尊敬的教授：

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1 现 代 物 理 学 基 础 的 思 考 李 学 生 山 东 大 学 副 教 授, 中 国 管 理 科 学 院 学 术 委 员 会 特 约 研 究 员 北 京 相 对 论 研 究 联 谊 会 会 员, 中 国 民 主 同 盟 盟 员 一 部 近 代 物 理 学 史 启 示 我 们 : 功 夫 应 在 文 章 外, 最 可 能 带 来 根 本 性 突 破 的 理 论 创 新, 应 该 是 在 旧 有 理 论 的 框 架 之 外 独 立 地 提 出 某 种 全 新 的 概 念, 再 以 此 为 基 础 构 筑 起 既 可 以 兼 容 旧 有 理 论 解 释 已 有 的 观 测 数 据 又 能 够 定 量 地 预 言 未 知 效 应 的 自 洽 的 理 论, 而 这 些 在 旧 理 论 中 不 能 得 出 的 预 言 必 须 可 以 接 受 实 验 观 测 的 检 验 最 好 能 够 使 用 现 有 的 实 验 观 测 手 段 立 即 加 以 检 验 所 有 这 一 切 都 仰 仗 期 望 中 的 那 个 新 概 念 的 建 立 这 是 真 正 意 义 上 的 原 始 性 理 论 创 新, 如 费 曼 所 说 的, 要 想 象 一 些 你 从 未 看 过 的 事 物, 这 些 事 物 必 须 跟 已 经 看 到 过 的 东 西 完 全 吻 合 不 悖, 同 时 又 要 和 已 被 想 出 来 的 完 全 不 同 ; 此 外, 它 更 必 须 是 一 些 明 确 不 模 糊 的 设 想 那 真 是 困 难 呀 1, 在 主 流 科 学 家 不 赞 成 的 情 况 下, 提 出 自 己 的 看 法, 坚 持 自 己 的 看 法, 并 不 断 用 科 学 方 法 加 以 验 证, 而 且 要 准 备 有 一 段 时 间 坐 冷 板 凳, 或 者 是 受 到 各 种 批 评 2 : 科 学 家 会 做 的 是 聆 听, 如 果 对 方 说 的 听 起 来 很 值 得 尝 试, 他 的 想 法 很 是 与 别 不 同, 粗 看 之 下 没 有 和 以 前 累 积 下 来 的 观 测 结 果 矛 盾, 那 么 就 很 让 人 兴 奋, 值 得 一 试 你 不 会 担 心 他 到 底 研 究 了 多 久 或 者 是 为 什 么 他 要 你 听 他 说 就 这 方 面 而 言, 新 想 法 从 何 而 来 根 本 无 关 重 要 1 Einstein 给 人 类 留 下 的 最 大 财 富 是 他 的 那 种 质 疑 权 威 和 常 识 的 开 创 性 思 维 方 式! 这 一 点 不 但 科 学 界 受 益 很 大, 就 连 对 于 整 个 社 会 都 有 重 大 的 积 极 价 值!!Einstein 说 : 阻 碍 我 们 学 习 的 正 是 我 们 所 受 到 的 教 育 一 个 正 确 的 有 价 值 的 新 理 论, 必 须 要 立 论 正 确, 能 涵 盖 现 有 的 科 学 理 论, 并 能 合 理 地 解 释 旧 理 论 不 能 解 释 的 问 题, 又 能 推 断 出 可 为 科 学 验 证 的 结 论 来. [Academia Arena, 2009;1(3):20-34]. ISSN X. 笔 者 从 唯 物 辩 证 法 出 发, 结 合 现 代 科 技 通 过 多 方 面 论 证 相 对 绝 对 论 是 自 然 界 的 一 条 基 本 规 律, 利 用 对 称 的 相 对 性 与 绝 对 性 原 理 解 释 了 20

