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引力究竟是一种微观力?还是一种宏观力?

       伽利略的重力论以及牛顿的动力学,都对引力进行了唯象的数学表述。但是,对于“引力的缘由”,惊人的“超距作用”,以及“第一推动”等等诸如此类的问题,牛顿对此果断的回答是:“我不需要假设”。
       爱因斯坦另辟蹊径,他设想牛顿的引力场源所拥有的巨大质量,已经把紧邻的周围四维时-空的空间强行扭曲了,相比之下处于这种弯曲时-空场中的那些相对场源质量而显得质量渺小,以致微不足道的物体,则是沿着这种弯曲时-空引力场中的短程线作加速运动。这就是爱因斯坦引力时-空场论(俗称的“广义相对论”)给出的引力几何化的模型。
       那么对于引力的超距作用,爱因斯坦又是如何处理的呢?为此,他把引力看作是电磁力的一种,引力场是通过引力波传播,第一个提出“引力波就是光波,它的传播速度也是每秒30万公里”的著名假设。不过,截至目前尚未得到确定的肯定或者否定。
       20世纪发展出的标准粒子模型,是现代物理学中最强大的理论模型,它是遵从费米-狄拉克统计的、半整数自旋的费米子和遵从玻色-爱因斯坦统计的、整数自旋的玻色子的统一称谓。其中,费米子就是组成物质的粒子,而玻色子则是传递物质相互之间的各种作用力的交换子。玻色子的规范变换是一个称为“规范群”去描述的,电磁相互作用的规范群是U(1),电弱作用的规范群是SU(2)×U(1),强相互作用的规范群是SU(3)。所以精确地表述了自然界的三种基本力的实验预测的规范群为SU(3) × SU(2) × U(1)。
       在标准粒子模型的影响下,爱因斯坦引力光波假设被后起之秀的理论物理学家进一步细化,认为具有一定质量的物体之间,是通过交换引力子才使得彼此发生相互吸引。引力子是一种的玻色子,传播静引力场吸引作用的引力子,和静电场中的虚光子类似,都是一种不遵守各种守恒定律的虚粒子,它是一种永远不能直接检测到的,但又是可检测到其物理效应的场量子。即使将历尽快一个世纪的时间过去了,引力子的存在性依旧尚无定论,它一次又一次地挫败了各国实验物理学家的所有尝试,任凭威猛强大的标准粒子模型怎样用尽浑身解数,偏偏就是搞不定引力。
       荷兰弦理论家爱瑞克·韦尔兰德(Erik Verlinde)于2009年提出引力是一种宏观力,提供了另外一种可能的假说来描述引力的来源。根据韦尔兰德的推导,他得出的结果是引力不是一种基本力,而是一种宏观力,来源于熵力,本质上与弹性力、压力等相同。同时也表明质量和惯性也是宏观现象。他认为,引力的现象是由于两个质量物体之间的全息表面的熵(平均信息量)的改变导致系统能量改变所引起的。根据他的理论,全息原理和量子力学才是基本原理,而牛顿和爱因斯坦的理论,全都是一种可以推导出来的唯象理论。他也通过统计物理与全息原理,推导出了牛顿万有引力定律与爱因斯坦理论。
       中国物理学者和民科跟风很快,中国大陆的这类论文很垃圾,不论这些文章是拥护的;还是批评的。皆被世界知名的捷克科学博客Motls物理学家指责为是一种低俗的、媚俗的、游行的花车乐队,缺乏含金量,言之无物,就是喜欢招摇过市,哗众取宠!如同“Made in China”一样,是“世界伪劣产品”的标识。对引力场论一向都无所贡献的知名人士、中科院的李淼把这个没有给中国人留情面,敢于直言不讳,指名道姓地批评的物理学家,责斥为是西方惯有的科学沙文主义学者表现。
       言归正传。爱瑞克的这种说法有没有事实根据呢?当我们在问:引力究竟是一种微观力?还是一种宏观力的时候,其实就是等于在问:惯性质量究竟是一种微观物理量?还是一种宏观物理量?为啥在世界各国物理学家在实验上没有发现过“基本质量”,而能发现“基本电荷”呢?假如引力是自然界中的一种基本粒子作用力,还不是一种宏观的唯象作用力,那么在实验上物理学家就一定能够发现自然界中存在着一种普适的、唯一的“基本质量”!引力波至今无法被探测到这个基本事实,是否这就是在实验上已经宣判了“引力质量”,“引力波”,“引力子”等诸多系列的物理量,都不是微观物理量,统统都是宏观物理量?
