目　　　　录

　　科 普 版

　　前　言　　　　..........................................06...009
第 一 篇　和天地宇宙对话 　..............................48...015
　　　人类的天性　　.............................................015
　一、面对万千物象世界，我们理解了多少？　............017
　二、科学的发展，我们却拥有更多的问题　　............027
　三、物性的领悟　　.............................................035
　四、自然界的素描图象　　....................................053

第 二 篇　地球人类的物理科学 　........................64...065
　　　梦生梦灭话科学　　.......................................065
　一、现代科学的理论问题　　.................................074
　二、科学再次面临变革　　....................................086
　三、重塑科学的艰难　　.......................................097
　四、现实视角解读时代科学　　..............................112
　五、科学是否能够战胜所有的神秘？........................122

第 三 篇　物质论 　..........................................36...129
　一、物质是什么？　.............................................131
　二、物质世界的实在性和确定性　　........................134
　三、物质只有一个种类　　....................................141
　四、物质可以无限小吗？　....................................149
　五、物质的基本组织--原气　　...........................155
　六、物质普遍存在吗？　.......................................157
　七、物质世界的运动图景　　.................................161

第 四 篇　物体论 　..........................................42...165
　　　物体问题的本质　　.......................................166
　一、孤立问题的思想方法基础　　...........................169
　二、物质运动的系统性　　....................................173
　三、物质运动系统的层次结构　　...........................179
　四、物体的动态性　　..........................................184
　五、物体的相对性　　..........................................196
　六、物体的群体性　　..........................................202

第 五 篇　度量论 　..........................................50...207
　一、时钟和时间　　.............................................208
　二、物体的运动和物体的长度　　...........................220
　三、光速问题、百年困惑　　.................................230
　四、物体会受到系统环境的影响吗？　.....................240
　五、科学是科学家编写的故事　　...........................249

第 六 篇　运动世界 　.......................................55...257
　一、科学中的数学理念　　....................................257
　二、时代科学理论与应用脱节　　...........................269
　三、物理规律与参考系　　....................................277
　四、寻找真实的运动世界　　.................................295
  灰色的机械论　.............................................06...313

研 究 版 

第 七 篇　形象物理的数学基础 　........................68...325
　一、理论序言　　................................................325
　二、自然哲学的形象理论概论　　...........................337
　三、形象物理的数学基础　　.................................346
　四、形象物理的方法基础　　.................................367
　五、运动效应规律的探索　　.................................378

第 八 篇　引力中的热现象 　..............................20...393
　一、引力中的热现象　　.......................................393
　二、引力中的热现象实验研究　　...........................400
　三、就引力温差实验答复质疑　　...........................411

第 九 篇　电磁现象 　.......................................16...413
　一、机械观下的电磁物象！　.................................414
　二、电磁知识与相对性理念　　..............................419

第 十 篇　太阳的引力和行星的运动 .....................56...429
　一、太阳的引力　................................................432
　二、行星的运动　................................................449
　三、双星的运动　　.............................................462
　四、引力中的光波和物体　....................................467

第十一篇　理论预言和实验验证　　.....................28...485
　一、说说实验的重要性　　....................................485
　二、求象科学是理论预言实验的竞赛　　..................487
　三、相对论原理与以太实验　　..............................490
　四、Sagnac 实验　　.............................................492
　五、一些实验设想和实现技术　　...........................495
　六、引力磁场理论预言卫星陀螺实验　　..................504
　七、各种理论对于GP-B实验的预言 　　..................506

第十二篇　哲学思考与总结　　...........................60...513
　一、面对科学的复杂情感　　.................................513
　二、理论只是捕捉物象的工具　　...........................525
　三、物理中的数学风格　　....................................541
　四、科学是理论的竞争　　....................................548
　五、串联物象的故事主线　　.................................563

后　记　......................................................06...571

　　2.4. 非常物象是否可以走回到过去朴素方法的解释？

　　现代科学中朴素方法没有很好解决问题而依赖于相对思想分析的物象有：光速问题、加速迟钝、粒子寿命延长、时钟走慢、E = mc ² 质能方程的线索事理、行星轨迹超常进动和引力中的光波运动规律。现在介绍信仰朴素力学的学者们对这些问题所作的朴素力学解释。

