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简单介绍统一物质物理学的基本思想与观点以及与其他理论体系的比较

(2012-09-29 05:12:38)
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统一物质物理学

现代物理学

经典物理学

科学新发现

物理学发展与未来

分类: 统一物质物理学

简单介绍“统一物质物理学”的基本思想与观点以及与其他理论体系的比较

马海飞

(http://blog.sina.com.cn/gfis 2012年9月29日)

 “统一物质物理学”是一个全新的物理学理论研究体系。它与现在占据物理学主流地位的“经典物理学”和“现代物理学”相比,最根本的不同有两点:1)统一物质物理学是一个用“物理机制”来解释物理现象和本质的理论体系;2)它的理论基础建立在“物质统一性”上。物质的统一性是指“物质是实体与场的统一体”。而经典物理学和现代物理学都是用“描述性的方法”来研究物理现象的理论体系。它们是把物质的“实体”与“场”分割开来独立进行研究的。因为研究方法和理论基础都不相同,因此,统一物理学理论体系对基本物理现象的解释也与其他理论体系完全不同。这些不同主要表现在以下这些基本思想和观点上:

      1.  统一物质物理学从物理机制和本质上研究物理现象。

众所周知,当今占据物理学主流地位的两个理论体系是经典物理学和现代物理学。这两个物理学体系的共同之处就是在研究方法上使用了“描述性的研究方法”去研究物理现象之间“表面上的相互关系”,而不是从物理机制上去研究物理现象的本质问题。因此,经典物理学和现代物理学都不回答“是什么(what)”和“为什么(why)”的问题,只回答“怎么样(how)”的问题。例如,你问“什么是惯性?”或“为什么物质有惯性?”经典物理学家和现代物理学家都拒绝回答这些问题。他们不回答这些问题的主要原因与他们不研究物理机制有关。而这些问题的答案就在物理机制当中。与经典物理学和现代物理学的研究方法不同,统一物质物理学是从物理机制上研究物理现象的本质,因此能够回答经典物理学和现代物理学回答不了的那些物理学基本问题。从这一点上讲,“统一物质物理学”也可以被叫做“本质物理学”。经典物理学和现代物理学则属于“描述物理学”。

      2.  统一物质物理学的理论基础是“物质的统一性”。

“物质”是物理学最基本的研究对象。物质存在的最基本形式有两个:一个是实体的形式,另一个是场的形式。以牛顿理论为基础的经典物理学基本上不考虑场的问题,只考虑实体的问题。在经典物理学中,实体通常是用“质量”来量化、用“质点”来表示的。现代物理学沿用了经典物理学用质量量化和用质点来表示实体的做法,但现代物理学并没有在牛顿力学的基础上在“物质实体”的研究方面做出什么新的发展,而是把重点放在了物质的“场”上进行了很多描述性的研究。这主要表现在对能量的研究上。尽管现代物理学承认物质的实体和物质的场(能量)都属于物质,但是,现代物理学家是把物质的“实体”与“场”作为相互独立的存在形式对待的。这表现在“质能转换”理论上。这个理论认为“质量”和“能量”只不过是物质的不同存在形式。因此它们之间可以互相转换。能量可以变成质量,质量也可以变成能量。能量可以脱离实体而独立存在。与经典物理学和现代物理学不同的统一物质物理学对物质的认识是:物质是实体与场的统一体。物质的实体部分与场的部分同时存在而且不可分割。物质的质量通过实体形式表现出来,质量场则通过空间场的形式表现出来。在人类可以观察到的物理现象中,有些是以物质实体的形式表现出来的,有些是以场的形式表现出来的。但二者并不是分割的状态。以场为背景的“能量”是不能脱离实体独立存在的。统一物质物理学就是在这样的“统一物质”或“物质统一性”的基础之上形成的。

