当代物理批判（七十六）

          ——历史的反思

刘文旺

物理学是一门严谨的实验科学，它是建立在实验基础上，正确地使用数学描述的哲学语言。在经典物理的发展过程中，实验和数学起到举足轻重的作用。

但是，现代的物理学的发展，出现了对这两个事实的背离。一方面，面对实验事实不理不睬：例如光速也是一个矢量，同样遵守矢量叠加原理，光性差现象的存在，就充分证明了这一点。但是，大喊光速不变的人大有人在；面对刘武青先生的能量增加而质量减少的实验事实不顾，义无反顾地承认质能方程，义无反顾地吹捧相对论。

另一方面，数学逐渐占领了物理学晴朗的天空，一些人天天沐浴在数学中，建立各种可能的数学模型来阐述实验事实。结果，一错再错。

相对论的出现已经百年了，我们该觉醒了！

我们知道牛顿在他的《自然哲学的数学原理》一书中，严格定义了质量、动量、惯性、向心力。总结了其发现的机械运动三定律（牛一、牛二、牛三定律）。阐述了力的合成分解、运动叠加原理、动量守恒定律、相对性原理等。他发现了万有引力定律。在牛顿之后，物理学逐渐确立了三大守恒原理：质心运动守恒原理、动量矩守恒原理和活力（动能）守恒原理。同时，从虚功原理、最小作用原理出发，逐渐诞生了变分方法，并确定了分析力学的理论体系。

在热学方面，1842年迈尔首先提出能量守恒学说。迈尔认为热是一种能量，可以与机械能相互转化。并被焦耳的热功当量实验所证实。这样就建立起了表明能量转化和守恒的热力学第一定律、克劳修斯）和开尔文各自独立地发现了热力学第二定律，指出了热力学过程的不可逆性。1906年，能斯脱根据低温下化学反应的许多实验事实总结出热力学第三定律，明确指出绝对零度是不能达到的。

早在19世纪后半期，人们开始用统计方法研究由大量分子组成的热力学系统，推导出理想气体的压强公式、气态方程——克拉伯龙方程：pV=nRT等，得出气体分子速率分布律——麦克斯韦速率分布，从微观角度解释热力学第二定律，建立非理想气体的状态方程。气体分子运动论使用的几率统计法，为统计力学奠定了基石。1902年吉布斯提出了系综理论，建立起经典统计力学的理论体系。

在电磁学方面，1785年，库仑用扭秤实验发现电荷之间相互作用所遵从的定律——库仑定律、欧姆在1826年用实验得到了电流定律——欧姆定律、奥斯特在给学生上课时偶然发现了电流的磁效应，揭开了电现象和磁现象的内在联系、安培得出电流元之间相互作用的规律、1831年，法拉第发现了电磁感应现象，把电现象和磁现象进一步统一起来。

法拉第是一维自学成才者，但是他的贡献是显著的。

他首先提出了场的概念，他坚信，电和磁的作用是电场和磁场起到了这种媒介作用，法拉第数学不太好，因此，用力线的概念，描述电磁场的相互作用。麦克斯韦在此基础上，指出变化的磁场在其周围空间激发涡旋电场，他还引入位移电流的概念，认为位移电流与电流一样在周围空间激发涡旋磁场。与法拉第相反，麦克斯韦的数学很好，于1865年提出了电磁场的普遍规律——麦克斯韦方程组，总结、建立了完整的、统一的电磁场理论。麦克斯韦预言的电磁波也于1888年被赫兹通过实验所证实，这也是电磁波的频率的单位是赫兹——Hz的原因。

2019年11月17日星期日