　　相比而言，加速迟钝这个问题比较容易解决。后来我发现很多信仰朴素力学的学者想了很多办法解决这个问题，比如，李红斌、马国梁 两位物理老师曾多次主张这样的观点，对于运动的物体力作用效果存在弱化效应。也有很多人认为加速迟钝只是粒子质量增大的表现效果。当然也有人比如本书作者主张这里应注意存在双重原因的可能性。所谓双重原因，是认为这个加速迟钝问题既有加速对象运动时候（种子吸收水分）质量增加的原因同时也有对于运动的对象力作用效果弱化的原因，也就是相当于‘子弹打木块'模型解释。如果本书作者的理解是正确的，那么科学原来忽视的问题因素可能是，力是物质对于物体的作用和力作用过程中存在物质的不平衡转移。

　　时钟走慢也许不难做点解释，也许很难做出严格意义上的朴素图像，或者这个时代的学者不管哪种风格的学者或多或少有着现代科学理论各种结论的先入之见，也许很多学者至今还没有意识到真实的时钟走慢现象的存在。马英卓 老师认为并不存在真正的时间变慢，他说，人的寿命也可以在接近光速的情况下延长，这可是走歪路了。

　　时钟是什么？仔细想来，时钟不过是一种复杂的转动机构，也可以是一个振动模型、转动模型、电阻电感振荡电路或者光波来回反射机构，引力气体中运动物体的这个内部周期运动过程受到引力气体流动的影响是可能的，从而导致时钟的走时速度发生真象的变化。湍急的水流会影响轮渡的速度，气体中运动的两个反射小镜面，反射声波的确需要更长的时间，这也许就是时钟走慢的某种形象图像。近日点的地球运动速度更快应该具有更大的质量，质量的来源是地球和太阳之间的引力场气体加入了地球作为动态物体的物质组成。根据角动量守恒原理，在太阳看来地球此时自转运动可能要慢一些。不过从地球上来看，一切都变慢了，也等于一切都没有变慢。光在运动的镜面来回反射作为时钟，这是相对性理论的时钟机构。当然如果运动是相对于引力气体而言，那么运动时钟的走慢作为一种真实发生的物象是一种单向的效应。引力中静止的时钟走得快，引力中运动的时钟走得慢，与在哪个参照系上观测无关。

　　引力气体中的运动时钟走慢是真实发生的内部运动变慢现象。物体的外部运动会牺牲物体的内部运动，比如运动的空气温度较低。让我们将口对着自己的手呼气，手会感觉到暖风，用力吹气，手会感觉这个时候是凉风。为什么同样温度的气体，变成不同速度的气体会让手掌有不同的温度感觉？其实，运动气体的内部分子运动程度较低，这并不是什么神秘现象。复习复习普通物理的课程，这方面的热学道理我们应该能够回想起来。实在忘了，能量守恒也可以告诉我们，气体扩散的整体动能来自于内部气体分子的推动。在这个空气自扩散过程中，气体牺牲气体分子的内部运动为气体的外部整体运动做出了贡献。根据这方面的道理，我们作出一个惊奇的推论，地球的公转运动的加速有着地球自转运动的牺牲，地球在近日点的时候地球真的自转慢了。

　　由于业余研究信息的不畅，很多偏流学者各自独立地寻求时钟走慢现象的各种动力学描述。这方面的工作在网络时代被逐渐发现，比如 肖军 先生根据运动原子质量增加来推导电子绕原子核的转动角速度减小。他假设运动原子电子轨道半径不会改变，原子中的电子质量增加符合 m = m ₀ / sqrt (1－v ²/c ² ) 算式，即整个运动原子的质量增加毫无保留地按比例分给原子中的电子和核子，以此论证时钟走慢的规律 ω = ω ₀ sqrt (1－v ²/c ² ) 。但是这种理解会有一个接近光速运动的物体存在内部运动趋于无限静止问题，这个问题不仅是个理论上的不自然问题，也缺乏实验方面的事实根据。比如光子内部运动趋于完全静止，但是实验表明光子有自旋。理解运动粒子的寿命延长和运动时钟的走慢也是困难的问题，关键的问题应该想到引力中运动的物体是全方位膨胀的现象，而不是受制于相对论先入为主的理论结论-运动物体沿运动方向长度缩短。当然很多人们不赞成本书作者给出的解释。时钟的问题，后面还会有专题问题。

　　光速是个关键的问题也可能是个困难的问题，不过现在有很多新的以太论方案能够更好地解决这个问题。新的以太论强调真空并不存在，宇宙空间充满着一种具有超级流动性的气体-原气，原气没有流体阻力，但是具有质量和惯性，粒子则是原气的漩涡和漩涡构造，场是原气涡动形成的应力分布，光是原气中的波动。现在这方面的文章很多，只要没有成见和愿意看这方面的文章，网络时代也很容易搜索到。当然科学无条件地拒绝物象模型方面的构造则是科学的事情。当然原气运动模型的数学化是这方面下一步工作的难点，这也是真正关键的问题。

