「清洁力」的假设和科学的误区 (第40期2007/10/11)

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牛顿的万有引力理论本身并没有揭示引力作用的实质。图为太阳系天体示意图。(NASA)

文 ◎ 方洪

在艾尔兰的〈揭开科学之谜〉一文中,介绍过一个很有趣的假想实验:我们观察市区街道上的菸头、果皮等垃圾,把它们作为研究对象,用现代科学的方法研究其运动的规律。请严肃,这不是开玩笑,是严肃的科学试验。 

我们发现,垃圾每天白天在街道上逐渐变多,到了第二天早上,就没了。这是一个很明显的周期性的规律,按照现代科学的方法,我可以用数学,把这种规律描述得更科学一点,更精确一点。我可以选择市中心一百米的街道范围,按时间抽样清点此范围内白天不同时间垃圾的数量,可以画出一条每天垃圾数量变化的曲线。 

这样我们看到了每天垃圾数量变化的规律,下一步就要探寻导致这种变化规律的决定因素。垃圾数量的最主要变化规律是,到了早晨五、六点钟,所有的垃圾突然变没了。(假定我们不知道它是清洁工人在每天清扫,我每天不起早,也看不到人清扫。)我认为有一种「力」的作用,使垃圾变没了,我把它命名为「清洁力」。

我的垃圾理论推出之后,还有人继续在这一领域研究。发现我的垃圾理论并不完备,发现不是每天垃圾都按时消失,会有特例。还有的时候,一天出现远远超出平常的大量垃圾。而这些特例的出现次数没有什么规律。 

当然,在我们知道人活动导致这一切变化的基点看来,那特例不过是有时清洁工生病了,没能按时上班而已。

而有的时候垃圾超常的多,是因为那天有足球比赛,人流量大,扔的垃圾多导致的。可是在不了解背后人工因素的情况下,对于仅从物质表面进行研究的人来讲,这特例的出现实在是深奥,以致至今没有完善的理论解释这一特例。 

採用数学的描述方法,看似严谨,但没有什么实质意义。

上面的实验看起来很简单或许像笑话,但揭示的问题却并不简单。这个实验使我们有机会清楚地看到了运动背后的实质成因,也看到了在排除了导致物质运动背后的生命因素时,仅从物质表面盲人摸象式地研究其运动规律和成因,是多么的不得要领。另外,其採用数学的描述方法,看似严谨,但没有什么实质意义,这在特例出现时,已经表现得犹为清楚。再有,所推出的「清洁力」的假说是在没有认识到运动本质成因情况下的一种牵强的解释而已,并没有揭示什么实质,如果我们再追问下去,「清洁力」是哪里来的呢?还是不得而知。

我们从这个例子,再来看现代科学对我们这个世界的认识。我们以万有引力为例。万有引力的发现首先归功于早期天文学家大量的观测积累。科学家们从观测中,发现了一些行星运行的规律,简而言之,就是关于行星运动的开普勒三大定律。为了解释行星运动的这些规律,牛顿(Isaac Newton)将自己的第二定律应用于天体,认为行星的椭圆轨道表明其运动受制于一个外力,他用严格的数学推理,导出这个外力的作用特点,最终得到了万有引力公式。 

大科学家牛顿认为自己对万有引力的成因并没有答案。(维基)

尽管牛顿对重力的描述对于众多实践运用来说,十分的精确,但牛顿的理论与实际观测还有不吻合的地方,比如,它并不能完全解释出,水星在沿其轨道运动到近日点时出现的进动现象。

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