2 分 立 对 称 性 失 效 的 根 本 原 因 ; 狭 义 相 对 论 认 为 时 间 与 空 间 是 密 不 可 分 的, 那 么 space-time 的 本 质 是 什 么? 笔 者 经 过 认 真 地 思 考 后 提 出 了 space-time 平 权 理 论 和 引 力 场 的 space-time 本 质 的 观 点, 阐 述 了 时 间 与 空 间 的 关 系, 指 出 空 间 是 静 止 的 时 间, 时 间 是 运 动 的 空 间, 把 时 间 单 位 与 空 间 单 位 统 一 起 来, 使 国 际 基 本 物 理 量 减 少 一 个, 在 此 基 础 上 根 据 量 纲 推 导 出 了 质 能 方 程, 指 明 了 暗 物 质 与 暗 能 量 的 来 源 于 space-time( 引 力 场 ); 狭 义 相 对 论 认 为, 静 止 质 量 是 不 变 的, 运 动 质 量 是 改 变 的, 变 化 的 机 制 又 是 什 么? 笔 者 通 过 修 正 Lorentz transformation 变 换, 圆 满 地 解 释 了 双 生 子 徉 谬 和 潜 水 艇 悖 论, 使 狭 义 相 对 论 中 的 尺 缩 钟 慢 效 应 与 广 义 相 对 论 效 应 统 一 起 来, 说 明 了 相 对 性 原 理 正 确 的 原 因 文 章 的 主 题 是 阐 述 引 力 质 量 与 电 磁 质 量 的 关 系 Einstein 当 时 已 经 认 识 到 electric charge 没 有 引 力 质 量 的 问 题, 指 明 引 力 场 和 lectriec field 是 逻 辑 上 毫 无 联 系 的 部 分 文 章 首 先 回 顾 了 惯 性 质 量 和 引 力 质 量 之 间 的 关 系 的 认 识, 然 后 分 析 了 经 典 电 动 力 学 和 量 子 电 动 力 学 对 于 电 磁 质 量 计 算 结 果 的 差 异, 从 六 个 方 面 分 析 了 电 磁 质 量 不 是 引 力 质 量 的 一 部 分, 通 过 把 引 力 质 量 与 电 磁 质 量 区 分 开 来, 把 电 量 的 度 量 单 位 库 仑 与 质 量 的 度 量 单 位 千 克 统 一 起 来, 从 而 把 国 际 基 本 物 理 量 减 少 为 5 个, 说 明 了 希 格 斯 机 制 的 引 入 是 多 余 的, 希 格 斯 粒 子 根 本 不 存 在, 说 明 了 牛 顿 力 学 不 适 用 于 微 观 世 界 的 主 要 原 因, 从 根 本 上 解 决 了 升 降 机 中 静 止 电 荷 的 辐 射 问 题 和 狭 义 相 对 论 中 的 奇 点 问 题 光 子 的 静 止 质 量 问 题, 提 出 了 Lorentz transformation 变 换 不 适 21

3 用 于 电 磁 质 量, 量 子 力 学 的 统 计 观 点 不 适 用 于 引 力 质 量, 从 根 本 上 解 决 了 薛 定 谔 猫 徉 谬 的 问 题, 把 质 能 方 程 从 引 力 质 量 推 广 到 电 磁 质 量, 预 言 了 新 的 能 量 来 源, 定 性 地 解 释 了 类 星 体 的 爆 炸, 通 过 电 磁 质 量 的 量 子 化 解 决 了 夸 克 禁 闭 问 题, 解 释 了 光 速 不 变 性 原 理 光 速 为 物 体 运 动 的 极 限 速 度 的 原 因 与 广 义 相 对 论 的 红 移 危 机, 说 明 了 引 力 与 电 磁 力 的 传 播 速 度 相 等 的 原 因, 预 言 了 光 子 带 有 极 其 微 弱 的 电 量 质 子 与 电 子 辐 射 的 光 子 的 能 量 相 反 以 及 引 力 波 为 横 波, 否 定 了 超 光 速 问 题, 提 出 了 太 阳 能 的 本 原 是 电 磁 能, 从 根 本 上 解 决 太 阳 中 微 子 失 踪 之 迷, 分 析 了 中 微 子 问 题 量 子 力 学 的 基 础, 根 据 引 力 场 的 space-time 本 质 的 观 点 从 根 本 上 解 决 了 Einstein 与 哥 本 哈 根 学 派 之 间 关 系 量 子 力 学 基 础 之 间 的 争 论 现 代 科 学 认 为, 自 然 界 由 很 少 的 几 条 规 则 支 配, 而 存 在 着 无 限 多 种 这 些 支 配 规 律 容 许 的 状 态 和 结 构 任 何 尚 未 发 现 的 力, 必 将 是 极 微 弱 的, 或 其 效 应 将 受 到 强 烈 的 限 制 这 些 效 应, 要 么 被 限 制 在 极 短 的 距 离 内, 要 么 只 对 极 其 特 殊 的 客 体 起 作 用 现 代 物 理 学 认 为 弱 相 互 作 用 和 强 相 互 作 用 只 适 用 于 微 观 世 界, 可 是 微 观 与 宏 观 没 有 截 然 的 界 限, 这 显 然 存 在 着 不 协 调 性 笔 者 指 明 了 四 种 相 互 作 用 力 之 间 的 关 系, 万 有 引 力 与 弱 相 互 作 用 电 磁 力 与 强 相 互 作 用 是 互 为 反 作 用 力, 从 根 本 上 解 决 了 宇 宙 常 数 暗 物 质 与 暗 能 量 引 力 徉 谬 和 密 度 徉 谬 太 阳 角 动 量 的 逃 逸 的 问 题, 否 定 了 Big Bang Cosmology 理 论 和 黑 洞 的 存 在, 定 性 地 解 释 了 DI 海 格 立 斯 双 星 进 动 问 题 和 彗 尾 的 变 化 规 律, 对 统 一 场 论 的 研 究 可 能 会 有 所 帮 助 22

