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【阅读材料6】
当今物理学９７个悬而未决的难题： 以下是摘自《自然杂志》１９卷４期的 ‘探索物理学难题的科学意义'的 ９７个难题！ １．自然界是否存在五种以上的基本作用力？ ２．基本物理常数的数值会随时间改变吗？ ３．自然界的基本常数为什么具有现在的数值？ ４．引力能否被屏蔽？ ５．负引力存在吗？ ６．宇宙中不断有物质创生吗？ ７．引力子，你在何方？ ８．新以太是否存在？ ９．为什么时间具有方向性？ １０．宇宙时是不均匀时间流吗？ １１．为什么物理学的基本方程都具有时间反演不变性？ １２．为什么绝对零度不可达到？ １３．为什么热水比冷水冻结快些（Erasto Mpemba问题）？ １４．运动物体的温度会改变吗？ １５．开放系统的熵具有什么物理意义？ １６．湍流形成的机理是什么？ １７．地球磁场极性颠倒的原因是什么？ １８．南极空洞是怎么形成的？ １９．生物体内有核反应吗？ ２０．地球外有智慧生物吗？ ２１．地震前的地光是怎么形成的？ ２２．为什么闪电多‘之'字形少球形？ ２３．自然界是否存在七种对称性晶体？ ２４．能否解决强关联多电子系统的基态和元激发问题？ ２５．能否解决低维凝聚态物理新现象的理论问题？ ２６．何时能揭开狄拉克的大数之谜？ ２７．可观测宇宙的空间有多大？ ２８．宇宙中的暗物质是由什么粒子构成的？ ２９．为什么宇宙中反物质如此少？ ３０．反物质世界存在吗？ ３１．反物质能源能否实现？ ３２．可控轻核聚变能否实现？ ３３．激光热核反应的点火条件（劳森判据）能否达到？ ３４．常温核聚变能否实现？ ３５．冷核聚变能否实现？ ３６．薛定谔的猫是死还是活？ ３７．ＥＰＲ之谜能否解决？ ３８．量子混沌确实存在吗？ ３９．高温超导的微观机理是什么？ ４０．可否发现室温超导体？ ４１．最后一个超重元素的质子数是多少？ ４２．热中子辐射俘获疑问的实质是什么？ ４３．原子核磁矩能否准确计算出来？ ４４．Gamow-Teller巨共振问题gA（核内核子）!=gA（自由核子）能否解决？ ４５．奇异电子峰是怎样形成的？ ４６．ＥＭＣ效应能否解决？ ４７．质子自旋危机能否解决？ ４８．电子与核散射中，纵向响应形状因子问题能否解决？ ４９．有限核的结合能与能极能否一一准确算出来？ ５０．夸克－胶子等离子体（ ＧＰ）物质态是否真的存在？ ５１．双生子佯谬能否解决？ ５２．穿洞佯谬能否解决？ ５３．滑落佯谬能否解决？ ５４．柔绳佯谬能否解决？ ５５．直角杠杆佯谬能否解决？ ５６．静止长度上限佯谬能否解决？ ５７．运动物体视在形象佯谬能否解决？ ５８．长度缩短的应力效应佯谬能否解决？ ５９．超光速佯谬能否解决？ ６０．快子佯谬能否解决？ ６１．奥本海默佯谬能否解决？ ６２．奥伯斯佯谬能否解决？ ６３．宇宙种子磁场的来历是什么？ ６４．太阳中微子之谜能否解决？ ６５．中微子有无静止质量？ ６６．有无中微子振荡？ ６７．类星体的能源是什么？ ６８．黑洞何时可以露真容？ ６９．磁单极是否存在？ ７０．Higgs粒子是否存在？ ７１．质量的起源是什么？ ７２．真正的对称自发破损的机理是什么？ ７３．自由夸克能否直接在实验中被发现？ ７４．有无胶子球存在？ ７５．轴子，畴壁能否找到？ ７６．存在第四代基本粒子吗？ ７７．ＣＰ不守恒难题只能在中性Ｋ介子衰变中见到吗？ ７８．引起ＣＰ对称性破坏的力是什么？ ７９．e-u-t之谜何时能解开？ ８０．