      3.  物质的基本属性。

统一物质物理学认为,物质的基本属性有两个,一个是“质量”,另一个是“质量场”。也就是说:物质=质量+质量场。为了能够达到研究的目的,人们用人为的方法对物质的质量进行了量化。而质量场的量化则是建立在质量量化的基础之上的。对质量场的量化用的是“密度”。质量场密度的数学表达式是:D=M/A。其中D是质量场密度,M是可以用一个质心来代表的物体质量,A是包围在该物体外围的质量场球形面积。质量是以实体的形式存在的,质量场则是以空间场的形式存在的。基本属性是与生俱来就带有的性质,因此,物质的质量和质量场都没有来源,也不会消失。相比之下,经典物理学和现代物理学中都没有对质量场作出过任何描述。所以,在它们的物质基本属性当中没有质量场的位置。

      4.  质量场。

在统一物质物理学中,质量场是一个非常重要的物理因素。它在大质量和超高速度的物理现象中起着重要的作用。但在小质量和低速度的物理现象中的作用几乎难以被察觉到。虽然在经典物理学和现代物理学当中没有发现质量场的存在,但是,它的影子早已被前人所看到,只不过没人知道它到底是什么而已。其实,曾经盛行一时的以太学说中的“以太”就是从质量场的影子当中而来的。另外,至今还写在教科书里的“引力场”也是从质量场的影子当中来的。但是,“以太”和“引力场”都是对“质量场”的误解。正是因为以太和引力场都是来自质量场的影子,所以,与它们相关的一些理论总是给人一种在“对”与“错”之间忽隐忽现的模糊感觉。如果宇宙空间里什么都没有的话,爱因斯坦的弯曲空间怎么可能弯曲呢?其实,所谓空间的弯曲就是质量场的球形形状造成的。

      5.  物质的最基本存在形式。

因为物质是实体和场的统一体,因此,静止物质的质量场与质量的关系就是物质的最基本存在形式。物质的独立性是用“质心”来表示的。一个质心表示一个独立的物质体(物体)或叫质量体。每个物体都具有一个质量和一个质量场。质量场是一个包围在物质实体周围的球形场。静止物体的质量场场心与质心重叠在同一点上(如图1所示)。质量场与质心之间绝对对称。这就是物质的最基本存在形式。因为绝对对称,因此就绝对平衡,所以这种状态就是物质的绝对静止状态。在经典和现代物理学中都没有对物质的基本存在形式作出过任何类似的描述。现代物理学甚至不承认有“绝对”的存在,而认为所有的一切都是相对的。

简单介绍统一物质物理学的基本思想与观点以及与其他理论体系的比较

1、物质统一体示意图。物质是由实体部分与场的部分构成的统一体。实体与场之间是不可分割的。当物体处于绝对静止时,它的质量场与质心成完全对称和平衡状态。

 

      6.  物质出现的第一个不对称状态。

宇宙物质的存在不是孤立的。因此,当两个物体同时存在的时候就会出现图2所示的状态。 

简单介绍统一物质物理学的基本思想与观点以及与其他理论体系的比较
2、当两个物体同时存在时,物体之间的质量场与质心关系的示意图。

 

尽管每个物体自身的质量场与质心之间是完全对称的,但是,两个物体之间的质量场和质心却相互交叉不对称。由于所有物质的质量场都是同样性质的,因此,物体之间的质量场之间就会融合起来而产生出一个同属与两个物体共同质心的质量场(图3红线圆所示)。在这个质量场中,两物体的质心与质量场之间的关系都不对称。这就是宇宙物质的第一个不对称状态的出现过程。因为在经典和现代物理学中都没有对物质的基本存在形式作出过任何类似的描述,所以完全没有涉及到这个问题。

      7.  物质最原始运动的开始。

因为在两个物体同时存在的情况下,两物体的质心与它们共同的质量场之间的关系都不对称,因此而形成了质量场与质心之间的不平衡状态。不平衡导物质存在形式的不稳定,表现在质心在空间距离上的相互接近上(图3中的箭头所指),这就是物质运动的开始。 

简单介绍统一物质物理学的基本思想与观点以及与其他理论体系的比较

3、物质最原始运动开始的示意图。

 

