醉拳师傅的理论之三大重要意义

戴榕菁

1. 本文的背景

长期阅读我的中文博客文章的读者或许还记得今年初academia.edu上的一位被我戏称为醉拳师傅的对我的写作曾引起好一阵波澜（【[1],[2],[3],[4],[5],[6],[7]】）的作者Henri和他一篇文章【[8]】。Henri和他的那篇文章将又是本文的主人公。之所以时隔半年后又把Henri和他的文章拿出来讨论主要有以下这几个原因：

其一，我个人认为他的那篇文章很有意义，如果不被埋没的话，未来有一天有可能会被认为具有历史价值。不过目前只有我一个人看到了这一点，Henri本人都没有认识到这一点，他只是一味盲目地热衷于宣传说他的文章可以帮助证明从没发生过大爆炸。

其二，今年年初我还没有证明E = mc²/2，在那个时候，我对于能量与质量的关系还比较困惑，有一度一直认为只有势能才对质量有所贡献。在我年初与Henri的文章有关的博客文章中充分表现出我的这些困惑，而这种困惑也直接影响了我当初对于Henri的文章的评论。所以现在有必要对当初我在文章中的错误进行一下纠正。

其三，Henri的文章中确实存在着逻辑混乱的陈述，这与他结果之漂亮显得格格不入。这是我当初戏称他为醉拳师傅，甚至一度怀疑他是否如同油管上那位不露脸不报名头却能把包括很多物理学界一线牛人在内的网上科普频道一针见血地数落得淋漓尽致以致于被认为象外星人的dialect一样是故意打擦边球用错误抵消错误得到正确的结果。而我当初在证明E = mc²/2之前对于质量和能量关系的误解也加重了我对Henri的各种误解，尤其是对他为什么可以通过一系列的错误的逻辑思考得出正确的结论的原因的困惑。但是经过一段时间与他在网上的讨论和私信交流，我发现Henri只不过是一个固执的学者，一心想着用他的理论来推翻大爆炸，却没曾想他在追求那天边摸不着的云彩时，却失去了手里原本捧着的砖石；而我本人在证明E = mc²/2（【[9],[10],[11],[12],[13]】）之后对于能量质量关系的认识的更新也使得我对于Henri的巧合背后的原因的理解。

其三，Henri的文章提供了E = mc²/2之正确性的间接实验证据。

其四，Henri的理论对如何正确认识量子波提出了新的挑战。

2. Henri理论之回顾

这里先回顾一下Henri的那篇文章的内容：

有悖于现代物理学中有关光的官方知识，Henri在他的文章中将光处理为具有6个自由度且质量为m的粒子，其运动速度为c（即我们通常所说的光速）。然后他运用关于6自由度的分子运动论得出每个光子的总动能为6 X kT/2 = 3kT。然后再运用爱因斯坦的质量能量关系 E = mc²并根据光子的势能为零，得出3kT = mc²。

眼尖的读者应该已经看出他的问题：假如光子没有势能，那么根据中学物理的常识，它的总能量应该是mc²/2而不是mc²。不要紧，我们接下去看他如何将错就错最后得出出乎意料的漂亮结果的。

接下来，他又用到普朗克-爱因斯坦的光能公式：E=hf并将它与爱因斯坦的质量能量关系结合，从而得到：hf = mc²。然后他将3kT = mc²与hf = mc²结合得出hf = 3kT。马上我们就会看到这个结果有多漂亮。

前面提到他的光子总能量由于不包含势能应该是E= mc²/2，因此为了仍然得到3kT = mc²这个结果，他的光子就不能是6自由度，而只能是没有体积的3自由度粒子，因为根据分子运动论，3自由度粒子的总动能为3kT/2。

从网上我们可以查到：

k=1.380649 × 10^-23 m² kg s^-2 K^-1

h= 6.62607015 × 10^-34 m² kg / s

T=2.72548 K

Henri将这些值代入了hf = 3kT，并可以得到：

f=170.369 x 10⁹ Hz = 170.369 GHz

而维基解密上给出的由现有的宇宙微波背景（CMB）模型得出的值是 160.23 GHz【[14]】。考虑到按照现代物理学的标准来看的话Henri的上述模型非常粗糙，170.369与160.23 之间如此之小的误差已经足以令人惊讶。但还别急，Henri的结果表明如果按照现有的CMB模型得出的宇宙背景温度来计算的话，Henri的模型得出的辐射能量大于由CMB模型计算出的辐射能量。但另一方面，我们知道今天宇宙学中的直接测得量不是宇宙背景温度，而是宇宙辐射的频率。所以，我们不应该按照Henri自己的上述步骤来评判他的模型，而应该反过来按照官方给出的宇宙背景辐射频率的值推算出的宇宙背景温度来评判Henri的模型。

