从科学常识中微小的疏漏说起

霁雪

从科学常识中微小的疏漏说起


传说1900年4月，英国物理学家开尔文勋爵（Kelvin William Thomson）在大会上宣称：“建立在牛顿奠定的经典物理学大厦已经坚不可摧。物理学已难有什么新发现，剩下的只是越来越精确的测量……，但是有两朵小小的乌云正笼罩着光和热的动力学理论……。” 这的确是著名的宣言，一方面一语道破了物理学的新发展方向，另一方面高度总结了经典物理学两百多年的成就，起到了为经典物理学保驾护航的目的。
果然，从此以后整个世界，无论是谁都再不敢对经典物理学的条条有所猜忌。
但是，大自然是客观的，也是无情的。百多年来一系列一系列日常生活中的不解之谜不断发生，这些不解之谜困惑着一批又一批的学子。其中和水有关的疑问占据了极大的比例。许多迹象表明，现在是对经典物理学究竟是不是坚不可摧的大厦进行反思的时候了。
举一个比较复杂一点、高级一点、前沿一点的例子：天气预报的难题。
天气预报既是人类科技最古老的话题，又是最先进的科技。现代的各国气象部门，都是一些武装到了牙齿的机构，他们拥有火箭、雷达、人造卫星、拥有成千上万个地面观察站、拥有数不尽的专用仪器和设备、拥有超级计算机、拥有成千上万名博士、专家、研究员；拥有几十万职业观察大军、拥有一套独立的、庞大的、气象学理论体系。但是无论哪一国的气象部门，至今尚没有一个能为其国家，完全准确地无误地提供当天或明天的天气变化预报的。
究竟是什么原因使天气变化的精确预报那样的难以实现？是天气的变化实在太复杂，还是气象的监测理论偏离了正确的思维规则？
再看一些简单的日常现象例如：
花生为什么炒了以后要凉透了才会脆？有谁能准确的解释出来吗？
有人猜测说，那是水分蒸发的结果。那么为什么把花生回炒一下的话，刚才还是脆的花生又回软了呢？
与炒花生回软差不多的现象在日常生活中不计其数：已经晒干的衣服，用热熨斗一压，这衣服上就会直冒出热气来了；
冬天，身上穿着的牛仔裤，当你走近烤炉边的时候，你就会发觉本来干爽的牛仔裤突然变得发硬了，好像淋着了水一样；
办公室里，明明是很干燥的复印纸，当被激光的复印机复印一次之后，原来平整的纸就会变成潮湿、弯曲、软软的纸了。
一个世界著名的“姆潘巴”现象（为什么热水可以比冷水更快的结冰），困惑了物理学界整50多个年头，去年奥运会伦敦皇家化学协会企图借奥运会的东风，向全世界征集解答。结果也还是没有解开这一谜底。
……
面对诸多的不解之谜。
学术界的表现令人失望，他们不敢怀疑经典理论会有什么疏忽或缺陷。
现代气象学竟然采用了一种“啊Q式”的办法，以一些似是而非的解释，企图自欺欺人地把气象学自己和所有的人都蒙骗过去。他们推出了一系列的专用技术词汇，如厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等等，来搪塞人们的视听。
什么是厄尔尼诺？什么是拉尼娜？
从词典里我们找到了解释：厄尔尼诺现象（El Niño Phenomenon）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象。正常情况下，热带太平洋区域的季风洋流是从美洲走向亚洲，使太平洋表面保持温暖，给印尼周围带来热带降雨。但这种模式每2～7年被打乱一次，使风向和洋流发生逆转，太平洋表层的热流就转而向东走向美洲，随之便带走了热带降雨。
这些解释你看懂了吗？没有，好！让我来简单地归纳一下。
用中文简单的解释，厄尔尼诺就是反常气候现象！而拉尼娜呢就是反反常气候现象！反反得正吗？不！更反常了。
可以看出，现代气象学根本没有打算用任何的经典物理学的科学原理，来深层分析那些有规律的气候变化的必然过程，而是令人费解地，推出了一个又一个含义模糊不清的学术名词来解释另外的一系列的不知原因的有规律变化。这明明是在故意地宣扬天有不测风云，根本不是在进行认真的科学研究、根本不是在挖掘事物的最基本的规律。
而像姆潘巴现象这样的著名物理学难题，在中国竟然被许多的学者称为是科学世界的头等大骗局等等，企图从根本上否定，这种被数以千计的世界物理学家正仔细地研究着的姆潘巴现象的实际存在！