4 文 章 在 写 作 的 过 程 中, 许 多 专 家 给 予 了 大 量 的 帮 助, 在 此 表 示 谢 意, 下 面 仅 列 出 其 中 的 几 位 : 虞 昊 ( 清 华 大 学 物 理 系 ) 曹 昌 祺 ( 北 京 大 学 物 理 科 学 与 技 术 学 院 理 论 物 理 博 士 生 导 师 ) 彭 桓 武 ( 两 弹 元 勋 中 国 科 学 院 院 士 中 国 科 学 院 理 论 物 理 研 究 所 第 一 任 所 长 爱 尔 兰 皇 家 科 学 院 院 士 ) 孟 昭 曜 ( 重 庆 教 育 学 院 计 算 机 与 现 代 教 育 技 术 系 ) 陈 寿 元 ( 山 东 师 范 大 学 信 息 管 理 学 院 ) 高 秉 坤 ( 大 学 物 理 的 副 主 编 ) 张 礼 ( 清 华 大 学 原 工 程 物 理 系 主 任 理 论 物 理 博 士 生 导 师 ) 郭 东 升 ( 美 籍 华 人 中 国 科 学 院 上 海 光 学 精 密 仪 器 研 究 所 特 聘 专 家 理 论 物 理 博 士 生 导 师 ) 尚 仁 成 ( 清 华 大 学 物 理 系 副 主 任 ) 周 卫 平 ( 湖 南 城 市 学 院 ) Frank Meng( 美 籍 华 人 ) 邝 宇 平 ( 清 华 大 学 物 理 系 中 国 科 学 院 院 士 ) 李 国 栋 ( 中 国 科 学 院 物 理 研 究 所 ) 石 益 祥 ( 舟 山 学 院 数 学 系 ) 现 代 基 础 物 理 学 的 问 题 : (1) 经 典 电 动 力 学 认 为 加 速 运 动 的 电 荷 能 够 辐 射 电 磁 波, 而 量 子 力 学 指 出 电 子 在 同 一 能 级 内 做 加 速 运 动 不 能 辐 射 电 磁 波, 如 何 把 它 们 统 一 在 一 起? 如 何 解 释 下 面 的 理 想 实 验 : 假 设 在 一 个 强 引 力 场 中 有 两 个 物 体, 一 个 不 带 电 荷, 另 一 个 带 有 电 荷, 它 们 的 引 力 质 量 相 等 ( 较 小, 它 们 之 间 的 引 力 作 用 可 以 忽 略 ), 分 别 位 于 A B 两 点, 观 察 者 处 于 强 引 力 场 中, 两 个 物 体 同 时 由 静 止 出 发 相 向 运 动, 它 们 所 受 的 力 相 等 按 照 狭 义 相 对 论, 它 们 的 引 力 质 量 在 任 何 时 刻 都 相 等, 引 力 能 量 相 等, 可 是 由 带 电 的 物 体 将 不 断 地 辐 射 电 磁 波, 那 么 能 量 从 何 而 来? 23

5 如 果 能 量 守 恒 把 物 体 辐 射 的 电 磁 波 考 虑 在 内, 由 于 电 磁 力 满 足 宇 称 守 恒, 因 此 辐 射 电 磁 波 的 总 动 量 应 当 为 0, 由 带 电 的 物 体 速 度 应 当 大, 能 量 仍 然 不 守 恒 (2) 现 代 物 理 学 认 为 光 子 不 带 有 电 量, 作 为 创 建 量 子 场 论 路 径 积 分 的 核 心 人 物 费 曼 先 生, 认 为 两 个 静 电 荷 之 间 的 相 互 作 用 的 传 递 过 程 是 交 换 虚 光 子 来 完 成 的, 可 用 费 曼 图 形 象 地 表 示 洛 伦 兹 变 换 变 换 中 的 奇 点 如 何 解 释, 笔 者 认 为 光 子 应 该 带 有 电 量, 只 是 太 小, 实 验 中 可 能 观 察 不 到, 这 样 便 可 圆 满 解 释 洛 伦 兹 变 换 中 的 奇 点 问 题 现 代 物 理 学 认 为 中 微 子 具 有 引 力 质 量, 但 运 动 速 度 等 于 光 速, 如 何 利 用 洛 伦 兹 变 换 解 释 这 个 问 题, 如 果 是 亚 光 速 粒 子, 宇 称 守 恒 与 宇 称 不 守 恒 矛 盾, 如 何 解 释? 引 力 场 与 电 磁 场 的 传 播 速 度 相 等, 在 此 背 后 是 否 有 更 本 质 的 内 涵? (3) 在 狭 义 相 对 论 中, 根 据 洛 伦 兹 变 换 运 动 物 体 的 长 度 在 运 动 方 向 上 收 缩, 是 观 察 效 应, 还 是 本 质 规 律, 是 否 具 有 累 积 效 应? Einstein 曾 说 过 : 仅 仅 是 外 部 关 系 的 结 果, 不 是 一 种 真 正 的 物 理 变 化 狭 义 相 对 论 中 钟 慢 尺 缩 属 运 动 学 效 应, 而 广 义 相 对 论 中 它 们 已 属 动 力 学 效 应, 不 应 该 是 观 察 效 应, 而 是 物 理 的 真 实 性 假 设 一 个 物 体 在 运 动 方 向 上 的 长 度 为 l, 开 始 由 静 止 做 加 速 运 动, 当 速 度 达 到 0.99c 时 开 始 减 速 直 到 静 止, 那 么 开 始 与 最 后 的 长 度 是 否 相 等? 如 果 速 度 相 等 说 明 不 具 有 累 积 效 应, 时 间 变 换 也 符 合 洛 沦 兹 变 换, 为 什 么 现 代 物 理 学 的 实 验 证 明 ( 譬 如 μ 子 绕 地 运 行 ) 具 有 累 积 效 应? 时 间 与 长 度 24

