Skip to main content
Internet Archive's 25th Anniversary Logo

Full text of "Vacuum, Space-Time, Matter and the Models of Smarandache Geometry"

See other formats


BS, WS, MRA 
Smarandache 几何 模型 


“ |e d ony ere eee ees 1 
Fey Va G -N Larfilraiag 4 
k 6 | BO 


Smara Geo 





真空 、 时 空 、 物 质 和 Smarandache 
几何 模型 
胡 昌 伟 


Vacuum, Space-Time, Matter and the 
Models of Smarandache Geometry 


Hu Chang-Wei 


This book can be ordered on paper or electronic formats from: 


Educational Publishers 

1313 Chesapeake Avenue 
Columbus, Ohio 43212 

USA 

Toll Free: 1-866-880-5373 
E-mail: info@edupublisher.com 


Website: www.EduPublisher.com 


Copyright 2012 by the Author 


Front and back covers by Author 


Peer-reviewers: 

Dr. Fu Yuhua, 13-603, Liufangbeili, Liufang Street, Chaoyang district, Beijing, 100028 

P. R. China 

Professor Jiang Zhengjie, The Institute of the Common Administer, Sandong Institute of 
Business and Technology, Sandong Yantai City, Zip code: 264005, P. R. China 


ISBN: 978-1-59973-202-2 


Printed in the United States of America 


出 版 前 对 本 书 的 评论 


在 洛 伦 兹 变换 的 流体 力学 导 
观 , 是 最 基本 的 时 空 观 , 在 这 
会 引起 现实 的 时 空 标准 的 变化 , 
































出 的 基础 上 , 胡 昌 伟 经 过 分 析 后 认为 : 牛顿 的 绝对 时 空 
, 物 理 真空 是 一 种 可 压缩 的 超 流 体 , 它 的 密度 的 变化 , 
从 而 导致 了 偏离 绝对 时 空 观 的 定量 效应 。 相 对 论 性 和 量 


















































子 性 效应 都 是 定量 效应 , 相 对 论 














和 量子 物理 学 的 时 空 是 被 定量 效应 所 “扭曲 ”的 时 空 。 








对 于 这 样 的 描述 , 他 称 之 为 “ 带 着 定量 效应 回归 经 典 ”。 这 一 说 法 既 有 趣 , 也 很 有 意义 。 





一 一 胡 素 辉 教授 














胡 昌 伟 先 生 研究 “以 太 场 ”这 个 主题 已 经 有 30 多 年 。 在 胡 昌 伟 的 研究 论文 以 及 本 书 



































, 原 “中 国 科 学 ”与 “科学 通报 ”的 特 邀 编辑 























中 , 他 在 伽利略 变换 的 基础 上 , 通 过 一 个 流体 力学 的 代 换 , 简 单 地 导出 了 洛 伦 效 变换 。 
这 表明 ,“ 以 太 场 ” 是 一 种 可 压缩 的 超 流体 ;“ 以 太 场 ”的 密度 对 应 于 引力 势 ;“ 以 太 场 ” 











密度 的 变化 导致 了 时 空 几何 结构 的 变化 。 因 此 ,“ 以 太 场 ”是 相对 论 的 物质 基础 。 


胡 先 生 也 把 Dr. Florentin 

















Smarandache 的 一 些 概念 , 如 Smarandache 重 空间 、 








Smarandache 几何 , 应 用 到 基本 物理 学 和 宇宙 学 。 这 在 时 空 物理 学 的 研究 上 是 一 个 尝试 。 





物理 学 是 一 门 发 展 中 的 科学 


注 。 














。 胡 昌 伟 先生 对 物理 现象 的 新 探索 , 值 得 引起 人 们 的 关 











一 一 张 操 教 授 , 美 国 Utah 州立 大 学 和 Alabama 大 学 (1985-2002 ) 





有 人 认为 , 真空 
性 。 胡 昌 伟 则 指出 : 这 样 的 看 法 
出 , 相 对 论 是 以 光 和 光速 不 变 作 
以 太 引 起 的 时 空 标准 的 变化 , 当 


























存在 以 太 或 超 光速 是 不 可 能 的 , 因 为 这 将 破坏 真空 的 洛 伦 效 不 变 











是 本 末 倒 置 了 , 因 为 , 以 太 是 相对 论 的 物质 基础 。 他 指 
为 时 空 衡 量 工具 的 一 种 定量 描述 理论 , 它 把 现实 的 , 


作 了 时 空 本 身 的 变化 , 这 只 是 一 种 可 行 的 数学 模型 。 既 






























































然 , 相 对 论 把 光 作 为 时 空 的 衡量 工具 , 它 显然 描述 不 了 超 光 速 。 这 些 看 法 应 该 引起 重视 。 














一 一 杨 文 能 教授 , 上 海 交 通 大 学 














Pre-publication reviews 


Hu Chang-Wei considers through analysis on the basis of the derivation of the Lorentz 
transformation by means of fluid mechanics, that Newtonian absolute space-time theory is 
most basic and real space-time theory, where the physical vacuum is a compressible superfluid, 
a change of its density can cause a change of actual space-time standards, and thus, leads up to 
the quantitative effect deviated absolute space-time theory. The effects of relativity and 
quantum are all quantitative effects, and the space-times of relativity and quantum physics are 
the space-times twisted by quantitative effects. For some such descriptions, he calls "returning 


classics with quantitative effects", which is interesting as well as meaningful. 
q 8 8 


Prof. Hu Su-Hui, Once contributing editor of Chinese Science and Chinese Science 


Bulletin 


Mr. Hu has studied the subject of “ether field” more than 30 years. From his research 
papers, Lorentz transformation can simply be derived from Galilean transformation by using 
fluid dynamics. It shows that the density of “ether field” corresponds to gravitational potential, 
which is a compressible superfluid. The change of density causes the change of space-time 
geometry. Therefore, the “ether field” is the material basis of relativity theory. 

Mr. Hu has also considered some applications of Smarandache's notions, such as 
Smarandache multi-spaces, Smarandache geometries to fundamental physics and cosmology. 

Physics is a developing science. Mr. Hu’s research is an attempt to explore new physics, 


which deserves people’s attention. 


Prof. Tsao chang, Universities of Utah and Alabama (1985-2002) 


Some persons think that ether or faster than light velocity can not exist in vacuum 


otherwise the Lorentz invariability would be destroyed. While Hu Chang-Wei considers that 
this point of view is that put the cart before the horse because the ether is the material basis of 
relativity. He points out the relativity is a theory of quantitative description with light as 
measure space-time, and it regards the chang of space-time standards as the change of 
space-time itself, which is only a practicable mathematical model. Since the relativity regards 
light as a tool of measuring space-time, it is obvious that it does not describe the faster than 


light velocity. These opinions should be valued. 


Prof. Yang Wen-Xiong, Shanghai Communication University 


序 


zl 


在 物理 学 中 , 许 多 基本 概念 仍旧 未 得 至 
什么 是 时 间 ? 它 纯粹 是 相对 的 吗 ? 


= 


解 ; 


这 





























什么 是 真空 ? 它 是 指 “ 空 的 空间 ”, 还 是 指 空间 中 的 介质 呢 ? 
什么 是 质量 ? 它 能 否 被 创建 出 来 ? 
我 相信 , 物 理学 家 们 对 上 述 问 题 没有 得 到 明确 的 答案 。 




















牛顿 说 过 : 真理 就 像 大 海 一 样 , 我 不 过 就 象 是 一 个 在 海边 玩 机 的 小 孩 , 不 时 发 现 一 
块 异常 光滑 的 卵石 , 而 对 于 展现 在 我 面前 的 浩瀚 的 真理 海洋 , 我 却 全 然 无 知 。 牛 顿 的 这 
段 话 , 不 仪 是 他 的 谦虚 , 也 是 客观 事实 。 
举例 来 说 , 人 们 仍然 不 知道 在 物理 学 中 时 间 的 明确 的 定义 是 什么 。 
由 于 受到 相对 论 的 影响 , 人 们 过 分 地 批评 牛顿 的 绝对 时 间 的 观点 , 从 而 忽视 了 其 中 
正确 的 精华 。 其 实 , 绝 对 时 间 是 各 种 物质 运动 的 相对 时 间 的 科学 的 抽象 和 提升 。 在 牛顿 
的 绝对 时 间 的 表述 中 , 正 确 的 内 容 是 : 

L 绝对 时 间 具 有 客观 性 , 与 个 人 的 感觉 无 关 ; 

2. 绝对 时 间 上 共有 单 向 性 , 历 史 不 可 能 倒 演 ; 

3, 绝 对 时 间 均 匀 地 流逝 着 , 与 个 别 物体 的 运动 状态 无 关 。 

例如 , 相 对 论 的 先驱 者 洛 仑 兹 认为 , 除 了 相对 论 时 间 外 , 还 应 该 存在 一 种 “ 
的 时 间 (True Time) 。 作 为 洛 仑 兹 时 间 观 的 表述 , 一 种 推广 伽利略 变换 的 时 间 , 它 对 应 
于 宇宙 的 格林 尼 治 时 间 。 当 采用 这 种 时 间 定 义 时 , 同 时 性 是 绝对 的 , 其 时 间 箭 头 都 是 正 
向 的 , 超 光速 运动 也 不 会 引起 时 间 的 倒 演 。 

所 以 , 出 现 超 光 速 时 , 仅 仅 说 明 狭 义 相对 论 定 义 的 相对 时 间 不 再 有 效 , 
破坏 因果 律 。 

物理 学 应 该 确定 一 条 定理 : “NTT LAR” EAN TT BE AS 

关于 “真空 ” 大 多 数 物理 学 家 认为 它 是 特殊 的 介质 , 而 不 是 虚空 。 
由 于 “真空 ”这 个 术语 很 容易 被 人 误解 为 虚空 , 为 了 避免 混淆 , 我 们 主张 最 好 是 引 
进 术语 “以 太 场 ”以 取代 术语 “真空 ” 

胡 昌 伟 先 生 研究 “以 太 场 ”这 个 主题 已 经 有 30 多 年 。 在 胡 昌 伟 的 研究 论文 以 及 本 书 
中 , 他 在 伽利略 变换 的 基础 上 , 通 过 一 个 流体 力学 的 代 换 , 简 单 地 导出 了 洛 伦 效 变换 。 


























































































































sk” 
























































4 
Se 
Ba 
Sk 
> 
Wp 






























































































































































这 表明 ,“ 以 太 场 ” 是 一 种 可 压缩 的 超 流 体 ;“ 以 太 场 ”的 密度 对 应 于 引力 势 ;“ 以 太 场 ” 
密度 的 变化 导致 了 时 空 几何 结构 的 变化 。 因 此 ,“ 以 太 场 ”是 相对 论 的 物质 基础 。 
胡 先 生 也 把 Dr,Florentin Smarandache 的 一 些 概念 , 如 Smarandache 重 空间 、 
基本 物理 学 和 宇宙 学 。 这 在 时 空 物理 学 的 研究 上 是 一 个 尝试 。 
物理 学 是 一 门 发 展 中 的 科学 。 胡 昌 伟 先 生 对 物理 现象 的 新 探索 , 值 得 引起 人 们 的 关 


注 。 















































Smarandache 几何 , 应 用 至 


= 




















张 操 , 物 理学 者 


2012 年 元 月 

















Preface 


Many fundamental concepts in physics remain unsolved: 
© What is time? Is it pure relative? 
@ What is the vacuum? Is it void space or special medium? 
@ What is mass? Can it be created? 

I believe that physicists have not got definite answers for the above questions. 

Isaac Newton said: I was like a boy playing on the sea-shore, and diverting myself now 
and then finding a smoother pebble or a prettier shell than ordinary, whilst the great ocean of 
truth lay all undiscovered before me. 

For instance, we still do not know what the clear definition of time in physics is. Because 
of the influence of relativity, there is too much criticism of Newton's point of absolute time, 
thus ignoring the right essence. In fact, the absolute time is the scientific abstract and enhanced 
expression of all kinds of relative time. 

In Newton's absolute time expressions, the right contents are: 

(1).The absolute time is objective, which has nothing to do with personal feeling; 

(2).The absolute time is always in positive direction so that history can never be 
played again; 

(3). The absolute time runs uniformly, independent of the movement of individual objects. 

Lorentz was a pioneer in the theory of relativity. He mentioned that there should be a 
"real" time (True Time) in addition to the relative time. The definition of time in the 


2° 


generalized Galilean transformation is an expression of the Lorentz’ "real" time, which 
corresponds to the universal GMT. When using this definition of time, simultaneity is absolute; 
the arrow of time is positive. Superluminal motion would not cause time reversal. 
Therefore, Physics should give a theorem: "Time Machine" is impossible. 

As far as the term “vacuum”, most physicists consider it as special medium, instead of 
void space. To avoid confusion, it is better to introduce a term “ether field” to replace 
“vacuum”. 


Mr. Hu has studied the subject of “ether field” more than 30 years. From his research 


papers, Lorentz transformation can simply be derived from Galilean transformation by using 


fluid dynamics. It shows that the density of “ether field” corresponds to gravitational potential, 
which is a compressible superfluid. The change of density causes the change of space-time 
geometry. Therefore, the “ether field” is the material basis of relativity theory. 
Mr. Hu has also considered some applications of Smarandache's notions, such as 
Smarandache multi-spaces, Smarandache geometries to fundamental physics and cosmology. 
Physics is a developing science. Mr. Hu’s research is an attempt to explore new physics, 


which deserves people’s attention. 


Tsao Chang, Chinese-American Physicist 


2012 


特殊 名 词 说 明 


1、 以 太 : 一 利 








和 真空 态 的 物质 , 即 物理 真空 , 





不 均匀 分 布 造就 了 相对 论 性 质量 。 





2. 元 气 : 中 国 











古代 对 
































N 








它 本 身 无 所 谓 质 量 , 


真空 态 物 质 的 称呼 。 


3、 实 物 , 有 质量 的 物质 , 以 太 密度 波 包 的 核心 。 


4、 绝 对 描述 : EW 

















5、 定 量 


或 多 或 少 地 会 随 着 环境 而 变化 , 











述 : 











色 对 时 空 观 为 基础 的 物理 描 
以 实验 数据 为 基础 的 物理 描述 。 














因此 , 它 与 绝对 











EE 
GE 


yp 
, 


即 牛顿 描述 。 











是 它 


的 密度 的 























为 现实 的 衡量 时 空 的 标准 工具 




















定 的 差异 。 














6、 定 量 效应 ; 





绝对 








WB AGE 

















的 时 空 标准 的 可 变性 造成 的 效应 。 


7. Smarandache 否定 公理 : 一 个 公理 在 同一 空间 中 同时 表现 出 成 立 或 不 成 立 , 





以 两 利 








8、Smarandache 几何 : 至 少 含 有 


Smarandache 几何 。 





量 描述 之 




















间 的 差异 造成 的 效应 , 或 者 说 , 由 现实 


























Ph 以 上 方式 表现 不 成 立 , 这 个 公理 就 被 称 2 


个 Smarandache 否定 公理 的 几何 被 称 为 























9、 FW: 星系 和 星系 


一 样 。 








团 的 空间 








为 Smarandache 和 否定 公理 。 








区 域 , 它 比 宏观 大 一 级 , 正 如 宏观 比 微观 大 一 级 


Explanation of Particular Nouns 


1. Ether: a matter of vacuum state, namely physical vacuum, which is without mass 
itself, it is its unhomogeneous density distribution creates relativistic mass. 

2. Qi: a matter of vacuum state what called by ancient Chinese. 

3. Object: the matter with mass, is the core of the ether density wave-packet. 

4. Absolute description: it is a physical description on the basis of absolute space-time 

theory, namely the Newtonian description, 

5. Quantitative description: it is a physical description on the basis of experimental 
data. There are certain differences between quantitative and absolute descriptions because 
actual standard tools measured space-time can vary with environment more or less. 

6. Quantitative effect: it is a effect caused by the differences between quantitative and 
absolute descriptions, or a effect created by the variability of actual space-time standards. 

7. Smarandachely denied axiom: an axiom behaves in at least two different ways 
within the same space, i.e., validated and invalided, or only invalided but in multiple 
distinct ways. 

8. Smarandache Geometry: it is a geometry which has at least one Smarandachely 
denied axiom. 

9. Mucroscopic: the space range of galaxies and cluster of galaxies, it is greater by 
one level than the macroscopic just as the macroscopic is greater by one level than the 


microscopic. 


10 


序言 
特殊 名 词 说 明 
第 一 章 导论 
1.1、 物 理 真 空 〈 以 太 ) 
1.2、 定 量 效应 
1.3、 定 量 效应 由 以 太 造 就 
1.4, Smarandache 的 有 关 概 念 
参考 文献 
第 二 章 真空 不 空 
2.1、 中 国 古 代 元 气 说 
2.2、 以 太 论 的 兴衰 
2.3、 现 代 物 理学 没有 否定 以 太 
参考 文献 
三 章 时 空 观 的 变迁 


3.1、 宇 宙 和 时 空 
































3.2、 牛 顿时 空 观 
3.3、 相 对 论 时 空 观 


3.4、 其 他 时 空 理论 





3.4.1、 弦 论 的 高 维 时 空 观 
3.4.2、 推 广 的 伽利略 变换 (GGT) 


3.4.3、 物 质 空间 理论 











3.5、 宏 观 物理 学 的 Smarandache 几何 模型 
参考 文献 

第 四 章 宏观 以 太 与 时 空 观 

4. 1、 洛 伦 效 变 换 的 流体 力学 导 

4.2、 两 种 描述 之 间 的 对 应 关系 
4.3、 相 对 论 的 物理 机 





























= 








4.4、 相 对 论 的 局 限 性 和 近似 性 
4.5、 关 于 光 障 

参考 文献 

第 五 章 相对 论 的 定量 效应 
5.1、 相 对 论 的 定量 效应 方程 组 


5.2、 定 量 效 应 方程 组 的 应 用 











5.2.1、 雷 达 回 波 延迟 
5.2.2、 光 谱 线 的 引力 红 移 
5.3.、 效 应 能 量 分 析 法 及 其 
5.3.1、 效 应 能 量 分 析 法 


























Es 
i 











5.3.2、 行 星 进 动 
5.3.3、 光 的 引力 偏转 
5.4、 光 速 不 变 的 条 件 
参考 文献 

BNE 有 关 电 磁 现象 的 进一步 探讨 
6.1、 电 磁 是 以 太 的 最 基本 激发 

6.2、 动 能 的 电磁 量子 假设 

6.3、 实 例 分 析 

6.3.1. WEJ 

6.3.2、 单 极 效应 

6.3.3、 威 尔 逊 -威尔逊 实验 

6.3.4、 雷 电 的 起 电机 人 
6.3.5、 天 体 的 基本 磁场 的 成 因 
6.4、 实 验 构想 
6.4.1、 电 、 磁 场 中 的 光速 
6.4.2、 以 太 旋 涡 的 时 空 效 应 

参考 文献 

第 七 章 微观 以 太 和 粒子 

7.1、 量 子 性 是 相对 论 量 方面 的 关系 在 微观 1 



























































< 





















































F 
wt 
‘cH 
Ss 


7.2、 关 于 二 象 性 








7.3、 粒 子 物理 学 的 标准 模型 

















7.4、 以 太 与 粒子 的 内 在 联系 
7.5、 粒 子 间 的 相互 转化 
7. 5. 1、 不 稳定 强 子 的 衰变 





7.5.2、 稳 定 的 奇异 





子 的 衰变 

















7.5.3、 中 子 和 荷 电 轻 子 的 衰变 
7. 5. 4、 误 变 的 分 支 比 











7.6、 相 互 作 用 的 新 
参考 文献 





述 

















第 八 章 以 太 的 宇 观 作 用 


8. 1、 暗 物质 问题 回顾 





8.2、 相 互 作用 的 区 间 性 




















8. 3、 宇 观 场 作用 论 








8. 3. 1、 宇 观 场 的 基本 假设 








8. 3.2、 宇 观 场 分 析 





8.3.3、 对 天 体 测 量 , 











8.4、 讨 论 


参考 文献 


的 四 个 反常 现象 的 解 和 


t 








第 九 章 宇宙 的 Smarandache 几何 模型 
9.1、 宇 宙 学 疑难 的 根源 








9.2、 区 间 场 以 太 观 





9.3、 宇 宙 的 无 穷 阶 等 级 式 的 Smarandache 几何 模型 





参考 文献 





第 一 章 导论 























宏观 的 万 





























空 的 世纪 。 


























T 





了 引力 、 
symmetry breaking) 、 和 夸克 
的 微波 背景 辐射 和 暗 能 量 等 也 是 真空 现象 。 因 
AR SCRE EE FEAR ID 
的 看 法 。 本 书 的 视野 , 
: 物理 真空 (以太) 、 定 量 效应 和 Smarandache HJA KH 





EEE} 








IZ (quark co 

















bE AD 

















finement) 
此 , 许 多 物理 学 家 意识 到 : 2 
真空 、 时 空 、 物 质 及 它们 之 间 内 在 联系 的 一 系列 新 





等 是 真空 现象 , 微 观 的 自发 对 称 性 破 缺 (spontaneous 




















等 是 真空 现象 , 现 代 宇宙 学 ! 
世纪 将 是 真 























mar 





























小 至 


J 





1.1、 物 理 真 空 〈 以 太 ) 


鉴 古 而 知 今 , 把 历史 这 


Shi, KEES SH, 
































真空 的 本 意 是 一 无 所 有 的 虚空 





人 们 渐渐 地 意识 到 , 实 和 虚 是 相对 



































内 容 庞杂 , 但 最 基本 的 关键 词 是 3 


2 
Iy o 





















































没有 什么 东西 , 但 如 果 仔细 观察 , 





又 充斥 着 空气 分 子 , 如 此 等 等 。 



































现代 物理 学 显示 , 没 











态 。 本 书 的 真 























就 是 这 方 























看 的 一 个 代表 。 在 西 
为 物理 学 的 一 个 重要 的 组 成 音 








将 在 第 二 章 里 进 


美 籍 资深 物理 学 家 张 ; 























EE 
DRA 


PRBS Uh: AT RRR a BO TRAN HE» 




















者 宁愿 采用 
际 , 下 面 , 


19 








HARHA, HUREK. HMH 


我 们 就 把 物 到 


























Bat, BEAR 












































世纪 物理 学 中 的 术语 “以 太 ” 来 取代 
真空 间作 “以 太 ”。 
以 太 概念 贯穿 了 全 书 。 其 中 , 第 二 章 介绍 中 国 























外 镜子 擦 亮 了 , 才 能 更 好 地 把 握 今 天 , 展 望 明天 。 
。 最 早 , 人 们 认为 , 世 界 由 实物 和 真空 构成 。 后 来 , 
的。 两 个 人 站 在 地 面 上 , 他 们 之 间 的 空间 看 起 来 好 象 
空中 弥漫 着 尘埃 , 进 一 步 用 仪器 探测 的 话 , 人 尘埃 之 间 

















古代 的 元 气 说 及 以 太 论 的 历史 , 并 
五 草 曾 述 以 太 的 宏观 效应 , 划 























任何 粒子 的 真空 态 中 , 也 存在 着 

















真空 起 伏 、 真 空 障 道 效应 、 真 空 相 变 等 等 , 说 明 真 空 类 似 于 介质 目 , 是 一 种 特殊 的 物质 状 
空 , 指 的 就 是 真空 态 的 物质 , 或 物 
真空 不 空 的 观点 并 不 是 始 于 现代 物理 学 , 在 古代 就 已 初 见 端倪 ,, 
方 ,17-19 世纪 的 以 太 论 外 也 是 一 种 真空 不 空 理论 , 它 曾 作 
时 , 但 在 相对 论 诞生 后 , 以 太 论 没落 了 , 这 些 





真空 。 











国 二 代 的 元 气 说 




















所 以 作 
这 个 术语 .” 由 这 名 话 相当 实 


By? 
人 
a Be 














a 

















将 说 明 宏 观 以 太 是 














一 种 特殊 的 可 压缩 的 超 流体 , 它 的 可 压缩 性 , 即 密度 可 变性 , 









































效应 。 第 六 章 指出 
设 , 这 有 可 能 被 ) 
太 以 虚 ] 


























间 的 相互 转换 。 第 八 章 提出 了 宇 观 
在 星系 、 星 系 团 


力 场 只 是 宏观 场 , 











并 且 是 引力 场 作 ) 








谓 的 “暗物质 ”。 
一 一 
界 的 特殊 性 是 


























第 九 章 指 出 » Hl 
力 场 以 太 , 
微观 区 间 场 以 太 对 引力 场 以 太 的 作 ) 








电磁 激发 是 以 太 的 最 基本 的 激发 , 
j 于 解释 一 些 疑 难 的 电磁 现象 。 第 七 章 描述 了 以 太 的 微观 表现 , 微 观 以 
了 玻 色 子 的 形式 存在 , 它 与 实 粒 子 只 是 能 态 的 不 同 , 能 够 参与 相互 作用 以 及 粒子 之 








造就 了 引力 场 和 相对 论 性 
进一步 提出 了 动能 的 电磁 量子 假 





















































场 作 











paan 








] 论 , 宇 观 场 作 | 
的 宇 观 世 界 里 , 宇 观 场 的 作用 已 经 超过 引力 场 的 作用 , 














就 是 以 太 的 字 观 作用 , 指 出 引 



























































JES 10 倍 左右 , 这 是 造成 星系 世界 质量 角 


第 











看 所 说 的 以 太 , 其 实 只 是 无 数 区 间 场 以 太 














失 的 原 不 是 存在 着 所 


的 一 分 子 





Al, m 
































我 们 已 知 的 一 切 物质 现象 都 可 看 成 是 引力 场 以 太 的 种 种 表现 , 微 观 世 


























引起 的 , 宇 观 世 界 的 特殊 性 是 由 宇 


























14 





cS 

















Sal 


基本 存在 
宇宙 是 无 穷 阶 等 级 式 的 。 
以 太 不 同 于 空间 , 


质 是 存在 于 时 空 之 中 , 可 以 运动 、 变 











区 间 场 以 太 对 引力 场 以 太 的 作用 引起 的 , 进 


Eo FEHN 

















步 说 , 





区 间 场 以 太 是 比 实 4 
lz 式 , 在 区 间 场 以 太 之 上 , 还 会 有 更 高 阶 的 物质 基本 存在 形式 存在 , 








i= 


ay 


阶 的 物 
因此 , 











它 是 物质 。 为 明确 起 见 , 这 里 对 物理 学 的 物质 作 这 样 的 
ER, RANE 








或 灭亡 的 客观 实在 。 








定义 : 物 
对 





照 这 个 定义 , 空 间 和 时 间 是 客观 实在 , 但 不 是 物质 , 实 物 是 具有 质量 的 离散 性 的 物质 , 




















居 了 





每 一 个 实物 只 




















空间 。 实 物 与 以 太 密 切 相 关 , 实 物 是 以 太 密度 波 包 的 核心 。 对 于 
因此 , 实 物 的 密度 可 以 ) 
体积 的 质点 数 来 表示 。 


把 它 看 作 由 质量 相同 的 质点 构成 , 
太 无 所 谓 质量 , 它 的 密度 可 以 用 单 

上 述 的 物质 定义 建立 在 具有 普 
念 就 是 经 典 的 绝对 时 空 观 , 而 不 是 
相对 论 时 空 观 不 同 于 绝对 时 空 观 , 
































位 
iw! 





























其 他 的 物理 学 时 空 观 。 
已 没有 普 适 性 的 时 











了 限 的 空间 , 而 以 太 是 无 所 谓 质 量 的 连续 性 


的 物质 , 它 











居 了 整个 

















单纯 的 实物 介 



































生 的 时 空 观念 的 基础 



































相对 
时 空 观 与 绝对 时 空 
1.2、 定 量 效 应 
物理 学 本 来 附 
牛顿 站 在 哥 白 尼 、 




















i=} 
FE4 


属于 自然 哲学 , 























论 或 绝对 时 空 观 , 它 的 时 空 观念 被 不 表 
之 间 的 差异 都 可 归结 


加 利 略 、 开 普 勒 等 等 



































;为 “定量 效应 ” 





j 单 位 


, 这 种 具有 
物理 学 的 时 
空 标准 , 量 子 论 的 时 空 观 
定性 原理 搞 得 很 模糊 了 。 相 对 论 或 量子 论 的 


体积 的 质量 来 








Sif. 适 性 


空 观 是 不 





























质 , 一 般 
表示 ; 以 


的 时 空 观 
统一 的 , 
又 不 同 于 








F 顿 的 辉煌 成 果 使 物理 学 成 了 一 门 独立 的 基础 科学 。 














巨人 们 的 ) 





Ne 





























本 的 “ 砖 瓦 ”, 并 以 微 积分 等 数学 方法 为 “水 泥 沙 浆 ”, 建 立 起 了 首 
这 是 一 个 立足 于 实验 和 观察 的 基础 之 上 , 结 构 严 谨 、 逻 辑 严 密 的 科学 体系 , 














理学 的 进一步 发 展 芮 定 了 扎实 的 基础 。 


对 于 牛顿 无 与 伦比 的 科学 贡献 。18 世纪 英国 
BLAK PAR Sa 








大 之 一 的 启蒙 主义 诗人 : 




















上 , 以 空间 、 时 间 、 质 量 等 为 最 基 
FE: 观 的 牛顿 力学 体系 。 












































为 经 


LW) 











的 随笔 人 
A 








ZRA B 








说 :“ 让 牛顿 来 。” 于 是 一 切 都 被 照 亮 。 


AF: 


T 





牛顿 时 空 观 , 














EB. 
然 法 则 隐藏 在 黑暗 里 , 上 帝 





记 





HEFE HS EIRAS; WEA, 








在 时 空 : 
AR 





























19 EAR, AWF 





FR 








tg 


运动 、 变 化, 时 间 与 空间 各 自 独 立 , 它 们 者 
这 些 都 与 人 们 的 直觉 相 吻 合 , 给 人 一 
展 到 了 顶峰 。 正 当 人 人 


目 了 然 的 感觉 。 














悄然 升 起 , 第 








条 “乌云 























的 矛盾 ; 


第 二 订 乌 云 主要 是 指 经 





物理 学 理论 在 黑 


体 辐射 


门 在 赞美 它 的 完美 无 缺 
条 马云 主要 是 指 迈 元 耳 逊 一 英 雷 实验 结果 与 当时 以 
问题 上 的 失败 。 这 两 


平 论 家 、 讽 刺 作 家 和 最 伟 





开始 和 结 



































20 世纪 初 很 快 地 演变 成 了 一 场 暴 风 骤 雨 。 








形成 、 发 展 , 而 且 成 为 了 20 Hz 
相对 论 的 时 空 观 完全 不 同 于 牛顿 
纠缠 在 一 起 , 共 同 构 成 了 四 维 



































E 时 空 连续 
































学 的 两 大 基础 。 
TEW, ERAS 




















量子 理论 和 相对 论 在 这 场 物 理学 





的 时 候 , 





R: 物质 


与 物质 无 关 , 而 且 时 空 标准 始终 不 








有 两 
太 论 之 间 


RABE 








的 急 风 又 雨中 


的 时 空 标准 , 它 的 时 间 和 空间 





体 , 而 这 四 维 时 空 连续 体 又 与 物质 有 着 不 可 分 割 


























的 联系 , 因 为 有 实物 必 有 引力 场 , 而 引力 场 会 使 这 四 维 时空 连 续 体 弯曲 。 这 样 的 时 空 观 , 
对 于 非 物理 专业 的 人 来 说 , 简 直 是 英名 其 妙 。 至 于 量子 理论 , 它 的 波 函 数 的 统计 诠释 和 
不 确定 性 关系 等 , 颠 覆 了 传统 的 时 空 观念 , 以 至 对 微观 粒子 已 经 难以 作 时 空 描 述 。 为 什 
么 会 这 样 呢 ? 我 们 的 回答 是 : 物理 学 的 时 空 不 一 定 等 于 真正 的 时 空 。 


























































































































牛顿 的 绝对 时 空 观 , 用 一 个 不 变 的 时 空 标准 去 衡量 世界 , 被 多 数 人 认为 是 一 种 科学 
的 抽象 , 是 一 种 真正 的 时 空 观 。 然 而 , 物 理学 是 实验 科学 , 它 的 理论 要 与 实际 测量 到 的 
数据 相 一 致 , 因 此 , 物 理学 的 时 空 是 可 以 测量 的 时 空 , 它 不 一 定 是 真正 的 时 空 , 因 为 , 
人 们 用 来 衡量 时 间 和 长 度 的 工具 , 如 尺 、 钟 、 特 定 的 光 等 等 , 多 多 少 少 都 会 随 着 环境 而 
变化 , 因 此 , 在 牛顿 描述 与 现实 的 定量 关系 之 间 必 然 会 有 一 定 的 差异 , 由 这 种 差异 引起 
的 效应 , 或 者 说 , 由 现实 的 时 空 标准 的 可 变性 造成 的 效应 被 称 之 为 定量 效应 。 

一 般 的 尺 和 钟 会 随 着 温度 而 变化 , 对 此 , 人 们 不 会 认为 时 空 在 变化 , 因 为 , 人 们 可 
以 用 更 精确 的 时 空 衡量 工具 来 证 明 这 只 是 尺 和 钟 本 身 的 变化 。 如 果 物 理学 的 最 标准 的 衡 
工具 会 变 , 那 么 , 科 学 家 就 会 把 时 空 标准 的 变化 当 作 时 空 本 身 的 变化 。 相 对 论 性 时 空 
观 就 是 这 样 的 一 种 物理 学 的 时 空 观 , 因 为 , 现 在 最 新 的 长 度 和 时 间 单 位 的 标准 是 以 光 以 
及 光速 不 变 来 定义 的 。 比 如 , 米 是 299,792,458 分 之 1 秒 的 时 间 间 隔 内 光 在 真空 中 行程 的 
长 度 , 在 这 里 , 无 论 光 走 得 快 还 是 慢 , 它 在 一 秒 钟 内 所 经 过 的 路 程 都 是 299,792,458 X, 
光速 成 了 一 种 不 变 的 定义 速度 , 而 这 正 是 相对 论 的 一 个 前 提 。 为 了 表达 的 方便 和 明 
以 绝对 时 空 观 为 基础 的 描述 被 称 为 绝对 描述 , 即 牛顿 描述 , 以 实验 数据 为 基础 的 描述 被 
称 为 定量 描述 , 那 么 , 相 对 论 , 或 者 说 爱 因 斯 坦 描 述 是 一 种 定量 描述 , 而 相对 论 性 效应 
是 一 种 定量 效应 , 它 由 爱 因 斯 坦 描述 和 绝对 描述 之 间 的 差异 所 造成 。 

爱 因 斯 坦 描述 颠覆 了 牛顿 描述 , 使 人 感到 难以 理解 。 于 是 , 就 有 人 在 亚历山大 , 注 

柏 所 写 的 句子 后 , 续 写 了 一 句 :“ 爱 因 斯 坦 走 来 了 , 物理 世界 又 变 得 腊 腌 。” 这 种 “ 腊 
腌 ” 是 由 于 对 定量 效应 的 认识 不 足 引起 的 。 
在 宏观 、 低 速 的 环境 效应 很 弱 , 可 以 忽略 不 计 。 在 这 样 的 情况 下 , 牛 顿 描 
述 既 是 绝对 描述 , 又 是 定量 描述 , 它 以 长 度 、 时 间 、 质 量 等 为 最 基本 的 物理 量 , 描 述 的 
物理 图 象 相当 直观 、 清 晰 。 爱 因 斯 坦 描述 认为 , 光 速 不 变 , 但 时 间 、 长 度 标准 和 质量 等 
会 随 着 运动 速度 和 引力 势 的 改变 而 变化 , 因 此 , 它 与 绝对 描述 有 着 一 定 的 错位 , 我 们 看 
高 速 、 强 引力 场 中 的 世界 , 就 会 有 一 种 照 哈哈 镜 的 感觉 , 在 微观 世界 , 物 质 密度 大 , 运 
速度 高 , 时 空 标准 将 会 瞬息 万 变 , 它 与 牛顿 描述 之 间 就 有 着 巨大 的 错位 。 在 量子 物 玉 
中 , 时 间 、 长 度 、 质 量 等 物理 量 已 是 变幻 莫 测 , 而 被 算 符 所 取代 , 描 述 物 理 现象 只 能 
波 函 数 、 几 率 和 态 , 以 至 有 人 认为 时 间 和 空间 的 概念 已 经 没有 必要 了 。 

































































































































































































































































































































































































































































































































































, 定 量 










































































































































































a 














NI 


























x$ 



































一 般 认 为 , 相 对 论 时 空 观 是 精 
种 近似 。 而 上 述 的 分 析 表 明 , 在 时 
看 作 是 真正 的 时 








时 空 观 





























它 把 现实 的 时 空 标 ; 


模型 , 
































空 观 , 而 相对 论 是 以 》 























的 相对 


wee 
Js 





的 


对 于 一 和 














He fe HE» 
LE 世界 实在 性 的 一 利 
物理 现象 , 人 们 可 以 提出 详 
律 , 凡 是 客观 存在 的 , 都 是 符合 逻辑 
们 人 的 器 官 并 不 是 配置 得 最 合理 的 , 从 逻辑 上 来 说 , 可 以 有 六 
在 人 体 上 长 











Aer ob 








的 , 


— 





EJ 





不 开 实 验 和 数学 , 








A 


公式 表达 物理 规 和 





它 需 要 根据 实验 数 # 





空 观 问题 | 


我 们 都 可 





的 时 空 观 , 绝 对 时 空 观 是 石 





低速 、 弱 引力 场 , 
上 , 我 们 应 该 逆向 思维 , 调 整 认识 : 把 绝对 











的 = 

















EC 作为 时 空 衡量 工具 的 一 利 





























全 的 变化 当 作 了 时 空 本 身 的 变化 , 这 只 是 一 种 








IR 
寻 




















而 且 , 与 相对 论 一 样 , 量 子 物理 学 的 时 空 也 被 定量 效应 扭 1 
现在 , 大 多 数 物理 学 家 认为 , 物 理学 的 时 空 
论 和 量子 物理 学 的 时 空 , 不 少 人 对 时 i 
无 论 宏观 还 是 微观 , 低 能 还 
而 改变 , 这 是 物 到 




















日 
KE 
空 








求 到 一 定 的 物 


RIL 






































AARRE) 








JAK] 





认识 包含 了 数学 模型 反映 了 事物 的 真相 的 意思 。 
绘 物理 世界 的 





的 数学 模型 , 





想 以 此 来 描 














, 认 为 : 几 是 数学 |] 





真正 的 时 空 。 
间 和 物质 的 实在 性 也 产 4 








可 行 的 定 
iT. 


定量 描述 理论 , 








HIB AY Bee 



































上 为 真 的 , 在 现实 : 























FA 





























展 为 弱 、 




















图 等 , 运 
包含 了 许 许多 多 


的 “终极 理论 ”。 














口 

















以 变幻 出 形 


物理 学 离 不 和 
基础 , 并 说 明 它 的 物理 机 
型 , 但 在 对 它们 的 物理 闪 
念 和 原理 的 诠释 方面 , 如 波 函数 的 几 素 
也 始终 争论 不 
余 一 定 想象 我 在 此 时 此 记 

















至 于 相对 论 , 
信 中 写 道 :“ 





色色 美妙 的 





NS 





























县 
全 景 。 














Le, 








Ww 


比如 , 超 弦 理 论 等 





j 数 学 的 对 称 关 系 , 将 时 空 的 多 
可 以 任意 调节 的 参数 , 以 此 扩大 选择 的 余地 , 企 图 
实际 上 , 现 实 世 界 没有 真正 的 
海 捞 针 般 地 寻找 物理 学 的 “终极 理论 ” 





实在 。 























直线 和 对 称 , 

















数 提高 到 了 11 维 , 





而 对 被 定量 效应 扭 





HJ 















































从 














了 怀疑 。 但 
理 规律 性 , 它 不 随 着 人 们 


F 多 合乎 逻辑 的 设想 。 然 而 , 逻 和 辑 只 是 思维 的 规 
日 合乎 逻辑 的 不 一 定 是 客观 存在 的 。 比 如 , 我 
F 多 更 合理 的 设想 , 比 如 , 

翅膀, 这 样 , 人 类 的 活动 能 力 可 以 更 强 , 但 这 是 不 现实 的 。 因 此 , 物 理学 
建立 数学 模型 , 进 行 严谨 的 数学 演绎 , 
, 这 样 才 能 定量 地 与 科学 实验 进行 比较 和 鉴别 , 并 预言 新 现象 。 但 是 , 
也 必然 是 真 的 , 这 样 的 
人 将 希望 寄托 于 精心 设计 
巴 物理 学 中 的 点 模型 扩 


用 数学 




















LE 25 维 


, 























使 大 


来 寻找 物理 学 








依靠 数学 的 对 称 怕 








等 去 大 





是 行 不 通 的 。 正 如 万 花 





简 , 











图 案 , 但 它 绝 不 可 能 变化 出 真实 的 田 
美的 数学 模型 也 难以 描绘 出 逼真 的 物 到 








EI 





色 

















Hill. FAX 
释 上 




















直 存 在 着 某 种 不 









































Wi 








解释 等 , 从 











出 现 至 今 , 





AR > 


数学, 但 它 在 本 质 上 又 不 同 于 数学 。 它 的 数学 模型 必须 以 物 到 


这 就 是 说 , 





已 运用 镜面 对 称 , 可 





业主 


最 精 


实验 为 
































连 爱 








就 





因 





斯 坦 本 人 , 














在 其 70 岁 








细 分 析 











下 , 却 完全 不 是 这 么 


回 








定 是 以 满意 
。 我 感到 在 我 的 工作 中 没有 








的 心情 来 回 





























BE 


H 


论 和 量子 论 导 出 了 一 系列 的 定量 关系 , 建 立 了 数学 模 
定性 。 众 所 周知 , 在 量子 力学 基本 概 
直 存 在 着 持续 的 争论 。 
生日 时 , 给 老 友 索 治文 的 











的 成 就 。 但 














E 





S 4 
个 概念 会 








q 





$ 





R 


上 月 
FE 
pm 
AEA 


m 


地 站 得 住 的 , 我 也 不 能 肯定 我 所 走 的 道路 一 般 是 正确 的 。 ”中 这 段 话 , 既 显示 了 























坦荡 的 科学 精神 , 














也 表明 相对 











于 它们 都 只 是 定量 
缩 性 来 诠释 相对 论 的 物理 机 制 , 
1.3、 定 量 效应 由 以 太 造就 








H 























科学 的 发 
不 断 循 环 
的 好 比 平 
了 化 繁 为 简 

定量 描述 , 
AF, 
PESER. J 















































Nyy 0 





展 往往 是 
向 前 的 过 程 。 
原 上 公路 的 弯曲 , 有 的 恰 如 山 
的 时 候 了 。 
的 复杂 ! 
找 出 导致 定 
8 么 , 现 实 的 时 空 标准 的 可 变 怡 
观 密切 相关 , 这 由 洛 伦 效 变换 的 流体 力学 导出 


在 流体 力学 里 , 有 一 个 和 











由 
当 

















然 , 不 同 的 学 科 , 


x 






































HÆ 














量 效应 的 根本 原因 。 





出 








论 确实 存在 着 一 定 的 困惑 。 量 子 物理 和 相对 
述 的 数学 模型 , 而 缺失 对 其 物理 机 制 的 理解 。 本 书 将 
这 是 对 相对 论 的 一 种 必要 的 补充 。 


简单 到 复杂 , 人 然后 在 新 的 高 度 上 化 繁 为 简 , 再 由 简 和 
不 同 的 阶段 ,“ 循 坏 ” 的 
公路 的 盘旋 。 





, 是 由 定量 效应 造成 的 。 





论 


的 





因 斯 坦 


惑 是 由 





X 
as 























JU 















































BREA 
我 们 认为 , 物 理学 理 














所 不 





太 的 可 压 


到 复杂 , 
同 , 


论 已 经 到 





























因此 , 要 化 繁 为 简 , 





应 该 从 定量 效应 




















A 


怎样 造成 的 呢 ? 是 以 太 。 以 











严 可 压缩 的 流体 转换 成 不 可 压缩 的 流体 的 变换 式 , 











化 运算 , 在 实践 











, 比 如 设计 飞机 等 , 





若 将 这 一 变换 式 代 入 表达 绝 

















常 被 运用 。 
的 伽利略 变换 , 可 以 很 简单 地 导出 表达 相对 论 时 


可知, 定量 效应 是 由 于 现实 的 时 空 标 准 的 可 
EM fe 
JL 4.1) 所 显示 , 是 本 文 


ASIN 


空 观 的 一 大 亮 


mr 
Ee 
Ci 


可 以 简 
对 时 空 观 














空 观 的 洛 伦 兹 变换 。 这 个 推导 过 程 显 示 , 


有 一 种 特殊 的 超 流 体 , 它 把 绝对 时 空 观 与 相对 论 时 空 观 联系 起 来 了 ; 它 在 空间 里 无 限 分 

















布 , 而 且 其 





的 声速 就 是 真空 中 的 光速 。 显 然 , 满 足 这 种 条 件 的 特殊 流体 

















太 , 这 从 一 个 侧 





掉 显 示 了 以 太 的 存在 。 











洛 伦 兹 变换 的 导出 过 程 显示 , 在 绝对 时 空 观 ! 








