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論物質(zhì)
論物質(zhì)
物理學(xué)發(fā)展到今天又遇到很多矛盾和問(wèn)題。筆者認(rèn)為要解決這些問(wèn)題
就必須重新定義物質(zhì)各方面的基本屬性，并在此基礎(chǔ)上建立的物理理
論
大家都知道，我們生活的這個(gè)廣大世界是由兩部份組成的, 那就是客觀存在
的物質(zhì)和虛無(wú)的空間。物質(zhì)存在于空間之中又被空間所分割，兩者是相互依存
的關(guān)系。因此要了解世界就必須弄清物質(zhì)的特性。物質(zhì)就是世界上客觀存在的
東西，它有質(zhì)量和體積兩大特性。質(zhì)量是物質(zhì)存在的象征，沒(méi)有質(zhì)量就沒(méi)有能
量，也沒(méi)有任何可觀測(cè)性，所以什么也沒(méi)有。同時(shí)質(zhì)量也是物質(zhì)存在多少的量
度。體積是物質(zhì)占有空間的大小的量度。
物質(zhì)在世界上的存在形式是多種多樣的，有粒子、 原子、分子、 星體和類(lèi)
星體等。人們一直認(rèn)為在廣闊的星際空間除了極少的星際物質(zhì)外什么也不存在。
但是光譜的紅移證明星際空間是充滿(mǎn)介子的，星光必須通過(guò)介子才能到達(dá)地球。
我們假設(shè)這種“星際介子”是由無(wú)數(shù)微小的粒子組成的。由于這種粒子比中子、
核子等小得多所以可以輕易地穿過(guò)原子、分子、星球等而極少受到阻礙。因此
暫時(shí)叫這種“星際介子”為自由粒子。自由粒子不但存在于星際空間而且存在
于原子之間，核子之間。自由粒子時(shí)刻不停地做著雜亂無(wú)章的運(yùn)動(dòng)。
光子在穿過(guò)自由粒子時(shí)消耗了能量所以產(chǎn)生了光譜的紅移，這是光譜紅移的
主因。沒(méi)有考慮到這個(gè)主因是宇宙年齡與宇宙大小產(chǎn)生矛盾的原因。
提到能量我們應(yīng)確定一點(diǎn)──能量本身不是客觀存在的實(shí)體。能量只是由于
物體的運(yùn)動(dòng)而具有的對(duì)其它物體發(fā)生作用的能力。物體的能量越大對(duì)其它物體
作用的能力越大。決定粒子能量大小的是粒子的質(zhì)量和速度。其中速度包括內(nèi)
部速度和外部速度。象原子這樣的粒子是由比它小得多的大量粒子組成的，它
們?cè)谠觾?nèi)部作平衡運(yùn)動(dòng)。當(dāng)這種平衡被打破時(shí)原子的整體性受到破壞而放射
出大量?jī)?nèi)部粒子，而原子的內(nèi)部能量也隨著質(zhì)量的散放而成為外能。這就是我
們所知道的原子能的來(lái)源。這也是所有能量轉(zhuǎn)化所必須遵循的規(guī)律。
一、運(yùn)動(dòng)學(xué)
１、邁克耳遜──莫雷實(shí)驗(yàn)
光波是一種實(shí)在的波動(dòng)，這一點(diǎn)由光傳播時(shí)的波動(dòng)性就可以看出。但光波與
我們傳統(tǒng)波動(dòng)學(xué)里的連續(xù)波不同，光波是由大量粒子組成的粒子波,是不連續(xù)
的。但是由于組成光波的粒子數(shù)量大間隔極小，因此在宏觀上看來(lái)這種間隔可
以忽略光波仍是連續(xù)的。
物體宏、微觀性質(zhì)的不同和一切物體都有波粒二象性告訴我們，光波相對(duì)連
續(xù)的現(xiàn)象和其它一切波動(dòng)現(xiàn)象一樣，并沒(méi)有對(duì)應(yīng)于絕對(duì)連續(xù)觀念的波，任何波
動(dòng)的連續(xù)性都是相對(duì)于它的觀測(cè)尺度而言的。我們要把這一推測(cè)提高到假設(shè)的
地位。
光波作為一種粒子在空間傳播是有媒質(zhì)的，它就是充滿(mǎn)了宇宙空間的自由粒
子。象以太那種相對(duì)于太陽(yáng)靜止的光媒質(zhì)是不存在的，這也正是邁克耳孫──
莫雷實(shí)驗(yàn)失敗的原因。大家都知道地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)，而太陽(yáng)繞銀河星系中心轉(zhuǎn)，
星系又繞星系團(tuán)轉(zhuǎn)，至于整個(gè)可觀測(cè)的宇宙的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還沒(méi)弄清。這樣，地球
相對(duì)于光媒質(zhì)的速度就無(wú)法確定。而邁克耳遜──莫雷實(shí)驗(yàn)中把地球相對(duì)于光
媒質(zhì)的速度定為地球公轉(zhuǎn)的速度是非常明顯的錯(cuò)誤。第一地球相對(duì)于光媒質(zhì)的
速度的方向與地球公轉(zhuǎn)的方向相同的機(jī)率很小, 因此即使地球相對(duì)于光媒質(zhì)的
速度很大實(shí)驗(yàn)結(jié)果也可能很小。在邁克耳遜──莫雷實(shí)驗(yàn)中當(dāng)?shù)厍蛳鄬?duì)于光媒
質(zhì)的速度的方向與地球公轉(zhuǎn)的速度的方向的夾角是45度時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果就接近于零。
第二地球相對(duì)于光媒質(zhì)的速度有可能小于地球公轉(zhuǎn)的速度。所以光速不是不變
而是我們沒(méi)有測(cè)出來(lái)。
２、時(shí)間
光速的可變性使我們有必要重新確定一下時(shí)間，否則對(duì)運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)描述就沒(méi)
有物理意義。在古代人們通過(guò)觀察日、月運(yùn)行的規(guī)律來(lái)確定年、月、日，從而