亚夸克结构仅仅是推测吗？ ８１．质子的寿命有多长？ ８２．电子有无结构？ ８３．光子有无结构？ ８４．真空的本质是什么？ ８５．有无奇异物质存在？ ８６．Ｃ，Ψ物理中的ρπ疑难能否解决？ ８７．是否存在中性，稳性，质量至少大于４０ＧｅＶ的超对称粒子？ ８８．究竟有无超弦？ ８９．虫洞究竟有没有？ ９０．时间机器能造出来吗？ ９１．引力能否用量子理论加以描述？ ９２．能否将引力和其他几种基本力统一起来？ ９３．自然界手征不对称起源的关键是什么？ ９４．宇宙会一直膨胀下去吗？ ９５．宇宙大爆炸的量子起源是什么？ ９６．大爆炸之前可能存在什么？ ９７. 我们的宇宙是否有兄弟姐妹？ 在97个问中，与相对论有关的问题就占有11个之多，请注意以下问题： ８．新以太是否存在？ ５１．双生子佯谬能否解决？ ５２．穿洞佯谬能否解决？ ５３．滑落佯谬能否解决？ ５４．柔绳佯谬能否解决？ ５５．直角杠杆佯谬能否解决？ ５６．静止长度上限佯谬能否解决？ ５７．运动物体视在形象佯谬能否解决？ ５８．长度缩短的应力效应佯谬能否解决？ ５９．超光速佯谬能否解决？ ６０．快子佯谬能否解决？ 其中许多问题都十分陌生，相对论问题多多该不为言过吧？ |
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季灏的飞船悖论比较有意思。建议搂住单独开一个新贴供大家讨论。
时间变慢是这样：A系同一地点发生的两件事的时间差是T。对于B系，这两件事的时间差是T’。T'永远大于T。 季灏的的第一个例子属于上述情况。 季灏的第二个例子是说：A系不同地点发生的两件事的时间差是T。对于B系，这两件事的时间差是T’。 这不属于时间变慢的范畴，这是一个同时相对性的延伸。 |
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5、以太的性质的非常化假定
在这一时期还曾建立了其他一些以太模型，使以太论遇到一些难以调和的问题。首先，若光波为横波，则以太应为有弹性的固体媒质。那么为何天体运行其中会不受阻力呢？有人提出了一种解释：以太可能是一种像蜡或沥青样的塑性物质，对于光那样快的振动，它具有足够的弹性像是固体，而对于像天体那样慢的运动则像流体。 另外，弹性媒质中除横波外一般还应有纵波，但实验却表明没有发现纵光波，如何消除以太的纵波，以及如何得出推导反射强度公式所需要的边界条件是各种以太模型长期争论的难题。 为了适应光学的需要，人们对以太假设一些非常的属性，如1839年麦克可拉模型和柯西模型。再有，菲涅耳提出，由于对不同的光频率，折射率也不同，于是曳引系数对于不同频率亦将不同。这样，每种频率的光将不得不有自己的以太等等。以太的这些似乎相互矛盾性质实在是超出了人们的理解能力，很难让人接受。 19世纪90年代，洛伦兹提出了新的概念，他把物质的电磁性质归之于其中同原子相联系的电子的效应。至于物质中的以太，则同真空中的以太在密度和弹性上都并无区别。他还假定，物体运动时并不带动其中的以太运动。但是，由于物体中的电子随物体运动时，不仅要受到电场的作用力，还要受到磁场的作用力，以及物体运动时其中将出现电介质运动电流，运动物质中的电磁波速度与静止物质中的并不相同。 在考虑了上述效应后，洛伦兹同样推出了菲涅耳关于运动物质中的光速公式，而菲涅耳理论所遇到的困难已不存在。洛伦兹根据束缚电子的强迫振动，可推出折射率随频率的变化。洛伦兹的上述理论被称为电子论，它获得了很大成功。 但以太的引入，也使物理学家们碰上了新的困难。