還有人繼續在這一領域研究。發現我的垃圾理論並不完備，發現不是每天垃圾都按時消失，會有特例。還有的時候，一天出現遠遠超出平常的大量垃圾。而這些特例的出現次數沒有什麼規律。

當然，在我們知道人活動導致這一切變化的基點看來，那特例不過是有時清潔工生病了沒能按時上班而已。而有的時候垃圾超常的多是因為那天有足球比賽，人流量大，扔的垃圾多導致的。可是在不瞭解背後的人工因素的情況下，對於僅從物質表面進行研究的人來講，這特例的出現實在是深奧，以致至今沒有完善的理論解釋這一特例。

上面的實驗看起來很簡單或許像笑話，但揭示的問題卻並不簡單。這個實驗使我們有機會清楚地看到了運動背後的實質成因，也看到了在排除了導致物質運動的背後的生命因素時，僅從物質表面盲人摸象式地研究其運動規律和成因是多麼的不得要領。另外，其採用的數學的描述方法，看似嚴謹，但沒有什麼實質意義，這在特例出現時已經表現得猶為清楚。再有，所推出的「清潔力」的假說是在沒有認識到運動本質成因情況下的一種牽強的解釋而已，並沒有揭示什麼實質，如果我們在追問下去，「清潔力」有是哪裡來的呢？還是不得而知。

我們看到，上述這個「清潔力」的發現和前述科學發現過程，從方法上講是一樣的。仔細比較兩個例子，有助於揭示我們關於科學的認識上的誤區。

假定我們的科學規律，包括萬有引力的背後，真有超越人類能觀測到的這個物質空間的高級生命在控制著，那麼現代科學的探索之路，從基點上就偏離了，就像「清潔力」的探測一樣。如果不改變對這個宇宙、生命認識的基點，那麼也許永遠也探索不到關於宇宙本質的真相。