　　说到关键的问题，朴素力学方法能推导出 E = mc ² 吗？如果不能解决这个问题，一切一切的形象理解也许完全等于零。只想提醒大家质能方程 E = mc ² 在分子理想气体中也有类似的  总热能 = 质量×声速 ²，Q = mu ²  这样的算式。如果分子理想气体中 Q = mu ² 这样的算式存在，我想可以相信质能方程 E = mc ² 是可以在朴素力学的思路上搞清楚来龙去脉的。

 　　3.5. 运动物体膨胀的构想与时钟的走慢
　　本书作者也有幸早年从无锡轻工业学院朋友那里得到一本早期的论文集，书中有德国学者 Heisenberg 先生的很多文章。在 Heisenberg 先生的文章中提到很多的物理现象，其中高速质子束与高速质子束碰撞实验中有效碰撞截面积增加的结论引起我的兴趣。这一实验结论与一个世纪以来主流科学的理论结论正好相反。事情说的是这样一个现象事实，即越是高速运动的粒子束对撞实验中越是有更多比例的粒子发生碰撞事件，这可能意味着引力中运动的粒子实际上不是延运动方向缩短，而是运动粒子拥有更多的物质数量的同时也拥有更大的空间伸展和内部运动世界的变慢。如果我们相信引力中的运动物体确实有一种真实的膨胀效果，引力中的运动粒子寿命延长和引力中运动的时钟可以走慢因此变得容易理解。也许这是一个非常通常的道理，就像人的体重增加会导致一个人变得行动迟缓，也像地球的膨胀会导致地球转动变慢！

　　相对性理论指出的时钟走慢现象和所提出的时间延长一说，是相对性理论的奇妙魅力之处和理论的中心问题之一。应该说，人们应该从现象中总结理论，然而我们之中很多人像我这样只能从理论中学习物象。时钟走慢这一物象也是最初从狭义相对论讲义中了解到的。我觉得时钟走慢是可以理解的，而时间延长的说法则不容易被人们所真正弄懂。可以相信有时钟走慢这样的物理性现象。我最初的理解是，时钟是一个由摆的振荡节奏控制的转动机构。如果时钟在各种物质场中的整体运动能够导致时钟机件长度，机件质量，受力效果三方面因素中的任何一方面因素产生变化，都将会引起时钟走时速度的变化。运动的时钟既然存在着质量的增加现象，构成时钟的构件会不会因为运动时钟的质量增加也可以分享到一部分质量增加呢。如果运动时钟会因为时钟的整体运动导致时钟内部的机件的质量增加，它应该可以影响到时钟机构的走慢。
　　据讲义介绍，高速运动的不稳定粒子可以有更长的寿命。当然，说起来这与时钟走慢是同一种事体，但是，寿命延长的机理比较起来更难以想象。Heisenberg 先生在他的文章里透露了他对于这一问题的无比困惑。他说，μ 子的平均寿命只有 1.6×10－6 秒，即使以光的速度也只能行走几百米的距离。这种产生于几万米远的大气外层的粒子何以在地面上可以检测到呢。看来，不稳定粒子以怎样一种机理使其过程延续更长的时间，不是一件容易搞得清楚的事情。 

　　后来，我想到运动时钟的走慢可能与物体的运动膨胀现象有关。或者说事情是这样，在内部运动速度受到外部运动影响不大的情况下，运动时钟的走慢可以推导出运动时钟膨胀的结论。我的想法是所谓 时钟走慢，指的就是时钟指针运动角速度变慢。其实，最初我是从运动时钟走慢现象中，根据运动学定义算式 ω = v / r　推断时钟指针的运动角速度变慢，而指针尖端运动速度减少有限，从而得出运动时钟的指针必然伸长和时钟必然膨胀的结论。然后将此结论与 Heisenberg 先生的论文介绍的质子束与质子束碰撞实验中质子有效碰撞截面随质子动能增加而增加的现象加以联系。质子对撞实验中有效截面的增大能不能说明运动物体的膨胀？现代科学当然不会承认粒子的碰撞截面可以表征物体的长度性质。承认了粒子的碰撞截面可以表征物体的长度性质，岂不等于承认了相对性理论的错误！在关键问题上人们的观点总是不会含糊的。但是，奇怪的是科学却并没有因此完全拒绝 Rutherford 的长度测量方法，即用粒子散射方法得到的有关原子核大小方面的数据。另一方面，如果物体正像相对性理论所描述的那样，沿运动方向缩短，运动垂直方向长度不变，就很难理解运动质子的碰撞截面可以好多倍数地增加这一实验事实。但是，我没有发现有以往的和现在的学者以此来否定相对性理论在运动物体长度方面的结论。当然，即使有过这方面的理论责难，战火硝烟或早已散去，或信息闭塞的原因，所有的争论史实没有被本书作者发现。或许的确是为了避开与相对论结论的矛盾，人们在建立渐近区理论处理粒子碰撞现象时，发明了"有效碰撞截面"一词。
 