人 | 
只 能 





























, 宏 观 以 太 是 一 种 可 压缩 的 











是 宏观 以 


超 流体 , 








即 它 的 密度 是 可 以 变化 的 , 以 至 作为 一 种 以 太 波 的 光 , 它 的 速度 应 该 是 可 变 的 


对 论 时 空 观 里 , 以 大 是 不 可 压缩 的 , 即 它 的 密度 是 处 处 均匀 , 各 向 一 致 的 , 光 速 就 当然 
下 定 了 。 于 是 , 在 绝对 描述 的 以 大 密度 比较 大 的 地 方 , 出 现 了 相对 论 性 的 长 度 标准 变 得 
较 短 , 而 时 间 标 准 变 得 较 慢 , 这 就 是 相对 论 性 效应 的 由 来 。 进一步 的 分 析 表 明 (4.2、 





恒 














5 








因此 长 度 收缩 了 , 


力 场 是 以 太 密 度 场 , 每 一 个 实物 都 
象 是 由 以 太 的 可 压缩 性 引起 的 , 即 运动 物体 自 

















身 的 以 太 波 包 





时 间 变 慢 了 ; 广义 的 相对 论 怕 





现象 则 是 


以 它 为 核心 的 以 太 密度 波 包 ; 狭义 的 相对 论 性 ] 





; 而 在 相 


4.3 Ds 








岗 








的 密度 比 静止 时 
































所 提高 , 
于 引力 势 对 应 以 太 密度 之 故 。 


可 见 , 相 对 论 不 是 一 种 超 物 质 的 存在 , 它 的 物质 基础 是 以 太 , 是 以 太 造 就 了 相对 论 性 定 


量 效 应 。 


以 大 造就 了 引力 场 和 相对 论 性 定量 效应 , 也 决定 
对 应 以 大 均匀 分 布 的 情况 , 在 同一 个 惯性 
性 参照 系 之 间 , 时 空 标准 各 不 相同 , 广义 相对 六 
































而 引力 势 不 同 的 地 方 , 时 空 标准 不 同 。 另 外 , 台 








时 空 的 性 质 。 狭 义 相对 
, 时 空 标准 处 处 相同 ;而 在 
的 时 空 对 应 以 太 不 均匀 分 布 的 
顿时 空 观 与 以 太 是 否 存在 无 关 











论 的 时 空 
不 同 的 惯 
情况 , 从 
, 它 也 可 























以 被 看 成 是 没有 以 太 或 以 太 对 时 空 的 作用 可 以 忽略 的 情况 下 的 一 种 定量 描述 的 时 空 观 。 
微观 物理 学 与 宏观 物理 学 有 着 显著 的 差异 , 其 、 公 式 等 等 , 都 是 在 
大 量 的 实验 资料 基础 上 逐步 建立 起 来 的 , 完 全 是 一 些 定量 描述 , 与 绝对 描述 比较 起 来 , 
存在 着 明显 的 的 定量 效应 , 二 象 性 、 量 子 性 、 不 确定 性 等 , 都 可 看 成 是 微观 的 定量 效应 , 
它们 是 否 也 是 以 太 引 起 的 呢 ? 这 看 来 是 顺理成章 的 , 且 有 一 个 事实 可 以 印证 : 在 非 相对 
论 性 的 薛 定 齐 方 程 中 , 自 旋 是 作为 一 个 外 加 的 自由 度 放 入 理论 框架 内 的 , 而 在 相对 论 性 
的 狄 拉克 方程 里 , 自 动 地 包含 了 自 旋 量子 数 。 这 意味 着 , 量 子 性 是 相对 论 的 定量 效应 在 
微观 世界 的 一 种 表现 。 
上 述 表 明 , 相 对 论 时 空 标准 取决 于 以 太 密 度 , 是 以 太 的 朴 密 分 布 造就 了 定量 效应 。 
显然 , 这 样 的 描述 是 在 绝对 时 空 观 的 基础 上 进行 的 。 在 相对 论 时 空 观 中 , 以 太 被 描述 成 
了 不 可 压缩 的 , 因 而 也 就 成 了 无 所 谓 密度 变化 的 “四 维 时 空 连 续 体 ”, 它 已 失去 了 一 种 
实体 的 形象 。 因 此 , 只 有 在 绝对 时 空 观 的 基础 上 , 我 们 才能 够 借助 于 以 太 , 对 相对 论 的 
物理 机 制 进行 描述 。 在 这 里 , 我 们 可 以 进一步 意识 到 : 绝对 时 空 是 真正 意义 上 的 时 空 , 
绝对 描述 反映 了 事物 的 真相 , 相 对 论 时 空 , 即 四 维 时 空 连续 体 , 不 是 真正 的 时 空 , 它 大 
实 是 “ 物 ”, 是 被 相对 论 时 空 观 折射 出 来 的 以 太 的 变态 形象 , 因 此 , 它 只 是 一 种 数学 模 
型 , 它 能 够 比较 正确 地 描述 事物 之 间 的 量 方面 的 关系 , 但 不 一 定 能 反映 事物 的 真相 。 比 
如 , 广 义 相对 论 上 所谓 的 时 空 弯曲 , 其 实 是 对 以 太 分 布 不 均匀 的 一 种 数学 描述 , 真 正 的 时 
空 不 会 弯曲 。 绝 对 时 空 观 和 爱 因 斯坦 时 空 观 是 两 种 本 质 上 完全 不 同 的 时 空 观 , 它 们 不 是 
一 个 否定 另 一 个 的 关系 , 而 应 该 具有 一 定 的 互补 性 。 这 将 在 第 五 章 里 有 具体 的 描述 。 
现代 物理 学 否定 了 绝对 时 空 观 , 而 将 数学 模型 当 作 了 客观 的 真相 , 使 物理 世界 变 得 




























































































































































































T 






































































































































Se 


SA 








































































































































































































> 




































































| 也 
































































































































诡 育 怪异。 如果 我 们 重新 站 到 牛顿 时 空 观 的 立场 上 , 用 以 太 的 作用 来 透视 定量 效应 , 或 
者 说 , 带 着 定量 效应 回归 经 典 , 这 样 就 能 在 新 的 高 度 上 化 繁 为 简 , 使 物理 世界 重 返 光 明 。 
于 是 可 整理 成 一 首 诗 ; 

自然 法 则 隐藏 在 黑暗 之 中 , 








Litt: 让 牛顿 降生 。 
于 是 物质 世界 一 派 光 明 。 
后 来 , 相 对 论 渐 占 上 风 , 
还 有 微观 世界 的 掷 明 子 论 , 
ETE TEE Ft MC a fa HH è WE o 
如 果 认 识 到 以 太 处 处 存在 , 
是 它 造 就 了 诡 诵 的 定量 效应 , 
物理 世界 又 将 会 是 万 里 晴空 。 
以 上 , 我 们 着 重 对 绝对 时 空 观 、 以 太 和 相对 论 时 空 观 之 间 的 关系 作 了 简单 的 
说 明 物 理学 的 时 空 不 一 定 是 真正 的 时 空 。 以 太 在 绝对 时 空中 的 可 压缩 性 , 引 起 了 现实 的 
























































Dd 


> 











Pea» 

















时 空 标准 的 可 变性 , 从 而 导致 了 相对 论 性 的 





的 物理 图 


象 , 这 是 本 书 前 5 章 的 基本 内 容 ,] 











分 析 , 内 容 比较 成 熟 。 限 于 作者 的 水 平 , 后 














1.4, Smarandache 的 有 
物理 学 的 发 展 不 是 

















E 
结果 。 


F. Smarandache 教 ] 
HI 9 他 提 





在 科学 广 

















列 、Smarandache 几何 和 
中 智 学 由 Smarandache 教授 创立 于 1995 年 , 是 哲学 的 一 个 新 分 支 。 它 看 
状态 ) 的 起 源 、 本 质 以 及 与 不 同 思 想 观念 范畴 的 相互 人 





Æ| 


中 智 概率 论 、 














中 智 物理 学 等 的 基础 中 。 


出 了 许多 新 颖 而 









































定量 效应 , 是 它 捏 


其 中 对 绝对 描述 和 定量 描 























1 了 高 速 和 强 引 力 场 世界 
述 作 了 大 量 的 对 比 、 





4 章 的 内 容 以 思辩 性 的 绝对 描述 为 主 , 对 微 





观 、 宇 观 和 整个 宇宙 的 物质 存在 的 形式 和 规律 作 了 一 些 探讨 , 和 希望 能 抛砖引玉 , 








〖 立 进行 的 , 


























6] H 











Pera ant Pate et 
白 子 本 可 











的 有 些 概念 在 本 书 中 得 


从 同 合力 助 推 




















的 





授 , 一 位 多 才 多 艺 的 人 , 他 既是 一 个 科学 家 , 又 是 一 位 文学 家 。 
用 的 概念 , 如 : Smarandache 函数 、Smarandache 序 








到 了 运用 。 













































































5 三 
H; 它 是 ! 














7 

















分 别 表 示 所 考察 } 


在 相对 
所 导出 的 光 
并 的 , 不 可 外 





EC 





实际 
牛顿 与 爱 因 

















论 的 发 
TRAN AR 
#IED 
是 牛顿 时 空 观 有 
E, 我 
斯 坦 


中 智 逻 辑 将 所 考察 的 逻辑 判断 在 
ATA (TD. A 











展 





ty > 











A 














司 刻 画 出 来 , 


的 





维 





EE] 






























































问题 , AAT 








因 斯 坦 却 作 了 另 


导致 了 


。 而 爱 








段 (F) 和 不 确定 (I), 在 这 
这 为 不 完全 信息 , 矛 盾 信息 及 完全 信息 的 选择 留 下 了 余地 。 
过 程 中 , 可 以 发 现 中 智 
生 和 符合 相对 性 原理 的 速度 合成 法 则 相 了 矛盾 。 


定量 描述 的 时 空 观 





























性 (中 





HGF 


智 逻 辑 、 中 智 集合 、 





该 空间 的 三 个 引 


,T、F、 了 I 是 独立 的 量 , 








Be 


























逻辑 的 智慧 。 爱 因 








斯 坦 年 代 , 





# 











克 斯 韦 方程 

















一 种 选择 : 相对 性 
的 诞生 。 











门 前 














面 所 阐述 的 思路 与 爱 因 











斯 坦 的 中 智 逻辑 














9 异 曲 



































个 的 关系 , 而 是 具有 互补 性 , 二 者 之 间 的 差异 是 以 太 造 成 的 。 


几何 是 表达 




















四 | 
































H 
这 条 公 
欧 机 
行 。 


ca 





k 


是 : 过 已 知 直线 外 的 
理 被 否定 为 : 过 
圆 几何 里 , 平 行 公理 又 被 否定 成 : 过 已 知 直线 外 的 一 点 , 没 








EE 
K A $ 

















ZNW 


知 直线 外 的 一 点 , 





局 
k 











一 个 公理 


, 这 个 公理 就 被 称 之 为 Smarandache FEAH 








E 同 一 空间 中 同时 表现 出 成 立 或 不 成 立 , 或 至 少 以 两 利 


时 空 的 一 种 数学 方式 。 欧 几 里 得 几何 建立 在 一 些 公理 之 





RAER, X 


原理 和 光速 恒定 都 成 立 , 


同 工 之 妙 : 一 





两 者 是 对 





KUN, 


的 时 空 观 是 完全 对 立 的 , 而 我 们 认为 , 这 两 种 时 空 观 不 是 一 个 否定 另 一 





, 它 的 平行 公 











= 


JI 一 个 











线 与 

















条 直线 与 已 知 的 直线 平行 , 在 非 欧 双 





1 几何 中 , 








已 知 的 直线 习 


F 行 , 而 在 非 

















直线 与 已 知 






































bp) E 








方式 表现 不 成 
E, A Smarandache 否定 公理 的 几何 被 称 


J Smarandache 几何 。 物 理学 的 时 空 几何 存在 着 Smarandache 几何 结构 , 相对论 的 时 空 几 








a 


H] AIRY TH] 28 2A 





狭义 相对 论 的 时 空 不 同 于 牛顿 时 空 , 
一 起 而 形成 了 四 维 空间 连续 


何 就 是 一 种 Smarandache 几何 。 








[at 

















不 但 把 时 间 当 作 一 维特 殊 的 空间 , 而 且 将 空 




















这 四 给 





x, {A 














空间 连续 区 是 平 直 的 , 可 以 当 





20 














作 欧 几 里 得 连续 区 ;而 广义 相对 论 的 时 空 连续 区 是 弯曲 的 , 是 一 种 非 欧 几 里 得 连续 区 , 
























































这 也 就 是 说 , 几 何 学 的 平行 线 公 理 在 狭义 相对 论 的 时 空中 是 成 立 的 , 而 在 广义 相对 论 的 
时 空中 被 否定 了 。 因 此 , 在 包括 狭义 和 广义 的 相对 论 空间 里 , 平 行 线 公理 是 一 条 














Smarandache 和 否定 公理 , 而 相对 论 的 时 空 几何 就 是 一 种 Smarandache 几何 。 

男 外, 在 牛顿 时 空 观 里 , 时 间 和 空间 各 自 独立 , 这 对 绝 大 多 数 人 来 说 , 是 一 个 常识 , 
我 们 可 以 把 它 当 作 一 条 时 空 公理 。 那 么 , 这 条 公理 在 牛顿 时 空中 成 立 , 在 相对 论 里 不 成 
j 而 , 包 括 牛顿 时 空 和 相对 论 时 空 的 宏观 物理 学 的 时 空 是 一 种 Smarandache 几何 , 
包含 了 二 个 Smarandache 否定 公理 。 
宏观 物理 学 的 Smarandache 几何 有 三 个 子 空间 : 牛顿 空间 、 狭 义 相对 论 空间 和 广义 
相对 论 空 间 。 由 上 所 述 , 是 以 太 的 存在 方式 决定 了 物理 学 时 空 的 性 质 : 不 存在 以 太 或 它 
的 作用 可 以 被 忽略 的 空间 是 牛顿 的 三 维 欧 氏 几何 ; 在 均匀 分 布 的 以 太 作用 下 的 空间 是 狭 
义 相对 论 的 四 维 欧 氏 几何 ; 在 不 均匀 分 布 的 以 太 作用 下 的 空间 是 广义 相对 论 的 四 维 非 欧 
几何 。 

以 太 是 比 实物 高 一 阶 的 物质 基本 存在 形式 , 物 理学 的 空间 特性 由 以 太 决 定 。 因 此 , 
我 们 可 进一步 用 不 同 的 高 阶 物质 形式 来 定义 Smarandache 否定 公理 , 那 么 , 我 们 将 指出 : 
包罗 万 象 的 宇宙 是 一 种 无 穷 阶 等 级 式 的 Smarandache 几何 。 






































ki 
= 





D} 





































































































L 


















































参考 文献 


[1]、 张 操 , 物 理 时 空 理论 探讨 , 上 海 科学 技术 文献 出 版 社 ,2011。 





Tsao Chang, Research on the Theory of physical Space and Tine(in 
Chinese).,Shanghai Science and Technology Document Press, 2011 


[2]. RI PRE 








SMT, deat, BAW, 2005, P17. 





Xue Xiao-Zhou, The Guide Aout the Quantum Vacuum Physics(in Chinese), 


Science Press, Beijing,2005, p.17. 

















[3]、 程 宜山 , 中 国 古 代 元 气 学 说 , 湖 北 人 民 出 版 社 ,1986。 








Cheng Yi-Shan,Chinese Ancient Qi theory, Hubei People Press(in Chinese), 1986. 
[4]. Whittaker E T, A History of Theories of Aether and Electricity[M], Dover Pub., 
New York, 1951. 


[5]、 爱 因 斯 坦 文集 第 1 卷 , 商 务 印 书馆 ,1976 年 ,P485。 




















The Collected Works of Einstein(in Chinese), Betjing,Commercial Press, 1977. 




















[6]、F Smarandache, 悖 论 主义 对 名 601 首 , 希 泉 出 版 社 , 中 文部 。 





























21 


F Smarandache, 601 Paradoxist Distiches, Xiquan Publishing House Chinese 


Branch 2008. 

















[7]. F Smarandache, 付 昱 华 , 道 德 经 的 中 智 学 解读 和 扩充 , 








F Smarandache, Fu Yuhua, Neutrosophic Interpretation of Tao Te Ching, 


22 


第 二 章 真空 不 空 

真空 是 相对 于 实物 来 说 的 , 它 所 占 的 空间 比 实物 所 占 的 空间 多 , 其 中 的 奥秘 也 比 实 
物 丰 富 。 

最 早 , 人 们 认为 , 在 自然 界 , 除 了 物质 就 是 真空 。 后 来 , 人 们 对 物质 的 认识 逐步 深 
入 , 由 可 以 直接 看 得 见 、 摸 得 到 的 天 体 、 物 体 , 到 需要 仪器 探测 的 分 子 、 原 子 、 基 本 粒 
子 , 由 有 形状 、 大 小 的 实物 到 没有 形状 大 小 的 以 太 、 场 , 物 质 观 发 生 了 巨大 的 变化 , 最 
后 , 认 识 到 , 一 无 所 有 的 真空 是 不 存在 的 , 所 谓 的 真空 , 其 实 是 一 类 不 同 于 实物 的 物质 
存在 形式 。 关 于 真空 的 物质 性 , 古人 就 有 了 一 定 的 认识 , 中国 古 代 的 元 气 说 (Qi theory), 
是 其 中 的 一 个 代表 。 

2.1、 中 国 古 代 元 气 说 

探讨 物质 的 本 原 , 是 古代 朴素 唯物 主义 思想 的 一 个 重要 方面 。 开 始 , 人 们 往往 把 一 
个 或 几 个 县 体 的 物质 作为 万 物 的 本 原 。 这 在 世界 上 的 几 个 文明 古国 中 都 有 所 记载 。 在 , 
国 , 早 在 3000 多 年 前 , 就 有 了 五 行 学 说 一 一 《国语 , 郑 语 》 中 , 太 史官 史 伯 说 :“ 
故 先王 以 土 与 金 、 木 、 水 、 火 杂 以 成 百 物 ” 至 今 , 这 五 行 学 说 仍 是 中 医学 的 一 个 基础 ; 
稍 后 的 《管子 .水 地 篇 》 中 有 “水 之 何 也 , 万 物 之 本 原 也 , 诸 生 之 宗室 也 。” 这 是 水 一 行 
说 ; 《庄子 .在 宥 》 中 则 有 “ 今 夫 百 昌 皆 生 于 土 , 而 反 于 土 。” 这 是 土 一 行 说 。 在 这 方面 , 
古 希 腊 的 泰勒 斯 ( 约 2600 年 前 ) 认为 水 是 万 物 的 本 原 , 后 来 的 阿 那 克 西 美 尼 认为 空气 是 
万 物 的 本 原 , 赫 拉克 利 特 认 为 万 物 的 本 原 是 火 , 恩 培 多 克 勒 认为 万 物 由 土 、 水 、 气 、 火 
四 种 元 素 组 成 , 亚 里 士 多 德 认为 地 上 的 物体 由 土 、 水 、 气 、 火 四 种 元 素 组 成 , 天 体 则 由 
第 五 种 元 素 “ 以 太 ” 构 成 。 

将 一 个 或 几 个 具体 的 物质 作为 万 物 的 本 原 , 往 往 难 圆 其 说 。 于 是 , 人 们 就 从 事物 的 
更 深层 次 去 探求 解答 。 这 在 几 个 文明 古国 中 也 都 有 所 反映 。 其 中 比较 有 影响 的 是 : 古 希 
腊 的 毕 达 哥 拉 斯 学 派 , 他 们 跳出 了 物质 的 范畴 , 主 张 “ 数 即 万 物 ” 这 促进 了 数学 的 发 展 , 
也 “预言 ”了 物理 学 和 数学 的 结合 , 但 物 是 实质 , 数 只 是 表象 , 毕 达 哥 拉 斯 学 派 琴 倒 了 
“ 物 ” 与 “ 数 ”的 关系 ; 古 硕 腊 的 德 席 克利 特等 , 从 聚 沙 成 塔 , 众 树 成 林 的 现象 中 , 意 
识 到 看 得 见 的 物质 应 该 由 更 小 的 看 不 见 的 物质 所 构成 , 于是, 提出 了 实物 性 的 原子 学 说 , 
这 是 近代 原子 理论 的 先导 , 被 认为 是 古 希 腊 最 伟大 的 科学 猜想 ; 在 中 国 , 人 们 由 液体 的 
汽化 , 人 体 的 气 感 等 , 逐 步 感 悟 到 真空 里 应 该 充斥 着 不 同 于 实物 的 物质 一 一 元 气 〈Qi ), 
已 与 实物 可 以 相互 转化 , 从 而 形成 了 超 实 物性 的 元 气 说 , 它 是 一 个 古代 的 “真空 不 空 论 ” 




































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































23 


的 杰作 。 





元 气 说 的 思想 萌芽 可 追溯 








到 公元 前 800 年 , 








地 之 气 ”的 失 序 来 解释 地 震 。 








约 1800 年 前 , 王 充 等 在 前 人 思想 的 基础 上 , 提 出 了 一 个 比较 系统 的 “元 气 
































f 





= 





也 们 认为 , 元 气 是 万 物 的 本 原 ,“ 天 地 , 含 气 之 自 





Se 
iz 


[=] 











步 的 发 展 和 完 


进 


, 使 元 气 说 天 

















《 国 





* 周 语 》 上 记载 , 伯 阳 父 曾 用 “天 


语 





自然 论 ”。 

















然 也 。” 后 来 , 有 不 少 人 对 元 气 说 作 了 





成 了 一 个 比较 完整 的 体系 。 








元 气 被 认为 是 一 种 真空 态 的 连续 性 的 流体 。 元 气 论 的 集大成 者 张 载 说 :“ 太 虚 即 气 。” 


“ 太 虚 不 能 无 气 , 


一 的 物质 本 原 , 来 认识 和 说 明 物质 1 








气 不 能 不 聚 而 为 万 物 , 万 物 不 能 不 散 而 为 太 虚 
世界 , 并 且 从 事物 的 内 部 关系 来 说 明 连续 性 的 “ 气 ” 








。” 在 这 里 , 元 气 说 从 统 























与 间断 性 的 实物 之 间 的 转化 , 强 含 着 物质 循环 发 展 , 生 生 不 息 , 不 可 创造 , 不 可 消灭 的 

















思想 。 

















元 气 说 包含 三 个 基本 观点 : 万 物 以 气 为 本 原 和 元 素 的 观点 , 气 化 , 也 就 是 运动 变化 











的 观点 ;感应 , 即 相互 作 /) 











j 的 观点 。 它 从 萌芽 期 起 , 就 被 广泛 地 运用 。 在 中 医 理 论 中 , 








元 气 是 关键 词 之 一 , 例 如 , 元 气 在 人 体 中 的 经 络 里 运行 , 运 行 通畅 身体 就 好 , 运 行 不 畅 

















就 会 有 病痛 。 元 气 被 ) 

















来 解释 





场 引起 的 现象 , 























宣 夜 说 , 一 种 ! 





国 古 代 的 宇宙 说 , 认 为 :“ 日 





ELEJA.” Ab 











Nv 


























色 








N 




















势 , 最 后 归结 到 原子 论 ; 


开始 时 


























气 ” 可 见 , 元 气 说 是 中 


2.2、 以 太 论 的 兴衰 








多 种 村 素 唯 物 主义 用 
西方 唯物 主义 的 基本 范畴 是 “物质 ”或 




















中 国 





NS 








SS 


xt 











, 色 的 朴素 唯物 主义 之 间 , 呈 现 出 一 种 后 浪 推 前 浪 的 天 
色色 的 朴素 唯 物 主义 , 则 
存 , 后 来 都 归结 为 元 气 论 。” 对 此 , 张 
Set? ore 





如 磁力 、 潮 汐 、 天 


月 众 星 , 自 然 浮生 虚空 之 


栖 运行 等 等 , 比 如 , 


, 其 行 其 























时 人 们 还 不 知道 空气 的 存在 , 因 此 , 由 空气 造成 的 现象 , 如 乐 
器 的 共振 共鸣 , 在 古人 看 来 也 是 一 种 真空 现象 , 也 可 以 ) 
程 宜山 先生 认为 :“ 西 方形 形 











元 气 来 解释 。 











SS 





早 








百川 归 海 的 形势 , 
岱 年 先生 指出 : 
国 古 代 唯 物 主义 的 基本 范畴 是 “元 


阮 出 一 种 
































国 历史 上 科学 文化 遗产 , 








的 瑰宝 。 








3.4] 


在 西方 , 以 太 论 是 真空 不 空 的 代表 作 。 











以 太 这 个 名 词 最 早出 现在 古 希 腊 ,, 





构成 。 
在 17 世纪 , 笛 


它 某 种 力学 性 质 。 























以 旋涡 系统 的 方式 传递 它们 的 相互 作用 


RAR GRD 





























士 多 德 认为 天 体 











被 称 为 以 太 的 第 五 种 元 素 












































真正 的 真空 或 虚空 , 


也 认为 , 连 续 性 的 以 太 , 完 全 充满 了 没有 被 


最 先 将 以 太 引 入 了 科学 , 并 赋予 了 
态 物体 占据 的 











Xx 


ii 


H 


间 > 





= 




















; 整个 宇宙 是 一 个 连锁 


4 





的 涡 旋 体系 , 比 如 , 行 星 





24 





被 以 旋涡 形式 运动 着 的 以 太 海洋 所 带动 绕 行 , 产 生 了 我 们 所 说 的 引力 效应 。 

























































































后 来 , 惠 更 斯 , 一 个 笛 卡 尔 的 追随 者 , 他 也 认为 引力 无 异 于 以 太 的 作用 , 它 环绕 地 
心 , 对 抗 着 脱离 地 心 的 运动 , 他 相信 光 是 一 种 波 , 而 经 典 物理 学 认为 , 波 必须 通过 介质 




















传播 , 所 以 , 他 认为 , 光 波 是 在 静止 不 动 的 以 太 中 纵向 传播 的 波 ; 以 太 传递 冲力 但 不 转 


= 
Li 


B H 








的 位 








牛顿 认同 以 太 观 , 但 不 同意 光 的 波动 学 说 , 他 认为 , 光 线 是 直线 运动 着 的 粒子 流 , 


光 粒 子 是 被 激发 的 或 人 











它 在 虚空 ! 











在 18 














Wi + AWA AY A 
有 关 的 以 太 论 再 度 复 兴 。 
涅 耳 在 以 太 论 的 基础 - 














随 着 





电磁 学 的 发 展 , 在 法 拉 第 和 麦克 斯 书 等 人 的 推动 下 , 以 太 论 确立 了 它 在 19 世纪 物理 











学 中 的 





型 
x 


地 位 。 

















HKF 


了 其 体 的 比较 , 
太 旋 涡 学 说 时 , 


I 中国 的 传 





指出 


的 密度 比 在 


























后 来 , 




















ALTRR Martin, W.A. P) 将 元 气 说 与 笛 卡 


存在 着 惊人 的 类 似 ”。 





二 者 之 间 


随 着 的 无 所 不 在 的 以 太 中 的 振动 。 牛 顿 假定 , 以 太 密度 是 可 变 的 , 











上 引入 了 光 的 横 波 理论 , 




















受到 








将 真空 看 成 是 





力 的 系统 怕 

















把 西 








种 特殊 上 
E 的 引力 论 
方 19 世纪 的 以 太 论 , 看 成 是 
以 太 论 认为 , 以 太 是 绝 X 


题 : 地 球 以 每 秒 30 公 





了 中 国 























` 








元 气 说 的 直接 影 
的 物质 存在 形式 , 
磁场 理论 、 光 的 波动 说 等 近代 科学 , 诞 生 在 西 
占 代 的 元 气 说 和 西 
静止 的 , 任 何 物体 都 在 与 它 相 对 运动 。 由 此 产生 了 一 个 问 














fl. 











物体 附近 的 空间 里 的 密度 要 密 一 些 , 从 而 提供 了 一 种 引力 机 制 : 
在 以 太 的 压力 下 , 地 球 向 着 太阳 运动 , 就 像 一 个 软木 塞 从 深海 里 升 起 来 一 样 。 
世纪 , 由 于 光 的 波动 说 受到 排挤 等 原 
F 涉 式 实验 , 使 他 能 够 精确 地 测量 光 的 波长 , 以 致 与 光 的 波动 理论 
光 的 偏振 被 发 现 , 这 

















因 , 以 太 论 曾 一 度 没落 。19 世纪 初 , 托 马 





二 上 


E 








立 了 光 是 横 波 的 事实 , 于 是 , 
知 的 所 有 光学 现象 。 后 来 , 

















my ob 


已 能 已 


Lo 


够 说 明 























的 以 太 旋涡 说 进行 
因此 , 他 推断 : 和 卡尔 在 构思 他 的 以 
以 太 和 元 气 一 样 , 代 表 的 都 是 物理 


/7 
小 








AT 


由 









































Hy 











国 远 早 于 西 























LAY 





空 态 物质 理论 





Fis 而 使 
































方 。 所 以 , 可 以 


























国 


























的 速 





AR’, 它 是 否 真 的 存在 呢 ? 


1881 年 , 迈 克 尔 还 首 先进 行 了 测量 以 太 风 的 实验 , 但 











度 绕 太 阳 运 动 , 在 地 球 








方 近代 科学 相 结合 的 产物 。 




















上 就 应 该 会 存在 每 秒 30 公里 的 “以 























股 有 发 现 以 太 风 , 这 被 以 为 是 


wey 














Sem EAS ZH WRG BGR AE, F 1887 年 再 次 进行 了 测量 以 太 风 的 高 精度 的 


实验 , 但 仍然 
在 以 太 论 的 基础 上 ,迈克尔 逊 -英和 雷 
凝聚 力 会 随 着 固体 通过 以 大 的 速度 而 改变 , 在 这 样 的 方式 中 , 干 涉 仪 的 岩石 基础 的 


将 在 运动 的 方向 上 收缩 , 这 种 收缩 抵消 了 迈克 尔 逊 - 黄 雷 实验 中 的 光学 效应 。 洛 伦 效 等 人 


Bose s+ 
是 零 结 





















































Ro BRA 


F 尔 文 称 为 经 


N 


物理 学 万 里 晴空 中 的 两 休 乌 云 之 一 ”。 

















实验 











菲 次 杰 拉 德 首 次 进行 了 解释 : 固体 的 分 子 























RY 











25 





历史 上 , 唯 一 使 
实 所 困惑 : 支配 电 、 
方 都 是 相同 的 , 而 经 
四 找到 了 
1905 年 , 因 


Ee 








时 空 观 方 突 

















aS 


BE 

















展 了 菲 茨 杰 拉 德 的 假设 , 并 


斯 ] 


已 
Tt 











HE 


万 


以 太 严 





吹 的 , 是 








Akb 
He 














力学 体系 却 不 可 








破 口 。 





Paz 
友 


2E 
F 








HS AS EARE i o 
因 斯 坦 对 相对 论 的 系统 阐述 。 
人 磁 和 光 的 麦克 斯 圳 定律 , 内 含 了 一 个 明确 的 表示 , 即 光速 在 任何 地 


出 这 样 的 结论 。 他 对 此 苦 思 冥想 , 最 后 , 在 


H 


他 曾 为 一 个 









































HERT 5 篇 





量 级 的 科学 论文 , 


创立 了 狭义 相对 论 。 他 在 相对 性 原理 和 光速 不 变 原理 的 基础 上 , 推 导出 了 洛 伦 效 


变换 , 认 为 洛 伦 兹 变换 涉及 空间 和 时 间 的 本 质 。 











爱 因 




















于 其 他 假设 , 就 可 通过 数学 演 




















Hf 





K 








空 不 空 ” KE, Ei 





ATA 


其 实 , 爱 
它 的 真面目 外。 
个 没有 以 太 的 空间 


量 杆 和 时 





1920 




















此 , 主 流 物理 学 家 认为 , 物 理学 不 需 
2.3、 现 代 物 理学 


现代 物理 学 建筑 在 相对 论 和 量子 论 这 二 大 基础 之 上 , 它 们 以 不 同 的 形式 描 


钟 也 不 可 能 存在 , 
认为 , 这 种 以 太 会 具有 





可 
x 


并 没有 否定 以 太 





斯 坦 的 理论 , 好 比 欧 几 里 德 几 何 的 公理 体系 , 在 两 个 原理 
绎 而 导出 许多 结果 , 这 从 数理 逻辑 的 角度 看 来 , 非 





以 太 的 假设 了 


o 








中 的 一 篇 “ 论 运 动 媒质 的 电动 

















的 基础 上 , 不 必 借 助 


= 


` ET 
IRIG 0 

















实情 况 并 非 如 此 。 























] 都 没有 否定 以 太 . 





“ 











年 , 他 在 专题 演 i 
是 不 可 思议 的 。 
Kl 
那些 为 重 媒 质 所 特 











因为 




















以 太 和 





, 在 这 样 一 种 空间 
此 , 也 就 没有 物理 意义 上 的 空间 -时 间 间 隔 。 但 是 , 又 不 可 
也 不 可 认为 , 它 是 那些 能 够 随时 间 


了 的 性 质 , 

















追踪 下 去 的 粒子 所 组 成 的 , 而 且 也 不 可 把 运动 概念 用 了 
以 太 的 存在 性 , 又 对 以 太 的 性 质 提 出 了 看 法 : 一 、 
间 的 标准 由 以 太 决 定 〈 这 点 很 重要 , 但 他 无 法 把 握 )。 三 、 
物 〈 重 媒质 )。 四 、 以 太 不 能 
相对 论 的 
自己 提起 来 一 样 , 不 可 能 。 
避 。 在 1938 年 , 他 与 英 费 尔 德 合 著 的 《物理 学 的 进化 》 中 有 一 段 ; 
太 的 性 质 , 但 一 切 努 力 都 引起 了 困难 和 矛盾 。 
开 以 太 的 时 候 了 , 以 后 也 不 要 提起 它 的 名 字 了 。 我 们 说 , 空 间 




















维 时 空 连续 体 , 而 | 


自己 的 头发 , 要 和 

















HI 


Li 














H 


m 








Ba 





















































时 空 观 去 描 











H 











EX F 





“相对 论 和 空间 问题 ”一 文中 , 他 说 “ 当 入 


i 相对论 时 空 








F 以 太 。” 在 这 里 , 爱 
以 太 是 光 的 传播 媒介 。 





BT “R 














因 斯 坦 对 以 太 论 的 心态 是 相当 矛盾 的 , 他 既 意 识 到 以 太 的 存在 , 又 搞 不 清 
相对 论 ” 中 曾 指出 :“ 依 照 广义 相对 论 , 











光 不 能 传播 , 而 且 





, 不 但 











因 斯 坦 既 指出 
二 、 长 度 和 时 
以 太 不 同 于 一 般 的 有 质量 的 实 








观 进行 描述 





aN U 





述 相对 论 的 








w 








ITE, Tithe TIEA GRIER. HTAA IER, HR “OH” A 
卡尔 相信 他 必须 排除 空虚 空间 的 存在 时 ,人 




















由 于 这 种 不 可 能 , 爱 因 


经 过 这 么 多 的 失败 以 后 , 


他 实际 上 是 把 以 太 描 述 成 了 四 
维 时 空 连续 体 , 好 比 一 个 人 抓 住 
斯 坦 对 以 太 只 能 回 
:“ 我 们 力图 发 现 以 
现在 应 该 是 完全 
电磁 波 的 性 质 。” 


A 
Iy o 
































口 




















传播 

















iat 





26 


























IT EIEN Aid A SN RR IEMA, PEORIA WEA 
在 的 代表 , 并 同 广义 相对 性 原理 结合 在 一 起 ; “没有 场 ”的 空间 是 不 存在 的 。” 爱 因 斯 坦 
把 “ 场 ” 看 成 是 物 , 其 数学 描述 为 弯曲 的 时 空 , 这 容易 使 人 联想 起 古 希 腊 的 毕 达 哥 拉 斯 
学 派 , 以 致 将 时 空 的 几何 结构 当 作 物理 实在 , 而 把 引力 归结 为 时 空 流 形 曲率 的 表现 。 
真空 中 存在 着 电 、 磁 、 引 力 场 等 , 这 些 都 是 真空 不 空 的 表现 , 但 是 , 团 于 “质量 是 
代表 物质 多 少 的 量 ” 的 成 见 , 人 们 不 敢 贸 然 地 把 真空 现象 当 作物 质 现象 。 是 量子 场 论 所 
反映 的 事实 , 才 使 人 们 认识 到 ; 场 是 不 同 于 实物 的 男 一 种 物质 表现 形式 。 量子 场 论 认为 , 
物理 世界 由 各 种 量子 场 系 统 组 成 , 量 子 场 的 激发 表示 粒子 的 产生 , 量 子 场 的 退 激 , 表 示 
粒子 的 消失 , 这 些 量子 场 的 能 量 的 最 低 状 态 , 即 量子 场 的 基态 就 是 真空 。 在 这 样 的 量子 
真空 里 , 存 在 着 量子 运动 , 即 “零点 振荡 ”以 至 带 有 零点 能 量 。 比 如 , 局 限于 一 定 体积 
内 的 量子 场 , 当 该 体积 发 生变 化 时 , 其 中 的 零点 振荡 能 量 会 有 相应 的 改变 , 从 而 产生 可 
以 观察 的 “ 卡 西 米尔 效应 ””"“; 在 这 样 的 量子 真空 里 , 也 存在 着 真空 极 化 , 这 也 会 产生 
可 观察 的 效应 , 如 所 原子 的 兰 姆 移 位 、 电 子 的 反常 磁 矩 。 另 外 , 量 子 场 论 还 显示 了 真空 
隧 通 效应 、 真 空 相 变 、 真 空 凝聚 、 真 空 团结 构 等 等 吕 , 这 些 都 说 明 真空 类 似 于 介质 , 是 种 
物理 实在 。 可 见 , 以 太 是 “ 物 ” 而 不 是 一 无 所 有 的 虚空 。 不 过 , 量 子 场 论 把 以 太 的 物质 
性 , 算 到 了 场 的 关上 。 

实际 上 , 场 只 是 物理 量 连 续 分 布 的 一 种 状态 。 比 如 , 空 气 密度 场 , 它 是 空气 密度 
空间 里 连续 分 布 的 一 种 状态 , 温度 场 是 温度 在 介质 中 连续 分 布 的 一 种 状态 。 空 气 密度 场 
的 物质 基础 是 空气 ,温度 场 的 物质 基础 是 传播 温度 的 介质 , 等 等 。 那 么 引力 场 、 电 场 等 
真空 场 的 物质 基础 是 什么 呢 ? 是 物理 真空 , 即 以 太 , 它 才 是 不 同 于 实物 的 另 一 种 物质 的 
基本 存在 形式 。 现 代 物 理学 抛弃 了 作为 物质 本 体 的 以 太 , 而 把 场 , 一 种 以 太 的 状态 当 作 
了 物 的 代表 。 类 似 地 , 它 也 把 数学 描述 , 一 种 形式 上 的 描述 当 作 了 本 质 性 的 描述 。 这 也 
就 是 说 , 现 代 物 理学 过 分 依赖 数学 的 形式 描述 , 在 一 定 程度 上 造成 了 对 实质 性 认识 的 错 
















































































































































































































































































































































































$ 






























































EE 












































































































































x 


位 。 

以 太 是 本 体 , 场 只 是 以 太 的 一 个 状态 , 这 有 实验 上 的 证 明 , 那 就 是 A-B Bw". FE 
经 典 电动 力学 中 , 电 、 磁 场 强 E、B 是 物理 实在 , 而 标量 和 矢量 势 bb 、A 只 是 辅助 量 , 并 
无 实质 的 物理 意义 。 虽然, 在 相对 论 和 量子 力学 中 , 出 现在 粒子 运动 方程 中 的 场 量 是 中 
A, 但 经 过 规范 变换 , 粒子 的 波 函 数 仅 有 一 相位 因子 的 改变 ,不 影响 物理 过 程 的 实质 , 因 
而 , 通 常 认为 , 即 使 在 量子 力学 中 势 $、A 也 没有 实质 意义 。1959 Æ, Y. Aharonov 和 
D. Bohm 探讨 了 荷 电 粒 子 通 过 场 强 BE) 为 零 , 而 势 A( 中) 不 为 零 的 电磁 势 场 的 情况 , 












































































































































27 


发 现 这 也 会 引起 量子 干涉 现象 中, 这 被 称 为 A-B 效应 , 后 来 被 Chambers 等 
电磁 连续 统 的 状态 , 而 势 、A 可 以 表征 。 后 
电磁 激发 的 以 太 密 度 。 可 见 ,A-B 














实 , 它 显示 : 


, 我 人 



































L BRE, B 不 足以 表征 
站 将 指出 : 引力 势 对 应 以 太 密 度 , 势 和 A 对 应 


















































用 实验 证 























效应 表明 了 以 太 是 本 体 , 场 只 是 以 太 的 一 个 状态 。 


在 《20 世纪 场 论 








è? 


发 





























eS RE) Ih, 








展 , 以 及 它们 的 历史 根源 与 局 限 , 作 出 了 ; 





场 的 本 
性 质 , 











场 就 享有 与 物质 




















有 机 械 性 质 就 没 














地 位 。 实 际 上 , 洛 伦 兹 明 硬 
伦 效 收缩 也 要 求 以 太 是 


中 所 说 , 是 因为 








体 论 地 位 的 获得 , 
因而 , 完 全 从 物质 ! 
然 以 太 没 有 机 械 性 质 , 
样 的 本 体 论 : 
小 、 有 质量 的 东西 才 具 有 机 械 1 
TARY 








0 














分 离 出 来 。 在 这 个 





bE 恶人 


He. TRAV.” CHAIR) 他 认为 , 


始 于 洛 伦 兹 的 工作 。 他 说 : 


i 





EAE 


HERE 
, 电 磁场 


























其 性 质 只 是 如 同 构成 








磁场 与 物质 之 基础 的 虚空 一 样 , 那 么 电 

















iit, MA, WHE 


也 位 。” 这 样 的 分 析 是 值 
生 , 作 为 真空 态 的 以 太 不 应 该 
明显 的 机 械 | 





























实体 


























于 运动 物体 在 以 太 作 




















量 描述 , 






































上 
iar) 








男 外 , 








在 场 本 体 基础 上 的 “ 场 纲领 ”, 


ME 























地 说 , 
也 








Ab 
He 














模型 与 类 比 来 | 








观点 既 新 蜂 , 又 于 主流 合拍 。 
出 于 对 本 体 的 一 种 认识 。 正 如 曹 教授 自 
这 种 立场 坚持 认为 , 在 成 功 理论 中 的 结构 关系 〈 经 常 





地 将 以 太 当 作 是 本 体 , 而 
。 洛 伦 兹 的 以 太 之 所 以 被 误解 为 “虚空 ”, 如 我 们 在 


得 商检 

















生 
ERI R 




















明显 的 机 械 性 质 。 如 果 





曹 天 了 予 教授 “对 20 世纪 基础 理论 物理 学 的 概 


的 以 太 按 弃 了 所 有 机 械 的 
被 当 作 是 以 太 的 状态 。 既 
磁 
BARK 
































的 。 一 般 说 来 , 有 




















没 
质 , 它 更 不 应 该 有 本 体 论 
是 以 太 的 状态 ,而 且 , 洛 


Ake ae 
a 早 

















牛顿 描述 与 定量 描述 之 间 存 在 着 错位 , 这 是 定量 效应 造成 的 , 洛 伦 兹 关 





下 长 度 收 缩 的 假设 , 相 当 于 考虑 了 定量 
R: 从 而 , 洛 伦 兹 的 以 太 被 误解 成 了 “ 
的 以 太 成 了 “四 维 时 空 连续 体 ” 一 样 。 
曹 天 了 予 教授 认为 , 从 洛 伦 兹 的 电动 力学 开始 , 物 下 
这 条 纲领 后 来 逐步 发 展 成 广义 相对 论 的 几何 纲领 、 





虚 

















os | 











己 所 说 :“ 我 将 捍 











网 领 、 规 范 场 纲领 等 。 他 以 独特 的 视角 和 方式 整合 出 了 一 幅 场 论 的 演化 、 发 
因此 受到 了 许多 名 家 的 好 评 。 把 场 看 作 是 一 种 本 体 , 
的 是 结构 实在 论 的 立场 。 简 单 














效应 , 已 经 突破 了 牛顿 描 


空 ” 








, 这 正如 相对 论 性 定 




















学 研究 中 出 现 了 一 种 建立 
量子 


图 景 , 








多 








展 的 





i=) 
XE 
































j 数 学 结构 来 表达 , 但 





接 | 























司 接 表 达 ) 应 当 被 视 为 是 























而 且 在 一 种 理想 的 情况 下 , 最 后 被 这 些 结构 关系 以 唯一 的 方式 决定 。” 在 这 











的 , 不 可 观察 实体 的 实在 性 被 逐渐 建构 , 




















为 不 可 观察 实体 的 实在 
确 的 物理 学 数学 模型 来 


























量 效应 扭 上 
纲领 , 











些 


这 


了 。 场 的 几 
数学 模型 在 一 定 程度 上 反映 了 物理 规律 的 客观 实在 性 , 但 











可 纲领 、 量 子 场 纲 领 、 


规范 场 纲领 等 是 











生 被 逐渐 建构 成 了 确定 的 数学 模型 , 这 无 疑 是 很 确切 的 , 说 明正 
自 实 在 , 反 映 实 在 。 但 是 , 这 种 反映 , 好 比照 哈哈 镜 , 往 和 





被 定 
条 场 的 数学 模型 的 发 展 
它们 所 描绘 的 事物 





A 





























28 


的 





Nv 


Samy» 























色彩 。 


形象 与 现实 之 间 总 会 有 
世纪 以 太 论 的 没落 有 
明显 的 机 械 论 色彩 , 
一 方面 , 它 只 认 
会 随 着 所 到 之 处 的 以 太 密度 的 不 同 而 变化 , 另 一 方面 , 











能 完全 反映 事物 的 真相 。 
,一 种 历史 的 





定 的 错位 , 不 
身 的 原因 

















> 
D 
G 





A 
LEE 


本 























M 经 


EJKT 








局 限 性 。 经 


分 子 的 以 太 论 , 难 免 染 上 了 浓重 的 机 械 论 























物理 学 具 








Ob 2s 
He Jk 


ot 


Ke 














绝对 时 空 观 , 而 没有 也 不 可 


























而 实际 上 , 真 空 是 不 存在 实物 粒子 的 状态 , 以 太 无 所 谓 质 量 , 它 与 
本 质 上 的 不 同 。19 世纪 的 以 太 被 当 作 了 一 般 的 流体 , 而 光 就 是 其 中 








是 出 现 了 这 样 的 篮 傣 局 面 : 





识 到 现实 的 长 度 和 时 间 的 标准 
局 把 以 太 当 作 实 物 那 样 来 对 待 , 
























































极 强 的 恢复 力 , 这 要 求 以 太 是 一 种 非常 





= 



































声 ” 是 一 般 的 密度 波 , 即 
中 热量 的 传播 方式 是 热 辐 


中 毫 无 阻力 地 和 运动, 这 又 显示 以 太 是 极为 稀薄 
掉 是 光滑 还 是 粗糙 , 无 论 它 的 内 部 是 否 布 满 了 缝 除 , 都 能 在 
充分 显示 以 太 是 一 种 超 流体 。 在 一 般 的 实物 性 超 流 体 中 , 存 在 着 两 种 基本 的 
声 " 则 是 传播 热 激发 量 的 “ 温 
上 电磁波 。 可 见 , 包 括 光 在 内 的 电磁 波 就 


般 的 实物 性 流体 有 
的 机 械 弹性 波 。 于 
因为 光 的 极 大 的 传播 速度 , 以 太 在 离开 平衡 位 




















时 , 应 产生 




















西 ; 


的 流体 。 实 际 


硬 的 东 而 男 一 方面 , 






































T 














任何 物体 都 可 以 在 以 太 
上 , 任 何 物体 , 无 论 它 的 表 
毫 无 阻力 地 运动 , 这 








声音 : “第 一 
































普通 的 


Fate, «Ae 
As 


a 











pe ye » [14] 3 








I, B 




















声 , 而 以 太 的 














电磁 激发 相当 于 它 的 “ 热 激发 ”。 





oy 
BP 
a 


是 以 太 中 的 第 二 




















另外 , 现 在 有 人 将 所 请 的 暗物质 当 作 了 以 太 , 上 暗物质 是 具有 质量 的 东西 , 把 以 大 看 








AX EH 














质量 的 微粒 所 组 成 , 这 与 以 太 是 一 种 





























H 
Æ 


大 的 矛盾 。 在 
地 偏离 了 牛顿 定 


TAHR, J 




















系 世 界 , 如 果 不 假定 存在 





BA, 











质量 的 暗物质 , 
假设 中 的 暗物质 就 是 以 太 , 而 它 不 





























。 如 


IN 


空 态 物质 的 本 来 意义 不 符 , 也 会 产生 很 
那么 , 天 体 的 运动 轨迹 极 大 
仅 存在 于 星系 世界 , 也 存在 
































牛顿 定律 , 但 是 , 
到 那里 去 了 呢 ? 


实际 上 , 质 量 








太 有 密切 的 关系 , 








以 太 分 布 不 均匀 的 一 种 表现 。 人 们 图 





H 
AEN 





行 











太阳 系 里 也 会 存在 大 量 的 暗物质 , 它 们 也 会 使 行星 的 运动 轨迹 偏离 
的 运动 轨迹 完全 符合 牛顿 定律 , 太 阳 系 里 的 以 太 质 


























的 巨大 




















只 是 代表 实物 多 少 的 量 , 以 太 本 身 是 无 所 谓 质量 的 。 


当然 , 质 量 与 以 








在 第 一 章 里 已 经 提 到 , 实 物 是 以 太 密 度 波 包 的 核心 , 




















真空 态 的 场 是 一 利 





于 “质量 是 代表 物质 多 少 ” 的 观念 , 


这 意味 着 质量 是 
开始 并 不 认为 





物质 , 直 到 场 的 量子 性 被 发 现 , 才 承认 了 它 的 物质 性 , 因 为 量子 性 意 








味 着 有 能 量 , 





而 能 量 必 然 伴随 着 质量 。 然 而 , 引 力 场 至 今 无 法 量子 化 , 














其 实 , 场 的 量子 性 是 以 太 密 度 波动 公 





这 在 第 七 章 里 将 有 进一步 的 说 明 。 





另外 , 有 些 物 理学 家 认为 , 真 空 是 洛 伦 效 对 称 的 , 因 


此 








它 不 可 能 是 





难道 它 不 是 物 ? 








的 反映 , 是 以 太 与 实物 相互 联系 , 相 互 转化 的 表现 , 


以 太 。 洛 伦 效 对 


29 

















称 性 就 是 相对 论 时 空 的 对 称 性 , 实 际 上 , 我 们 可 以 用 以 太 来 说 明 洛 伦 效 对 称 性 的 实质 , 
我 们 在 第 一 音 已 经 指出 , 在 相对 论 时 空 观 中 , 以 太 的 分 布 是 处 处 均匀 , 各 向 一 致 的 , 这 
就 是 洛 伦 兹 对 称 性 的 物理 图 象 , 在 这 里 , 以 大 是 本 , 洛 伦 效 对 称 性 是 末 , 以 洛 伦 兹 对 称 
性 否定 以 太 , 是 本 末 倒 置 了 。 

以 太 的 概念 是 随 着 历史 的 发 展 而 变化 的 , 笠 卡尔 的 以 太 不 同 于 亚 里 士 多 德 的 以 太 ; 
19 世纪 的 以 太 又 与 笛 卡尔 的 以 太 有 所 区 别 ; 而 我 们 的 以 太 观 将 按 弃 19 世纪 以 太 论 的 机 械 
性 , 吸 收 现代 物理 学 , 尤 其 是 相对 论 、 量 子 场 论 的 精华 , 它 是 对 19 世纪 以 太 论 的 现代 演 


绎 , 是 19 世纪 以 太 论 的 否定 之 否定 。 












































































































































[1]、 程 宜山 , 中 国 古代 元 气 学 说 , 湖 北 人 民 出 版 社 。 
[2]、 申 先 甲 等 , 物 理学 史 简 编 ,, 山 东 教 育 出 版 社 ,1985。 






































[3], Whittaker E T, A History of Theories of Aether andElectricity[M], 
Dover Pub, New York, 1951. 

[4], www.CellularUniverse.org, Conrad RanzanA Compendious Summary and 
Chronology of the Aether Theories (rev 2011-12) 

[5]、 林 成 滔 , 科 学 的 发 展 史 , 陕 西 师范 大 学 出 版 社 ,2009。 


[6]、 爱 因 斯 坦 , 爱 因 斯 坦 文 集 , 北 京 , 商 务 印 书馆 ,1977。 
































[7]. Casimir, H. D. Polder, The influence of retardation on the 
London-van der Waals forces, Phys. Rev, 1948, 73 (4), 360-372. 