如果我们取f = 160.23 GHz，那么由hf = 3kT便可得到：

T = 2.56328 K            

也就是说，由Henri的模型得出的宇宙背景温度比CMB模型算出的要低，而宇宙背景温度越低就表明宇宙的膨胀速度越快。这一点其实是一个很好的迹象，这是因为今天的宇宙学面临的一大问题就是由CMB算出的宇宙膨胀的速度低于由更为精确的直接观察亮度得出的宇宙膨胀的速度，而两者之间的误差大概在 (70-66)/66 = 6%左右，而由Henri得出的红移频率与CMB的红移频率之间的误差正好是6%左右。我们知道宇宙膨胀的速度与红移之间有着近似正比的关系【[15]】，所以这样看来，Henri的结果甚至有可能（至少是貌似）直接为当今的物理学界和宇宙学界提供了解决困扰他们的最大的难题之一的哈勃常数危机的答案！

读者或许会说CMB给出的是一个曲线分布，而Henri的文章只给出了一点的值，那是因为和我一样，他的数据来源是网上公开的数据。如果他能得到频率准确数据的曲线分布，那么由他的上述公式不难算出温度的曲线分布。

当然，用膝盖也能得出结论说：当今的物理学界和宇宙学界绝不可能接受Henri的结果，因为那等于是打脸目前整个理论物理学！要知道今天的CMB模型是严格地建立在广义相对论和大爆炸模型之上的，而大爆炸模型本身又是广义相对论和量子力学的结合。如果今天的理论物理学界和宇宙学界能把Henri的结果接受为解决他们的最大危机之一的哈勃常数危机的话，那意味着什么？

不过遗憾的是，Henri本人并没有看出他的理论的真正价值，而是执迷于他的梦想：他的理论可以（从哲学上）推翻大爆炸理论。尽管我在公开的讨论和私信中都苦口婆心地向Henri指出他的理论的真正的价值，并告诉他大爆炸理论是不可能被他推翻的（参见本文附录），他仍然是执迷不悟。

除了上面这个可以说是惊人的结果之外，Henri的那篇文章还有第二个惊人之处，尽管这第二个结果的应用价值与上面第一个结果相比要逊色一些，但是在我后面的讨论中我们可以看出这第二个结果使得上面第一个结果的意义更加重大。

Henri的第二个结果是他的文章中对于宇宙微波背景辐射压力的惊人之作。

根据宇宙学的经典理论，宇宙微波背景辐射呈现出黑体辐射的特性。所以，根据Stefan-Boltzmann定律，我们可得出辐射压力P与能量密度U之间的关系以及U与背景温度T之间的关系为【[16]】：

P=U/3                                                  （1）

U=4σT⁴/c                                             （2）

其中σ = 5.670374 x 10-8 W/m² K⁴     （3）

如文献【[17]】所示，所有这些都是已知的主流物理学理论。将宇宙背景温度T=2.72548K，光速c=299797000m/s代入后，Henri得到：

P= 1.39156 x 10^-14 Pa                          （4）

然后，Henri按理想气体模型得出

P=ρc²/3                                                （5）

其中单位体积的光子质量

ρ=n m                                                           （6）

n为单位体积的光子数目，m为光子质量。

Henri继续用6自由度的E=3kT作为光子的总能量计算n和m。

根据E=3kT和（2）式，我们可以用能量密度除以单个光子总能量得到单位体积中的光子数

n=U/E=3.69807 x 10⁸ m^-3        （7）

另外由mc²=3kT （前面提到过他的逻辑中的问题）可算出光子质量

m=3kT/c²=1.25605x10^-39         （8）

把（7）和（8）代入（6）得到

ρ = 4.64495 x 10^-31 kg. m^-3      （9）

再把（9）和已知的c代入（5）Henri可以得出

P= 1.39156 x 10^-14 Pa              （10）

我把所有的数据都验算了一遍，与他的数据稍有出入，但出入不大。比如，我两次算出的P分别为P= 1.39154 x 10^-14 Pa和P= 1.3926 x 10^-14 Pa，而Henri两次都得到正好P= 1.39156 x 10^-14 Pa。估计可能是我所取的精度与他的计算稍有不同造成的。

