第一科学难题答案：暗物质一部分是基本粒子其他不是、可探测

                      贾小京              2019年9月10日

摘要：首先要搞清物质的性质和定义，再研究探测暗物质。依据实验对物质新定义“以惯性、体积和位置显示的实体”。由此可知宇宙物质系统具有实体性、连续性、守恒性和差别性、平衡性、时间性——据此可将宇宙分为三部分：引力场内凝聚态的高密度物质（含更高密度的可视物质）、平均密度物质和平衡力场内扩张态的低密度物质；如果“粒子性是指凝聚态的物质（如原子核和它周围的场）”，那么答案是：宇宙一部分是基本粒子构成的（指引力场内凝聚态物质）、其他部分是非粒子物质构成的。暗物质=引力场内不可视的基本粒子+宇宙平均密度物质+平衡力场内物质。可根据物质的性质和规律探测暗物质。

关键词：第一科学难题、暗物质、答案

中国科协在第二十一届中国科协年会闭幕式上发布了2019年20个对科学发展具有导向作用、对技术和产业创新具有关键作用的前沿科学问题和工程技术难题。

其中：01.暗物质是种能探测到的基本粒子吗?——暗物质很可能是一种未知的、相互作用非常微弱的基本粒子，可以建造超级灵敏的粒子探测器来进行研究。暗物质粒子一旦被发现，将成为人类科学史上具有划时代意义的重大成就，会对未来粒子物理与天体物理的发展产生巨大影响。（此题由中国物理学会推荐）

1.我的答案是：暗物质一部分是基本粒子其余不是、可探测。

2.理由：要想研究暗物质，必须首先搞清楚什么是物质？即必须对物质的基本性质（特征）给予“符合事实（即唯物、道法自然、事实求是）的描述、即科学的定义”——才能真正理解物质的性质和本质，并据此研究和探测暗物质！否则，在错误的基本概念上推理、建立理论，或靠假设、猜想、等效、预言、模型等人为的脱离事实的胡猜乱碰，甚至造假证据，只能是越错越离谱、离真理越来越远。

2.1.物质新定义：物质（即物体、惯性质量、质量、自然、宇宙等；下同）是惯性、体积和位置显示的实体、或称质量空间。（引自平衡原理系列的新浪博客论文《引力场不同距离实验推翻厄缶实验  广义相对论不成立/用实验证明惯性质量与引力质量的性质和关系》http://blog.sina.com.cn/u/1146264033）。

其中惯性定义：物体保持原状态的能力。体积（含空间）定义：物体的大小。位置定义:物体独占的点或区域。位置的独占性显示物体之间的区别“此物非它物”、和系统的整体关系“此物与它物”。如笛卡坐标三维空间中的交叉点和点之间的系统关系。一个物体在宇宙中永远独占一个位置，两个（或更多）物体不能占有相同的位置；对系统而言，位置不能重复、只能移动即交换、不能被创造或消灭、即守恒；事实证据是：任何密度分布变化都是从实际物体的位置移动开始，如各种数学公式中反映实体变化的基本要素位移x。

2.2.物质新定义的意义：新定义已明确宇宙具有物质性、连续性、守恒性；由此可推导宇宙的差别性、平衡性和时间性:

2.2.1.物质性即实体性：以惯性、体积和位置三要素显示的客观实体。

2.2.2.连续性：显示宇宙的整体性（即系统性和封闭性——无限即包含一切、不存在外部或外因）、逻辑性、规律性、可认知性——事实证据：抽真空实验和测量物体惯性的实验可证明“物体的惯性、体积和位置不可分离，即宇宙是连续的物质系统、不存在绝对真空”；如果宇宙不连续，则整体性、逻辑性、规律性、可认知性都不成立。

2.2.3.守恒性：即以惯性、体积和位置三要素显示的宇宙实体不可能被创造或消灭，三要素不可能“相互转化（无法证伪）”，即三要素都分别等于常数。

2.2.4.差别性：指宇宙实体是密度分布不均的（有目共睹不证自明）、即宇宙原本具有差别（指系统密度差、力、弹性势能）——证据：如果宇宙实体原本没有差别（指密度均匀分布）、就不可能存在任何演化、就不可能有千变万化的现实世界。

2.2.5.平衡性：宇宙实体的差别（即系统密度差Δρ总、力、弹性势能）“只能始终”以成对的高密度差与低密度差、大小相等方向相反、作用在同一系统平均密度面两边的密度分布结构存在，简称：平衡（结构）；始终保持平衡结构关系的变化，称动平衡（运动）；运动规律为：密度之比等于其体积之反比ρ1/ρ2=v2/v1——这是物质（实体）守恒的性质决定的！也是能量（力F）守恒的原因。所以