6 的 变 换 符 合 洛 沦 兹 变 换, 如 果 仅 仅 是 观 测 效 应, 显 然 不 符 和 Einstein 的 哲 学 观 有 一 个 独 立 于 知 觉 之 外 的 客 观 世 界 是 一 切 自 然 科 学 的 基 础, 您 如 何 理 解 这 个 关 系? 您 如 何 理 解 双 生 子 佯 谬 和 潜 水 艇 悖 论? 笔 者 重 新 分 析 了 洛 伦 兹 变 换, 说 明 了 其 真 实 含 义, 使 狭 义 相 对 论 时 钟 收 缩 效 应 与 广 义 相 对 论 的 时 钟 收 缩 效 应 统 一 在 一 起, 圆 满 地 解 释 了 双 生 子 佯 谬 和 潜 水 艇 悖 论, 说 明 了 相 对 性 原 理 正 确 的 原 因, 不 知 是 否 正 确? (4) 根 据 相 对 论 空 间 与 时 间 是 密 不 可 分 的, 笔 者 认 为 空 间 与 时 间 是 等 价 的, 并 假 设 1s=3.0 10^8m, 这 样 可 以 把 国 际 基 本 物 理 量 减 少 1 个, 并 在 此 基 础 上 根 据 量 纲 得 到 了 质 能 方 程, 不 知 是 否 正 确? (5)Einstein 一 直 把 相 对 论 称 为 场 论, 而 人 们 总 是 把 相 对 论 称 为 研 究 时 空 的 理 论, 那 么 引 力 场 和 时 空 到 底 是 什 么 关 系? 笔 者 认 为 引 力 场 的 本 质 是 时 空, 是 相 对 时 空 在 此 基 础 上 说 明 了 引 力 的 传 播 速 度 等 于 光 速, 不 知 道 是 否 正 确? (6) 现 代 物 理 学 的 理 论 是 根 据 对 称 产 生 的, 可 是 我 们 周 围 的 世 界 又 是 不 对 称 的, 李 政 道 教 授 把 分 立 对 称 性 失 效 的 原 因 列 为 21 世 纪 科 技 界 面 临 的 四 大 难 题 之 一, 您 如 何 理 解 这 个 问 题 呢? 笔 者 根 据 现 代 科 技 理 论 提 出 了 对 称 的 相 对 性 与 绝 对 性 原 理, 不 知 是 否 正 确? 广 义 相 对 论 认 为 一 切 参 考 系 都 等 价, 无 法 确 定 整 个 宇 宙 的 运 动 状 态, 可 是 大 爆 炸 理 论 却 认 为 这 个 宇 宙 处 于 膨 胀 阶 段, 如 何 理 解 这 一 关 系? 能 量 守 恒 定 律 认 为 能 量 是 不 可 创 造, 25

7 质 量 守 恒 定 律 认 为 质 量 是 不 可 创 造, 大 爆 炸 理 论 认 为 能 量 物 质 ( 质 量 ) 空 间 时 间 已 经 被 一 个 无 限 小 的 点 爆 炸 创 造, 并 且 是 在 四 大 皆 空 发 生 的, 如 何 理 解 这 些 关 系? (7) 量 子 隐 形 传 态 中 的 两 个 相 距 甚 远 的 关 联 粒 子 之 间 的 相 互 作 用 机 制 是 什 么? 电 荷 究 竟 是 什 么 ( 实 体? 属 性? 运 动 效 应? 振 荡 模 式?)? 基 本 粒 子 质 量 谱 可 能 与 何 因 素 有 关? 在 大 统 一 理 论 中 为 何 存 在 大 沙 漠 现 象, 其 物 理 原 因 是 什 么? 真 空 破 缺 的 动 力 学 机 制 是 什 么? 基 本 粒 子 是 如 何 生 成 的? 真 空 为 何 存 在 零 点 振 荡 能? 能 量 来 自 何 处? (8) 电 子 的 电 磁 质 量 问 题 现 代 物 理 学 认 为 电 磁 质 量 是 引 力 质 量 的 一 部 分, 爱 因 斯 坦 曾 经 试 图 证 明 电 子 的 电 磁 质 量 是 电 子 引 力 质 量 的 2/3, 笔 者 通 过 十 八 年 的 思 考 后 认 为 电 磁 质 量 不 可 能 是 引 力 质 量 的 一 部 分, 原 因 有 六 个 方 面 : 第 一, 物 体 的 静 止 质 量 是 内 禀 的, 是 个 常 数, 有 人 认 为 电 磁 质 量 是 应 该 与 静 止 质 量 有 关 的, 电 磁 场 的 能 量 由 电 荷 决 定, 电 量 与 带 电 体 的 运 动 状 态 无 关, 引 力 质 量 与 运 动 状 态 有 关 当 电 子 加 速 运 动 的 时 候, 其 电 量 是 不 会 改 变, 所 以 其 电 磁 质 量 不 会 发 生 改 变, 电 磁 质 量 不 满 足 Lorentz transformation, 因 此 把 电 磁 质 量 作 为 引 力 质 量 的 一 部 分 存 在 着 不 协 调 性 只 要 维 持 电 子 电 荷 值 不 变 的 观 念, 这 个 问 题 不 管 怎 么 也 解 释 不 通 这 中 间, 要 么 质 速 关 系 式 错 了, 要 么 就 是 电 子 电 荷 值 不 变 的 信 念 错 了, 然 而 这 与 实 验 事 实 又 高 度 一 致 由 于 公 式 E 26

