對稱力學——全書結束語

全書結束語

物理學跟隨人類社會發展,就像大河一樣,波濤滾滾日夜不停向前。然而一個人的時間和能力有限,一本書的篇幅和頁數有限,雖然在對稱力學基礎上,還有很多物理理論,我也好想繼續完善和發展,但是我也非常清楚,這一切不是一個人力所能及的事情。於是到了本書該要結尾的時候了。

(一) 為什麼稱為對稱力學

這個問題在本書章節“2。5 相互運動力學——對稱力學”中已經給出了答案,這裡重新寫出來,只不過是回顧。其實,最早在大學時期研究碰撞運動提出相互運動以後,參照愛因斯坦的相對論,也想過稱為相互運動論或者相互論的。但是,自己對這個命名一直不太滿意,兩者太接近,不方便區別和記憶。一直到開始撰寫本書的時候,需要起一個書名。相互運動力學,相互動力學這些都出現過。不過都是不太滿意。

最近幾年,大約三年內,我才從網路上面瞭解到諾特定理。諾特定理宣稱,每一個對稱性都有一個相關的守恆定律,反之亦然。它連線了兩個物理學中非常重要的概念——守恆定律和自然界中的對稱性。例如:

物理系統對於空間平移的不變性(換言之,物理定律不隨著空間中的位置而變化)給出了動量的守恆律;

對於轉動的不變性給出了角動量的守恆律;

對於時間平移的不變性給出了著名的能量守恆定律。

我發現,相互運動理論與諾特定理是相通的。相互運動的核心思想也是質心繫裡面的動量和作用力是對稱的,牛頓力學中的第三運動定律作用力與反作用力也是對稱的,意識到對稱性可能是宇宙中最普遍規則,於是我就把自己的相互運動力學理論命名為對稱力學。

最初,我打算將本書命名為《對稱力學》。出於容易推廣的考慮,本書沒有直接命名為《對稱力學》。這是一個陌生名詞,不被大家理解。最終還是修改成為一個大家都容易理解和記憶的書名——《物理學統一之路》(對稱力學)。然而,我非常希望,物理學界能夠稱為《對稱力學》,因為這樣更專業。

(二) 對稱力學的應用意義

人類認識和總結自然規律,最終都是為了人類更好地發展服務的。作為理論物理學中的對稱力學也不例外。本文做一個總結,對稱力學的現實意義有以下這些:

(1)對稱力學從邏輯上結束了物理學領域多年來慣性系和非慣性系的紛爭

雖然對稱力學來源於質心繫,但是相互運動概念的出現,使之源自參照系又不依賴於參照系。牛頓力學和愛因斯坦狹義相對論都是相對於慣性系才能成立的理論,愛因斯坦廣義相對論是相對於非慣性系而言的。對稱力學是相互運動動力學,完美地跨越了慣性系和非慣性系之爭,統一了參照系的描述語言。對稱力學是牛頓力學的升級版,也是對愛因斯坦相對論的改進和完善。

(2)對稱力學使宏觀碰撞運動和場動力學統一描述成為可能

摩擦阻力原本是描述宏觀物體運動語言,場阻力的出現使宏觀和微觀對阻力的描述統一起來。

(3)對稱力學中的行星軌道運動方程是對橢圓軌道的更準確描述

根據行星軌道橢圓方程和受力平衡點方程演變而來的行星軌道速度方程,是計算場阻力和動旋橫力的前提條件,是對傳統行星軌道運動理論的重要升級。它使更精準計算行星執行軌道成為可能。

(4)對稱力學思想在電場中的應用——即電對稱力學,使統一場成為可能

動旋橫力在玻爾氫原子理論裡面的應用,使電子入軌成為自然而然的事情,而不是以前的神秘莫測。當然這還不過是一個初級理論,還需要更多地研究和完善工作。電對稱力學使物理學家重新思考量子力學,重新考慮強力和弱力作用的形成原理。

(5)對稱力學中的場阻力理論使場中運動的物體軌跡描述更準確

除了可以準確地計算地球自轉變慢和月球公轉變慢,同樣可以計算其它天體運動變慢,以及水星近日點剩餘異常進動角和光線近日偏折。當然同樣可以使人造衛星和航天器運動軌跡計算更準確,可以提高導航衛星的計時精度。場阻力的出現,也使我們認識到,任何天體的軌道運動都不是穩定不變的,都是不停變化之中的,只不過是這種變化很漫長。

(6)對稱力學中的動旋橫力和動旋矩應用廣泛

動旋橫力雖然是從解決地球剩餘異常近日點進動角倒推出來的,但是後來也是進一步基於場阻力和對稱原理總結歸納出來的理論。動旋矩使引力紅移和地球自轉季節性波動統一起來。透過動旋橫力重新認識了地月遠離的原因。

另外,

可以利用動旋橫力原理,為航天器提供動力,提升或降低軌道,減少對化學燃料的依賴

動旋橫力也為場的引力和斥力研究提供了一種現實的理論可能;動旋橫力甚至為微觀粒子的衍射和干涉研究提供了新的理論工具;動旋橫力也為洛倫茲力的全新解釋提供了理論基礎。動旋橫力的未來作用不可限量。

