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物理学的困惑与物质世界的本来面目 【唯有茶烟】 http://blog.sina.com.cn/u/5124787017 摘要： 本文提出并阐述了两个基本观念：一是物质和空间有着更为丰富的构成和性质（非对称、非全同）；二是不同层次上的物质和空间有着不同的时间尺度。当我们利用这两个基本观念来重新审视物质世界时，当前理论物理学存在的那些重大问题或困惑似乎自然而然地消失了；相应地，一个统一的物质世界图景呈现了出来。 目录： 一 引言； 二 理论物理的哲学和数学基础是坚实的吗？ 三 不同层次上的物质和空间有着不同的时间尺度； 四 错过的历史转折：原子的类太阳系结构； 五 重新认识这个物质世界。 一、引言； 李·斯莫林教授在他的《物理学的困惑》一书中列举出了当今理论物理学存在的五大问题：从导致宏观(宇观)和微观割裂的广义相对论与量子力学不能统一的问题、量子力学的基础问题、不同的粒子和力能否统一问题，到以两大理论体系(量子力学和广义相对论)为基础、精耕细作搭建起来的两大标准模型(粒子物理标准模型和宇宙学标准模型)中为何出现那些自由常数以及由暗物质和暗能量带来的问题等。 关于理论物理，每个人都可以有自己的“五大问题”。在很多新理论里都有着自己对物质世界各种各样的解释，因此很可能各不相同。但不可否认的是，这五个问题之所以成为问题，是因为在这些问题上人们还远未能达成共识，这些困惑也深刻地影响了主流理论物理的发展，因此称之为物理学的困惑，应该并不为过。 “因为简单的理由，大自然显而易见是统一的。我们所在的宇宙是相互联系的，因为万物都发生相互作用。我们决不能有两个分别覆盖不同现象而毫不相干的理论。任何所谓的终极理论都必须是一个完备的自然理论，应该囊括所有我们知道的东西”——斯莫林。 我赞同斯莫林教授在书中所讲的所有这些问题和困惑迫使我们不得不重新去思考关于空间、时间和量子理论的基本问题的观点。问题是：我们该如何入手？ 八、九十年前，我们的先辈们就已经对这些问题做过深入的探讨和激烈的交锋。有很多著名的史话，如爱玻之争、双生子佯谬、薛定鄂的猫等等。谁也没能说服谁，但那时的人们也已经认识到理论的不完善。他们提出了新观念，但仍然想坚守一些传统的底线，因而顾虑重重；反而是以后的理论物理学家们不再纠缠于这些基本问题，热情地拥抱了这些新理论，两个越来越精细化的标准模型（特别是粒子物理标准模型）就是他们获得成功的标志。当然，新的发展也带来了新的问题。 从这段历史来看，我们依然看到了观念的转变对物理学发展的影响是最大的。这次变革无疑是巨大的，硕果累累、成就非凡，但是它们带来的新问题和新困惑一点也不少；而且，在时间已经过去整整一个世纪的情况下，旧的问题和困惑却依然存在，仍然让人们争论不休。另外，按照李·斯莫林教授的发现，至少从18世纪后期开始，大约每四分之一世纪都会出现关键问题的重大进步，而最近的三、四十年，基础物理学却好像陷入了沉寂和困境。这样的一些景象是前所未有的，不能不让人深思。 传承与变革，是物理学发展永远的主题。有许多人认为这些困惑的存在，是由于一个世纪前的那次变革不彻底造成的。真的是不够彻底的原因吗？那次变革已经对人们的思想产生了极大的冲击，人类千百年积累下来的“人人可以感知”的许多常识被颠覆了，不但对长期存在的波粒争议的真正原因没有给出令反对者们信服的解释，还让人们对天上的月亮是否存在产生了困惑，而且出现了多重宇宙、人择原理、量子超距感应，以及意识和宗教层面的解读等等。如果再“彻底”一些的话，出现更多、更奇妙的理论应该是不足为奇的。 那么到底是什么样的物理学景观，能够自然而然地囊括所有我们知道的东西，并能对所有的问题和困惑做出合理的解释呢？ 现在，让我们换一个思路来看待这个问题：如果变革和传统都出现了问题，那么有没有可能是——变革和传统中共有的方面存在问题呢？ 二、理论物理的哲学和数学基础是坚实的吗？ 