       另一方面,牛顿的引力的超距作用本身暗示了引力的非物质性呢?此外,爱因斯坦的n维时-空引力场论能够把引力几何化,是否也在明示引力不是一种自然界的基本作用呢?“引力子”是引力以太的一种变形吗?传递电磁作用的麦克斯韦的横波以太,被爱因斯坦的相对论否定掉了;传递引力作用的爱因斯坦的横波以太,是否也应该被否定掉呢?虽然爱因斯坦晚年认为至少理应复活引力以太。标准粒子模型在理论期望能够交换引力作用的引力玻色子,尽管在实验上已是众里寻他千百度,依旧了无踪影事实本身,是否在反面已经证实了引力不是一种交换力呢?也是在诉说同一个故事:“引力不是一种微观力,而是一种宏观力”呢?
       至少爱瑞克在世界上第一个勇敢地率先否认了引力是一种微观力的传统假设,而认为它是一种宏观力,姑且不论引力是否真的是他所声称的“熵力”。我们不妨把引力和其它四种力:电力,磁力,弱核力,强核力相比,除了只有引力无法被任何物质所屏蔽掉之外,其余的四种力都能不同的物质所屏蔽掉。均匀引力场可以被匀加速运动所消除掉;不均匀引力场可以被不均匀加速运动所消除掉。而电力场,磁力场,弱核力场,强核力场则统统都不能被任何形式的运动所消除掉!尤其是相对论的洛仑兹四维时-空变换群只对引力场彻底失效;而对电力场,磁力场,弱核力场,强核力场一概有效,如此众多的这些显著差异,都在明确地宣告引力场不是自然界中的基本物理场,而是一种典型的唯象物理场之一!直言之,引力很可能不是自然界中的基本自然力之一,至少它决不是一种匀速交换力,是不是必须理应将它从自然基本力的名单上除名呢?
       沿袭古希腊完美主义理想而追求尽善尽美的理论物理学家,喜欢用物理学几何学的眼光来审视引力场和其它物理场(诸如,电力场,磁力场,弱核力场,强核力场等等)之间在数学几何学上的深刻而又重大的差别。对于引力场和其它物理场之间在现实世界中的种种显著不同的实验现象上的差别,他们往往会站在更高的数学理性主义立场上去评判,而不是站在更低的实验操作主义立场上去决断。
       20世纪物理学所作出的伟大显赫的贡献之一就是大名鼎鼎的量子标准模型,创立了“无穷维的希尔伯特泛函量子几何学”,它断言物质由费米量子所组成,传递物质相互之间的各种作用力的交换场量子是玻色子。这种“无穷维的希尔伯特泛函量子几何学”的标准模型很强大,成功地将自然界中的电力场,磁力场,弱核力场,强核力场统一在规范群SU(3) × SU(2) × U(1)的旗下,让20世纪的现代物理学彻底地刷新了17-19世纪近代物理学的总和。
       20世纪物理学所作出的另外一个平行无交叉的伟大显赫的贡献之一就是爱因斯坦的广义相对论,创立了“N维的伪黎曼引力时-空流形几何学”,把宇宙间普遍存在着的引力场表述在在非线性爱因斯坦时-空群中。它断言浩瀚宇宙中天体都是沿着弯曲时-空场中的短程线做加速运动,从而创建了现代宇宙学,彻底刷新了17-19世纪近代物理学的哥白尼-伽利略-笛卡尔-牛顿的宇宙学。
       20世纪物理学家创建的“N维的伪黎曼引力时-空流形几何学”和“无穷维的希尔伯特泛函量子几何学”成为现代物理学的两大核心几何学。从物理几何学的角度看,“N维的伪黎曼引力时-空流形几何学”比较单纯,它只代表一种物理几何学;而“无穷维的希尔伯特泛函量子几何学”则是由数种不同种类的物理几何学所构成。比如,薛定谔量子力学是“无穷维的伽利略泛函量子时-空几何学”;狄拉克量子力学是“无穷维的闵科夫斯基泛函量子时-空几何学”等等。
