物理學的“烏雲”：物理學的危機和機遇

央視國際 (2005年03月02日 11:04)

　　聯合國將2005年定為“國際物理年”，以紀念20世紀初量子力學的創立和愛因斯坦對20世紀物理學發展的偉大貢獻。

　　紀念這些科學巨人的偉大貢獻，不禁使人想到：是19世紀末的物理學危機成就了20世紀的這些偉大發現。

　　現在，物理學正面臨新的危機。

　　筆者自1992年以來研究一種新物理過程，涉及的問題存在於實驗室工作和天體物理等多個方面。

　　在實驗室方面有：室溫下電解重水可出現“超熱”和（d，d）聚變；低電壓下氘氣輝光放電産生>~10keV-100keV的X射線和γ射線，並且也有（d，d）聚變……這些都超出了現有核物理知識範圍。

　　具有更大挑戰性的是：室溫電解輕水（~10V）可産生~10keV的X射線，氫氣輝光放電可産生遠超出放電電壓的X射線（1.5kV放電電壓，産生~10－20keV的X射線）。

　　還有一類被實驗學者認為是“核嬗變”、“生物嬗變”的現象：在輕水、重水電解時，出現了元素質量增加1、2、4、8甚至12的現象。不單一些權威學者驚呼是“病態科學”、“偽科學”，連實驗學者自己也感到不可思議。類似的現象還有更古老的“聲空化現象”、“聲致發光”和“超聲核聚變”以及倍受爭議的“奇異水或聚合水”。

　　在天體物理方面存在著另一個科學難題，即太陽耀斑的放能機制。

　　自1859年發現太陽耀斑後，太陽耀斑是如何産生的一直是個謎。到了20世紀後半期，根據各種探測衛星和觀測儀器的觀測結果，科學家們提出了多種模型，但都不能解決這一問題。

　　2002年之前，太陽學者認為，這是由於探測精度不夠所致。可是2002年發射的RHESSI探測衛星在3－100keV能段的能量分辨率為1keV，而理論學家仍然不能解釋觀測到的~12.5keV和~25keV的X射線線發射，甚至對這樣的觀測結果也抱以懷疑態度。

　　更使現行理論陷入困境的是，在軟X射線為主的耀斑中，9－12keV的X射線發射早于3－6keV的X射線發射，這是對建立在倫琴X射線發射原理和等離子體理論基礎上的模型的又一無法克服的挑戰。

　　一系列的高能天體流行理論面臨著觀測事實的挑戰。有些所謂天體可能是人為的杜撰。黑洞、中子星和超新星就是這樣的概念。對於γ爆和軟γ重復爆，也將由於黑洞、中子星和超新星的不存在而使一些所謂“標準模型”、“後標準模型”不能成立。

　　類星體被稱為“謎天體”，李政道稱其為“四朵烏雲”之一。而一些相對論學者把它的jet看作是“超光速”的依據。在2002年之前，物理學者和天文學者在著述中認為，暗物質佔宇宙的90%%，並認為有兩個證據：星系外邊星體的運動速度不趨於零；星系內溫度108K物質不飛散。推定存在引力勢阱，暗物質佔90%%。

　　可是，到了2003年，隨著美國《科學》雜誌發表的文章稱：暗物質佔23%%，暗能量佔73%%。於是人們驚呼：現在物理學存在“一團烏雲”，並且一致認為96%%為不可知的暗物質和暗能量，這個暗能量的來源是根據Ia型超新星的觀測。

　　宇宙在加速膨脹。可是蒂喬超新星和SN1006超新星的X射線譜證明，這個根據是不可靠的。同樣，仙后座的CasA和SN1987A也證明，Ⅱ型超新星也不是恒星的塌縮。還有霍金的“黑洞輻射”，人們稱為“霍金輻射”。用觀測事實檢驗，這些均與現有的黑洞候選體的輻射無關。

　　上述三個領域的矛盾預示著物理理論又面臨一次新的挑戰，而這些現象可能與一種新的物理機制相關，筆者把它稱為“電子-離子束縛態及其引發核過程”。

　　其主要內容是氫、氘在特殊的條件下，例如輕水、重水電解，氫氣、氘氣輝光放電，日冕及星冕的條件下會産生非倫琴方式的X射線和非熱核反應的（d,d）聚變等核反應，類地行星大氣中的類似過程……當人們還不肯相信這些實驗事實時，也就無法理解和解釋這些現象。

　　歷史的經驗值得注意。每當物理學處於飛躍的歷史時期，人們對於危機的態度大致有三種：有些人往往不易跳出已有經驗的束縛；有些人因為沒有深入了解而表現為從眾心理；極少數人不怕失敗敢於冒著各種不公正待遇和犧牲而苦苦求索。

　　在發展重大基礎科學理論時，中國科技界應該拿出勇氣，團結協作，迎接挑戰，實現老一輩革命家和科學家的殷切期待：“中國人應當對人類有較大貢獻。” （北京應用物理與計算數學研究所 魯潤寶 ）

責編：戴昕 　來源：科技日報