確定了更小的時(shí)間單位。換句話(huà)說(shuō)，時(shí)間的意義就在于每個(gè)時(shí)間單位都代表物
質(zhì)由一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化到另一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的歷史, 是不可改變的。所以時(shí)間也
是不變的。
雖然時(shí)間是由日、月運(yùn)行的規(guī)律來(lái)確定的但經(jīng)過(guò)人們的推廣，它代表的卻是
宇宙中所有物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)變化的歷史過(guò)程。也就是說(shuō)時(shí)間具有整體性。不存在某
個(gè)空間內(nèi)自己的時(shí)間，也就是不存在不同空間的時(shí)間快慢了。
時(shí)間不是獨(dú)立存在的，它是以物質(zhì)的存在為基礎(chǔ)的。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)決定時(shí)間而時(shí)
間只是物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)。
鐘表只是測(cè)量時(shí)間的工具，它只能在一定精度內(nèi)代表“時(shí)間”，不論在任何
地方“鐘表”都不能代替“時(shí)間”。事物的同時(shí)性是說(shuō)一個(gè)事物某種狀態(tài)的存
在與另一個(gè)事物的某種狀態(tài)的存在不分先后。一個(gè)事物某種狀態(tài)的存在是瞬時(shí)
的唯一的。一個(gè)事物的某種狀態(tài)與另一個(gè)事物的某種狀態(tài)的共同存在也是瞬時(shí)
的唯一的。例如（大家知道所有恒星的質(zhì)量都在不斷的減少因此它們每時(shí)每刻
都是不同的）假設(shè)100億噸的太陽(yáng)和200億噸的天狼星是共同存在的那么100億
噸的太陽(yáng)就不可能和199.999999億噸的天狼星共同存在。因此同時(shí)性不變的唯
一的。
３、空間與運(yùn)動(dòng)
空間就是虛無(wú)，它本身不存在任何實(shí)質(zhì)性的東西，但空間存在大小、位置。
位置是空間的固有性質(zhì)，它不隨物質(zhì)的變化而變化。物體在空間的位置的變化
過(guò)程叫做運(yùn)動(dòng)。
自然界中的一切物體都在運(yùn)動(dòng), 所以物體的運(yùn)動(dòng)是普遍的, 絕對(duì)的, 對(duì)運(yùn)動(dòng)
的描述也是絕對(duì)的。但是對(duì)物體之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系的描述卻具有相對(duì)性。為了描
述物體之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系, 就必須選擇另一個(gè)物體作為標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)被選做標(biāo)準(zhǔn)的
物體，叫做參照系。對(duì)同一個(gè)運(yùn)動(dòng)，選擇不同的參照系，描述的結(jié)果一般不相
同。因此觀測(cè)和描述的結(jié)果的不同并不能說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化。為
了方便以后把物體之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系叫相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，也就是說(shuō)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)哪來(lái)的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。因此人類(lèi)要了
解相對(duì)運(yùn)動(dòng)就得先了解運(yùn)動(dòng)。
物體的運(yùn)動(dòng)有兩種基本類(lèi)型：直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)和曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。要想?yún)^(qū)分這兩種運(yùn)動(dòng)就
得先弄清什么是直線(xiàn)。一個(gè)物體在沒(méi)有和其它物體發(fā)生作用時(shí)所經(jīng)過(guò)的軌跡叫
直線(xiàn)。物體的軌跡是直線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)叫直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
４、對(duì)于一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面來(lái)描寫(xiě)。
（１）描寫(xiě)物體位置變化的大小和方向──位移
在一段時(shí)間內(nèi)物體從某個(gè)位置移到另一個(gè)位置叫物體的位移。位移的大小是
兩個(gè)空間位置的距離，方向從開(kāi)始位置指向結(jié)束的位置。
關(guān)于位移，應(yīng)當(dāng)明確它具有以下兩個(gè)特性：矢量性：位移是矢量，既有大小，
也有方向。絕對(duì)性：位移的大小和方向與參照系無(wú)關(guān)。因?yàn)榭臻g的位置是固定