质点的密度差Δρ总即力F=（ρ1-ρ0）-（ρ0-ρ2）

=m/2（v/2-Δv）-m/2（v/2+Δv）

=Δρ1（高密度差显示引力）+Δρ2（低密度差显示平衡力）

=2Δρ1（或=2Δρ2）；

式中: ρ1表示质点受力被压缩Δv后的部分密度，ρ0表示质点原密度（指宇宙平均密度），ρ2表示质点被扩张Δv后的部分密度，m/2表示保持平衡关系（对立双方质量始终相等）（v/2-Δv）和（v/2+Δv）表示质点被压缩的体积Δv与被扩张的体积Δv相等、以保持总体积始终不变，即守恒。

力F的本质：是系统密度差、弹性势能（即物体恢复原状态的能力。请注意！它与惯性即物体保持原状态的能力正好相反、是一对！）——统一了所有的能量形式！ 证明了：力F是物质密度与体积的连续变化——即“力F是连续的，不是量子性（不连续）的”！力F以相互作用形式的传播“只能是连续的”！！

2.2.6.时间性：时间t定义：物质的差别（即系统密度差Δρ总、力F）始终按固定的比例关系变化的规律。事实证据：时间反映宇宙动平衡变化的顺序和大小（标准）；即时间t就是对宇宙动平衡演化规律的描述，即动平衡无休无止、时间无始无终。铁证：已经过去的、正在发生的和未来的，绝对无法改变——证明顺序！力F（即差别、变化）必须除以时间才能比较大小——证明标准!

2.2.7.小结：对比可知：物质性、连续性、守恒性显示的是宇宙物质系统固有的实体性质；而差别性、平衡性和时间性显示的是以物质实体为基础的演化（本质：密度分布变化）结构和规律（即本质）——它们互为证据、构成了严格自洽的证据链。

请注意：将实体与实体的演化明确区分——体现了对物质的认识更深刻！实体对实体的演化结构和规律具有“绝对（规范）”的意义！

2.3. 牛顿力学（或现在学术主流）的物质定义：

物质为构成宇宙间一切物体的实物和场。物质的种类虽多，但它们有其特性，那就是客观存在，并能够被观测，以及都具有质量和能量。

 质量（mass）是物体所具有的一种物理属性，是物质的量的量度，它是一个正的标量。质量分为惯性质量和引力质量。自然界中的任何物质既有惯性质量又有引力质量。这里所说的“物质”是自然界中的宏观物体和电磁场、天体和星系、微观世界的基本粒子等的总称。

最初，牛顿把质量说成是物质的数量，即物质多少的量度。

在牛顿力学中，给定的物体具有一定的惯性质量（用字母表示），它作为一个与时间和空间位置无关的常数出现在牛顿力学第二定律之中：F=ma。惯性质量是物体惯性的量度：对于m越大的物体，就越难改变其运动状态（速度）。在牛顿力学中，没有惯性质量等于零的物体存在。

20世纪，爱因斯坦在广义相对论中提出等效原理就是以惯性质量和引力质量相等这一前提为依据的。因此，惯性质量和引力质量是表征物体内在性质的同一个物理量的不同表现 。（以上对物质和质量的解释2019年7月17日摘自百度百科）

小结：牛顿力学：物质是构成宇宙一切物体的实物和场、即客观存在，并都具有质量（含惯性质量和引力质量）和能量（即力）。惯性质量与时间和空间位置无关，不能等于0。

广义相对论的理论基础是：惯性质量=或等效引力质量，认为惯性质量和引力质量是表征物体内在性质的同一个物理量的不同表现。

2.4.物质新定义与牛顿力学物质定义的对比：

物质新定义是依据“物体的惯性测量实验，即对任何物体惯性的测量，都是对该物体的惯性、体积和位置的共同测量，无一例外”——证据确凿无可争辩！

对比牛顿力学的物质定义：把物质的客观实体与实体的演化和规律笼统地罗列，没分清质量与能量（指惯性质量与引力质量——本质是：实体与实体的演化）的性质和关系（当然这是对物质的初步认识，无可非议）；也没有搞清时间（指差别变化的规律性）和空间（空间与惯性不可分割）的性质；造成对物质、宇宙的性质和整体认识错误。

相对论的错误在于理论基础脱离实际：如没有认识到牛顿力学的不足（如物质定义错误，F=ma没有反应力的本质、只是经验公式等）、错误地假设“真空中光速不变”和“惯性质量=或等效引力质量”。