8 =mc 2, 物 体 的 引 力 结 合 能 具 有 ( 负 ) 质 量, 因 而 系 统 总 质 量 不 等 于 各 部 分 质 量 之 和. 而 在 麦 克 斯 韦 理 论 中, 作 为 线 性 理 论 的 直 接 结 果, 电 荷 ( 类 比 于 质 量 ) 是 严 格 可 加 的. 第 二, 电 磁 力 存 在 吸 引 与 排 斥 两 种 状 态, 只 有 物 体 带 电 时 才 有, 而 引 力 是 永 远 存 在 的 ; 电 子 质 子 等 带 电 粒 子 之 间 的 电 磁 力 远 大 于 万 有 引 力, 电 磁 质 量 远 大 于 引 力 质 量, 电 磁 质 量 不 可 能 是 引 力 质 量 的 一 部 分 ; 电 子 激 发 的 电 磁 场 的 能 量 小 于 电 子 的 电 磁 质 量, 正 如 物 体 激 发 的 引 力 场 能 量 小 于 引 力 质 量 的 能 量 一 样 根 据 质 速 关 系 引 力 质 量 可 以 连 续 变 化, 而 电 荷 和 电 磁 场 呈 量 子 化 分 布, 现 代 物 理 学 未 让 量 子 力 学 进 入 的 唯 一 领 域 是 引 力 和 宇 宙 的 大 尺 度 结 构, 将 引 力 场 量 子 化 遇 到 无 穷 大 的 困 难 重 整 化 可 以 消 除 无 限 大 的 问 题, 但 是 由 于 重 整 化 意 味 着 引 力 质 量 的 作 用 力 的 强 度 的 实 际 值 不 能 从 理 论 上 得 到 预 言, 必 须 被 选 择 以 去 适 合 观 测, 因 此 重 整 化 有 一 严 重 缺 陷 目 前 要 取 得 进 展, 能 够 建 议 采 用 的 最 有 力 的 方 法, 就 是 在 企 图 完 成 和 推 广 组 成 理 论 物 理 现 有 基 础 的 数 学 形 式 时, 利 用 纯 数 学 的 所 有 源 泉, 并 在 这 个 方 面 取 得 每 次 成 功 之 后, 试 着 用 物 理 的 实 体 来 解 释 新 的 数 学 特 色 第 三, 电 磁 质 量 具 有 正 负, 电 磁 质 量 应 当 相 反, 而 物 体 的 引 力 质 量 无 此 区 别 电 荷 分 为 正 负, 但 电 场 的 能 量 密 度 却 总 是 正 的, 所 以 积 分 得 到 的 电 磁 能 量 总 是 正 的, 因 而 电 磁 质 量 也 总 是 一 个 正 值 根 据 牛 顿 第 二 定 律, 惯 性 质 量 是 表 征 当 物 体 受 到 外 力 作 用 的 时 候, 物 体 运 动 状 态 改 变 的 难 易 程 度, 即 物 体 保 持 原 来 运 动 状 态 的 本 领 大 小 的 物 理 量 这 个 和 电 荷 的 正 负 无 关, 所 以 正 负 电 子 可 以 具 有 相 同 的 惯 性 质 量 当 正 负 电 荷 中 和 的 时 候, 电 磁 质 量 增 加, 引 力 质 量 没 增 加, 27

9 但 正 负 电 荷 中 和 会 释 放 原 来 具 有 的 电 势 能, 即 原 来 的 电 磁 质 量 会 转 化 为 别 的 能 量, 如 正 负 电 荷 中 和 释 放 两 个 光 子, 则 原 来 的 电 磁 质 量 就 转 化 到 了 光 子 中 那 么 转 化 的 机 制 是 什 么? 同 种 电 荷 的 电 磁 力 相 互 排 斥, 异 种 电 荷 的 电 磁 力 相 互 吸 引, 电 荷 之 间 的 作 用 力 依 靠 电 磁 场 来 传 递, 为 什 么 电 磁 场 的 能 量 都 是 正 值? 一 个 中 性 原 子 的 电 磁 场 的 能 量 为 0, 说 明 正 负 电 荷 激 发 的 电 磁 场 的 能 量 相 反 第 四,Einstein 的 广 义 相 对 论 是 引 力 理 论, 把 引 力 场 量 子 化 给 出 引 力 场 的 量 子 成 为 引 力 子, 它 应 具 有 自 旋 为 2, 和 lectriec field 的 量 子 光 子 性 质 很 不 相 同 近 年 来 理 论 上 对 超 对 称 性 的 探 讨 提 供 了 新 的 可 能 性, 超 对 称 性 在 自 旋 不 同 的 粒 子 间 建 立 了 联 系, 因 此 就 有 可 能 把 引 力 相 互 作 用 和 其 它 相 互 作 用 联 系 起 来, 通 过 超 对 称 性 建 立 的 四 种 相 互 作 用 的 统 一 理 论 称 为 超 大 统 一 理 论 但 是 根 据 对 称 的 相 对 性 与 绝 对 性 原 理, 超 对 称 的 工 作 是 没 有 止 境 的 超 对 称 要 求 除 引 力 子 外, 还 应 当 有 自 旋 3/2 的 引 力 微 子 存 在, 但 是 实 验 上 并 没 有 发 现 它 的 存 在 另 外 量 子 化 的 引 力 理 论 遇 到 了 难 以 克 服 的 无 穷 大 困 难 ; 第 五, 引 力 质 量 都 占 有 一 定 的 空 间, 也 就 是 具 有 体 积, 而 电 磁 质 量 没 有 体 积, 因 此 量 子 电 动 力 学 的 点 模 型 观 点 是 正 确 的 第 六, 电 磁 质 量 和 引 力 质 量 可 以 分 离, 存 在 Maxwell 理 论 中 脱 离 物 体 携 带 能 量 的 场 最 近, 法 国 里 昂 的 科 学 家 发 现 了 有 四 个 中 子 组 成 的 粒 子, 又 称 为 零 号 元 素 最 新 的 实 验 表 明, 中 微 子 具 有 引 力 质 量, 大 约 为 电 子 引 力 质 量 的 分 之 一 中 微 子 具 有 引 力 质 量 但 是 不 带 有 electric charge 电 磁 质 量 现 代 物 理 学 认 为 除 了 带 电 介 子 外, 还 存 在 中 性 介 子, 其 ( 引 力 ) 质 量 恰 好 等 于 或 者 28

