“守恒定律”的对与错


“守恒定律”的对与错

“守恒”是当代科学赖以生存和发展的基础。可以说,没有“守恒定律”当代科学就无法生存和永续发展。守恒定律是任何一门当代自然科学的核心;没有这个核心基础,当代自然科学都不成其为一门完善的“科学”。如经典科学和近代科学的核心基础就是“能量和质量守恒定律”。

当然,由此衍生的守恒定律更是五花八门。如“电荷守恒定律”“宇称守恒定律”(在某些情况下是不守恒的)、“熵守恒定律”等等。

所有守恒定律都带着一个共同的特征,即在物理某方面的“对称性”或“不变性”。现在不仅是守恒定律,而且已经发展到自然科学理论(大统一理论)都是某种物理变换(规范变换)下不变的结果这样一个新的高度。例如,牛顿第二定律是在时空平移变换下不变的或者说经典力学定律是在惯性系中不变的;电磁场理论是在某种均匀规范变换下不变的;爱因斯坦狭义相对论是在洛伦滋变换下不变的;广义相对论是在非惯性系下变换保持不变的;弱相互作用为基础的杨-米尔斯规范场是在某种非均匀规范群变换下不变的,等等。

我们考察自然的岀发点,不仅要基于我们日常生活的视野,而且还要跳出这个范围进入到广袤的太空。从宇宙的广度和时间长度岀发,将太空作为实验场,不局限于人类区区几千年时间和太阳系的狭小空间的感知,才尽可能趋于接近理解自然界的演化真谛。

“守恒定律”或自然规律的不变性,都是局限于人类思维可观测的时间和空间里推出的结论。例如,在相对论之前的经典力学中,时间和空间是绝对不变的。相对论以后,时间和空间是相对的,在不同的参照系中可以发生变化。然而,“对称性”和“守恒性”意味着一切都归于均匀或零,这与自然界非均匀结构或不存在0物质是相悖的。

如果能量和质量守恒,就不可能产生物质和演化。没有物质和演化就没有时间和空间,就不可能产生现在的宇宙,也就没有地球和生命以及宇宙的一切。

宇宙的能量和质量可以创生,也可以转换和湮灭,就像生命一样可以产生和死亡。只不过,这种创生,不是从一种形态向另一种形态的转换创生;这种湮灭也不是从一种形态向另一种形态的转换湮灭。值得注意的是,湮灭不会完全消失而变为零,而是消失一部分存在一部分,消失的部分并没有转换为其它形态存在,这与过去的能量和质量的守恒原理“转换形态式的消失”是有区别的。如何做到使质量和能量创生目前还是一个谜。可以肯定的是,以地球上的物理条件和实验经验,这点都很难办到,所以在我们太阳系的尺度上,质能守恒近似成立;或者说,质能守恒定律只是相对真理不是绝对真理。但们有理由想信,宇宙空间的物理条件却可以做到质能的创生和湮灭。

老子曰“万物生于有,有生于无。”已经阐述了宇宙演化的真谛,老子《道德经》不仅是我国传统道家学说的基础,而且是关于宇宙结构和演化的宏篇巨制,值得后人重新认识和定位。

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