光波是一种横波，而只有固体介质才能传播横波，如果说光波由以太传播，那么以太就必然是固态的，而且它必须渗入万物之中，密度比气体稀薄，弹性比金属还大，驯服到不影响人的眼睛的眨动。同时具有这么多神奇特性的以太的存在，谁也觉得是不可能的。 6、以太理论的再次衰落 19世纪末可以说是以太论的极盛时期。但是，在洛伦兹理论中，以太除了荷载电磁振动之外，不再有任何其他的运动和变化，这样它几乎已退化为某种抽象的标志。除了作为电磁波的荷载物和绝对参照系，它已失去所有其他具体生动的物理性质，这就又为它的衰落创造了条件。 神奇的以太困扰着19世纪的物理学家，成了物理学界最大的难题，就在这时，美国物理学家迈克尔逊首资助成功地做了证实以太存在与否的以太漂移实验。 他的第一次是在以太漂移实验1881年。他想，按照菲涅耳的观点，如果认为以太是静止的湖面上航行一样。这样，在地球上就似乎应该测出地球相对于以太的漂移速度，他自己设计制造了干涉仪，以求显示地球相对以太参照系运动所引起的效应，并由此测定地球相对以太参照系的速度。但得出的结果却令他目瞪口呆，与预想恰恰相反的结果：不管光线向哪个方向传播，光的速度总是每秒30万公里。这说明以太不存在，光速不变。 这个实验结果可从菲涅耳理论得到解释，根据菲涅耳运动媒质中的光速公式，当实验精度只达到一定的量级时，地球相对以太参照系的速度在这些实验中不会表现出来，而当时的实验都未达到此精度。为了测出地球相对以太参照系的运动，实验精度必须达到很高的量级。 迈克尔逊也没有立即相信自己的实验结果，他怕仪器不精，测不出极其微弱的光行差来，于是他着手改进仪器。1887年，他用改进过的能够准确测出植物一秒钟生长量的仪器，和美国化学家莫雷一起进行了又一次特别精巧的实验，但得到的结果仍然是否定的，即地球相对以太还是不运动。 他们把仪器安置于浮在水银面上的一块石板上，使仪器能够十分平滑地随意转动。他们使光束射出方向与地球运动的方向成各种不同的角度，结果光速仍然不变。不管他们将仪器对准哪个方向，不管他们重复实验多少次，结果都是毫无差别。 此后其他的一些实验亦得到同样的结果，于是以太进一步失去了作为绝对参照系的性质。这一结果使得相对性原理得到普遍承认，并被推广到整个物理学领域。 这次实验首次成功地对以太存在说提出质疑，并为爱因斯坦建立狭义相对论开辟道路。 在19世纪末和20世纪初，虽然还进行了一些努力来拯救以太，但在狭义相对论确立以后，它终于被物理学家们所抛弃。人们接受了电磁场本身就是物质存在的一种形式的概念，而场可以在真空中以波的形式传播。 量子力学的建立更加强了这种观点，因为人们发现，物质的原子以及组成它们的电子、质子和中子等粒子的运动也具有波的属性。波动性已成为物质运动的基本属性的一个方面，那种仅仅把波动理解为某种媒介物质的力学振动的狭隘观点已完全被冲破。 7、狭义相对论不需要以太 对以太的错误认识最终导致了狭义相对论的产生。 相对论是德国的爱因斯坦提出的。1905年，26岁的爱因斯坦发表了《论动体的电动力学》，创立了狭义相对论，成为物理学发展史上划时代的杰作。 在狭义相对论中，爱因斯坦认为，以太不是必要的。爱因斯坦从光速不变原理和狭义相对性原理这两条基本原理出发，推导出了一系列崭新的物理学和哲学结论，这些结论主要有： （1）抛弃了以太假说，否定了绝对时间和绝对空间的概念； （2）物体的质量与物体运动速度有关，物体运动速度越快，其质量也越大； （3）物体的能量与质量有关，原子内部蕴含着巨大能量，人类有利用这种能量可能性； （4）光速是运动的极限速度，一切物体运动的速度都不可能超过光； （5）当物质在高速运动情况下，会发生钟慢尺缩效应。 