[8]. Larrimore, L. Vacuum fluctuations and the Casimir force, physics, 
115, 1-4(2002). 


[9] 、 薛 晓 舟 , 量 子 真 空 物理 导 行 , 北 京 , 科 学 出 版 社 ,2005.。 











[10]. J.P.Francoise, G.L.Naber, T.S. Tsun, Encyclopedia of Mathematical 
Physics. 6, Codensed Matter and Optics; Quantum Information and Computation; 
Quantum Mechanics, Beijing, Science Press, 2008, p. 187. 

[11]. Y. Aharonov, D. Bohm, Phy. Rev. 115, 485, (1959) 

[12]. Tian Yu Cao, Conceptual Developments of 20th Century Field 


Theories, Cambridge University Press 1997. 


30 


[13]. Tsao Chang, Research on the Theory of Space and Tine, Shanghai 
Science and Technology Document Press, 2011(in chinese). 
[14], JI. A. Jasmay, E. M. Jupoumu, The Mechanics of Continualmediunm, 


Beijing, The Publishing House Of People Education, 1960, p. 672 (in Chinese). 


31 


第 三 章 时 空 观 的 沿革 
空间 和 时 间 的 概念 有 狭义 和 广义 之 分 。 狭 义 的 空间 和 时 间 的 概念 是 指 它们 的 本 来 意 
义 : 空间 是 物质 的 存在 、 发 展 、 变 化 的 舞台 ; 时 间 是 事物 的 前 后 次 序 和 持续 性 的 表现 。 
广义 的 空间 不 但 包含 了 时 间 , 也 被 广泛 地 用 来 表示 一 些 事物 的 表现 形式 , 而 其 中 的 茶 种 
独立 的 参数 则 被 当 作 “空间 ”的 维 。 比 如 , 数 学 里 有 和 希 尔 伯 达 空间 、 向 量 空间 , 物 理学 
中 有 动量 空间 、 同 位 旋 空 间 , 其 他 的 有 社会 空间 、 想 象 空间 等 等 。 本 文 的 时 空 只 是 指 它 
们 的 本 来 意义 。 
古人 眼见 日 、 月 、 星 辰 东 起 西 落 , 循 环 往复 , 事 物 发 生 、 变 化 , 生 生 不 妃 , 逐 渐 形 
成 了 时 间 和 空间 的 概念 , 并 设法 对 它们 进行 衡 [ 具 是 人 
体 , 比 如 , 用 脉搏 来 衡量 手掌 、 脚 步 来 计算 长 度 。 对 于 较 长 的 时 间 来 说 , 循 环 
往复 的 天 文 现象 是 最 好 的 时 间 单 位 , 如 年 、 月 、 日 等 等 。 后 来 , 又 逐步 发 明了 沙漏 、 
尺 、 钟 表 等 各 种 各 样 的 时 空 计量 工具 。 
时 间 和 空间 可 以 被 衡量 , 于 是 人 们 就 尝试 对 它们 作 进 一 步 的 描述 , 而 这 种 描述 与 
宙 观 有 关 。 中 文 的 宇宙 二 字 , 宇 代表 空间 , 宙 代表 时 间 。 

























































































































































































。 最 初 , 最 方便 、 简 单 的 衡 









































— 


时 间 , 














是 





















































NE 
4} 
j 












































人 类 是 用 感觉 器 官 和 仪器 来 感知 世界 的 。 在 古代 , 宇 宙 就 是 人 们 眼睛 所 能 看 到 的 一 























中 国 古 代 的 宇宙 学 说 主要 有 三 种 ", 它们 是 盖 天 说 、 浑 天 说 和 宣 夜 说 。 

盖 天 说 出 现 于 3000 年 前 , 最 初 , 它 被 描述 为 “天 圆 如 张 盖 , 地 方 如 棋局 ”。 当 然 , 
这 只 是 一 种 直观 的 比喻 , 天 圆 地 方 不 对 称 , 于 是 , 后 来 逐步 演变 成 天、 地 都 是 拱 形 的 , 
北极 星 是 天 的 中 心 , 在 那里 天 、 地 相距 8 万 里 , 地 不 动 , 日 月 星辰 在 天 球 上 , 并 随 着 天 
球 绕 中 心 旋 转 , 其 中 , 太 阳 轨 道 会 随 着 季节 而 变化 。 盖 天 说 认为 大 地 是 平 的 , 因 此 只 描 
述 了 人 们 头顶 的 半 个 天 球 。 

在 公元 前 300-400 年 间 , 人 们 逐步 意识 到 : 天 、 地 都 是 球形 的 , 地 球 也 会 运动 , 由 
此 产生 了 浑 天 说 。 被 称 为 东方 亚 里 士 多 德 的 张衡 , 是 浑 天 说 的 代表 人 物 , 他 对 浑 天 说 作 
了 这 样 的 描述 :“ 浑 天 如 鸡 子 , 天 体 圆 如 蛋 丸 , 地 如 鸡 子 中 黄 , 孤 居于 天 内 , 天 大 而 地 小 。 
天 表 里 有 水 , 天 之 包 地 , 犹 过 之 里 黄 。 天 地 各 乘 气 而 立 , 载 水 而 浮 ……” 他 曾 相 当 精 巧 
地 设计 制造 了 一 架 浑 天 仪 , 在 水 流 的 推动 下 , 一 天 刚好 转 一 圈 , 仪 器 上 的 星星 起 落 和 实 
际 天 象 几乎 完全 吻合 。 





























































































































































































































32 








以 上 两 种 宇宙 说 都 认为 人 们 看 到 的 蓝天 有 
























































ARRAY. AY 


壳 的 存在 。 它 认为 : 人 们 看 至 
的 缘故 , 犹 如 远 山 
















































































虚空 2 


的 运动 规律 , 









































, 它 们 的 运行 


















































H 
Æ 





Pani 








因此 , 人 类 能 够 观察 到 的 宇宙 是 
期 与 浑 天 说 差不多 , 则 明确 地 否定 了 天 
I 的 天 壳 并 不 是 真 的 , 天 色 苍 茫 , 
, 深 谷 色 黑 , 青 与 黑 都 不 是 它们 的 本 色 ,; 
, 引 力 被 看 成 是 元 气 的 作用 , 而 元 气 是 
一 种 真空 态 的 物质 , 这 样 的 描述 与 现代 人 的 认识 比较 接近 。 不 过 , 
因 
在 西方 , 比 张衡 小 7 岁 
密 地 心 体系 , 它 能 对 当时 观察 所 及 的 天 体 运动 , 特 别 是 行 





























由 于 我 们 看 得 非常 遥远 
日 月 众 星 自然 地 存在 于 









































它 没有 描述 日 月 星辰 





























的 托 勒 密 , 在 总 结 古 希腊 天 文学 成 就 的 基础 上 , 提 出 了 托 勒 
作出 比较 精确 的 计算 , 























因而 在 长 达 1500 年 的 时 





















































周 运 动 合成 , 其 
Fi— Fh eC MAE 

随 着 天 文 观 察 精 确 度 的 提高 , 
左右 。 出 生 于 15 世纪 的 哥 



































问题 , mA, 只 了 


经 过 多 年 的 悉心 研究 , 发 现 每 个 











my 








y 

















期 内 被 认为 是 真理 。 托 勒 密 认为 复杂 的 行 
轨道 系统 运行 : 一 种 叫 它 的 均 轮 , 

















岁差 的 周期 运动 , 如 果 将 这 些 分 别 归 为 地 球 的 自转 、 公 转 和 地 划 
运动 一 下 子 简 化 很 多 , 因 
冲破 了 地 球 是 宇 







































































宙 中 心 并 固定 不 动 
哥 白 尼 对 地 心 说 的 突破 , 引 发 了 
新 星 在 科学 界 相继 升 起 。 他 们 是 伽利略 、 开 普 















































伽利略 , 
































F 启 近代 科学 的 大 师 , 是 他 玫 
法 ; 他 提出 了 显示 时 空 均匀 性 的 








心 让 位 给 太阳 更 为 合 至 


原理 ;他 发 现 的 摆 的 等 








星 运动 可 以 用 简单 的 圆 














已 时 代 , 本 轮 和 均 轮 的 圆圈 数 竟 然 多 达 80 个 
然 的 简单 、 和 谐 , 意 识 到 托 勒 密 地 心 体系 肯定 存在 
上 修 修补 补 解决 不 了 问题 , 应 该 要 有 


了 星 都 有 三 种 共同 的 周 




















大 的 突破 。 他 














期 运动 , 即 一 天 , 一 年 和 相当 于 
































回旋 , 就 可 以 使 行星 的 








E, 从 而 提出 了 太阳 中 心 说 , 








他 方面 的 新 突破 。 他 去 世 后 不 入 , 有 三 颗 炮 眼 的 
有 卡尔 。 
F 创 了 实验 和 数学 相 结合 的 物理 学 研究 方 
时 性 原理 , 为 钟表 的 发 明 提 


















































供 了 理论 依据 ;他 








JAMMU, Bis ST BMWA 





貌 , 为 将 宇宙 空间 扩大 到 














无 限 创造 了 条 件 。 


























FEP, BAAR IEA 











, 他 发 现行 星 的 运动 轨道 是 椭圆 形 











圆周 运动 合成 的 本 轮 和 均 轮 系统 , 并 总 结晶 
定律 打下 了 基础 。 














笛 卡 尔 , 一 位 近代 西方 哲学 的 3 


RAA; 他 把 本 来 互 不 联系 的 两 个 而 





















































终结 了 行星 轨道 


























运动 三 大 定律 , 为 牛顿 发 现 万 有 引力 





上 者 , 他 最 早 将 以 太 引 入 科学 , 是 真空 不 空 论 的 近 
究 领 域 , 几 何 与 代数 , 结 合 起 来 , 引 进 了 坐标 系 , 





33 





建立 起 平 
数学 从 常量 进入 变量 时 代 , 这 让 时 空 描述 变 得 形象 、 方 便 。 


到 了 牛顿 时 代 , 人 们 已 经 形成 了 这 样 的 时 
































看 上 的 点 与 数 对 的 对 应 关系 , 从 而 可 以 用 代数 方程 来 表示 几何 曲线 , 同 时 也 使 












































变化 的 所 在 , 它 们 与 物质 无 关 ; 空间 被 用 来 
被 用 来 描述 事物 的 前 后 次 序 , 它 均匀 流逝 , 没 有 开始 和 终结 , 是 物质 存在 、 运 动 和 变化 
的 持续 性 的 表现 。 这 样 的 时 空 观念 是 诞生 牛顿 物理 的 温床 。 

3.2、 和 牛顿 时空 观 


的 自 
间 


牛顿 时 空 
身 特性 










































































空 观念 : 时 空 是 万 物 生 存 、 运 动 、 发 展 和 
蕴 述 物质 的 位 状 , 它 是 无 限 的, 时 间 










































































定 , 


“与 时 间 间隔 的 顺序 不 可 互 易 一 样 , 空 间 部 分 的 次 序 也 不 可 互 易 …… 所 有 


















































以 列 出 








观 也 叫绝 对 时 空 观 。 牛 顿 在 “自然 哲学 之 数学 原理 ”” 中 写 道 :“ 绝 对 空间 
与 一 切 外 在 事物 无 关 , 处 处 均匀 , 
运动 的 结构 , 或 是 对 绝对 空间 的 量度 。” 
自身 均匀 地 流逝 , 与 一 切 外 在 事物 无 关 。 
在 的 对 运动 之 延续 的 





永 不 移动 。 相 对 空间 是 一 些 可 以 在 绝对 空 
“绝对 的 、 真 实 的 和 数学 的 时 间 由 其 特性 决 
相对 的 表象 的 和 普通 的 时 间 是 可 感知 和 外 


























度 ,, 它 常 被 用 以 代替 真实 的 时 间 , 如 1 小 时 、1 天 、1 个 月 、1 年 。” 




















顺序 , 























于 空间 中 以 排出 位 置 。” 














物 置 于 时 间 

















在 牛顿 看 来 , 空 间 、 时 间 分别 代 表 物 质 存 在 的 广 延性 和 顺序 性 , 这 是 两 个 直观 的 , 
由 人 类 经 验 得 出 的 概念 , 简 单 、 易 懂 , 无 须 定义 , 以 上 只 是 一 些 说 明 中 。 


牛顿 对 空间 和 时 间 的 说 明 相当 确切 。 绝 对 的 空间 和 时 间 是 科学 的 抽象 , 人 们 总 是 通 
过 相对 的 空 
动 , 也 可 以 度量 , 


抽象 概念 在 人 类 的 思维 中 有 着 重要 的 作 / 
人 是 个 抽象 概念 , 它 是 从 无 数 的 , 具 体 的 你 、 


















































间 和 时 间 来 认识 它们 的 。 例 如 , 一 节 车 厢 内 的 空间 , 它 是 相对 空间 , 可 以 运 

















人 们 通过 对 许 许 多 多 这 样 的 相对 空间 的 认识 , 而 抽象 出 了 绝对 空间 
总 是 相对 静止 的 , 不 会 随 着 车 厢 运 动 。 
间 的 认识 , 


同样 , 




















人 们 通过 对 1 天 、1 月 、1 年 等 等 相对 时 


抽象 出 了 绝对 时 间 , 它 均匀 地 流逝 着 。 




































































], 它 是 我 们 描述 世界 所 不 可 缺少 的 。 例 如 , 
我 、 他 中 抽象 出 来 的 , 它 不 代表 具体 的 一 


































































































个 人 , 但 代表 了 我 们 整个 群体 。 一 个 具体 的 人 , 可 能 会 出 现 非 人 类 共性 的 怪 态 、 怪 脾气 
和 人 怪 动 作 , 他 的 生命 是 很 短暂 的 ;而 人 所 代表 的 是 人 类 的 共性 , 其 存在 是 长 久 的 。 因 此 , 
抽象 是 一 种 对 某 方面 的 信息 进行 综合 、 分 析 , 由 表 及 里 地 把 共同 的 , 本 质 的 属性 浓缩 出 
来 的 过 程 或 结果 。 它 来 自 具体 , 高 于 具体 , 比 具体 更 全 面 、 更 普遍 、 更 能 反映 事物 的 本 
质 。 同 样 , 抽 象 的 绝对 时 空 比 一 些 具体 的 相对 时 空 更 具 普 遍 性 和 真实 性 。 

空间 和 时 间 是 经 典 物理 学 中 最 最 基本 的 物理 量 。 时 空 观 就 是 物质 在 运动 中 的 时 空 关 









































系 , 这 是 一 种 最 基本 的 物理 学 关系 。 伽 利 略 变换 是 人 们 根据 当时 对 时 空 的 普遍 性 的 常识 











34 


得 出 的 , 它 表达 了 牛顿 的 绝对 时 空 观 。 











图 3.1: 两 个 平行 的 惯性 坐标 系 














如 图 3.1 所 示 , 在 两 个 不 同 的 惯性 参照 系 上 , 建 立 二 个 平行 的 直角 坐标 系 






































O1( X15 Yi Zi) O X3, Y2Z2) 它们 的 X 轴 互相 平行 , 0; 相对 于 O, 以 速度 v 沿 X 轴 正方 


























向 匀速 直线 运动 。 那 么 , 在 牛顿 时 空 观 中 , 它 们 之 间 存 在 着 伽利略 变换 关系 : 














X =X -vf 

y2 三 yl 3.1) 
Za = % 

t, =f, 





3. 1 式 是 两 个 不 同 的 惯性 参照 系 之 间 的 时 空 关系 , 我 们 可 以 由 此 分 析 牛 顿时 空 观 的 基 














本 特性 , 二 主要 是 三 点 : 


一 是 空间 和 时 间 都 与 物质 无 关 , 因 为 在 分 利 略 变换 式 中 没有 与 物质 性 质 相 关 的 参数 。 






































二 是 时 间 与 空间 各 自 独立 , 因 为 ti = 告诉 我 们 , 时 间 是 普 适 的 , 它 不 会 因 空间 的 








三 是 时 空 标准 不 变 。 时 空 标准 , 即 时 间 和 长 度 的 单位 的 值 , 是 特定 的 时 间 间 隔 和 长 
度 间 隔 , 而 时 间 间 隔 和 长 度 间 隔 在 伽利略 变换 中 是 不 变 的 。 









































关于 时 间 , 两 个 给 定 的 事件 P 和 Q, 由 于 ti = 妃 , 它 们 发 生 的 时 间 间 隔 , 对 Op 和 


O, 上 的 观察 者 来 说 都 是 相同 的 : t,t), =t,, 一 4 , 即 在 伽利略 变换 中 ,时间 间 隔 不 变 。 








关于 长 度 , 设 A 和 B 是 一 根 刚 体 棒 的 两 个 端点 。 在 O1 中 , 它 静止 且 与 X 轴 平 行 地 


35 





放 着 , 其 两 个 端点 的 
动 , 他 测 得 的 棒 的 端 
X24 =X% TVt W 


Xag 一 X24 二 XIB 一 XI4, 











MEJE Xg MX. TE Or EA 


























点 的 位 置 是 x,s 和 xX,4, 运 




















即 在 伽利略 变换 : 








说 明 空 间 不 会 随时 间 变 化 。 





站 在 


PRL, 








空 观 意味 着 存在 一 个 绝对 静止 的 时 空 , 这 是 一 种 误 
时 空 的 存在 余地 。 一 个 相对 的 时 空 可 以 被 度量 和 描 ; 
是 指 抽象 的 时 间 和 











本 身 无 所 谓 
的 感觉 。 

















运动 。 


HEN AA BIKA 
KE, MA 











区 式 上 来 说 , 运 动 总 是 相对 的 。 




















T 


Ai 
众所周知 , 
可 以 理解 为 , 对 于 任 




















后 


上 站, 它们 无 所 谓 
过 ,“ 物 质 在 时 空 




















可 参照 系 , 我 








在 牛顿 物理 , 
参考 体系 , 











一 参照 系 上 确定 一 个 刚性 坐标 系 , 
标 系 就 是 一 个 和 
DAA 
它 所 描述 的 不 只 是 经 典 物 型 
物理 学 的 时 空 , 严 格 地 说 , 


时 空 


Z| 


的 绝对 时 空 观 , 








正 的 时 














E. 
Be 


人 认为 , 





是 错误 
没有 物 
物质 的 运 





S 


Wi 


AI 














EB = 
JÆ JUJ 


因为 牛顿 的 时 


73 
件 , 


状 大 小 , 是 被 ) 





为 棒 的 两 个 端点 是 在 同时 运动 着 的 , 所 以 


述 它 的 运动 , 但 





tp 


FE 在 轨道 上 奔驰 , 而 火车 上 的 人 看 到 地 面 上 的 树木 等 在 
1 不 少 人 (包括 牛顿 认为, 绝对 时 
AE nme Ee 




















st. + 


目 








, 没 有 绝对 静 





的 观察 者 看 来 , 它 在 以 -y 的 速度 相对 运 


伽利略 变换 得 : X55 = xis 一 vt 和 


=f,» 从 而 





, 空 间 间 隔 不 变 。 另 外 , 空 间 间隔 不 变性 也 


BS 





5 


迅 

















Ht Fe 





意义 的 时 


m 
veal 




















2N 


























| 空 , H 











5 





物质 环境 





空 标 # 






































TØ, 


象 的 绝对 时 空 


对 





EX, Hr 


来 表达 物质 运动 上 
运动 ”的 说 法 , 又 总 是 给 人 一 种 时 空 相对 
物质 的 运动 是 相对 于 所 取 的 参照 系 来 说 的 , 
门 都 可 以 认为 存在 
全 等 价 的 。 实 际 上 , 所 谓 静 止 的 时 





以 


它 
述 














的 数学 表达 。 
时 空 和 相对 时 空 , 由 和 仙 














ayy 


A 








哪 来 时 空 ? 


以 对 事物 进行 时 空 描 


学 的 时 空 


是 可 测量 的 相对 时 


T 








» HAERERE. M4 
动 、 变 化 不 











更 是 具 


的 , 





因此 , 对 于 





因此 , 


HY 





m 
Eai 





a 
= 


静止 的 


由 


A 


一 个 相对 静止 的 绝对 时 空 , 它 们 
i 是 一 个 进行 物理 描述 的 
可 以 任意 确定 。 我 们 可 以 在 任 
, 这 个 相对 于 参照 系 静止 





时 空 








的 





人 





1 利 略 变换 所 表达 的 , 以 上 述 三 大 特 


4 


if 








E 为 代表 

















1 普遍 

















意义 的 客观 时 空 , 





因此 , 时 空 与 物质 是 不 可 分 的 , 乡 
的 。 这 里 存在 着 对 “无 关 ” 和 “有 关 ” 的 界定 问题 。 时 空 是 用 来 衡量 物质 运动 的 , 
色 对 时 空 与 物质 无 关 , 指 的 是 时 空 与 物质 各 自 


>, AAI 





FE 的 时 空 。 























A 





响 时 空 的 衡量 标准 。 





BY 





遍 意义 的 真正 的 时 空 吗 ? 由 了 


位 ; 但 是 , 在 绝对 

















述 的 基础 

















所 在 。 





3.3、 相 对 论 时 空 观 


牛顿 时 空 观 是 人 类 的 长 期 经 验 积累 的 结果 , 而 相对 论 时 空 观 则 是 爱 


的 产物 。 Z 





因 

















个 小 if 





会 变化 的 时 空 能 算得 上 是 具有 














上 , 可 以 揭示 定量 描述 的 物理 机 制 





斯 坦 从 小 就 对 时 空 现象 比较 敏感 。 据 说 ,5 岁 时 , 他 父亲 给 了 








色 对 时 空 与 物质 无 关 就 


独立 , 


A2 
=i 








F 存在 定量 效应 , 绝 对 描述 与 定量 描述 之 间 存 在 着 一 定 的 错 














, 这 是 绝对 描述 的 意义 

















因 斯 坦 个 人 天 才 
他 一 





只 指南 针 , 


36 


这 触动 了 他 的 好 奇 心 : 为 什么 这 指针 总 是 指 着 一 个 方向 呢 ? 从 此 , 一 个 又 一 个 的 “为 什 
么 ”在 他 的 头脑 里 出 现 , 并 常常 陷入 沉思 之 中 。 他 在 16 岁 时 曾 考虑 过 这 样 一 个 问题 : 如 
果 一 个 人 跟着 光线 跑 , 并 企图 抓 住 它 , 会 发 生 什么 现象 ? 最 后 , 他 的 思绪 聚焦 在 相对 性 
原理 和 光 的 传播 定律 之 间 的 关系 上 。 

相对 性 原理 最 早 由 伽利略 提出 , 它 认为 力学 定律 在 一 切 惯性 参考 系 中 具有 相同 的 形 
式 , 任 何 力学 实验 都 不 能 区 分 静止 和 匀速 运动 的 惯性 参考 系 。 这 意味 着 时 空 是 处 处 均匀 , 
各 向 一 致 的 , 没 有 一 个 惯性 参考 系 空间 是 特别 的 。 根 据 这 一 原理 , 如 果 一 束 光 相对 于 参 
照 系 O 的 速度 是 c, 而 Or 相对 于 O 的 速度 是 v, 那 么 , 光 相对 于 On 的 速度 是 ctv, 即 
光速 不 恒定 。 然 而 , 在 电磁 学 里 , 真 空中 的 光速 是 个 常量 。 据 说 , 爱 因 斯坦 曾 长 时 间 被 
这 一 矛盾 所 困惑 , 后 来 , 在 一 次 与 朋友 的 讨论 过 程 中 , 他 终于 顿悟 到 问题 原来 出 在 一 个 
最 不 容易 被 人 怀疑 的 基本 思想 观念 , 即 同时 性 的 问题 上 。 他 说 :“ 时 间 这 个 概念 本 来 是 不 
能 给 一 个 绝对 的 定义 的 , 但 是 在 时 间 和 信号 速度 之 间 有 着 不 可 分 割 的 关系 。 有 了 这 个 新 
的 概念 , 前 面 所 说 的 困难 就 全 部 迎刃而解 。5 个 星期 之 后 , 狭 义 相 对 论 就 完成 了 。”D 在 
, 他 指出 了 建立 相对 论 的 关键 是 : 时 间 和 信和 号 速度 之 间 有 着 不 可 分 割 的 关系 。 其 
的 信号 速度 是 指 光 速 , 因 为 它 是 已 知 的 最 快 的 信号 速度 。 于 是 , 他 把 时 间 标 准 和 长 度 标 
准 都 与 光速 联系 起 来 了 , 因 为 光速 是 光 在 单位 时 间 中 传播 的 路 程 长 度 。 这 再 次 印证 了 我 
1 

























































































N 






































amp 














































































































































































































这 














































































































在 爱 因 斯 坦 以 前 , 洛 伦 效 等 人 已 经 提出 了 洛 伦 兹 变换 。 他 们 的 解释 是 : 运动 物体 在 
以 太 的 作用 下 , 和 运动 方 向 上 的 长 度 会 收缩 。 而 爱 因 斯 坦 在 相对 性 原理 和 光速 恒定 的 基础 
上 进行 数学 演绎 , 得 到 了 洛 伦 兹 变换 。 他 认为 , 洛 伦 兹 变换 显示 了 一 种 不 同 与 牛顿 的 时 
空 观 , 它 在 运动 速度 为 零 时 化 为 牛顿 时 空 观 , 即 牛顿 时 空 观 只 是 一 种 近似 的 时 空 观 。 


如 果 二 坐标 系 的 关系 如 图 3.1 一 那样 , 那 么 , 洛 伦 兹 变换 为 : 




























































































x, = B(x, = vt) 
Y5 7Y 
ee pd (3.2) 
Ly = | l v’ 
t, = B(t, -vx / c°) c? 
从 (3.2) 式 , 我 们 可 以 得 出 狭义 相对 论 时 空 观 的 几 个 特性 ; 









































是 长 度 标准 会 随 着 运动 速度 而 变化 。 设 想 一 两 端 为 A、B 的 量 尺 , 静 止 且 与 又 名 



























































平行 地 放 Oo 上, 它 在 0, 中 的 静止 长 度 是 x,s 一 XxX,4; 在 O1 上 的 观察 者 看 来 , AB 是 运动 


























W, MH, A, B 二 点 总 是 同时 运动 着 的 , 它 的 长 度 , 由 3.2 HAR: 
































Xig 一 Xi = yg — XV Vl- v/c? o ASL, iy AWA x, — x, 是 其 静止 长 














Exp 一 X24 的 V1 一 v”/c” 倍 , 即 长 度 间隔 收缩 了 。 设 该 量 尺 运动 时 的 单位 长 度 为 dr , 

















静止 的 单位 长 度 为 dr,, 那 么 


dr = Vl-—v /ce dr, (3.3) 


二 是 时 间 标 准 会 随 着 运动 速度 而 变化 。 设 想 有 一 只 放 在 O 坐标 系 的 原点 (x,=0) 的 





















































钟 , 它 前 后 记录 了 相隔 1 秒 钟 的 两 个 











件 发 生 的 时 刻 t,1=0 和 1,, =1, 而 在 O1 坐标 系 上 的 











观察 者 看 来 , 根 据 洛 伦 兹 变换 计算 , 这 两 个 事件 发 生 的 时 刻 分 别 为 t=0, 


1 
t = , 这 显示 , 运 动物 体 上 的 时 
Vl—v /ce’ 


了 。 设 时 钟 运动 时 的 单位 时 间 为 dt , 静 止 时 的 单位 时 间 为 wu, 那么 





司 间隔 , 或 者 说 时 间 标 准 变 慢 了 , 或 膨胀 















































dt, 
Vi-v? Je? 

三 是 长 度 和 时 间 纠 缠 在 一 起 , 不 再 互相 独立 , 这 由 洛 伦 效 变换 的 第 4 式 很 清楚 地 表 
示 着 。 

四 是 长 度 和 时 间 与 实物 有 关 。 和 牛顿 时 空 观 中 的 速度 与 实物 没有 实质 上 的 联系 ;而 相 
对 论 中 的 实物 质量 与 速度 相关 : 


dt = (3.4) 















































npa o (3. 5) 


nera 
因此 , 与 速度 有 关 的 长 度 和 时 间 就 与 实物 的 质量 有 了 联系 。 
日 上 可 知 , 狭 义 相对 论 时 空 观 的 基本 特性 与 牛顿 时 空 观 恰恰 相反 。 

狭义 相对 论 描述 的 是 惯性 参照 系 之 间 的 时 空 关 系 。 如 果 一 个 人 乘坐 在 加 速 运动 的 火 
箭 上 , 时 空 关 系 又 会 出 现 怎样 的 情况 呢 ? 这 是 广义 相对 论 所 讨论 的 问题 。 爱 因 斯 坦 通过 
惯性 质量 与 引力 质量 相等 的 假设 , 建 立 了 广义 相对 论 听 。 

在 牛顿 力学 中 有 两 种 不 同意 义 的 质量 : 

力 = 惯性 质量 xX 加 速度 

力 = 引 力 质 量 X 引力 场 强 度 

如 果 惯 性 质量 与 引力 质量 相等 , 那 么 , 加 速度 就 相当 于 引力 场 强 度 。 加 速度 是 速度 



































全 


























































































































38 





的 时 间 变 化 率 ; 而 引力 场 强 度 是 引力 势 的 空间 变化 率 , 于 是 , 时 空 与 引力 势 发 生 了 关系 。 
在 广义 相对 论 中 , 时 间 和 长 度 的 标准 会 随 着 引力 势 而 变化 , 对 此 , 可 以 通过 等 效 原 
理 和 能 量 守恒 定律 来 导出 一 个 简单 的 表达 式 : 设 在 一 个 孤立 的 星球 引力 场 中 , 一 物体 从 
















































































无 限 远 处 向 这 星球 自由 降落 , 初 速 为 0, 在 离 星 球 7 远 处 时 , 速 度 达到 Vv, 当 地 的 引力 势 








` : 1 
是 9 《以 无 限 远 处 为 零点 ), 那 么 它 的 动能 与 势能 之 和 始终 为 零 ,mv + mp = 0, 即 : 


l > 
=-—y (3.6) 
? 2 


把 (3.6) 代入 (3.3) 和 64, 得 : 


dr = 1+ 29/c* dr, (3.7) 
dt, 
Vl+29/c’ 


(3.7)、(3.8) 与 广义 相对 论 中 的 史 瓦 西 (Schwarzschild) 解 的 结果 完全 一 致 四, 其 





dt = (3.8) 

























































































中 的 dt。、dr, , 是 指 远离 引力 场 的 参照 系 上 的 固有 的 单位 时 间 和 单位 长 度 。 




















在 引力 场 里 , 引 力 势 的 分 布 是 不 均匀 的 , 而 时 空 标准 会 随 着 引力 势 变 化 , 这 被 广义 
相对 论 描述 为 “引力 场 使 时 空 弯 曲 了 ”。 
广义 相对 论 用 存在 局 部 惯性 系 的 黎 曼 几何 来 描述 引力 场 , 其 方程 为 : 

































































1 
Rav 5 8 wR = Kl (3.9) 




















(3.9) 式 的 左边 是 表征 引力 场 时 空 属性 的 爱 因 斯 坦 张 量 , 右 边 是 作为 引力 场 源 的 物 
质 能 量 动量 张 量 , 在 这 里 , 时 空 的 结构 和 性 质 取 决 于 物质 的 分 布 , 物 质 周围 的 引力 场 使 
四 维 时 空 弯 曲 了 。 其 意思 是 : 当 没 有 任何 物质 或 能 量 存 在 时 , 空 间 应 该 是 平 直 光滑 的 , 























































































































UK 























一 个 大 质量 物体 进入 空间 后 , 平 直 的 空间 就 发 生 了 弯曲 凹陷 , 这 好 比 一 条 在 席梦思 上 





















































= 























得 很 平 很 直 的 床单 , 当 放 进 一 个 保龄球 时 , 床 单 就 凹陷 下 去 , 而 放 在 床单 上 的 东西 会 
床单 止 陷 而 受 力 运 动 , 所 谓 引 力 就 是 因为 这 样 的 空间 索 曲 所 造成 。 
































a 






































爱 因 斯 坦 于 1916 年 建立 了 广义 相对 论 , 第 二 年 就 提出 了 一 个 宇宙 学 模型 。 他 认为 宇 












































宙 应 该 是 静态 的 ,“ 有 限 无 边 ” 的 , 其 意思 是 , 宇 宙 的 四 维 时 空 好 比 是 一 种 高 维 空间 中 的 







































































稳定 的 球面 , 这 球面 的 面积 是 有 限 的 , 但 它 没有 边界 。 为 了 得 到 静态 的 宇宙 解 , 他 还 在 
方程 3. 9 中 加 了 一 个 宇宙 常数 和 项。 

后 来 , 有 人 指出 , 作 为 3.9 式 场 方程 的 解 的 宇宙 模型 是 不 稳定 的 , 它 要 么 膨胀 , 要 
么 收缩 。 接 着 ,1929 年 , 哈 勃发 现 : 河 外 星系 的 光谱 线 红 移 量 与 它们 离开 地 球 的 距离 大 






































} 








| 






































体 上 成 正比 。 如 果 假 设 这 种 红 移 是 星系 视 向 运动 的 多 普 勒 效 应 , 那 么 , 红 移 - 距 离 关 系 就 
意味 着 宇宙 在 膨胀 。 既 然 宇宙 在 膨胀 , 它 就 必然 有 一 个 起 点 , 从 而 导致 了 大 爆炸 宇宙 学 
的 兴起 , 它 认为 : 物质 、 时 间 、 空 间 都 在 大 爆炸 的 一 瞬间 产生 。 这 看 起 来 非常 荒诞 , 开 
始 , 相 信 的 人 不 多 。 后 来 , 被 看 成 是 大 爆炸 余热 的 宇宙 微波 背景 辐射 发 现 了 , FEFA 
元 素 的 丰 度 与 大 爆炸 理论 的 预言 也 基本 相符 等 等 , 于 是 , 大 爆炸 宇宙 学 渐渐 成 了 标准 的 
宇宙 学 模型 。 膨 胀 宇宙 模型 得 到 认可 后 , 爱 因 斯 坦 曾 感慨 地 说 : 引入 宇宙 常数 是 他 毕生 
最 大 的 错误 。 不 过 , 现 在 有 许多 人 认为 : 宇宙 常数 的 引入 并 不 违背 任何 基本 原理 , 它 可 
能 代表 了 宇宙 真空 场 的 能 量 -动量 张 量 或 所 谓 的 暗 能 量 。 

大 爆炸 宇宙 学 的 证 据 是 确实 可 信 的 , 还 是 一 些 牵 强 附 会 或 巧合 ? 这 留 


























































































































































































































3.4、 其 他 时 空 理论 

相对 论 没有 终结 对 时 空 观 的 探讨 。 相 反 , 相 对 论 时 空 观 引 起 了 这 生子 伴 雇 、 潜 水 艇 
悖 论 、 车 库 悖 论 信 "等 等 , 这 促使 人 们 去 探讨 新 的 时 空 理论 。 

、 琵 理论 的 高 维 时空 观 … 
相对 论 在 时 空 观 方面 有 二 大 变革 : 一 是 把 时 间 当 作 一 维特 殊 的 空间 , 从 而 扩大 了 空 
间 的 维 数 , 二 是 将 引力 几何 化 了 。 

弦 理 论 沿 着 相对 论 形式 上 变革 的 思路 , 进 一 步 扩大 了 空间 的 维 数 , 弦 理论 的 数学 方 
程 要 求 空间 是 9 维 的 , 再 加 上 时 间 维 度 , 总 共 是 10 维 时 空 , 而 论 给 出 的 更 完 4 
的 认识 , 揭 示 了 弦 理 论 的 第 10 维 空间 方向 , 因 此 理论 的 最 大 维 数 是 11 维 。 

弦 理 论 家 们 普遍 相信 标准 模型 中 的 基本 粒子 实际 上 都 是 一 些小 而 又 小 的 振动 的 弦 的 
闭合 圈 ( 称 为 闭合 弦 或 闭 弦 ), 所 有 粒子 都 可 由 闭 弦 的 不 同 振 动 和 运动 来 得 到 。 弦 并 不 是 在 
平常 的 三 维 空间 运动 , 而 是 在 我 们 无 法 想象 的 高 维 空间 运动 。 我 们 过 去 关于 空间 的 观念 
都 是 错误 的 , 空 间 正在 以 一 种 陌生 得 令 人 惊讶 的 方式 活动 着 。 从 本 质 上 讲 , 所 有 的 粒子 
都 是 质地 相同 的 弦 的 不 同 的 振动 , 它 们 实际 上 是 在 相同 的 弦 上 弹 奏 着 不 同 的 “音调 ” 弦 
理论 也 统一 了 四 种 基本 力 : 开 弦 的 端点 为 带 荷 的 粒子 , 弦 的 振动 描述 了 它们 之 间 传 递 的 
力 , 引 力 是 闭 弦 的 振动 。 

然而 , 在 人 们 的 感觉 中 , 空 间 总 是 三 维 的 。 对 此 , 弦 理论 认为 , 高 维 空间 的 存在 是 
合理 的 , 可 以 举 一 个 水 管 的 例子 来 说 明 : 水 管 的 表面 是 二 维 的 , 但 是 当 我 们 从 远 处 看 它 
时 , 它 却 像 是 一 维 的 直线 。 这 是 为 什么 呢 ? 原来 , 水 管 的 那 两 维 很 不 一 样 , 沿 着 管子 伸 
展 方 向 的 一 维 很 长 , 容 易 看 到 , 而 绕 着 管子 的 那 一 个 圆圈 维 很 短 ,“ 卷 缩 起 来 了 ”, 不 容 














































































































H 


























































































































































































































2 













































































WS 









































40 


易 发 现 。 你 必须 走 近 水 管 , 才 能 看 清 绕 着 圆圈 的 那 一 维 。 


间 中 , 3 维 空间 和 1 维 时 间 是 可 以 很 容易 探测 到 的 宏观 维 , 

































































同样 道理 , 在 弦 理 论 的 11 维 空 









































其 他 7 维 是 难以 探测 到 的 微观 














的 空间 维 。 据 说 , 弦 微小 到 只 有 10 厘米 , 这 个 长 度 比 我 们 今天 能 达到 的 最 小 尺度 低 17 











个 








级 , 用 今 














弦 理 论 家 
片 , 永 远 也 拼 
FARSA 


’ 























们 认为 , 在 我 们 的 三 维 空间 





天 的 技术 , 要 银河 系 那么 大 的 加 速 器 才能 
, 相 对 论 和 量子 理论 就 像 两 块 互 不 相干 的 碎 











接 看 见 一 根 一 根 的 弱 。 























合 不 到 一 起 。 但 把 空间 的 多 





























虽然 我 们 在 












































程 推导 出 它 的 











存在 。 




















数 向 上 抬 高 为 十 维 , 这 两 块 看 似 互 不 相干 的 碎 
惊 地 结合 得 天 衣 无 颖 ,成 为 一 个 更 完整 的 理论 大 厦 的 两 根 互相 依存 的 支柱 ! 
维 空间 中 无 法 想象 和 描述 一 个 10 维 的 空间 , 但 我 们 却 能 通过 复杂 的 数学 方 





























常数 , 一 定 
果 。 比 如 说 , 
测 不 到 , 那 么 























在 弦 理 论 ! 


可 以 找到 物理 学 的 终极 理论 。 























存在 着 许多 可 调节 的 自由 常数 , 弦 理论 家 们 深信 , 只 要 适当 调节 这 些 自 











然而 , 这 种 理论 既 很 难 证 伪 , 也 很 难 取得 正 





























弦 理 论 预 言 了 一 个 新 粒子 , 它 在 某 一 高 能 加 速 嚣 的 探测 范围 内 , 但 结果 控 
, 超 弦 理 论 家 只 要 修改 一 下 某 个 常数 , 就 可 以 改口 说 , 新 粒子 的 质量 超过 

















yo 


了 这 个 高 能 加 


























实际 上 , 





方法 着 迷 了 : 超 对 称 、 超 弦 、 隐 藏 的 额外 给 














速 器 的 探测 范围 。 另 一 方面 , 如 果 我 们 要 求 一 个 负 的 或 零 的 宇宙 学 常数 , 





















































那么 就 有 无 限 多 个 不 同 的 理论 , 如 果 要 有 一 个 正 的 宇宙 学 常数 , 理 论 的 数量 是 有 限 的 , 
大 概 为 10™ 个 ! 要 在 这 里 找 出 一 个 终极 到 
物理 学 的 终极 理论 是 不 存在 的 。 一 位 物 至 














E 论 来 , 比 大 海 捞 针 还 难 。 


学 家 说 :我 曾 为 那些 思想 的 现代 






































AVR T FRS 


思想 的 历史 和 文化 过 程 , 



































实在 的 一 神 论 



































相对 论 是 


弦 理 论 , 与 其 说 它 是 一 利 











的 空间 …… 可 是 , 几 年 前 , 也 许 因 为 我 更 深 
情 突然 变 了 。 我 开始 怀疑 统一 , 觉 得 它 不 过 是 
在 科学 的 翻版 , 是 在 方程 里 寻找 神 的 存在 。 














一 种 把 现实 的 时 空 标准 的 变化 当 作 时 空 本 身 变 化 的 物理 学 的 数学 模型 , 而 








有 多 位 弦 理论 家 获得 了 有 数学 诺 贝尔 奖 之 称 的 菲 尔 获 奖 , 但 这 不 能 证 明 它 是 正确 的 物 


Fh 物理 理论 , 不 如 说 它 是 一 利 





h 数 学 理论 , 它 激发 了 数学 的 进步 , 















































理论 。 托 勒 密 的 均 轮 - 本 轮 理论 曾 刺激 了 三 角 和 数论 的 发 展 , 但 它 并 不 因此 而 正确 。 如 
个 老 科 学 家 所 说 :“ 归 根 结 底 , 数 学 只 是 我 们 的 , 而 不 是 
3. 4.2、 推 广 的 伽利略 变换 (GGT) 


洛 伦 兹 变换 表达 相对 论 时 空 观 , 于 是 , 


























空 理论 。F. R. Tangherlini 和 张 操 教授 提出 和 发 展 了 “ 





就 是 这 方面 的 

















一 种 尝试 。 














宇宙 的 。 4 





人 从 修正 洛 伦 兹 变换 式 入 手 来 探索 新 的 时 








E 广 的 伽利略 变换 GGT)”, 

















41 

















WO (X,Y,Z) 为 特殊 惯性 系 ,O(x y 2) EHV, IA X TSAR, AB 





4, GGT X: 
x= P(X -vT) 
y=Y 
zaz 
= B'T 
3.10 AUR, GGT 既 有 伽利略 变换 的 性 质 , 即 在 两 个 惯性 系 之 间 , 时 间 变 换 与 空间 


(3. 10) 












































坐标 无 关 , 同时 性 是 绝对 的 ; 也 有 洛 伦 兹 变换 的 特性 , 即 在 时 间 变换 中 有 个 钟 慢 因 子 BO, 



































在 空间 变换 中 有 个 尺 缩 因 子 B 。 














张 操 教授 指出 : 当 描 述 亚 光速 粒子 以 及 光子 运动 时 ,GGT 理论 与 狭义 相对 论 同样 地 
与 实验 相 一 致 , 只 是 狭义 相对 论 的 表述 更 为 简单 。 可 是 在 描述 超 光 速 的 快 子 时 ,GGT 理论 
定义 的 时 间 要 比 狭义 相对 论 具 有 优越 性 , 因 为 , 在 GGT 的 框架 中 , 在 不 同 参考 系 中 观察 
到 的 超 光 速 粒 子 总 是 在 时 间 中 正 向 运动 , 不 会 出 现时 间 的 “ 反 演 ” 

张 操 教授 对 时 间 概 念 有 精辟 的 见解 。 他 认为 , 在 物理 学 中 可 以 有 多 种 时 间 定 义 , 各 
种 时 间 定 义 可 以 用 确定 的 数学 公式 相 联 系 , 爱 因 斯 坦 的 时 间 定 义 只 是 一 种 可 取 的 方案 , 
不 能 代替 全 部 。 例 如 ,Atlanta 采用 美国 东部 时 间 ,Huntsville 采用 美国 中 部 时 间 , 这 
两 地 的 地 方 时 间 之 间 有 1 小 时 的 时 差 , 有 人 某 天 于 当地 时 间 的 上 午 10:00 从 Atlanta Fe 
KILER, XH, Huntsville 的 当地 时 间 是 9:45, 所 以 , 他 要 把 手表 指针 倒转 15 分 钟 。 
显然 , 这 不 意味 着 时 间 倒 转 了 , 而 是 由 于 他 采用 的 都 是 当地 时 间 之 故 。 如 果 他 采用 统 
的 格林 尼 治 时 间 的 话 , 就 不 用 调整 手表 了 。 同 样 , 相 对 论 的 时 间 是 一 种 地 方 时 , 不 同 的 
地 方 , 时 间 标 准 是 不 同 的 , 如 果 存 在 超 光 速 运动 , 就 将 造成 时 间 读 数 的 倒退 , 而 GGT 时 
间 好 比 一 种 格林 尼 治 时 间 , 在 超 光 速 运动 中 不 会 出 现时 间 的 反 转 。 


3. 4. 3、 物 质 空间 理论 






















































































































































































































































































物质 空间 的 观念 源 于 笛 卡 尔 的 思想 。 笛 卡尔 认为 不 存在 一 无 所 有 的 空间 , 真 空中 充 
斥 着 以 太 。 我 们 已 经 指出 , 相 对 论 的 四 维 时 空 连续 体 , 是 以 太 在 相对 论 时 空 观 中 的 


形象 , 所 以 , 相 对 论 的 空间 是 一 种 物质 空间 。 不 过 , 爱 因 斯 坦 和 当代 物理 学 家 很 少 意识 








到 这 一 点 。 张 操 教授 则 明确 指出 :“ 既 然 以 太 《 或 真空 ) 作为 背景 场 是 一 种 客观 的 物质 , 























以 太 与 运动 物体 的 相互 作用 应 是 一 个 研究 课题 , 相 对 论 的 基础 应 该 受到 再 考察 。” 








三 


42 


上 海 师 范 大 学 信息 与 机 电工 程 学 院 的 自 业 博士 也 明确 主张 物质 空间 的 观念 , 他 提出 





了 “物质 空间 层次 宇宙 模型 ”"“ , 其 要 点 如 下 : 














(1) 所 有 存在 的 空间 都 是 物质 空间 。 








(2) 物质 空间 具有 层 





次 结构 , 由 稠密 向 稀 注 , 从 低级 到 高 级 递 进 , 最 稠密 的 空间 是 宇 


宙 爆 炸 时 的 “ 奇 点 ”, 最 稀薄 的 空间 是 “无 ”空间 . 