霁雪

千里之行始于足下
为了揭开这些难题，本文的作者认为，我们需要从物理学的那些最最基本的原理开始，一节一节地，一页一页地，一行一行地，一寸一寸地仔细地审查，看看是否经典物理学有什么疏忽的、谬误的地方。以至一直阻碍了对气侯异常现象或姆潘巴现象等的世界难题的破解。
什么是物理学的最最基本的原理？
通常我们可以把那些最基本的原理称作为常识——科学常识。又可以称作是基本概念。这些是比牛顿物理学还要基本的理化概念。
例如：什么是液体、固体、气体。什么是蒸发、什么是凝结、什么是升华、什么是凝华等等。
如果，在这样的基础问题上，有任何含糊不清的描述或者不够仔细的观察的，经过其后300多年的从宏观翻到微观，又从微观翻到宏观的反复分析，原来些微的观察疏忽必然得以连续的误导，失之毫厘谬以千里，其后果的严重性、其谬误被无限扩大的程度是很难想象和难以估计的了。现代气象学不能作出精确的天气预报，经典物理学不能揭开姆潘巴现象真相的原因，也许就在其中了。
我们还是从水的最最基本的特性或原理着手。
总以为，在水这样为人熟悉的事物上，这些最基本的科学常识是不会错的了。但是，一经检查，结果却大大地超出了我们的忍受能力之上。
例如：水蒸气是看不到的。但是当我们看到开水壶口上喷出的白雾的时候，有至少50%的人会认为，那白雾就是壶里喷出的水蒸气。而另外50%的人虽然知道那白雾并不是水蒸气，却也承认那是壶里喷出来的白雾是水蒸气遇冷结成的雾珠！这样的认识，粗看起来好像很现实、很直观、很合理。但是，仔细的想想就不是那么正确了。



