读李学生先生的《现代物理学基础的思考》

前言

2007年我从"相对论论坛"上发现介绍李学生先生关于电磁质量研究的报道，我自感对此问题还没深入的研究，很想讨教一些。于是，给李学生先生发了个电子邮件，先生把他的研究《现代物理学基础的思考》全文电传给了我。当时，由于诸事繁忙，我仅初读了一遍，写了几篇短文：《物理学中的相对性与绝对性》、《拟对称性》、《真空问题》，表达了自己的观点和研究工作，一面在博客中刊出，一面电传给李先生，算是作了间接的评论。以后，我俩有了一些电邮的往来。

去年年底李先生给我电传来了贺年信和一套精美的风景画，无以为报，正好我的新书《黑洞、白洞和时空的本性》刚到手，寄了本给先生。先生将新的《现代物理学基础的思考》和别的一些研究文章电传给我。新的《现代物理学基础的思考》比较过去的内容有了极大的丰富，涉及方面也广，有些资料我还没接触过，显示了先生的博学和勤奋。先生毕业于大学数学系，是个高中数学高级教师，并非物理专业人士。教学任务本就很重，而且他很敬业，是济南闻名的优秀教师。十余年来花那么大的精力钻研物理学，实属刻苦和难能可贵。本来今年我有个写作计划，感到先生的文章对我的写作也有帮助，就暂停写作，先专心拜读其《现代物理学基础的思考》，并把我的见解电传给先生。对于我的直言，先生闻之甚欣，使我也感到欣慰和鼓舞。我感到这不仅推进了自己的研究工作，也充分表明了自己的见解，故上传网络，以供学术交流。

附1：

尊敬的吕老先生：

    您好！您的邮件我已经收到，我非常感激，20年来您是第一位从开始全面分析我的文章，并提出了许多宝贵的建议，我一定会认真学习您的观点，对于文章认真修改，现在把2009年的修改稿发送过去，恳请您对于后面的文章提出宝贵的意见，感激涕零，不知所言！！

          一位慕名求教者：李学生

附2：李学生：山东省济南市长清第一中学数学教师，博客         http://sea3000.net/lixuesheng/>

      http://www.phyw.com/wytk/xtwzh/lixuesheng/lixuesheng.htm

读李学生先生的《现代物理学基础的思考》的《哲学探索》

• 一， 相对绝对论中的（一）问题的提出中：

"以一种接近上帝的角度观察我们的宇宙"。  作为一个唯物主义者，此语不妥。是否改为："从整体演化的角度来观察我们的宇宙"。

（3）自然界中的对称性问题

 "即光速不变原理" 应为："即真空光速不变原理"。

 "美国科学家的一项最新研究，找到了物质和反物质结合的确凿证据。在（2007年）9月13日《自然》杂志发表的一篇论文中，加州大学河畔分校的David Cassidy和Allen Mills表示，他们发现了两个电子偶素（positronium，简写为Ps）可以相互结合，形成分子电子偶素Ps₂（molecular positronium）的确凿证据。

所谓电子偶素，其实就是一对正电子（positron，电子的反物质形态）和电子形成的原子。由于正电子和电子的电荷差异，它们很容易发生吸引，相互结合。从理论上而言，电子偶素原子（即电子-正电子对）之间也能够相互配对，形成Ps₂分子，这就好比两个氢原子形成H₂。由于正电子的质量只有质子的1/1836，因此电子偶素分子的质量也比H₂分子要轻得多。

然而，Ps₂有着不同寻常的一面。加州大学圣地亚哥分校的物理学家Clifford Surko表示，与普通原子可明确描述的结合不同，这四个粒子好像"在围绕彼此跳着欢快的舞蹈"。

Ps₂分子难以被发现的一个重要原因是物质和反物质在极短的时间内结合并发生湮灭，以伽马射线的形式释放出能量。在实验室中，Ps原子在自我毁灭之前的存活时间仅有不到百万分之一秒。"