虽然爱因斯坦的这些推论不免有些违背了人们认识自然时由已知推断未知的一贯原则，但却能够解释迈克尔逊-莫雷的实验结果，受到了人们的极力推崇。但爱因斯坦本人仍深感不完备，于是继续研究广义相对论问题，经潜心研究于1916年发表了《广义相对论基础》一文，标志广义相对论的正式诞生。广义相对论的基础是广义相对性原理和等价原理。广义相对论指出：引力场和加速运动都是改变时空结构的原因，物质、运动、引力、时空都是有机联系，辩证统一的。 现实存在的空间不是平坦的欧几里得空间，而是弯曲的黎曼空间，空间的曲率体现着引力的强度。他还从广义相对论作出了可供验证的三个推论，即水星近日点的进动；引力场会使光线偏转；光谱线的引力红移。爱因斯坦的相对论认为单独的空间改变或单独的时间改变都是不可能的。空间和时间的变化是必然地联系在一起的。不仅如此，时空的变化和时空结构又与物质的运动和姿态不可分离。这种新的时空观、运动观、物质观对整个自然科学和哲学均产生了极大的影响。 8、摆脱不掉的以太影子 然而人们的认识仍在继续发展。到20世纪中期以后，人们又逐渐认识到真空并非是绝对的空，那里存在着不断有虚粒子的产生以及随后湮没这样的涨落过程。这种真空涨落是相互作用着的场的一种量子效应。 今天，理论物理学家进一步发现，真空具有更复杂的性质。真空态代表场的基态，它是简并的，实际的真空是这些简并态中的某一特定状态。目前粒子物理中所观察到的许多对称性的破坏，就是真空的这种特殊的取向所引起的。在这种观点上建立的弱相互作用和电磁相互作用的电弱统一理论已获得很大的成功。 随着天文观测的不断发展，一些宇宙局部引力异常、暗能量等现象的发现，又需要真空中充满某种神秘的物质。 早在1920年，爱因斯坦就撰文指出："依照广义相对论，空间已经被赋予物理性质；因此，在这种意义上说，存在着一种以太。依照广义相对论，一个没有以太的空间是不可思议的。“爱因斯坦的新以太观认为:"广义相对论的以太是这样的一种媒质,它本身完全没有一切力学和运动学的性质,但它却参与对力学和电磁学事件的决定。” 不难看出，机械的以太论虽然死亡了，但以太概念的某些精神——不存在超距作用、不存在绝对空虚意义上的真空等仍然活着，并具有旺盛的生命力。 9、以太必定再次复出 随着科学技术的不断发展，人们认识事物的能力不断提高，更多的人们开始注意到，相对论对迈克尔逊-莫雷实验的解释不是唯一的，并且进一步发现了相对论学说的一些错误观念。20世纪实际的科学工作者们开始重新研究以太所必须的物理属性。虽然目前对以太的争议仍然很多，但仍然可以见到有关如下这些性质的描述： （1）以太是一种实在的粒子，以一种超气体形式存在； （2）以太不会大量渗透到物体中，甚至也不能渗透到空气中； （3）以太在太空中的分布是不均匀的； （4）以太对星体的运行会产生一定的阻力； （5）以太可被运动物体进行附层面拖拽； （6）以太是光线和引力的传播媒介。 |
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三、以太对光呈固体