但 “ 奇 点 ”和 “无 ”空间 都 是 作为 极限 空间 而 存在 。 


(3) 地 球 周围 能 看 到 

















的 空间 是 :固态 空间 、 液 态 空 间 、 气 态 空间 、 真 








是 物质 空间 , 人 类 生活 在 气态 空间 中 , 鱼 生活 在 液态 


(4) 真空 是 一 种 物质 空 











“无 ”空间 是 假设 的 一 无 所 有 的 空间 , 











空间 中 。 


空空 间 , 它们 都 


SE, 本 宇宙 为 一 个 真空 物质 组 成 的 有 限 封 闭 空间 , 在 它 的 最 外 








端的 膨胀 界面 之 外 假设 存在 比 真空 更 稀 注 的 物质 空 
































一 条 一 条 的 国 ; 





水 


a 














连续 的 液态 , 气 态 的 恒星 在 真 

















同 理 , YIN 空间 是 连续 的 , 本 宇宙 真空 球 和 其 他 宇宙 











空间 层次 





























S fA), EMEA: “YIN 空间 ”。 
(5) 低层 次 空间 相对 于 高 层次 空间 , 在 物质 形态 
态 , 





上 表现 为 不 连续 的 量子 化 , 如 : 鱼 是 
空中 是 一 颗 一 颗 的 , 真空 是 


连续 的 ; 





真空 球 是 一 个 一 个 分 布 


AR KE 
其 











的 , 物 质 





3.2 物质 空间 层次 宇宙 模型 示意 图 : 中 心 0 为 奇 点 ; 1 是 固态 空间 ; 2 是 液态 空间 ,3 是 气态 空 


间 ; 4 是 真空 空间 ,5 为 Vin 空间 ,a 为 无 空间 。 


43 
































在 物质 空间 的 基础 上 , 段 业 博 士 进一步 提出 : 质量 和 真空 空 
量 密度 膨胀 时 , 遵循 质 空 积 守恒 , 这 样 将 能 量 
间 能 ,”。 在 这 里 , 息 业 博士 提出 了 一 个 新 的 概念 , 质 空 积 , 即 运动 物体 的 体积 与 它 质 量 
的 乘积 。 注 意 , 其 中 的 “运动 物体 的 体积 ”的 变化 , 仅 仅 是 指 狭义 相对 论 性 效应 引起 的 
体积 变化 。 

笑 业 博士 对 相对 论 的 悖 论 深 有 研究 , 他 认为 :“ 因 为 不 存在 绝对 惯性 系 , 所 以 伽利略 
相对 性 原理 是 一 条 近似 原理 , 爱 因 斯 坦 将 伽利略 相对 性 原理 绝对 化 了 , 这 既是 爱 因 斯 坦 
出 彩 的 地 方 , 也 是 爱 因 斯 坦 出 错 的 地 方 , 将 相对 性 原理 绝对 化 加 上 光速 不 变 公理 使 爱 因 
斯 坦 得 到 了 对 称 的 狭义 相对 论 , 但 同时 对 称 的 理论 和 不 对 称 的 真实 之 间 隐 含 了 偏差 , 当 
这 种 偏差 不 能 忽略 时 就 产生 了 悖 论 。”“ 相 对 论 是 忽略 了 参照 系 的 差异 才 导 致 时 钟 快 慢 的 
相对 性 , 通 过 对 相对 论 的 修正 , 由 相对 性 引起 的 悖 论 就 全 部 自然 消失 了 。”509 

3. 5、 宏 观 物 理学 的 Smarandache 几何 模型 

牛顿 时 空 观 和 相对 论 时 空 观 , 它 们 所 描述 的 时 空 都 是 宏观 物理 学 的 时 空 , 其 中 有 3 
种 不 同 的 时 空 几何 。 

牛顿 时 空 是 点 空间 加 一 维 时 间 。 欧 儿 里 德 空间 是 一 种 刚性 几何 体 , 所 谓 
刚性 , 就 是 不 会 变形 , 其 具体 的 表现 是 : 任意 二 点 之 间 的 距离 s 与 参照 系 的 选取 无 关 , 
即 : 





间 能 可 以 相互 转化 , 在 等 





Ti 



























































2s 
的 适用 范围 扩展 到 了 包含 真空 空 





守恒 定 








n 

























































































































































































ds? = dx? +dx, + dx,’ = 不 变量 (3.11) 




















这 对 于 牛顿 空间 来 说 是 很 显然 的 , 因 为 牛顿 的 长 度 标 准 处 处 相同 。 另 外 , 由 于 牛顿 
的 时 间 标 准 处 处 相同 , 因 此 , 任 何 一 个 时 间 间 隔 与 参照 系 的 选取 无 关 , 也 是 刚性 的 。 

在 狭义 相对 论 中 , 时 空 标准 会 随 着 参照 系 的 不 同 而 变化 ,(3. 11) 式 就 不 再 是 不 变量 
了 。 这 意味 着 狭义 相对 论 的 时 空 不 是 欧 几 里 德 的 刚性 空间 了 吗 ? 不 是 。 狭 义 相对 论 的 空 















































闻 和 时 间 是 纠缠 在 一 起 的 , 闵 可 夫 斯 基 将 时 间 当 作 一 维特 殊 的 空间 , 并 用 x, =V- lct K 
































蔡 换 通常 的 时 间 坐 标 , 那 么 , 这 四 维 时 空中 任意 二 点 间 的 距离 也 与 参照 系 的 选取 无 关 : 


























ds? = dx? +dx,+dx, +d, RZE (3. 12) 





7 














因此 , 狭 义 相对 论 的 四 维 时 空 连续 体 也 是 欧 几 里 德 几何 体 。 
在 广义 相对 论 中 , 时 空 几何 由 物质 及 其 运动 所 决定 。 在 这 里 , 时 空 失去 了 刚性 , 而 
变 得 跟 软体 动物 一 样 , 会 随 着 物质 的 运动 而 “蠕动 ” GID 式 就 不 能 成 立 。 这 就 是 说 , 
























































44 





广义 相对 论 的 时 空 成 了 一 种 非 欧 几 里 德 几何 体 。 在 欧 几 里 德 几 何 里 , 二 点 之 间 直 线 最 短 , 

















而 在 














, 二 点 之 间 弯 曲 的 测 地 线 最 短 。 
































在 欧 几 里 德 几 何 中 , 坐 标 到 





































































































这 一 点 的 位 置 p(x,X,…x,)。 在 非 欧 几 








线 。 在 广义 相对 论 中 , 将 无 限 小 的 曲面 看 作 欧 几 
作为 平面 线段 处 理 , 四 维 时 空 线 元 表示 为 : 


























德 几何 中 , 确 定 一 个 点 的 是 n《〈 维 数 ) 条 


是 
间 中 的 任何 一 点 p , 我 们 可 以 过 这 一 点 作 n CERO 条 与 坐标 轴 平 行 的 











直线 , 三 维 空间 3 条 直线 , 四 维 空间 4 条 直线 。 对 空 


线 , 就 可 确定 














i 











德 平 面 , 无 限 接近 的 二 点 之 间 的 距离 ds 

















ds? = 8 dx, dx, (4b V=l. 2. 3, 4) 











其 中 8 w 是 表示 该 点 时 空 性 质 的 度 规 张 量 。 




















N} 








(3.13) 


相对 论 空 间 , 对 此 可 以 直观 、 简 单 地 构 作 一 个 Smarandache 几何 模型 。 
































如 图 3.3 所 示 , 半 椭圆 形 ACB 外 , 是 一 般 的 4 









































线 、 平 行 线 , 适 用 于 三 维 欧 几 里 德 几 何 。 半 椭圆 形 ACB AeA 
分 成 二 部 分 , 其 中 Si 表示 狭义 相对 论 空 间 , 在 这 里 ,我们 定义 : 从 其 中 任何 一 点 出 发 的 























可 以 无 限 延 长 的 射线 为 Smarandache 




















PRZE, EAR. 


观 物理 学 的 时 空 包 含 了 3 种 不 同 的 时 空 几何 : 牛顿 空间 、 狭 义 相 对 论 空 间 和 广义 

















F 行 线 就 是 通常 的 直 























目 对 论 空间 , 它 被 









































线 AC 


’ 


线 , 记 为 Si 直线, 代表 被 时 间 牵 连 的 狭义 相对 论 


四 维 空间 中 的 直线 ; 两 条 不 相交 的 Si- 直 线 为 平行 线 。 那 么 , WS, 内 任何 一 点 P, 只 能 够 
在 AB 方向 上 作 $1- 直 线 , 有 且 仅 有 一 条 S1- 直 线 与 给 定 的 S1- 直 线 CA 平行 , 这 表示 SI 


我 们 定义 : 连接 边 上 二 点 


















































是 一 种 四 维 欧 几 
的 线段 为 Smarandache 直线 , 记 为 Sz- 


















































德 几 何 。S, 表示 广义 相对 论 空间 , 在 这 里 , 
Be, KART XA 























线 , 如 果 两 条 S- 直 线 不 相交 , 就 为 二 线 平行 , 











的 点 ), 将 有 无 数 条 S2- 

















那么 , 过 So AA 











日 对 论 的 局 域 化 的 四 维 空间 中 的 直 























线 与 给 定 的 Sy- 直线 AC 平行 , 所 以 , 





E 何 一 点 Q〈 不 包括 AC | 
So 可 以 表示 四 维 非 欧 几 























德 几何 空 间 。 在 这 里 , 我 们 可 以 看 到 , 半 椭圆 形 ACB 外 的 几何 空间 是 最 基本 的 空间 ,SI 























和 Ss 这 两 个 几何 空间 , 是 在 这 基本 空间 的 基础 上 设 























结果 。 这 种 情况 与 牛顿 时 空 、 狭 义 和 广 义 相对 论 四 维 空 间 之 间 的 物 至 


边界 , 并 另外 定义 














三 者 中 , 牛 顿时 空 是 最 基本 的 , 它 有 二 重 意义 , 

































































分 布 是 均匀 的 ;后 者 中 的 以 太 分 布 是 不 均匀 的 。 








线 和 平行 线 的 


意义 很 类 似 : 在 这 


它 是 真正 的 时 空 , 二 它 是 不 存在 以 太 
或 以 太 的 作用 可 以 忽略 情况 下 的 定量 描述 的 时 空 , 而 狭义 和 广义 相对 论 的 四 维 空间 都 是 
由 存在 于 牛顿 时 空中 的 可 压缩 性 以 太 的 作用 引起 的 定量 描述 的 空间 , 只 是 前 者 中 的 以 太 























45 





A 
3.3 宏观 物理 学 的 Smarandache 几何 模型 








来 表示 , 我 们 选择 了 半 椭 圆 形 , 











图 3.3 的 宏观 物理 学 的 Smarandache 几何 模型 可 以 用 少 一 条 边 的 长 方形 或 三 角形 等 等 


这 是 为 了 在 后 面 构建 区 间 场 论 和 整个 宇宙 的 Smarandache 





























几何 模型 打 好 基础 , 这 样 可 以 使 图 形 更 清晰 、 美 观 。 





参考 文献 
[1]、 郑 文 光 、 席 泽 宗 ,! 
































国 历史 上 的 宇宙 理论 , 人 民 出 版 衬 

















E, 北京 ,1975 。 


[2]、Newton, American Edition of Newton's 'Principia' in English, printed with other 


works, (1846). 


[3], Huang Zhi-Xun, Recent Advances in Modern Physics Research, National 


Defence Industry Press, Bejing, p. 178, (2011) (in Chinese). 























[4]、 徐 龙 道 等 , 物 理学 词 




















> 




















#8, 北 京 , 科 学 出 版 社 ,p963 (2004) 


[外 \ 杨 仲 考 , 申 先 甲 : 物理 学 思想 史 , 长 沙 : 湖南 教育 出 版 社 , 1993 550 一 551 。) 














[6]、 A. Einstein, Relativity The Special and The General Theory, Methuen &Co. Ltd. 


London (1955) 


[7]. J. D. Walecka, Introduction to Modern Physics Theoretical Foundation, Lodon, Word 


Scientific PublisingCo, pp. 274-277 (2008). 


[8] Langevin P, 1911 Scientia 10 31. 


[9] Sachs M, 1985 Foundations of Physics 15( 9) 977 


46 


[10] Rodrigues W, Rosa M 1989 Foundations of Physics 19(6) 705 
[11]、B. 格林 , 宇 宙 的 琴 弦 , 湖 南 科 学 技术 出 版 社 ,2007. 
[12]、Lee Smolin, 物 理学 的 困惑 , 湖 南 科 学 技术 出 版 社 ,2008。 

















[13]. Tsao Chang, Research on the Theory of Space and Time, Shanghai Science and 


Technology Document Press, 2011 (in Chinese). 





W 
N 























[14], Bok, WRT RRA, HAEA RAR ARR). 2010 4 





月 第 一 期 
Yin Ye, Multi2layer Model of Matter Space on Universe, Journal of Jilin Normal 


University (Natural Science Edition), No. 1 Feb. 2010 














w 
Nn 














[15]. Bok, FWA PME, AMIMCASFIR(A AS SHR), 2010 4 











月 第 2 期 。 


Yin Ye, The Energy Problem in Cosmic Expansion, Journal of Jilin Normal University 


(Natural Science Edition), No. 2 May. 2010. 














[16] 、 急 业 , 挛 生子 伴 恋 及 实验 研究 方法 , 吉 林 师 范 大 学 学 报 (自然 科学 版 ),2010 








hy 











E11 月 第 4 期 。 








Yin Ye, Twin Paradox and the Method of Experimental Research, Journal of Jilin Normal 


University (Natural Science Edition), No. 4 Nov. 2010. 


47 


第 四 章 宏观 以 太 与 时 空 观 

迈克 尔 逊 - 英 雷 实验 不 能 探测 出 地 球 相 对 于 以 太 的 绝对 运动 。 为 了 解释 这 一 结果 ,G. 
F. FitzGerald 在 历史 上 首次 提出 : 以 太 能 够 如 相对 论 所 说 , 在 运动 方向 上 收缩 物体 的 尺寸 , 
并 且 与 通过 以 太 的 速度 成 比例 。 接 着 , 洛 伦 交 变换 被 ] Larmor, H. A. Lorentz 等 逐步 完 
善 , 是 Poincare 给 了 它 现代 形式 , 并 命名 它 为 洛 伦 效 变换 [51。 最 后 , 爱 因 斯 坦 在 发 展 他 
的 狭义 相对 论 的 过 程 中 显示 , 洛 伦 效 变换 涉及 空间 和 时 间 的 本 质 中 。 洛 伦 效 变换 的 不 同 的 
出 方法 可 以 导致 对 它 的 不 同 的 解释 。 我 们 在 伽利略 变换 的 基础 上 , 用 流体 力学 的 方法 
出 了 洛 伦 效 变换 , 这 一 过 程 , 把 绝对 时 空 观 、 宏 观 以 太 和 相对 论 时空 观 之 间 的 内 在 联 
系 充分 显示 出 来 了 。 

1、 洛 伦 兹 变换 的 流体 力学 导 
在 流体 力学 中 , 不 可 压缩 流体 的 运动 , 速 度 势 p 满足 方程 
















































































aq 




















a 




















A@(x.y.z) =0 (4.1) 



































如 果 有 一 个 运动 物体 在 无 限 大 的 可 压缩 流体 中 和 运动, 这 将 在 它 周 围 的 流体 中 引起 速 
度 ( 包 括 大 小 、 方 向 ) 密度 和 压力 等 的 扰动 。 如 果 可 以 假设 这 些 扰动 为 一 阶 无 穷 小 量 , 
则 可 得 一 线性 化 的 方程 中: 


















































2 
[1-2 t+ (v<c) (4.2) 
X Z 
其 中 c、Y 为 该 流体 中 的 声速 、 流 速 
对 (4.2) 式 作 变 换 : 
x =x i 
y =y 6= -天 一 (4.3) 
ea Eo 


(4.2) 就 成 了 (4.1) 的 方程 形式 ; Ag(x.y.z)=0. BI (4.3) 是 将 可 压缩 的 流体 








变换 成 不 可 压缩 流体 的 变换 式 。 
如 果 存 在 一 种 特殊 的 流体 , 它 能 满足 (4.2) 式 成 立 的 有 关 条 件 。 那 么 , 我 们 在 这 种 





















































特殊 流体 上 , 建 立 二 个 平行 的 直角 坐标 系 OCX, Yz) OX Y22722) EMM X HE 


























相 





Z O 相对 于 O, 以 速度 vy 沿 XX 轴 正 方向 匀速 直线 运动 , 那 么 , 在 绝对 时 空 观 中 , 























48 





们 之 间 存 在 着 伽利略 变换 关系 : 





X, =X% vt 


Yo =), 


(4.4) 


(4.5) 














将 (4.3) 代入 (4.4) 和 (4.5) [ (4.4 









































的 为 是 相对 静止 的 固有 长 度 , 保 持 不 变 ; 











同 理 ,(4.5) “PA x, AAR. [FFA KHL, =1,, 得 : 
x, = B(x,-vt,) 
y= (4.6) 
2 e 
x; = B(x, +vt,) 
和 Y=), (4.7) 
UEZ 
把 (46) 中 的 第 一 式 代入 (47) 中 的 第 一 式 , 可 得 : 
it ot 9 l x (8-1) | 
t, ers — fx, + B’vt,) = 外 A  B = aa ft, f: 
t, = a|- (4.8) 
C 
如 果 特 殊 流体 的 声速 就 是 光速 , 那 么 , 形 式 上 ,(4.6) 和 (4.8) 二 式 合 起 来 就 是 洛 
TERE ZAR | 





上 述 洛 伦 效 变 换 的 流体 力学 导出 , 作 者 曾 




















] 写 ” 为 笔名 发 表 在 《 潜 科学 》 杂 志 





以 “ 











1989 年 第 4 期 上 馈 , 同 期 , 雇 铭 声 先生 也 发 表 了 一 篇 关于 流体 力学 与 相对 论 密切 相关 的 








论文 加。 现在 , 已 经 


之 间 的 内 在 联系 , 取 得 



































究 成 果 [0.00。 





THESE 








了 越 来 越 多 的 学 者 ,如 杨 新 铁 、 刘 卫 平等 认识 到 了 流体 力学 与 相对 论 

















以 上 的 推导 过 程 中 的 特殊 流体 , 在 真空 
光速 , 所 以 它 不 可 能 是 一 般 的 实物 流体 , 只 能 











无 限 分 布 , 而 且 其 中 的 声速 就 是 真空 中 的 
, 超 流动 性 的 以 太 完 全 























是 宏观 以 太 , 而 








49 


可 以 满足 4.2) RAZR. Rew G3 AAEE 
同一 种 物质 , 宏 观 地 看 和 微观 地 看 , 形 象 会 
们 只 从 微观 的 角度 去 研究 它 , 就 只 能 发 现 它 
EARLE 
, 这 是 从 微观 角度 来 说 的 。 在 微观 世界 , 以 太 不 但 与 引力 场 
因此 , 以 太 的 形象 显得 相当 复杂 。 洛 伦 效 变 换 的 流 
空 是 一 种 连续 性 流体 , 这 为 研究 以 太 开 辟 


杂乱 


= 





是 
还 受 
力 


= 
































& 
>> 


R 


>q 


TRAS 
子 场 的 
至 











运 
基态 








= 











oe. 

















野 , 


中 的 


我 们 





u 





这 两 种 描述 之 间 的 差异 造成 的 效应 


巨大 的 差异 。 
































电磁 场 、 色 场 等 的 强烈 牵连 , 


清晰 地 表明 , 宏 观 物理 








E 了 作为 光 的 传播 媒介 的 以 太 的 存在 。 
比如 , 对 于 水 , 如 果 我 


个 个 分 子 组 成 , 每 个 水 分 子 都 在 进行 




















芷 为 一 种 连续 性 流体 的 最 基本 的 性 质 。 人 们 把 以 太 看 成 





























i, 


























而 且 , 在 宏观 世界 , 以 太 主 要 与 引力 场 相关 , 这 更 能 显示 以 太 的 真相 。 
4.2、 两 种 描述 之 间 的 对 应 关系 






































洛 伦 兹 变换 的 流体 力学 导 , 


不 可 压缩 以 太 的 过 程 。 








是 把 绝对 时 











观 ! 


























世界 ;以 测量 数据 为 基础 的 描述 称 作 定量 











述 称 之 为 绝对 描述 , 














的 可 压缩 性 


它 ) 

















是 第 二 性 的 。 为 方便 




















而 且 


了 新 的 视 


[ae E 以 太 转 化 为 相对 论 时 空 观 
在 这 里 , 绝 对 时 空 观 是 基本 的 , 第 一 性 的 , 相 对 论 时 空 观 是 
在 绝对 时 空 观 的 基础 上 , 通 过 一 个 流体 力学 的 代 换 后 得 到 的 , 
已 经 把 以 牛顿 时 空 观 为 基础 的 


起 见 , 





一 个 统一 的 时 空 标准 去 衡 





























述 , 它 用 























很 显然 的 , 但 它们 之 间 也 会 有 一 定 的 对 应 关系 。 


Z 


Te 











以 太 遍 布 宇宙 , 








, 可 得 一 组 变换 式 : 








, vu 
p= pp 人- 2 
pu, = B(pu,—vp) 
pu, = pu, 
pu, = pu, 








已 应 满足 连续 性 方程 : 


在 (4.9) 中 , 若 把 密度 p 换 成 质量 m, 就 同 相对 论 ! 





可 变 的 时 空 标准 衡量 世界 ; 
, 称 为 定量 效应 。 这 两 种 描述 之 间 存 在 着 错位 , 那 是 











(4.9) 


























的 质量 、 动 量变 换 式 完 4 














可 见 , 以 太 密 度 与 质量 





TARF 























TI 











现 出 





KT: 在 























绝对 





























太 密 





宙 的 统一 的 以 太 海 洋 
太 密 度 波 包 的 核心 , 实 物 的 质心 就 是 以 大 密度 的 极 大 值 点 。 在 这 
述 的 概念 之 间 的 对 应 关系 是 : 引力 势 的 绝对 值 对 应 以 太 密 度 , 引 力 场 强度 对 应 以 








对 应 关系 。 因 为 质量 是 实物 的 属性 , 无 空间 广 延性 , 
站 虑 到 质量 与 万 有 引力 场 之 间 的 联系 , 以 太 、 引 力 场 、 实 物 三 者 之 间 的 内 在 联系 就 显 
, 以 太 密 度 的 分 布 与 实物 密切 相关 一 一 实物 是 以 
, 定 量 描述 的 概念 与 











而 由 


P, div pin =O, (EIT EDN YA EEN 


4B 





度 梯度 ;质量 对 应 实物 的 以 太 波 包 的 密度 的 变化 量 〈 相 对 于 平均 值 , 它 与 以 太 波 包 


的 密度 极 大 值 相关 , )。 声 学 中 , 密 度 的 变化 量 p 和 压力 的 变化 量 己 之 间 的 关系 是 , 











已 =Dc”(c 是 声速 )。 由 于 以 太 的 声速 就 是 光速 , 那 么 , 根 据 质 能 关系 已 = mc ”, 能 量 





对 应 以 太 波 包 的 压力 的 变化 量 。 

实物 是 以 太 包 的 核心 , 这 意味 着 , 以 大 密度 的 平滑 分 布 (无极 大 值 点 ) 表示 “无 ” 
即 真空 , 以 太 密 度 的 起 伏 分 布 ( 有 极 大 值 点 ) 表示 “有 ” 有 实物 。 任 何 一 个 实物 都 会 有 
自己 的 万 有 引力 以 太 波 包 。 实 物 运动 时 , 它 本 身 在 实 实在 在 地 运动 , 但 它 周 围 的 以 太 只 
是 在 波动 , 即 以 太 本 身 不 作 安 观 的 移动 ; 因此 , 实 物 的 相对 运动 , 例 如 地 球 相对 于 太阳 
的 运动 , 不 会 产生 所 谓 的 “以 太 风 ” 迈克 尔 逊 - 莫 雷 实验 的 否定 结果 是 很 自然 的 。 实 际 
上 , 即 使 地 球 表 面 存 在 以 大风, 迈克 尔 逊 - 莫 雷 实验 仍然 会 是 否定 的 结果 , 刘 卫 平 等 人 已 
通过 数值 模拟 实验 和 实际 声 干 涉 实验 证 明 : 可 压缩 流动 具有 回路 声 干 涉 条 纹 不 随 风速 变 
化 而 变化 的 效应 ” 。 
HAS: 以 太 其 大 无 边 , 其 小 无 内 。 因 为 以 太 充斥 宇 宙 , 所 以 “其 大 无 边 ” 由 于 无 
论 以 太 密 度 是 疏 还 是 密 , 在 定量 上 , 以 太 质 点 的 间距 是 不 变 的 , 是 最 基本 的 长 度 单 位 , 
以 太 质 点 本 身 的 大 小 就 难以 确定 , 这 是 对 “其 小 无 内 ”的 一 个 注释 。 实 际 上 , 定 量 上 以 
太 质 点 间距 的 固定 不 变 , 也 是 量子 性 的 起 源 , 这 将 在 后 面 显示 。 

实物 运动 时 , 虽 然 它 周围 的 以 太 只 是 在 波动 , 但 由 于 以 太 的 密度 中 心 在 随 着 实物 移 
动 , 因 此 , 从 效果 上 说 , 直 线 运动 的 实物 部 分 地 带动 了 以 太 , 对 于 轴 对 称 转动 的 物体 来 
说 , 它 的 转动 不 改变 周围 以 太 密度 的 分 布 , 因 此 , 从 效果 上 看 , 它 不 带动 以 太 。 另 外 , 
当 二 个 实物 作 相对 运动 时 , 如 果实 物 之 间 不 发 生 碰 撞 , 伴 随 它 们 的 二 个 以 太 波 包 之 间 的 
相互 穿插 , 不 会 影响 他 们 之 间 的 速度 关系 ,(4.2) 式 就 能 成 立 ; 洛 伦 兹 变换 的 流体 力学 导 
出 就 完全 可 以 进行 。 
由 于 以 太 的 可 压缩 性 , 运 动物 体质 量 《〈 能 量 ) 的 增加 , 可 看 成 是 其 以 太 波 包 的 密度 
(压力 ) 的 变化 量 比 静止 时 有 所 增加 的 缘故 。 这 就 是 说 , 狭 义 相对 论 的 质 速 关系 

































































































































































































































































































































































(能 

















m 





i Sie rer Ree ae ee 
l-u‘ /c 
Po 
P= 一 一 一 一 一 (4.10) 
Vl—u’/c” 





Cp 是 相对 运动 的 以 太 包 的 密度 的 变化 量 , po 是 相对 静止 的 以 太 包 的 密度 的 变化 


量 ) 和 


Po 


Vl-u?/c? 


(4.11) 


Cp 是 相对 运动 的 以 太 包 的 压力 的 变化 量 , py 是 相对 静止 的 以 太 包 的 压力 的 变化 


a 


不 过 , 请 注意 , 


的 只 是 能 量 的 变化 。 另 外 , 这 














这 





的 以 太 压力 的 增加 , 并 不 意味 着 存在 一 般 的 力学 效应 , 它 对 应 








以 太 场 有 关 , 这 将 在 后 面 进一步 说 明 。 








时 














间 和 长 度 是 最 最 基本 的 物理 量 , 时 空 观 的 不 同 必然 引起 其 他 物理 量 的 变化 。 经 典 

















物理 学 


的 物质 只 是 实物 , 与 





也 意味 着 , 运 动 不 完 全 是 相对 的 , 而 是 与 物体 所 在 处 的 






























































ATK; 相对 


| 论 中 的 物质 , 与 真空 有 关 , 质 量 〈 或 能 量 ) 























Xp 


ER 


随 着 运动 速度 和 外 界 引 力 势 而 变化 , 
密度 分 布 不 均匀 的 产物 , 或 # 




















4 





RR 了 物质 的 多 少 , 
























































它 对 应 实物 的 以 太 密 度 的 变化 量 , 即 质 
说 , 惯 性 起 源 于 以 太 密 度 的 变化 。 以 往 , 人 们 认为 质量 代 
其 实 , 它 只 是 代表 了 实物 的 多 少 。 实 物 是 有 质量 的 物质 , 而 以 太 是 无 














是 以 太 









































































































































































































































所 谓 质 量 的 物质 。 实 物 运动 时 , 它 周围 的 以 太 分 布 将 随 之 变化 。 显 然 , 以 太 不 能 作为 “ 绝 
对 参照 系 ”。 
下 表 是 对 两 种 描述 之 间 的 对 应 关系 的 一 个 综合 。 
绝对 描述 和 定量 描述 之 间 的 对 应 关系 表 
绝对 描述 定量 描述 
以 太 可 压缩 以 太 《 四 维 时 空 连续 体 ) 不 可 压缩 
以 太 密度 引力 势 的 绝对 值 
以 太 密度 场 引力 场 
以 太 密度 梯度 引力 场 强度 
以 太 波 包 的 密度 增加 量 (相对 于 平均 值 》 
以 太 波 包 的 压力 增加 量 ( 相 对 于 平均 值 》 
以 太 密度 均匀 分 布 〈 无 实物 ) 
以 太 密度 不 均匀 分 布 ( 有 实物 ) 弯曲 时 空 
以 太 密度 变化 率 时 空 曲率 
时 空 标准 不 变 时 空 标准 可 变 
以 太 密度 的 增加 空间 收缩 , 时 间 膨 胀 
























































PIL, HANA Be eT 





























光速 会 随 着 以 太 密度 变化 光速 恒定 
光线 向 以 太 密 度 增加 的 方向 弯曲 光 沿 短程 线 传播 
每 一 个 实物 都 有 以 它 自 己 为 核心 的 以 太 | 实物 的 存在 使 时 空 弯 曲 , 宇宙 有 限 而 无 界 









































绝对 描述 与 定量 
































述 , 由 于 所 持 的 时 空 观 不 同 , 对 








同一 事物 就 会 


不 同 的 反映 。 对 














于 这 二 种 不 同 描述 之 间 的 “错位 ” 应 该 准确 地 把 握 。 绝 对 描述 的 图 象 是 比较 直观 的 , 它 

































































反映 了 事物 的 本 来 面 角 , 但 不 一 定 能 完全 符合 定量 关系 ;, 定量 描述 能 比较 正确 地 符合 实 
际 的 量 方 面 的 关系 , 但 它 往 往 扭曲 了 事物 的 本 来 面貌 , 要 全 面 地 了 解 事 物 的 真相 , 应 该 
将 二 种 描述 有 机 地 结合 起 来 , 它 们 是 相辅相成 的 。 








































































































绝对 描述 和 定量 

































































述 之 间 存 在 着 错位 , 这 解答 了 以 太 论 中 的 一 个 




















观 的 以 太 力 学 模型 (绝对 描述 ), 总 无 法 完全 符合 定量 关系 ; MBE 
以 太 模 型 又 失去 了 直观 的 力学 性 质 。 现 在 正在 探索 中 的 种 种 真空 理论 也 将 遇 到 类 似 的 情 















































况 。 在 这 里 , 我 们 应 该 正确 地 把 握 绝对 描述 和 定 




















4.3、 相 对 论 的 物理 机 制 









































会 变 呢 ? 由 上 可 知 , 那 是 由 于 以 太 密 度 会 变 。 















































结 为 以 太 密度 变化 效应 : 以 太 密 度 较 大 的 地 方 , 











苗 述 之 间 的 关系 。 























困惑 : 菲 涅 尔 等 


的 满足 定量 关系 的 





























相对 论 性 现象 由 现实 的 时 空 测量 标准 的 可 变性 造成 。 那 么 , 现 实 的 时 空 标准 为 什么 
因此 , 我 们 可 进一步 把 时 空 标准 的 变化 归 
量 杆 较 短 , 时 钟 也 走 得 较 慢 。 由 此 可 知 , 























狭义 相对 论 的 运动 学 效应 是 由 以 太 可 压缩 性 造成 的 一 一 实物 在 以 太 中 运动 时 , 它 自身 的 














可 压缩 的 以 太 波 包 的 密度 提高 了 , 因 此 其 中 的 量 相 
引力 效应 是 由 于 引力 势 对 应 以 太 密 度 , 引 力 势 允 




















量 杆 较 短 , 时 钟 较 慢 。 





E 











[收缩 了 , 时 钟 变 慢 了 , 广义 相对 论 的 


























色 对 值 较 大 的 地 方 , 以 太 密度 较 大 , 于 是 
进一步 , 按 照 流体 力学 的 方法 , 将 以 太 流体 看 成 由 无 数 的 “以 





太 质 点 ”构成 , 那 么 , 情 况 是 这 样 的 : 现实 的 长 度 和 时 间 的 标准 由 实质 性 描述 中 的 以 太 




















密度 决定 一 一 单位 长 度 同 以 太 质 点 的 间距 成 正比 :单位 时 间 同 》 





























《通过 


以 太 质 点 间距 的 时 





间 间 隔 成 正比 。 用 这 样 的 长 度 和 时 间 的 标准 来 衡量 以 太 , 定 量 描述 的 以 太 就 成 了 处 处 均 











匀 , 各 向 一 致 的 “四 维 时 空 连续 体 ” 光 在 这 均匀 的 媒介 












































, 速 度 当 





A 恒定 了 。 同 时 , 由 

















于 长 度 和 时 间 的 标准 都 与 以 太 质点 间距 有 关 , 于 是 , 相 对 论 性 的 空间 和 时 间 就 纠缠 在 一 


起 了 。 
洛 伦 兹 等 认为 , 运 动物 体 的 洛 伦 效 收缩 , 





FE 














是 在 以 太 的 作用 下 , 物 体 本 身 的 收缩 , 这 














把 运动 物体 的 长 度 收 缩 绝 对 化 了 , 是 不 确切 的 。 实 际 上 , 洛 伦 效 变换 所 反映 的 长 度 收缩 、 








时 间 变 慢 都 只 是 真空 效应 , 即 以 太 密 度 的 变化 效应 。 











目前 , 最 精确 的 时 空 衡量 工具 是 光 , 


53 























在 绝对 描述 中 , 光 在 不 均匀 的 以 太 中 传播 时 , 它 的 速度 会 有 变化 , 而 这 在 定量 描述 中 , 

相应 的 情况 是 : 光速 不 变 , 光 的 波长 、 频 率 变 了 , 从 而 , 长 度 标准 和 时 间 标 准 都 变 了 , 

绝对 描述 中 光速 比较 慢 的 地 方 , 定 量 描述 的 长 度 标准 缩 得了, 时间 标 准 变 长 了 。 
下 面 , 我 们 用 一 维 以 太 分 布线 来 作 进一步 的 说 明 。 



































| 






































图 4.1 绝对 时 空 观 中 的 一 维 以 太 分 布线 

如 图 4.1 所 示 , 在 绝对 时 空 观 里 , 时空 是 平 直 的 , 以 太 是 可 压缩 的 , 所以, 在 其 一 维 
线 上 , 以 太 的 分 布 可 以 是 均匀 的 , 也 可 以 是 不 均匀 的 。 我 们 以 红 点 代表 以 太 质 点 , 
BRA 上 的 以 太 分 布 是 不 均匀 的 , 直 线 B 上 的 以 太 分 布 是 均匀 的 。 





















































A 
4) 44+ + 4 4-4 v0 


B 


图 4.2 狭义 相对 论 时 空中 的 一 维 以 太 分 布线 




















狭义 相对 论 认为 , 任 何 相 对 运动 都 会 引起 相对 论 性 效应 , 这 其 实 并 不 一 定 。 比 如 , 
地 球 自转 引起 的 恒星 绕 地 球 转 , 这 不 会 引起 相对 论 性 效应 , 和 否则 , 离 地 球 1 光 年 远 的 
天 体 , 它 们 绕 地 球 转 的 速度 已 大 大 超过 光速 。 狭 义 相对 论 讨 论 的 是 关于 以 太 密 度 分 布 均 
色 时 , 即 没有 引力 场 时 的 情况 。 它 忽视 了 以 太 这 个 基础 , 于 是 , 产 生 了 一 些 难 以 破解 的 
伴 雇 。 实 际 上 , 狭 义 相 对 论 把 以 太 当 作 了 一 种 “时 空 物质 ”, 它 所 请 的 时 空 均匀 性 , 就 是 
定量 上 以 太 分 布 的 均匀 性 。 因 此 , 对 于 狭义 相对 论 来 说 , 从 任何 一 个 惯性 参照 系 看 来 , 
以 太 密 度 的 分 布 都 是 处 处 均匀 , 各 向 一 致 的 。 如 果 A、B 二 人 以 速度 v 相对 运动 , 那 么 , 
A 认为 自己 是 静止 的 , 周围 的 以 太 密 度 处 处 为 a; B 是 在 这 种 环境 中 运动 着 的 ; 而 B 认为 
自己 是 静止 的 , 周围 的 以 太 密 度 处 处 为 b; A 是 在 这 种 环境 下 运动 着 的 。 然 而 , 由 于 以 太 
的 可 压缩 性 , 物 体 的 运动 速度 不 同 , 其 自身 的 以 太 密 度 也 将 有 所 不 同 , 即 由 于 存在 运动 




























































































































































































54 


FRU, a*b, MAGBAPM, REPEPBO RATA B 4.2 所 示 的 , 是 观察 者 
在 B 上 , 因 此 认为 ,B 不 动 ,A 动 时 的 一 维 以 太 分 布线 。 


| NIIN A 


o—_ 90-09 __¢ oyote oe’ 





















































图 4.3 广义 相对 论 时 空中 的 一 维 以 太 分 布线 及 其 与 绝对 时 空中 的 一 维 以 太 分 布线 的 
对 比 























广义 相对 论 研究 的 是 存在 加 速度 或 引力 场 时 的 时 空 情 况 , 这 在 绝对 时 空 观看 来 , 
中 的 以 太 密 度 的 分 布 是 不 均匀 的 , 但 在 广义 相对 论 看 来 , 其 中 光速 不 变 原 理 仍然 成 立 , 
因此 , 以 太 密 度 的 分 布 也 是 均匀 的 , 只 是 由 均匀 分 布 的 以 太 构成 的 四 维 时 空 连续 体 变 得 
“弯曲 ”了 。 其 中 所 谓 的 “时 空 曲率 ”其实 只 是 时 空 标准 的 变化 率 一 一 甲 、 乙 两 地 的 标 
准 的 钟 和 标准 的 量 尺 , 如 果 它 们 的 快慢 和 长 度 不 一 样 , 那 么 , 广 义 相 对 论 就 认为 这 两 地 
的 时 空 曲率 不 相同 。 于 是 , 出 现 了 这 样 的 情况 , 在 广义 相对 论 时 空中 的 一 维 以 太 分 布线 
上 , 相 邻 二 以 太 质 点 的 间距 都 相同 ,但 这 条 一 维 以 太 分 布线 弯曲 了 。 如 图 4.3 所 示 , 同 一 
条 一 维 以 太 分 布线 , 在 绝对 时 空 观看 来 , 它 是 一 条 直线 B, 而 在 广义 相对 论 的 时 空 观 里 , 
它 成 了 一 条 曲线 A,A、B 两 条 一 维 以 太 分 布线 上 的 以 太 质 点 是 一 一 对 应 的 , 图 上 以 竖 线 
连接 。 可 以 发 现 , 以 太 密 度 越 大 的 地 方 , 相 邻 的 两 个 以 太 质 点 连 线 的 斜率 的 绝对 值 越 大 , 
斜率 的 正 、 负 根据 以 太 密度 是 增加 还 是 减少 来 确定 。 广 义 相 对 论 时 空中 的 一 维 以 太 分 布 
线 是 曲线 , 这 就 是 所 谓 的 广义 相对 论 时 空 弯 曲 了 。 真 正 的 时 空 不 会 弯曲 , 这 种 所 谓 的 弯 
曲 , 其 实 只 是 对 以 太 不 均匀 分 布 的 一 种 数学 描述 。 

总 的 说 来 , 时 空 观 可 以 分 为 二 大 类 型 : 一 类 是 科学 抽象 性 的 时 空 观 , 它 同 具 体 的 物 
质 没有 实质 性 的 联系 , 那 就 是 绝对 时 空 观 , 这 是 真正 意义 上 的 时 空 观 。 另 一 类 是 物质 依 
托 性 的 时 空 观 , 它 通过 测量 方式 同一 定 的 物质 世界 相关 联 。 比 如 , 古 人 将 太阳 起 、 落 的 
方向 定 为 东 、 西 , 人 站 立 的 垂直 方向 为 上 、 下 , 太 阳 二 次 升 起 的 间隔 为 一 天 等 等 , 这 是 
人 们 根据 地 面 上 的 观察 而 得 到 的 一 种 时 空 观 , 可 称 之 为 “地 面 性 时 空 观 ” 而 相对 论 时 空 
观 由 以 太 造 就 , 是 一 种 “以 太 性 时 空 观 ”。 这 类 时 空 观 同 实物 性 的 衡量 工具 相 联 系 , 可 以 



































































































































































































































































































































































































































55 








建立 数学 模型 , 








E 

















Zx W 




















WLR EFF E AY He TR 























在 性 质 上 是 类 似 的 。 








物理 机 制 , 并 指出 它们 的 局 限 性 。 
4.4 相对 论 的 局 限 性 和 近似 性 
根据 相对 论 性 现象 是 由 


aM 
二 种 类 型 : 









































实质 性 的 运动 运动 物体 
运动 , 只 会 产生 观察 效应 , 














的 运动 , 是 实质 性 的 运动 , 








是 观察 效应 , 























方 是 


不 会 受到 某 一 粒子 运动 的 影响 , 地 球 和 太阳 之 间 的 相对 








进行 具体 的 定量 描述 和 检验 , 但 
上 有 效 , 即 使 在 同一 个 地 球 上 , 不 同 的 地 面 , 
时 间 长 短 等 都 各 不 相同 。 这 与 相对 论 中 , 运 动 速 度 或 引力 势 不 




















定 的 局 限 性 。 比 如 , 地 面 性 时 空 








绝对 时 空 观 比 物质 依托 性 的 时 空 观 更 基本 , 更 抽象 , 


È 


论 公式 有 效 。 由 地 球 自 
的 以 太 波 包 之 间 , 基 本 上 互 不 影响 , 








其 上 下 的 方向 , 一 天 的 
同 的 地 方 , 时 空 标准 不 同 , 


























能 说 明 物 质 依托 性 时 空 观 的 





以 太 密度 变化 引起 的 , 可 以 把 相对 运动 分 为 形式 上 的 运动 和 
自身 的 以 太 波 包 密 度 不 发 生变 化 的 运动 , 是 形式 上 的 
相对 论 公 式 无 效 , 运 动物 体 自身 的 以 太 波 包 密 度 会 发 生变 化 
会 产生 实 实在 在 的 效应 , 相 对 
的 恒星 绕 地 球 转 , 因 为 地 球 的 以 太 波 包 与 遥远 恒星 
是 形式 上 的 运动 , 相 对 





转 引起 








论 公 式 无 效 。 当 然 , 纯 粹 的 实质 性 的 运动 或 纯 








是 实质 性 的 运动 , 而 太阳 绕 地 运动 是 形式 上 的 运动 , 

















见 , 运 动 的 相对 性 在 


此 


2 


上 总 是 成 立 的 , 但 相对 运动 











实物 运动 时 , 它 
于 实质 性 的 运动 
的 以 太 波 包 的 作用 的 结 
太 场 作为 参照 物 。 


周 


jeu 





















































> 因此 , 田 














Ya 





























的 以 太 分 布 将 随 之 变化 , 因 


粹 的 形式 上 的 运动 是 不 存在 的 , 相 对 运动 的 双方 , 有 可 能 一 方 是 
式 上 的 运动 为 主 。 比 如 , 粒 子 在 地 球 以 太 场 里 的 运动 , 基 本 上 是 实质 性 的 运动 ; 
而 地 球 相 对 于 该 粒子 的 运动 是 形式 上 的 运动 为 主 , 因 





实质 性 运动 为 主 , 而 另 








为 , 从 整体 上 说 , 地 球 的 以 太 波 包 























运动, 比较 起 来 , 地 球 绕 
所 以 , 
的 双方 在 实质 
É 此 , 以 太 不 能 成 为 “绝对 参照 
学 效应 是 以 太 的 可 压缩 性 造成 的 , 这 是 外 界 的 以 大 场 对 运动 物体 自 
述 物体 


=I 


A 








日 运动 
日 心 说 要 比 地 心 说 伟大 。 可 
上 不 一 定 平权 。 

















R” 
x 











的 运动 时 , 应 该 以 物体 所 在 处 的 外 界 基 本 以 
究 银河 系 内 天 体 的 运动 时 , 所 有 河 外 


系 的 以 太 波 包 之 和 , 可 看 成 


是 种 均匀 的 宇宙 背景 场 , 而 应 该 以 银河 系 的 以 太 波 包 作为 参照 物 , 研 究 太 阳 系 内 行星 的 





运动 时 , 因 为 银河 系 的 以 太 波 包 对 各 行星 的 作用 几乎 相等 ( 











乎 一 样 ), 成 了 均匀 的 宇宙 背景 场 的 














在 地 面 上 , 太 阳 系 的 以 太 波 包 也 成 了 均匀 的 宇宙 


包 作 人 参照 物 。1971 年 Hafele 和 Keating HEAT AIHA PIPER KIT Sa Ag ae PE A 














行星 与 银 心 之 间 的 距离 几 














部 分 , 所 以 , 应 该 以 太阳 系 的 以 太 波 包 作为 参照 物 ; 





ab E 














AAR 








场 的 


部 分 , 应 该 以 地 球 的 以 太 波 






































这 一 点 。 该 实验 显示 , 向 东 环 球 飞 行 后 , 


KT EF LE Hh h 














钟 平 均 慢 了 59x10” 秒 ; 























了 

















向 西 环 


球 飞 行 后 , 飞 行 钟 比 地 面 钟 3 
钟 必 慢 ” 的 观点 大 不 吻合 , 


是 在 运动 。 在 这 里 必须 取 地 











14] 

















基本 相同 的 结果 
物 的 坐标 系 。 以 
场 以 太 作为 参照 





从 而 难以 发 现 相对 论 























oa 


ù 








往 , 
物 , 

















如 果 有 一 个 











“Hr HEL AS 








在 地 面 上 运动 , 
个 带电 体 相 对 静 




















题 , 上 海 市 东方 电磁 波 


了 一 次 “带电 体 运动 产 4 




















静止 在 地 





PaT 
口 


坐标 系 , 这 检 
。 这 里 的 地 心 4 





ERR KE 
9 关 相 对 论 的 实验 , 大 多 是 在 地 面 上 进行 的 , 
因此 , 大 多 能 符 
的 不 足 。 


相对 





> AN 


WE ZS 


Lt AEF 











因为 , 相 对 于 地 面 来 说 , 向 东 环 球 飞 行 和 向 





西 环球 飞行 一 样 














才能 以 相对 论 的 公式 来 计算 , 

















式 , 加 上 光速 的 

















mE, 





那么 , 根 据 相 对 | 


上 的 参照 系 看 来 , 它 不 会 产生 





























不 同 的 实验 参考 系统 , 例 如 , 在 





太阳 
关于 相对 论 
移 ”, 








局 部 的 绝对 运动 











运动 


可 能 是 本 星系 群 , 
/ 秒 , 








度 是 600 公 


























体 的 质量 看 成 集中 在 质心 


即 地 球 相对 了 
动 的 存在 , 这 表明 绝对 多 





的 局 限 


性 , 


























J ER 





人 认为 : H 














生 原理 , 在 地 二 


它 不 会 产生 磁场 , 这 




















获得 与 实 



































E 人 磁场 的 跟踪 观察 实验 ”结果 
向 时 , 仪 器 感受 到 了 和 仪器 一 起 运动 的 带电 体 即 平板 
在 地 球 上 带电 体 运动 产生 磁场 的 “运动 ”必须 以 地 球 为 参考 系 。f 
个 实验 参考 系统 , 但 是 它 的 成 立 仅 仅 是 在 地 球 相 邻 区域 。 在 宇 全 
上 应 该 取 
为 实验 参考 系统 ”。 这 与 本 文 的 观点 一 致 。 

















早已 经 被 实验 证 实 。 如 果 


F 均 快 了 273x10” 秒 。 显 然 , 这 实验 的 结果 与 相对 论 的 “ 动 





部 


验 


地球 的 引力 场 以 太 波 包 作为 参照 
一 般 是 把 地 球 的 引力 
巨大 , 误 差 不 易 觉察 , 


sch 


参照 系 看 来 , 它 会 产生 磁场 , 而 在 与 这 
































央 了 一 个 新 的 能 测定 一 个 弱 
它 于 2007 年 10 月 进 








改 场 。 情 况 是 否 真 的 如 此 呢 ? 带 着 这 个 问 
完 所 的 朱 永 强 、 季 濒 和 郝 建 宇 研 
场 (10 6) 的 仪器 “电容 和 感应 线圈 相互 正 交 的 联合 体 , ”, 并 用 


(A 


poss 


行 



































发 现 , 当 运动 方向 平行 于 
电容 器 所 产生 的 弱 磁 场 , 这 就 是 说 
也 们 还 认为 : 地 球 是 一 

















ERI 























不 同 的 











FA! 








区 域 有 无 数 















































于 


























阳 系 











, 相 对 于 太阳 


定 的 范围 


微波 辐射 的 运动 速度 约 为 390 公 
标 系 将 会 以 某 种 新 的 形式 重 返 物理 


是 存在 的 , 但 总 会 有 














。 如 上 所 述 , 在 地 面 








方 


的 


] 球 为 实验 参考 系统 , 而 在 太阳 上 必须 以 


宇宙 微波 辐射 各 向 异性 所 显示 的 “新 的 以 太 漂 





/ 秒 69 


学 。 这 种 看 法 是 


青 楚 地 证 明了 绝对 


值得 商检 的 。 

















上 , 相 对 于 地 球 








的 运动 是 绝对 和 运动, 在 银河 系 中 , 相 对 于 




















。 那 么 , 宇宙 微波 辐射 



































因为 , 太 阳 系 绕 银 心 的 速度 是 220 公里 / 秒 , 








IW J 





FE BA 


BoM 























HA 








N J4 














M 为 天 体质 量 ,T 是 离开 天 体质 心 的 距离 ), 











那么 , 





E 所 显示 的 地 球 运动 速度 是 390 公 
宙 微 波 辐射 也 是 以 太 的 波动 , 由 此 , 我 们 来 分 析 一 下 以 太 密 度 , 即 引力 势 的 分 布 , 把 天 
EF, 天 体 产生 的 引力 势 的 数量 级 为 GM/r(G 是 万 








向 异性 所 显示 的 绝对 运动 对 应 什么 范围 


银河 系 绕 本 超星 系 











通过 简单 的 计算 , 














We 
团 的 
/ 秒 。 























可 以 发 现 : 在 地 


运 


的 
银 
? 