这一段报道可以看作是反引力的一个重要的实验例证：试想，如果正负电子对（电子偶素）之间的万有引力是正引力--吸力，那么，它们间的电磁相互作用也是吸力，这只能使它们进一步接近，而越接近这种吸引力将越发强大，而且，随之而发生的弱作用力和强核力也是吸引力，这只能使正负电子对单调地接近，复合而湮没为γ光子，不可能有机会暂时稳定为电子偶素分子！正是正负电子对（电子偶素）之间的万有引力是反引力--斥力，而且，由于其间的电磁场很强，因而其间的光速会很低，这样引力耦合系数G会大得多（G=G₀β^-2，G₀是我们测得的引力耦合系数，β=（1-v²/c²）^1/2，v是粒子的运动速度，c是那儿的光速，并非是我们测得的约每秒三十万公里那个光速C。由于c可能远远小于C，v可能很大，β可能远小于1，β^-2可能很大，G会比G₀大得多！）从而，它不会是电磁耦合系数的10^-36倍。这样，反引力会抗拒电磁吸力，使之有机会暂时稳定为电子偶素分子！正、负电子不仅绕共同质心旋转，并在其相对平衡位置处振动，一旦它们接近到弱作用力和强核力吸力发生作用时，这种平衡被打破，正、负电子耦合，湮没为γ光子。所以，Ps原子在自我毁灭之前，有一段短暂的存活时间！

五、运动和静止的相对性与绝对性    

(二)运动的绝对性与相对性中关于现代宇宙学的论述，我是不苟同的。首先，这仅是现代宇宙学中的一种观点，其次，这种观点是错误的。第一，宇宙中物质分布是局部的高度集中和彼此之间广阔的空旷空间间隔，从原子结构到星系结构都是如此，说"空间物质均匀分布"完全是无视事实的胡说八道！第二，现在已经明确地证实，宇宙背景辐射是各向异性的，美国和意大利天体物理学家已经通过计算机模拟得出：我们所在所见的宇宙是椭球形的。（这就意味着，我们所在所见的宇宙是在旋转！）第三，天文学已经发现，我们所在所见的宇宙内存在许多大空洞，有的尺度达到10亿光年以上，其中什么物质都没有，就是"暗物质、暗能量"也没有，当然也没有宇宙背景辐射。但并没报道这些大空洞是对称分布的。所以，以宇宙背景辐射为绝对静止坐标系的参照物是靠不住的。说以此已经测出了地球的绝对运动速度，并以此说是"以太"存在的依据，是不足为凭的！我本人并不支持"以太"学说，但我并不反对对"以太"存在与否的研究及在"以太"假设下的学术研究。

关于真空问题，我并不赞同所谓"真空介质"之说，介质既是物质，具有这种介质的空间就绝不是真空！我认为所说的真空介质或"光以太"纯粹是"以太说"的臆想物，不会是客观存在！我没用这种臆想物，还是建立起了绝对静止坐标系，还是能揭示宇宙演化的全过程和统一场理论！

"太阳相对地球的运动是表面现象，真正的运动是地球绕太阳转动的这种运动"，--这是客观事实，与绝对坐标系还是相对坐标系无关！开普勒定律和天文观测判定地球和其它行星是绕太阳公转，而不是反之！在太空飞船建立以前，一切天文观测都是在地面进行的，照样得出了这些正确的判断！

"哥白尼系统是属于绝对时空观的范畴"的论断过于武断！只能说，哥白尼的日心说，就太阳系的范围而言，较托勒密的地心说要科学，这不是可用相对坐标系的选取不同来狡辩的。而从更广泛的宇宙空间来看，太阳系还在绕银心作更大的公转，而银河系正在绕本星系团中的仙女星系公转。如此等等，哥白尼的日心说，仍欠科学。这些认识原本是由地面的天文观测所取得的，而今又为太空望远镜的探测所肯定和充实。

六、有限和无限的相对性与绝对性

（二）物理学中的有限与无限的问题中："客观实际给人们感受到的大自然的一切都是有限的。物理学立足于实验，实验得来的数据都是有限的。物理学是研究自然基本规律定量关系的自然科学， 因此和数学有着十分密切的关系。"-- 说得非常正确！

"牛顿力学的空间是线性平坦无限的欧氏空间。牛顿称之为绝对空间，并认为绝对空间是绝对静止的。牛顿还定义了数学抽象的绝对时间。牛顿力学的最根本观点是时间空间和物质互无关联相互独立。"-- 此评论也十分恰当。

