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论物理学和数学的关系
送交者: bpcart[☆★声望品衔8★☆] 于 2023-09-17 15:44 已读 17211 次 3 赞  

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——以狭义和广义相对论的一些结论为案例

一、真实世界科学与虚幻世界科学
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首先给出一个简单的物理环境:一个爷爷右手通过一根绳子牵着一头大水牛,左手拉着小孙子,这个男孩的身后跟着一条小花狗,当接近家门口时两只大白鹅急奔而来迎接这一对祖孙。现在问一下在这个物理场合中,出现了几条腿?一个刚上小学的儿童都可以板着手指头数出这里共有16条腿。现在把这个十分简单的物理环境反过来问,在这个家门口共出现了16条腿,请问现场有几个大人?几个小孩?几条大狗?几条小狗?几头水牛?几头黄牛?几只白鹅?几只黑鹅?这个原本一目了然的简单物理情景,当把问题从数学的角度出发,解释并还原物理客观事实,100年前的爱因斯坦能够给出正确的答案吗?不能!100年后的专家、教授们可以正确描述现场事实吗?也不能!为什么?因为答对的可能性,比大家买刮刮乐中一等奖的概率高不了多少。为什么专家教授们对如此简单的现实存在,难以给出正确的描述和答案?这个问题的症结在于,客观世界可以用数学和数字抽象出来的结果来回答问题;但是,从抽象的数学公式和数字反向描述或解释客观物理世界,就会大概率的失去正确的物理意义,因为有太多具有不同物理意义的事件,可以满足抽象的数学公式和数字,甚至完全没有物理意义的虚幻情景,也可以满足同一个数学公式和数字。这就是说,从客观物理世界出发,利用数学工具研究物理现象,可以对人们正确认识客观世界有指导作用;但是从抽象的数学工具出发,想当然的解释现实物理世界,大概率的会失去物理世界的真实性。或者说,由物理世界导入数学世界可行,由数学世界导入物理世界不可行。因为从抽象世界导入现实世界,可以出现众多不符合真实状况的虚假场景,这就是理论研究领域中的理论世界二极管定则:单向可行。依照这个二极管定则,我们可以对人们采用何种科学研究方法,划分成两类,一类是真实世界科学,另一类是虚幻世界科学。遵循理论研究的二极管定则,我们很容易把不同的科学研究方法和结果归类,然后认清哪些已经出现的理论,属于真实世界科学,哪些属于虚幻世界科学。 6park.com

二、尺子为什么变短了
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从本文开篇给出的那个简单的客观情景,我们不能从16这个数字,推导出有几个大人、几头水牛、几条小狗、几只白鹅。因为不能从数学和数字为原始出发点,反向解释可能的客观物理世界,源于此时我们已经立于虚幻世界科学的门内。爱因斯坦在他的狭义相对论中,应用洛伦兹因子进行数学变换,当把客观世界的因素,第一次用洛伦兹因子代入运算得出数学结果,这是从物理学进入数学,这一步是单向可行的,是处在真实世界科学。然后爱因斯坦再次运用洛伦兹变换得出的数学结果,反向替换套用到客观世界中,这第二次运用洛伦兹变换,就与前面的真实场景,给出16条腿,反问有几个大人、几头水牛、几条小花狗、几只黑鹅事件一样,是身在虚幻世界科学的门内进行操作,由此开始,往后得出的研究结果,很可能会不符合真实的客观世界,这就是从数学反向导入物理学,是不可行的。倘若科学家非要违背理论研究的二极管定则,反其道而行之,其结果就会得出:客观世界的尺子会缩短,时间会膨胀等等这些奇怪的结论。产生这类违反常识结论的原因,此处就再啰嗦一遍,当人们用洛伦兹因子这个数学结论,第二次反向代换,应用于数学推理过程时,就等于是以抽象的数学公式为原始出发点,来解释具体的客观物理世界,这就违反了从物理世界到数学世界是单向可行的二极管定则。这样做科学研究的人们,就是不明白数学与物理学各自的本质和它们之间的关系。数学作为一种分析客观物理世界的工具,它的角色只能是被动的工具,一旦人们头脑犯迷糊,把被动的工具,当作研究工作的主角,由数学理论或数字出发,来反向寻找对应的物理现象,结果极有可能会得出与事实完全不相符的奇谈怪论。 6park.com