这种运动来自物质的基本属性之间的不对称导致的不平衡,因此并不需要任何能量和外力的作用。经典物理学把这种运动叫做自由落体运动。但是,在经典物理学中,自由落体运动是在引力的“拉动”下产生出来的。因此在自由落体运动产生过程的问题上经典物理学与统一物质物理学的观点完全不同。拉动物体作自由落体运动的那个“拉力”从何而来是永远也找不到起起源的。

      8.  能量与物质的关系。

宇宙中除了物质以外,最基本的物理现象就是运动和能量了。其实,运动和能量是紧密相关的。只要有运动,就有能量,只要有能量就有运动。那么,宇宙中的能量是从何而来呢?从上述对“物质最原始开始的运动”的解释就很容易看出来,这种能量就是来自物质属性之间的不对称性。无论是物体自身的质量场与质心之间,还是两个物体的质量场与质心之间的相互交叉不对称,这种不对称的本质就是能量,这种不对称表现在物体的行为上就是运动。所以,能量与物质的因果关系是:先有物质,然后因为有物质属性之间的不对称才有了能量。能量是不可能脱离物质的两个基本属性的同时存在而独立存在的。因此,质量是绝对不可能像大爆炸理论描述的那样从能量中转换出来的。统一物质物理学明确否定大爆炸宇宙的理论。在这一点上统一物质物理学与现代物理学的观点截然不同。现代物理学认为能量可以脱离物质的实体而独立存在,并且能量可以产生出质量来。也就是说物质的实体是从能量中产生出来的。

      9.  物质运动的本质。

自由落体运动是两个物体之间的质量场与质心相互交叉不对称产生出来的。而对于一个独立的物体而言,物体的运动就是物体自身的质量场与自身的质心之间的不对称状态。当物体的质量场与质心之间的对称性被打破后,物体自身内部就出现了不平衡状态,这种不平衡所导致的就是物体的运动,以此来实现另一种意义上的平衡。因此,物质运动的本质其实就是物体对质量场与质心不对称状态的一种平衡调节机制。正是因为有这样的平衡机制存在,才使得物质的宇宙能够稳定而有秩序地运行。加速和减速运动就是改变质量场与质心对称性状态的过程。同一个物体的质量场与质心的关系在运动过程中遵循多普勒效应。因此,在物体运动前方的质量场密度变化会随着运动速度的大小而改变。速度越快密度的增加就越大。经典物理学和现代物理学都没有论及到物质运动的本质问题。

      10.      物质惯性的本质。

为什么物质会有惯性?统一物质物理学的解释是:因为物质是实体与场的统一体。也就是:物质=质量+质量场。所以,对物体运动状态的改变就是对质量场与质心之间的对称性的改变。这种对称性改变起来越困难,表现出来的就是惯性越大的现象。另一方面,因为物体运动速度越快,物体运动前方的质量场密度增加越大,因此,物质的惯性是随着物体的运动速度不断变化的。计算公式为:i=[c/(c-v)]m。其中i是物体的惯性,c是静止光速,v是物体运动的速度,m是物体的质量。经典物理学和现代物理学都没有论及到物质惯性的本质问题。但爱因斯坦有个“物体运动速度可以转换成物体质量”的理论。估计这个理论是对惯性的误解。物质运动速度导致的应该是“惯性变化”而不是“质量变化”。

