伍岳明 （wuyueming001@hotmail.com）　2007.09

人类已经进入二十一世纪，自然科学发展中许多深层次问题还没有解决，又涌现出许多新问题摆在世人的面前，需要人们采取正视而不是回避的态度，从原理、本质、规律上加以认知，这也是国人面临的挑战和机遇。基于以下三点原由，笔者提出“共旋引力波”假说。

第一：敢于从原理、本质、规律上认知自然科学发展中提出的新问题。

“共旋”假说隶属于基础研究范畴，基础研究的动力来自于科学发展过程中的内部矛盾，来自于人类社会与自然发展中提出的许多新问题，需要从原理、本质、规律上加以认知。 1997年3月9日，在我国漠河的一次日全食观测中，我国科学工作者发现日全食前后有两个异常的重力场低谷现象，该现象最早是由印度科学家在日全食期间出人意外地发现的。这一“引力异常”现象一经发表就引起了广大天文学家的广泛关注。这也是大自然向人们提出的新问题，重力丢失现象的确存在，是否说明引力在大尺度下有附加值，还是可能引力是若干种相互作用的复合产物。该现象促使理论物理学家开始着手建立新的引力模型与引力理论，因为依据牛顿的万有引力理论和爱因斯坦广义相对论均很难解释该现象。可以这样说：“引力异常”现象的发现，为人类最终揭开引力之谜提供了一个新的契机。地球物理学家陈运泰院士也表示，这极有可能是物理学界一个重要发现的前夜。在这种学科发展史发生转折的关口，更需要有一个宽松的科学环境。爱因斯坦说过，进行科学研究要有两类自由，一个是外在的自由，不会因为发表不同的观点而受到压制，二是要内心的自由，内心的自由就是要有自由的思想，不要总是拘囿于传统的理念。我们国家现在非常重视创新，不会因为发表不同的观点而受到压制，但是由于我们现在的传统、文化、机制、环境存在的问题，还没有一个“百花齐放，百家争鸣”的科学春天环境。“业余（或称民间）科学爱好者”很难有发表不同的观点的机会。非得外国杂志发表才认可，我们中国人还缺乏自信心，我们应该敢于质疑现存的知识体系，创造新的理论和方法，或者针对大自然提出的一些重大问题，寻找科学的答案，树立攀登世界科学高峰的自信心，从而实现自主创新。自然科学中深层次问题还很多，如：太阳系星球转动的能量亿年不减，是否违反能量守衡定律？难道真是上帝踢了一脚吗？出现日全食期间的 “引力低谷异常现象 ”的原因是什么？爱因斯坦预言的光线近日偏折现象已被证实 ,是时空弯曲造成的吗？笔者提出的“共旋引力波”假说就是基于这种认知而提出的。

第二：要弘扬优秀的传统文化，创新先进的科学文化

文化，是一定社会的经济和政治在观念形态上的反映，是人类社会历史发展的积淀和产物，它既是一种社会生活方式，又是一种精神价值体系。中国是一个传统文化底蕴深厚的国家，在五千年的文明进程中，留下了丰富的文化遗产。我们应该取其精华、去其糟粕，结合时代精神加以继承和发展，做到古为今用。有人认为 “中和” 精神是贯穿我们中华民族整个传统文化的精髓。其表现为五个方面，即：整体观念、人伦观念、和谐观念、爱国观念、自强观念。中国传统文化把宇宙看成是一个整体，强调 “天人合一” ，强调对自然、社会的统一性、整体性的认识。

这种整体观念反映在社会活动方面是：认为全局利益高于局部利益，整体利益高于个人利益，形成了以民族大局为重的独特品格。这无疑是中华民族形成强大向心力，长久保持团结和统一的重要原因。中国传统文化重视人际关系的和谐，重视伦理道德。在哲学、宗教、文学、艺术等各种文化表现形态中，传统伦理思想处于中心地位，起着支配作用。这种人伦观念，造就了历史上众多的公而忘私、舍生取义、品格高尚、精忠报国的仁人志士，推动了文明的进步和发展，使中国成为世界景仰的礼仪之邦。这种整体观念强调的是“和谐”。追求和谐是中华传统文化的基本精神。和谐观念认为人与自然、人与社会是和谐统一的，把家庭、邻里的和睦和国家的统一看成是天经地义的事情。使人们自觉地把个人前途与祖国命运联系起来，以报效国家、振兴国家为己任，自觉维护国家利益，从而焕发出强烈的民族自尊心和自信心，这种崇尚和谐的价值取向，对于形成中华民族的凝聚力以及维护社会的稳定起了十分重要的作用。

