三、以太
以太最早是由亚里士多德提出来的,他认为以太是一种媒质,就像空气一样。然而,亚里士多德何以提出以太概念呢?我们不得不说这是他思考宇宙的一个积极成果,是用一种思辨逻辑的方法提出以太概念的。探索宇宙,那时的一些科学家就已经认识到宇宙是无限的,地球是悬在太空中的一个球体,那么天体之间是一种什么?不会是纯粹的空间,也是一种元素,就叫以太。至于以太是什么,他无法去深入思考,只能模糊地提出媒质概念,或者粗糙地把以太称为第五元素。到牛顿时,牛顿在发现万有引力后碰上难题,万有引力需要介质,那么是何种介质呢?何以要介质呢?这一疑问与亚里士多德提出以太概念时如出一辙,牛顿与我们一样,无法想象万有引力能在没有介质中传递,所以需要介质。牛顿复活了早以被人们遗忘的亚里士多德的以太观念,得到牛顿这位科学巨人的承认,后来的物理学家们把它发展成以太学说,认为它是光、电磁波的传播介质,认为以太是一种由非常小的弹性球构成的稀薄的感觉不到的实体形态,犹如空气。这一学说普遍被当时的科学家们接受,形成了一门以太学。直到迈克耳逊-莫雷的以太漂移实验,实验的结果让当时的科学家非常惊讶,他们无法理解实验的结果。尽管他们对这个实验的理论依据没有丝毫的怀疑,但面对这样的实验结果,他们感觉到无法选择,只能否定这个实验的所要证明的东西。我们不得不说,实证科学第一次遇到了无法回避的困境。同时,科学家们创造了理论科学,用思辨逻辑的方法来创造科学,叫理论科学。自然科学走上了与哲学更加接近的路途上,它们本来就是相通的。尽管科学家们获得了一种新的方法创造科学知识,可却没有用此解决以太学说陷入的困境,他们中的一些人干脆否认以太的存在。
否定以太的存在是不可以的,即使爱因斯坦否定了万有引力的存在,即使它被认为是一种牛顿创造出来的影象,以太也是无法否定的。除非我们接受纯粹的时空是一种真实的存在体,否则便是不可能的。如果不是这样,宇宙的形态是我们无法理解的。即使这样,问题依然存在,光和电磁波的传播呢?它们的传播也需要以太的存在。当初,亚里士多德提出以太概念时,他是出于哲学的思考,依据思辨逻辑的方法提出以太。天体间的空间是一种什么?如果没有以太,天体间的空间就只能是一种纯粹的空间了,即使爱因斯坦把时间也加入进来,那也只能是纯粹的时空,也是无法想象的。纯粹的空间比纯粹的时空更容易想象,可是我们找到纯粹的空间吗?无限的场必然延伸到纯粹的空间,纯粹的空间怎么可能存在呢?真空是一个思辨上的伪命题,没有纯粹的空间,也没有纯粹的时空。爱因斯坦在广义相对论中否定万有引力的存在,代之以扭曲的时空,如果真实这样,扭曲的时空已经不是纯粹的时空了。这个内在的根本的互斥的矛盾,爱因斯坦却没有意识到。犹如他提出的有边无限的概念一样,这个概念完全是矛盾的,是错误的。实体质量密度无限大是不可能的,无法在思辨逻辑上成立,密度无限大将使密度完全失去意义,违背了极限原理。任何一个具体的实体,其表象的属性与特征都是遵循极限原理的,比如大与小,大如果无限大就无所谓大了。在数学中,为了给数的变量设定一个有限的范围,人们引入无穷大与无穷小。然而用无穷大与无穷小来表述这个有限的范围是不成功的,尽管无穷小不等于零,可无穷大就不好说的。再者,无穷小与无限小,无穷大与无限大几乎没有意义上的差异,根本混淆了有限与无限的连续。数学只是一个虚拟的工具学科,没有哲学上的思辨逻辑,它是毫无意义的。
实体质量密度无穷大完全使质量失去意义,这样的实体形态是无法理解的。也许,正是因为此,一些科学家把它称为奇点。爱因斯坦的广义相对论走到了尽头,走进了一条死胡同。