的，物體的運(yùn)動(dòng)也是絕對(duì)的，所以物體存在位置的變化的大小和方向只由物體
自身的運(yùn)動(dòng)來(lái)決定與參照系無(wú)關(guān)。
（２）描寫(xiě)物體位置變動(dòng)的快慢和方向──速度
在一直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中任何一段位移與通過(guò)該位移所用時(shí)間的比值叫速度。
曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)可以看作是由無(wú)限多個(gè)無(wú)限短的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)組成。
關(guān)于加速度，應(yīng)當(dāng)明確它具有以下三個(gè)特性：矢量性、方向性、瞬時(shí)性，其
方向就是速度增量的方向。瞬時(shí)性：加速度是相對(duì)于物體自身的速度而言的與
參照系無(wú)關(guān)。
５、經(jīng)典物理學(xué)對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述，其實(shí)是對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述。
在經(jīng)典物理學(xué)中，物體的位置是相對(duì)位置，位移是相對(duì)位移，速度是相對(duì)速
度，加速度是相對(duì)加速度。經(jīng)典物理學(xué)中運(yùn)動(dòng)方程，其實(shí)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，它
適用于所有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。相對(duì)速度的合成不論在什么條件下平行四邊形法則都適
用，不存在光速極限。例如，當(dāng)兩束光相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它們的相對(duì)速度就是兩倍
于光速。相對(duì)于不同速度的物體光的相對(duì)速度是不同的，而我們之所以測(cè)不到
地球相對(duì)于光的速度是因?yàn)榈厍蛳鄬?duì)于光媒質(zhì)的速度在不斷的變化，所以，我
們測(cè)到的光速是光相對(duì)于地球的平均速度。也近似于光相對(duì)于光媒質(zhì)的速度。
６、粒子的波粒二象性
經(jīng)典物理認(rèn)為波動(dòng)是連續(xù)的、曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，而粒子運(yùn)動(dòng)是間斷的、直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)
的。由于一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)不可能是既連續(xù)又間斷，既曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)又是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
因此人們認(rèn)為那種既具有波動(dòng)性又具有粒子性的粒子波是不存在的，而創(chuàng)造出
一種數(shù)學(xué)上的幾率波。
其實(shí)這只是人們對(duì)波動(dòng)性和粒子性的誤解。因?yàn)榻^對(duì)連續(xù)的波是不存在的，
粒子由于與其它物體頻繁接觸，也不可能長(zhǎng)時(shí)間的作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。所以，單純的
波動(dòng)和單純的粒子運(yùn)動(dòng)都是不存在的。世界上所有物體都是以粒子波的形式運(yùn)
動(dòng)的，只是由于觀察運(yùn)動(dòng)的尺度不同才產(chǎn)生了波動(dòng)和機(jī)械運(yùn)動(dòng)之分。換句話(huà)說(shuō)，
波動(dòng)性和粒子性都是一種運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。如光子在空間傳播過(guò)程中既隨光媒質(zhì)做
垂直于傳播方向的運(yùn)動(dòng)又向著傳播方向運(yùn)動(dòng)，因此光子實(shí)際上做的是曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
(我們假設(shè)光子存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和自我推進(jìn)力,它的動(dòng)力有周期性變化,詳見(jiàn)《論
光的傳播》 )
下面我們用光子的粒子波理論來(lái)分析一下光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)。光的單縫衍射
是光子在通過(guò)單時(shí)與單縫發(fā)生作用而引起的一種現(xiàn)象。由于這種縫間隔很小，
所以真正和光子發(fā)生作用的是縫邊上的原子。由于光子到達(dá)單干縫時(shí)和原子的
距離不同所以原子對(duì)光子傳播方向的改變也是不同的，離原子越近，光子傳播
方向的改變?cè)酱蟆Ｍ瑫r(shí)，一束光波是由許多光子組成的每個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都
不相同。所以不同的光子到達(dá)單縫時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和動(dòng)力周期不同而受到原