速 





引力 常数 , 


面 


57 


的 某 固定 点 上 , 地 球 的 引力 势 * 太 阳 的 引力 势 < 银 河 系 的 引力 势 。 从 理论 





上 说 , 天 体 的 等 























级 越 大 , 其 引力 势 也 就 越 大 。 但 宇 





UE 

















将 在 本 星系 群 达到 一 个 极 大 值 。 即 在 地 二 








男 外 , 相 对 论 带 有 一 定 的 近似 

















EATA Al oe 
FEF, 本 超星 








EAT SAR A 
E R AI 


色 对 运动 意味 着 引力 势 
的 引力 势 将 小 于 本 星系 群 。 





H 
A 























性 


Cte, EH 





导 洛 伦 效 变换 时 , 都 有 意 或 无 意 地 运 




















oe 


由 











用 即 宇宙 空间 是 均 
的 ”“, 但 也 导致 了 后 者 的 近似 性 。 
只 和 大 范围 的 统计 性 的 近 


ZN 





学 原 F ’ 











JF 









































F 








能 是 一 种 大 范 














是 经 





(1.2) 式 wy R 





力 ” 等 等 , 以 太 密 度 会 随 着 物体 的 运动 速度 而 提高 , 达 至 





实 , 本 文 的 洛 伦 效 变换 的 流体 力学 的 导 有 





句 和 各 
因 
Ws, H 











日 出 








向 同性 的 。 这 一 原理 
为 , 在 相对 论 中 , 时 空 与 物质 密切 相关 , 
CHES H 
过 程 
化 处 理 的 , 线 性 化 就 意味 着 是 有 条 伯 
处 于 完全 超 流 动 性 时 才 成 立 。 超 流体 都 有 一 定 的 “1 





2 j 





保证 了 洛 伦 效 变 换 是 线性 





Poa 


». 





H 原 


qk 























HOR AD 18 26 AE Be E R BE AE JEL 
也 反映 了 相对 论 公式 的 近似 性 。 

F 的 , 近 似 的 , 它 只 有 当 以 太 
界 速度 “临界 密度 ”和 “临界 压 
| 一 定 程度 时 , 以 太 将 失去 超 流 


= 
reas 
° 








论 





, 

















A 
i 



















































































































































































动 性 , 相 对 论 公 式 就 将 不 再 有 效 。 实 际 上 , 爱 因 斯 坦 自己 也 说 过 :“ 对 于 很 大 的 场 的 密度 
和 物质 的 密度 , 场 方程 以 及 这 些 方程 中 的 场 变量 , 都 不 会 有 真实 意义 …… 总 之 , 需 要 认 
清 方程 不 得 推广 到 这 样 的 区 域 去 .” 吕 1 

上 海 市 东方 电磁 波 研究 所 季 法 老师 , 在 2006-2009 年 期 间 , 发 表 了 一 系列 与 相对 论 
有 关 的 实验 报告 "”, 被 称 为 “ 季 泪 实验”, 其 实验 数据 介 于 经 典 和 相对 论 的 理论 值 之 间 , 
但 趋势 上 更 接近 于 经 典 理论 , 这 很 发 人 深思 。 

4. 5、 关 于 突破 光 障 

2011 年 9 月 22 日 , 著 名 的 英国 《自然 》 困 志 网 站 报道 了 意大利 格 兰 萨 索 国家 实验 
室 的 OPERA 研究 团队 探测 到 中 微 子 超 光 速 现 象 。 报道 说 , 一 个 重 达 1800 吨 的 探测 器 














安放 在 1400 米 的 地 下 深 处 , 探 测 来 让 





+a 











欧洲 核 了 

















干 米 的 粒子 
微 子 " 跑 "过 这 段 距 离 的 速度 比 光 速 4 


验 研 究 成 果 的 一 个 总 结 , 在 这 期 间 


道上 , 利 ) 

















通 






































JER EMAA (GPS) 对 两 地 时 间 ; 
Me 60 纳 秒 。 这 是 OPERA f 





A 











究 中 心 的 u 中 微 子 。 在 这 段 长 达 730 
行 校 准 , 研 究 人 员 发 现 中 


究 团 队 对 长 达 三 年 的 实 





















































, 他 们 








次 的 结果 都 指向 同一 事实 : 这 些 





微 子 就 是 要 上 





多 关于 超 ? 
隧道 效应 


根据 我 们 的 以 太 观 , 可 以 将 超 


t 速 的 理论 研究 、 观 察 和 

















的 超 光速 效应 等 等 所 29 。 

















进行 了 一 万 六 千 次 








微 子 发 射 试验 , 而 每 一 
光速 快 。 实 际 上 , 在 这 之 前 , 已 经 有 许 











实验 的 成 果 


EEN, 


比如 , 类 星体 的 超 光 速 膨胀 , 量 子 





光速 


























Fi (运动 方向 上 ) 的 空气 密度 及 











与 超声 速 
动 时 , 会 使 前 进 路 上 的 空气 受到 压缩 而 产生 阻力 。 当 物体 的 运动 速度 接 
对 物体 的 压力 极 大 提高 , 从 TT 





作 个 类 比 。 大 家 知道 , 物 体 在 空气 中 运 





近 声 速 时 , 它 前 


Fa [ed o 同样 ’ 














i 形成 J 





58 


个 物体 在 真空 中 运动 时 , 随 着 运动 速 

















度 的 提高 , 





它 的 质量 


和 能 量 , 





即 它 自身 以 太 波 包 的 


密度 和 压力 随 之 增加 , 当 速度 接近 光速 时 , 这 以 太 的 密度 和 压力 将 趋向 无 穷 大 而 成 为 “ 光 


障 ” 














































































































人 类 早 就 征服 了 声 障 。 这 一 般 是 将 运动 物体 〈 如 飞机 等 ) 的 前 部 尖锐 化 , 让 它 不 断 
地 推 开 迎面 而 来 的 空气 , 使 之 不 能 形成 声 障 而 超过 声速 。 另 外 ,小 体积 的 东西 , 比 如 说 , 
线 度 小 于 空气 分 子 间 隙 的 东西 , 它 能 很 容易 地 推 开 碰 到 的 空气 分 子 而 达到 超声 速 。 实 际 
上 , 微 观 粒子 大 多 数 都 在 进行 超声 速 运动 。 这 可 供 我 们 理解 超 光 速 的 参考 。 

我 们 可 以 将 中 微 子 的 超 光 速 比 作 小 体积 东西 的 超声 速 。 根 据 相 对 论 公式 , 任 何 有 静 























止 质量 的 东西 , 无 论 它 的 静止 质量 是 多 么 的 小 , 当 它 的 速度 接近 光速 时 , 它 的 总 质量 也 





会 趋向 无 穷 大 。 





度 达 到 光速 
ER 


H 











量 问题 , 














因此 , 如 果 : 
上 面 指出 ; 以 太 密 度 会 随 着 物体 的 运动 速度 而 提高 , 达 到 
动 性 , 相 对 论 公式 就 将 不 
































微 子 























以 , 如 





























AK 








JH 














自我 们 将 指出 , 














ql 





Hate, mA 
FY REACHES 
我 们 相信 


























性 。 





He o 


述 



































绘 


HH 














出 来 的 结 


E 




















及 , 失 效 了 。 用 洛 伦 效 对 称 性 否定 超 光 速 , 是 ) 
种 物理 实在 , 是 站 不 住 脚 的 。 

















磁场 中 的 以 太 被 








体 分 子 的 热 激发 , 
能 搅动 以 太 。 因 
区 动 以 太 , 为 超 光 速 
, 随 着 科学 技术 的 发 
现在 , 有 人 认为 超 光速 是 不 可 
洛 伦 兹 对 称 性 就 是 相对 论 的 时 


AR o 





HAX B 
对 不 能 成 立 。 所 
7.4 节 中 将 有 i 
RU EARLE, 
度 接近 光速 时 , 会 开 
障 。 然 而 , 以 太 是 完全 超 流动 性 的 , 


的 质 





为 零 , 








相对 论 的 质 - 速 











关系 有 


那么 , 它 的 超 光 速 就 不 足 为 奇 。 另 外 , 
定 程 度 时 , 以 太 将 失去 超 流 

















定 的 适用 范围 , 
































AN 








上 
/ 














微 子 有 质量 , 
步 的 探讨 。 
静止 质量 的 物体 , 伴 随 着 一 个 以 太 的 密度 波 包 , 当 它 的 速 
就 必须 搅动 以 太 , 使 其 不 凝结 成 光 





成 光 障 。 如 果 我 们 想 要 超 光 速 , 


ete 





























这 会 使 流体 具有 









































上 海 交 通 大 学 的 杨 文 能 教授 提出 : 
罗 朗 级 数 的 正 蝴 次 展开 描述 亚 光 速 , 罗 上 朗 级 数 的 负 肾 次 展开 








此 , 特 殊 的 
开路 。 





展 


bh 


He 





的 , 

















电磁 装 











可 以 超 光 速 。 关 于 


Nv 


实物 的 速 
微 子 的 质 




















一 般 的 方法 难以 搅动 以 太 。 但 办 法 总 会 








的。 后 








人 磁 激发 了 , 而 以 太 的 电磁 激发 , 好 比 超 流 妈 
定 的 粘 灌 性 , 这 就 是 说 , 让 以 大 























人 类 总 有 一 天 会 突破 光 障 。 





f 


也 们 的 一 个 理 上 















































可 以 / 








] 罗 朗 级 数 来 统一 地 描述 亚 光 速 和 超 光 速 , 
述 超 光 速 , 而 且 






































EE 磁化, 使 它 具有 
, 比 如 说 超 高 速 旋转 的 电磁 场 , 有 








性 的 液 




















昌 是 : 超 光速 将 破坏 洛 伦 兹 对 称 
空 对称 性 , 这 是 一 种 数学 模型 , 它 的 物理 





诠释 就 是 定 








的 以 太 分 布 是 处 处 均匀 , 各 向 一 致 的 。 这 是 相对 论 以 光 作 为 时 空 的 衡量 工具 而 
当 物 体 的 运动 速度 达到 或 超过 光速 时 , 相 对 论 的 时 空 衡 量 工具 鞭 长 莫 
一 种 数学 模型 去 否定 它 适 用 范围 











外 的 一 











, 超 光速 


59 








RIF PR ATEPS, 3 AATEC IE BT AE EB EHR 











参考 文献 

[1]. Larmor, J. Aether and Matter, Cambridge University Press(1900). 

[2]. Lorentz, H. A. Simplified Theory of Electrical and Optical Phenomena in Moving 
Systems, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences 1: 
427-442(1899). 

[3]. Lorentz, H. A. Electromagnetic phenomena in a system moving with any velocity 
smaller than that of light, Proceedings of the Royal Netherlands Academy of Arts and 
Sciences 6: 809-83 1(1904). 

[4]. Poincaré, H. On the Dynamics of the Electron, Comptes Rendus 140: 
1504—1508(1905). 

[5]. Poincaré, H. On the Dynamics of the Electron, Rendiconti del Circolo matematico di 
Palermo 21: 129-176(1906). 

[6]. Einstein, A. On The Elecirodynamics of Moving Bodies, Annalen der Physik 17: 
891-921(1905). 

[7]. Fung, Y. C. A First Course in Continuum Mechanics, Beijing, Tsinghua University 
Press, pp. 257-259(2005). 
[8]. HS, KAA AW, TERS, 1989 年 第 4 HH, pp39-40 


[9]. 雇 铭 声 , 流 体力 学 相对 论 的 创立 , 潜 科学 ,1989 年 第 4 期 ,pp33-38 











[10]. 杨 新 铁 . 可 压缩 流体 的 协 变 不 变 原理 和 广义 相对 论 线 元 [J] ,北京 广播 学 院 学 报 , 


2003, 11 (增刊 ) 





[11]. 刘 卫 平 , 苏 本 庆 , 席 德 科 , 杨 新 铁 , 可 压缩 流动 声 干 涉 现象 也 具有 迈克 尔 逊 - 























莫 雷 效应 , 机 械 科 学 与 技术 ,第 26 S58 9 期 ,PP1144-1146。 

[12]. C.Hafele, R.Keating, Around-the-World Atomic Clocks : Predicted Relativistic Time 
Gains[J], Science, 1972, 177: 166-167 

[13]. C.Hafele, R.Keating, Around-the-World Atomic Clocks : Observed Relativistic Time 
Gains[J], Science, 1972, 177: 168-170. 


[14]、 张 元 仲 , 狭 义 相对 论 实 验 基础 , 北 京 , 科 学 出 版 社 ,1979,P61-65。 











60 











W 














[15]. RAE ZB, WEF, m BRES ERREN, AR 2009 4 
第 1 期 。 

















Zhu Yong-Qiang, Ji Hao, Hao Jian-Yu, If there is a magnetic field when the 
charged body moves and the investigation is followed to the charged body, Frontier 
Science, No. 1 2009 

[16]. GF Smoot, CL Bennett, A Kogut, et al, Structure in the COBE differential 
microwave radiometer first - year maps[J]. Astrophys. J., 1992, 396: L1-L5. 

[17]. R. Resnick, Basic Concepts in Relativity and Early Quantum Theory, New York 


1972. 








[18]、 爱 因 斯 坦 , 相 对 论 的 意义 , 北 京 , 科 学 出 版 社 ,1966,pp.84-85。 





























[19] 季 涉 .电子 洛 仑 效力 和 能 量 测量 实验 .中 国 工 程 科学 :2006 (10) 

[20] 季 涩 . 量 热学 法 测量 质 速 关系 实验 .中 国 科 技 成 果 .2009 C1) 

的 电子 在 均匀 磁场 中 运动 规律 的 实验 .中 国 科技 纵横 .2009 (6) 
的 电子 在 均匀 电场 中 受 力 实验 的 研究 .中 国 科技 纵横 .2009 (6) 




































































[21] 季 涉 .不 同 能 


i 















































[22] 季 涉 .不 同 能 











[23]. Cao. S, Theory of Relativity and Superluminal Speed IV, The Catastrophe of the 
Schwarzschild Field and Superluminal expansion of Extragalactic Radio Sources[J], Astrophys. 
And Space Scie., 1992,193;123-140. 

[24]. Enders. A, Nimtz. G, On Superluminal BarrierTraversal[J],Phys. 1 France, 1992,(2): 
1693-1698. 

[25]. Nimtz. G Heitmann W. Superluminal Photonic Tunneling and Quantum 
Electronic[J], Prog Quant Electr, 1997, 21 (2): 81-108. 


[26]、 杨 文 能 , 现 代 和 牛顿 力学 , 上 海 交通 大 学 出 版 社 ,2011 





61 











第 五 章 相对 论 的 定量 效应 

































































































































































































































































































































































































































































































































































时 间 和 空间 是 物理 学 中 最 基本 的 物理 量 。 绝 对 时 空 观 是 用 理想 的 , 绝 对 不 变 的 标准 
来 衡量 时 空 的 , 而 相对 论 是 用 现实 的 , 可 变 的 标准 来 衡量 时 空 的 , 因 此 , 相 对 论 中 的 时 
间 观念 不 等 同 于 牛顿 的 时 间 、 空 间 ;, 而且, 这 也 必然 使 相对 论 性 的 质量 、 能 量 
动量 等 等 不 同 于 经 典 的 质量 、 能 量 、 动 量 观 念 。 但 洛 伦 兹 变换 的 流体 力学 导出 显示 , 绝 
对 绝对 描述 之 间 会 存在 一 定 的 关系 。 

实际 上 , 相 对 论 离 不 开 牛 顿时 空 观 。 因 为 , 它 要 说 明 时 空 标准 如 何 变化 , 必 须 借助 
于 相对 不 变 的 量 , 也 就 是 绝对 描述 的 量 。 根据 3.2 节 对 绝对 时 空 的 理解 , 相对论 中 的 固有 
量 其 实 就 是 特定 的 绝对 描述 的 量 。 

5.1、 相 对 论 的 定量 效应 方程 组 

牛顿 时 空 观 和 相对 论 时 空 观 有 着 本 质 上 的 区 别 。 它 们 都 认为 任何 惯性 参照 系 相互 等 
价 , 但 绝对 时 空 观 认 为 , 任 何 惯性 参照 系 上 的 时 空 标准 都 是 一 致 的 , 而 相对 论 时 空 观 显 
示 , 不 同 惯性 参照 系 上 的 时 空 标准 不 相同 。 

狭义 相对 论 指 出 , 在 某 一 惯性 参照 系 中 , 单位 时 间 dt 和 单位 长 度 dr 与 速度 u 之 间 的 
关系 由 公式 (3.3) 、(3.4) 表示 , 为 : 

= Vi-u? /e? dr, (5.1) 

r= (5.2) 

dl 和 da7m 为 相对 于 该 惯性 参照 系 静 止 的 单位 固有 时 间 和 单位 固有 长 度 , 它 们 不 随 速 
度 变化 , 其 实 就 是 这 一 惯性 参照 系 中 的 绝对 描述 的 单位 时 间 和 单位 长 度 。 因 此 ,(5.1)、 
(5.2) 就 是 在 这 一 惯性 参照 系 昔 述 的 时 空 标准 与 绝对 描述 的 时 空 标准 之 间 的 关 
系 , 是 狭义 相对 论 对 绝对 时 空 观 进行 定量 修正 的 “定量 效应 方程 组 ”。 

同样 , 广 义 相 对 论 认为 , 单 位 时 间 和 单位 长 度 会 随 着 引力 势 而 变化 。 这 里 , 通 过 等 
效 原理 和 能 量 守恒 来 导出 一 个 相当 简洁 的 表达 式 : 设 在 一 个 孤立 的 星球 引力 场 中 , 一 物 
体 从 无 限 远 处 向 这 星球 自由 降落 , 初 速 为 0, 在 离 星球 + 远 处 时 , 速 度 达 到 wu , 当 地 的 引 
力 势 是 9 《以 无 限 远 处 为 零点 ), 那 么 : 

Siu? tmp=0, Mg= -7 (5.3) 


62 


把 (5.3) 代 入 (5.1) 和 (5.2), : 
dt, 


Vl+29/c’ 
= J/1+20/c’ dr, (5.5) 


(5.4), (5.5) 与 广义 相对 论 中 的 史 瓦 西 (Schwarzschild) 解 的 结果 完全 一 致 册 , 其 


dt = (5.4) 

























































































中 的 dto、dm , 是 指 远离 引力 场 的 参照 系 上 的 单位 时 间 、 单 位 长 度 , 它 们 不 随 引力 势 变 


























化 , 也 就 是 绝对 时 空 观 中 的 单位 时 间 、 单 位 长 度 。 于 是 ,(5. 4)、(5.5) 就 是 在 引力 场 
定量 描述 的 时 空 标准 与 绝对 描述 的 时 空 标准 之 间 的 关系 , 是 广义 相对 论 对 绝对 时 空 观 进 
行 定量 修正 的 “定量 效应 方程 组 ”。 

5. 2、 定 量 效应 方程 组 的 应 用 

相对 论 定量 效应 是 由 现实 的 时 空 标准 的 可 变性 造成 的 。 它 象 个 “魔术 师 ” 可 以 把 本 
质 上 《〈 即 在 绝对 时 空 观 中 ) 可 变 的 描述 成 定量 上 不 变 的 ;把 本 质 上 不 变 的 描述 成 定 
可 变 的 , 下 面 是 二 个 例子 。 

5. 2. 1、 和 雷达 回 波 延迟 

关于 雷达 回 波 延 迟 ” ”,“ 引 力 与 时 空 ”一 书 有 较 全 面 的 分 析 和 解答 “, 它 指出 , 延 
迟 的 原因 是 : 光线 在 引力 场 中 的 偏 折 和 光速 减 慢 。 其 中 , 由 光线 偏 折 造 成 的 路 程 增加 极 
小 , 是 一 个 可 以 忽略 的 二 阶 修正 , 因 此 , 雷 达 回 波 延迟 的 主要 的 原因 是 : 用 远离 引力 场 
的 时 空 标准 来 衡量 , 引 力 场 中 的 光速 变 慢 了 。 这 也 就 是 说 , 在 绝对 时 空 观看 来 , 引 力 场 
线性 化 近似 的 引力 场 方程 , 经 过 好 几 个 步骤 , 求 得 引力 场 中 的 
































































































































































































































全 




















































































































pai 





使 光速 变 慢 了 。 该 书 运 














2 
co =1- ge (5. 6) 
cr 























, Rce=l; G 是 引力 恒 量 ,M 是 天 体 的 质量 ;7 了 是 离 该 天 体质 心 的 距离 。 
其 实 , 这 可 以 用 (5.4) 和 (5.5) 简捷 地 来 求 : 定量 描述 的 速度 单位 Car/dt ) 的 和 






























































Aw 





色 对 描述 的 速度 单位 ( dr /dt, ) 之 间 的 关系 是 : 


Vit+29/c d 
dod Oe. ea 


dt, /Nl1+29/c’ 





(5.7) 























设 无 引力 场 时 光速 为 c, 绝 对 描述 ( 即 以 dn /dt 为 速度 单位 ) 中 的 引力 场 里 的 光速 























am 


63 


Ĉi = 
cr 











a 











单位 dr, / dt, ) (5. 8) 





与 (5. 6) 式 完全 一 致 。 可 见 用 定量 效应 方程 组 来 求 引力 场 中 的 光速 非常 快捷 有 效 。 
至 于 光 的 引力 延迟 时 间 , 根 据 〈5.8) 式 , 运 用 微 积分 即 可 求 出 , 下 面 就 此 作 下 介绍 〈 在 
下 面 的 计算 中 , 为 方便 起 见 , 取 光速 为 1,c 不 代表 光速 , 而 是 坐标 值 。)。 






































图 5. 1 在 太阳 引力 场 中 , 地 球 〈A) 与 行星 B) 之 间 的 光线 路 径 示意 图 








如 图 5.1, 在 太阳 引力 场 中 , 从 地 球 A(-a, c) 发 出 的 光 或 雷达 信号 , 沿 着 近似 直线 ACB 
到 达 目 标 行星 B(b, c) , 其 传播 时 间 是 : 



































b dx b dx b 2GM 
= = = d. 1+ d. 
-adx/dt Lel-2GM/r po de K o 
2 2 
Sproto e (5.9) 
Va +c? -a 
(5.9) 左边 第 三 项 代表 单程 引力 延迟 时 间 。 当 地 球 与 目标 行星 处 于 太阳 二 边 的 相反 
位 置 CEB”) 时 , 引 力 延 迟 时 间 最 大 。 这 时 , 一 ,部 很 小 它们 的 平方 项 都 可 略 去 不 











计 , 于 是 , 经 过 分 母 有 理化 , en 


At =2GM In 4 (5. 10) 
c? 























(5.10) 式 中 的 时 间 t 不 是 地 球 上 的 时 间 , 地 球 上 的 时 间 近 似 地 为 固有 时 + 。 根 据 








(5.4), 
acap Aen er SoMa sin oe (5.11) 
r 


这 方面 的 实验 , 不 但 通过 水 星 、 金 星 进 行 过 , 人 






































探测 器 等 进行 过 , 实 验 值 与 理论 符合 得 很 好 。 











请 注意 , 引 力 场 中 的 光速 变 慢 的 结论 , 是 相对 于 不 受 引 力 场 影响 的 长 度 和 时 间 的 标 
作 来 说 的 , 是 绝对 描述 。 定 量 地 说 , 光 速 不 变 原理 在 广义 相对 论 中 仍旧 成 立 , 因 为 引力 




















sins 






































64 






































场 中 的 长 度 和 时 间 的 标准 会 随 着 引力 势 变化 , 如 果 用 每 一 点 定量 的 时 间 和 长 度 的 标准 去 



































衡量 经 过 该 点 的 光速 ,那么 , 运用 (5.7) 式 , 把 (5.8) 式 中 绝对 描述 的 速度 单位 ds /di » 


















































换 成 定量 描述 的 速度 单位 dr /dt , 结 果 将 恒 为 c: 














co = (+ 2@/c’) cl(l+29/c?)=c 


PN 


“fiz dr / dt ) (5.12) 











于 是 , 绝 对 描述 上 可 变 的 光速 被 定量 描述 成 了 不 变 的 。 

绝对 描述 上 的 引力 场 中 的 光速 变 慢 , 导 致 了 光 的 引力 延迟 。 延 迟 的 时 间 可 观察 , 可 

计算 , 这 一 事实 表明 , 绝 对 描述 的 确 反 映 了 事物 的 客观 面貌 。 
5.2.2、 光 谱 线 的 引力 红 移 























































































































在 绝对 时 空 观看 来 , 真 空中 , 光 的 固有 频率 v 是 不 变 的 。 但 是 , 定 量 上 , 引 力 势 不 




















同 的 地 方 , 时 钟 走 的 快慢 不 一 样 , 这 样 , 用 两 只 快慢 不 一 的 钟 去 衡量 同一 束 光 的 频率 , 
就 导致 了 定量 上 的 光谱 线 的 红 移 。 
对 同一 束 光 , 测 量 的 时 钟 走 得 慢 〈 标 准 长 ), 光 的 频率 就 较 高 , 即 光 的 频率 与 当地 定 
述 的 单位 时 间 的 大 小 成 正比 , 所 以 , 根 据 (5. 4), 光 子 的 频率 
kvo kv, | 
y= = n 
Vi+29/c? V1—2GM /er 












































地 


























a (5. 13) 
cr 








其 中 天 为 比例 系数 。 
于 是 , 当 1 个 光子 从 引力 势 绝对 值 大 的 地 方 (时间 标准 较 长 ) 往 引 力 势 绝对 值 小 (时 
间 标 准 较 短 〉 的 方向 运动 时 , 用 经 过 处 的 当地 时 间 标 准 来 衡量 , 它 的 频率 在 降低 , 波 长 





















































在 增 大 , 即 光谱 线 在 红 移 。 对 于 同一 个 光子 , 若 前 后 处 于 径 向 位 











nn 和 rx,, 那 么 , 二 者 


的 频率 之 比 是 : 


vy _ ¥In2GM /e*r, (5. 14) 

(5. 14) 就 是 光 在 Schwarzschild 几何 中 的 引力 红 移 公式 ”。 这样, 本 质 上 不 变 的 光 的 
频率 被 定量 地 描述 成 了 可 变 的 。 

5.3、 效 应 能 量 分 析 法 及 其 应 用 

5.2.1 和 5.2.2 节 可 看 成 是 运用 定量 效应 方程 5.4) 和 (5. 5) 来 简捷 地 解答 雷达 回 波 
延迟 和 光谱 线 的 引力 红 移 问题 。 下 面 , 根 据 定量 效应 方程 , 进 一 步 提出 一 个 “效应 能 量 
分 析 法 ” 用 它 可 简捷 地 解答 行星 的 进 动 和 光线 的 引力 偏 折 问 题 等 。 








































































































5. 3. 1、 效 应 能 量 分 析 法 


JE (4.3) 式 代入 狭义 相对 论 的 质 速 关系 式 可 得 : 











m= 1 2)m, = 1 (5. 15) 
Vl+29/c’ c cr 


(4.15) 式 是 质量 -引力 势 关系 式 。 质 、 能 相当 , 可 以 把 2. 17 式 写 成 能 量 
系 式 : 


-引力 势 关 











E 
Bat -e = [14 SE, (5. 16) 
1+29/c? c cr 


(5.15) 和 (5.16) 式 , 也 可 看 成 是 广义 相对 论 的 定量 效应 方程 。(5. 16) 式 显示 , 
GM 


er 
因此 , 我 们 可 以 把 广义 相对 论 性 问题 转化 成 经 典 问题 : 在 牛顿 时 空 观 的 基础 上 , 把 引力 
场 中 一 个 物体 的 运动 , 看 成 是 固有 能 量 的 “固有 运动 ”加 上 效应 能 量 的 “效应 运动 ”> 这 
效应 运动 将 不 改变 固有 运动 的 系统 , 而 只 是 使 回 有 运动 系统 作 整 体 的 变动 。 比 如 , 行 星 
的 固有 运动 系统 是 覃 圆 , 行 星 效应 能 量 的 存在 , 不 改变 这 椭圆 的 形状 , 而 是 使 这 整个 椭 
圆 缓 缓 地 旋转 , 即 进 动 。 一 个 物体 的 回 有 能 量 和 效应 能 量 之 间 的 关系 , 不 同 于 一 般 的 总 
; 二 者 之 间 的 大 小 比例 是 一 定 的, 而 且 相 互 之 间 不 可 转换 , 它 们 处 于 相同 
的 引力 作用 下 , 是 在 这 种 情况 下 做 功 的 能 力 , 因 此 , 这 二 种 能 量 运动 的 位 移 〈 或 角 位 移 ) 
, 就 等 于 这 二 种 能 量 之 比 。 这 就 称 之 为 效应 能 量 分 析 法 , 简 述 如 下 。 
能 量 分 析 法 : 引力 场 中 的 一 个 物体 的 相对 论 性 运动 , 可 在 绝对 时 空中 分 解 成 
运动 和 效应 能 量 的 效应 运动 ; 效应 运动 一 般 不 改变 固有 运动 系统 , 而 只 改 
运动 系统 的 运动 状态 , 效 应 运动 的 位 移 〈 或 角 位 移 ) 与 回 有 运动 的 位 移 〈 或 











中 


近似 地 说 , 引 力 场 中 的 物体 带 有 二 种 能 量 : “固有 能 量 ”E。 和 “效应 能 量 ” 





























E,- 











































































































































































































= 




































































H 





















































EET » M 
角 位 移 ) WOLF AR te, ay. 
Cr 











IK 





然 , 效 应 能 量 分 析 法 还 只 是 一 种 假设 , 它 是 否 成 立 , 要 看 它 能 否 与 事实 相符 。 
|, 我 们 运用 这 一 方法 来 计算 行星 的 进 动 和 光线 的 引力 偏 折 问 题 , 结 果 将 与 广义 相对 论 
般 方法 导出 的 近似 公式 完全 一 致 , 但 相当 简捷 , 这 从 一 个 侧面 反映 了 它 的 合理 性 和 优 
越 性 。 
























































q 
































关于 行星 进 动 , 上 面 已 经 指出 , 效 应 运动 只 与 进 动 有 关 。 在 这 






































额外 的 角 向 动能 , 它 使 行星 在 完成 一 个 周期 的 李 
是 2x+Q,Q 即 进 动 角 。 这 种 额外 的 角 向 
终 是 同 向 、 同 步 的 , 





























运动 的 角 向 动能 之 间 的 比值 , 那 么 , TZUA 
运动 时 , 它 的 进 动 的 角 位 移 就 可 以 按 比例 求 出 。 
我 们 先 来 求 回 有 运动 中 的 角 向 动能 





运 


Sa 

































































5 总 能 量 的 比值 。 








上 量 分 析 法 , 当 和 





圆 运动 时 , 矢 径 转 过 的 角度 不 是 2 到 , 而 
动能 与 固有 运动 ' 
因此 , 这 进 动 角 可 以 这 样 简单 地 来 求 : 








的 角 向 动能 二 者 的 作用 
计算 进 动 的 角 向 动能 与 
了 星 完成 一 个 周期 的 椭圆 




















始 














二 | 























对 圆 形 都 是 角 向 动 











其 值 引力 加 j 


已 
b> 


mp 


是 势能 绝对 值 的 了 (" 


= NEM 


角 向 动能 是 总 能 





APAR 














动 无 关 。 当 行星 处 于 远 日 点 时 , 它 的 动能 




















> C 是 半 焦 


zm 












































+c) 








1 


近日 点 时 , 它 的 动能 








、 GMm 





(a-c) 


GMm 








ounl 
a-c 








m 
EE.. 可 见 , 











是 固有 运动 系统 总 能 量 )。 








根据 效应 能 量 分 析 法 , 行星 进 动 的 角 向 动能 





39 
c?(1-e7) i 


进 动 的 角度 按 弧 度 计 为 : 





























运动 的 角 向 动能 的 比值 是 所 以 , 

















(2a) 运动 时 , 





22x39 6xQ2m/T) _ 24ra? 


tio Al 


a+c 


TERA 




















不 变 ( 


|- 


alee 














即 总 能 量 不 变 ) 的 情况 下 , 




















此 , 行 星 


运动 的 角 向 动能 约 是 























是 效应 运动 的 


NZ 








~ (le) (l-e?) 


式 中 了 为 行星 运动 一 周 的 时 间 。 

















= ( 2 er 








(5.17) 式 与 广义 相对 论 一 
5. 3.3、 光 的 引力 偏转 


ith 





E 





ab 


He 














co 














ALE, 它 与 
Cc 


Ab 2 


HeJ 





运动 的 角 向 动能 完成 一 个 周期 


(5. 17) 


般 方法 导出 的 公式 完全 一 致 ”。 


07 





图 5. 2 光 的 引力 偏转 计算 示意 图 








如 图 5. 2, 没 有 引力 场 时 , 光 子 沿 水 平 直 线 MAN 运动 , 当 存在 引力 场 时 , 光 子 就 沿 
曲线 ABC《〈 实 际 上 这 是 一 条 与 MAN 偏 角 极 小 的 近似 直线 ) 运动 ,O 是 天 体 的 质量 中 心 , 







































































AO=R 是 天 体 的 半径 , MN//EF/DC//0G. 











光子 从 A 运动 到 曲线 ABC 上 任意 一 点 B 处 时 , 它 的 运动 方向 是 B 点 处 的 切线 BC 方 
向 ,ZLFBC=Q 是 光子 从 A 点 运动 到 B 点 时 的 累计 偏转 角 。 因 为 曲线 ABC 近似 于 一 条 直 
线 , 而 且 , 光 线 的 偏 折 主 要 发 生 在 A 点 附近 , 所 以 , 当 B 点 离开 A 点 相当 远 时 , 直 线 
AB 5 B 点 处 的 切线 和 曲线 BC 就 几乎 在 一 条 直线 上 , 它们 之 间 的 交角 与 偏转 角 比较 起 


来 可 略 去 不 计 , 于 是 ,~ABE=FBC=w , 












































































































































-4E _R-rsing Fleeing R 


一 -一 一 一 。 因 为 光线 的 偏转 角 非 常 小 , 所 以 , 
BE rcos@ 1+ ctggtg a 





tga 





UK 








89= 0 时,Q 就 足够 精确 地 等 于 光 从 A 点 出 发 到 穿越 引力 场 后 的 总 偏转 角 。 这 时 , 





rsing => (5. 18) 








光子 的 固有 运动 系统 是 以 恒定 速度 作 





线 运 动 , 它 的 效应 运动 不 改变 固有 运动 的 大 
GM 
cr 
是 该 天 体 的 质量 ,7 为 矢 径 长 度 , 是 个 变量 ), 这 是 一 种 瞬时 值 。 我 们 要 求 的 是 B 点 处 的 
累计 偏转 角 Q , 为 此 , 我 们 来 考虑 另外 一 种 情况 : 设想 同一 质量 的 天 体 的 质量 中 心 在 G 
点 ,BG 是 其 半径 ,光子 在 B 处 水 平 掠 过 , 于 是 ,BEF 表示 光 的 固有 运动 的 瞬时 水 平 位 移 , 
FC 表示 效应 运动 的 瞬时 垂直 位 移 , 这 时 的 瞬时 偏转 角 就 是 w , 也 就 是 光 从 A 点 出 发 到 达 


























小 , 只 是 使 其 直线 系统 缓 缓 倾 斜 , 其 效应 运动 的 位 移 与 固有 运动 的 位 移 之 比 为 (M 








































































































68 






























































FC GM 



































B 点 时 的 累计 偏转 角 , 这 样 , 就 可 以 直接 运用 效应 能 量 分 析 法 来 计算 : 一 一 = 一 -一 。 
BF c°BG 
结合 〈5. 18) 式 , 光 从 A 点 出 发 到 穿越 引力 场 后 的 总 偏转 角 是 : 
jsa FC = OM __ 26M aie) 
BF c'rsing cR 
; A EER Re a 4GM 
光子 到 达 A 点 的 前 、 后 运动 轨迹 是 对 称 的 ,所 以 , 它 在 引力 场 中 的 总 偏转 角 是 Ro 
c 
这 也 与 一 般 方法 导出 的 公式 完全 一 致 。 
真正 的 时 空 不 会 弯曲 。 广 义 相对 论 所 谓 的 “弯曲 时 空 ” 是 一 种 数学 模型 , 这 是 把 时 









































F D) 


率 ”。 





空 标准 的 变化 率 当 作 了 “时 空 上 
5.4、 光 速 不 变 的 条 件 
17 世纪 前 , 人 们 以 为 光速 无 限 大 , 分 利 略 





















































先 对 此 提出 了 质疑 , 后 来 , 天 文学 家 利 





S] 
FE. 











用 木星 卫星 食 和 交行 差 等 现象 , 在 18 世纪 就 
把 光速 不 变 当 作 了 一 条 重要 的 原理 , 而 
条 件 的 。 











Wy 






































光速 是 
我 们 指出 , 光 速 不 变 











JIRAS; 20 世纪 初 , 爱 因 








斯 坦 

















[I 
JN 


N 





是 一 种 定量 效应 , 这 是 有 



























































在 相对 论 的 原始 论文 “ 论 动 体 的 电动 力学 ”里 , 爱 因 斯 坦 对 光速 不 变 原理 是 这 样 定 
义 的 :“ 任 何 光 线 在 “静止 的 ”坐标 系 中 都 以 确定 的 速度 V 运动 着 ,不 管 这 道光 线 是 由 静 
































qu 








止 的 物体 还 是 由 运动 的 物体 发 身 

















HK.” (“Any ray of light moves in the stationary" system 


of co-ordinates with the determined velocity c, whether the ray be emitted by a stationary or by 








RZN, 








斯 坦 明 确 





amoving body.”) 可 见 , 爱 因 











— va 


— Vi 





让 


Hl 


为 A、B 的 棒 在 静 系 里 水 平地 以 速 


Eviz 

















在 B 处 被 反射 ,并 在 








时 刻 二 回 到 A 点 。 在 这 





到 > H 

















Tap 
CcC—y 














三 | 


KE 








都 





用 静 系 ! 





的 工具 测量 的 , 那 么 : 











15 =t, = 





BR 








Alt,» 
andt, —t; = 


的 观点 : 设 有 二 个 参照 物 A、B, 它 们 以 速度 V 相对 运动 , 那 么 , 按 照 爱 因 


光速 不 变 是 对 静止 坐标 系 来 说 的 。 接 着 ,他 





I ENA 从 A 发 出 , FRA ty 


ts、f 和 运动 着 的 棒 的 长 度 rag 


TaB 
C 十 


[7] 
v 


意味 着 





。 这 








斯 坦 的 


Wa, A 上 的 观察 者 认为 光 相 对 他 的 速度 是 c; B 上 的 观察 者 也 认为 光 相对 于 他 的 速度 是 





c; 而 A 上 的 观察 者 认为 光 相 对 于 B 
向 的 》 


的 速度 是 c 土 vy, B 

















E 速 是 c+v 。 这 是 














与 vy 同方 向 的 光速 是 c-v; 反方 





因为 , 对 于 同一 个 相对 静止 的 观察 者 来 说 , 他 用 的 是 同一 种 时 空 








标准 , 





Ji 














IRIRE HE. PE AD EE E SH RN SIR — Kiko 











法 国 科 学 家 萨 涅 克 CGeorges Sagnac) 做 了 一 个 实验 , 发 现 了 一 种 新 的 物 玉 








69 


效应 , 这 个 效应 现在 以 他 的 名 字 命 名 , 称 为 萨 涅 克 效 应 “: 在 一 个 以 顺 时 针 方向 旋转 的 圆 
盘 上 的 两 束 光 , 一 东 以 顺 时 针 方向 走 闭 合 回路 , 另 一 束 以 道 时 针 方向 走 闭合 回路 , 它 们 
会 以 不 同 的 时 间 走 完 这 二 个 形状 完全 相同 的 回路 , 前 者 会 多 花 一 些 时 间 。 两 者 的 时 间 差 
一 般 以 At = 24Q/c 表示 , 式 中 4 是 回路 所 包围 的 面积 ,Q 是 旋转 角速度 。 


(b) 


图 5. 3 推广 的 萨 涅 克 效 应 实验 


































































































最 近 几 年 , 美 籍 科学 家 王 汝 涌 教 授 等 , 在 实验 中 , 用 光纤 的 “传送 带 ” 来 蔡 代 旋转 
圆 盘 〈 如 图 5.3), 从 而 使 光 的 传播 媒介 不 但 可 以 作 匀 速 圆周 运动 , 也 可 以 部 分 地 进行 勾 
速 直 线 运动 如 (a)、(b); 另外 , 他 们 还 做 了 “ 剪 切 ”平行 四 边 形 〈c 上 面 动 、 下 面 不 动 ) 
以 及 光纤 线段 朝向 和 运动 方向 成 角度 的 实验 。 大 量 实验 证 明了 , 任 一 线段 对 回路 中 两 个 
相反 方向 传播 的 光束 的 总 的 传播 时 间 差 都 有 贡献 。 对 传播 时 间 差 的 这 一 贡献 正比 于 运动 


— 





































































































速度 矢量 V 和 线段 长 度 矢 量 AL 的 点 积 : At = (2/c]VAL。 这 里 运动 无 论 是 直线 运动 还 














是 圆周 运动 都 是 如 此 , 时 间 差 也 与 光 传 导 介质 的 折射 率 无 关 。 这 一 结果 把 旋转 运动 的 萨 
涅 克 效 应 作为 一 个 特例 包括 进来 , 因 此 , 他 们 称 之 为 “推广 的 萨 涅 克 效 应 ”5 。 并 
指出 : 推广 的 萨 涅 克 效 应 的 本 质 丫 不 是 一 般 认 为 的 转动 和 回路 面积 , 而 是 线段 的 速度 和 
长 度 。 

在 推广 的 萨 涅 克 效 应 装置 中 , 取 一 段 长 Al , 以 速度 v 相对 于 实验 室 参 考 系 作 人 匀速 直 
线 运 动 的 光缆 , 用 相对 于 实验 室 参考 系 静 止 的 时 间 和 长 度 的 标准 来 测量 , 按 照 爱 因 斯 坦 
的 观点 , 与 v 同方 向 的 光速 是 c-v, 与 Vv 反方 向 的 光速 是 ctv。 于 是 , 二 束 反 方向 传播 的 


ene a Al Al 2vAl chit ach td AN 
光 , 通 过 这 段 光缆 的 时 间 差 Af= -一 一 -全 一 = 了 。 由 于 光缆 的 运动 速度 远 远 小 
Cc Vv 


















































































































































-v ctv gos 


Welz, wires’ os 
于 光速 , 因 此 ,c? 一 y? = c2 ,Af ~ 他 Al , 这 与 实验 公式 一 致 。 可见, 推广 的 萨 湿 克 
C 


























效应 支持 了 爱 因 斯 坦 对 光速 不 变 原 理 的 表述 。 

人 们 所 持 的 时 空 标准 , 会 随 着 所 到 之 处 的 环境 而 变化 。 在 同一 惯性 参照 系 里 , 时 空 
标准 不 变 , 个 利 略 同 向 速度 相 加 关系 是 完全 成 立 的 , 而 相对 论 的 同 向 速度 相 加 定理 其 实 
是 不 同 参照 系 之 间 的 速度 变换 。 比 如 , 在 上 述 例子 中 , 一 束 光 从 A 发 出 , 射 向 B, 那 么 , 












































70 
































站 在 A 上 的 观察 者 《他 所 持 的 是 A 上 的 时 空 标准 ) 可 以 用 伽利略 速度 相 加 关系 计算 : 这 
束 光 相对 于 A 的 速度 是 C, 相对 于 B 的 速度 是 C-V; 如 果 要 问 在 B 上 观察 这 束 光 的 速度 , 
即将 观察 者 从 A 转移 到 B, 就 要 用 相对 论 的 同 向 速度 相 加 公式 了 , 计 算 的 结果 仍 为 C。 

综 上 所 述 , 在 牛顿 时 空 观 看 来 , 光 速 是 可 变 的 , 相 对 论 的 光速 不 变 是 由 于 现实 的 时 
空 衡 量 标准 发 生变 化 而 产生 的 一 种 定量 效应 。 由 于 光速 是 一 种 不 变 的 定义 速度 , 在 绝对 
述 中 光速 较 慢 的 地 方 , 现 实 的 最 精确 的 “ 光 尺 ”收缩 了 ;最 精确 的 “ 光 钟 ” 变 慢 了 , 
所 以 , 直 接 测量 到 的 光速 总 是 不 变 的 。 这 里 的 直接 测量 , 指 的 是 测量 者 、 测 量 工具 和 测 
量 地 点 处 于 同一 点 上 的 测量 。 如 果 不 是 直接 测量 , 那 么 光速 是 可 变 的 值 。 在 推广 的 萨 涅 
克 效 应 中 , 用 静 系 的 时 空 衡量 工具 去 测量 动 系 中 的 光速 , 光 速 变 了 。 因 此 , 在 现实 中 , 
广泛 地 存在 着 亚 光速 和 超 光速 现象 , 它 们 不 能 被 直接 测量 到 , 但 可 以 用 对 比 等 方法 间接 
地 探测 到 。 比 如 , 光 速 在 引力 场 中 的 变 慢 是 一 种 间接 测量 的 结果 ;, 在 量子 隧道 效应 中 和 
类 星体 上 存在 超 光 速 , 是 间接 推测 出 来 的 结果 。 最 近 发 现 超 光速 中 微 子 的 实验 , 也 是 通 
过 比较 光 和 中 微 子 通过 相同 路 程 所 需 的 时 间 推 测 出 来 的 。 















































































































































































































































































































































































































































参考 文献 
[1]. J. D. Walecka, Introduction to Modern Physics Theoretical Foundation, Lodon, Word 
Scientific PublisingCo, pp. 274-277 (2008). 
[2]. I. I. Shapiro, et al, Phys. Rev. Lett. 20, 1265(1968). 


[3]. J. D. Anderson, et al, Astrophys, 200, 221(1975). 





[4]. H.C. 瓦 尼 安 , .R. 和 鲁 菲 尼 , 引 力 与 时 空 , 北 京 , 科 学 出 版 社 ,2006,pp.150-151, 
313. 
H. C. Ohanian, R. Ruffini, Gravitation and Spacetime(in Chinese), Beijing Science Press, 


2006, pp.150-151, 313. 














[5]. A. 爱 因 斯 坦 , 相 对 论 的 意义 , 北 京 , 科 学 出 版 社 ,1961,P63。 








A. Einstein, The Meaning of Relativity (in Chinese), Beijing, Science Press, 1961, P63. 
[6], F.R 坦 盖 里 尼 , 广 义 相对 论 导 论 , 上 海 科学 技术 出 版 社 ,1963,P67。 
[7], A. 爱 因 斯 坦 , 论 动 体 的 电动 力学 ,1905. 

















Einstein, A. On The Elecirodynamics of Moving Bodies, Annalen der Physik 17: 
891-921(1905). 
[8]. G. Sagnac, “L’éther lumineux démontré par |’effet du vent relatif d’éther dans un 


71 


interférometré en rotation uniforme”, C. R. Acad. Sci. 157, 708-710 (1913). 

[9] R. Wang, Y. Zheng, A. Yao, D. Langley, ”Modified Sagnac Experiment for Measuring 
Travel-Time Difference between Counter-Propagating Light Beams in a Uniformly Moving 
Fiber”, Physics Letters A, 312, 7-10 (2003). 

[10] R. Wang, Y. Zheng, A. Yao, “Generalized Sagnac Effect”, Phys. Rev. Lett. 93, 


143901-1-143901-3 (2004). 