　　另一方面，从更多的物质需要更多的运动空间考虑，我们也倾向于运动物体拥有更大质量的同时拥有更大的空间伸展。
　　一直来，我只能从思想意识方面对相对性理论提出批评和质疑，但是我也在一定程度上意识到对于主要依赖于实证哲学走上物理科学舞台的带有唯像性质的理论来说，它也许只是佩服来自于实验结论的说服。而这一貌似主理而实则不免带有唯像性质的理论在吻合实验方面一直来做得很不错。所以寻找这一理论的实用功能方面的缺陷是非常困难的。运动物体膨胀的想法使我不久明白相对性理论在这一领域可能存在实用功能方面的缺陷。所以，运动物体膨胀想法的发现令人兴奋，而且这一比较新颖的结果与相对性理论的结论恰好相反。这给从实验上判别这方面理论的正确与否提供了一点可能性，从而使本人在这方面的工作有可能不是总是枉费心机的工作，这也鼓励着我把这方面的工作坚持下去。这也是形象理论与相对性理论之间在物象理解结论方面其中为数不多的明显不同的结论中的一个。这也部分印证了我当初认为的不好的理论能够得到一些正确的结果，但不是总能得到正确的结果。众所周知，相对性理论在长度方面的结论并不能像它的其它结论那样吻合实验结论和令很多人满意。
　　如果我们能够相信运动物体的膨胀想法，那么，很多难以理解的高速物象就会有一个完整的形象图景。也由于物体运动膨胀概念的发现，很多困惑物象突然变得豁然开朗。时钟走慢和粒子寿命延长主要是由于时钟因于运动膨胀和运动膨胀的粒子系统，系统分解需要更长的时间。正像更加稀薄的物质分布化学反应需要更长的时间。运动物体拥有更大的质量和运动物体拥有更大的空间伸展这两个说法也比较和谐。当然再好的想法最终还都离不开要由实验方面提供更多的支持。只有越来越多的实验支持这一想法，地球绕着太阳转的想法才能成为人们能够接受的观念。 

　　说到实验验证方面，相对性理论与实验结果总有魔术般的吻合，这也是这一理论能够成功的功力所在。理论这方面的魅力也导致了大部分专业物理学家对于这一理论的崇拜心态。一般说来唯像性质的理论存在牺牲科学整体和统一的一面，却不乏在特定的历史阶段具有很好的分析和解释新的实验现象的功能。但是，关于长度方面的验证迹象却总是不能像其它方面的实验结果那样吻合理论。这方面的实验迹象一直来总是很有趣的，不多的人们是说根据实验认为在运动电子上观察加速管变短。可是，为什么人们只能说根据实验认为在运动电子上观察加速管变短，为什么我们不能根据实验得出我们从实验室角度看运动的电子存在沿运动长度缩短效应？加速管变短肯定不是事实，从运动电子角度观察加速管变短应是一种表象，实际上是运动电子膨胀以后产生的周围世界变小这样一种相对大小效应--难道你不认为世界在长大的孩子眼中会变小！
 

　　不过有时想来世界就这么简单，倒是真有点让人不敢相信。既然世界原来是如此简单，为什么我们的科学把它搞得如此复杂呢。这个问题也许只有专业的科学哲学家才能够很好地回答了。不过，类似的事情，在现在看来，地球自转是很简单的吧，甚至古希腊时代就有希腊学者提出了地球是转动的观点，为什么直到伟大的学者 Copernicus 还圆圈套圆圈搞得那么复杂呢。至于相对性理论又是如何得到运动物体长度缩短结论，我也知道这是 Lorentz 变换的结果，不过我总对于物理学中这种过于数理性的方法持保留态度。
 