对称与美（简洁），以及追求最小的、不可再分的事物起源,可以称得上是影响物理学发展的最重要的哲学（思想）基础和数学（工具）基础。 一片飘落的树叶、一个人的四肢、漫天飞舞的雪花、浩瀚宇宙中的星体等等，人们随时随地都能看到有关对称与美的例子。但只要我们仔细观察，就能发现它们只是近似对称的，其实是不对称的（“我们看的越近，自然就变得越不对称”---斯莫林）；同一类的个体与个体相比较，也是近似相同的，其实是不同的。我们不会看到两个完全相同的人，也不会看到两片完全相同的雪花。而且，我们还知道，这些近似对称、近似相同和不对称、不相同是由更深层次的原因造成的，也就是由这些人和物所具有的丰富的内部、表面、外部构成和所在的环境造成的。 哲学和数学中那些重要的观念就来源于人类生活中这样的素材。真实世界中的近似对称、近似相同，其实是不对称、不相同的，并且是有更深层次原因的；而在经过简化、提炼与总结的哲学和数学，以及深受二者影响的物理学中，则更多的是对称与全同（体现在它们的基本概念和基础理论上，如自然数、分数与微积分理论；光子、电子与量子力学等）。特别是在追求最小的、不可再分的事物起源的时候，对称和全同更演变成理论研究和物理实验的行动指南。对称和全同（特别是那种被认为是不可再分的全同），好像成了事物起源的先决条件，甚至成为了事物起源的根本原因。于是为了探讨事物的起源，人们制造了更多的对称和全同。 必须承认的是，在这样的哲学观和数学工具的帮助下，物理学在探索物质世界本来面目的过程中取得了巨大成就。但随着人们对宇宙和微观世界更深层次的观察、实验和研究，仍然出现了越来越多的困惑（那五大问题及其它方面的困惑）。这些被简化掉的、被忽视的物质和全同、对称等传统观念的存在，极有可能是造成这些困惑的根本原因。也就是说：从挖掘这两个方面存在的认识缺失出发，重新审视各种实验对象、环境、测量仪器（以及观测者本身）中被忽略物质（内部的、表层的、外层的）和被忽略性质（非全同、非对称）的影响，重新分析各类理论描述、数学论证过程中存在的理想化与局限性问题，重新思考和梳理物理学的那些基础理论与基本概念，进而从宇宙到微观重新认识这个物质世界……，那么很有可能，这些困惑自然而然地消失了。而这，恰恰也应该是重新思考空间、时间和量子理论基本问题的突破口…… 在物理学的巨大成就和大师们面前质疑整个物理学的理论基础，不是一种明智之举，很容易被贴上班门弄斧、哗众取宠、狂妄之徒的标签。我绝无冒犯之意，更无意留名，只想把自己多年来的思考写出来，供业内人士和爱好者参考。 其实，关于物理学的理论基础问题，一些自然科学或物理学前辈已经有所觉察和担忧。因此，在展开下面的探讨之前，让我们先重温一下他们的深刻认识： “在我们将它带到世上之前，数学原本并不存在”——阿瑟·爱丁顿； “对称，是由事物引起的，而不是事物的原因”——罗伯特·劳克林； “我们面对的重大问题无法在我们制造出这些问题的思考层次上解决”——爱因斯坦。 这些观点是前辈们在某些特定环境下提出来的。那种试图把现有的数学和物理学大厦推倒，重新构建一套全新理论的想法无疑是幼稚的。但是人们已经意识到，现有的物理学大厦虽然雄伟壮丽、成就非凡，却并没有完工，也不那么牢固。上世纪初为了解决经典物理大厦上空出现的“两片乌云”问题而引发的那场观念革命，经过一个世纪的蓬勃发展，当初形成的基础思想本应早已成为传统和经典的时候，我们却发现，伴随着两大理论体系的长期不相容和无法统一，变革之初的那些问题和困惑并没有销声匿迹，直到今天仍然在让人们争论不休（无论是实在论、还是哥本哈根解释，或者是在更普通的因果论和非因果论的争执中，各自都有众多的忠实追随者）。 这种新、旧问题同时存在的局面，使人们有理由对当初那场观念革命的思想基础产生怀疑（这也是斯莫林教授提出重新思考关于空间、时间和量子理论基本问题的原因，也应该是许多人认为当初那场变革不彻底的原因）；而当前的一些新理论和研究（如弦、圈量子、因果动力三角化和网格、突现论等），虽然或多或少地获得了一些支持和进展，但更多的人意识到，目前还没有真正解决这些问题的迹象。