10 近 似 等 于 ( 其 实 相 等 ) 带 电 介 子 的 ( 引 力 ) 质 量, 性 质 相 似 Einstein 指 出 了 波 函 数 坍 缩 过 程 与 相 对 论 之 间 的 不 相 容 性,Einstein 的 这 一 分 析 是 关 于 量 子 力 学 与 相 对 论 的 不 相 容 性 的 最 早 认 识 Einstein 晚 年 已 经 认 识 到 electric charge 没 有 引 力 质 量 的 问 题, 指 明 引 力 场 和 lectriec field 是 逻 辑 上 毫 无 联 系 的 部 分 文 章 首 先 回 顾 了 惯 性 质 量 和 引 力 质 量 之 间 的 关 系 的 认 识, 然 后 分 析 了 经 典 电 动 力 学 和 量 子 电 动 力 学 对 于 电 磁 质 量 计 算 结 果 的 差 异, 从 六 个 方 面 分 析 了 电 磁 质 量 不 是 引 力 质 量 的 一 部 分, 通 过 把 引 力 质 量 与 电 磁 质 量 区 分 开 来, 说 明 了 希 格 斯 机 制 的 引 入 是 多 余 的, 希 格 斯 粒 子 根 本 不 存 在, 把 电 量 的 度 量 单 位 库 仑 与 质 量 的 度 量 单 位 千 克 统 一 起 来, 从 而 把 国 际 基 本 物 理 量 减 少 为 5 个, 从 根 本 上 解 决 了 升 降 机 中 静 止 电 荷 的 辐 射 问 题 和 狭 义 相 对 论 中 的 奇 点 问 题 光 子 的 静 止 质 量 问 题, 提 出 了 Lorentz transformation 变 换 不 适 用 于 电 磁 质 量, 量 子 力 学 的 统 计 观 点 不 适 用 于 引 力 质 量, 从 根 本 上 解 决 了 薛 定 谔 猫 徉 谬 的 问 题, 把 质 能 方 程 从 引 力 质 量 推 广 到 电 磁 质 量, 预 言 了 新 的 能 量 来 源, 定 性 地 解 释 了 类 星 体 的 爆 炸, 通 过 电 磁 质 量 的 量 子 化 解 决 了 夸 克 禁 闭 问 题, 解 释 了 光 速 不 变 性 原 理 光 速 为 物 体 运 动 的 极 限 速 度 的 原 因 与 广 义 相 对 论 的 红 移 危 机, 说 明 了 引 力 与 电 磁 力 的 传 播 速 度 相 等 的 原 因, 预 言 了 光 子 带 有 极 其 微 弱 的 电 量 质 子 与 电 子 辐 射 的 光 子 的 能 量 相 反 以 及 引 力 波 为 横 波, 否 定 了 超 光 速 问 题, 分 析 了 中 微 子 问 题 量 子 力 学 的 基 础, 根 据 引 力 场 的 space-time 本 质 的 观 点 从 根 本 上 解 决 了 Einstein 与 哥 本 哈 根 学 派 之 间 关 系 量 子 力 学 基 础 之 间 的 争 论, 不 29