72 


第 六 章 有 关 电 磁 现象 的 进一步 探讨 
电磁 相互 作用 是 原子 世界 的 主 字 , 它 又 是 长 程 的 , 在 宏观 世界 也 是 常客 , 作 为 电磁 
波 的 光子 是 一 种 微观 粒子 , 它 又 是 连续 性 以 太 中 的 宏观 波 ; 因此 , 电 磁 现 象 是 联系 宏观 
和 微观 的 纽带 , 我 们 在 探究 微观 世界 前 , 先 来 对 它 作 下 进一步 的 探讨 。 
6. 1、 电 磁 是 以 太 的 最 基本 激发 
前 面 , 我 们 已 经 指出 , 光 是 超 流动 性 以 太 中 的 第 二 声 , 这 只 是 问题 的 一 个 方面 
在 实物 性 的 超 流体 中 , 第 一 声 和 第 二 声 的 传播 速度 是 不 同 的 。 当 温度 趋 于 绝对 零度 
















































































































































































P 











时 , 两 者 的 比值 趋 于 V3 趾 。 这 是 根据 以 分 子 运动 论 为 基础 的 热力 学 公式 求 得 的 , 显 然 , 






































这 种 方法 不 适用 于 以 太 。 以 太 中 的 第 一 声 是 密度 变化 量 的 传播 , 以 太 的 密度 变化 量 对 应 
质量 波 , 以 太 中 的 第 二 声 是 “温度 波 ” 即 热 辐射 能 的 传播 , 是 种 
是 紧密 联系 的 , 有 质 必 有 能 , 有 能 必 有 质 , 因 此 , 以 太 中 的 二 种 声 
过 , 由 于 电磁 相互 作用 比 引力 相互 作用 强 得 多 , 所 以 , 光 主要 表现 












































































































































出 电磁 波 的 特征 。 
任何 温度 大 于 绝对 零度 的 物体 ,都 在 进行 着 电磁 辐射 。 可 见 , 在 以 太 的 各 种 激发 中 , 
电磁 激发 的 起 点 能 量 最 小 , 它 应 该 是 以 太 的 最 基本 的 激发 , 这 好 比 处 于 绝对 零度 的 超 流 
动 性 分 子 , 获 得 动能 , 就 激发 成 了 热 运动 分 子 。 以 太一 受到 挑动, 就 在 其 内 部 产生 了 电 
磁 激 发 , 至 于 这 种 电磁 激发 的 物理 机 制 , 将 在 第 七 章 里 作 具 体 的 描述 。 

大 家 知道 , 带 有 电 、 磁 性 的 物体 的 运动 , 会 辐射 电磁 波 , 那 么 , 不 带电 、 磁 的 中 性 
物体 的 运动 是 否 会 扰动 真空 态 以 太 呢 ? 下 面 是 一 个 回答 。 

6.2、 动 能 的 电磁 量子 假设 

一 般 认 为 , 物 体 的 动能 与 电磁 性 没有 必然 的 联系 。 然 而 , 情 况 未 必 如 此 。 
E 粹 的 动能 , 也 是 纯粹 的 电磁 能 , 它 的 能 流 密度 矢量 5 与 电场 强 
度 妃 、 磁 场 强度 瓦 之 间 存 在 着 矢量 关系 : 

S=ExH (6.1) 

大 家 知道 , 光 子 的 波 粒 二 象 性 关系 适用 于 一 般 的 实物 。 那 么 , 其 矢量 关系 O) 是否 
也 适用 于 一 般 的 实物 呢 ? 这 个 问题 很 值得 深究 。 拿 导线 切割 磁力 线 产 生 感 应 电动 势 来 说 , 
导线 的 运动 方向 、 磁 场 方向 和 感应 电动 势 的 方向 , 这 三 个 方向 (不 包括 数值 ) 之 间 的 关系 , 
符合 〈1) 式 。 其 他 有 关 动 能 的 电磁 感应 , 也 存在 着 类 似 的 情况 。 对 此 , 本 文 提出 如 下 的 
假设 。 


















































































































































































































































































































































73 

















动能 量子 假设 光子 的 矢量 关系 O) 适用 于 一 般 实物 的 动能 量子 , 即 每 一 个 动能 量 
子 都 满足 关系 式 





S, =E,XH, (6.2) 


AS, 的 方向 一 致 , 它 的 矢量 和 9 为 该 实物 的 动能 流 密度 矢量 , 而 £4 和 万, 的 分 布 , 




































































在 与 5 垂直 的 平面 上 各 向 同性 , 不 呈现 明显 的 电磁 性 ; 当 存 在 外 界 电 、 AR, EMH, 









































的 分 布 将 发 生变 化 。 这 意味 着 , 实 物 的 动能 是 隐 性 的 电磁 能 。 这 可 以 进一步 用 以 太 来 描 
B: 实物 的 相对 论 性 动能 与 实物 本 身 的 以 太 波 包 的 以 太 压 力 有 关 , 当 以 太 受 到 扰动 , 划 
中 就 会 产生 电磁 激发 , 每 一 个 动能 量子 是 一 个 以 太 质 点 , 它 满足 (6.2) 式 , 其 矢量 方向 
会 随 着 外 界 电 、 磁 而 变化 。 当 扰动 体 是 电 ( 或 磁 ) 场 时 , 就 产生 显 性 的 , 向 外 传播 的 动 
能 量子 , 即 电磁 波 , 当 扰动 体 是 中 性 物体 时 , 就 形成 隐 性 的 , 不 向 外 传播 的 动能 量子 , 
这 表现 为 一 般 的 动能 , 而 一 般 带 电 的 物体 运动 时 , 既 发 出 电磁 波 , 又 具有 动能 。 

6.3、 实 例 分 析 

运用 以 上 假设 , 我 们 可 以 对 一 些 电磁 效应 作出 新 的 解释 和 推测 , 下 面 分 析 几 个 实例 。 

6.3.1、 洛 伦 兹 力 

洛 伦 效力 的 成 因 可 以 这 样 描述 : 带 有 电荷 q 的 粒子 , 以 速度 vy 运动 时 , 形 成 了 一 定 















































































































































































































































数量 的 动能 量子 , 它们 都 满足 关系 式 5, = E,XH, 且 所 有 S, 的 方向 一 致 , 其 矢量 和 8 为 



































BAT Me RAE: ME, MA ATA, ESS 垂直 的 平面 上 各 向 均匀 分 布 , 矢 














量 和 都 为 零 。 当 存在 外 界 磁 场 及 时 , 帮 ,的 方向 





新 分 布 , 使 其 和 为 及, 于 是 ,在 与 5 























和 万 垂直 的 方向 上 出 现 了 电场 ,Ex(- 妥 )=S (S <S, 且 只 有 光子 取 等 号 ), 根据 




















己 知 的 结果 , 可 得 : 


E=S xH=vxB (6.3) 





作用 于 电荷 , 于 是 产生 了 洛 伦 兹 力 F=gqE=gqvxB。 











公式 (6.3) 可 看 作 是 动能 量子 假设 的 一 个 宏观 上 的 计算 公式 。 当 * 为 光速 c 时 , 由 




















(6.3) 可 推出 电磁 波 的 关系 式 Je, E = SAH 。 

















6.3.2、 单 极 效应 


74 





图 6.1 单 极 效应 示意 图 











所 谓 单 极 效应 是 指 运动 磁体 的 电感 应 现象 。 如 图 
体 , 以 等 角速度 转动 起 来 后 ,在 与 磁体 滑动 接触 的 静止 导线 






































个 稳定 的 电流 通过 。 怎 样 解释 这 让 


时 , 磁 力 线 不 随 之 运动 , 这 样 , 磁 体 上 的 CD 切割 磁力 线 产 生 感应 





















































PARR, Jat be AS 








6.1, 当 一 个 轴 对 称 〈 半 径 r) 的 磁 
























































回路 AVBCDA 内 , 就 有 




















论 。 法 拉 弟 认为 , 磁 体 转动 
包 动 势 , 造 成 了 回路 








中 的 稳定 电流 , 韦伯 的 观点 则 相反 , 他 认为 磁体 转动 时 , 磁 力 线 也 随 之 运动 , 运 动 的 磁 














力 线 切 割 静止 的 导线 AVB, 导 至 稳定 电流 的 产 4 



































ES MI 




















不 同 的 观点 , 历 史上 没有 作 





出 判断 , 并 认为 经 典 电动 力学 不 能 解释 单 极 效应 六。 根据 动能 量子 假设 , 只 要 导线 的 方向 、 





























运动 速度 与 磁场 三 者 相互 垂直 , 
联系 , 即 磁体 转动 时 , 磁 力 线 是 


























就 会 产生 感应 电动 势 , 而 与 导线 是 否 切 割 磁力 线 无 必然 


否 随 之 运动 , 与 结果 无 关 。 




















因此 , 单 极 效应 与 法 拉 弟 贺 








fe AY Jk Be A, E AVBCDA 的 电流 取决 于 C、D 二 点 间 的 感应 电动 势 : 





1 
Uw = 5 Bar’ 。 


实际 上 , 地 球 本 身 就 是 一 个 








巨大 的 单 极 效应 装 






































6.3.3、 威 尔 逊 -威尔逊 实验 


垂直 地 面 的 电场 三 者 构成 了 正 交 的 矢量 关系 。 





: 地 球 的 磁场 、 自 





转 方向 和 大 致 上 


75 





图 6.2 威尔逊 -威尔逊 实验 示意 图 


1913 年 ,M. Wilson 和 H. A. Wilson 进行 了 一 个 运动 电磁 介质 的 电磁 感应 实验 。 
实验 的 原理 如 图 5.2 所 示 , 有 一 无 限 大 的 平板 电容 器 , 其 中 充满 了 电 、 磁 介质 CEM); 
整个 电容 器 沿 正 X 轴 方 向 以 速度 v 运动 ; 有 一 冲击 式 电 流 计 A 与 电容 器 的 二 平板 活动 接 



























































































































































触 , 整 个 空间 有 均匀 磁场 了 指向 Y 轴 正 方向 , 当 改变 了 H 的 方向 时 ( 矿 >-H), , 电 流 计 
测 到 有 电流 出 现 。 

一 般 认 为 , 该 实验 结果 要 用 麦克 斯 书 - 闵 柯 夫 斯 基 电 动力 学 来 分 析 。 其 实 , 这 一 实验 
动能 量子 假设 来 说 明 十 分 简单 。 因 为 , 整 个 电容 器 沿 正 X 轴 方 向 以 速度 v 运动 , 而 整 
个 空间 有 均匀 磁场 H 指向 Y 轴 正 方向 , 因此 , 在 电容 器 内 的 Z 轴 方 向 必 有 感应 电场 产生 。 




























































































Ka 



































































































































根据 (2),E =vxB。 于 是 ,D=eE = ésUvX 及 , 这 个 电位 移 使 电容 器 充电 。 当 改变 H 















































的 方向 时 ( 矿 -万 ) , 充 电 的 方向 也 将 反 向 , 这 样 , 图 2 中 的 电路 CAD 中 将 出 现 冲 击 


















































外 流 , 其 大 小 将 正比 于 因子 tl 。 这 个 因子 比 用 麦克 斯 韦 - 闵 柯 夫 斯 基 电 动力 学 方法 得 到 















































的 因子 (8&4 一 1) 更 接近 实验 结果 门 。 

















6.3.4、 和 雷电 的 起 电机 制 中 的 
非常 大 , 它 的 一 次 闪光 的 时 间 约 为 40 微 秒 , 电 流 高 达 10-105 安倍 , 强 
起 电 过 程 能 使 雷电 云 中 的 电场 强度 达到 4X 105 伏 / 米 , 空 间 电 荷 大 于 2X108 库伦 / 米 3。 
关于 雷电 的 起 电机 制 , 己 经 有 好 几 种 理论 , 比 如 , 降 水 粒子 与 云 的 构成 物 碰 撞 , 分 离 了 
电荷 , 云 的 对 流 运 动 反 抗 电 场 力 , 输 送 和 聚集 了 电荷 等 等 , 但 都 不 尽 人 意 。 运 用 本 文 的 
假设 , 可 将 雷电 的 巨大 电能 看 成 是 : 剧烈 运动 的 大 气 的 部 分 动能 , 转 化 成 了 显 性 电能 。 
了 电 过 程 具备 这 方面 的 条 件 。 

1、 动 能 转化 为 显 性 电磁 能 , 需 要 存在 外 界 的 电 、 磁场。 在 一 般 情况 下 , 地面 带 负电 , 





























































































































































































































































































































76 




















而 大 气 带 正 电 , 大 气 

































































区 域 , 底部 高 1.5 公 





上 的 垂直 的 大 气 电场 , 平 均 为 120 ROK, YE 
































电 、 磁 场 的 存在 , 为 雷电 的 起 

















随时 都 存在 着 大 气 电场 , 它 会 随 








处 为 了 



































2s H ae | 存在 着 3 
雷 














CC 


= I 
A 已 月 








3、 强 起 电 云 层 的 厚度 至 少 为 3-4 公 











包 创 造 了 外 部 条 件 。 


对 流 , 其 瞬时 风速 一 般 为 15-25 米 / 秒 , 








, MWH 








起 电 的 具体 机 制 , 它 可 能 

动 电 效应 : 流体 通过 多 孔 塞 , 在 多 和 孔 塞 的 前 后 会 产生 一 定 的 
塞 后 会 产生 消 流 , 看 来 , 它 在 电磁 能 的 隐 性 转 显 性 
起 电 体系 好 比 是 一 个 庞大 、 复 杂 的 动 电 效应 系统 , 云 层 好 比 是 运动 的 、 可 变 的 、 无 数 层 
登 加 的 多 孔 塞 , 强 对 流 的 气体 与 云 
























































“ 动 


























有 效应 ”有 关 。 











气象 条 件 而 变化 。 晴 天 , 陆 地 
上 是 130 伏 / 米 ; 雷雨 云 已 经 历 了 一 定 的 起 





股 情况 下 , 它 形成 了 电 偶 极 子 模式 , 上 部 高 6 公里 处 为 正 电 
区 域 。 另 外 , 大 气 中 存在 着 地 球 磁场 。 大 和 气 








区 域 , 下 部 高 3 


有 时 可 达 40 米 / 秒 。 


|, 存 在 冰 品 的 云层 容易 起 电 , 这 些 涉及 











云层 的 存在 也 为 放电 创造 了 条 件 。 
6.3.5、 天 体 的 基本 磁场 的 成 因 
关于 天 体 的 磁场 的 成 



































, ARS, 1 














但 是 , 这 种 假设 性 的 









































从 地 球 本 身 是 一 个 
直 地 面 的 电场 的 存在 , 
场 那个 先 出 现 的 问题 。 
是 否 可 以 只 从 地 球 的 运动 形式 方 
物理 量 作 了 一 些 分 析 、 比 较 〈 见 -| 





























实际 上 , H 


流 自 激发 机 制 , 
体 磁 场 的 普遍 性 有 了 矛盾。 

















E 统 的 观点 把 它 归 
黄 足 一 定 的 条 件 , 

















慨 的 相互 作用 , 激 发 了 起 电机 人 















































te Fl HIG =F 





巨大 的 单 极 效应 装置 这 个 角度 来 看 , 地 球 的 自 
能 够 激发 出 南北 向 的 磁场 来 。 不 过 , 
也 球 的 磁场 、 自 

















六 大 行星 有 关 物 理 量 之 间 的 联系 表 〈 有 关 数 据 取 自 [5]) 





昌 压 差 。 流 体 通 过 多 了 筷 

















发 挥 了 一 定 的 作用 。 














此 , 


























制 。 另 外 , 极 大 湿度 的 


























EME AG 


复杂 | 


转 和 赤道 平 二 
这 里 存在 着 地 球 的 磁场 和 电 
E 就 后 的 。 那么, 
REER? 为 此 , 我 们 将 比较 熟悉 的 六 大 行星 的 有 关 
FÆ). 





对 于 自转 天 体内 部 的 自 激发 


带 有 相当 




















生 , 这 同 天 

































































物理 量 水 星 金星 地 球 | 火星 | 木星 土星 
轨道 运动 平 | 1.6076 1.176 1 0.81 0.4384 | 0.3236 
BRE v 

质量 m 0.0558 0.8150 1 0.1074 | 317.893 | 95.147 






























































自 旋 周 期 1 58.81 243.675 1 1.03 0.41 0.43 
RISE p 上 限 5x10- | Ese sxio7 | 1 0.004 19000 550 
6x10~° 2x10% 1 0.0047 | 22206.31 | 536.89 




















— 
= 
wt 








mv 
t 





2 2 
周期 的 平方 成 反比 , mp 时 | ( 


47 Fe Wa 


是 受 多 





FHA 




















磁体 的 分 布 , 及 可 能 产生 的 自 激 发 电流 等 等 。 磁 极 的 倒转 , 








SAK. BT G) 式 是 否 反映 了 由 












































计 实 验 加 以 检验 和 修正 。 


6.4、 实 验 构想 


4.1、 电 、 磁 场 : 

















雷达 回 波 延迟 表明 : 
影响 光速 〈 如 果 在 


















































大 家 知道 , 光 在 实物 介质 内 的 速度 小 于 真空 中 的 光速 , 
粒子 的 相互 作用 。 实 际 上 , 构 成 实物 的 原子 内 部 是 空空 多 
少 是 0.53X10'm, TE 




















的 光速 


引力 场 能 影响 光速 。 
、 磁 场 内 部 真空 的 每 一 点 上 去 直接 测量 





光 是 电磁 波 , 


就 可 能 





















































所 占 的 比率 远 小 于 太阳 














原子 内 部 绝 大 多 数 是 











的 体积 在 太阳 系 















































程度 上 是 光 : 
有 关 。 


J 














LK 


Z5 $ 





Ay 实验 原理 : 
一 个 强大 的 磁 〈 电 ) 
来 判别 磁 CHL) 上 
































空 , 但 其 中 充斥 着 电磁 场 。 








电 、 磁 场 之 间 的 作用 。 这 表明 光 在 介质 


















































竟 能 否 对 光速 起 作用 , 应 由 实验 来 


ie FI oe RD AA R 









































ED 场 的 加 入 或 变化 , 





自身 运动 方式 造成 的 天 体 的 基本 磁场 , 


原子 核 (质子 ) 的 半径 小 于 1X10" sm, 原子 核 的 体积 在 原子 
所 占 的 比率 。 而 电子 更 被 认为 是 点 粒子 ; 可 见 , 
因此 , 光 与 实物 之 间 的 作用 , 在 很 大 
内 速度 的 减 小 , 


回答 。 下 面 提出 
, 即 在 迈克 尔 逊 干涉 仪 的 一 


与 电 、 


2 
WT 和 np [加] 。 esa eine MLM RICH, 与 和 


(3) 


素 影响 的 , 如 太阳 风 、 自 旋 矢 量 与 轨道 速度 或 磁 矩 的 交角 , 剩 
同 地 球 的 自 激发 电流 



































需要 进一步 设 


那么 , 电 、 磁 场 更 应 该 能 够 
, 光 速 也 都 将 是 不 变 的 值 )。 
人 们 一 般 把 这 归 因 于 光 与 实 
类 的 , 比 如 氧 原子 , 它 的 半径 至 



































磁场 的 作用 








一 个 实验 构想 。 


条 光路 中 加 入 


可 否 引起 干涉 条 纹 的 变化 , 


78 


p L BL 


6.3 光缆 型 迈克 尔 进 干涉 仪 ,P 是 光源 ,Q 是 干涉 屏 ; A、B 是 光缆 ; LIR E) 
场 发 生 器 。 








B, KERE: 引力 场 对 光速 的 影响 是 非常 微弱 的 , 人 们 将 地 球 、 太 阳 、 行 星 作为 实 
验 平台 , 才 探测 到 了 光速 的 变 慢 。 电 、 磁 场 对 光速 的 影响 应 该 比 引 力 场 强 得 多 , 但 要 在 
发 现 这 方面 的 效应 , 也 必须 将 可 能 存在 的 效应 放大 。 这 可 从 二 方面 入 手 : 一 、 
增长 通过 磁 CHL) 场 的 光 程 。 一 般 实 验 室 用 的 迈克 尔 逊 干涉 仪 的 光 程 太 短 , 估 计 至 少 要 
有 几 十 米 、 上 百 米 才 行 。 也 可 以 将 迈克 尔 进 干涉 仪 中 的 光路 用 光缆 蔡 代 , 构 成 如 图 6.3 
那样 的 光缆 型 迈克 尔 逊 干涉 仪 , 并 使 电磁 场 发 生 器 工 内 的 光缆 , 在 不 致 于 漏 光 的 前 提 下 , 
盘 得 越 长 越 好 。 二 、 提 高 工 中 的 磁 CHD 场 的 强度 , 而 且 ,L 中 的 磁 ( 电 ) 场 的 强度 、 
方向 等 最 好 能 够 调节 , 以 便 作 定 量 分 析 。 当 然 , 也 可 分 步 进行 , 如 逐步 更 换 不 同 强度 的 
We CHL) 场 ; 分 别 使 磁 ( 电 ) 场 的 方向 与 光线 垂直 、 平 行 等 等 。 

C、 实 验 步 又 : 对 于 光缆 型 迈克 尔 进 干涉 仪 来 说 , 首 先 , 在 不 开启 L 的 情况 下 , 将 
束 激 光 同 时 打 入 二 条 光缆 A、B, 调 节 干 涉 屏 , 使 出 现 清 晰 的 干涉 图 象 , 接 着 , 开 启 L, 
如 果 干 涉 条 纹 发 生变 化 , 再 观察 、 分 析 干 涉 条 纹 与 磁 〈 电 ) 场 的 强度 、 方 向 之 间 的 关系 ; 
另外 , 还 可 以 测验 一 下 交 变 电磁 场 的 强度 和 频率 与 干涉 条 纹 的 关系 。 由 于 光缆 内 不 是 
空 , 这 要 求 用 不 同 折 射 率 的 光缆 进行 重复 试验 , 以 证 明 干 涉 条 纹 的 变化 与 光 传导 介质 的 
折射 率 无 关 , 。 

光缆 型 迈克 尔 进 干涉 仪 会 存在 磁 光 效应 (法 拉 第 效应 、 磁 双 折 射 效 应 等 ) 和 光电 现 
象 等 , 这 对 干涉 条 纹 有 一 定 的 影响 , 使 实验 的 分 析 复 杂 化 。 对 此 , 可 以 使 A、B 两 条 光 
缆 的 长 度 一 样 , 摆 放 的 形式 也 一 样 。 当 然 , 最 好 是 增长 通过 磁 〈 电 ) 场 的 光 程 , 而 不 用 
光缆 。 

6.4.2、 以 太 旋涡 的 时 空 效应 


A、 实 验 目 的 
































实验 室 




















































































































































































































































































































































































































79 








我 们 的 以 太 观 认为 , 相 对 论 性 现象 是 由 以 太 密 度 的 变化 造成 的 定量 效应 :以 太 密度 











较 大 的 地 方 , 量 杆 较 短 , 时 钟 也 走 得 较 慢 。 对 此 , 可 以 说 是 有 实验 证 据 
以 太 密度 , 引 力 红 移 表 明 , 同 一 束 光 , 在 以 太 密度 不 同 的 地 方 , 其 频率 


























的 : 引力 势 对 应 
不 一 样 , 即 时 间 



































的 快慢 随 以 太 密 度 变 化 。 我 们 的 实验 目的 是 要 用 新 的 方法 进一步 验证 这 一 点 。 








B、 实 验 原理 























F 


设想 在 以 太 中 有 一 个 旋涡 ,那么 ,由 于 其 中 的 以 大 密度 分 布 的 不 均匀 , 它 将 具有 “时 























空 突变 ”效应 。 由 于 以 太 的 超 流 动 性 , 中 性 物体 的 旋转 , 难 以 带动 周围 
场 中 , 存 在 着 电磁 激发 了 的 以 太 , 它 们 会 随 着 电 、 磁 场 的 变化 而 运动 。 

































































以 太 。 在 电 、 磁 
因此 , 我 们 的 实 








验 原 理 就 是 用 高 速度 旋转 的 强 电 、 磁 场 , 造 就 一 个 能 产生 时 空 突变 的 以 太 旋 涡 。 














C、 实 验 装 置 




















这 是 一 个 功率 强大 的 , 可 转动 的 电 《 或 磁 ) 场 , 它 的 强度 、 转 速 、 方 向 和 形状 等 都 
可 以 适当 调节 , 以 便 进行 定量 分 析 《〈 当 然 , 也 可 以 分 别 进 行 ) 在 场 内 不 同 的 地 方 , 安 置 





















































一 些 特殊 的 光源 作为 “时 空 计量 仪 ” 用 光谱 分 析 等 手段 来 检测 其 中 是 否 存 在 着 “时 空 突 




















变 " 效 应 , 实 验 装置 应 该 遥控 。 
D、 有 关 以 太 旋涡 的 联想 











以 太 旋 涡 除了 “时 空 突变 ”效应 外 , 由 于 电磁 激发 是 以 太 的 最 基本 激发 , 它 将 伴随 着 











强烈 的 电磁 异常 , 在 以 太 旋 涡 内 部 , 以 太 密 度 中 心 小 , 边 缘 大 , 是 一 种 
从 而 , 它 会 与 外 界 的 引力 场 发 生 特殊 的 作用 。 这 些 特性 令 人 与 传说 中 的 












































负 引 力 场 结构 , 
“飞碟 ”联系 起 





来 。 因 为 , 飞 碟 具 有 强烈 的 电磁 异常 , 会 引起 时 空 突变 , 能 够 反 引力 运动 等 。 许 多 人 认 











为 , 尺 矶 可 能 不 存在 , 所 谓 的 飞 矶 其 实 是 实在 的 飞行 物 , 如 火箭 、 流 星 




















、 飞 机 等 等 被 大 





气 折射 后 的 产物 。 我 们 认为 , 飞 碟 即 以 太 旋涡 是 存在 的 , 不 过 , 它 们 的 形成 往往 同 飞 行 
物体 有 关 。 即 火箭 、 流 星 、 飞 机 等 等 及 其 相关 行为 《如 部 件 的 脱落 、 爆 炸 、 尾 气 喷射 等 





























等 ) 与 大 气 运动 、 磁 暴 等 相互 作用 有 可 能 造成 以 太 旋 涡 。 













































































的 幻觉 一 一 心理 学 家 已 多 次 指出 , 遭 遇 飞 碟 与 濒 死 体验 和 吸食 麻醉 品 等 
似 的 模式 。 所 以 , 实 验 装 置 必 须 遥 控 。 


参考 文献 
[1]. JI. O. Bič, E.M. RIE, EENEI, IR, ARAA 


p. 671. 








至 于 所 谓 的 遭遇 飞碟 , 与 外 星人 接触 的 传言 , 那 是 以 太 旋 涡 对 人 的 大 脑 作用 而 产生 


























引起 的 幻觉 有 相 








出 版 社 ,1960, 


[2]. Zhang Yuan Zhong, The Experimental Fundament Of Special Theory Of Relativity, 
Beijing, The Publishing House Of Science, 1979, P99-101 103-105 (in Chinese). 

[3]. B. J. Mason, The Physics of Clouds, Oxford Univ. Press, London, 1971. 

[4]. R. H. Golde, ed., LIGHTNING Volume 1, Academic Press, London, 1977. 

[5]. C. Sagan and others, The New Solar System, Shanghai, The Publishing House Of 


Science and Technology, 1987, P41-48, (in Chinese). 


81 


第 七 章 微观 以 太 和 粒子 
微观 现象 是 人 类 无 法 直接 感觉 到 的 , 人 们 借助 于 各 种 仪器 进行 科学 实验 和 理论 分 析 , 
发 现在 那里 存在 着 量子 性 、 二 象 性 等 等 有 别 于 宏观 世界 的 特殊 性 。 这 些 特殊 性 是 怎样 造 
成 的 , 它 们 与 宏观 现象 是 否 有 联系 ? 让 我 们 来 作 些 探讨 
7.1、 量 子 性 是 相对 论 量 方面 的 关系 在 微观 世界 的 表现 
狭义 相对 论 中 的 质 速 关系 是 : 






































2 
m u 
m=- l+ (7.1) 


Vl—u’/c’ 


广义 相对 论 中 的 质量 和 引力 势 之 间 的 关系 是 : 


m=- 1- Sym, = (1+ 20 In (1.2) 
cr 


jee 
(7.1) 式 是 (7.2) 式 中 的 引力 场 强度 (或 加 速度 ) 为 零 , 即 引力 势 9 为 常数 时 的 一 个 

特例 , 它 适用 于 勾 速 直线 运动 。 这 时 运 

分 析 法 指出 ; 效应 运动 一 般 





























nee 











j 效 应 能 量 分 析 法 将 出 现 什么 现象 呢 ? 效应 能 量 
不 改变 固有 运动 系统 , 而 只 改变 整个 固有 运动 系统 的 运动 状 
态 。 如 果 固 有 运动 和 效应 运动 合 起 来 总 体 上 仍 是 匀速 直线 运动 , 那 么 效应 运动 只 能 是 横 
问 的 振动 或 矢量 方向 与 系统 运动 方向 平行 的 自 旋 , 而 且 , 这 种 自 旋 的 矢量 方向 只 能 是 二 
个 : 与 系统 运动 的 方向 相同 或 相反 。 这 种 效应 运动 存在 吗 ? 宏观 上 看 , 这 似乎 不 可 能 , 
但 从 微观 的 角度 来 说 , 这 是 干 真 万 确 的 一 一 微观 粒子 都 具有 波 - 粒 二 象 性 , 都 有 内 豪 自 旋 。 
事实 上 , 把 二 象 性 和 自 旋 的 角 频 率 联 系 起 来 , 自 旋 量 子 数 就 会 出 现 。 









































































































































IRI 


HI 


牛顿 力学 , 旋 转 物体 的 能 量 E 和 角 动 量 工 之 间 的 关系 是 : 
E ~ LW (@ 是 角 频 率 ) (7.3) 


在 二 象 性 中 , 能 量 , MAWE 中 之 间 的 关系 是 : 
h 





E, = hv =— ø (7.4) 
20 
WR E œ~ EE, , 我 们 得 : 
pee. (7.5) 
20 





(7.5) 式 与 自 旋 量 子 数 公式 相似 。 





当 


E ETM ARB 




















然 , 将 自 旋 当 作 














Sele eH 











FL 


旋 是 


A 





旋 是 一 个 新 的 























并 











出 





E 


定 






































Fe? 


量子 化 , 但 自 旋 是 作为 一 个 外 加 的 
的 量子 力学 方程 一 一 
粒子 的 内 豪 自 旋 是 狭义 相对 论 的 定量 效应 在 微观 
其 实 , 不 但 粒子 的 内 豪 自 旋 是 狭义 机 





狭义 相对 i 


EF 


种 





EIN FB HE 





aK 











拉克 方程 , 
































仑 的 一 个 最 基 








有 一 定 的 共性 。 对 于 这 
其 一 , 设 想 光子 是 


都 具有 最 基本 的 














EE 














tt 











速 进 行 类 比 , 








种 共 





























HSE 








种 定量 效应 , 不 完全 等 同 于 绕 
由 度 , 与 电子 的 空间 运动 无 关 。 
效应 导致 的 物质 波 的 波 函 数 不 能 只 取 实 数 , 而 应 该 取 复 数 形式 。 值 得 注 
半 定 性 , 半 定量 的 非 相对 论 性 的 理论 , 
自由 度 放 入 理论 框架 内 的 , 而 具 
自动 地 包含 了 粒子 的 自 旋 量子 数 。 这 进一步 显示 了 : 
世界 的 反映 ! 

日 对 论 的 定量 效应 在 微观 世界 的 反映 , 光 的 量子 
性 也 可 以 看 成 是 狭义 相对 论 的 定量 效应 在 微观 世界 的 反映 。 光 子 是 电磁 激发 了 的 
本 的 定量 效应 是 光速 不 变 , 这 意味 着 每 个 光子 模型 在 
性 , 我 们 可 以 作 两 种 设想 : 

! 磁 激发 了 的 以 太 构 成 的 波 包 , 构 成 光子 的 每 
自 旋 及 能 量 值 h 〈 普 朗 克 常 数 ), 因 


的 转动 , 只 是 一 种 粗 务 的 、 形 象 化 的 描述 和 说 明 , 实 际 














ii 








定 轴 的 转动 。 量 子 力学 也 明确 


指出 : 

















因此 , 以 上 的 估算 是 大 体 上 的 , 
FE 意 的 





























它 可 以 导出 茶 些 物理 量 的 
狭义 相对 论 不 变性 























以 太 , 


H 会 具 




















方 























个 





人 磁 激 发 元 
此 , 如 果 我 们 将 光速 与 




















由 于 声速 与 空气 分 子 的 平均 运动 速度 同 级 , 寻 








Bb 么 , 光 速 将 与 以 太 粒 子 的 

















运动 速度 同 级 ; 

















于 定量 上 真空 ! 




















的 光速 恒 为 c, 因 





此 , 从 定量 描述 的 角度 来 看 , 以 太 粒 























子 要 么 静止 不 动 ( 未 激发 ), 要 么 以 光速 运动 (电磁 激发 ) 一 一 运动 的 以 太 粒子 必然 伴随 














看 





电磁 激发 而 成 为 








个 











度 越 大 , 即 单位 时 间 内 


的 能 量 (或 
光子 中 


X, 




















定量 


个 





H 




















的 




















已 磁 激 发 元 ; 








个 电磁 激发 元 代表 一 个 波峰 , 电 磁 激发 元 的 线 密 














通过 的 




















包 倍 激发 元 的 数量 越 大 , 








频率 越 高 , 于 是 , 相 应 的 光子 




















述 的 角度 看 来 , 























电磁 激发 元 的 能 
另外 ,“ 声 速 与 空气 分 子 的 平均 运动 速度 同 级 ”也 意味 着 : 实际 上 , 光 速 
性 的 结果 。 由 于 这 种 统 
大 , 造 成 时 空 标准 的 可 变色 




















于 以 太 的 均匀 必 
样 大 。 











质量 ) 也 就 越 大 ,EE = hv 〈 五 代表 光子 的 能 量 , 
电磁 激发 了 的 以 太 粒 子 的 能 量 有 大 有 小 , 


v 为 频率 )。 从 绝对 
般 是 中 心 处 的 能 量 较 大 , 而 从 





述 看 
































E eTR 








具体 的 形状 、 大 小 , 光 子 中 的 每 一 














计 性 





PEL = 象 性 





$ 力 


H 





是 一 种 统计 








运动 速度 











EK, FÆ EWAN 








等 难以 直观 理解 的 定量 效应 。 





这 样 的 设想 , 直 


峰 。 这 带 来 了 一 个 问题 : 宏观 

















EJ 





























th Ft, IL T SLETE 


上 微观 世界 里 物质 密度 高 , 


ray 
SF 














定性 原理 
































子 看 成 是 由 电磁 激发 元 构成 的 波 包 , 一 个 电磁 激发 元 代表 一 个 波 
电磁 波 , 如 无 线 电 波 , 它 的 一 个 波峰 应 该 有 许多 电磁 激发 





























元 构成 , 即 它 的 一 个 波峰 是 一 个 电磁 激发 元 的 波 包 , 或 者 说 它 的 一 个 波峰 就 是 一 个 光子 。 








83 












































Tæ, 如 图 7.1 所 示 , 低 能 电磁 波 的 频率 由 单位 时 间 内 的 波峰 数 确定 , 而 高 能 光子 的 频率 





















































单位 时 间 内 的 电磁 激发 元 的 数量 确定 , 那 么 , 在 低能 电磁 波 中 应 该 存在 着 高 频率 的 光 
子 的 电磁 波 , 这 在 频率 的 确定 上 显然 是 矛盾 的 。 


E (B) 
































图 7.1 设想 一 : 低能 电磁 波 的 一 个 波峰 , 是 一 个 光子 , 它 是 由 许多 电磁 激发 元 构成 
的 波 包 。 一 条 红线 表示 一 个 正 向 电磁 激发 元 , 一 条 蓝 线 代表 一 个 负 向 电磁 激发 元 。 





第 二 种 设想 是 这 样 的 , 光子 是 有 质量 的 实物 , 一 个 光子 就 是 以 一 个 电磁 激发 元 为 核 
心 的 以 太 波 包 , 定 量 地 说 , 每 一 个 电磁 激发 元 的 电磁 ) 振幅 是 一 致 的 , 其 波峰 曲线 的 





















































斜率 的 绝对 值 越 大 , 频 率 越 高 , 能 量 也 就 越 大 , 如 图 7.2 所 示 。 这 与 图 4.3 所 描述 的 , 广 
义 相 对 论 时 空中 的 一 维 以 太 分 布线 是 一 致 的 :以太 密度 越 大 的 地 方 , 相 邻 的 两 个 以 太 质 
越 大 , 能 量 也 就 越 大 。 





























点 连 线 的 斜率 越 大 。 光 子 本 身 的 以 太 波 包 的 密度 越 大 , 它 的 质 
由 此 可 见 , 图 7.2 所 示 的 光子 波形 线 , 反 映 了 光子 在 绝对 时 空 观 中 的 以 太 密度 分 布 情况 , 















































这 印证 了 我 们 关于 超 流 体 以 太 中 的 第 一 声 与 第 二 声 是 合 二 为 一 的 观点 , 即 以 太 中 的 电磁 
起 伏 与 以 太 密 度 的 起 伏 是 同步 的 。 





图 7.2 纵 坐 标 表 示 电 【〈 磁 ) 振幅 , 每 一 个 电磁 激发 元 的 电 《〈 磁 ) 振幅 是 一 致 的 。 横 
坐标 表示 单位 时 间 里 光子 通过 的 路 程 。 波 峰 的 斜率 绝对 值 越 大 , 频 率 越 高 , 能 量 也 就 越 


AR 4 


MER 








分 析 看 来 , 


E H 








E Ri) 振幅 




















Fe 





=] 











I 

















振幅 有 关 。 
同 光 的 























量子 性 
电荷 在 照片 形象 和 数学 描述 形式 上 者 


昼 是 由 许 许 多 多 电磁 激发 元 全 加 而 成 的 , 





相 类 似 的 , 




















是 以 太 ! 
位 错 。 
原因 。 


f 


四 维 





























的 位 错 。 定 量 
时 空 的 均匀 | 
进一步 说 , 











E Hep 


描述 , 

















第 二 种 设想 比较 合理 。 


致 的 , 能 量 只 


JN 


还 有 电 蓓 的 





在 这 





et 
s Ke 





地 





个 





说 , 每 





与 频率 有 关 , 
因此 , 











基 





























很 相似 串 的 


而 与 振 











aM 




















量 
Coe. 


的 和 有 


实 , 我 们 认为 , 
, 以 太 的 分 布 是 处 处 均匀 , 各 向 一 致 的 , 电 荷 就 是 其 中 的 


RTA 
EE 量 既 


性 。 电 荷 是 定量 描述 的 

















电荷 的 绝对 








电磁 激发 元 的 
电磁 波 , 它 的 振 


频率 有 关 , 也 与 











观 
与 











概念 , 根 据 位 错 与 


述 的 意义 























PE 





造就 了 全 位 错 村 
































氏 矢量 的 基 量 人 








分 数 

















错 是 全 位 错 








的 部 分 结构 , 不 全 











因 。 
那么 , 


T 





空间 和 时 
好 比 以 太 流体 的 不 可 
基本 的 以 太 质 点 , 相 令 
EAS NY TA] À 
太 密 度 的 不 同 而 变化 的 , 地 面 ] 


TEA 

















月 











司 隔 就 是 最 














量子 比 地 











A EA Ks 


电荷 可 看 成 是 
单独 存在 , 这 就 是 带 分 数 


SH “OE”, 
的 以 太 粒 子音 
基本 的 时 间 量子 。 但 就 


DX! 























现 量 子 性 呢 ? 定量 上 来 说 , 回 
分 割 就 不 是 以 太 了 。 因 此 , 
基本 的 长 度量 子 , 而 光 通 过 


色 对 描述 来 说 , 这 些 3 


IE 
Z4 











再 进 








X 


E, 


是 最 


Bt 





ed 





E, 这 就 是 电荷 基 量 性 的 
的 全 位 错 扩展 成 了 不 全 位 错 的 结果 。 不 全 位 




















rain 





1 














民 本 





E 荷 的 夸克 不 能 独立 存在 的 原 





是 肯定 的 。 以 太 粒 子 
以 太 粒 子 是 最 
相 邻 的 以 太 粒 























基本 量子 都 是 随 以 











上 的 长 度量 子 比 太空 中 的 长 度量 子 短 ; 








原子 空间 中 的 长 度 

















时 空 观看 来 , 





原子 核 内 的 长 度 


J MEL) 原 FZ 








SL 








的 长 度量 子 短 。 


因此 , 在 绝对 




















不 存在 什么 时 、 





7.2、 关 于 二 象 性 


实物 是 以 太 密度 波 包 的 核心 , 
而 伴随 着 它 的 以 太 波 包 是 波动 性 的 
实物 粒子 可 分 为 二 大 类 
止 质量 , 


的 ; 








所 以 没有 静 

















的 极 大 值 
强 子 , 其 ! 















































K RET” “PRG”, BIRI 
实在 在 的 运动 , 并 始终 处 于 以 太 密 度 波 包 
太 粒 子 , 并 没有 作 宏 观 的 移动 , 而 





这 包含 了 二 象 性 现象 的 


量子 。 这 里 也 清楚 地 表明 , 








于 现象 只 


=] 
SÆ 


种 定量 效应 。 











基本 要 素 : 实物 本 身 是 粒子 性 

















而 























: 没有 静止 质量 的 光子 和 
是 因为 它 纯粹 是 一 种 以 大波 , 即 构成 》 
, 只 是 不 断 地 进行 着 电磁 激发 的 传递 , 





的 核心 ; 





J AFH 








EJ 














, 古 个 以 光速 前 进 的 以 太 密 度 波 包 , 而 表现 出 粒子 性 。 至 于 





的 轻 


CF HART 
E 现 出 波动 性 , 但 光子 又 具 


子 、 强 子 。 光 子 之 
BAR TE TEM 
了 以 太 密 度 

















Pez 






































静止 质量 的 轻 子 、 











但 伴 


就 











离 了 以 太 波 包 的 轻 子 、 强 子 , 它 们 的 运动 是 实 
秆 着 它们 的 以 太 密度 波 包 
是 我 们 对 二 象 性 











的 以 








的 描述 。 




















绝对 描述 与 定 


在 宏观 世界 , 绝 对 


一 个 个 实物 的 质心 , 
的 景象 是 :在 宇宙 的 以 太 海洋 中 , 
而 实物 的 存在 使 这 均匀 的 时 空 连续 体 发 生 了 “ 弯 E 
微观 世界 , 绝 到 


的 


IN 4 




















WERL AAP EAR iL, KEM 



































述 的 景象 是 : 


























] 维 时 空 连续 体 , 




















H “ H KH ioe 














在 宇宙 的 以 太 海 洋 

































































荷 电 的 轻 子 和 夸克 ) 不 但 是 一 个 个 以 太 密度 的 极 大 值 点 , 同 时 还 伴随 
原子 核 外 的 电子 和 原子 核 内 的 质子 等 是 一 个 个 全 位 
的 夸克 组 成 , 在 这 里 , 定 量 描述 的 景象 , 由 于 电荷 的 出 现 
碎 。 
TH 














广义 相对 论 只 

















世界 表现 得 更 为 明显 。 
密度 的 分 布 是 不 均匀 的 , 
就 是 一 个 个 以 太 密 度 的 极 大 值 点 , 引 力 场 是 以 太 密度 场 , 而 定量 描 
是 时 时 处 处 都 均匀 的 , 这 就 是 所 谓 
”引力 场 就 是 这 
个 个 实物 质点 (最 基本 的 一 般 是 


以 太 中 的 位 错 , 



























































等 由 具有 不 全 位 错 









































能 描述 引力 场 , 不 能 描 ; 
E 和 二 象 性 《“ 相 对 论 性 量子 力学 ), 对 微观 








7.3、 粒 子 物 理学 的 标准 模型 





粒子 物理 学 的 标准 模型 是 目前 物理 学 

































































寺 宇宙 的 物质 基 元 的 最 3 


























构成 宇宙 的 最 基本 的 实物 粒子 是 


ran | 





Ls 








代 轻 子 和 三 代 夸 克 , 如 下 表 所 示 : 





表 7.1 费 米子 的 代 和 电荷 (上 标 ) 


维 时 空 连续 体 变 得 支 离 破 
述 电磁 场 、 色 场 等 , 而 狭义 相对 论 只 能 通过 量 
此 界 进行 间接 的 模糊 的 描述 。 





基本 的 描述 。 它 认为 , 



























































































































































中 微 子 x 
第 一 代 yo 2 
4 u 
第 二 代 Vy 0 
第 三 代 n s 
表 7.7 中 有 6 种 轻 子 和 6 种 夸克 。 轻 子 和 夸克 都 是 自 旋 为 1/2 的 费 米子 , 它 们 都 有 自 
的 反 粒 子 , 因 此 , 共 有 24 种 最 基本 的 费 米 子 。 微 观 粒 子 之 间 的 相互 作用 是 通过 交换 规 
范 粒 子 进行 的 , 这 些 规范 粒子 都 是 自 旋 为 整数 的 玻 色 子 , 它 们 是 电磁 相互 作用 中 的 光子 ; 


弱 相 互 作用 


























的 中 间 矢 量 玻 色 子 W*、Z" 和 强 相互 

















标准 模型 














} 








] 是 同一 种 电磁 作 | 





的 弱电 统一 理论 认为 : 弱 作 用 和 电磁 





























j 的 两 种 不 同 表 现 一 样 




















} 





的 两 利 








和 不同 表现 而 
于 真空 自发 破 缺 , 通 



























































TI 














作用 与 做 作 































































































。 中 间 矢 量 玻 色 














只 不 过 是 同一 种 电磁 作 
样 也 是 质量 为 零 的 规范 粒子 , 由 











= 





已 
过 Higgs 机 第 











得 了 很 大 的 质量 , 而 光子 仍 保持 


86 


它 原 有 的 零 静 止 总 质量 。 





标准 模型 中 的 量子 色 动 力学 认为 : 强 子 之 间 的 强 相互 作 ) 
9 味 和 色 两 种 自 











胶 子 之 间 的 相互 作用 。 和 夸克 





















































Ra, 











JJ 
Se ZV) AY BRNE) 


结 为 组 成 强 子 
和 弱 作 用 






























































味 自由 度 进行 的 , 而 
有 8 种 可 能 
粒子 物理 学 的 标准 模型 ,] 


强 作用 





则 











出 








JÉT o 











E 
XE 





验 现象 , 取 得 了 
又 显得 不 大 协调 , 














因 























探索 超出 标准 模型 的 新 物理 势 在 必 行 趾 。 在 这 方面 , 





巨大 的 成 功 。 但 


通过 





色 自 

















E 确 地 描述 了 迄今 为 止 的 所 有 








Hı 








为 , 它 给 标准 模型 














T 3 HEH, RT 



































BIME) 








JA fet BE SR VE FAS 























的 Higgs 场 , 在 这 一 理论 体系 
上 的 缺陷 , 即 所 谓 的 平庸 性 和 不 自 
性 问题 , 而且, 途 今 还 未 找到 它 所 预言 的 Higgs 粒子 。 另 外 , 在 标准 模型 里 , 最 基本 的 
粒子 有 轻 子 、 夸 克 和 规范 玻 色 子 等 , 多 达 几 十 种 , 








J 





带 来 了 理论 




















, 既 是 不 可 缺少 , 


然 



































经 有 人 




















这 有 悖 于 “最 基本 ”的 意义 。 可 见 , 


色 (technicolor)、 超 对 称 














\ 


SS 


(supersymmetery). /)\# 


数学 模型 入 手 , 来 进 










































































TRR. MAMA AS 


斯 粒子 、 额 外 空间 维度 (extra dimension) 等 等 , 它 们 从 建立 新 


则 的 新 思路 , 从 物质 的 内 在 联系 方面 











的 


看 

























































































想 , 其 主要 是 二 点 : 找 出 构成 所 
7.4、 以 太 与 粒子 的 内 在 联系 
表 7.1 显示 了 费 米子 的 代 和 电荷 量 的 对 称 性 , 这 意味 着 什么 1 
假设 1: 中 微 子 和 电荷 是 构成 轻 子 和 等 克 的 二 大 要 素 。 
根据 表 7.1, 把 中 微 子 和 电荷 看 成 是 构 
加 上 整 份 电荷 构成 了 荷 电 轻 子 , 中 微 子 加 上 分 数 电 荷 构成 了 和 夸克; 



























































粒子 分 为 三 代 的 基础 ,v, 加 上 一 




















粒子 的 基本 要 素 ; 赋予 真空 态 的 虚 粒 子 更 实在 的 意义 。 











E? 我 们 提出 如 下 看 法 : 








成 轻 子 和 夸克 的 二 大 要 素 是 很 合理 的 : 中 微 子 























1 份 











微 子 有 三 种 , 这 是 























IRT e, mE- 








8 构成 了 4 , 加 上 + 了 








份 




















电荷 构成 了 u ; Vv 加 上 一 1 份 


1 
BEIR S Ms ME be 




















荷 构成 了 c; v, 加 上 一 1 份 














构成 了 T , 加 上 一 份 电 区 构成 了 , 加 上 + 从 





太 








成 了 1! 。 这 三 种 中 微 子 应 是 同一 物质 的 三 种 不 同 ; 











; 
KAS, 











J= 








气 


子 对 之 间 可 以 相互 转化 。 








在 微观 世界 , 粒 子 与 以 太 有 
子 场 的 激发 或 退 激 , 代 表 粒 子 








量 
过 , 以 大 不 可 能 由 费 米子 组 成 , 
态 


TEN o 


最 低能 


态 一 样 。 由 于 三 种 轻 子 数 各 自 和 守恒 , 这 三 种 , 








因为 。 











正如 同一 种 物质 会 有 
微 子 不 可 相互 转化 , 但 三 种 正 、 反 中 微 


有 构成 了 s , 加 上 + 三 份 电 

















Et 








AAS. WAS, 




















密切 的 关系 。 量 子 场 论 认 为 , 真 空 是 量子 场 的 基态 , 


























的 产生 或 消失 。 这 意味 着 粒子 与 以 太 可 以 相互 转化 。 不 
于 泡 利 不 相 容 原理 , 费 米子 不 可 


AR 
能 全 


部 集中 在 
































至 于 波 色 子 , 它 的 自 


则 上 可 以 全 部 凝聚 在 最 人 


是 整数 , 可 以 看 成 是 二 个 或 人 





























是 描写 费 米 子 的 , 它 有 
是 反 粒 子 , 以 太 是 既 无 1 
一 配对 的 状态 。 实 际 上 , 
处 于 最 低能 态 的 正 、 

假设 二 : WAH 


色 - 爱 因 斯 坦 凝 聚 ; 

















提出 的 中 智 物理 和 反 论 ! 
间 的 中 间 状 态 的 结合 。 





















































BTR AKF IHG. KETE 
态 ”, 这 意味 着 以 太 应 该 由 玻 色 子 构成 。 另 外 , 狄 拉克 方程 
的 粒子 是 正 粒 子 , 负 能 态 中 的 空 穴 