在此形势下，也许我们更应该关注的是这种变革和传统都出了问题的局面，因为只有变革和传统中共有的方面存在问题才最有可能造成这样的局面（也就是斯莫林教授所说的“我们大家现在都认可的某个错误假定”）。而做为物理学思想基础和工具基础的哲学和数学不但从诞生之日起就与真实的物质世界存在差距，而且随着人们不断追求更小的、不可再分的事物起源的努力，最终一步步走向了这种没有对称、没有全同、没有数学就无法描述物质世界（特别是微观世界）的境地。前辈们的这些思想和认识，正是对整个理论物理学共性方面的一些反思。 为了不浪费大家的时间和精力，我们先来简单分析一下这种物质世界有着更为丰富的物质构成和性质的新观念（新发现）是不是解决那些问题和困惑的正确方向（方向和观念同样重要。如果方向错了，就没有深入研究的必要了。虽然在物理学的发展史中有很多研究过程中由于意外导致新发现或新理论出现的例子，但在这样的重大问题面前，方向更重要）。 首先应该清楚的是，新观念不是对现有理论的彻底否定。因为在很多情况下，被忽略的物质可以认为是不存在的；而在一定条件下，近似对称和近似相同的事物也可以看作是对称与全同的。也就是说，这种关于物质世界的新观念（新认识）可以在包容现有理论的同时，有着更为丰富的构成和性质。 这一特征非常重要。不仅仅是体现了变革与传承的关系，更重要的是为不相兼容的理论（如广义相对论和量子力学）、物质（如费米子和玻色子）、性质（如引力与其它三种力）之间找到内在的联系提供了思路；也为找到各种理论自身存在的那些有争议的内容（如量子理论的基本思想：波粒二象性〈互补原理〉、概率解释、不确定性原理；两个标准模型中为何存在那么多的自由常数等）的深层次原因提供了思路；更为揭开那些占据宇宙绝大多数的不可知物质——暗物质和暗能量的真实面目提供了思路。而这些被忽略的物质和性质，也应该是因果论与非因果论的分水岭…… 其次，让我们换个角度对理论物理学的现状进行观察。千百年来，经过无数人的共同努力，人类提出了很多描述物质世界的理论。但是今天的人们却发现，我们发明了那么多的理论，却只描述了整个物质世界4%的物质（还有26%的暗物质和70%的暗能量）；而且这些理论各自都存在问题的同时，也不能实现完全的统一。这到底是怎么了？ 我们可以借用“瞎子摸象”这个很不恰当的比喻来表达这种局面：如果用大象来表示这个复杂的物质世界，那五、六个盲人对大象的描述和想象就是关于物质世界的各种理论。这些以质点（粒子）、波（场）、质量引起的动力学时空变化、量子、弦（膜）、圈量子、动力三角等基本概念搭建起来的各种理论（即经典力学、经典电磁场理论、广义相对论、量子力学、弦与膜理论、圈量子理论、因果动力三角化理论等），虽然各自的事例描述和理论论证听起来各有道理，但很有可能像数学中简单的点、线、面、圆、三角形等可以分别组成复杂的几何图形或几何体，却只能对现实世界做局部的、有限的模拟一样，并没有对物质世界实现准确而全面的描述（而现代理论物理越来越依赖这种理想化的数学论证了，如弦论、超引力等，标准模型中也有大量的类似论证）。 如果这个复杂的物质世界（大象）的真相只有一个的话，那么我们用来描述基本物质和空间的理论看起来实在太多了。在这些理论中，物质和空间呈现出难以统一的多种形态和性质。如前者有粒子、波、量子（又有费米子和玻色子等分类，都具有波粒二象性）和弦的振动、圈量子时空几何的扭结和缠绕等；后者则从空无一物的虚空、性质奇特的以太，摈弃以太的动力学时空，到有量子涨落和真空极化、能产生基本粒子的现代意义上的真空，还有圈量子几何、因果动力三角化时空和高维的膜世界等等，不一而足。另外，还有那占据绝大多数的不可知物质——暗物质和暗能量。而为了解决理论自身存在的缺陷、理论之间的矛盾冲突和无法解释的新现象等问题，人们不得不（或主动）采取了诸如调和、忽略、隐藏、公设、等效或对称转化、重整化、自发对称破缺、更高的维和更多的对称性、增加新物质、赋予新性质等各种方法。 