11 知 是 否 正 确? (9) 超 导 体 为 何 无 电 阻, 目 前 超 导 体 研 究 现 状 如 何? 超 导 中 的 库 柏 对 为 何 两 个 电 子 的 自 旋 方 向 相 反, 动 量 方 向 也 相 反? 高 温 超 导 的 微 观 机 理 是 什 么? 可 否 发 现 室 温 超 导 体? 现 代 科 学 如 何 认 识 地 磁 场 形 成 的 原 因 的, 以 及 磁 偏 角? 波 的 衍 射 条 件 背 后 是 否 存 在 更 本 质 的 规 律? 全 反 射 现 象 说 明 了 光 在 同 一 种 介 质 中 并 非 一 定 沿 直 线 传 播, 是 否 与 广 义 相 对 论 矛 盾? 能 量 最 低 原 理 认 为 物 体 只 有 处 于 最 低 状 态 才 稳 定, 在 这 些 现 象 背 后 是 否 存 在 着 更 本 质 的 规 律? (10) 现 代 物 理 学 认 为 弱 相 互 作 用 和 强 相 互 作 用 只 适 用 于 微 观 世 界, 可 是 微 观 与 宏 观 没 有 截 然 的 界 限, 这 显 然 存 在 着 不 协 调 性 现 代 物 理 学 已 经 把 电 磁 力 与 强 相 互 作 用 的 统 一 问 题 起 来, 可 是 对 于 电 磁 力 同 种 电 荷 相 互 排 斥, 而 对 于 强 相 互 作 用 作 用 力 的 方 向 相 反, 如 何 理 解 这 一 关 系? 笔 者 指 明 了 四 种 相 互 作 用 力 之 间 的 关 系, 万 有 引 力 与 弱 相 互 作 用 电 磁 力 与 强 相 互 作 用 是 互 为 反 作 用 力, 在 此 基 础 上 分 析 了 宇 宙 常 数 暗 物 质 与 暗 能 量 引 力 徉 谬 和 密 度 徉 谬 太 阳 角 动 量 的 逃 逸 的 问 题, 从 根 本 上 否 定 了 宇 宙 大 爆 炸 理 论 和 黑 洞 的 存 在, 定 性 地 解 释 了 DI 海 格 立 斯 双 星 进 动 问 题 和 轻 子 为 何 不 参 与 强 相 互 作 用, 对 统 一 场 论 的 研 究 可 能 会 有 所 帮 助, 不 知 是 否 正 确? 为 何 基 本 相 互 作 用 都 是 汤 川 型 强 相 互 作 用? (11) 基 本 物 理 常 数 的 数 值 会 随 时 间 改 变 吗? 自 然 界 的 基 本 常 数 为 什 么 具 有 现 在 的 数 值? 为 什 么 物 理 学 的 基 本 方 程 都 具 有 时 间 反 演 不 变 性? 为 什 么 绝 对 零 度 不 可 达 到? 为 什 么 热 水 比 冷 水 冻 结 快 些 30

12 (Erasto Mpemba 问 题 )? 运 动 物 体 的 温 度 会 改 变 吗? 开 放 系 统 的 熵 具 有 什 么 物 理 意 义? 湍 流 形 成 的 机 理 是 什 么? 地 球 磁 场 极 性 颠 倒 的 原 因 是 什 么? 南 极 空 洞 是 怎 么 形 成 的? 生 物 体 内 有 核 反 应 吗? 地 震 前 的 地 光 是 怎 么 形 成 的? 为 什 么 闪 电 多 之 ' 字 形 少 球 形? 能 否 解 决 强 关 联 多 电 子 系 统 的 基 态 和 元 激 发 问 题? 能 否 解 决 低 维 凝 聚 态 物 理 新 现 象 的 理 论 问 题? 何 时 能 揭 开 狄 拉 克 的 大 数 之 谜? 可 控 轻 核 聚 变 能 否 实 现? 激 光 热 核 反 应 的 点 火 条 件 ( 劳 森 判 据 ) 能 否 达 到? 常 温 核 聚 变 能 否 实 现? 冷 核 聚 变 能 否 实 现? 量 子 混 沌 确 实 存 在 吗? 最 后 一 个 超 重 元 素 的 质 子 数 是 多 少? 热 中 子 辐 射 俘 获 疑 问 的 实 质 是 什 么? 原 子 核 磁 矩 能 否 准 确 计 算 出 来? Gamow-Teller 巨 共 振 问 题 ga ( 核 内 核 子 )!=ga( 自 由 核 子 ) 能 否 解 决? 奇 异 电 子 峰 是 怎 样 形 成 的?EMC 效 应 能 否 解 决? 质 子 自 旋 危 机 能 否 解 决? 电 子 与 核 散 射 中, 纵 向 响 应 形 状 因 子 问 题 能 否 解 决? 有 限 核 的 结 合 能 与 能 极 能 否 一 一 准 确 算 出 来? 夸 克 - 胶 子 等 离 子 体 ( GP) 物 质 态 是 否 真 的 存 在? 宇 宙 种 子 磁 场 的 来 历 是 什 么? 有 无 胶 子 球 存 在? 存 在 第 四 代 基 本 粒 子 吗? e-u-t 之 谜 何 时 能 解 开? 亚 夸 克 结 构 仅 仅 是 推 测 吗? 质 子 的 寿 命 有 多 长? 电 子 有 无 结 构? 光 子 有 无 结 构? 有 无 奇 异 物 质 存 在?C,Ψ 物 理 中 的 ρπ 疑 难 能 否 解 决? (12) 带 电 粒 子 任 意 运 动 产 生 的 推 迟 电 磁 场 不 满 足 宏 观 电 磁 场 运 动 方 程 和 电 磁 场 相 对 论 变 换 宏 观 电 磁 场 相 对 论 变 换 导 致 电 磁 场 运 动 方 程 解 的 唯 一 性 破 坏 和 其 他 严 重 问 题, 因 而 是 不 可 能 的 写 成 四 维 电 磁 势 的 形 式 后, 不 考 虑 电 磁 场 相 对 论 变 换, 宏 观 电 磁 场 运 动 方 程 的 形 式 31