以太对光呈固体这是以太的一个重要性质。这也是人们对以太理解的一个重大错误。长期以来人们认为以太对任何物质包括光在内都是呈流体。迈克尔逊把以太风比作河流，把光比作河上的小船，光在以太风中流动，从而设计出迈——莫试验，当转动仪器90度，预期应有0.4个干涉条纹移动，但实际上干涉条纹没有任何移动。 这个结果不是以太存在不存在的问题，而是以太对光呈固体。就好象人在流水中游泳，当然会被流水所带动，但如果在水面上建一条浮桥，人在固体浮桥上走，就不会被流水所带动了。以太对光呈固体，光就是在固体的“光桥”中走，不会在以太风中流动，从而迈——莫试验中，无论转不转动仪器90度，都没有光程差，干涉条纹就不会有任何移动。 由弹性力学可知，振动可以在媒质中传播。在只能产生压缩形变的媒质（气体或液体）中，只能传播纵波；在既能产生压缩形变又能产生剪切形变的媒质（固体）中，则能传播纵波和横波。 从光是横波能直接推出以太对光呈固体的结论。 但有一点要注意，以太只对光呈固态，对其它的物体仍然是呈超流体。于是就出现了这样一种情况：流体不再是固定的。对某种物质它是流体，对另一种物质它又是固体。其实这并没有什么奇怪的。 人们一定会认为冰是固体。冰川虽都是些巨大的固体冰块, 但却像个站不稳的巨人．在重力作用下, 由高向低缓慢流动, 难怪阿加西斯把它比作缓缓流动的河流。冰川的流动速度一般每昼夜在１ 米以上，快的能达到每昼夜２０米，目前创下流速最高记录的大概要算北美洲北部阿拉斯加的黑激流冰川，１９３６年１０月它的流动速度竟达到每天６０米。我国流动最快的冰川是念青唐古拉山北段的阿扎冰川, 年流速约３００米。 无独有偶，同一种介质(如水)对低频的声波呈流体，对高频的超声波呈固体。这可是与以太对低速物体呈流体，对高速的光呈固体的道理是相同的哟！ 通常情况下，声音在水中的传播速度为1450米/秒，但20年前人们惊奇地发现，当声波频率达到几个T（1T=1012）赫兹时，这一频率下的超声波在水中的传播速度竟是上述的2倍多。多年来，科研人员试图通过建立各种模型来揭示这一问题的本质，但都未获得成功。不久前，意大利物理学家通过实验最终以高弹性介质理论成功地解释了这一现象，解决了困扰物理学20年的难题。该项研究成果发表在近期的《物理学评论快报》上。 意大利物理学家已证明的超声波高弹性介质理论认为，超声波的频率越高，水的弹性越高并更难移动，成为一种高弹性介质，超声波在这种介质中的扩散就像在固体中传播一样，声音在固体中的传播要比在液体中快得多。 我们可以这样来类比：把光比作超声波，把以太比作水，水对频率达几个T赫芝的超声波呈固体，以太对频率达几千个T赫芝以上的光呈固体。 由于介质对它所传播的波呈现固体还是流体与波的频率和速度都有关，对于水中的超声波而言，由于速度慢，频率成为很关键的；但对于以太中的电磁波而言，由于速度极快，频率就成为无所谓的了。 |
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xiaoyingmin先生:
谢谢你的指教.以太是超流体是根据地球在以太中运动没有阻力则得出的.但以太不能带作平动,但能被带作转动.其中的道理我也没有搞清.可能这是超流体的基本性质吧? |
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145楼的内容有更正