      11.   对第二运动定律的改写。

因为任何物质都具有一个质量场,因此,当物体在受到外力作用的情况下质量场就会产生相应的作用。这个作用表现在两个方面,一个是静止质量场密度,另一个是动态质量场密度。例如,从太空飞来的小行星撞击地球并不能丝毫改变地球原来的运动状态。这是因为小行星与地球之间的质量场本来就有相互融合的属性场作用。所以,物质的运动并不像牛顿用F=ma描述的那样,任何力都可以让物体产生加速度的。只有首先克服了属性场相互作用所能够缓冲的力之后,剩下的力才能让物体产生出加速度来。另一方面,运动中物体的惯性随着速度的增加而增加,所以,并不是一个恒力就可以让物体无限加速运动下去的。因此,在第二运动定律中必须加入物质的另一个属性——“质量场”的影响。而质量场的影响是通过光速和质量场密度表现出来的,因此,改写后的第二运动定律的计算公式就是:F=MGmD+M[c/(c-v)]a其中F是作用力,M是质量,Gm是一个常数,D的质量场密度,c是静止光速,v是物体的运动速度,a是物体运动的加速度。现代物理学不研究这种作用力的问题。所以没有相应的公式可以比较。

      12.   物质的质量只有一个。

统一物质物理学认为,物质不存在惯性质量和引力质量之分。质量只有一个。

      13.   物质之间的相互作用。

在经典物理学和现代物理学当中,物理学家们把“相互作用”与“力”等同对待。不管是物质的实体之间还是能量之间的相互作用都叫做力。统一物质物理学不同意这种观点。因为物质是实体与场的统一体,因此,在物质之间的相互作用过程中,物质之间的相互作用既包括实体之间的相互作用,也包括场之间的相互作用。而场之间的相互作用并不遵循牛顿的三大运动定律。所以,“场之间的相互作用”不能叫做“力”。虽然物质的相互作用同时包括了实体之间和场之间的相互作用,但是,在人类可以观察到的现实的物理现象中,有些场之间的相互作用是无法直接观察到或察觉到的。但是,观察不到或察觉不到并不等于不存在。

      14.     力的本质。

什么是力?它是从什么地方产生出来的?统一物质物理学的解释很简单:力就是通过物质实体的相互接触来改变物质属性不对称性的原因。它出现在一个物理体系中的质量场与质心的不对称性向另一个物理体系转移的过程之中。所以,力只存在于实体与实体之间的相互作用上。场之间的相互作用并不能产生出力来,但可以产生出能量来。

      15.   能量的本质。

能量是场与实体的不对称状态。在一个物理系统中,如果场与实体之间处于完全对称时,是没有能量可言的。但是,当“场”与实体的质心之间出现不对称时,就出现了能量。场与质心的不对称性越大,能量就越大。

      16.   质量场是光和自由落体运动的介质。

在自由空间中,光的传播和重力现象都是在质量场中实现的。质量场是一个场。场的一个特点就是“介质决定速度”。质量场是光传播的介质,所以,质量场密度决定光的传播速度。同时,质量场也是自由落体运动的介质,所以,自由落体运动的加速度是由质量场密度决定的。

      17.   万有引力现象的产生原理。

万有引力现象是物质宇宙中的一个最基本物理现象。从上面(7)讲的“物质最原始运动的开始”中就可以看出万有引力现象是如何产生出来的了。其实,在这个现象中,完全没有相互吸引的“作用力”存在。完全是物质属性之间的不对称造成的。正是这个原因,万有引力现象才是物理学的一个最基本物理现象。经典物理学和现代物理学对万有引力现象的理解都有一个共同的特点,就是都把物体的质量与周围的空间分割开来对待。并认为万有引力现象是由来自物体内部的能量产生出来的。所以,用经典物理学和现代物理学都无法解释万有引力的本质和来源。

      18.   重力加速度来自质量场密度。

统一物质物理学认为,理解万有引力现象的关键是“重力加速度的来源”。重力加速度来自质量场密度,而不是来自重力。这个因果关系是认清万有引力本质的关键。质量场密度是物质的一个存在状态。这个状态表现在两个物体之间的力学关系上就成了重力加速度。重力加速度与质量场密度之间的固定关系是:g/D=Gm=8.38x10-10m3/s2kg