(7)輻射場是新能源

根據引力場輻射模型,引力場和電場都是輻射場,而且都是在分秒不停地向周圍空間大量輻射場粒子,輻射帶走大量物質和能量。由於運動的對稱性,導致場作用力的對稱性,對稱性形成了場的保守性。如果能夠打破這種對稱性,那麼我們就可以獲得源源不斷的場能源,就像我們獲得太陽光能一樣。

打破場的對稱性,製造非對稱性,還需要對稱性原理來實現。

(8)對暗物質和暗能量給出了全新的解釋

利用對稱力學理論,引入星系質量密度引數,對比太陽系行星運動規律,對星系外圍公轉速度過快給出了合理的理論解釋。最終得出星系暗物質並不存在的結論。

透過場阻力理論,提出了場阻力紅移假說,以此來解釋根據哈勃定律推匯出來的,距離我們越遠的星系,退行速度越快的現象。否定了由此引發的暗能量猜測。

(三) 正確看待理論的新舊更替

縱觀本書不難發現,對稱力學研究橫跨目前三大理論體系:牛頓經典力學﹑相對論和量子力學,是對這些理論體系的重要修改和升級,為未來統一場研究指明瞭前進方向。本書中為了論證對稱力學的正確性,進行了大量的詳細地推導和驗證,取得了一系列成果。這在理論物理研究領域可以說是史無前例。

雖然對稱力學取得了一系列成就,但是隨著對更廣泛問題的思考,千萬不能想當然地認為,對稱力學推翻了牛頓力學﹑相對論和量子力學。對稱力學只是對這些理論的繼承﹑發展和完善。物理學家們以及物理愛好者都在追求宇宙的終極完美統一理論。然而這不過是人們的一廂情願罷了。宇宙實在太複雜了,而能力有限的我們實在太難了。我們只有不停地勇敢嘗試,經歷過不斷的失敗,才能繼續前進。我們要向那些勇於探索大自然真知的人們致敬!因此我們不應該去責備可能或者已經出現錯誤的物理工作者,更多地一如既往地尊敬他們,以此來鼓勵更多的人員來投入到物理研究工作中,促進物理學的健康發展。我非常欣賞這樣的觀點,即使是錯誤的物理理論,也為我們指引了正確的方向。試想,如果不是太難了,如果不是我們沒有及早找到更好的理論代替愛因斯坦的相對論,相對論怎麼會長久佔據主流位置呢?因此,單純地從哲學思維上面來批判相對論意義有限。不過,這些批判會引起更多人的注意和研究。相對論以及其反對者為對稱力學一次次指引了前進的方向。

雖然我們要尊敬物理學前輩——愛因斯坦,但是我們還要根據自己現在的認知能力去客觀評價相對論,追求真理是我們永遠的使命。現在來看,我認為,愛因斯坦的狹義相對論需要重新審視,其中的真空中光速不可超越及洛倫茲變換適用範圍要加以限制或修改。然後,我們再重新思考真空中光速不變(假如真空中光速不變)的原因是什麼,在對稱力學理論的框架內給出新的解釋。狹義相對論之所以被人們廣泛認可,極有可能是其描述的結果剛剛好與動態引力方程吻合而已,其並不是事件的本質,動態引力方程和場阻力才是本質。還有,愛因斯坦的廣義相對論實在太複雜了,難以理解和推廣,在本質解釋和精度上面遠遜於對稱力學,有可能被淺顯易懂的對稱力學取代。當然廣義相對論和對稱力學也有可能相映生輝。

當我們的物理學發展遇到瓶頸的時候,我們要反思,究竟是在哪裡出問題了,導致我們停滯不前?此時此刻,即便是以前認為正確的理論,也要重新審視。這時,牛頓力學﹑相對論﹑量子力學都要重新審視。真理就在大自然中,可是我們往往一次次熟視無睹,而未能理解和發現它。由於受到人類認知能力的侷限,昨天認為正確的理論,今天可能就錯了;今天認為錯誤的理論,明天可能會變成正確。當然我們不能胡亂地懷疑一切,要有理有據,抓住問題的本質,找到解決突破口,然後才會勢如破竹,順理成章。對稱力學就是在正確認識相互運動和輻射場基礎上一步步走向成功的。只有堅持因果律,堅持客觀性,堅持自我,沿著前輩們開創和走過的道路,借鑑先賢們指引的方向,相信而不是迷信,明辨是非,頭腦清醒,才能在一片漆黑和迷霧中不迷失自我,找到真正的前進方向和道路,漸及黎明。

回想當初,我不過是幻想當一名發明家,根據當時發明研究的需要,深入分析了碰撞運動的能量轉化,在誤打誤撞中認識到了相互運動的決定性作用,由此打開了一扇窗戶,看到了廣闊的外面世界。正是這個認識支援我一直走到現在。

由於本人的條件有限,成書時間有些倉促,相對於對稱力學所涉及的領域來說有些不足。還有,對稱力學的延伸領域研究,還有很多工作未進行。我會沿著對稱力學的道路繼續前進,爭取解開更多的自然之謎,寫出更多的作品給大家。同時,也呼籲有更多的物理研究者投入到對稱力學的研究當中,促進物理學的快速發展。