3、光的波粒两象性的物理结构 光的物理结构不但要说明光的一切特性外，还必须说明光的波粒两象性。光是一种量子涡旋波正好能深刻地说明这一问题。 磁是以太的涡旋，这种以太涡旋非常小，不是一整个涡旋，是一个个的量子涡旋，这种量子涡旋是大量的。它们的大小与相应的电磁波的波长在同一个数量级。因此磁是不连续的。同样的道理，光是大量的交变的量子涡旋在以太中的传播，光既是一种涡旋波，也是一种量子波，因此光波也是不连续的，不象机械波那样连续。光既是一种波，又是一种量子，这就是光具有波粒两象性的根本原因。所以，光子就是以太的量子涡旋，它只可以称为量子，但决不是一种粒子。 1900年普朗克在对黑体辐射的研究中，从物质的分子结构理论中借用不连续的概念提出了辐射的量子理论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以一个确定能量基元整数倍的能量从振子射出，这种能量基元称为量子，光的量子称为光子。 电子轨道服从量子规则，其原因是电子以一定的频率绕原子核运转，可以把绕原子核运转的电子看成是一个涡旋振子，这个涡旋振子就是电子轨道具有量子的含义。因此，光子并不是粒子，而是一种以太的量子涡旋振子。 一个个的以太的量子涡旋振子——光子具有量子性，而以太的量子涡旋振子的总体呈现出涡旋振子的角位移，这就是波了。这就是光的物理结构。 爱因斯坦16 岁在阿劳中学上学时，这样想到：如果以光速 C 追随一条光线的运动，那么就应该看到，这样一条光线就好像一个在空间振荡而停滞不前的电磁场。爱因斯坦所说的在空间振荡而停滞不前的电磁场好象是一对矛盾，其实不然。如果以光速 C 追随一条光线的运动，我们看到的应是这样一幅图象：这条光线由大量的一个个的以太的量子涡旋组成。因为人的速度是C，以太的量子涡旋自扩张的速度也是C，于是以太的量子涡旋看起来是停滞不前的；但是所有这些量子涡旋的角速度的大小和方向对于观察者来说，在不同的参照点都是在同步地变化，这也就是在空间振荡的电磁场。于是大量的一个个的以太的量子涡旋这就是光子，总体上的量子涡旋的角速度的大小和方向都在变化这就是光的频率，这种光的大量的量子涡旋总体上也就呈现一种光波，两束相同频率的光波之间当然可以发生干涉和衍射。这也就是光具有波粒两象性的物理结构。我们可以看到，波粒两象性在这里不再是矛盾的，它们得到了美妙的统一。只不过把粒子改为量子，把波粒两象性改为波量两象性就更为贴切了。 这样的物理模型还能够解释两束光相交为什么互不相干。这是因为同一以太的粒子可以参与多个以太涡旋的传播，就象波动的传播的不相干原理一样。 总而言之，以太、电、磁和光都具有量子性，是某种凝聚态。我们用宏观物质的性质去猜度它们，一定是不确切的。 |
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楼主,不论是地球的自转和公转,还是太阳的自转和公转,以及所有天体和星系的自转和公转,都是以太作用的结果,以太在时刻不停的分割自己,每次是一分为三,宇宙空间里充满了以太,以至于以太相互碰撞合并,因此以太虽然在向小分割自己,但是由于碰撞合并,所以质量并不下降,但是由于空间无限,以太在向宇宙外运动,所有的天体都在以太海中,所以星系才发生光谱红移.星系在向宇宙外运动时的稳定存在状态就是旋转,星系的自转克服星系的引力收缩作用.天体的自转和公转,太阳系各天体的轨道,金星的自转速度都可以从逻辑上推出,并不需要猜想.当然借助于以太,不论是光还是电以及磁,还有超导超流都可以在逻辑上得到解释,也就是都可以利用牛顿力学给出解释.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% xiaoyingmin先生: 我认为所有天体和星系的自转和公转,不是以太作用的结果,而是超新星爆发后逐步形成的.超天体(?)和超新星爆发前有动量和角动量,爆发后的碎片也会有有动量和角动量,这些碎片就是形成天体和星系的自转和公转.它们与以太没有太大的关系.与以太有直接关系的是电、磁、光、热。 |