这种整体观念反映在自然活动方面是我们中华民族的独特的整体思维方法。我国先哲们画的《太极图》是最完整，最形象地反映对“天、地、人”的整体思路。概括了中国古代文化一些最基本的观念；分为阴阳的气是世界存在的基础，阴阳二气的运动是一切运动的基础。最能反映东西方不同思维方法的是中西医学。中医学把人体看成是一个以脏腑经络为核心的有机整体，把人和自然都看成是阴阳对立的两个方面。认为疾病的发展是阴阳失调，邪正斗争的过程。而西医起源和发展于近代的科学技术“分析时代”，运用分析方法、实验方法、数学方法、归纳方法等，把事物分解为其组成部分去认识。中医和西医分别运用着“系统论”与“还原论”两种不同思路。分别有着不同的特长和优势。各取所长，走中西医结合是势在必行之路。四百多年来，西方科技运用“还原论”采用“分析方法”使世界科技得到长足进展。今天人类已经进入二十一世纪，自然科学发展中许多深层次问题和许多新问题，需要人们采用新思维、新方法去面对。

目前，我国基础研究往往跟踪模仿的多，还缺乏科技创新的自信心。中外科学史上的许多重大基础研究的成就和突破，并不一定产生在经济发达的地方，也并不一定出自于名家。最为重要的是创新者有没有自信心，是否敢于质疑现存的知识体系，创造新的理论和方法，或者针对自然科学发展中已经存在的一些重大问题，寻找科学的答案，树立攀登世界科学高峰的自信心。当年的爱因斯坦就是一个很好的例子。当年他没有经费，在一家专利局做不知名的收入微薄的审查员。但是他有勇气挑战牛顿力学体系，提出了狭义相对论。古今中外有许多发现和发明中途夭折，就是因为没有足够的自信心去挑战传统理论；已经观测到的实验现象本可有重大发现，却因视而不见或不敢相信，因而不能有新的突破。二十一世纪的今天，需要国人树立自信心，运用本民族整体思维方法去思考“天、地、人”，去研究宇宙、太阳系、地球及我们人类自身，弘扬我国的优秀传统文化，创新世界的先进科学文化

第三：受德布罗意的物质波理论的启发

德布罗意是法国科学家，他开始研究物理学时，适逢现代物理学发生深刻革命的时代． 1900年，普朗克研究黑体辐射时假定谐振子取分立的能量，提出量子的概念，由此出发，他推导出能够描述黑体辐射规律的普朗克黑体辐射公式．但是，人们并没有认识能量子的重要性，只把能量子看作仅仅是在支配物质和辐射相互作用过程中是合适的，频率为 的物质振子，仅仅以 的倍数发射或吸收能量。直到 1905年，量子概念才发生了重要发展。1905年，爱因斯坦发表了题为《关于光的产生和转化的一个启发性观点》的论文，文中通过对黑体辐射的研究和论证，得到并提出了光量子的概念，并用它成功地解释了光电效应。这一工作的意义之一，在于光量子的概念是在分析和研究黑体辐射基础上得到的，表明量子概念具有比较普遍的意义。爱因斯坦认为：密度小的单色辐射，从其热现象方面的行为看，仿佛是由一些独立的能量所组成。二十世纪初期，人们通过对 X射线的研究认识到，X射线具有时而象波、时而象粒子的奇特性质。 1913年，玻尔提出原子中的电子运动的量子化条件，原子中的电子只有可能进行某些运动，成功地解释了氢原子光谱。玻尔的量子化条件没有理论基础，是人为规定的。 1919－1922年，法国物理学家布里渊提出了一个解释玻尔的量子化条件的理论。布里渊把电子和波作为一个整体进行研究，设想在原子核周围存在着一层以太，电子在其中运动掀起波，这些波相互干涉在原子核周围形成驻波。这些研究成果，尤其是布里渊的理论对德布罗意提出物质波思想产生巨大影响。

德布罗意重新开始研究理论物理，物理学面临着的主要困难是：对于光需要有微粒说和波动说两种理论；确定原子中电子的稳定运动涉及到整数，这些都是当时人们 /

无法理解的事实。德布罗意首先考察光量子理论和玻尔的量子化条件．确定光微粒能量的表达式是 ，这个公式中包含着频率 ，而纯粹的粒子理论不包含频率的因素；确定原子中电子的稳定运动涉及到整数，而物理学中涉及到整数的只是干涉现象和本征振动现象。这些结果使德布罗意想到，对于光需要同时引进粒子的概念和周期的概念；对于电子不能简单地用微粒来描述电子本身，还必须赋予它们周期的概念。于是，德布罗意形成了指导他进行研究的全部概念：在所有情况下，都必须假设微粒伴随着波而存在，他的首要目的就是建立微粒的运动和缔合波的传播之间的对应关系。

