宇宙和生命-第408部分

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　　关于万有引力的问题，那么下面我还要讲一个问题。讲一个什么问题呢？就是大家知道，现在科学认为的万有引力学说是完全错误的。为什么会产生象人所讲的万有引力这个状态呢？因为地球与三界内的一切生命、一切物质，包括空气、水、所有的一切在三界之内存在的物体都是由三界内所有的各层粒子构成的，各层的各种粒子之间是有连带关系的。这种连带在三界内它可以在拉力下延伸、移动，就是说，你拉它，它会象橡皮条一样，可以延伸，放开来它还会回去。就是说，粒子和粒子之间有一个基本稳定的存在方式，这就造成了你只要拿动地球的这个环境中的任何物体它都会回到地上。当然不指说拿块石头放到别处去没有恢复到原处，不是这个概念。地球表面是一个层次的界限，在这一层次中可以横向运动，因为都在一个层次中，而向超越其层次的高层运动，就会被拉回来，因为地球上的物体就是这个层次的粒子所在境界。”

　　作为从小就习惯了学校里面教的“由于地球有引力，所以我们能呆在地上”这种解释的人，李洪志先生这里讲的他确实很难接受。不过这正是人们思维僵化的反映，其实人们所“自然而然”接受的这种解释只不过是表面的解释，而绝非实质。比如在经典物理学中对万有引力的认识翻译成大白话就是这样：因为大家在各种情况下看到了两个物体在没有谁去“推”它们的情况下就会“自动”互相接近，比如著名的苹果砸到牛顿的头的故事，而从经典的“动力学”，即运动与力不可分割的角度看这种运动必然对应于一种力，而表面看它们的表现是自动互相接近，象是在互相“吸引”，所以人们就说它们之间有万有引力。　

　　当然上面表述最大的误区就是：为什么认为没有外力去“推”它们，为什么认为它们之间是“自愿结合”的。如果这个宇宙中没有任何其它物体了，而只有这两个物体，它们之间还会互相“吸引”吗？当然这个问题已经超出物理问题，近乎哲学问题了，作为大众，这个问题似乎也根本不是什么问题，在从小接受了万有引力导致苹果落地的说法后，几乎没有人会去更深入的想，所以人们也就习惯了“引力”的说法，特别是用地球“引力”来解释我们能安安稳稳的呆在地球上的事实便成了唯一的解释，而把其它的说法斥为荒诞不经了。　

　　不过还是有人想了这个问题，而且发现这个问题是非常值得考虑的，这个人就是爱因斯坦。他对这个问题思考的结晶就是“广义相对论”。“广义相对论”自然非常复杂，不过简单的说则是给了“万有引力”一个完全不同的解释：由于物体存在质量，而这种质量的存在导致了时空结构的弯曲，而这种时空的弯曲导致了我们看到的物体表面上互相吸引的“万有引力”。说到这里恐怕我们对“引力”的说法就不得不有所动摇了，因为在这里只有质量以及由此导致的时空结构，而没有什么力，也就谈不上什么引力了。　

　　不过说到爱因斯坦和“广义相对论”则有必要提另外一个叫马赫的哲学家。在上面对“广义相对论”的形象化概括中，我们提到了一个词“质量”，什么是质量呢？学过中学物理的人都学过：质量就是平时我们说的重量。需要强调的是，如果仔细想想的话，会发现质量就是重量的说法其实颇值得“怀疑”，因为质量的定义出自于我们平时说的惯性，比如我们都知道如果跑的很快的时候要很快停下来很难，这就是惯性，同时我们也知道越“重”的东西惯性越大，也就是越难以停下来。好，关键就是这里了，“重”来自于我们通常说的“地球引力”，即“万有引力”，这必须是两个物体之间的事情，比如一块石头和地球，而运动的物体是否难停下来则和引力完全是两回事，因为表面上看惯性大小是一个物体自己的事情，跟其它物体存在还是不存在没有关系。如果读科普多的话，一些人恐怕都知道，“广义相对论”的基本假设就是由惯性而导致的质量和由于“引力”导致的重量完全等价。而且由此假设出发得到的“广义相对论”被证明是比认为两个物体之间有“万有引力”的说法更符合实际观测，最著名的就是1919年的那次日食观测，以及众多的天文观测结果。　

　　“广义相对论”告诉我们的是：质量导致“引力”。而质量表现为惯性，那么惯性从何而来呢？固有属性的说法无论哲学家还是物理学家都不是很喜欢，因为他们不喜欢一个凭空存在的东西。比如磁铁的磁极在地球上会自动指向南北方向，在发现地球磁场之前，这是磁铁的“固有属性”，不过最终科学家发现，这并不是什么固有属性，而是一个硕大的磁铁─地球使得它具有这种属性的，科学家们在发现这点后是很高兴的。所以上面提到的马赫认真思考这个问题后提出了“马赫原理”：物体存在惯性的原因在于全宇宙中所有其它物体对它的作用。说的形象化一些就是一粒沙子之所以有惯性是因为整个宇宙对它的影响，如果夸张一点的话可以这样说：一粒小小的沙子身上“寄托”了整个宇宙的“存在”，当然这与东方哲学中“一粒沙中可以看见整个宇宙”的说法有些不谋而合，不过这个问题太大，这里先把它放在一边。　

　　根据马赫原理，物体惯性的存在在于宇宙作为一个整体对它的作用，而惯性的存在导致了“引力”的存在，那么两个物体间表现出的“引力”的存在也是基于整个宇宙的存在，那么我们就可以自然的推想两个物体会互相接近，其实不是由于它们之间的“引力”，而是由于宇宙中所有物质在一起所构成的这个空间环境起到了一种把它们往一起推的效果。当然这里需要说明，马赫原理只是一个无法直接验证的原理，不过认真考虑你会发现对比凭空出来的“引力”的说法，这个基于整体性的假设其实更合理，更为科学家们所接受。　