      19.   惯性运动与自由落体运动的统一。

统一物质物理学认为:惯性运动与自由落体运动的产生都来自质量场与质心之间的不对称。惯性力改变了物体质量场与质心的对称性,从而导致物体产生出了加速度。自由落体运动的出现过程则正好相反。是因为两个物体之间的质量场密度让对方的质心处于不对称状态而产生出重力加速度。所以,从本质上讲,这两种运动都是质量场与质心不对称状态的平衡机制。这两种运动状态可以用同一个数学公式来表达: a=(F-MGmD)/M[c/(c-v)]。这个公式同时包含了牛顿的两个加速度计算公式:a=F/Mg=GM/r2。牛顿的这两个公式是 a=(F-MGmD)/M[c/(c-v)]的近似计算式。当物体质量M达到天体水平时,或以超高速运动时,牛顿的公式失效。只能用统一物质物理学的公式a=(F-MGmD)/M[c/(c-v)]来计算。经典物理学和现代物理学都没有讨论过这个力学统一的问题。

      20.   构成物理现象的最小功能单元是质心。

统一物质物理学认为,自然界中的物理现象都是由“最小功能单位”而不是“最小结构单位”产生出来的。例如,天体现象的最小单位是独立的天体,而不是原子或基本粒子。物体运动的最小功能单位是独立的物体,也不是原子或基本粒子。而粒子之间的相互作用的最小基本功能单位就是相应的粒子,如电子或质子等。能够把这些大小不同的基本功能单位统一起来表达的唯一单位就是“质心”。每个独立的物理系统,无论大小或状态如何,都具有一个质心,而且只能有一个质心。一个原子有一个质心,一个苹果有一个质心,一个行星或一个恒星也都有一个质心。不仅如此,一团气体、一个星系也都有一个质心。因此,质心是产生物理现象的最小功能单位。质心在功能上是不可再分割。一个质心代表的是一个实体与场的统一体。经典物理学是以质点作为基本的功能单位。因此,经典物理学针对任何物理现象都用质点去解决。质点只反映出物质实体的质量,而完全不反映质量场的作用。现代物理学则是用量子或基本粒子作为物理现象的基本功能单位,因此,现代物理学家总是试图用量子和基本粒子去解决所有的物理学问题。基本粒子其实是结构上的基本单位。宏观物体的物理现象与基本粒子根本就无关。而量子力学中的量子是针对“能量”定义的基本单位。“量子”并不能直接表示物质的实体特性。所以,其实在量子力学中根本就不讨论牛顿力学中描述的那种“作用力”。量子力学的理论很大程度上建立在数学运算而不是物理机制上,因此,量子力学认为,能量是可以作为与实体无关的“量子”独立存在的。而统一物质物理学认为能量是不可能脱离物质的实体而独立存在的。

      21.   物理学的时间。

因为任何两个物体之间的质量场与质心都相互交叉不对称,因此就产生出了物质存在状态上的不平衡现象。不平衡导致的结果就是运动。运动导致的结果就是变化。由于运动的速度并不总是保持均匀的,因此变化也就出现了“快”和“慢”之分。人类认识自然的目的是为了掌握自然规律,为了掌握自然现象中变化快慢的规律,就不得不从自然现象中找出一个标准作为衡量其他变化快慢的尺子,这个尺子就是标准时间。也就是物理学中使用的时间。统一物质物理学认为物理学的时间就是“量化自然现象变化快慢的一个统一标准”,因此,这个标准是人为规定的,是不可变的和具有绝对性的。与人为规定的时间相对应的自然现象是“变化与运动”。变化与运动是可变的和具有相对性的。经典物理学对时间的理解基本上与统一物质物理学一致。但经典物理学似乎把时间当成一种自然现象对待,而不是作为一种人为规定的统一标准。混淆了时间与自然变化和运动之间的关系。在这一点上与统一物质物理学有所不同。现代物理学则不承认时间的绝对性。认为时间也是可以变化的。时间具有弹性,可以膨胀,可以收缩还可以倒流。这些观点与统一物质物理学完全不同。