上面所有的数值结果我都是亲自验算过，而原始数据都是公开的经典数据，读者可以自己将数据带进去验算。

也就是说Henri按照理想气体模型算出的结果居然和著名的Stefan-Boltzmann模型算出的结果完全一样（我验算时是基本一样）！而这又与宇宙学的官方的所谓黑体模型完全一致！要知道黑体模型与理想气体完全是两个不同极端的模型！

3. 用E=mc²/2重新解释Henri文章中的逻辑缺陷

从上面的介绍我们可以看到Henri的很可能会在历史上留名的重要文章中围绕E=mc²和6自由度粒子模型的问题上存在着逻辑缺陷。首先，为了得到E=3kT这个结果，他需要用到6自由度。但是，因为他的光子模型没有势能，所以他不应该用E=mc²，而应该用E=mc²/2；但是，他又需要将爱因斯坦的质量能量关系与普朗克-爱因斯坦的光能公式结合来得出hf=mc²，这使得他在分子运动学那一部分，就不得不保持3kT=mc²才能得到最后的（漂亮的）关系hf=3kT，这意味着他的光子模型不能是6自由度，而只能是3自由度，因为在3自由度的模型中他可以得到3kT/2 = mc²/2，它等价于3kT=mc²。但这样一来，他计算宇宙微波背景辐射压力的结果就会出问题，因为在那里他必须使用6自由度的粒子模型。

今年年初我之所以将他称为醉拳师傅甚至一度以为他是网军的一个重要原因就是他的上述逻辑明明充满错误，但结果却惊人地漂亮（我这么说是因为我亲自验证了他的结果）！

不过，后来我证明了对于任何物质体系，质量能量关系不是爱因斯坦的E=mc²，而是与之相近的E=mc²/2。这样一来，不但围绕Henri文章中的奇怪的现象完全得到了解决，而且更重要的是Henri的文章成为了我迄今为止能够找到的表明E=mc²/2之正确性的唯一的间接的实验证据！

Wow，我能找到表明E=mc²/2之正确性的实验证据，哪怕是间接的，都是一件可以地动山摇的大事！

为什么这么说呢？原因很简单，因为有世界顶级的实验室曾经声称他们以极高的精度验证了E=mc²【[18]】，这意味着什么？？？大家自己去体会吧！

为什么说E=mc²/2能够解决围绕Henri文章的所有的奇怪现象呢？原因很简单，因为有了E=mc²/2，Henri就可以放心大胆地同时运用6自由度粒子模型和质量能量关系了。

首先，Henri不需犯中学生都不会犯的错误来用E=mc²计算他的光子的动能。其次，当他把普朗克-爱因斯坦的光能公式与质量能量关系相结合时，他得到的不再是hf=mc²，而是hf=mc²/2。这样一来，他就可以放心大胆地用6自由度的粒子模型来得到那个惊人地漂亮的hf=3kT，与此同时，他计算宇宙微波背景辐射压力的漂亮结果也不会受到任何影响！

我已多次给Henri私信，告诉他我对E=mc²/2的证明是对他的大好消息，使他可以放心地运用6自由度的模型，并鼓励他引用我的证明E=mc²/2的文章，这样对他是大大的好事。但他一开始一直持排斥的态度。后来我把话说的重了些，我让他去请教他们那里的小孩子们，当一个粒子的速度为c而且没有势能的时候，它的总能量到底是mc²还是mc²/2。这时他才稍微松了口说，看来E=mc²/2是有道理的；但他根本没有理解我向他解释的他自己的文章的重要价值，仍然在那里和我扯什么他的文章可以帮助推翻大爆炸理论。

4. Henri的结果与量子力学之波理论

到这一步为止，我们已看到Henri的文章的两个非常重要的价值：1）给出比CMB的结果更接近直接观测的结果，从而为解决目前理论物理和宇宙学的一大危机提供了一个可行的理论；2）为我所证明的E=mc²/2提供了间接的实验证据（这比解决宇宙学危机的意义更加重大。。。读者自己去体会）。不过，Henri文章的价值还不止于此。

