• 汇集公众科学智慧交流科学思想见解
  • 点燃科学智慧火花构建互动交流平台
科学智慧火花
发表评论  30                

迎接第3次科学革命,科技自主创新,建造我们创新型国家

投稿时间:2011-09-14 18:57 投稿人:吴中祥 【字号: 访问量:
在过去500年里,世界上已发生两次科学革命。
第1次科学革命,实际上,是经典力学和经典电磁学的诞生。这取决于天文望远镜的对太阳系天体的系统观测和运动规律的总结和对电子的发现及对电磁运动规律的总结。
第2次科学革命,实际上,是相对论、量子力学及其场论的诞生。将受到绝对时间概念限制的3维空间观测系,突破为4维时空观测系,发展了相对论力学,而经典力学仅是其低速(即:其速度与真空中光速相比,可以忽略),和非惯性(即:在力作用下)系,较小时空范围内(即:时空弯曲特性可以忽略),的近似。运用到电动力学,就使电磁理论更为系统性和美化,并更能揭示其实质。并由物体的粒子性和波函数的概念,发展出量子力学及其场论。这取决于光学的精确测量和运用,引起对时空认识的革命,和对光的性质认识的革命。
现今新技术的进一步革命发展,使得:可以把强大的望远镜和辐射、粒子探测器发射到太空,甚至到达、登陆相应天体,进行观测;可以在广阔得多的范围内,直接观测并影响宇宙;可以人为释放比以前大得多的能量,能用加速的方法,进行远较高能粒子的实验;还能具体观测、制作纳米尺度的材料,以及低温超导材料的制作与发展,等等。
已经具体显示出相对论、量子力学及其场论,所导出的许多结果,现有所谓“主流学术观点”,例如:“大爆炸宇宙论”、“暗物质、暗能量”、“波、粒2象性”、“标准模型”、“夸克”、“弦论”,等等,都存在许多尚不能克服的矛盾和问题,就又有进行革命性发展的必要,确实处在第3次科学革命的前夜。
实际上,相对论虽然解决了从3维空间向4维时空观测系的重要转变,但是,尚未能解决由此而来的必须解决的时空多线矢的具体表达与相应的矢算法则;虽然解决了通常引力产生的时空弯曲问题,却未能建立相应的可变系矢量运算。不能演绎矢算地处理有关问题,并仅限于在通常引力这唯一领域里运用;特别是,并未能把时空位置矢的概念全面推广到建立时空引力场和时空电磁场,以及各高次、线的时空力。虽经多年、多方努力,仍未能解决的“统一场论”。
量子力学虽能定量的理解分子,流体、固体,导体、半导体,能解释诸如超流体和超导体等现象,和诸如中子星和Bose-Einstein凝聚态等物质聚集形式,为所有的科学分支和每一项高技术提供了关键的工具。但是,从它创建,直到今天,却仍然不能满意对它的基础和本质的阐释。
量子力学的基础是所谓“波、粒2象性”观点,因而,粒子的完整信息用它的波函数(粒子的位置与动量的函数)表述,粒子的动量依赖于波函数对位置的微商。通过波函数可以计算任意可观察量在空间给定体积内的平均值。在空间给定体积内找到粒子的概率正比于波函数幅值的平方。因此,粒子的位置分布在波函数所在的体积内。采用“波函数”表达各运动态,由算符建立运动方程。再利用经典力学的3维空间的正则运动方程,建立和发展了量子力学。
虽然早有将微观粒子的波函数解释为:“在已知时间和地点找到该粒子的几率”,提出了应是对大量微观粒子作统计描述,解释微观粒子的波函数的正确观点。但是,通常的统计力学只是从3维空间的位置1-线矢和动量1-线矢组成的“相宇”出发建立的,通常的量子统计力学也还是以通常量子力学解得的各量子态,在3维空间的统计,仍然不能对此做出具体的说明。
特别是,现有主流观点的所谓“波、粒2象性”所认为的,“单个粒子既是粒子又是波”这种观点本身,就是自相矛盾的,不能自圆其说。能量和质量集中于其内的单个粒子,怎能同时又是能量和质量在时空分布、传播的波呢?
实际上,所有的波,都是大量粒子的集体表现(例如:水波、振动波)或时空统计结果(例如:光波)。
而且,认为单个粒子也有所谓“波、粒2象性”,和把由位置和动量矢量相应各分量模长的均方差不能同时为零的统计效应的所谓“测不准关系”,当作单个物质粒子具有“不确定性”,而产生诸如:“颠覆认知哲学”,“不确定的世界”等,否定“因果论”、“决定论”等错误哲学观点的一系列争论。
量子场论是在发展了量子力学、量子电动力学的基础上,也是按物质具有“粒、波2象性”的观点,采用“波函数”表达各运动态,由所谓“2次量子化”,推广到4维时空的,正则运动方程而建立。并由各相互作用粒子的相应拉格朗日(Lagrange)量,及其对称性的特点,按规范场理论,研讨相互作用前、后各粒子的特性、变化规律。因而,量子力学存在的那些问题,量子场论也都存在。
这些都具体表明:第3次科学革命的必然和必要。
党和政府,根据以人为本,贯彻科学发展观的指导思想,和我国现有科技发展的现状和实际需要,早已发出了科技自主创新,建造创新型国家的号召。
我们,特别是,作为我国科学研究主力军的中国科学院,应趁此第3次科学革命前夕的大好时机,积极响应、努力工作,突破一切不符合客观事物的客观特性和客观规律的任何“主流观点”,以人为本,使对客观事物的认识,与时俱进、因地制宜、随条件而变地,符合客观事物的客观特性和客观规律。进行科技自主创新,建造我们创新型国家。