而如果物质世界的真相是物质和空间具有更丰富的构成和性质的话，那么这些理论就只是对真实世界做出的部分而片面的描述，出现上述现象就是在情理之中了（那些被忽略的丰富构成和性质很可能就是造成我们对微观世界的描述出现多态化、离散化、非因果化的根本原因；而在星系或宇宙中，现有的物质和空间观念与那些被忽略的丰富构成所对应的质量或能量上的差距也应该是我们不得不引入暗物质以适用于牛顿定律和广义相对论、引入暗能量以对抗引力的原因）。 我们是不是该心有所思、心有所动呢？ 这种物质及其空间有着更丰富的构成和性质的观念，应该能够帮助我们找到解决那些问题和困惑的感觉了；但这只能算是奠定了方向上的基础，要想真正认清这个物质世界的真实面目，还需要另外一个关键因素，这就是对时间的认识问题。 三、不同层次上的物质和空间有着不同的时间尺度； 首先，让我们思考这样的情形：太阳系的各大行星在经过尘埃聚集、出现行星胚胎、清理轨道上的其它物质等较为短暂的几千万圈（年）甚至上亿圈（年）的形成之后，就进入了更为漫长的稳定存在状态。那么，微观世界有没有可能也存在这种过程呢？ 很显然，电子围绕着原子核做高速运转却并不落入原子核的例子是合适的比较对象。我们先不考虑电子是以粒子还是波的形象存在，也不考虑它是以轨道还是以电子云、概率的方式出现，甚至也不考虑它的带电性问题，我们只须观察电子围绕着原子核做高速运转这一个事实：无论电子是以接近光速，还是以比光速低几个数量级的速度绕核运转，相对于原子的尺寸而言，在电光火石的一瞬间都可以很轻松地实现几千万圈、甚至几十亿圈的绕核运动，因此完成以上太阳系各大行星的形成过程并进入稳定存在的状态，是绰绰有余的…… 其次，让我们思考另外一种情形：在浩如烟海的宇宙中，银河系是众多星系中非常普通的一个；而相对于拥有几千亿颗恒星的整个银河系而言，太阳系并不比一个电子大，地球、金星等行星则是一粒粒比电子还要小得多的微尘。假如有一个比星系大得多的“巨人”，正在通过各种方式来对银河系及其物质构成进行观察，那么在这个”巨人”的眼里，银河系、太阳系或各个行星的形态、构成和运动规律会是什么样的呢？ 这个“巨人”眼里的时间尺度和地球上人类的时间尺度显然是不一样的，它看到太阳围绕银河系中心旋转一圈可能是短短的一瞬间，但地球在这一瞬间的时间里绕太阳转了两亿多圈，而人类的感受是漫长的两亿多年。如果以人类观察微观世界所能达到的放大倍数做参考，而银河系处于原子尺度的话，那么在这个比星系大的多的“巨人”眼里，太阳系最多处于电子尺度，地球则很可能无法观测到（更不用说地球上的山川湖海和人类）。为了便于说明，我们假设地球及上面的人类能被观测到。很显然，在这个“巨人”的眼里，太阳和地球（以及更小层次的人类）是不折不扣的微观粒子，自然应该遵从量子运动法则。问题是：我们自己的感受是这样的吗？我们脚下的地球和天上的太阳是这样运行的吗？而在我们人类眼里，那个“巨人”是不是很可笑？居然忽略了这么丰富的物质构成、性质、运动和变化。 这应该是问题的关键，是整个量子力学的症结所在。理想化的哲学思想和数学工具已经让我们忽视了微观世界丰富的物质构成和重要性质，而不合适的时间尺度又让我们忽略了无数的过程和变化之后，一个光怪陆离的量子世界诞生了，也拉开了宏观（宇观）与微观分道扬镳的序幕…… 四、错过的历史转折：原子的类太阳系结构； 人们曾惊诧于宇观和微观有那么多惊人的相似之处，而此后的主流理论却把它们分隔的越来越遥远了。在卢瑟福提出电子的类行星模型（或称为原子的类太阳系结构)之后的整整一百年里，那些仍在研究这种现象（如分形宇宙理论）的人们，已经不可避免地成为了被正统嘲笑的边缘群体。但是，面对着一向“善于隐藏”的大自然显露出的这惊人的一面，在每一个人的内心深处（包括那些坚定的量子论者），难道不觉得这些巧合的背后应该有某种相同的机制在起作用吗？不觉得我们有可能忽略了某些重要的东西吗？