三、虚幻世界科学的实例
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如果在进行科学理论研究时,违背了理论研究的二极管定则,也就是从数学世界出发进入物理世界进行研究,那么即使科学研究得出了某个看似合理的结论,但仍然无法运用这种结论,去解释客观世界的简单现象。例如应用广义相对论的场方程,人们可以计算出比较符合水星运行轨迹的进动偏差,也计算出了比较符合金星、地球、火星的公转轨迹的进动偏差,但广义相对论能够解释行星进动是太阳系类地行星特有的现象吗?不能!事实是八大行星的公转轨迹都存在进动现象。广义相对论能够说明行星的进动现象只发生在行星身上吗?不能!因为所有的矮行星也都存在进动现象。更进一步的讲,凡是太阳系黄道平面内的大行星、矮行星、以及数不清的小行星都存在进动现象,这是通过广义相对论既无法解释,又无法预测的客观现象。另外,在肯定行星存在进动现象的前提下,时至今日,包括爱因斯坦在内的所有专家、教授们,谁能通过广义相对论解释水星、金星、地球等的进动为什么只发生在近日点?行星围绕太阳公转轨道的进动,与地球同步卫星围绕地球运转发生的进动现象有什么必然的联系?对这些看似简单的客观事实,通过广义相对论来计算行星公转轨道进动角度的偏差,人们只能是知其然,而永远不知其所以然。因此在理论研究上,物理学理论需要数学这个工具,但是掌握了数学工具的科学家们,不能在使用数学工具时,忘记了工具只能当工具使用,只能做配角,不能把工具当主角,也就是不能把数学作为出发点和目的,一旦物理学和数学两者地位混淆,本末倒置的结果,只会让物理世界失去她原有的真相,如同让人们通过哈哈镜看客观世界,无法认清自然界的真实面貌。 6park.com

四、物理学与数学关系颠倒的后果
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通常一个合理、科学的理论得出的若干不同结论,这些结论之间应该是可以相互印证,不能彼此无法解释,甚至自相矛盾。这就是说,一个物理学理论如果是正确的,它就应该能够合理解释和预测多种不同的自然现象。但是从黎曼几何出发创立的广义相对论,爱因斯坦认为宇宙空间是弯曲的,由广义相对论场方程还计算出了符合观察结果的水星进动数据,那么弯曲空间和水星进动两者能够相互印证,彼此无缝隙对接吗?不能!甚至可以说是相互矛盾的。如果两个结论能相互印证,那么请哪一位相对论专家给出合理的解释,水星在由太阳制造的弯曲空间中,在哪个方向上会出现进动?广义相对论给出的弯曲空间应该是光滑的、对称的。但在光滑和对称的弯曲空间里,如何仅在一处产生突变式的水星进动?因为物理世界存在着水星进动,意味着由太阳造成的弯曲空间不是光滑的,也就是在这个弯曲空间的弧面上存在一个像田埂一样的波浪。这个由水星进动形成的像田埂一样且唯一的凸起波浪,不是成对出现,与太阳造成的弯曲空间应该是对称空间的理论不符。另外,广义相对论认为,太阳系中八大行星是依靠惯性,在由太阳造成的弯曲空间里,围绕太阳在做惯性公转运动。此处人们不禁会提出疑问,在这样存在着一个凸起的波浪的弧面上,行星围绕着太阳做惯性公转运动,那么这些行星单纯是靠惯性运动吗?逻辑上是讲不通的。因为行星围绕太阳的公转运动若是纯粹的惯性运动,那么行星每一次通过这个像田埂一样凸起的轨道部分时,都会损失一部分动能,用不了几个公转周期,行星必然会在进动这个具有阻尼作用的羁绊下,停止围绕太阳的公转运动,但是,这个推论与行星已经连续几十亿年不停的公转这个事实严重不符。也就是说,用广义相对论场方程计算出的这个答案,与广义相对论认为的行星公转运动是惯性运动,这两个结论彼此矛盾。为什么会出现这种同一个理论框架下,两个推论相互矛盾的结果?其原因就是把物理学和数学的角色弄颠倒了。爱因斯坦把黎曼几何这个数学工具当作出发点、设定为主角,让物理学这个客观世界当配角去迎合数学这个工具,这种主次颠倒的原始性错误,就一定会造成这样或那样不符合客观现实的结论出现。再例如,广义相对论问世近百年来,有谁看见过,或者画出过银河系(包括太阳系),弯曲空间的示意图?没有!为什么?因为无论在二维空间还是在三维空间,人们都不可能画出,甚至想象不出这样一个完整的示意图。人们能够想象出和画出的弯曲空间的示意图,只能是一个太阳对应一个行星的示意图,谁看到过,或者能想象出两个行星在太阳弯曲空间的示意图?没有这样的人存在。这就是客观世界(物理学)无法迎合抽象世界(数学)的随心所欲,数学和物理学角色的主次颠倒,导致理论完全脱离实际,或者说广义相对论是属于虚幻世界科学。所以物理学与数学是两个不同世界的理论,它们之间的关系是有先后和主从地位之分的,物理学在先,是主体、是灵魂,数学在后,是从属、是工具,两者角色始终要牢记、分清,切不可颠倒。在数学世界里的各个数学分支,因同属抽象世界,无论是欧式几何,还是黎曼几何,它们之间没有主从之分,才可以是平等的关系。

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贴主:bpcart于2023_09_17 15:47:08编辑
贴主:bpcart于2023_09_17 15:49:43编辑

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