       引力场是用“N维的伪黎曼引力时-空流形几何学”来表述的;而其它物理场(电力场,磁力场,弱核力场,强核力场等等)则是用“无穷维的希尔伯特泛函量子几何学”。如果理论物理学家试图将二者统一起来的话,显而易见的是这种技术方案只有一种:这就是把“N维的伪黎曼引力时-空流形几何学”发展为“无穷维的伪黎曼引力时-空泛函几何学”,将它归并在“无穷维的希尔伯特泛函量子几何学”的门下,再增加一种物理泛函几何学。然后,试图发展出抽象统一的“凯雷-克莱因泛函几何学系统”,把现有和将有的所有物理泛函几何学一网打尽!显然,这是一个可操作的、行之有效的技术方案。
       可是,物理几何学不同于数学几何学,即使在技术上理论物理学家可以完成这种大统一的无穷维的物理泛函几何学。然而,大自然会把电力场,磁力场,弱核力场,强核力场和引力场统一起来吗?其标准量子模型之所以能够将电力场,磁力场,弱核力场,强核力场统一地用费米量子和玻色量子来完美表述,不是物理学家所创造出的“无穷维的希尔伯特泛函量子几何学”非常强大,而是大自然中的电力场,磁力场,弱核力场,强核力场原本就是统一的,物理学家是这种统一的发现者;决不是这种统一的创造者!所以物理学家才能够用洛仑兹时-空群统一地描述电力场,磁力场,弱核力场,强核力场,其洛仑兹时-空变换群的普适有效性在于大自然中电力场,磁力场,弱核力场,强核力场原本就是统一的物理场。
       爱因斯坦错误地认为线性的洛仑兹时-空变换群虽然在非线性的宏观引力场中不成立,但是它能够在无穷小的局部引力场中成立。这种流行的错误观点由来已久,以讹传讹,很少看到物理学家对此提出异议,不论是世界知名显赫的大物理学家,还是默默无名的小物理学家。从数学几何上看,即使是非线性时-空的无穷小引力场空间内,依旧保持着严格的非线性,丝毫都没有被弱化为线性空间。所以,认真地说来,其n维线性洛仑兹时-空变换群,其实不管它是在任意大的引力时-空场中,还是在任意小的引力时-空中,一律都不能成立的!
       因此,理论物理学家和实验物理学家首先要关注的是,在大自然中,其电力场,磁力场,弱核力场,强核力场和引力场是统一的吗?其次,理论物理学家和实验物理学家要关注的才是,在大自然中,其引力场是一种微观的量子场?还是一种宏观的唯象场?已知的是电力场,磁力场,弱核力场,强核力场本质上一律都是微观的量子场。即使是宏观表面上唯象的电力场,磁力场,弱核力场,强核力场,由于在自然界中是固有的一种微观的量子场,所以它们一概都能被量子化。数目众多,种类繁杂的各种量子实验,也证实了宏观表面上唯象的电力场,磁力场,弱核力场,强核力场在本质上统统都是确定无疑的微观的量子场。
       反观宇宙间宏观表面上普遍存在着的唯象引力场,在物理本质上是一种微观的量子场?还是一种宏观的唯象场?这决定理论物理学家所构造的“无穷维的伪黎曼引力时-空泛函几何学”是真实的一种物理几何学?还是一种纯粹和物理几何学全然无关的一类数学几何学,等同于亚里士多德的地心天球坐标几何学;等同于哥白尼的日心天球坐标几何学;银心天球坐标几何学;…;等等。假如引力场在自然界中,原本就不是什么一种微观的量子场而是一种宏观的唯象场,那么所有形形色色的各种量子化的引力场理论,一律都是物理学家一厢情愿的镜花水月而已,不过是人心对大自然的臆造,或者捏造罢了。

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