子不同的作用，從而在底片上形成明暗相間的圖形。
如果光源很弱，使得底片上每次只能記錄到一個(gè)光子，這時(shí)底片上的光強(qiáng)代
表光波的一種狀態(tài)發(fā)生的衍射現(xiàn)象。也就是說(shuō)一束光波的衍射是由許多不同狀
態(tài)的光子衍射所組成的。
光波只是許多種粒子波的一種所以光波的衍射原理和其它粒子波是相同的。
粒子波的衍射原理告訴我們衍射時(shí)粒子落在不同的地方，不是因?yàn)榱Ｗ舆\(yùn)動(dòng)的
不確定性，而是因?yàn)榱Ｗ影l(fā)生衍射的初始條件不同。當(dāng)初始條件全部確定下來(lái)，
而又為人所知的時(shí)候，人們就可以確定粒子的運(yùn)動(dòng)。因此，不論在宏觀世界還
是在微觀世界都有決定性因果關(guān)系。
粒子波的衍射理論告訴我們測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系是把由初始條件的不確知而導(dǎo)制的因
果關(guān)系的不確定, 看成了在確知全部初始條件下, 因果關(guān)系仍然是不確定的。
也就是說(shuō)測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系是在沒(méi)有弄清因果時(shí)所下的結(jié)論。從而導(dǎo)制因果關(guān)系的混
亂，是錯(cuò)誤的。但統(tǒng)計(jì)物理是對(duì)物理現(xiàn)象的一種總結(jié)，對(duì)人類(lèi)認(rèn)識(shí)物質(zhì)的本質(zhì)
規(guī)律是有用的。
二 動(dòng)力學(xué)
對(duì)于物體間的相互作用及其對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響，經(jīng)典力學(xué)里的牛頓定律已做了詳
細(xì)的回答，但對(duì)它的理解有些地方不夠準(zhǔn)確需要更改。
關(guān)于牛頓定律應(yīng)當(dāng)更正以下幾點(diǎn)：
（１）牛頓定律是對(duì)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的描述，與參照系無(wú)關(guān)，所以當(dāng)我們把它直
接應(yīng)用到相對(duì)運(yùn)動(dòng)中時(shí)，就會(huì)造成混亂，也就是說(shuō)我們分不清哪些相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀
態(tài)的改變是力的作用，哪些是參照系自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變所引起的。因此，我們
在分析相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須把它限制在特定的時(shí)間、空間范圍內(nèi)。在這個(gè)特定的
范圍內(nèi)把相對(duì)運(yùn)動(dòng)當(dāng)做絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用牛頓定律來(lái)分析它。這樣得到的分析結(jié)
果是有它的成立范圍的。例如，光在星際空間運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于速度很大，所以，
光子在單位時(shí)間內(nèi)就會(huì)遇到大量的自由粒子，從而，產(chǎn)生很大的阻力。正是因
為這種阻力和光子的推動(dòng)力保持平衡，所以光在“星際空間”的速度才是恒定
的。象汽車(chē)之類(lèi)的物體由于它在自由粒子中的速度很小所以它受到阻力也很小
可以忽略不計(jì)。但是當(dāng)物體的速度增大時(shí)自由粒子的阻力也會(huì)增大，當(dāng)速度接
近光速時(shí)就會(huì)出現(xiàn)“光速障礙”，不過(guò)只要找出適當(dāng)?shù)霓k法“光障”是可以突
破的。
（２）慣性系是做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的參照系。
由于慣性系是由絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)決定的，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，所以我們分不清
誰(shuí)是慣性系，誰(shuí)不是慣性系，只能在特定的范圍把某些物體近似地看作慣性系。
例如當(dāng)我們?cè)谘芯康厍蛏系奈矬w時(shí)就把地球當(dāng)作慣性系，當(dāng)我們?cè)谘芯刻?yáng)系
內(nèi)的物體時(shí)就把太陽(yáng)當(dāng)作慣性系。至于他們是否真的在作慣性運(yùn)動(dòng)，我們是無(wú)
法知道的。
（３）力是物體之間相互作用的代表，力本身不是實(shí)體。
當(dāng)物體之間發(fā)生作用時(shí)，物體與物體必須有實(shí)質(zhì)性接觸，也就是說(shuō)世界上不
存在超距作用。
（４）牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用于宇宙中所有物體的運(yùn)動(dòng)情況，不論物體的速度有多
大都得遵循牛頓定律。但是我們所選的參照系要做相應(yīng)的改變。
不論是批評(píng)還是建議我都非常需要,盼望各位讀者與我聯(lián)系。
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