　　不过，关于物体膨胀可以导致物体转动变慢这一说法，我们不乏直觉观念和经典物理学上理解的方法。由角动量守恒原理可以知道，转动物体由于某种原因导致体积膨胀，转动物体必然减慢转动角速度。比如，体操运动员表演旋转舞姿时候，当他收拢手脚紧缩时候，他会转得飞快起来，当他重新撒开手脚时候，他又会转得慢了。所谓时钟走慢，不就是时钟指针拥有了更小的转动角速度而已。如果时钟会因于运动而膨胀，那么，时钟里的所有转动依据角动量守恒原理都将减慢转动角速度，当然也包括时钟指针的转动角速度。如果有一天上帝把地球变大一倍，我们围绕着体育场跑一圈是不是需要更长的时间！

　　抑或是信息的闭塞，我没有发现其它学者提出类似的观点，即认为物体不是沿运动方向缩短，而是沿各个方向膨胀。但是这并不妨害我对于运动物体膨胀想法的执着。运动物体膨胀想法的发现为各种非常物象的形象图景提供了本人认为是非常满意的一种思考思路，这也是本书作者的形象理论一个很有代表性的结论。重要的是在这一想法基础上能够得到其它更多的新颖结果。所以形象理论对于物体运动膨胀这一想法的坚信是自始至终的，如果这一结论无法赢得多方面的实验支持，本书作者将为科学感到遗憾。
　　也许，为高速物象寻找一幅机械学图景事实上终归不是一件十分困难的事情。困难的事情是要寻找到这样一些物象，不给现代的科学留下丝毫的辩解空间，这一工作才是非常困难的事情。光速太快，中间过程无法捉摸，光速的参照系可变性与光速的参照系不变性一样至今仍然没有获得严格的实验验证，其实这类观点可能永远不能获得严格的实验验证。长度方面的现象验证也同样存在着困难，宏观长度的变化效应太小，纳米级的长度变化，会完全淹没在力学和热学的长度变化之中。微观的长度又太短，高速运动中的粒子，怎么能肯定它是 1.0 纳米而不是 0.1 纳米，这为旧理论的捍卫者的辩解留下了空间--即碰撞截面能否表征所谓物体的长度性质。在关键的问题上，人们总是不会含糊的，所以不能期望，相对论者们会承认粒子的碰撞截面能够表征物体的长度性质。
 

　　本书作者注意到理解现代物象世界中的时钟走慢现象，关键的问题是，时钟走慢就是时钟指针的转动角速度减少。事情正像膨胀的地球会导致地球的转动角速度减少一样，运动膨胀的时钟时钟指针转动角速度也会减少。如果有人有办法让太阳系中行星的轨道膨胀，同时在这一过程中我们假定角动量守恒原理依然成立，那么行星环绕太阳转动同样的圈数肯定需要更长的时间。在这里，行星和太阳的连线也许是某种意义的时钟指针。这一意义的时钟指针的转动角速度随太阳系行星轨道膨胀而减少。那么由此我们可以想到运动膨胀的通常时钟指针转动角速度也可以减少，时钟也许不过是更复杂的行星系统而已。
　　其实，即使我们假设相对性理论的结论是对的，高速运动的粒子拥有更大的质量，而长度在运动方向缩短，将会出现物质密度趋于无穷大的奇点。很小很小的空间里，集中密度很高的物质，想来也应该发生引力塌缩，而成为"小黑洞"。运动长度缩短从理论上说总不是很说得通。也许每一个地球人都觉得运动物体延运动方向长度缩短是一个非常别扭的结论，可能只是由于没有更好的思路，我们很多人无奈地把它暂时接受下来。职业科学家通常会在时代理论框架下努力工作并努力协调理论和物象世界之间的不一致。当然，这也会碰到工作中的很多困难问题，比如重离子碰撞实验中出现许多疑难问题，人们支持制造超级对撞机器的热情在逐渐消失，核聚变装置研究多年，实际工作效果总是达不到理论效果，等等。那么我们是不是可以从这些情况中领悟运动物体长度方面真实的物象图景？
　　本书作者回顾了过去感兴趣的物象问题，以及感悟这些物象事理的历程。当然在科学进步的今天，也肯定会有其它更多的物象问题或者理论思想问题令我们感到兴趣。能够与大家共同讨论科学的问题，肯定是令人愉快的。所以更多的物象问题和理论问题，作者会在本书的其它地方或者本书作者的其它著作中继续进行讨论。