      22.   物理学的空间。

统一物质物理学认为,“空间”包含有两个不同的定义。一个是“绝对空间”。另一个就是物质“场的空间”。绝对空间对物理学研究来说没有任何意义,因为物质是实体与场的统一体。因此,绝对空间已经被物质的实体与场所充满。所以,人是看不到绝对空间的,而且绝对空间没有任何物理功能,因此,对任何物理现象都不起作用。我们看到的“宇宙空间”其实是充满质量场的物质属性场空间。因为场是不具有实体性的物质属性,因此,在场的范围内是允许实体存在的,而且场之间也可以在同一个区域里相互共存。所以,其实,宇宙空间并不是完全真空的。把“场”叫做空间是因为以往的人们不知道物质统一性的缘故,以为物质就是有质量的实体,结果就把不存在实体的那些地方叫成了“空间”。因为每个物体都具有属于自己的质量场,因此,在每个天体周围都存在一个与该天体的质量相对应的质量场空间。这个空间的特性就是它的质量场特性。如果把这个“质量场”说成是这个天体的“相对空间”的话也勉强说得过去。但必须要指出的是,这个所谓的“相对空间”与这个天体之间的关系是“不可分割的统一体”。而不是“天体”与它的“存在场所”之间的关系。相比之下,经典物理学认为空间是绝对的,不会变化的。 空间就是物质存在和运动的场所。而现代物理学则认为空间是相对的,是可以变化的。现代物理学不承认绝对空间的存在,但也没有把空间与物质的实体统一起来。现代物理学把相对空间视为物体的存在场所。当物体的质量巨大时,就会导致那个相对空间变得弯曲。

      23.   物质的连续性。

从天体之间的表面关系上看,天体作为物质好像是不连续地分布在宇宙的空间里。但是,统一物质物理学认为物质是实体与场的统一体。人们看到的不连续现象仅仅是实体的不连续,而不是物质的不连续。如果从物质统一性来看的话,整个宇宙中的物质都是连续的。是“质量场”把所有的物体都联系在一起的。经典物理学和现代物理学因为都把物质的实体性与空间(场)分割开来对待,因此是无法得出这种物质连续性的结论的。

      24.   物质统一性必将导致物理学理论的统一。

统一物质物理学认为,所有的自然现象最后都会统一到物质的统一性上来。所有与物质实体有关的物理现象最终要统一到物质的“质量”上,与物质的“场”有关的所有物理现象统一到质量场上进行解释。而质量与质量场就是统一的物质属性。所以,所有解释自然现象的物理学理论必将统一到物质的统一性上。相比之下,经典物理学甚至在“惯性力”与“重力”理论上都不能统一。虽然一些现代物理学家在努力试图统一物理学理论,但是因为没有认识到物质的统一性,所以在理论上是无法得到统一的。例如爱因斯坦认为整个宇宙是一个引力场,因此一直想用引力场把所有的场统一起来,但是,因为他不知道那个引力场的本质是什么,所以根本就无法实现这个统一。

      25.   物理学理论问题一定要从物理机制和本质上进行研究。

这是统一物质物理学的一个基本科学思想。理论研究与技术研究不同。技术要求的是准确,而理论要求的是正确。自从伽利略时代开始,物理学就走上了“万物皆数”的时代。直至今日,物理学家们还都深信“自然界的秩序一定满足数学规律”,因此,无论是经典物理学家还是现代物理学家都非常崇拜数学的力量。他们研究物理学问题的一个基本科学思想就是:物理学理论问题一定要从数学描述和数学模型上进行研究。他们并不重视物理机制和本质的问题。

从上述列举的这些内容就可以看出,统一物质物理学是一个完全不同于经典物理学和现代物理学的全新物理学理论体系。从最基本的物理学观点、基础理论和科学思想到使用的研究方法全都不同,甚至对“物质”本身的理解就是不同的。这些不同导致统一物质物理学的理论与经典物理学和现代物理学理论出现了很大的不同,甚至可能完全相反。在当今主流物理学理论研究已经走入死胡同的今天,统一物质物理学的出现能否让物理学起死回生让人拭目以待。

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