不觉得我们的理论有些牵强和怪异吗？ 在意识到理论物理的哲学和数学基础可能存在问题，意识到丰富的物质构成、重要的性质、无数的过程和变化有可能被忽略了之后，我们有机会走出主流观念所营造的物质图景和思维定式的围城，以更加开放的视野和更为丰富的物质、空间、时间观念，重新思考物质世界的统一问题，重新审视理论物理学的那些困惑。 物质及其空间有更丰富的构成和性质，意味着电子、质子、中子、同一种原子等我们认为全同和对称的粒子只是近似相同和近似对称的，而且应该有着更为丰富的构成（内部的、表层的、外层的）；意味着物质与物质、物质与空间、物质各组成部分之间不会存在明显的分界线；也意味着人们通过各种频率的光或电磁波等方式观测到的所有物体远远不是物质世界的全部，电子与原子核、原子与原子之间和行星与太阳、星体与星体之间并不像现有理论所描述的那样空旷…… 而意识到不同层次上的物质和空间有着不同的时间尺度，则意味着我们能够真正地“站在对方的角度上”对微观世界（或宇观）的物质构成、形态和运动规律进行观察；意味着我们能够对不同层次上的相似现象进行更为深入的对比分析（如电子的绕核运转与行星行为的对比）；意味着我们能够有机会找到这个物质世界在不同层次上有着不同表现的真正原因（如微观世界的离散化、概率化、不确定性其实是丰富的物质构成、性质以及无数的过程和变化被忽略后所造成的假象）；更重要的是，找到这个物质世界的相同、相通之处…… 接下来，我们可以抛开成见，重新思考下面这个问题了： 银河系、太阳系、地球、原子、电子……，这些在不同层次上稳定存在的基本物质，真的像现有理论所描述的有那么大的不同吗？ 这是一个非常大的重要问题。在填补上以上那些关键的认识缺失之后，我们可以发现它们都具有以下的共同点： 1、都具有质量中心——确保这些基本物质稳定存在的基础；2、所有的物质,不管是大的、小的，观测到的、没观测到的，意识到的、没意识到的,都围绕着质量中心旋转（由此我们可以明白迈克尔逊-莫雷实验检测不到“以太风”的真正原因确实是由于“以太”随着地球一起转动造成的。“以太”等看不见的物质与测量所在的环境在定域内是相对静止的，它们一起围绕着地球的质量中心旋转）；3、在不同的时间尺度上，都有类似于太阳系各大行星的形成并进入长期稳定存在的过程。 因此，我们的结论应该是：它们其实是不同层次上的同一类物质。 为了更好地展示这些物质的形象，我们有必要重温一下上面对物质及其空间有更丰富的构成和性质的解读（电子……、同一种原子等我们认为全同和对称的粒子只是近似相同和近似对称的，而且应该有着更为丰富的构成〈内部的、表层的、外层的〉；物质与物质、物质与空间、物质各组成部分之间不会存在明显的分界线；人们通过各种频率的光或电磁波等方式观测到的所有物体远远不是物质世界的全部，电子与原子核、行星与太阳之间和原子与原子、星体与星体之间并不像现有理论所描述的那样空旷……），然后在我们的脑海中给所有物质适当地添加点颜色，再把所有物质在不同层次、不同时间尺度下都在不停地运动和变化的因素考虑上之后，一个有着更为丰富的构成、性质、过程和变化的物质世界图景就出现在我们面前了。 那么，这样的物质世界图景，能包容现有的各种理论，并对那些问题和困惑做出合理的解释吗？ 我们可以结合当前的重大问题及主流理论给出如下的一些观点或结论： 1、物质的形态:新图景下稳定存在物质的形态是什么？是质点吗？是粒子吗？是波吗？是量子吗？是弦吗？……可以说是，又都不是；在不同条件下做不同程度的忽略或忽视后，可以表现为这些形象。 2、空间的构成和性质：粒子物理标准模型中有量子振荡和极化的真空可以算得上是当前最丰富、最复杂的空间概念了，但无论是在构成、性质，还是在形态上，新图景下的空间都要比这种真空丰富、复杂的多（还记得那个“巨人”眼里的银河系吗？整个地球都可能因为没有被观察到而成为了空间的一部分；由此引出另一个值得思考的话题是：那些精确到小数点后几十位的测量数据，真的是人们所提出理论的有力证据吗？）