13 在 不 同 的 惯 性 参 考 系 中 可 以 保 持 不 变, 但 洛 伦 兹 条 件 不 可 能 保 持 不 变 因 此 经 典 宏 观 电 磁 场 理 论 不 存 在 相 对 性, 爱 因 斯 坦 时 空 相 对 性 赖 以 生 存 的 最 重 要 的 理 论 基 础 被 破 坏 (13) 狭 义 相 对 论 逻 辑 系 统 中 存 在 三 个 基 本 问 题 :1. 采 用 纯 惯 性 参 考 系 建 立 时 空 理 论 的 超 验 性 问 题 2. 参 考 系 相 对 运 动 速 率 V =V 与 光 速 不 变 c 的 相 容 性 和 一 致 性 问 题 3. 基 本 时 空 佯 谬 不 可 消 除 性 问 题 (14) 为 了 能 与 地 球 近 平 直 参 考 系 中 的 实 际 测 量 结 果 进 行 比 较, 必 须 将 弯 曲 时 空 中 对 引 力 问 题 的 计 算 换 算 成 用 平 直 时 空 中 的 标 准 尺 和 标 准 钟 ( 或 局 部 惯 性 系 的 标 准 尺 和 标 准 钟 ) 来 计 量 这 在 弯 曲 时 空 引 力 理 论 中 被 认 为 是 基 本 原 则, 但 目 前 广 义 相 对 论 对 具 体 问 题 计 算 的 过 程 中 却 普 遍 地 忽 略 了 这 个 原 则 采 用 标 准 尺 和 标 准 钟 计 算 的 结 果 表 明, 水 星 近 日 点 进 动 是 实 际 观 察 值 的 4.8 倍, 而 且 方 向 相 反, 雷 达 波 延 迟 只 是 观 察 值 的 53%, 这 样 的 结 果 显 然 是 根 本 不 可 能 的 因 此 广 义 相 对 论 实 际 上 并 未 得 到 实 验 证 实, 除 非 爱 因 斯 坦 引 力 场 方 程 描 述 的 已 经 是 平 直 时 空 中 的 结 果, 不 是 弯 曲 时 空 中 的 结 果, 但 这 与 爱 因 斯 坦 弯 曲 时 空 引 力 理 论 的 前 提 相 矛 盾 (15) 按 爱 因 斯 坦 引 力 场 方 程 计 算, 细 圆 环 和 双 球 体 引 力 场 中 心 会 出 现 奇 点, 表 明 时 空 奇 异 性 是 采 用 弯 曲 坐 标 的 描 述 方 法 引 起 的, 不 是 自 然 本 性 所 谓 奇 异 性 黑 洞 白 洞 和 虫 洞 以 及 时 间 旅 行 等 在 自 然 界 中 都 是 不 存 在 和 不 可 能 的 32

14 (16) 由 于 地 球 观 察 者 与 宇 宙 物 质 间 存 在 相 对 运 动 速 度, 描 述 膨 胀 宇 宙 必 须 采 用 动 态 能 量 动 量 张 量, 不 能 采 用 静 态 能 量 动 量 张 量 采 用 动 态 能 量 动 量 张 量 后 的 计 算 结 果 表 明, 爱 因 斯 坦 引 力 场 方 程 不 可 能 用 来 描 述 均 匀 且 各 向 同 性 膨 胀 的 宇 宙, 现 代 标 准 宇 宙 学 面 临 基 础 缺 失 的 危 机 参 考 文 献 : 1 费 曼, 关 于 科 学 的 演 讲 2 周 光 召, 如 何 发 展 中 国 的 理 论 物 理, 科 学 李 学 生, 男,39 岁, 山 东 大 学 副 教 授, 中 国 管 理 科 学 院 学 术 委 员 会 特 约 研 究 员 北 京 相 对 论 研 究 联 谊 会 会 员, 中 国 民 主 同 盟 盟 员 2002 年 我 撰 写 的 论 文 数 学 归 纳 法 的 拓 广 在 济 南 教 育 学 院 学 报 上 发 表,2004 年 8 月 我 撰 写 的 理 论 物 理 学 论 文 引 力 质 量 与 电 磁 质 量 之 间 的 关 系 新 探 在 北 京 相 对 论 研 究 联 谊 会 第 三 届 年 会 上 发 表, 得 到 了 与 会 专 家 的 初 步 认 可 ;2005 年 12 月 至 今 我 撰 写 的 论 文 现 代 理 论 物 理 学 的 九 个 问 题 真 空 不 空 以 太 的 发 展 史 在 香 港 新 科 技 杂 志 上 发 表 2007 年 在 格 物 上 发 表 论 文 暗 物 质 暗 能 量 和 宇 宙 常 数 问 题 ;2007 年 12 月 在 新 科 技 ( 香 港 ) 杂 志 上 发 表 论 文 以 太 的 发 展 史 ;2002 年 在 山 东 师 范 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 教 学 科 研 上 发 表 在 物 理 教 学 中 注 33

15 意 培 养 科 学 美 的 观 念 Modern Physics Question Li Xuesheng Shandong University, Shandong, China Abstract: This article discusses 10 questions on the Modern Physics. [Academia Arena, 2009;1(3):20-34]. ISSN X. 34