Henri他能用关于6自由度粒子运动的经典物理学理论得出比由基于广义相对论和量子力学的CMB模型得出的结果更符合直接观测的结果这一点对于作为量子力学的最最基本的波粒二象性有着重大的影响。

我们知道，过去几百年中，人们通过大量的实验发现光具有波粒二象性。于1926年Max Born更是把波粒二象性中的波动性解释为“几率波”。在Born之前，包括发表了著名的量子力学方程的薛定谔在内的物理学界都把量子的波动性解释为“物质波”。

尽管物理学界已经接受了Born的“几率波”的诠释，我本人其实一直倾向于接受物质波的概念。这是因为物理学界自身表现出来的矛盾：一方面理论物理界把量子波动解释为“几率波”，但另一方面实验物理学界却完全把粒子运动按照物质运动而不是几率运动来计算其在加速器中的运动规矩和能量，而加速器不但是实验粒子物理的唯一法宝，根本就是他们的命根子。

实验物理界之所以这么做的原因很简单：“几率”是无法按照物质运动的轨迹运行的，“几率”更无法和其它粒子发生碰撞。一个例子突然以以30%的几率具有计算出的速度以80%的几率出现在该发生碰撞的地方是无法按照预定的实验计划来将原子核打碎的。

但是，Henri的结果却告诉我们，光子在运动时它的“粒子”性还真的就和一般粒子一样地可能用经典的分子运动论来计算。这样的粒子既不具有量子几率特征，更不能是物质波。

Henri的粒子模型本身没有涉及几率，这对几率波的理论其实是一个重大威胁。这是因为不同于物质波，所谓的几率波就是作为物质的粒子按照波状的几率以一定几率的动量出现在某个地方，这里的核心物质仍然是粒子，但是，Henri的粒子显然根本不涉及几率波的问题。

另外，Henri的粒子模型的成功对于把光看成是物质波更为不利。这是因为Henri的模型是完全彻底的物质粒子的模型，这样的模型与物质波是很难兼容的。

但另一方面，大量的实验又已经表明不但光是某种形式的波，而且物质也是（德布罗意）波。

因此，Henri的文章向我们提出了到底应如何正确地看待量子的波粒二象性的挑战。

5. 结论

Henri的文章有如下三个价值：

1）它向CMB模型及其所依据的作为现代物理之基础的理论物理的基本发起了挑战；

2）它为E=mc²/2提供了间接的实验证据；

3）它要求我们对作为量子力学之根本的波粒二象性的意义进行更为深入的审视。

附录. 大爆炸之哲学合理性

尽管现有的大爆炸理论在具体的细节上可能存在着不足，但象Henri那样地试图证明大爆炸从来没有发生过是缺乏哲学的合理性的。

与提出大爆炸理论的近一个世纪之前不同，今天如果有人要彻底否定曾经发生过大爆炸，他不仅仅要否认宇宙膨胀这一现象，更要对今天人们关于宇宙的几乎所有的理论进行否认。

比如，他需要否认太阳是通过核反应燃烧其内在的能量而发光。为什么这样说呢？这是因为假如他承认太阳是通过核反应燃烧其内在的能量而发光，那么他就要承认太阳会有因为能量耗尽而终结的那一天，而他如果承认太阳有终结的那一天，那么他就要承认太阳有开始的那一天。但如果他承认太阳有开始的那一天，他就要面对太阳是如何开始的。

另外，他还要否定宇宙间有不知多少亿万个类似太阳的恒星。如果他不否认这一点，而又承认太阳有开始的那一天，那么他就要面对无数个类似太阳一样的恒星是如何开始的问题。

目前来说，大爆炸理论为我们这个四维的宇宙中所有的星体的开始提供了一个最包容最自洽的理论。人们可以对这个理论的具体细节进行修正，但如果要从哲学上彻底推翻曾经发生过大爆炸这件事，那么他们要么彻底否认诸如太阳需要能量来燃烧这一知识，要么就用无数个无法兼容的小爆炸来代替大爆炸来解释我们这个四维宇宙中的星体的起源。这显然是不可取的。