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摘自《宇宙之光》——赵薪墉
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来源：文摘 作者：国学 发布时间：2007-05-08
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摘自《宇宙之光》——赵薪墉
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解 放
卡尔.波普尔认为，科学的目的是对于我们以为需要说明的任何事物，找出令人满意的说明。根据这个“令人满意”的标准，所有的物理学家、尤其是那些从事基础理论研究的物理学家们都应该停下手头的工作，来认真地思考物理学的现状，回顾其发展的历史，着手解决那些物理学过去已经回避、现在准备回避的不“令人满意”的说明。只有这样，21世纪的物理学才会有新的发展起点。一些不正确的物理学观念和物理学方法已经长期束缚着物理学的发展，一层一层的像迷雾，一串一串的像枷锁。于是，新世纪的物理学呐喊着：解放！
解放物理学！物理学家首先要解放自己！
来吧！一起来解放我们自己。
物理学还没有终结
在这个时代，有一个被人们夸张地把他同牛顿、爱因斯坦尤其是伽利略相提并论的人，他就是《时间简史》的作者——史蒂芬.霍金。他曾经让我们相信万有理论的存在，即时间、空间和宇宙最神秘的问题可以用一个简单的方程式来解释，他甚至宣布能让我们“看到上帝的精神”。这，难道物理学即将终结了吗？不久，霍金又宣布他对万有理论的探索是徒劳无功的，万有理论根本不存在，他说：“只要有无法证明的数学结论，就有无法预知的物理问题。我们不是能从宇宙之外观察宇宙的天使。相反，我们和我们的模型都是我们所要描述的宇宙的一部分。因此，物理学都是描述自我的，正如哥德尔定理一样：一个物理学理论或者自相矛盾，或者无法完成。”原来，物理学还不会终结。 中国地理网
史蒂芬.霍金是一个勇敢的奔跑着、掉进陷阱而又能很快跳出来的探索者，他给我们敲响了警钟：物理学正处于危险之中！表面上有着华丽的、复杂、繁琐的数学形式，其根本内容缺乏哲学思想；绝大多数物理理论对物质世界作出了精彩的描述，但其自身却根本无法被理解——这就是现代物理学的基本特征。其实，物理学的真正基本问题总是可以用简单的术语来解释的，并不需要借助复杂的方程和数学论证。物理学对宇宙的一些基本问题还不甚了解！在不完全理解宇宙的情况下，试图用猜测的方式去完整的描述宇宙，这本身就一种是冒险。史蒂芬.霍金的万有终极理论，并没有带来物理学的终结，相反，它带给了物理学一个新的开始，它带给人们这样的深刻的反思：
也许，我们完全错误的理解了宇宙！
存在——认识的基础
我们之所以能够感知物质世界的存在，是因为物质世界有着两种存在——虚空和物质。由于虚空的存在，我们才得以感知到物质的存在；由于物质的存在，我们才得以感知了虚空的存在。正是虚空和物质这两种存在相比较而存在，我们才得以认识上物质世界的存在。怎用才能进一步认识物质世界？我们是以虚空为背景来认识物质，还是以物质为背景来认识虚空呢？值得庆幸的是，我们以虚空为背景发现了物质的结构现象、物质的运动现象和物质间的相互作用现象，正是这三种现象构成了我们物理学认识物质世界的基础。 www_chinageog_com
对于存在的原因，物理学家确实不能说三道四，那是上帝的事。现在流行的关于宇宙起源于大爆炸的学说告诉我们：宇宙的时间、空间以及所有的物质都起源一个什么都没有的点的大爆炸。上帝是这样创造了宇宙吗? 唉！科学和神话都让人着迷。
物理学的基本内容
从古希腊哲学到现代物理学的整个科学史中，人们力图把表面上极其复杂的自然现象归结为一些简单的基本观念和关系，正是这些基本的观念和关系表明了我们对物质世界根本的认识，同时构成了每个不同时代的物理学的基本的内容。古希腊的哲学家很早就把复杂的自然现象归纳概括为物质的结构现象、物质的运动现象和物质间力的现象，并力图寻找到它们之间合乎规律的关系。德谟克利特的“原子论”就是比较典型的关于物质结构、组成的观念；亚里斯多德的“物质的原始状态是静止的，力是物质运动根本原因。”反映了他的基本运动观念，以及力与运动之间的关系。物理学的发展过程，实际上就是我们关于物质（的结构）的观念，关于物质运动的观念，关于物质间力的观念的进化以及它们三者之间的关系统一了解的过程。物理学能否统一的理解物质世界，就取决我们能否正确看待物质，物质运动和物质间的力，能否找到这三者之间协调一致的关系。 chinageog
我们怎样才能正确看待物质、运动和力，怎样才能找到它们之间协调一致的关系呢?抛开旧的观念，尽可能更加广泛的归纳概括自然想象，重新看待物质、物质的运动以及物质间的相互作用。
启示与疑问
100年前，阿尔伯特.爱因斯坦创立了（狭义）相对论；100年后，一部分人试图在相对论的基础上一劳永逸的理解物质世界，另有一部分人还在对相对论本身的逻辑问题上喋喋不休。物理学的目的是最终理解物质世界，尽可能准确地描述它！那么，我们为什么要将自己的思想沉迷于相对论，而我们又为什么不可以从更为广泛角度来看待相对论呢？也许！它能带给我们许多超出相对论本身的东西，而这些东西正是物理学渴望得到的。正如爱因斯坦所倡导的科学思考的方法：提出新的问题、新的可能新，从新的角度去思考老的问题，需要创造性地想象力，并标志着科学的实际进步。
