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暗物質和暗能量如果被證實不存在呢?那引力理論就是錯的?
2023/04/21

蘋果為什麼會落地,這個看似極其簡單的問題,其實涉及哲學的實在論。如果一個小朋友問我,蘋果為什麼會落地,我會說因為引力。如果一個成年人問我,蘋果為什麼會落地,我會說:其實我也不知道!很多人在驚嘆理論物理魔力的同時,也就會陷入一個誤區,總以為科學能解釋幾乎所有的自然現象,比如很多人會好奇為什麼時空會彎曲。

我的回答是因為品質,但是這樣的解釋并不能讓提問者滿意,其實我真正想說的是科學就是無法解釋自然現象,因為科學規律是基于自然現象歸納出來的,而不是試圖解釋自然現象。

牛頓能提出萬有引力定律,是基于第谷,開普勒,伽利略等科學家對自然現象的大量研究。

當那顆蘋果砸到牛頓的頭上時,牛頓再聯想到前人對天體運動的研究,大機率就會頓悟出萬物之間存在相互吸引的現象,基于萬有相互吸引的現象才得出萬有引力定律。

所以相互吸引的現象是原因,得出萬有引力是結果,用結果解釋原因,就有點本末倒置的味道到了愛因斯坦,將萬物相互吸引的現象進一步做出解釋,品質會決定時空的分布,萬物運動在時空上,所以才出現了萬物相互吸引的現象。但是廣義相對論也只是將萬物相互吸引的因果關系向前推進了一步,你也可以繼續追問,為什麼品質會影響時空,目前沒有人能回答。

因為這時候品質影響時空已經變成了自然現象了,相對論只是基于這一現象歸納出的結果,并不能解釋現象本身。但是這并不影響科學的應用。科學并不能解釋現象,只是通過從特殊具象到一般抽象,歸納出規律,再用規律改造自然,也就是從一般又到特殊的過程。以上只是哲學實在論的觀點,這種形而上學的理論壓根就無法證偽,甚至有種詭辯的嫌疑,邏輯上的詬病,注定這種理論就不是科學研究的范疇。如果你用這樣的思路理解暗物質和暗能量可能就會得出一個十分荒謬的結論。

現在我們一般認為暗物質是存在的,因為當我們觀察星系的自旋時,會發現星系自旋現象會與引力理論產生沖突,星系中心品質提供的向心力,還不足以讓星系邊緣的天體繞其運動。

如果沒有一種額外的品質參與其中,星系早就分崩離析了,不可能形成數十萬光年尺度的螺旋形狀。由于我們無法直接觀察這種物質,所以推斷它們不參與電磁輻射。

但它們只有參與引力,才能解決引力理論和星系自旋不自洽的困境。另一個就是暗能量,在宇宙中,星系之間在不斷加速遠離,也就表明宇宙在加速膨脹,表現得像斥力一樣。如果按照引力理論,星系之間在引力的作用下會相互吸引,以靠得更近,怎麼可能會加速遠離呢?所以我們堅信有一種力量充當著斥力,在推動宇宙膨脹,這就是暗能量。

我們之所以堅信暗物質和暗能量的存在,是因為我們相信引力在宇宙中是普適的。也就是說引力在宇宙中任何角落,任何尺度下都是適用的。但是我們不妨設想一下,如果暗物質和暗能量被證偽。那麼引力理論就可能是區域理論。

也就是說,萬物相互吸引的自然現象在某一尺度下是成立的,當空間尺度超過一定界限,萬物就變成相互排斥的自然現象了,我們能歸納出萬有引力是因為我們生活在這一尺度下,如果存在一種超過這一尺度的文明,他們可能就會根據萬物相互排斥的自然現象歸納出萬有斥力。當他們用萬有斥力研究我們這一尺度下的自然現象時,就會發現萬有斥力是失效的,因為在我們這一尺度下,萬物是相互吸引的,所以他們也會和人類一樣提出類似暗物質和暗能量的假設,來彌補萬有斥力的漏洞。

以上猜想都是基于激進的修正引力理論。科學家大都愿意相信統一而和諧的理論,所以我們一直在追求萬有理論。相信總有一個極簡理論可以囊括所有自然現象。但或許不同尺度下的自然現象會完全不同,比如在原子尺度以下,電子繞原子核運動就不是圓周運動,

而是一種完全背離巨觀尺度認知的隨機運動,波粒二象性這種自然現象誕生了量子力學,機械運動現象誕生了牛頓力學。現象不同,基于現象歸納的理論也就不同。或許這些現象背后有更深層次的統一,那麼就可以產生萬有理論,或許現象之間本就獨立,那麼萬有理論就不可能存在。

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