"作用量常数h的存在说明作用量不能无限小，而有一个最小极限值。 作用量的量纲可写成动量乘线度或能量乘时间。作用量不能无限小说明动量与线度不能都趋向无限小，即是动量和线度不能都是连续的。 若其中一个趋向无限小则另一个就会趋向无限大。" --先生对量子论的认识非常确切！

"实质上速度不能无限大意味着时间不能无限小，时间是不连续的， 这与量子论的观点是一致的，"--这种对相对论的认识很精辟。

"力常数 (Einstein引力常数的倒数)f = c^4/G 是力的极大极限值。作用量常数h、时间常数 T =√(h/cf)、 线度常数 L =√(hc/f) 等是极小极限值。质量常数 M =√(hc/G)"

还是写成："力常数 (Einstein引力常数的倒数)f = C⁴/G 是力的极大极限值。作用量常数h、时间常数 T =(h/Cf)^1/2、 线度常数 L =(hC/f)^1/2 等是极小极限值。质量常数 M =(hC/G)^1/2 "为好。

"广义相对论的量纲式引力半径 r = mc^2/f 公式和量子场论的量纲式康普顿波长 λ= h/mc 公式。两量纲式中的线度与质量的关系正好相反成为矛盾的对立面，"--这是普朗克常数h与引力常数G量纲不同造成的：r=mc²/f=mG/c² ，λ= h/mc ；[r]=[mG/c²]=[L]= [λ]=[h/mc]；当然，这也反映了引力与量子问题的不同。但二式中都出现相光速C，不能说一个是"绝对运动"而另一个是"相对运动"，

M =(hC/G)^1/2与普朗克质量M_PL相当，M_PL=(hC/2πG)^1/2，约化普朗克常数=h/2π；

T =(h/Cf)^1/2 =（hG/C⁵)^1/2与普朗克时间 t _PL相当，t _PL=（hG/2πC⁵)^1/2 ；

L =(hC/f)^1/2 =（hG/C³)^1/2与普朗克长度L _PL相当，L _PL=（hG/2πC³)^1/2 ；

f = C⁴/G ≈1.21067×10⁴⁴ 牛顿≈1.23454×10⁴³ 千克力；这确是个很大的力，要知道月地之间的引力大约是2.52×10¹⁹ 千克力, 月地与太阳之间的引力大约是0.6014×10¹⁹ 千克力。先生把f视为宇宙对地球的总引力，我认为，这一观点不一定正确，可能仅是我们所在所见的宇宙内光子贡献的总压力，因为式中出现的仅是光速C和引力常数G ，并没涉及宇宙内物质的总质量，可能是宇宙内物质（微粒物质和无形物质--光）的总质量引起的引力抵消了这种光子贡献的总压力，才使我们感受不到这样巨大的作用力！反而使天体之间的引力作用凸现了出来。不过，这还是可以说明，我们所在所见的宇宙内物质（微粒物质和无形物质--光）的总质量是有限的，而不是无限的！如果是无限的，这种作用力就不会是有限的，而应该是无穷大了！

先生说："当质量等于质量常数M时两公式中的线度r或λ都等于线度常数L。 质量为M的客体既是微观最高能实体基本粒子又是宏观最小型黑洞。 可见M是微观基本粒子质量的最大极限值，又是宏观引力封闭系统质量的最小极限值，成为宏观与微观的分界值。能量常数 Mc^2 是微观能量极大极限值， 乘以玻尔兹曼常数折合温度等于 1.21×10^32 开， 是绝对温度极大极限值。"