；而牛顿引力中的“虚空”传输困惑、光或电磁波传输中的“以太”介质困惑，以及真空能够“无中生有”地产生粒子和质量的困惑等，都可以在新图景中找到解决问题的思路。（在人们没有意识到、也没有观测到的短短一瞬间所发生的电子类似于行星的诞生过程，不就是真空无中生有地产生粒子和质量的情形吗？） 3、物质与时空的关系：从牛顿引力定律的质点与质点之间的相互吸引，到广义相对论的由质量引起的动力学时空变化，再到新图景下物质与物质之间的相互作用（不但有更多的物质构成参与到引力作用中，而且由于空间中存在着比当前观念更为丰富的物质和性质，因此也可以出现斥力作用），可以看出这三者之间是一种层层递进、越来越丰富的关系(从技术角度来讲，人们总是可以找到某种数学公式或理论来近似地描述所发现的物理现象，如万有引力定律、广义相对论公式等，为了解释星系物质的分布问题，也有人提出了MOND理论）；物质及其空间有着更为丰富的的构成和性质、过程与变化，不但可以弥补人们在暗物质和暗能量问题上的认识缺失，而且用新图景来描述引力的作用机制和作用范围时会更直观、更全面（在解决了牛顿引力的虚空传输困惑和广义相对论动力学时空的物质性问题之后，可以发现这种力与涡旋或台风中力的作用方式是相通的），如由原子（小涡旋）构成的苹果或人类等各种物质受到地球（大涡旋）的吸引、恒星（小涡旋）在银河系（大涡旋）中的运转、月球与地球的相互作用引起的潮汐现象等，而这种方式应该比所谓的引力子穿过重重障碍物并跑上几十亿年与遥远星体相作用的说法更现实。 4、原子的结构：粒子物理标准模型取得了瞩目成就，但它所使用的太多非正常“手法”让一些亲身参与者也感到很不踏实，如忽略、隐藏、调和、等效或对称转化、重整化、自发对称破缺、增加新物质、赋予新性质、可以自由调节的常数……等等,可以说达到了实用主义的顶峰。微观世界是很复杂，但真的是以这样的方式吗？ 在新的物质世界图景下，原子、电子与太阳系、银河系是同一类物质，都有质量中心和更为丰富的物质构成。电子在围绕着原子核运转的同时，也在围绕自身质量中心运转，因此电子的外层物质会与周边环境（空间）中的物质发生相互作用（与QED理论中虚光子云的作用相似）；如果电子运动状态改变（如电子振荡或受到激发），可能会导致部分外层物质脱离电子进入环境中，这就是光（电磁波）的产生。 而原子的质量中心（原子核）与太阳、银河系中心的形成原因是相似的；物质比较集中，但也是有层次的（由于太阳系位于银河系的质量中心---银盘中的一条旋臂上，因此我们可以采用这样一个形象的说法：太阳系，在原子核里……；当然我们也可以认为太阳系位于尺寸更小的原子核〈银心〉附近）。很显然，新图景下原子核内丰富的物质构成、无数的过程和变化、蕴藏的巨大能量，为理论物理学家们提出形形色色的理论，采取各式各样的手法，并利用各种对撞实验不断地进行验证提供了足够大的舞台。（这样的结论对提出并完善了整个粒子标准模型的庞大的科学家群体而言，肯定是完全无法接受的，而且应该看作一种赤裸裸的污辱；我完全理解这种感受，但不可否认的是：标准模型的成功只会使得人们追求物质世界统一的努力变得遥遥无期，而不是相反) 5、费米子与玻色子的关系：从电子类似于行星的诞生过程可以明白泡利不相容原理的真正原因(存在清理轨道上其它物质的过程：合为一体，或被排挤走)，也可以明白玻色子其实是费米子及其所在空间的组成部分，是费米子与其它物质发生相互作用的触手（力的传播者），而玻色子也可以由更小尺度上的费米子组成。新的世界图景可以清晰呈现物质之间各种力的作用方式，从而为我们实现真正意义上的力的统一提供了很好的机会（除了上面提到的引力的作用机制，电磁力和各种衰变〈弱力〉的产生其实是电子或核子在运行过程中由于自身、环境或其它物质运动变化的影响造成的；而强核力则正如人所诟病的，是虚构出来的）。 6、微观粒子的运动规律：光速与光源无关、光速不变的原因是什么？微观粒子出现波粒二象性的原因又是什么？