当牛顿复活以太概念时,物理学家完全为了物理学的需要来理解以太的,把以太假设为一种非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不到的实体形态,就像空气一样的实体,而且把它视为绝对静止的。绝对静止的实体,在哲学上是不可能成立的,也就是说在思辨逻辑上是不可能成立的,万有引力的存在,实体之间的相互关联,即使有一个绝对静止的实体,它也在这个相互关联中运动起来,就像纯粹的空间的伪命题一样。除非把实体之间的相互关联完全阻隔,否认实体之间的相互关联,只有这样,一个具体实体才有可能是绝对静止的。这样理解以太实在是一个错误。空气是静止的吗?另外,如果从另一条途径,惯性无穷大的方面来假设绝对静止的实体的存在也是不可能的。只要我们肯定宇宙之间的相互关联,肯定极限原理,绝对静止的实体状态是很容易否定的。即使我们不要这个前提,绝对静止的实体状态也是不可能成立的。当然,人类社会对宇宙的认识是一步步深入的,错误并不可怕,只要我们遵循求实精神的引导,接受思辨逻辑的检验,错误必将获得纠正。
牛顿力学需要以太,是因为万有引力需要传播介质,物理学需要以太,是因为除了万有引力,还有光、电磁波也需要传播介质。否定以太,它们怎么办?一个迈克耳逊-莫雷实验就能否定这些吗?这里,我们看得出来,自然科学的严谨以及不惧权威,这在社会科学领域是不可能的,人们会用各种虚假的、看上去很有说服力的理由来解释这个实验的数据结果,你甭想用一个简单的实验来否定一个权威的观念,因为在社会科学领域,一个观念被赋予了太多的东西,求实精神难以遵循。当然,遵循求实精神不一定每次都会得出符合真实的结论,但不遵循求实精神就不可能获得符合真实的观念。这一次,人们对迈克耳逊-莫雷实验的理解错了,或者更确切地说,迈克耳逊-莫雷实验的理论依据错了,科学家对实验的数据结果的理解错了。实证科学遇到了发展上巨大困境。
从迈克耳逊-莫雷实验的理论依据来看,或者说设计思路来看,有几点是需要重新考虑的,一是引力场的作用。光在引力场中的运动会产生怎样的影响?引力场与以太尽管存在差异,但它们是同质的,光在引力场中的运动会发生速度的变化,而这种作用,迈克耳逊-莫雷实验没有考虑。其二,质点运动与时空场运动的叠加问题,质点运动的叠加遵循牛顿力学中的规律,但质点运动与时空场运动的叠加侧不遵循牛顿力学中的规律,也就是说,时空场运动的规律不能用牛顿力学来解释,而迈克耳逊-莫雷实验却用牛顿力学的规律来解释时空场运动,必然陷入困境。有质量中心的实体运动,即质点运动,来源于时空场运动,因此时空场运动更为原始,我们不能用表象的东西来解释更原始的东西,也就是说,我们不能用有质量中心的实体运动的规律来解释时空场运动的规律。比如,我们不能用牛顿力学中的质点运动的叠加原则来解释电磁波运动的叠加。三是,以太是时空场的一种形态。迈克耳逊-莫雷实验的理论依据是把以太假设为一种绝对静止的有质量中心的实体形态,这必然让实验陷入一种困境。其实,我们只要把光速的极速原理引入这个实验就可以理解实验的数据了,同时也解释了时空场运动不遵循牛顿力学的原因,并进一步解释这个实验与以太的存在与否其实没有必然的实证关系。
光速是实体运动的极限速度,也就是说,实体的运动速度不是无限的,而是在一个有限的范围内。爱因斯坦的狭义相对论就假设了质点运动速度有限的一条逻辑前提,即光速不变原理,但爱因斯坦的狭义相对论没有给出光速为什么是实体运动的极限速度,在陷入误区的广义相对论中也没有给出解释。光速是实体运动的极限速度是因为光子的实体形态决定的,我们用时空场理论很容易解释光子的极限速度。光子是时空场吸聚性的极限形态,时空场的吸聚属性是有极限的,在有限范围内达到极限状态,光子的实体形态就是时空场的一种强平衡状态。时空场具有趋向平衡状态的属性,时空场的吸聚属性必然使得它这样的趋向平衡的状态。当宇宙迈入表象形态后,时空场的吸聚属性具有了变化,趋向平衡状态依然不变,但却有了独立属性的约束。平衡状态有强均匀状态和弱均匀状态之分,为此,我们引入等效原理,即对于实体的时空场趋向均匀状态的等效原理。犹如一个杯子,装了一半的水,我们只需要它处于一种满杯的状态,那么再加一半的水与削去一半的杯子是一样的,这就是等效原理。等效原理是就形态趋向上的等效来说的,并不是实体的属性,它是一种效应而已,并不是说一个真实的实体会在这两种趋向上具有真实的等同作用。而单就一种状态趋向的可能途径的某种相同效果,绝对不是实体的属性等同变迁。等效原理让实体的变迁具有了某种看上去的所谓偶然概率,然而这并不是实体的变迁属性。光子是一种表象实体,它具有一个质量中心,从而表现出粒子属性。光子同时是实体形态的临界状态,是时空场形态的吸聚属性在极限范围内达到强平衡状态,这种状态具有最大的惯性质量,它的速度也是最大的,也就是实体速度的极限速度。严格说来,光速不变原理是不妥的,应该叫光速极限原理。