以上的一段描述是从小学科学课的教案中找出来的，在这其余的50%的人中包括了教案的老师，他们虽然承认水蒸气看不见，但是却实际上认同，壶里喷出的水蒸气几乎是和这些白雾一样，同时上升的。所以，这样的教案，实际上还是把白雾的形状看成了水蒸气在空气里的扩散过程中的扩散轨迹。
但是对照经典物理学里气体的性质仔细的想想，这些白雾显然只能代表壶口上方热空气上升的轨迹。而无法确定就是水蒸气扩散的轨迹，因为空气是看不见的，水蒸气也是看不见的，已经知道热空气会在冷空气的环境中上升，但是水蒸气和热空气是绝然不同的气体。从热空气的移动并不能直接推理出水蒸气会简单地和热空气同步的移动。
物理学演绎的每一步都需要经过验证，但是在这样的教学过程中，水蒸气是随着空气同步的移动显然没有经过严格的推理验证。这样的科学常识包含着一种疏忽，所以这样的科学常识明显地是一种误导。这样的常识教育应该是不容许的。
问题严重性还在于，这一个例子是几乎全世界近百年来所有小学科学课的教学内容。对一代又一代的小孩子们洁白无暇的脑子输送这样的似是而非的内容，会导致怎样的后果呢？
这显然是个十分现实的问题，上升到现代气象理论就是大气层的风能够把水蒸气送来送去吗？而回到物理学是，就是不同的气体之间的相互作用有多大的问题。
那么在物理学里不同气体的相互作用是怎样描述的呢？
物理学的基础理论告诉我们，任何气体都会在其自身压力作用下充满包含它的容器，任何气体只有在自身压力梯度的作用下发生移动，而与包含这种气体的容器空间里是否有其他的气体存在无关。
无关？
显然按照气象学的水汽输送理论，水汽是依靠风来输送的，是有关的，例如对于中国的内陆，“长风不度玉门关”。就是因为海风吹不到那里，所以特别的干旱。
而按照物理学的理论，水汽是应该在自己的压差下向整个容器空间平衡的，如果中国的内陆的干燥代表的是水汽压力低，那么水汽就自然地会从压力高的地方向那些内陆移动过去。不需要其他气体的输送过程，而且其他的气体也不具备这样的输送功能！在地球上同一高度的大气压力几乎处处相等，就是大气服从气体的基本定律的证据。那么为什么水汽会有例外呢？难道水蒸气不是气体吗？
面对这样的两个绝然相对的理论，我们应该相信哪一个呢？
没有中间的调和路线可以从中周旋。两者必居其一，要么是现代气象学错了，要么是经典物理学错了。
然而，如果真是现代气象学错了，那么现代气象学该怎样的按照经典物理学的原理进行修改，如果是经典物理学错了，难道现代气象学就对了吗？显然问题变得更玄乎了！
其实对于中国内陆的干燥，如果果然是因为水汽压太低而引起的。那么测量一下水汽压不久结了吗？于是有人提出，水蒸气的压力高低可以从相对湿度的高低上得到认证，中国的内陆相对湿度很低，所以水蒸气的压力必然很低。可见水蒸气不会自动的从外地补充过来。
但是当我们再来仔细的研究研究这个相对湿度究竟是个什么玩意的时候。问题有变得更复杂、更玄乎了。经过调查，尽管相对湿度本身仅是一个人为规定的物理量，没有好多的水分可以挤榨，但是我们却意外的发现，现代技术对于相对湿度的测量，却是一个疑团重重的现代科技黑洞。
首先相对湿度作为如今气象科学里的一个十分重要的参数提出百多年以来，却始终没有解决“直接测量”该参数的难题。到目前为止的所有的相对湿度的测量技术都是属于“间接”的测量方式。
其次，相对湿度的测量发展至今，尽管已经有了几十种类型的测试方法和几百种仪器。但是在实际上都是以“露点法”一种方式测定的结果作为“测定标准”的封闭型计量手段。也就是说露点法相对湿度的测定数值究竟是否正确，无法从任何的其他湿度测量方法得到验证。全凭了露点法一种方法说了算。
这种情况在运动场里就叫做既当运动员又当裁判员。
而从逻辑学的角度，露点法相对湿度的测定值则是一种“孤证”。不管是大型的还是手持式的数字湿度仪都无法证明他的测定结果是正确的！而只能证明测定的读数和露点法的测定值读数十分接近。不管有多少万只湿度仪同时测定出了相接近的相对湿度值，他们所能代表的仍然是露点法一种的测定值。依然是一种“孤证”。
那么露点法相对湿度的测定值到底准还是不准呢？
一系列一系列的追问，已导出了越来越多的疑问，几乎让我们无所适从。难道这些一系列的常识都是错的吗？
好在物理学的一切理论都是可以从实验得到证明的，而且必须得到验证。从下一篇起我们将从一系列最简单、最基础的实验一步一步地检验。看看从我们的最基础理化理论开始到底有多少不容疏忽的漏洞已经长久地发生了。

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越
显然，通过以上的分析，我们已经隐隐地看到了一连串的疏忽和漏洞，千里之堤溃于蚁穴，有一大批的经典物理学的理论将要在这些漏洞面前发生颤抖，一大批的科学技术上层建筑的现代理论将要受到巨大的冲击。
但是，这究竟是好事，还是坏事！！！

是好事。肯定是好事！

世界著名的“姆潘巴”现象（为什么冷水可以比热水更快的结冰）
应该是“热水”比“冷水”更快的结冰吧？

霁雪

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    不能缺少“可以”两字，因为在相同的条件下热水不一定比冷水先结冰。还必须在“恒定”的大约零下10度以下的环境中才会发生。变动的环境里结果不一致。

喔！是我写错了。马上就改掉。谢谢提醒。
以下是网上找到的一张比较典型的“姆潘巴”实验的温度测定图表。