1923年夏末，德布罗意已开始形成他的相波（后来他称为相位波）概念， 9月10日，他发表了关于物质波理论的第一篇论文——《波和量子》，文中提出的思想可以被看作是波动力学理论的开端。两个星期后，德布罗意又发表了《光量子、衍射和干涉》的论文，明确提出相干波的概念。文中明确指出：要描述一个动点的运动，观察者必须将这一运动与一个非物质的、在同一方向上传播的正弦波联系起来。在观察者看来，这一波的频率等于上述动点的总能量除以普朗克常量 h．同年10月8日，德布罗意发表关于物质波理论的第三篇论文《量子、气体运动理论以及费马原理》。文中阐述了波与粒子的对应关系，他假定与任何粒子相联系的相波，在空间任何点与粒子同相位．相波的频率与速度由粒子的能量和速度所决定．德布罗意的这三篇论文是物质波理论奠基工作的开端。继这三篇论文之后，德布罗意着手撰写他的博士论文《量子理论的研究》。 1924年11月，德布罗意通过论文答辩，获博士学位。他的博士论文包括了近两年研究的一些成果，比较系统地论述了物质波理论，得到物质波的一些重要结果。德布罗意认为，任何运动着的物体都伴随着一种波动，而且不可能将物体的运动和波的传播分开，这种波称为相位波。存在相位波是物体的能量和动量同时满足量子条件和相对论关系的必然结果。德布罗意考虑静止质量为外、相对于静止观察者的速度为 v的粒子，他假设粒子是周期性内在现象的活动中心，它的频率，是普朗克常数， 是粒子的内在能量。以狭义相对论原理和严格的量子关系式为基础， L．德布罗意通过严格论证得到：相位波的波长是，是相对论动量，这就是著名的德布罗意波长与动量的关系。此外，德布罗意把相位波的相速度和群速度（能量传递的速度）联系起来，证明了波的群速度等于粒子速度，确定了群速度与粒子速度的等同性．他的这些研究成果形成了比较完整的物质波理论．

德布罗意撰写论文时，他的哥哥（ M．德布罗意）建议他的论文应包括实验部分，可是他没有采纳这个建议．他的物质波理论是在没有得到任何已知事实支持的情况下提出来的，这就使得答辩委员会对物质波的真实性存在疑虑，答辩委员会主席佩兰就提出了物质波如何用实验来证实的问题．对佩兰的提问，德布罗意回答：用晶体对电子的衍射实验验证物质波的存在是可能的．他的这个思想是早已形成的，他曾在 1923年9月24日《光量子、衍射和干涉》一文中指出：从很小的孔穿过的电子束，可能产生衍射现象，这也许会成为在实验上验证物质具有波粒二象性的方法。他还曾向他哥哥的同事道维里叶提出做电子的衍射实验，后者因忙于电视实验而将其搁置。

物理学的发展需要理论的和实验的两只脚向前迈进，现在理论这只脚已经先向前迈进了一步，这就给实验提出了研究课题。物质波理论提出后，如何从实验上证实物质波存在就成了人们关注的一个热点。

按照德布罗意理论，经过几千伏加速电压的电子束，其波长数量级为 ，这与 X射线的波长是同一个数量级，因而可以用晶体对电子的衍射实验验证物质波。德布罗意的理论一传到美国，就在纽约开始了显示电子衍射的实验。尽管这个实验开始并不是为验证波动理论而做的，但是到了 1926年，这项工作的目的已经转变为验证物质波理论。1927年初，戴维森和革末通过实验发现，在镍晶体对电子的衍射实验中，有 19个事例可以用来验证波长和动量之间的关系，而且每次都在测量精确度范围内证明了德布罗意公式的正确性。戴维森实验所用电子束的电子能量很低，仅有 50－600电子伏特。同年G.P.汤姆逊用较高能量的电子做了晶体对电子束衍射的实验，他让电子能量为 1000－8000电子伏特的电子束垂直射入赛玛哈、金、铂或铝等薄膜上，观测产生的衍射图样。实验观测和由德布罗意理论得到的结果非常一致，这充分证明了电子具有波动性，再一次用无可辩驳的事实向人们展示了德布罗意理论是正确的。以后，人们通过实验又观察到原子、分子 ……等微观粒子都具有波动性。实验证明了物质具有波粒二象性，不仅使人们认识到德布罗意的物质波理论是正确的，而且为物质波理论奠定了坚实基础。

德布罗意的物质波理论认为：原子、分子 ……等微观粒子都具有波动性，并由实验证实物质具有波粒二象性，受德布罗意的物质波思想启发，几年来笔者也有一个“胆大妄为”的奇想：宏观的星球也具有物质波，引力波由此而来产生，于是笔者提出了“共旋引力波”假说。

运用“共旋引力波”假说的波动性质解释了日全食期间的引力异常现象；运用该假说的三角函数公式、幂级数展开，化简得出的计算式，对爱因斯坦在他的广义相对论中提出的三大预言： 1、引力红移；2、光线偏转；3、水星近日点进动。（三大预言均已被物理学家设计出的观测实验所证实）。均能用“二体问题”进行定量计算，计算值与实测值有较好的符合。运用该假说还发现了目前人们称之为“非球形摄动”、笔者称之为“共旋梯力”；以及目前人们称之为“科里奥利力”、笔者称之为“共旋梯力矩”的作用力。因此可以认为这些现象是对“共旋”引力波假说的一种验证，所以说共旋理论是值得探索的领域。

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