3.平衡原理（即平衡关系）描述的宇宙：

3.1.宇宙是物质（以惯性、体积和位置三要素显示）构成的、连续的、守恒的客观实体。

3.2.宇宙是物质密度分布不均的——这是宇宙动平衡原理揭示的宇宙的初始条件（有目共睹不证自明）、是宇宙演化（运动）的原因：由于物质密度分布不均，使具有密度差（弹性势能）的部分；自然向宇宙平均密度（即系统平衡点、弹性势能0点）部分，做恢复原状态的弹性恢复运动，但此局部密度差的弹性恢复、意味着其他区域密度差的形成——由此形成此起彼伏、循环往复的动平衡运动，即形成了宇宙无穷无尽的演化（本质是：密度分布变化）。时间就是对动平衡运动的描述（指对变化的顺序和大小规律的描述）——动平衡无休无止、时间无始无终。

3.3.平衡原理[任意封闭空间（质量与空间不可分割）瞬时平衡]揭示了力F的存在方式：差别（即系统密度差、力、弹性势能等一切能量形式）“始终”以高密度差与低密度差、大小相等方向相反、成对分布在系统平均密度面（即弹性势能0点）两边的密度分布结构存在，简称“平衡”；始终保持平衡结构关系的连续变化，称为“动平衡（运动）”，运动规律为“密度之比等于其体积之反比ρ1/ρ2=v2/v1”——这种物质分布的普遍结构和运动规律（即自然的本质）、是物质守恒的性质决定的！也是能量守恒的原因！

3.4.质点的定义：宇宙平均密度处的单位球型实体（或质量空间）。宇宙平均密度处指：力即系统密度差永远不变的弹性势能0点。把质点定义为球形实体原因是：质点一旦受力，就会变成內密（引力的凝聚效应）外疏（平衡力的扩张效应）的球形平衡结构体——这是宇宙的普遍结构（如各种星球、天体、原子和它们周围的场）。

质点表示物体不受力时、密度为宇宙平均密度即弹性势能0点、（相对运动）绝对静止的物质原状态（相对任何变化）。

一切物体、包括宇宙（自然）都可以看成是由质点构成的。一部分质点可因受力大小不同、弹性变形不同、形成具有不同密度差（对宇宙平均密度、势能0点而言）的基本粒子，引力场（呈凝聚态）内的一切物体都是由不同数量、具有不同密度差的基本粒子构成的（如太阳、地球等引力场内的一切，包括可视物质）；但其他的平均密度物质和（扩张性的）低密度物质——它们不呈凝聚态、无粒子性。

3.5.对物质和暗物质的解释：

根据上述描述：可将宇宙中的物质分为三大类：即高密度物质（指引力场中显示凝聚态的所有物质）、宇宙平均密度物质（显示弹性势能0点、绝对的静止、物质的原状态）和低密度物质（平衡力场中显示扩张态的物质）。

以太阳系举例：太阳引力场内的物质（包括太阳、地球、其他星体、天体等可视物质和它们周围的全部场）——为高密度、凝聚态物质；太阳引力场球形边缘的势能0点处——为宇宙平均密度物质；再远至太阳系不受力的原状态的球形边界，为太阳平衡力场内的物质——属于低密度、扩张态物质；其中太阳、地球、其他星体和天体为更高密度的可视物质、即物质，其它为不可视物质、即暗物质。

结论：物质=引力场（含可视物质）+宇宙平均密度物质+平衡力场；

暗物质=引力场内不可视的基本粒子+宇宙平均密度物质+平衡力场内物质；

如果“粒子性是指凝聚态的物质（如原子核和它周围的场）”，那么本文的答案是：宇宙一部分是基本粒子（指引力场内凝聚态物质）构成的，其他部分是非粒子物质构成的；可依据物质的性质和规律探测暗物质。（正文结束）

参考文献：

1. 本文对物质新定义：引自平衡原理系列的新浪博客论文《引力场不同距离实验推翻厄缶实验  广义相对论不成立/用实验证明惯性质量与引力质量的性质和关系》 贾小京著 2018年9月20日http://blog.sina.com.cn/u/1146264033。

2.大英百科(大英百科在线韦氏学院词典)解释的平衡概念：“相反（或对立）的力量（或势力）彼此相等（或匹敌）的一种状态”。原文: “a condition in which opposing forces are equal to one another”。

本文2.2.5节和3.3节对平衡的描述，是对上述解释的认可，并指出：平衡关系（即平衡原理）反映了宇宙物质系统的普遍结构和运动规律（揭示了自然的本质）——引自《平衡三原理（平衡关系）的结构动力关系 》贾小京著 2013年7月24日  http://blog.sina.com.cn/u/1146264033 。

3.本文对相对论理论依据的引述，引自《狭义与广义相对论浅说》（美）爱因斯坦著  杨润殷译  胡刚复校  北京大学出版社2006年1月第1版

4. 本文2.3节对物质和质量的解释2019年7月17日摘自百度百科。