r=MG/C²=(hC/G)^1/2G/C² =（hG/C³)^1/2=L ；λ= h/MC=h/C(hC/G)^1/2 =（hG/C³)^1/2=L=r 。

而半径为L的微黑洞需要的质量仅仅为：LC²/2G =（hG/C³)^1/2 C²/2G =(hC/G)^1/2/2 =M/2 。只有M的一半！

根据我的研究，由于"光子气体"的膨胀压（光压）的存在，以及极短程的强相互作用的斥力的存在，靠万有引力，不可能将物质压缩到十一倍的普朗克长度L _PL的尺度之内，即使加上密集的色胶子的色电、色磁耦合作用削弱了强相互作用的斥力，在一般克尔黑洞内，物质也不可能压缩到2.976L _PL尺度之内，而L=2.5066L _PL ；在史瓦西黑洞内，物质也不可能压缩到2.0733L _PL尺度之内；只有在裸黑洞内，物质才可能压缩到不小于0.4259 L _PL尺度之内。因而，在我们所在所见的宇宙内，只有类星体内，物质才可能进入到L=2.5066L _PL尺度之内，而那儿已是白洞的区域，其物质的密度比较黑洞其它部分更为密集就是当然的了。普朗克温度T_PL = h/k_Bt _PL≈0.89×10³³ K 。在裸黑洞内，距中心普朗克尺度处温度已达4T_PL/3，其内温度当更高，所以说："1.21×10³³ K， 是绝对温度极大极限值，"是不正确的！

至于说："场粒子的运动是绝对运动，有静质量的粒子的运动是相对运动，"也是不对的，在我们所在所见的宇宙内，一切运动都是相对运动，没有可作为绝对运动描述的绝对静止坐标系的参照物。

"物理量变化的不连续性说明大自然具有层次结构。"--这很正确！

我的理论以形成我们所在的宇宙体系的大爆炸的原始质量为2×10⁶¹ Kg，较先生的估算值大得多。我们所见所在的这个宇宙仅是这个宇宙体系的一小部分，现年200亿年，尺度不大于150亿光年，不小于138.59亿光年(美国根据太空摄影算得为137亿光年)，算得二次宇宙大爆炸的时间间隔约为3.079×10⁸ 百亿年。我们无从得知，我们现在所见所在的这个宇宙是第几次宇宙大爆炸的产物，而宇宙体系从宇宙大爆炸到全收缩到中心黑洞里，中心黑洞蒸发到其内的白洞再次发生宇宙大爆炸，宇宙的演化如此周而复始，时间上是无始无终的；而宇宙中这样的宇宙体系也可能有许许多多（是否有无限多，无从得知！），从而，宇宙在广度上可能也确实是无限宽广的。所以，宇宙在广度上是有限与无限的对立统一。但从人类的探测技术手段而言，它能观测到的宇宙范围，只能是有限的，永远是有限的。无限的只能是人类的想象力。有限的观测空间和无限的想象空间，这也是一种对立统一。

"一尺之捶，日取其半，万世不竭"，这只是人们想象中的，理论上的分割。在技术操作上是无法做到的，是无力实施的！人类永远制作不出如此精密的切割工具，它能丝毫不损耗被切割之物；也不存在每次只取其半，不多不少的技术操作手段。实际的分割操作必定是有限次的！实际的有限可分与理论的想象的无限可分，这是人类在深度上对宇宙认识的一种对立统一。

• 量子理论指出：空间的最小尺度是普朗克长度：L_PLO =1.6160×10^-35米,时间的最小标度是普朗克时间 t _PLO =5.3904×10^-44秒。我的理论研究指出：空间的最小尺度为：L_PL =β^-3/2 L_PLO ，时间的最小标度为：t _PL = β^-5/2 t _PLO ，其中β=C_h/C ，C是现在我们测到的星际空间光速，它约为每秒三十万公里，C_h现在与C相等，故现在β=1，L_PL = L_PLO ，t _PL =t _PLO ；但宇宙形成之初C_h =C/10 ，β=0.1 ；今后C_h将大于C，并不断增大，即β越来越比1大，L_PL越来越比L_PLO 小，t _PL越来越比t _PLO 小；到宇宙膨胀到最大时，β=4/3，从而，L_PL =0.6495L_PLO ，t _PL =0.4871t _PLO ；此后宇宙逐渐收缩，但C_h继续增大，最后达到β=8/3，从而，L_PL =0.2296L_PLO ，t _PL = 0.0861 t _PLO 。可见，随着今后光速的不断增大，以及人类探测技术的进步，人类对微观层次的探测将能越来越精细，但决不可能逾越L_PL和t _PL这样的极限。从而，物质微观世界的层次客观上是有限的，绝不是无限的！认为物质微观世界的层次是无限的，完全是建立在理论的想象的无限可分这一人们的主观的想当然的哲学理念之上的！由于物质不可能进入绝对零世界，即⊿S≠0，δγδt﹥0，所以，对长度（距离、位置）的测定越精确，对时间（寿命、节律）的测定就越不可能精确，反之亦然，这一量子力学的测不准律是个铁定的客观的科学规律，是不以人们的主观意志为转移的科学规律，不信那是无用的！