（一）两个物质世界
100年前的狭义相对论就带给了我们这样的启示，构成物质世界的物质有两类：一类是没有静止质量(静止质量为零)，以恒定的光速运动着的物质；另一类是有静止质量（静止质量不为零），以低于光速的任何速度运动着的物质。因为没有静止质量的物质以恒定的光速运动着，那么加速度a对这类物质来说根本没有意义，所以这类物质的运动并不服从经相对论修正后的牛顿第二定律；另一类是静止质量不为零的物质，其运动规律遵从经相对论修正后的牛顿第二定律，但是这类物质在力的作用或能量的作用下永远也不会达到光速的运动状态。由此，根据物质的质量属性和物质的运动属性可以判别出构成物质世界有两种物质的存在：一种是没有静止质量、以光速运动着的物质；另一种是有静止质量、以低于光速的速度运动着的物质。 chinageog
是重新思考我们物质观的时候了！——为什么有的物质有静止质量而有的物质却没有静止质量？为什么有的物质以恒定的光速运动着，而有的物质却只能在低于光速的速度范围内运动呢？这两种物质自身到底有什么本质的不同，它们之间是否存在着什么本质上的联系呢？
是重新思考我们运动观的时候了！——物质有无静止质量决定着物质是否处于光速运动状态，还是处于亚光速运动状态，物质运动的本质到底是什么？为什么没有静止质量的物质就必须以恒定的光速运动、光速运动的根本原因是什么？有静止质量的以亚光速运动的物质为什么不能在力或能量的有限作用下达到光速运动的状态呢？——简单地说，物质运动的根本原因究竟是什么？
是重新思考我们力的观念的时候了！——光速运动的物质的光速运动不再遵从牛顿第二定律、光速不可逾越、在力的作用下有静止质量的亚光速运动着物质永远也不能达到光速运动状态，力是物质运动改变的原因的观念实际上已经受到了挑战，那么力的作用本质究竟是什么？力的原因是什么？力和运动的关系究竟是怎样一回事？
（二）光量子
同样是100年前，阿尔伯特.爱因斯坦提出了著名的光量子理论。他认为一束光是一束以光速C运动的粒子流，这些粒子被称为光量子，即光子。每个光子都有一定的能量，对于频率为γ的光子，其能量为E=hγ，h为普朗克恒量。这种观点让我们可以用粒子的观念来看待光这种特殊的物质，这样，我们就可以把光和通常所认识的物质粒子归结在一起来思考那个古老而又基本的问题：宇宙物质最终是由什么最小的物质单元所构成的？最小的物质单元应该具有何种属性呢？最小的质量属性？最小的能量的属性？无论是质量属性还是能量属性，光量子都给我们提供了可以想象的最小的物质单元的可能实体的存在——频率为1的光量子。各种不同大小能量的光子是否是由这种最小的基本的光量子所构成的？这种基本的光量子可不可能还构成电子、质子、中子等这些通常的物质粒子呢？ chinageog.com
（三）光速恒定、光速极限
爱因斯坦提出了光速不变原理：真空中光的传播速度在各个方向上都是相同的，与光源的运动无关。根据这个原理,我们知道光物质或者说光子在真空中总是以恒定的速度C运动着,这样一来,光物质或者说光子运动就不再服从牛顿第二定律,加速度对光物质来说毫无意义,于是我们似乎发现了宇宙间有着活的、不朽的客体的存在!难道说,当光物质或者说光子被别的物质吸收以后就停止运动了吗?为什么不继续以光速运动着呢?光速运动的哲学原因是什么呢?
爱因斯坦又提出了的光速极限论：一切质点的运动、一切场的传播速度以及一切真实物质的相互作用的传播速度，都不能大于真空中的光速c。根据这个观点,光速c这个特定的速度就成为一切宇宙运动的上限，那么力是物体运动改变的原因这一命题，或者说使物体的运动发生改变的力的功效就受到了挑战。也许！物理学到了不得不去重新思考力和运动的关系的时候了，这又迫使我们回到那个古老的话题——物体运动的原因是什么？尽管这个问题早已被“物体运动改变的原因是什么？”所取代，并由伽利略和牛顿做出了回答。爱因斯坦关于光速运动的观点已经暗示我们：如果我们要将光物质的运动（光速运动）现象和通常物质的力学运动现象归总在一起，并力图归纳出宇宙的运动本质的话，我们就不得不抛开力的因素，转而从物质自身的因素来哲学的考虑物质的运动本质，从物质的结构状态方面来物理学的考虑物质运动以及运动改变的真正原因。 chinageog
（四）万有引力与光线的弯曲
牛顿发现了万有引力定律，并在1704年提出大质量物体可能会像弯曲其它有质量粒子的轨迹一样,使光线发生弯曲。爱因斯坦广义相对论作出了星光经过日全蚀太阳时将发生偏转的预言。1919年，英国物理学家爱丁顿组织了一支英国日蚀观测队，结果，他们确实发现了光线在引力的作用下弯曲的事实。光能够感受万有引力的作用而发生运动方向的改变这个事实能给我们怎样的启示呢？当光物质（光子）被通常的物体所吸收后，光物质会不会在足够强的引力的吸引下被束缚在物体内，继续以光速运动着呢！这进而启发我们，大量的光物质在足够小的空间范围内，便有足够大的引力将它们束缚在有限的空间范围内以恒定的光速运动着，就构成了我们通常的基本的物质粒子呢！
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