光在射入地球的引力场中,地球相对于以太的速度将在地球的引力场中叠加到光速中,这种叠加是真实的叠加,而不是坐标系的影象叠加。在牛顿力学中,质点运动的叠加原理并没有分清叠加的真实叠加与坐标系的虚拟叠加,它们遵循等效原理,但却本质不同。比如,一个实体沿着某个方向以速度V1运动,这时受到另一个方向的力F,它将获得一个和受力方向一致的速度V2,V1和V2遵循矢量叠加原则形成它的合速度。这是真实叠加,与选择一个以速度V2相反运动的实体作为参照系具有一样的效果。它在这个坐标系中会获得V1和V2遵循矢量叠加原则合成的相同的速度,但这是一个虚拟叠加,并不是这个实体速度的真实叠加。牛顿力学没有区分这两种情况的不同,它们是本质不同的,一种是虚拟的,一种是真实的。光射入地球的引力场中,引力场的作用是一种真实作用,地球相对于以太的运动速度会通过引力场而真实的叠加到光速中。由于光速是实体运动的极限速度,把光速分解成水平方向与垂直方向也都是极限速度,即各项同性。地球的引力场对光速的影响只能改变其速度方向,而不会改变其大小,因此,到达地球表面的光速在水平方向与垂直方向还不是一样的嘛。对这样的数据结果,如果非要用牛顿力学的矢量叠加原则来解释,那么就表现为速度收缩了,也就是洛伦兹变换所获得的长度收缩或时间膨胀,也就是爱因斯坦的狭义相对论。爱因斯坦的狭义相对论与洛伦兹变换具有相同的效果,只是洛伦兹变换没有给出理论依据而已,而狭义相对论给出了两条基本假设。
我们用光速的极限速度就可以解释迈克耳逊-莫雷实验的数据结果,这个实验的理论依据完全是不成立的,用错误的理论假设来解释实验数据当然陷入困境。更重要的,这个实验根本与以太的存在与否没有逻辑关系,假设以太是一种质点实体是错误的,它是时空场以一种弱平衡状态的形态存在,否定以太的存在必然让宇宙理论陷入困境,找不到宇宙的统一形态。
也许,爱因斯坦对于一些物理学家竭力寻找绝对参照系表示反对,哪里有什么绝对参照系呀。绝对静止的实体是不可能存在的,想象一下,如果存在一个绝对静止的实体,那么它必然就成为宇宙的中心,而无限的宇宙哪里来中心呢。思辨逻辑的规律将排除任何绝对静止实体的存在,当然,绝对静止的实体在真实中是不会存在的。也许出于这点,爱因斯坦很轻易地否定了以太的存在,然而,这与以太是否存在实在是没有半毛钱的关系。
以太是存在的,它是一种真实的存在体,是时空场的一种形态,它让宇宙的所有实体相互关联。对于以太的认识,还需要自然科学家们深入的研究。以太并不是实体形态,它不具有实体所拥有的相对独立性,因此,以太只有吸聚属性,或者说它不具有排斥特征,而且以太是无限的。以太作为一种存在体,一种时空场形态,也可以释放电磁波。所谓的宇宙微波背景辐射应该就是以太释放的一种电磁波,因为以太是时空场趋向弱平衡状态的极限形态,因此它释放的电磁波与光速一样具有各向同性的特征。只有极限速度才具有各向同性的可能,而且具有很强的稳定属性。
以太最初是出于宇宙的关联而提出的,尽管亚里士多德无法通过实证的途径来论证以太,但却可以通过思辨逻辑的途径来论证它的存在。至于以太是一种什么样的存在体形态,是否是实体形态,先哲们大多错误,因为时代的局限。今天,我们再次论述以太,依然是沿着思辨逻辑的途径。自培根哲学以降,实证科学获得了巨大的成就,一时,人们忘记了还有更为精深的途径可以创造科学。当然,我们永远不要忘记实证科学依然是基础的。