态 , 这 就 是 说 以 太 是 ] 




















E、 反 粒子 刚好 一 


























能 在 真空 中 成 对 地 产 4 
反 费 米子 对 的 集合 。 由 此 , 我 们 提出 : 

正 、 反 费 米子 构成 的 虚 波 
色 子 是 无 所 谓 质量 , 也 无 天 
量 对 应 以 太 波 包 的 密度 的 变化 量 , 
的 实质 就 是 不 形成 以 它 为 


EK, HW Ae h 





[tT 






































最 基本 、 最 普遍 的 玻 
乡 状 、 大 小 的 “ 虚 粒 子 ”。 由 于 质 
对 应 以 太 波 包 的 压力 的 变化 量 , 
心 的 以 太 包 , 或 没有 以 大 压力 变化 量 的 最 低能 态 。 

以 大 由 正 、 反 费 米子 对 组 成 , 这 看 起 来 象 是 Smarandache 分 别 在 1995 年 和 1980 年 
于 A 与 反 A 的 对 立 统一 , 以 及 它们 之 






















































































说 到 的 “unmatter”, 



































那么 , 其 “ 虚 ” 





The ether made up of the pairs of positive and negative fermions, it seems that is a 


unmatter, which was introduced in the context of ‘neutrosophy’ (Smarandache, 1995) and 


‘paradoxism’ (Smarandache, 1980), which are based on combinations of opposite entities 


‘A’ and ‘antiA’ together with their neutralities ‘neutA’ that are in between" 


另外 , 根 据 实 际 情况 , 我 们 假定 : 

















无 论 是 实 的 或 虚 ; 














有 或 相互 之 间 转 移 0 t 了 Zst 


粒子 的 多 样 


























生 , 


= 








场 里 的 以 太 , 由 了 




















在 电磁 场 中 存在 着 虚 光 子 , 这 即 前 再 


























电磁 激发 元 , 它 们 是 虚 正 























的 费 米 子 , 它 们 可 以 具 

















导致 了 虚 波 色 子 的 多 样 性 。 这 造就 了 微观 真空 的 简 并 性 。 单 纯 引 力 








T V, =V Vu V p Vr 一 V ) 构成 这 被 称 之 为 以 太 粒子 ; 


、 反 和 荷 电 轻 子 对 








(ee,U 一 MT-T), 是 电磁 激发 了 的 以 太 , 可 以 看 成 是 以 太 粒子 内 部 的 正 、 反 中 微 子 


























之 间 转 移 一 份 电荷 的 结果 ; 色 场 中 还 存在 
































E, REEI (0d -4d,u 一 ,$s 一 $ 等 等 ), 








它们 是 色 激 发 了 的 以 太 , 是 轻 子 内 部 转移 分 数 电荷 的 结果 。 所 谓 的 胶 子 , 就 是 其 中 带 色 


























的 虚 正 、 反 奔 克 对 ; 而 无 色 的 是 一 般 所 谓 的 “ 海 夺 克 ”。 电磁场、 色 场 的 强度 对 应 虚 光 子 、 



































虚 胶 子 的 密度 梯度 , 或 者 说 :引力 场 是 以 太 粒 子 的 密度 场 , 电 磁场 是 虚 光 子 的 密度 场 ; 
色 场 是 虚 胶 子 的 密度 场 。 


88 


图 7.3 红 圈 是 带 正 电 荷 的 轻 子 , 蓝 圈 是 带 负 电荷 的 轻 子 , 黄 圈 代 表 以 太 波 包 。a 是 
ET: b 是 实 光子 ; “是 荷 电 轻 子 对 。 




















在 这 里 , 所 有 的 实物 和 以 太 都 被 看 成 由 中 微 子 和 电荷 构成 。 如 图 7.3 所 示 , 虚 光子 、 
实 光 子 、 实 正 、 反 荷 电 轻 子 对 的 构成 是 一 样 的 , 只 是 虚 光 子 不 形成 独立 的 以 太 波 包 ; 实 


























光子 形成 了 一 个 独立 的 以 太 波 包 ; 实 正 、 反 荷 电 轻 子 对 是 二 个 独立 的 以 太 波 包 的 组 合 。 

















已 们 可 看 成 是 相同 结构 的 不 同 能 态 。 虚 胶 子 和 相应 介子 的 构成 也 一 样 , 前 者 是 带 色 的 虚 
粒子 , 后 者 是 无 色 的 实 粒子 。 



































所 有 的 虚 粒 子 都 是 真空 态 粒子 , 但 其 中 的 以 太 粒 子 是 最 基本 的 真空 态 粒子 , 由 它 构 


























成 的 以 太 流 体 , 是 完全 超 流动 性 的 , 其 他 的 虚 粒 子 , 如 虚 光 子 、 虚 胶 子 等 是 以 太 粒 子 的 







































































电磁 或 色 激发 态 , 它 们 会 参与 电磁 或 强 相 互 作用 , 因 此 , 有 它们 存在 的 真空 流体 , 将 会 
有 一 定 的 粘 滞 性 。 量 子 场 论 所 研究 的 “物理 























于 
空 ” 显然 不 是 最 基本 的 真空 态 , 而 是 电磁 
或 色 激发 的 真空 态 。 男 外 , 以 大 粒子 是 最 基本 的 以 太 质 点 (再 分 割 就 不 是 以 太 了 ), 而 以 
太 粒 子 的 间距 是 定量 描述 的 最 基本 的 长 度 单位 , 因 此 , 以 大粒 子 本 身 的 大 小 已 经 难以 硬 

















































































































定 , 于 是 , 构 成 它 的 费 米子 的 大 小 就 只 能 认为 是 零 了 。 这 也 是 一 种 定量 效应 的 表现 , 在 
绝对 时 空 观看 来 , 它 们 应 该 也 有 大 小 和 结构 , 但 这 超出 了 现 有 的 定量 描述 的 范围 。 









































实物 伴随 着 引力 场 , 它 是 以 大 密度 波 包 。 最 基本 的 实物 粒子 是 费 米子 , 其 中 , 葵 9 
轻 子 和 由 夸克 构成 的 强 子 有 明显 的 质量 , 这 表明 引力 相互 作用 本 身 不 能 造就 以 太 密 度 波 
包 , 它 是 由 电磁 和 强 相互 作用 , 或 者 说 是 以 太 中 的 位 错 力 , 造 成 的 。 而 中 微 子 , 它 不 参 
与 电磁 和 强 相 互 作用 , 不 可 能 形成 以 它 为 中 心 的 以 太 密度 波 包 。 现 在 , 有 实验 显示 , 中 











co 

























































































微 子 也 有 微小 的 质量 , 这 只 是 表示 , 它 的 存在 , 使 处 处 均匀 , 各 向 一 致 的 以 太 粒 子 的 “ 唱 

















格 ” 稍 微 发 生 了 一 点 小 范围 的 变形 , 但 不 会 形成 较 大 范围 的 位 错 , 这 也 就 是 说 , 中 微 子 


























pa 


不 伴随 以 太 波 包 , 因 此 , 相 对 论 的 质 速 关系 对 它 是 不 适用 的 , 它 可 以 很 容易 地 超越 光速 。 
7.5、 粒 子 间 的 相互 转化 






























































为 表达 方便 , 现 在 将 各 种 经 子 和 夺 克 , 统 一 用 h 来 表示 。 于 是 , 根 据 前 面 二 个 假设 
及 相关 事实 , b= 中 微 子 + 电 广 , 其 中 的 电 共 量 可 以 到 0, +1, , 而 且 , Æ h 
l 42 t1 份 电荷 。 根 据 这 些 法 则 , 守恒 定律 , 












































之 间 , 能 够 互相 转移 4 





就 能 够 对 粒子 间 的 相互 转化 , 进 行 新 的 绝对 描述 : 粒子 间 的 相互 转化 , 一 般 是 在 虚 粒 子 
的 参与 下 , h 之 间 转 移 电 荷 , 并 重新 进行 组 合 的 过 程 。 这 样 的 描述 ,能 于 实际 情况 相符 合 , 
这 是 本 文 观点 合理 性 的 一 种 显示 。 下 面 就 以 部 分 粒子 的 衰变 为 例 , 来 作 一 下 描述 。 




































































a: h >、 表示 有 向 加 转 移 a 份 电荷 ;用 [  ] 括 起 来 的 表示 一 独立 的 实 





Ps 
ay 




















物 粒子 (中 括号 前 的 字母 为 该 粒子 的 代表 符号 , 如 质子 为 p , 











子 为 n 等 等 ) 或 中 间 状 

















态 〈 中 括号 前 无 代表 符号 ) 的 h 组 成 , 在 ( ) 内 的 为 虚 粒 子 的 h 组 成 , 之 后 为 符合 能 量 























守恒 的 衰变 结果 。 
7.5.1、 不 稳定 强 子 的 衰变 
强 子 都 由 夸克 组 成 , 而 夸克 之 间 存 在 着 胶 子 。 构 成 重子 的 是 三 个 夸克 , 如 质子 




















p[uud]、 中 子 n[ddu] ; 构成 介子 的 是 二 个 夸克 , 如 A 介子 xz"[uu] 或 x"[dd], m [du]. 





























就 不 稳定 强 子 来 说 , 其 不 稳定 性 在 于 , 构 成 强 子 的 夸克 和 虚 胺 子 可 以 不 通过 转移 电荷 而 
接 组 合成 新 的 粒子 , 因 此 , 它 们 很 不 稳定 , 寿 命 极 短 。 如 : 

















A`| dadd (u-u) |= n[ddu]+a | du]. 
7.5.2、 稳 定 的 奇异 重子 的 衰变 
含有 夸克 s 的 重子 为 奇异 重子 。 稳 定 的 奇异 重子 的 衰变 , 一 般 是 在 虚 胶 子 (由 于 能 



























































9 制约, 只 能 是 d 一 4d、u 一 ) 的 参与 下 , 夸 克 s 与 u 之 间 转 移 一 份 电荷 后 ,s ZRT 

















u u 变 成 了 d, 然后 








新 组 合 。 由 此 得 出 的 结果 , 与 实际 上 的 主要 衰变 方式 CBRL? 以 外 ) 





全 一 致 : 





at 


AY [uas (u 一 u) | oe | ududu | > p|udu|+a | au | ,Mn[ddu]+z° [uu | 


A®| uds(d-d) |] ddudd |= n[ddu]+2°| dd | 


90 


| 
= 
ü 
= 
Q 
= | 
LI 
> 
a 
= 
= 
Ea 
a 
© 
一 
= 
ES 


E° | uss (d — 3 i | 
( 





dss u-u) ten > dsudu |=> A[dsu] +m [du 
) 


| 
Oe" I ssudu |> A[asu] ]+k [ su j. 或 = [ssu] +7 [au] 





E [dss]+ 7° [uu | 






































ETV 的 衰变 , 是 其 内 部 的 胶 子 误 变 成 了 光子 (这 是 一 种 电磁 相互 作用 , 速度 较 快 ): 























>d 


X|uds(d a Na (e-e) |= A[uds]+y[ ee | 


N 
| 


























一 些 非 主要 的 衰变 方式 , 全 是 h 间 转 移 分 数 电荷 的 结果 , 如 : 


N 
— 


> a i] ae (ui, (vs Ju | > n[ddu|+e+ve,Bn[ddu]+u+v, 














7.5.3、 中 子 和 荷 电 轻 子 的 衰变 
于 能 量 的 制约 , 中 子 同 荷 电 轻 子 一 样 , 在 虚 光 子 的 参与 下 进行 衰变 : 










































































e-e) SOP" p[udu]+v. +e 


tre-e)— Eby, +ve +e 









































于 7 的 能 量 巨大 , 在 它 的 周围 将 存在 无 色 的 正 、 反 夸克 对 ,在 它们 的 参与 下 ,7 可 
以 衰变 出 强 子 来 。 

7.5.4、 衰 变 的 分 支 比 

关于 衰变 的 分 支 比 , 根 据 上 面 的 衰变 式 , 通 过 简单 的 计算 , 可 以 发 现 , 衰 变 的 分 支 












































比 与 夸克 之 间 的 结合 关系 有 关 , 这 结合 关系 在 pluud] 中 是 uu,ud,ud , Œ ni ddu] 中 是 














dd,ud,ud, fim 中 是 du , 等 等 。 这 支持 了 我 们 有 关 “ 夺 克之 间 重 新 组 合 ”的 说 法 。 

















举例 来 说 , 我 们 近似 地 设 、uu Hdd 的 结合 几率 大 15.5%, ©, du Rud 的 结合 几率 





tdd 或 uu 大 12.5%, BAA pa 的 分 支 比 是 (64.2 土 0.5) %, 而 人 nm 的 分 支 





比 是 (35.8 土 0.5) %, 二 者 相差 28%, 这 是 因 














为 pz- 的 结合 关系 是 uu,ud,ud,du, tin 


的 结合 关系 是 dd,ud,ud,uu ,于 是 有 Q@+@ 即 15.5%+12.5%=28%; 同样 , EID > pr’ 





的 分 支 比 为 (51.6 土 0.7) %, 而 > — nr 的 分 支 比 为 (48.4 土 0.7) %, 前 者 比 后 者 大 





3%, 这 是 因为 px" 的 


EAD 
结合 


于 是 有 Q@-@ 即 15.5%-12.5%=3%. 


7.6、 相 互 作用 的 机 制 
关于 相互 作用 , 目 
磁 相 互 作 用 、 强 相互 作 



































前 认为 , 共 有 四 种 基本 的 相互 作 / 











1, 它们 




















系 是 uu,ud,ud,uu , 而 nA! 的 结合 关系 是 dd,ud,ud,ud , 




















理论 : 描述 引力 相互 作 

































































1 














无 
用 、 弱 相互 作用 。 对 这 些 相 互 作用 进行 描述 
] 的 是 广义 相对 论 , 它 把 万 有 引力 描述 成 弯曲 的 
用 ; 而 描述 其 他 三 种 相互 作用 的 是 量子 场 论 , 这 是 量子 力学 和 狭义 相对 论 相 结合 的 产物 , 


























的 











二 大 互 不 相 融 的 








力 相互 作用 、 电 
































时 空 对 物体 的 作 























Th 


pea 








它 把 相互 作用 












































述 成 互相 交换 场 量 子 , 电磁 相互 作用 交换 光子 ; 























强 相互 











作用 交换 胶 子 ; 








弱 相 互 作用 交换 弱 规范 玻 色 子 。 这 里 将 相互 作用 说 成 是 “交换 ” 场 量 子 , 只 是 形象 化 的 






































说 法 , 其 真正 的 含义 是 : 力 场 都 由 虚 粒 子 
进行 虚 虚 实 实 的 变化 和 振荡 之 中 。 从 形式 上 看 来 , 广义 相对 论 和 量子 场 论 是 水 火 不 相 的 , 
其 实 它们 有 一 个 共同 的 特点 , 那 就 是 不 平衡 。 我 们 已 经 指出 , 


太 密 度 不 均匀 分 布 的 一 种 数学 表达 。 当 物体 处 于 不 均匀 的 以 太 之 中 , 前 


































































































虚 的 场 量 子 构成 , 场 量子 总 是 处 于 不 停 地 











所 谓 时 空 





弯曲, 是 对 以 















































mA A 个 以 太 粒 




















子 对 它 作 用 , 后 面 有 B 个 以 太 粒 子 对 它 作 用 ,A 关 B, 于 是 就 H 
场 也 是 由 场 粒 子 〈 以 太 粒 子 激发 的 产物 ) 的 分 布 不 均匀 造成 的 。 








SRF ABO, 1 





发 现 : 





、 反 粒子 对 的 味 数 是 零 。 通 过 对 上 述 利 





强 相 互 作用 就 是 夸克 间 的 





新 组 

















HH 现 了 引力 。 同 样 , 其 他 力 





在 下 面 , 我 们 约定 : 不 同 的 夸 元 有 不 同 的 味 , 不 同 的 轻 子 也 看 成 是 不 同 的 味 , 正 、 


种 衰变 过 程 的 分 析 , 可 以 





合 , 它 不 改变 每 一 个 粒子 的 味 , 因 











此 具有 最 大 的 味 


























的 对 称 性 。 味 与 电荷 有 关 , 而 与 色 荷 无 关 。 定 质地 说 , 强 相互 作用 是 色 



































它 是 通过 带 色 的 虚 胶 子 链 来 传递 的 , 而 定量 上 的 描述 就 为 交换 虚 胶 子 。 





























荷 之 间 的 作用 , 


就 粒子 的 变换 来 说 , 电 磁 相 互 作用 是 正 、 反 粒子 对 内 部 转移 电荷 , 如 的 衰变 , 它 











92 


ra 
里 


说 , 





然 改 变 了 二 个 费 米 粒子 的 味 , 但 总 的 味 数 不 变 , 因 出 
电磁 相互 作用 是 正 、 反 对 称 的 电荷 之 间 的 作用 , 



























































Uy 


在 电磁 场 , 


E 


LA BOE OR EAE BR PE oe Mi Hh 

















TFA 























就 是 由 虚 光 子 首尾 相 接 而 形成 的 传递 电磁 力 的 链 。 在 静 


无 




















实 粒 子 , 而 当 电 场 运 动 时 , 虚 光子 的 海洋 发 生 了 波动 ,1 











HIG! 





ay 
LJ 








现 了 一 个 个 














实 光 子 。 对 此 , 定 量 描述 为 ,两 
虚 光 子 来 实现 的 。 

弱 相 互 作用 也 是 粒子 间 的 转移 
定 质地 说 , 弱 相互 作 / 






























































个 带电 粒子 间 的 相互 作 


有 E 荷 , 但 它 改变 了 总 的 味 数 , 因 
是 正 、 反 不 对 称 的 电荷 之 间 的 作用 , 


日 


dE 











通过 互相 不 











此 味 
因为 , 电荷 




















虚 光 子 , 电 力 线 


, 虚 光子 的 分 布 是 平滑 的 , 





波 包 , 即 产生 了 
断 地 发 射 和 吸收 


的 对 称 性 最 低 。 
必然 依附 在 中 微 





























子 上 , 所 以 , 弱 相互 作用 , 应 是 带 有 不 对 称 正 反 





























1 fay FPF 


微 子 之 间 的 相 



































察 的 实 的 作用 量子 描述 为 中 微 子 对 〈Z 子 ) 或 中 微 子 与 

















BTX} CW 





ci 

















是 独立 的 二 个 以 太 包 对 , 而 是 每 对 粒子 合成 J 
引力 相互 作用 , 则 是 以 太 粒 子 之 间 的 作用 , 
THR CERREN 


















































CC 


个 以 太 包 , 因 
所 谓 的 引力 量子 就 应 该 是 
成 一 个 以 它 为 核心 的 以 太 波 包 , 是 





互 作用 , 其 可 观 
子 ) 一 一 它们 不 


而 质量 很 大 。 





个 以 太 粒 














个 问题 。 


Meg 


上 面 














是 以 太 的 最 基本 的 激发 , 以 太一 受到 扰动 , 就 产 9 








ET 


! 磁 激发 , 并 向 外 








力量 子 可 能 不 存在 , 引 力 理 





中 应 该 发 射 引力 波 的 , 实 际 上 发 射 的 也 是 











指出 : 电磁 激发 
专 播 。 因 此 , 引 























BREI o 


























以 上 意味 着 , 相 互 作用 
成 以 太 包 , 而 后 者 是 伴 
有 不 对 称 正 反 电荷 的 























不 
弱 相 互 作用 


pA 
































He 
N 


















































微 子 之 间 的 相互 


的 虚 粒 子 与 可 观察 到 的 场 量子 既 有 联系 , 也 有 区 别 , 前 者 
了 以太 包 的 实 粒子 。 另 外 , 以 太 粒 子 是 正 、 反 




















微 子 对 , 而 





作用 , 





因此 , 陈 














互 作用 力 的 真空 极 化 效应 的 一 种 表现 并 
E 子 的 量子 理论 密切 相关 一 机 








引力 是 弱 相 

的 量子 到 

有 某 种 关联 。 
另外 , 如 果 





PI, 





上 
/ 











论 与 








E 





















































弱 误 变 的 产物 中 有 强 子 , 那 么 , 其 


RY , 
































转移 





Eta Jat» 





fF, 引力 场 的 量子 理论 将 同 


将 包含 强 相 互 作用 
新 的 夸克 之 间 要 重新 组 合成 强 子 , 而 这 种 重新 组 合 是 强 相 


其 





ERE, TE An 








绍 光 先生 认为 , 
已 磁场 





























微 子 的 量子 理论 














H 




















一 般 认为 的 稳定 的 奇异 重子 的 弱 衰 变 ,] 


用 。 























在 微观 1 
, 转 移 


互 转化 的 一 利 


世界 , 实 粒子 和 虚 粒 子 都 在 不 断 地 运动 


着 电荷 
bay 











ra 

















态 表现 。 


参考 文献 


其 实 , 在 衰变 的 后 一 阶段 











, 因 为 , 粒 子 间 
互 作 用 。 所 以 , 








都 


? 








存在 着 强 相互 作 





, 变 化 着 , 它 们 在 不 停 地 交换 着 能 
, 变 换 着 实 和 虚 的 角色 。 场 的 粒子 性 就 是 以 太 和 实物 之 间 相 互联 系 , 相 


93 


[1]. a 


[ 洲 , 位 错 子 型 


E 论 初探 , 潜 科学 ,1989 年 第 5 期 。 

















[2]、 苏 汝 欠 , 量 子 力学 , 高 等 教育 出 版 社 ,2002,p. 409. 








[3]、Zhang Xian-Wei, Quantum Statistical Mechanics, Science publishing 


house, Beijing, 2008, p62, 80 (in Chinese). 


[4]. http://www. ams. org/meetings/calendar/2011 dec2-4 gallup. html 














94 


人 类 生活 在 宏观 1 


比较 直观 , 








系 的 普遍 性 红 移 、 类 




















容易 理解 。 
等 等 难以 直观 理解 的 物理 现象 。 同样, 在 
等 难以 理解 的 天 文 现象 。 对 这 些 现象 , 人 们 


第 八 章 以 太 的 宇 观 作用 


世界 , 我 们 
如 上 所 述 , 在 微观 1 

















星系 、 星 











星体 和 暗物质 等 




















行 了 长 时 
暗物质 问题 


8.1、 


HH HJE 
就 是 ] 


暗物质 问题 











我 们 把 星系 、 星 系 团 


究 探讨 , 其 | 


其 中 之 一 。 


日 常见 到 的 物质 现象 , 一 般 都 可 以 用 经 
ET, FEE -RIE 


系 





团 








可 些 问 题 , 看 起 来 




















7 [a ag 





a 4a 
Lo 经 IF 





到 了 解 坟 


























物理 学 来 描述 , 
子 性 、 不 确定 性 原 
, 也 存在 着 河 外 星 
已 经 进 
却 是 差强人意 , 




















的 宇 观 世界 
































Rk, ERE 


=) 

















的 世界 称 为 “ 宇 观 ”。 






























































E 











观 天 体 的 质量 





本 二 种 方法 。 





RE 



































光度 学 的 方法 , 运 用 恒星 的 质 光 关系 , 把 该 天 体内 所 有 的 发 光 物 的 质量 加 起 来 , 二 是 动 
力学 的 方法 , 通 过 观察 该 天 体内 物质 的 运动 状态 , 用 牛顿 力学 方程 来 求 得 天 体 的 质量 
然而 , 令 人 意 想不到 的 是 , 二 种 方法 求 出 的 结果 竟 是 大 相 径 庭 。 











掉 的 运动 中 发 现 : 
, 至 少 是 看 得 


发 现 , 后 发 星系 回 

















E. 
总 






























































的 三 倍 ; 




















葛 是 光度 学 质 











室 女 星系 团 











观 的 物质 运动 也 符合 牛顿 力学 定律 , 那 么 , 


物质 R 




















的 发 现 
BIKE 








大 的 暗物质 的 坚 。 





如 果 上 暗物质 真 的 存在 , 
尔 漫 在 太空 
经 过 观察 和 分 析 , 这 些 
此 , 它 应 该 主要 由 人 类 尚未 认识 的 物质 所 构成 

















到 的 第 见 物 质 , 


黑洞 等 等 。 但 


boy 











如 果 说 , 上 述 的 发 现 还 存在 着 一 些 不 确 
给 出 了 一 个 有 力 的 证 据 。 他 们 发 现 : 
外 , 物 质 的 转动 速度 同 距离 无 关 。 而 按照 牛 : 
平方 与 距离 成 反比 。 











a H 
是 其 

















般 为 10 倍 左右 )。 





早 在 1932 年 , 年 轻 的 荷兰 天 文学 家 奥 尔 特 (A. H. Oort), 在 研究 恒星 穿 
根据 这 些 恒 星 的 实际 运动 情况 , 
见 的 发 光 体 总 质量 
的 动力 学 质 
的 动力 学 质量 
现在 认为 , 在 类 似 的 情况 下 , 


FAP 


这 些 “ 质 











越 银 河 系 银 道 
算 , 银 盘 的 物质 














WE ATORY 





1933 年 , 瑞 士 天 文学 家 茨 维 基 (F. Zwicky) 
量 的 400 倍 ; 1936 年 , 史 密斯 等 人 又 发 现 , 
光度 学 质量 的 200 倍 , 等 等 (早期 的 观察 数据 误差 很 大 , 




















量 缺 失 ” 现 象 表明 : WRF 


























定 因 














因此 , 如 果 和 牛顿 力学 定律 始终 





那么 , 





定 还 存在 





| 


人 们 还 未 发 现 的 极 大 量 的 “上 暗 

















A, AA, 


包括 银河 系 在 内 的 一 些 旋涡 星系 , 在 星系 


mA 

















它 究竟 是 何 物 呢 ? He, AN 


TRL, 


1978 年 , 鲁 宾 (V. Rubin)“ A 
的 
物质 的 轨道 运动 速度 的 


存在 着 














学 定律 , 


就 得 认为 : 星系 外 围 








Ul 

















] 认 为 , 它 是 难以 被 观察 


























的 气体 、 人 尘埃、 行 





生 , 


寻 豪 老 而 变 瞳 了 的 恒星 、 星 系 和 























He ILAE, 








在 质 和 量 方面 都 远 远 满足 不 了 要 求 。 
。 瞳 物质 是 非常 见 物质 , 它 的 量 又 比 常 见 





因 




















95 
















































































































































































WAKE, MIT a BH. Ait, BUS AAR. AA, PRIS H 
学 理论 , 在 宇宙 早期 , 经 过 暴 胀 以 后 , 宇 宙 学 密度 保持 为 MERKE, ETHES 
能 迅速 合成 , 它 的 密度 远 小 于 1, 因 此, 宇宙 物质 的 绝 大 部 分 应 该 是 非 重子 物质 。 目 前 , 
现代 宇宙 学 家 们 认为 : 在 宇宙 的 物质 构成 中 , 常 见 的 重子 物质 只 占 总 体 的 4% 左 右 ; 23% 
左右 是 上 暗物质, 其余 的 73% 则 是 所 谓 的 暗 能 量 。 

站 物质 主要 由 人 类 尚未 认识 的 物质 所 构成 , 于 是 , 目 前 有 些 以 太 论 者 认为 , 以 太 就 
是 上 暗物质。 但 这 里 忽略 了 一 个 基本 的 事实 : 到 目前 为 止 , 暗 物质 的 存在 还 仪 仅 表 现 于 宇 


观 世 界 , 比 如 , 在 银河 系 
的 天 体 的 运动 规律 , 


河 系 














外 围 
































, 若 不 考虑 有 质量 , 有 引力 作用 的 上 
己 完全 背离 了 牛顿 的 力学 规则 。 

















者 物质 的 存在 , 导 
而 以 太 不 





KA, AR 
只 存在 于 宇 观 世 














界 , 也 存在 于 宏观 世界 , 但 在 太阳 系 世 界 , 行 星 的 运动 规律 完全 符合 牛顿 的 力学 规则 , 























丝毫 


之 和 


不 用 考 
) 的 万 











虑 暗物质 的 作 / 
引力 作 |/ 











], 这 里 的 暗物质 (它们 的 质量 总 和 远大 于 太阳 与 行星 的 质量 














B 











去 了 呢 ? 实 际 上 , 





| BA 





Awe WEES 





























与 所 





谓 的 











物质 


律 在 




















sis 
总 之 , 


质量 的 暗物质 
江 物 质问 题 源 于 宇 观 世 界 的 “质量 缺失 ”现象 。 它 的 实质 是 : 在 宇 观 的 常见 


` 
CX. 














EFE, } 























术 界 的 主流 观点 ;如 果 认 为 牛顿 力学 定律 具有 
从 而 避免 暗物质 的 引入 , 这 是 以 往 的 暗物质 蔡 代 理论 的 基本 


Æ 1930 年 代 , 英 





Ee} 


L.y 


4 





所 


< 














引力 


正 理论 ”(Modified Newtonian Dynamics 简称 MOND HW) 中。 在 这 


常数 a , 当 引力 加 束 


引力 加 速度 小 于 mw 


数据 


H 














述 的 引力 与 

















得 承认 大 量 的 非常 见 物质 的 暗 4 


勿 质 的 存在 , 


73% 


paw} 


已 是 无 所 谓 质量 的 , 


j 和 牛顿 力学 定律 不 足以 解释 物质 的 运动 状态 。 对 此 , 如 果 认 为 牛顿 力学 定 
宇 观 世界 仍然 有 效 的 话 , 就 


这 





当今 学 














局 限 性 , 在 





宇 观 世界 , 对 它 应 作 


当 的 修 


日 
适 














思想 。 




















syne ko 


BRAN 





-距离 关系 方 














国 天 文学 家 琴 斯 (H. Jeans) 就 指出 , 在 星系 尺度 上 , 万 
E 离 的 关系 应 当 修正 ,1963 年 , 罗 马 大 学 的 奋 兹 (A. Finzi) 又 提出 了 对 万 
引力 定律 的 另 一 种 修改 方案 。 以 色 列 物理 学 
MH 





了 引力 定律 











格 罗 姆 (M. Milgrom) 指 出 , 前 二 位 对 





修改, 无 法 重 现 观 察 结果 , 并 于 1983 FEH 





























度 大 于 am 时, 牛顿 力学 定律 照常 成 立 , 即 引 



































Ne 





因 





此 , 








时 , 引 力 与 加 速度 的 平方 成 正比 了 。 这 一 修正 引 


ET “AMS 
, 他 引入 了 一 个 








| 力 与 加 速度 成 正比 : 当 





Ab 4 


论 能 很 好 地 复 现 观察 
















































































, 如 旋涡 星系 中 的 轨道 速度 随 着 到 星系 中 心 距离 的 增 大 而 逐渐 趋向 于 一 个 恒定 的 值 ; 

这 个 恒定 的 速度 值 与 星系 质量 的 4 次 方 根 成 正比 等 等 , 在 这 方面 它 是 优 于 暗物质 论 的 。 
它 被 看 作 是 最 成 功 的 暗物质 替代 理论 。 不 过 , 这 一 修正 理论 缺乏 基础 性 的 理论 依 
只 是 一 种 为 了 解释 已 知 的 观察 数据 而 建立 起 来 的 “现象 性 理论 ” 而且 , 它 对 富 星系 


据 , 























96 


团 内 


这 一 





ab 
He 


弱 相 
É 
导 地 





Lb 


部 的 “质量 缺失 ”不 能 
区 正 理论 不 大 理想 。 


是 否 存 在 

















那么 , 


pd 








的 。 
8.2、 相 互 作用 的 


区 间 性 
目前 已 知 的 有 引力 、 
互 作用 可 看 成 为 附 

















Ep 
Li 






































二 
EE 


i: 
P3 











很 好 地 进行 


个 即 能 不 外 


日 























H 


助 于 


电磁 、 弱 、 强 四 利 





述 , 














HE 


prun 


TN “A 











瞳 物质, 又 

















定 基本 性 





对 引力 透镜 现象 也 无 法 进行 解释 。 可 见 , 








的 


EWE? 
































基本 的 相互 作用 , 





而 


EE 、 弱 统一 理 








论 显示 , 








于 电磁 相互 作 / 








在 强 子 内 部 和 周围 
位 ; 引力 相互 作 / 




















, 强 相互 作 | 
在 微观 世界 是 微不足道 的 , 到 了 太阳 系 








Ji 























Je =H 
着 主要 作用 ; 

















在 原 子 世 界 , 








E 要 的 相互 作用 都 











着 明显 的 
电磁 相互 作 


区 间作 用 
JEEE 









































世界 , 它 才 成 了 文 配 天 体 





运动 的 主 字 。 既 然 , 引 力 相互 作用 不 能 在 宇宙 小 的 方面 发 挥 作 用 , 怎 能 认为 它 在 宇宙 大 


mb 





的 方 





fl BE 3h S 


EAL A A TE 
































E 





的 方 
将 原 


场 ), 
场 强 
程度 











宙 中 
后 者 
它 只 


EAN 


tk 


u 





u 

















— 


Již 








普 线 的 “速度 弥散 ”等 指示 ; 




















F] 


























We? 微观 、 宏 观 、 字 





色 对 分 界线 。 设 想 在 电子 上 有 一 种 特殊 的 有 
世界 称 作 “宏观 ”, 而 将 我 们 的 宏观 当 
力 场 就 是 宇宙 场 , 那 么 , 它 们 的 “宏观 场 ”( 











观 是 人 为 规定 的 , 人 类 


的 生存 空间 








不 是 宇宙 大 











智慧 的 生物 , 它 们 可 以 














ee ENN “FR”. 


Hy), te persia) Pe 


























但 这 是 不 成 立 的 。 可 见 , 


引力 场 不 会 


ei 


FEF FA 














度 对 应 以 太 密 度 梯度 , 
, 以 太 失 去 了 连续 性 








} 





观 空 
字 








8.3、 





宇 观 场 作用 论 























暗物质 论 和 上 述 的 替代 理论 有 




















所 
认为 牛顿 力学 定律 在 宇 观 1 


物质 运动 的 “宇宙 场 ”。 




















| = 
KE 


R?” MR 








个 


日 
Re, 





世界 要 作 一定 的 修 ] 
种 宏观 场 , 在 宇 观 世界 存在 











, 引 力也 将 趋 于 消失 。 因 此 , 引 力 场 的 作用 是 
间 里 , 还 会 存在 着 不 同 于 引力 场 的 宇 观 场 。 所 谓 的 “质量 缺失 ”现象 , 
观 场 作用 的 反映 , 而 不 是 存在 着 什么 “暗物质 ”。 下 面 , 就 此 作 下 其 体 的 























共同 点 , 那 就 





是 它们 都 认为 引力 场 





H 
IN 














如 果 , 我 们 宏观 的 引 
们 的 “ 宇 观 场 ”( 引 力 





场 , 而 只 是 一 种 宏观 场 。 实 际 上 , 引 力 
意味 着 引力 是 以 太 连 续 性 的 一 种 属性 , 当 以 太 密 度 小 到 一 定 


52 


大 





了 限 的 , 在 比 

















EH, kb 


Ps 
J&E Ke 


够 支配 宇 











a 














前 者 认为 牛顿 力学 定律 对 5 
E。 本 文 则 认为 : 








AA 





那么 , 如 何以 数学 方式 来 表达 宇 观 场 的 作用 呢 ? 


8.3.1, KI 

















宇 观 世界 , 空 间 








Ay 





FETA 


主观 场 的 二 个 假设 
R 度 以 十 万 光 年 、 百 万 光 














用 





Wx 


A 


引力 场 的 宇 观 场 , 是 它 的 作 


宙 古 全 面 适用 的 , 
引力 场 不 是 宇宙 场 , 


DENT “M 








nm 














FEF 

















Fit, EAM “ta? 


fn 














ERRG” SEME; JER 























H 








Hubble 定律 等 估计 ; 质量 





j 质 光 关 系 和 位 力 定 理 








97 


等 计算 。 这 些 方法 都 
牛顿 力学 的 表达 方式 简单 、 


» mMm 

















了 较 大 的 误差 , 因 此 , 




















述 5 



































E. Wk. 5] 











9 着 相同 












































1 ’ m, 代表 二 个 




















。 对 宇 观 力也 可 以 有 

















假设 1: 二 个 


司 样 的 形式 。 


H 
































BRK, CRE) 


的 , 


那么 , 如 何 来 确定 宇 观 力 荷 的 值 呢 ? 大 家 知道 , 


宇 观 力 荷 也 应 该 从 天 体 的 物质 性 入 手 。 另 一 方面 , 





明了 , 我 们 就 参照 这 一 表达 方式 来 进 
多 式 的 力 的 表达 式 : F=f 


ETHE; 对 引力 来 说 , mMm x m, 代表 二 个 质量 , 





宇 观 力 恒 量 ,7 是 它们 中 心 之 间 的 距离 。) 


观 天 体 , 











ABCA Pa A A 


in. 

















AR. ale 
ITR 





Ha 


, 对 电力 来 


2 of Jet 








mm 
2 
F 








即 引 力 荷 值 , 


Fee 
于 

















SOT Cy. uy) AERA, REMAP =H, (H 
7 























my 





H fat 质 
POULT RE EA 





都 是 物质 的 属性 , 探 讨 
E 一 定 范围 内 , 














空间 























] 越 明显 , 这 显示 宇 观 力 荷 J 














但 质量 物 的 


—— 


aE 














定 的 空间 ) 











存在 着 引力 势 〈 以 太 密 度 ), 引 力 场 强度 前 


延性 。 质 量 是 没有 空间 广 延性 
是 引力 势 的 梯度 。 电 场 强 











REE, 磁感应 强度 B 等 也 类 似 地 对 应 着 电势 办 和 磁 矢 势 A。 本来, 人们 认为 , 只 有 场 强 EE、 


B 才 是 物理 实在 , 但 A-B AMER”, Ao, A 也 是 物理 实在 。 而 


场 强 





引力 势 是 比 引 力 场 更 基本 的 物理 实在 , 





H 
RE 





欠 定 的 , 而 势 是 超 定 的 , 








资料 提出 如 下 假设 。 





imal 


WE 


E 





ES 





假设 2, 在 有 效 


















































》 在 量子 理论 , > 











因此 势 是 比 场 更 基本 的 实在 。 同 样 , 引 力 场 以 太 观 认 为 


























观 力 荷 应 该 与 它 有 关 。 由 此 , 根 据 











了 关 的 观察 








BE 工 内 , 天 体 的 宇 观 力 荷 与 天 体 的 引力 势 的 体积 分 的 正平 方 根 成 


E 比 : u=p [Jean =p 2Axmr? ”+c ,(p 是 常数 ,m 是 天 体 的 质量 ; 
Q 











r 是 离开 质心 











Bi or <L, QQ 是 以 7 为 半径 的 球体 积 ,c 为 负数 , 是 字 观 效应 常数 一 一 它 使 字 观 力 
观 世 界 微不足道 , 当 相当 大 时 ,c HBA: LabVm+h; b AAEM 对 
天 体 来 说, 距离 质心 处 的 引力 场 强度 恒 为 三 ,G 是 引力 恒 量 ) 一 一 因为 引力 势 


对 应 以 太 密 度 , 所 以 , 这 里 实际 上 是 认为 , 宇 观 力 荷 与 引力 场 以 太 的 量 的 正平 方 根 成 正 


EG 


以 天 


全 集中 在 球 心 , 以 此 来 计算 离 质心 处 的 宇 观 场 的 强度 , 而 不 必 考 虑 球 和 


而 工 可 能 就 是 引力 场 作 | 





宇 观 场 是 


体 的 质心 为 球 心 , 




















JRA SE 














E 离 。 














源 场 , 当 宇 观 力 荷 的 分 布 成 球 对 称 时 , 它 的 强度 可 以 如 电场 那样 来 求 : 











7 为 半径 作 球 








看 , 将 这 球面 内 的 5 











效 宇 观 力 荷 ) 看 成 
外 的 宇 观 力 荷 


F 观 力 荷 ( 









































98 


的 影响 。 

以 上 二 个 假设 是 否 成 立 , 要 看 由 它们 推算 出 来 的 结果 能 否 与 观察 数据 相符 。 下 面 就 
此 作 下 分 析 。 

8.3.2、 宇 观 场 分 析 
假设 2, 在 宇 观 世界 ,c 可 略 去 不 计 , 天 体 的 有 效 宇 观 力 荷 是 : 
































































































































| ae ee ae ee 
= = pbV2mn(m+h) ae EST 
结合 假设 1, 质 量 为 m 、72 的 二 个 天 体 之 间 的 宇 观 力 应 分 三 种 情况 : 

a、 二 者 的 距离 都 在 它们 的 有 效 半径 之 内 时 : 

F= H“ = 27p°H mm, , r<L,r<L, (8.2) 


力 与 无关。 





b、 二 者 的 距离 在 mi 的 有 效 半径 之 内 , 在 1m, 的 有 效 半 径 之 外 时 : 


2Hp*b.| +h 
PN y L>r>L,, (8.3) 
3 


























力 与 和 成 反比 。 
c、 二 者 的 距离 都 在 它们 的 有 效 半径 之 外 时 : 
































Hp pb? h h 
ip _ 22 am en, + MENGE): sacle ie, aa 
r 




















在 星系 的 外 围 , 物 质 作 绕 星系 的 圆周 运动 。 在 这 种 情况 下 , 可 设 外 围 物 质 处 于 星系 
的 宇 观 力 荷 分 布 的 有 效 半径 之 内 , 而 星系 的 质心 处 于 外 围 物质 的 宇 观 力 茶 分布 的 有 效 半 
径 之 外 , 应 该 用 (8.3) 式 计算 , 而且, 因为 天 体 的 质量 都 相当 大 ,h 也 可 上 略 去 不 计 。 于 


2 
是 , 外 围 物质 的 向 心 加 速度 应 该 是 引力 加 速度 与 宇 观 力 加 速度 之 和 : v Gm ,km 
r 




















































































































2 
r r 


(k=22Hp’b, v 是 外 围 物 质 轨道 运动 速度 ,m 是 星系 的 有 效 质量 , )。 于 是 , 




















Ta he 


名 于 和 定 1 






































v= m+ 因此 , 在 星系 的 外 围 〈7 已 足够 大 ), 物 质 的 轨道 速度 将 趋 
r 


a 


kVm , 这 与 鲁 宾 等 人 的 发 现 相 一 致 。 


99 


轨道 速度 为 VKVm 时 , 向 心 加 速度 的 平方 二 
F 


T5 MOND # 





4 





km 





Gm k? 











物质 处 于 星系 的 宇 观 力 荷 分 布 的 有 交 


分 布 的 有 效 














SI 











SS 
Sx 



































去 不 计 。 


原来 , 人 们 以 为 天 体 的 加 速度 都 是 引力 加 速度 ; 






































2 
r 





ERTL PAY AeA: 外 围 
半径 之 内 , 而 星系 的 质心 处 于 外 围 物质 的 宇 观 力 荷 
径 之 外 , 而 且 , 宇 观 场 的 作用 远大 于 引力 场 的 作用 , 引 力 场 的 作用 可 以 


现在 , 


hp (ha), BEER 





论 和 观察 数据 相符 的 关系 , 即 引力 与 加 速度 的 平方 成 正比 , 速 度 的 4 次 方 
与 天 体质 量 成 正比 的 关系 。 在 我 们 看 来 ,MOND HHEH 









































Dx 








天 体 的 加 速度 应 该 是 引力 加 


速度 与 宇 观 力 加 速度 之 和 。 这 说 明 , 以 往 通过 引力 定律 计算 出 来 的 天 体 的 质量 , 其 实 不 








是 纯粹 的 引力 质量 , 其 中 还 包含 着 由 宇 观 力 造 成 的 “ 宇 观 质量 ”。 设 天 体 的 质量 为 M, 它 

















包括 引力 质量 m 和 字 观 质量 m 即 M=m +m 。 天 体 的 引力 加 速度 , 以 往 用 a = 


计算 , 现 在 应 该 用 a 



































Gm kNm p ion 
=— + 计算 , 由 这 二 式 
r 


r 


, kr/m 
m = 


G 











部 分 的 宇 观 质量 m 就 是 所 谓 的 “上 暗物质”。 





离开 星系 质心 的 距离 越 远 , 根 据 它 的 运动 状态 , 
质 ” 越 多 。 它 是 由 内 向 外 逐步 增加 的 。 另 外 , 当 人 


星系 外 围 的 天 体 来 计算 该 星系 的 质量 时 , 得 出 了 不 


m 当 作 是 















































可 得 : 


G(m+m) 


2 
r 





(8.5) 


(8.5) 可 知 , 它 与 + 成 正比 , 即 天 体 






































运 | 














门 分 别 


























下面 对 银 河 系 的 有 关 的 量 作 下 粗略 的 外 
























































H 


HF 





已 知 的 银河 系 的 质量 包括 了 宇 观 质 














牛顿 定律 计算 出 来 的 星系 的 “上 暗 物 

















一 个 星系 内 部 的 天 体 和 一 个 








同 的 值 , 


果 , 而 认为 后 者 是 受到 了 暗物质 的 作用 , 这 样 就 把 星系 内 部 的 m 等 同 于 m , 而 将 外 围 的 








be 《下面 统一 | 





这 时 , 一 般 不 怀疑 前 者 的 结 














“暗物质 ”。 这 二 种 情况 就 是 产生 “暗物质 ”分 布 在 星系 外 围 的 “ 假 像 ”的 缘故 。 














米 。 和 干 克 。… 秒 制 )。 
, 它 的 引力 质量 应 该 比 这 小 得 多 。 取 它 的 





引力 质量 m =4X10”,MkVm =2X105, 得 大 = 2x1020 。 那 么 , 银 河 系 对 离开 银 心 5 万 

















引力 不 到 宇 观 力 的 17。 








k 
nse Rees yO” NE wigs “ewe 
r r 


2 








100 


Ab, MOND 理论 不 能 正确 地 处 理 与 引力 透镜 有 关 的 运 翅 


引力 透镜 现象 , 光 子 


场 的 作用 , 
大 于 引力 , 
8.3.3、 


NZ 
ta 





观 场 作用 论 有 











AY 











其 中 还 包 人 多 


代 的 天 体 测量 


Alta H 


w 





是 具 








~ 








所 以 , JRS 


cong 








对 天 体 测量 








力 场 或 
观 的 “引力 透镜 ”现象 , 
中 的 四 个 反常 








动态 质量 的 粒子 , 它 有 引力 势 , 


就 


J; 


E 














一 








而 我 们 的 理论 可 以 角 
字 观 荷 , 也 参与 宇 观 














H 








现 






































以 往 


FE 通过 

















H 。 
D 


F 观 场 








都 会 这 


5 HH 











, Wr 














~ 
R 








rE 


KERE 


象 的 解释 











透镜 现象 。 星系 的 


于 观 力 透 镜 


现象 。 


中 ,相继 发 现 了 四 个 反常 现象 , 至今 还 没有 令 人 满意 的 解释 外 
可 能 对 它们 作出 合理 的 说 明 。 





过 引力 定律 计算 出 来 的 天 体 的 质量 , 


























ay 先锋 号 反 T 
先锋 10 和 11 


飞船 ; 


反常 , 除 了 认为 是 某 种 
简单 : 这 是 宇 


E 离 无 关 , 是 恒定 的 。 





宇 观 力 与 


we 


20 








mH: 








观 场 的 作用 























来 的 , 实 际 上 也 包含 了 一 定 的 
现 它 的 异常 , 当 飞船 远离 地 球 轨道 时 , 
AN» BE E 
球 轨 





b, H 


主观 力 造 成 的 “ 
世纪 70 年 代 , 美 
号 。 在 整个 发 
测 到 存在 一 个 不 明 原 因 的 , 向 着 太阳 的 , 大 小 恒 
系统 误差 外 , 无 法 用 现 有 
引起 的 , 
进一步 说 , 我 们 知道 











当 太 





回 讯号 


宇 观 质量 ”。 
国 向 几乎 相反 的 方向 发 射 了 二 个 飞越 太阳 系 的 














实 





不 是 














的 存续 期 





























论 解 释 。 


而 在 入 





Paer 


F 观 力 远 








纯粹 的 引力 质量 , 


, 它 们 飞行 了 几 十 个 天 文 单位 , 均 
定 为 8.74X1070m/s? 的 加 速度 。 对 这 个 
观 场 作用 论 




















看 来 则 很 














阳 和 飞船 之 





SI 





8 


大 。 








增 大 , 后 来 经 
战 。 


提出 了 挑 





























EF 








F 观 质量 , 


因此 , 

















FIAM 











上 
/ 




















由 宇 观 力 引 


道 偏 心率 的 增加 : 2006 年 William #4 
多 人 的 验证 , 肯 定 了 这 个 反常 现象 的 存在 , 


] 论 看 来 , 这 个 现象 的 存在 是 很 自 


闻 的 距离 都 在 它 
的 太阳 的 
当 飞船 在 地 球 轨道 





质 


=. 
里 
首 


们 的 有 效 半径 2 
在 地 球 上 测量 
飞行 时 ’ 不 会 发 


, 


附 


是 
近 


内 时 , 
出 














GA H 


H 。 
0: 








H 
它 对 现 
然 的 : 











起 的 异常 就 明显 了 。 同 时 , 这 里 也 显 


球 轨道 的 偏心 率 在 随时 间 
的 物理 学 基本 原 














以 往 人 们 认为 











JERAS 









































轨道 完全 


JOE 
A 





球 的 轨道 也 会 





























1E} 





J5 























单纯 














时 间 的 累积 














Ao 就 表现 为 











c、 天 文 单位 长 
们 疑惑 不 解 。 
ESRB 


EHE. H 








期 增 














ARG 


局 引力 定律 得 3 





万 有 引力 决定 , 
了 小 小 的 贡献 , 
E 离 的 平方 成 反比 , 而 根据 (2), 
万 有 引力 定律 计算 出 来 的 
月 球 轨道 人 
加 : 从 2005 年 始 , 
而 在 字 观 场 作用 论 看 来 , 
日 的 运动 主 
到 的 太阳 的 质量 值 , 











] 球 的 质 




















] 球 轨道 


是 纯粹 的 引力 质量 





; 而 实际 上 , 宇 观 场 的 





HXT 








一 般 认 识 的 月 球 质量 

















i 

















高 心率 的 增加 。 


人 们 发 现 天 文 单位 在 不 断 增 加 , 











TE 
Eza 











pi 

















靠 引 力 相 互 作 用 , 但 也 


观 力 相 互 作 / 
, 必 然 存在 误差 , 这 种 误差 虽然 


导致 这 个 现象 的 原因 





KUE T FIU E; 


H. 