"(1) 物理量有极限值不会趋向无限说明物质世界是可通过观测和实验认知的。

(2) 物理量有极限值不能无限小表明其变化是不连续的量子跃迁，大自然不是连续混沌一片，而是有层次的。"

"(3) 物理量有极小极限值因而不能等于绝对的零而化为乌有，说明了绝对静止是不存在的，绝对零度是达不到的(热力学第三定律)， 粒子存在自旋，基本粒子不是质点，宇宙不会变成奇点， 时间不存在绝对零起点而是无始无终周期性增减变化于大小极限值之间，表明了不断运动和变化的物质世界宇宙是永存的， 不会无中生有也不会有中变无。电荷有正负可中和， 电荷不能化为乌有表现为电荷代数和守恒。

(4) 宇宙总质量(质量极大极限值)不变，说明质量守恒定律以及含有质量量纲的能量、动量、 角动量等守恒定律和热力学第一定律的存在。"--这些观点都是正确的。

至于物理常数，一是与宇宙的演化历史相关，不是一成不变和始终如一的，二是与时空状态相关的。我们现在测得的物理常数是在宇宙进入缓变初期，并在地球周围引力场和电磁场并不太强的空间中测定的。

"(6) 物理量全面相关表明了各物理量都是物质的属性，世界是唯物的，时空各维相互关联说明宇宙空间不是平直无限而是弯曲封闭有限无边， 并随时间周期增减变化而胀缩震荡。(7) 物理量相互关联构成量纲式。量纲式隐含自然规律的基本信息。物理公式、物理方程必内含量纲式， 量纲式中的物理量常数决定了理论的适用领域。"--这些观点也是正确的。

七、全息的相对性与绝对性

生物的全息律源于生物体的任一器官、组织，甚至其每一个细胞都是其基因的表达物，每一个生物体都有其特定的基因，其任一器官、组织的每一个细胞都含有同一种基因。因而，从细胞到器官、组织到整体都透射出其基因所包含的信息，即各别部分和整体具有类同的信息，这是全息律的绝对性。由于生物体的每个器官、组织之间具有差异，即其同一基因的表达方式有所不同，因而，其表达的信息细节上会有所差异，这是全息律的相对性。同种生物，其基因中只有万分之一甚至更少的差异，从而它们表现很大的相似性。

在物理世界，物质虽分为微粒物质（有形物质）和场物质（无形物质）二类，但它们之间可相互转化，并且又时时处处地相互紧密联系，而微粒物质从最深层次而言，都是几种夸克的耦合物（重子和介子）或几种色胶子的耦合物（轻子），再由它们通过场物质耦合成各种元素原子，再由这些原子通过场物质的联系组成形形色色的物体分子，这些分子又通过场物质的联系构成具体的物体。从而，宇宙的各个物质结构层次也就具有了基于微粒物质和场物质既紧密联系又时有转化所反映的全息律了。

八、离散、连续的相对性与绝对性

由于物理世界中，微粒物质（有形物质）通过场物质（无形物质）相联系而结合构成物体，从整体上看，物质世界是连续的。但如果只是观测微粒物质，物质世界就是不连续的了。从场物质的传播、运动来看，场物质是连续的；而从场物质与微粒物质的相互作用来看，场物质则是不连续的了，显现着量子化、频谱化。

九、 Einstein 的哲学观

"如果把哲学理解为是在最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么显然，哲学可以被认为是全部科学研究之母。可是，科学的各个领域对那些研究哲学的学者们也发生强烈的影响，此外，还强烈地影响着每一时代的哲学思想。" --说得非常正确！

十、Einstein对于科学理论体系的评判标准

一个正确的有价值的新理论，必须要立论正确，仅用最少、最简单的假设，理论结构具有逻辑上的自洽，能涵盖现有的科学理论，并能合理地解释旧理论不能解释的问题，又能推断出可为科学实践验证的结论来。它之所以科学，就是能经受科学实践的反复的多方面的检验，而非个别实践的支持，更非自我感觉的良好和某一帮人的吹捧。