　　比如，上面我们看到了质量导致“引力”，反过来是不是可以假设马赫原理中导致物质惯性的宇宙“作用”其实就是“引力”呢？这个当然是很合理的假设。有人会说这其实是逻辑上的循环论证，不过这似乎就是我们能看到的世界的存在形式。“引力”和质量其实就是一种存在的两个面，引力是一种性质，或者说精神，质量则表现为物质，从上面的讨论我们看到的是：物质导致精神，而精神又导致物质。我们要定义一种物质，必须使用它所表现的性质（精神），而要物理学的发展也不断的证明反过来也是如此：任何一种性质（精神）必定对应物质。　

　　说了这么多，先就此打住，这里主要讲的是物理，可能有些人看起来会有些看不太明白，不过不要紧的，其实不仅你不明白，这个世界上最聪明的科学家对此也是无法完全说清楚的。这里举了这样一个相当物理的例子来开篇，其实主要是想说明一件事情：我们从教科书中学到的“解释”其实从现代科学的角度看可能完全不是那么一回事。所以，如果你听到什么觉得违反“科学常识”的说法，先不要急于否定，因为很多所谓的“科学常识”其实是不科学的。看到这里之后，不妨回过头看看前面所引用的先生对万有引力问题的讲法，还象刚刚看那么不可思议吗？　下次我们会讨论一下很多人既感兴趣，又有些困惑的“另外空间”的说法：看得见的是看不见的影子。

　　美国航空航天局科学家对先驱者（Pioneer）10和11号、尤利西斯（Ulysses）号等航天器的轨迹跟踪表明，这些航天器的运行轨迹明显偏离根据“万有引力”算出的轨道。有关结果已经发表在1998年10月5日《物理学评论快报》第81卷，2002年4月15日《物理学评论D》第65卷等权威杂志上。

　　先驱者10号和先驱者11号航天器分别发射于1972年3月2日和1973年4月5日，是人类最早向外太空发射的航天器。在先驱者10号和11号分别与木星、土星相会后，两艘航天器沿着相反的方向飞向太空。先锋11号在1995年11月份最后一次发射回信号后与地面失去了联系，而先锋10号最后一次发送回信号是在今年2月份。

　　根据两艘航天器发送回来的无线电波信号，科学家们可以准确地定出它们的位置，在扣除行星的微扰效应、太阳辐射压力、星际物质的影响广义相对论效应以及多普勒偏差和漂移等影响后，科学家们可以精确地算出它们的加速度，计算精度高达10…10cm／s2。

　　从1980年起，当太阳的辐射压力小於5x10…8cm/s2后，NASA的喷气推进实验室（Jet　PropulsionLaboratory，JPL）研究组就发现了对先驱者10号算出的加速度中有8（±；3）x10…8cm/s2无从解释，该加速度方向正对着太阳。在这以后更精确的计算表明，先驱者10号和11号都受到约8。5x10…8cm/s2的向着太阳的不明来源的加速度。此后实验组考虑了各种可能的原因，诸如来自星系和基泊尔（Kuiper）行星带的引力、航天器漏气、地球进动、地球方向误差、飞船热辐射的各向异性等，发现没有一种起因可以对此加以解释，有些因素引起的加速度偏差仅是上述偏差的千分之一左右。

　　实验组还用两个独立的分析软件对这些轨道作了计算，结果得到了一致的结论，排除了分析软件存在缺陷导致错误的可能性。为检验所发现的加速度是否是某种未知粘滞阻力所致，考虑到粘滞阻力总是与速度方向相反，实验组还对运行轨道不沿着太阳半径方向的尤利西斯号的轨迹进行了分析，结果表明尤利西斯号轨道也受到类似的不明加速度的作用；另外，利西斯号的设计和外形都与先驱者号大不相同，所以这一加速度也不太可能由飞行器的硬件所导致。实验组对加利略号轨道的分析也得到了类似的结论，但是实验组也谨慎地说明，加利略号受太阳辐射压力影响较大，他们不能排除太阳辐射压力的作用。

　　在这些论文中，这些科学家还指出了与这一加速度有关的另外一个疑团，它只是影响人造飞行器而对太阳系的九大行星的运行轨迹没有显著的影响。今天人类已经能够对行星的运动进行了精确的观测，如NASA的维京（Viking）使命可以将地球和火星位置确定到误差小于100米左右，如果地球和火星有同样的效应，它们的轨道半径据推算要比现在分别小21和76公里。这一现象也不太可能是目前使天文学家们正在寻找的暗物质引起，因为暗物质会对行星施加相似的加速度。

　　一些科学家认为这一现象有可能是新的物理原理所致，也有的科学家认为这是因为“万有引力”定律在大尺度上不再成立的缘故。有的NASA科学家已经提出了进一步验证这一现象的实验设想，并已决定在以后的飞行器运行轨道设计中考虑这一他们称为“先驱者号反常”的现象。

　　参考资料

　　1。　J。D。　Anderson，　P。A。　Laing，　E。L。　Lau，　A。S。　Liu，　M。M。　Nieto，　and　S。G。　Turyshev，　Phys。　Rev。　Lett。　81，　2858，　1998。

　　2。　J。D。　Anderson，　P。A。　Laing，　E。L。　Lau，　A。S。　Liu，　M。M。　Nieto，　and　S。G。　Turyshev，　Phys。　Rev　D　65，　082004，　2002。