首先需要澄清的误区是：太阳、星星、蜡烛等其实并不是日光、星光、烛光等各种光的光源，真正的光源是与我们不在同一尺度上的微观世界的电子；其次是人们没有观测到、也没有意识到光子离开电子进入空间时有着更为丰富的过程和变化。我们可以借助宇观尺度上的天文现象来搞清楚这些过程与变化：某星体的一些组成部分在脱离星体进入太空成为星际物质之时，就开始了由环境决定它们的运动速度和状态的过程，就像一群陨石在星际穿行，会发生加速、减速、偏转、被星体俘获、甚至再生（撞击进某星体的同时造成该星体的部分物质进入太空）等现象。如果我们连电子类似于行星的漫长诞生过程都没有观测到的话，就更无法观测到光子从摆脱电子的约束到由环境（空间）决定其运动状态的过程，也无法观测到光子在空间（介质）中传播时复杂的过程与变化，最有可能观测到的是光在不同介质中有着不同数值的平均速度（我们已经知道真空不空，与其它介质没有本质上的区别，都具有更丰富的构成和性质，光在真空中是C,而在空气、海水、超导体中则具有更低的数值），这就是光速与光源无关、光速不变的真正原因。而狭义相对论是把光速不变作为一条公设提出来的，这就要求在数学和逻辑上迎合它，因此就出现了时间、空间、频率、能量等都可以变，而光速不会变的情形；在新图景下光速和时空、频率等都是可以变化的，但却是一种回归传统的、自然而然的方式。另外，新图景下环境（空间、介质）影响光子运动状态的过程，也揭示出了微观粒子存在波粒二象性的真正原因（如衍射、干涉等，在分析这些现象时需要时刻考虑到光子、微观粒子、空间或介质、测量工具、甚至观测者本身都具有更为丰富的物质构成、性质〈非全同、非对称〉、过程和变化等这些前提和因素，也要注意在通过小孔、双缝等不同介质界面时引发的变化，这里不再赘述）。 7、物质世界的统一问题：新图景下不同层次上稳定存在的基本物质（银河系、太阳系、地球、原子、电子等）其实是同一类物质，因此宇观、宏观、微观在这里是自然而然地统一的。 ……等等。 很显然，当我们把新物质世界图景中丰富的物质构成、非全同非对称的性质、无数的过程和变化做不同程度的忽视或忽略后，能回到现有各种理论各取所需、各自描述的物理世界。 五、重新认识这个物质世界。 以上所有的论述，无论是对作为物理学思想基础和工具基础的哲学与数学的思考，还是对物质、空间、时间等基本概念的重新认识，以及在此基础上提出的新物质世界图景，都不是对现有理论的彻底否定，而是在包容现有理论的同时，有着更为丰富的构成和性质、过程与变化。可以肯定的是，不可能所有人都会赞同这里面的观点或结论，但仍然希望人们能够重视这样的思想和观念（开放、包容的，不是封闭、互斥的），毕竟在当前理论分立、矛盾和困惑众多的情况下，能够自然而然地实现宏观（宇观）和微观的统一、包容现有各种理论，并能对那些问题和困惑作出合理解释的机会并不多。 因此，这算是一篇抛砖引玉的文章，希望在尊重历史成就的同时，看清问题症结之所在，重新认识这个物质世界。 另外，由于认识到对数学的严重依赖是造成理论物理学当前乱象的主要原因之一，因此本文没有使用任何数学公式或数学推理，相信大家可以理解。 最后，我想借用李·斯莫林教授在《物理学的困惑》绪言中最后一段话的说法来结束本文：假如这个物质世界的本来面目正如以上所论述的，那么我们目前的一些做法（各种高能粒子对撞实验、LIGO和弦理论研究等），已经带来了悲剧性的后果。 正在做理论物理研究的同仁，请深思。 将第四章之5、费米子与玻色子的关系中＂新的世界图景可以清晰呈现物质之间各种力的作用方式，从而为我们实现真正意义上的力的统一提供了很好的机会＂替换为＂新的物质世界图景可以真实呈现电磁场、引力场、弱力场、希格斯场等各种力场的物质性及其作用方式，从而为我们实现真正意义上的力的统一提供了很好的机会＂ [ Last edited by weiyouchayan on 2015-3-31 at 18:26 ] |
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