引力 机 


日 























J5 






































J 





E 离 无 关 , 是 恒定 的 ; 





] 球 轨道 1 
了 宇 观 场 作用 的 参与 , 


此 , 
随 着 





加 








很 小 , 但 








这 使 科学 家 











局 心 率 的 增加 完 


以 往 人 们 














t 实 包含 了 “有 





” 


F 观 质量 ”。 


BASS 





观 力 的 相互 作 





101 














} 





它 随 着 时 


看 飞船 轨道 能 量 有 


是 根据 牛顿 引力 定律 来 . 
TRA 








方式 有 












































/ 


了 较 多 的 
力 定 律 来 计算 是 相当 正常 的 , 


HERI Za 


的 距离 成 正比 , 因 


定 的 差异 , 因 








此 , 
就 表现 为 天 文 上 
























































单纯 由 


万 有 引力 定 和 





定 , 其 他 天 体 的 质量 是 依据 天 体 的 远 吕 























个 不 正常 的 增加 。 在 本 文 看 来 , 
定 物体 质量 的 , 飞 船 、 地 球 的 质量 依据 地 球 对 地 面 上 物体 的 引 








计算 出 来 的 天 文 单位 , 必 然 存 在 误差 , 


位 的 长 期 增加 。 
d、 飞 掠 地 球 反常 :对 好 几 个 飞船 的 测量 都 显示 , 


NA 








飞船 掠 过 地 球 时 , 从 地 心 参考 系 














这 也 是 宇 观 场 作 / 











的 结果 : 人 们 都 




















F 观 质量 。 于 是 , 当 飞船 主要 是 有 














他 天 体 的 

















因为 , 这 里 其 实 把 宇 观 场 的 作用 









































掠 过 地 球 时 , 人 们 只 认为 它 是 在 单纯 引力 的 作用 1 
而 出 现 了 能 量 意外 增加 的 “反常 ”。 


8.4、 讨 论 





以 




















下 运行 , 而 没 


上 表明 , 字 观 世 界 的 “质量 缺失 ”现象 , 是 存在 宇 观 场 作 / 


E 离 运动 轨道 来 确定 , 而 宇 观 质量 与 相互 作 
此 , 飞 船 、 地 球 的 质量 是 比较 纯粹 的 引力 质量 , 而 其 他 天 体 都 
E 太 阳 等 其 








公 
双人 省 




















乍 用 下 运行 时 , 我 们 用 引 
也 包含 进去 了 ; mM KAR 




















考虑 宇 观 场 的 作用 , 从 























j 的 表现 。 宇 观 力 有 着 





























与 引力 、 

















电力 等 相似 的 经 











分 布 有 确定 的 有 效 半径 。 


化 , 它 们 之 间 的 


如 需要 新 的 观察 数据 和 理论 分 析 来 确 
质量 等 等 。 同 MOND 理论 一 样 , 宇 观 场 作用 论 的 假设 是 根据 有 关 的 观察 数据 作出 
1 一 些 与 观察 数据 相符 上 
围 , 解释 天 体 测量 


= 


MOND 理论 的 适用 范 





二 个 天 体 之 间 的 宇 观 力 分 为 a、b、c SH 
宇 观 力 会 发 生 跳 跃 式 的 变化 , 这 对 星系 核 、 星 团 
殊 的 作用 。 对 此 , 有 可 能 通过 理论 分 析 和 天 文 观察 来 加 以 检验 。 当 然 , 这 种 跳跃 性 
明 我 们 的 理论 是 初步 的 , 近 似 的 , 实 际 的 力 的 变化 
个 新 的 暗物质 替代 理论 的 初步 方案 , 它 








宇 观 场 作 





ay obs 
bE Bete H 



































j 论 是 








表达 方式 ; 5 




















观 荷 同 引力 势 密切 相关 , 它 的 一 个 特点 是 : 其 












































| 线 应 该 是 




















情况 , 即 随 着 这 二 个 天 体 之 间 的 距离 的 变 








等 的 形成 等 等 将 产生 特 



































电表 
圆滑 的 。 
了 待 进一步 的 修正 和 补充 , 


ZH., py cy b, hy LURK AM ARENS SIZ 





的 , 因 




















参考 文献 


[1]. 


[2] 、 





李 啸 虎 , 科 学 风云 录 , 上 海 科技 教育 


Mordehai Milgrom, 





























American, August, 2002, P30. 


的 绪论, 这 不 足以 训 
的 四 个 反常 现象 , 这 些 显 示 了 它 的 合理 的 潜力 。 





E 明 它 的 1 





E 确 性 ; 不 过 , 





它 能 说 


明 














出 版 社 ,2001 


,P291。 


Does Dark Matter Really Exist? Scientific 


102 


[3]. EKE, AB 效应 及 其 物理 诠释 , 现 代 物 理 知识 , 总 103 期 ,P12。 


[4]、 须 





明 , 相 对 论 天 体 涡 




















上 量 的 进展 , 自 然 





32 (5) ,2010,pp292-293。 


103 


第 九 章 宇宙 的 Smarandache 几何 模型 


如 前 所 述 , 以 太 造 就 了 宏观 的 引力 








场 , 宇 观 的 宇 观 场 和 相对 i 























ba 


华 性 现象 , 而 微观 的 以 














大 粒子 能 激发 成 虑 光子 、 


虚 胶 子 而 造成 


成 轻 子 和 夸克 而 构成 各 种 实物 , 如 此 看 来 , 以 太 和 





磁场 、 色 场 , 虚 光子 、 






































不 过 , 物 质 1 
言 。 比 如 , 任 何 生 物体 者 
是 物质 界 的 一 部 分 , 作 进 
所 以 , 原 子 可 看 成 是 所 
人 们 认识 
的 物质 现象 , 即 所 
会 是 宇宙 的 全 部 , 还 会 


9.1、 疑 难 不 断 的 现代 宇 


世界 总 是 






































sk 









































T HEF E A EIE A KH HARAR IK AR h 
宙 的 欲望 。 而 以 物理 学 为 基础 的 高 科技 , 创 造 了 


E 





人 们 从 整体 上 认 i 
光学 望 远 望 、 空 
使 人 们 观测 宇宙 的 


宇宙 的 时 


Dami 











窗 























R 





T 














的 宇宙 画面 。 





























因 
斯 ] 








1917 4 

的 研究 。 爱 因 
及 其 分 布 状态 
是 复杂 的 。 然 而 从 大 的 范围 
弯曲 的 














ys 
a 

















岂 。 














mi 
> = 




















1929 4 





BUMS REE v=Hor,r AE 

















Bra? 
PRR, RITEM, Hi 
物体 的 “万 物 之 源 ” 但 这 也 只 是 人 类 认识 的 一 个 阶段 , 接 着 , 
到 轻 子 和 夸克 才 是 常见 实物 的 “万 物 之 源 ” 现在 , 我 们 又 意识 到 , 以 太 是 已 知 
匆 和 场 现 象 的 “万 物 之 源 ”。 同 样 , 
更 广泛 的 物质 世界 等 待 我 们 去 求索 。 


A) X 射线 和 红外 线 望 远 镜 以 及 ] 
口 从 红外 、 可 见 光 一 直 延 4 
EFJ 100 亿 光 年 以 上 上。 如今, 


斯 坦 发 表 了 著名 论文 《J 
担 根据 广义 相对 论 认为 , 牺 
决定 。 由 于 物质 分 布 在 局 域 上 看 是 不 均匀 的 , 时 
上 看 , 
近似 球形 空间 。 为 了 使 物 
增补 了 一 个 A>0 的 附加 项 。 
GeorgesEdouard1894~ 1966) 提出 大 尺度 
是 静态 的 还 是 膨胀 的 呢 ? ENE H 
E, MRZILA 24 个 已 知 


玩 统 一 又 不 统一 的 , 所 谓 的 万 物 之 源 , 一 般 只 是 对 
此 , 细 胞 是 生物 界 的 “万 物 之 源 ” 但 4 
了 机 物 和 无 机 物 都 








胞 构成 , 因 























了 的 























HF 

















uR 
到 X 射线 和 
在 人 类 






































HU» 























虚 胶 了 


实 是 我 们 已 知 世界 的 “万 物 之 源 ” 了 。 


TXR 


已 











的 目标 。 物 理学 研究 的 深入 发 展 , 激 发 了 





口径 越 来 越 大 巨型 
t 大 的 天 线 阵 列 射 电 望 远 镜 , 这 不 仅 
Hy 射线 整个 波段 , 还 使 观测 





步 激发 


局 部 的 物质 界 而 


只 








E 物 界 


日 原子 组 成 , 





目前 我 们 认识 的 物质 界 , 也 不 











己 展 现 出 一 幅 4 








E 动 壮观 














广义 相对 论 对 整个 宇宙 的 考察 》 H 





F 创 了 宇宙 











E 意 一 点 的 四 维 有 

















填空 连续 


区 的 度 规 应 由 物质 











宇宙 的 物质 及 状态 的 分 布 是 均匀 

















[| ASKER 























质 有 可 能 呈 准 静态 分 布 , 爱 因 

















1927 年 , 比 利 时 的 勒 梅 特 


Pre py 


间 随 时 间 脱 胀 的 预言 。 


(Le 





区 的 局 域 度 规 也 将 
的 , 所 以 度 规 是 缓慢 
斯 坦 在 引力 场 方 程 ! 

















aitre Abbe’ 








那么 , 








于 由 人 








RR 


To 


H 了 令 人 信服 的 回 
E 离 星系 的 观测 资料 为 依 





2E 
F 








居 , 








ETEK- 
EA, v AE AOE RAS LPR, Hy EMTS HY BL. A 


E 











宇宙 究竟 


离 的 关系 , 














结果 , 不 仅 证 明了 整个 宇宙 处 了 








膨胀 之 中 , 而 且 这 种 膨胀 速度 与 虽 





E 比 , 因 





EA r 成 了 





而 


104 


既是 处 处 没 
出 字 宙 起 源 于 一 场 大 爆炸 。 这 初 看 起 来 完全 是 一 个 大 神话 
为 它 的 观察 支持 , 后 来 , 又 逐步 发 现 了 “大 爆炸 的 余 侍 ”5 
大 爆炸 理论 的 计算 结果 等 等 
日 起 就 疑难 缠身 帆 , 而 





理论 


ab EL 
FAR 





宙 中 , 不 同 
的 普遍 性 的 
是 均匀 的 , 这 是 
性 疑难 。 宇 宙 的 平 直 性 与 3 
的 


BA, 








们 的 宇 
学 密度 的 值 与 1 有 些 偏离 , 习 


初始 宇宙 物质 密度 非常 大 , 半 径 又 相当 小 , 按 照 广义 相对 论 , 


种 标准 模型 。 然 而 , 现 代 宇 
是 以 新 的 疑难 











中 心 又 是 处 处 为 ! 




















di 


心 的 。 既 然 宇宙 








在 膨胀 , 那 么 , 把 时 间 反 推 




















基础 , 有 哈 勃 定律 
辐射 、 氨 元 素 的 丰 度 














符合 









































宙 学 从 其 诞生 之 

















回去 自然 得 




















> 但 它 


于 是 , 大 爆炸 


论 作为 它 


的 


a> 
| 


广义 相对 



































i 


H 


学 成 了 























HF 








来 掩盖 旧 的 疑难 。 
j 大 爆炸 宇 





S 














a H 时 > 存在 着 三 


























来 探讨 初始 
是 视界 疑难 


Eo MF EAR 












































因果 联系 。 比 如 , 在 全 天 空 , 


联系 的 





区 域 , 由 


的 视界 之 间 不 能 以 热 信号 或 光 信 号 等 相互 联络 , 





大 疑难 。 














于 受到 




















了 效 传播 时 间 的 限于 
因此 , 


a 


4 

















, 它 的 发 展 过 程 往往 























, 在 早期 字 
它 无 法 说 明 目 


= 














Ta wd 
| 





前 


= 








7 








Ab 




















辐射 的 温度 , 





FH 























to 

















目前 宇宙 存在 着 








性 








普通 





月 各 


因果 联系 的 











了 力 证 据 。 

















到 10 分 之 一 的 程度 都 





























二 是 平 


























宇宙 是 平 直 的 , 这 要 求 早期 





























是 平 直 的 呢 ? 








F 宙 学 密度 相关 , 























三 是 磁 单 极 疑难 。 根 据 有 关 

















理论 , 











宇宙 学 密度 要 更 精 古 


这 一 偏离 就 将 急 




















届 








FKH 


LB, 


统一 
成 了 我 们 所 能 探测 到 的 整个 宇宙 。 
宇宙 是 由 一 个 视界 暴 胀 起 来 的 , 视 界 疑难 自 
没有 发 现 就 不 足 为 奇 , 在 暴 





论 初始 宇 
那 是 在 远 不 至 
然 大 物 。 这 样 的 描述 连 凶 
这 样 的 暴 胀 速度 将 是 光速 的 10” 倍 以 上 , 这 是 在 
宇宙 的 膨胀 是 时 空 的 膨胀 , 这 不 同 于 物质 的 膨胀 , 


外 , 





的 “ 














n> 


已 


为 了 消除 这 些 疑 难 ,1980 4 











自发 破 缺 ” 在 不 同 视界 的 相交 处 
的 质量 密度 将 是 重子 质量 密度 的 10” 倍 。 这 是 一 个 灾难 性 的 预言 , 医 


早 就 应 该 被 发 现 了 , 但 实际 上 却 至 今 没 


全会 产生 磁 单 极 。 





发 现 一 个 ! 











F 代 初 , 出 现 了 








对 称 破 缺 时 期 , 宇 宙 经 历 了 





次 难以 想象 的 
































AK, 





HER, WI 


“ 暴 胀 ”理论 , 
剧烈 膨胀 , 它 使 一 个 视界 的 
-三 个 疑难 就 迎刃而解 了 : 


























宇宙 的 | 























EES 
| 1 秒 的 时 间 
话 都 构 


H, ae 






























































Aa» “Cae Ee 


, 一 个 原子 大 小 

















a= 
的 。 














然 不 再 存在 ; 

















1 














目前 的 宇宙 学 密度 约 为 1, 即 我 
地 等 于 1, 因 为 , 如 
I 增长, 而 破坏 宇宙 的 平 直 性 。 





























果 早 期 





的 宇宙 


但 是 , 



































其 | 


磁 单 极 也 成 了 个 别 现 
率 半 径 增加 了 大 约 为 10” 的 


日 是 , 所 谓 的 暴 胀 是 个 怎 











率 应 该 很 大 , 怎 么 会 














宇宙 大 爆炸 后 , 随 着 能 量 的 逐步 降低 , 会 发 生 对 
因为 磁 单 极 的 质量 很 大 , 


Ay 


已 


为 , 既 然 磁 单 极 这 








它 的 基本 假设 是 : 在 大 
体积 就 暴 胀 
因为 我 们 的 
象 , 
因子 , 所 以 ,无 
样 的 图 








BA 
至 今 














景 呢 ? 





的 东西 , 一 下 子 变 成 J 


比 银河 系 还 要 大 的 庞 





思 不 出 来 , 可 能 吗 ? 这 是 一 个 更 无 法 解答 的 大 疑难 。 另 








根本 











上 与 相对 论 过 不 去 。 有 人 说, 
因此 可 以 超 光 速 。 这 是 个 诡辩 , 这 








105 


所 谓 的 时 空 就 是 以 太 , 它 也 是 一 种 物质 , 不 是 真正 的 空间 。 

暴 胀 理论 预言 宇宙 学 密度 为 1, 而 重子 物质 的 产生 速度 远 远 跟 不 上 时 空 的 暴 胀 速度 , 
因此 , 重子 物质 的 密度 远 小 于 1, 于 是 ,宇宙 的 主要 成 分 应 该 是 人 们 还 未 认识 到 过 的 非 
子 物 质 一 一 暗物质 。 字 宙 中 的 大 部 分 物质 竟 是 我 们 从 未 认识 到 的 , 它 们 究竟 是 何 物 , 又 
成 了 一 个 大 疑难 。 

暴 胀 后 的 宇宙 应 该 持续 减速 膨胀 。 然而, 用 现代 宇宙 学 的 理论 来 分 析 天 文 观察 数据 , 
却 发 现 , 宇 宙 还 在 加 速 膨胀 ! 这 一 异常 , 又 触发 了 宇宙 学 家 们 的 想象 空间 , 他 们 认为 : 
宇宙 空间 存在 着 比 暗 物质 更 大 量 的 “ 暗 能 量 ”。 被 爱 因 斯 坦 发 明 , 后 来 又 抛弃 的 宇宙 学 常 
数 , 又 被 他 们 当 作 宝贝 拣 了 回来 , 成 为 了 暗 能 量 的 代表 。 一 般 的 能 量 总 是 与 质量 相 联系 
的 , 有 能 量 就 有 质量 , 能 量 代 表 斥 力 , 质 量 代 表 引 力 ; 但 这 暗 能 量 只 有 加 速 宇宙 膨胀 的 
斥 力 作用 , 而 没有 引力 作用 。 这 样 的 暗 能 量 比 暗物质 更 神秘 莫 测 , 它 有 可 能 存在 吗 ? 它 
究竟 是 什么 ? 这 又 是 一 个 天 大 的 疑难 ! 

以 新 的 疑难 来 取代 旧 的 疑难 , 只 是 一 种 权宜 之 计 , 不 是 科学 的 作风 , 是 到 反省 的 时 
IRT! 那么 ,造成 宇宙 学 疑难 不 断 的 根源 是 什么 呢 ? 这 要 从 现代 宇宙 学 的 基础 中 去 探究 。 
现代 宇宙 学 的 理论 基础 是 广义 相对 论 ; 它 的 实验 基础 是 河 外 星系 的 普遍 性 红 移 、 宇 宙 背 
景 微 波 辐射 、 元 素 的 丰 度 等 等 。 我 们 就 对 此 来 作 些 分 析 。 

广义 相对 论 是 有 局 限 性 的 。 爱 因 斯 坦 自己 就 说 过 :“ 对 于 很 大 的 场 密度 和 物质 密度 , 
场 方程 以 及 这 些 方 程 中 的 场 变 数 , 都 不 会 有 实在 意义 …… 这 些 方程 不 可 扩展 到 这 样 的 一 
些 区 域 中 去 .” 对 此 , 霍 金 也 说 :“ 广 义 相 对 论 导致 了 自身 的 失败 , 它 预言 它 不 能 预言 宇 
宙 。”1970 年 , 彭 罗斯 和 霍金 证 明了 : 如 果 广 义 相对 论 正确 , 那 么 , 时 空 一 定 存在 奇 点 。 
这 里 所 谓 的 奇 点 , 就 是 场 密度 和 物质 密度 趋向 无 限 大 的 点 , 这 是 广义 相对 论 局 限 性 的 一 
个 表现 。 然 而 , 人 们 , 包 括 爱 因 斯 坦 和 霍金 , 只 是 对 引力 方程 修 修补 补 , 或 者 用 量子 效 
应 绕 开 奇 点 , 总 体 上 还 是 在 广义 相对 论 的 基础 上 描述 整个 宇宙 。 

现代 宇宙 学 把 广义 相对 论 的 数学 模型 一 一 黎 曼 空间 当 作 就 是 实在 的 弯曲 空间 , 认 为 
宇宙 是 一 个 无 界 而 有 限 的 四 维 时 空 。 其 实 , 所 谓 的 时 空 的 弯曲 只 是 对 以 太 分 布 不 均匀 的 

种 数学 描述 , 真 正 的 时 空 不 会 弯曲 。 数 学 模型 是 科学 理论 的 必需 , 但 数学 模型 也 常常 
会 迷惑 人 。 站 在 前 沿 的 宇宙 学 家 是 科学 界 的 精英 , 他 们 想象 力 丰 富 , 数 学 功底 深厚 。 每 
当 灵 感 内 现 , 他 们 将 构建 新 的 数学 模型 , 经 过 设置 和 调节 一 定 的 参数 , 将 会 得 到 在 某 些 
方面 与 实际 现象 相符 的 数据 。 于 是 , 他 们 往往 会 把 数学 模型 等 同 于 现实 的 物理 机 制 , 疑 
难 也 会 随 着 而 生 。 














































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































u; 























106 








广义 相对 论 只 是 一 种 引力 论 。 而 引力 场 只 是 一 种 宏观 











成 了 能 够 支配 整个 宇宙 的 “宇宙 场 ” 以 此 作为 理论 基础 , 





























现代 的 大 爆炸 宇宙 学 , 建 立 在 一 个 不 可 靠 的 理论 基础 
不 少 是 牵强 附会 。 现 代 宇 宙 学 认为 氧 都 是 在 宇宙 大 爆炸 后 , 温 度 降 到 一 定 程度 时 的 产物 ; 











场 , 现 代 宇 宙 学 却 把 引力 场 当 
不 产生 疑难 那 才 怪 呢 。 
之 上 ; 所 谓 的 三 大 证 据 , 也 有 














































































































而 , 一 种 现象 可 能 有 多 种 原因 引起 , 现 代 宇 宙 学 将 他 们 的 


铸 成 了 大 错 。 

















在 所 有 年 轻 的 恒星 中 都 含有 丰富 的 且 同 样 丰 度 的 氢 元 


这 些 氮 是 在 宇宙 大 爆炸 后 的 产物 。 如 果 跳 
是 天 体 生 生死 死 无 穷 次 反复 演变 的 一 瞬间 , 而 氨 是 由 星体 内 氧 的 核 燃 烧 产生 的 , 氢 的 丰 




















宇宙 背景 微波 辐射 就 是 宇宙 大 爆炸 的 “ 余 侍 ” 河 外 星系 的 普遍 性 红 移 是 多 普 勒 红 移 。 然 























认识 当 作 是 唯一 的 解释 , 从 而 





素 。 对 此 , 现 代 宇 宙 学 认为 : 
































大 爆炸 宇宙 学 的 思路 , 所 请 的 年 轻 恒星 , 只 












































PERERA VIR ILS 
任何 天 体 
历 了 无 限 长 时 



























































“大 爆炸 ”的 余 尘 , 
关于 光谱 线 的 红 移 , 有 多 普 勒 红 移 、 引 力 红 移 、 光 子 





















































倒 象 是 种 神话 。 


















































于 光速 的 巨 





K, 3 


CF FRY FG Bat SE UAL, ETL FS 



































显示 出 来 了 
LAY 








o KE 
































生 , 于 是 , 光 在 星系 间 





过 
会 消耗 能 量 。 如 果 跳 出 大 爆炸 宇宙 学 的 思路 , 认 为 宇宙 是 


















































效应 所 产生 的 河 外 上 


星系 的 红 移 和 蓝 移 应 该 是 均等 的 , 河 外 























勒 红 移 , 而 主要 是 》 


把 河 外 星 











系 的 普遍 性 红 移 当 作 多 普 勒 红 移 , 是 现代 宇 
宙 在 膨胀 , 而 且 是 在 加 速 膨胀 的 一 个 关键 。 消 除了 这 个 要 害 , 所谓 的 宇宙 膨胀 、 蜡 


上 子 的 能 量 衰减 红 移 。 











变 的 结果 。 处 于 相同 演变 阶段 的 天 体 有 同样 的 氮 丰 度 不 足 为 奇 。 
都 在 不 停 地 辐射 、 反 射 、 折 射 、 吸 收 着 电磁 
期 的 揭 腾 , 形 成 了 宇宙 背景 辐射 是 很 自然 的 
ETER, WHE “OMS RY 














波 。 在 太空 中 , 这 些 电磁 波 经 
。 它 可 看 成 是 太空 中 的 宏观 的 




















恨 ” 的 表现 , 本 来 如 此 , 以 后 也 会 如 此 。 把 它 当 作 














的 能 量 衰减 红 移 等 等 。 其 中 , 








明显 的 表现 , 但 在 宇 观 世界 就 
上, 宇宙 背 静 辐射 的 存在 , 表 示 太 空中 的 以 太 不 是 完全 超 流 动 性 的 , 

















的 远 距 离 、 长 时 间 的 传播 
无 限 的 , 那 么 , 光 线 的 多 普 勒 
星系 的 普遍 性 红 移 就 不 是 多 普 
























































乃至 整个 大 爆炸 宇宙 学 就 无 立足 之 地 了 。 














使 现代 5 





提 和 简单, 可 以 计算 的 就 是 好 理论 。 现 代 宇 宙 学 用 




















简单 ! 调节 








是 多 么 的 漂亮 ! 然而 , 逻 辑 只 是 思维 的 规 4 


性 比 形 式 上 的 简单 怕 














F 宙 学 盛行 的 还 有 一 个 因素 是 对 理论 的 一 种 形 



































es 





















































EAS PE BE 





要 。 


























宙 学 的 一 大 要 害 。 它 是 确定 























式 化 的 评判 标准 , 认 为 只 要 前 

















个 引力 场 方程 来 描述 整个 宇宙 , 多 人 么 
宙 学 常数 、 哈 勃 常数 等 等 参数 , 能 够 对 宇宙 现象 作出 合乎 逮 辑 的 解释 , 又 


, 不 一 定 是 自然 界 的 规律 。 物 理 内 涵 的 可 靠 








宇宙 是 
M HE 
my 








无 限 的 , 它 的 每 一 个 局 部 都 在 运动 着 , 














如 果 宇 宙 学 是 








有 关 局 部 宇 




















宇宙 整体 的 演 








科学 不 应 该 夺 ] 
, 已 经 有 越 来 越 多 的 科学 家 意识 


实际 上 














化 , 那 么 , 
其 所 爱 。 














月 22 








Ko MI 





察 的 验证 。 该 

















YN 
圆 
本 轮 、 均 轮 , 





9.2、 





一 般 认 为 











用 , 








日 , 英 国 
开 信 》( 上 网 后 , 又 很 
尖锐 地 指出 : 


已 不 断 地 在 增补 可 调 
其 说 一 样 。” 吕 有 


而 电 弱 统一 理论 意味 着 弱 相 互 作 ) 








的 《 








FEY 





卫 者 们 所 宣称 的 成 功 , 
整 的 参数 , 
实 , 目 前 5 
是 腾 造 出 来 的 东西 。 





论 捍 


























南 学 





























区 间 场 以 太 观 














了 四 大 相互 作用 : 强 相互 作用 、 





























宙 演 化 的 学 问 , 这 有 一 
它 的 大 前 提 错 了 ! 解释 宇宙 的 整体 创 生 或 


A TARE 
新 科学 家 》 和 杂志 发 表 了 34 位 科学 家 和 工程 师 
快 获得 了 185 位 科学 家 的 网 络 签名 ), 对 
“更 重要 的 是 , 大 爆炸 理论 





演化 着 , 
ERAR 











但 宇宙 不 会 整体 创 生 或 毁灭 。 








性 ; 



































从 来 没有 
统统 归功 了 


PA 


ESN 


可 


名 
大 爆炸 





KE 


如 果 认 为 宇宙 学 应 该 描述 


是 宗教 的 专利 , 


宙 学 的 荒诞 性 。 比 如 ,2004 年 5 
的 《 致 科 学 界 的 公 
理论 ; 














行 了 口 诛 笔 





4 








任何 量化 的 j 











F 它 擅长 在 事后 迎合 实际 观察 的 结 








就 象 托 勒 玫 的 地 心 说 总 
的 三 大 要 素 : WK 








弱 相 互 作用 、 








日 .者 
是 需要 





暗物质 和 暗 能 量 





四 


il 




















电磁 相互 作 ) 








和 














到 过 实际 观 


FE 





借助 本 轮 和 均 轮 来 自 


, 好 比 现代 的 


引力 相互 作 
































是 三 大 相互 作 


入 的 宇 观 场 , 共 
RA 





的 , 那么 , 
场 区 间 〉 中 占 
态 , 而 不 代表 

步 认为 , 
场 以 太 中 的 一 
场 以 
引力 场 
在 与 加 速 

















进 














间 





x 








里 , 
力 , 


ta 



































LL 是 这 档 


成 是 宇宙 的 主 


























H: 

















| 。 这 三 大 相互 作用 











可 以 被 看 成 
对 应 三 大 力 场 : 


附属 于 
色 场 、 











电磁 相互 作用 , 















































了 着 明显 的 

















四 大 力 场 , 它 们 的 作用 范围 都 
] 认 为 : 宇宙 中 存在 着 一 系列 区 间 




















场 , 它 人 





] 分 














因此 , 己 知 的 


i 磁场 和 引力 场 , 加 上 本 文 引 

















区 间 性 。 如 果 认 为 宇宙 是 无 限 











别 在 一 定 的 空 





间 尺 度 范 





H CR 








主导 地 位 。 另 外 , 区 间 场 与 
某 种 基本 存在 的 物质 。 
各 区 间 场 也 应 该 由 相应 
分 了 。 
MG 


























的 




















巴 各 种 














人 





物体 相对 静止 的 





ERZE 








般 的 场 一 样 , 
因此 , 正 如 引力 场 由 引力 场 以 太 所 造成 一 样 , 
区 间 场 以 太 所 造就 , 引 力 场 以 太 只 是 无 数 种 


区 间 场 在 物质 性 上 平 列 起 来 了 。 
着 特殊 的 地 位 。 比 如 , 无 论 引起 物体 加 速 运动 的 是 
总 是 表现 为 存在 着 引力 ] 

















口 





生活 在 地 球 上 的 古人 , 因 为 不 了 解 








其 他 星 








体 , 太 阳 、 月 亮 、 星 星 





是 宇宙 





JN 





的 装饰 物 ; 








区 间 中 , 还 未 
太 了 。 将 茶 一 




















意识 到 其 他 区 间 场 的 存在 , 无 意 











也 是 一 种 物理 量 











但 实际 上 , 在 我 们 的 认识 范 
电力 、 磁 力 或 其 他 什么 

















yo XE 





球 的 
同样 , 




















连续 分 布 的 状 
我 们 
区 间 














E] 








怎么 回 





事 呢 ? 


AS, Fæ EARE 
由 于 人 类 生活 在 引力 场 
就 把 引力 场 以 太 当 作 了 唯 
区 间 场 以 太 当 作 是 唯一 的 区 间 场 以 太 的 看 法 , 本 文 称 之 为 “菜场 以 太 性 ”。 





一 的 区 间 场 以 


即 人 类 现在 所 持 的 是 引力 场 以 太 性 的 物质 观 , 人 们 所 能 认识 到 的 一 切 物质 现象 , 都 可 看 





108 


Fa] 





成 是 引力 场 以 太 的 种 大 











场 , 而 是 引力 场 以 太 受 相应 的 区 间 场 的 作用 而 表现 出 来 的 现象 。 实 际 上 , 量 子 性 、 
性 及 以 太 的 粒子 性 等 等 都 是 引力 场 以 太 受 微观 区 间 场 的 作 


= 








表现。 色 场 、 电 场 和 本 文 所 说 的 宇 观 场 , 它 们 都 不 是 真正 的 区 间 




















二 象 
而 表现 出 来 的 现象 , 可 以 这 





























样 来 理解 区 间 场 以 太 之 间 的 关系 : 以 太 粒 子 之 间 充 斥 着 连续 分 布 的 微观 区 间 场 以 大, 如 





此 等 等 。 


有 一 个 问题 曾 使 人 疑惑 : 











直观 , 而 在 微观 世界 和 宇 观 世 界 中 , 情 况 却 不 是 这 样 , 那 里 存在 
性 、 不 确定 性 原理 、 类 星体 等 等 现象 , 难 道 这 是 大 自然 对 人 类 的 青睐 ? 
答案 :微观 和 宇 观 世 界 的 特殊 现象 是 由 于 人 们 用 引力 场 以 太 性 来 描述 相 邻 场 区 间 


= 





















































为 什么 在 人 类 生活 的 宏观 世界 里 , 物 质 现象 是 那么 的 清晰 、 
































难以 直观 理解 的 二 象 



































质 现 象 的 缘故 , 是 区 间 场 之 间 的 相互 作 ) 























的 物 





























j 造 成 的 。 显 然 , 这 种 描述 离开 本 场 区 间 越 远 , 





























物质 被 “扭曲 ”的 程度 就 越 历 害 , 最 终 必 有 




















的 实质 来 看 也 很 显然 : 在 引力 场 以 太 性 中 , 





引力 场 以 太 传播 的 光 的 波 速 被 当 作 了 极限 速度 , 
, 时 间 和 长 度 的 标准 取决 于 引力 场 以 太 的 密 





量 描述 的 时 空 观 一 一 相对 论 时 空 观 。 在 这 





个 极限 。 这 从 引力 场 以 太 性 中 的 定量 描述 








于 引力 场 以 太 的 特殊 地 位 , 在 真空 中 , 由 



































以 此 为 基础 形成 了 引力 场 以 太 性 的 定 




















度 , 即 引力 场 以 太 粒 子 的 间距 。 于 是 , 作 为 引力 场 以 太 “ 分 子 ” 的 玻 色 子 〈 以 太 粒 子 等 ) 











的 大 小 已 经 无 法 确定 , 对 于 构成 这 种 玻 色 子 上 
微观 区 间 场 以 太 怕 
因此 , 若 把 所 























不 可 再 分 了 。 不 过 , 如 果 ) 
它们 都 是 有 内 部 结构 的 , 是 可 分 的 。 
这 种 广义 的 实物 系列 是 无 限 的 。 

















物理 学 家 DEW, KT IE” A EF” 











的 轻 子 及 夸克 , 就 只 能 认为 是 “点 ”粒子 , 





的 “眼光 ”去 观察 , 那 些 实物 不 是 点 粒子 , 
j 场 以 太 性 中 的 “实物 ”串联 起 来 , 





























想 中 , 在 这 里 可 以 获得 明确 和 


























拓展 : 


时 时 刻 刻 地 受到 微观 区 间 场 的 作用 , 这 种 作 】 
虚数 波 的 形式 对 微观 粒子 进行 导 引 , 从 而 产生 了 二 象 性 、 

















i 人 磁场、 色 场 等 等 构成 了 显 析 序 , 它 们 








在 微观 世界 , 我 们 熟悉 的 各 种 实物 粒子 和 























我 们 难以 直接 感知 , 它 们 作为 隐 缠 序 , 以 














量子 性 等 微观 世界 的 特性 。 同 














样 , 在 宇 观 世 界 , 作 为 显 析 序 的 天 体 , 必 定 也 会 受到 由 宇 观 区 间 场 所 造成 的 隐 缠 序 的 作 






































的 一 些 表 现 。 


相对 论 时 空 观 是 引力 场 以 太 性 的 定量 描述 的 时 空 观 。 当 人 们 
微观 世界 的 隐 缠 序 引 起 的 特殊 关系 , 要 用 











微观 世界 时 , 

















相对 论 相配 合 能 够 很 好 地 描述 微观 的 物质 现象 。 同 样 ,/ 


用 。 河 外 星系 的 普遍 性 红 移 , 类 星体 现象 等 等 宇 观 世 界 的 特殊 现象 , 就 可 看 作 是 这 方 夯 















































引力 场 以 太 性 来 描述 
了 力学 来 处 理 , 量 子 力学 与 



























































时 , 宇 观 世 界 的 隐 缠 序 也 会 造成 一 些 难 








= 





以 直观 理解 的 定量 关系 。 




















引力 场 以 太 性 来 观察 宇 观 世 界 
因此 , 本 文 认为 : 在 引 

















109 



































力 场 以 太 性 中 , 正 如 要 用 量子 力学 来 配合 相对 论 对 微观 世界 作 定量 描述 一 样 , 应 该 建立 
一 种 “ 字 观 力学 ”的 特殊 体系 , 来 定量 地 配合 相对 论 去 揭示 宇 观 世 界 之 谜 。 
为 明确 起 见 , 对 有 关 的 区 间作 如 下 命名 : 如 图 9.1 所 示 , 引 力 场 区 间 为 “宏观 ” E 
宏观 大 , 但 能 用 引力 场 以 太 性 加 以 描述 的 区 间 为 “ 宇 观 ” 小 于 宏观 , 但 能 用 引力 场 以 太 
性 加 以 描述 的 区 间 为 “微观 ” 大 于 宇 观 的 叫 “ 超 宇 观 ” 小 于 微观 的 叫 “ 超 微观 ?。 超 宇 
观 和 超 微 观 是 人 类 目前 无 法 认识 的 。 






























































空 间 延 续 区 





asal = om | am | n Ren 


图 9.1 实物 分 割 阶层 与 场 以 太 区 间 阶 层 之 间 的 关系 示意 图 








9. 1 可 以 被 看 成 是 图 9. 2 的 宇宙 空间 图 沿 某 条 半径 OP HH 








Ds 
: 

















110 





图 9. 2 字 宙 空间 图 ,1、 超 微观 区 域 , 2、 微 观 区 域 ; 3、 宏 观 区 域 ; 4、 字 观 区 域 ; 5 
超 宇 观 区 域 。 


不 同 的 区 间 场 以 太 性 , 由 于 
物 观 、 定 量 性 








自立 足 的 物质 观 不 同 , 就 会 有 各 自 独立 的 真空 观 、 实 
的 时 空 观 。 我 们 认为 是 粒子 的 东西 (如 光子 ), 不 一 定 




















性 中 的 实物 , 而 我 们 所 认识 的 电子 形象 , 在 微观 区 间 场 以 太 性 ! 
主观 区 间 场 以 太 性 中 倒 可 能 是 很 普通 
引力 场 以 太 造 就 了 相对 论 


性 时 空 观 , 在 第 三 章 里 , 我 们 ) 
理学 时 空 的 Smarandache 几何 (图 3. 3) 





应 微观 区 间 场 以 太 


定 将 面目 全 非 , 我 们 看 


的 物质 现象 。 











来 是 十 分 奇特 的 类 星体 , 在 5 















































型 





























] 一 个 半 椭 圆 形 表示 宏观 物 


自 独 特 的 物理 学 时 











。 区 间 场 以 太 造 就 了 各 空 观 , 
因此 , 每 个 区 间 场 以 太 性 的 时 空 , 都 可 以 用 一 个 半 椭 圆 形 表示 , 于 是 , 整 个 宇宙 可 以 用 
为 微观 空间 受 引力 场 以 太 和 微观 的 区 间 
间 受 引力 场 以 太 和 宇 观 的 区 间 场 以 太 双重 作用 等 
前 后 部 分 重 琶 。 这 就 是 区 























一 系列 的 半 椭 圆 形 A、B、C 


场 以 太 双重 作用 





表示 , 而 且 , 因 


























系列 半 椭 圆 形 应 该 
所 示 。 








等 等 , 














所 以 这 
又 间 场 以 太 观 的 Smarandache 几何 , 如 图 9.3 





图 9.3 区 间 场 以 太 观 的 Smarandache 几何 ,1、2、3、4、5 的 含义 与 图 8. 2 相同 ; A 


111 


是 宇 观 场 以 太 区 间 的 Smarandache 几何 ; B 是 引力 场 以 太 区 间 的 Smarandache 几何 ; C 
是 微观 场 以 太 区 间 的 Smarandache 几何 ; 微观 区 间 2=CNB; FAKE 4-BmA 等 等 。 





9.3、 宇 宙 的 无 穷 阶 等 级 式 Smarandache 几何 
前 面 已 经 说 过 , 若 把 各 区 间 场 以 太 性 中 的 实物 串联 起 来 , 这 广义 的 实物 系列 就 开 
的 阶层 。 本 文 称 这 无 限 的 实物 系列 为 “一 阶 等 级 式 宇宙 模型 ”。 
物 的 矛盾 普遍 性 , 也 决定 了 物质 存在 形式 的 无 限 多 样 性 。 本 文 认为 , 不 但 实物 、 
区 间 场 以 太 的 存在 形式 是 无 限 的, 物质 的 基本 存在 形式 也 是 无 限 的 。 区 间 场 以 太 是 比 实 
物 高 一 阶 的 物质 基本 存在 形式 , 在 区 间 场 以 太 之 上 , 还 会 有 更 高 一 阶 、 高 二 阶 …… 及 至 
高 无 穷 阶 的 物质 基本 存在 形式 存在 。 区 间 场 以 太 和 比 它 更 高 阶 的 物质 基本 存在 形式 , 在 
我 们 看 来 都 是 看 不 见 , 摸 不 着 的 真空 态 物 质 。 从 这 个 角度 来 说 , 物 理 真 空 是 比 实 物 更 丰 
富 , 更 广泛 的 物质 存在 形式 。 

以 上 的 设想 , 使 本 文 对 整个 宇宙 的 物质 构架 有 了 一 个 大 概 的 轮廓 : 广义 的 实物 是 无 
限 可 分 的 , 区 间 场 以 太 把 广义 实物 分 割 的 无 穷 系列 , 划 分 成 了 具有 区 间 场 以 太 之 间 性 质 
差异 的 一 个 个 场 区 间 ; 在 这 无 限 的 场 以 太 系列 中 , 又 可 进一步 划分 成 比 区 间 场 以 太 更 高 
一 阶 的 物质 基本 存在 形式 的 物质 阶层 ; 如 此 等 等 , 以 至 无 穷 。 对 于 这 样 的 宇宙 物质 构架 , 
本 文 就 称 之 为 “无 穷 阶 等 级 式 宇 宙 模 型 ”。 

一 阶 等 级 式 宇宙 模型 是 宇宙 的 实物 分 布 模型 。 图 9.3 所 示 的 Smarandache 几何 为 一 阶 
等 级 式 Smarandache 几何 , 它 表示 区 间 场 以 太 观 的 时 空 几何 分 布 模型 。 根 据 上 述 对 整个 
宇宙 的 物质 构架 的 设想 , 整 个 宇宙 的 物理 时 空 是 无 穷 阶 等 级 式 Smarandache 几何 , 如 图 


9.4 所 示 。 









































SN 
= 








一 无 


3 


















































































































































































































































IA B ICI 
5 |4|3|2| 1 


图 9.4 宇宙 的 无 穷 阶 等 级 式 Smarandache 几何 ,1、2、3、4、5 和 A、B、C 的 含义 


112 


如 图 9. 2、9. 3; 黑色 系列 是 区 间 场 以 太 阶层 , 绿 色 系 列 是 比 区 间 场 以 太 高 一 阶 的 物质 阶 
层 ; 棕色 系列 是 比 区 间 场 以 太 高 二 阶 的 物质 阶层 , 如 此 等 等 。 

















在 局 部 的 物质 界 里 , 普 遍 存在 着 “多 阶 等 级 式 ” 现 象 。 拿 植物 界 来 说 , 植 物 在 长 期 
的 进化 过 程 中 , 形 成 了 成 千 上 万 个 物种 , 在 种 之 上 可 分 成 属 , 在 属 之 又 上 可 分 为 科 ; 而 
在 科 之 上 还 可 以 依次 地 分 出 目 、 纲 、 门 等 等 这些 “种 ””“ 属 ””“ 科 ”“ 目 ”“ 纲 ”“ 门 ” 
等 等 就 代表 了 植物 的 一 些 基本 特征 。 局 部 的 物质 界 是 有 限 的 , 宇 宙 是 无 限 的 , 整 个 宇宙 
的 物质 构架 当然 是 “无 穷 阶 等 级 式 ” 的 。 在 这 无 穷 阶 的 物质 阶层 中 , 除 了 第 一 阶 的 实物 
阶层 外 , 其 余 的 都 是 真空 态 物质 , 真 空 可 是 奥妙 无 穷 呀 。 

以 往 的 主流 宇宙 说 , 总 是 把 某 种 物质 形式 放 到 宇宙 的 中 心地 位 , 从 而 都 可 归结 为 “中 
士 多 德 的 原则 观 是 地 球 中 心 说 , 哥 白 尼 的 原则 观 是 太阳 中 心 说 ;等 级 式 
宇宙 学 是 实物 中 心 说 , 牛 顿 和 以 广义 相对 论 为 基础 的 宇宙 论 是 引力 场 中 心 说 等 等 。 它 们 













































































































































































心 字 宙 说 ”: 















































都 是 十 分 片面 的 。 每 个 局 部 的 物质 界 都 会 生生 不 息 地 运动 、 演 化 , 但 包罗 万 象 的 宇宙 不 
可 能 整体 创 生 或 毁灭 。 








参考 文献 

[1]、 张 欣 , 前 沿 物 理学 世界 名 题 欣 赏 , 北 京 , 中 国 科学 技术 出 版 社 ,2002。 
[2]、 全 志 钢 , 大 爆炸 或 许 从 未 发 生 过 , 新 发 现 ,2006 年 6 月 ,P40。 

[3]、 戴 维 . 玻 姆 , 整 体 性 与 隐 缠 序 , 洪 定 国 等 译 , 上 海 科技 教育 出 版 社 , 


P159-193。 
























































113 


PES it s= 

空 不 空 ,奥妙 无 穷 。 称 真空 态 物 质 为 以 太 , CEE Smarandache 教授 所 说 的 Unmatter 
或 Unparticles。 说 明和 探讨 了 以 太 的 宏观 效应 , 微 观 表 现 和 宇 观 作用 。 绝 对 时 空 是 最 基 
本 的 时 空 , 在 这 里 , 以 太 是 可 压缩 的 超 流体 , 如 果 以 太 均 匀 分 布 , 就 没有 实物 粒子 , 因 
为 , 实 物 的 质心 是 以 太 密度 的 极 大 值 点 。 以 太 密 度 的 变化 , 会 引起 现实 的 时 空 标准 的 变 
化 , 从 而 导致 了 定量 效应 , 这 包括 相对 论 性 效应 和 量子 效应 等 等 。 相 对 论 是 以 光 作 为 时 
空 衡量 标准 的 种 定量 描述 理论 , 在 这 里 , 以 太 的 分 布 永远 是 处 处 均匀 , 各 向 一 致 的 , 

这 就 是 所 谓 的 洛 伦 兹 对 称 性 , 它 只 是 一 种 可 行 的 数学 模型 , 对 超 光 速 是 无 效 的 。 引 力 场 
是 以 太 密 度 波 包 , 它 的 作用 不 是 无 限 的 。 在 星系 、 星 系 团 的 世界 里 , 以 太 的 宇 观 作 用 , 
将 超过 并 达到 引力 作用 的 10 倍 左 在。 因此, 不 能 只 用 引力 场 方程 来 描述 宇宙 。 书 中 运用 
了 Smarandache 教授 提出 的 方法 论 和 有 关 概 念 , 描 绘 了 相对 论 、 宏 观 物理 学 、 区 间 场 论 
和 无 穷 阶 等 级 式 宇 宙 学 的 Smarandache 几何 模型 。 


AS 


The vacuum is not void, there is infinite mysteries in it. The matter in vacuum state is 












































































































































































































































called the ether, which is like the unmatter or unparticles called by Prof. Smarandache. Its 
macroscopic effects, microscopic representation and mucroscopic interaction are explained and 
researched. The absolute space-time theory is a most basic space-time theory, where the ether is 
a compressible superfluid, it is without a real particle if the distribution of ether is 
homogeneous because a mass center is the point of maximal value of the ether density. A 
change in the ether density causes a change in the actual space-time standard, and thus leads up 
to quantitative effects, which include the effects of relativity and quantum etc.. The relativity is 
a theory of quantitative description, where the distribution of ether is always homogeneous and 
isotropic everywhere, which is just so-called Lorentz symmetry, and it is only a practicable 
mathematical model, it is not applicable to faster than light velocity. The gravitational 
field is a ether density wave-packet, whose interaction is not infinite. The 
mucroscopic interaction of ether will surpass gravitational interaction and is about 
ten time of it, so that describing cosmos can not use only the gravitational field 
equation. The methodology and related concepts proposed by Prof. Smarandache are 
applied, and Smarandache geometry models of relativity, macro-physics, interval field theory 
and infinite order and hierarchical cosmology are described in this book.