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<统一论的物质基础>辅助阅读
[楼主] 作者:yaoyuansk  发表时间:2010/01/08 12:25
点击:824次

尊敬的中国科学院理论物理所所长吴岳良和物理所的科学家们:自己文字能力比较弱很难描述的清晰,为了比较好的理解论文,写了一些辅助阅读的文字。
再次表示深深的感谢!
                                         ——姚 远

(一)本性使然,让我们共同追逐这一高尚而有趣的事情。

古往今来,人类都崇拜那些能揭开周围世界谜团的人,哪怕仅仅了解的早一些,我们现在称那些探索奥妙,知晓奥妙比普通人早一些的人为“科学家”。他们一直是人类的智者,为普通的大众百姓解释疑惑,解决面临的环境困惑。可是慢慢的他们探索的成果已经超出了普通人的理解范围,甚至他们自己也不能理解,这样就会让我们更迷惑,尤其是本原问题。比如:世界如何来,又如何去?时间、空间、质量的本质是什么?光既是粒子又是波,怎么理解?等等……,我们会发现,了解的好像越多越“迷惑”,我们需要静静想一下……这好像与人类一直追求理解这个世界的初衷相悖。
我们又要思考另一个问题:
人类(不论是科学家还是普通的老百姓)为什么想搞明白宇宙终极理论,人类为什么要尽一切努力去探索未知的领域,人类为什么会有这样的好奇心。
这也许是人的本性吧!是人类进步与发展的最根本动力,人类自身就具备需要理解周围世界、探索未知、寻求宇宙终极理论的原始动力,这是生物及人类进化的必然结果。

(二)大道至简,从另一个方向寻找答案。

如果我们坚信宇宙从最基本的统一的粒子开始,由简单的“小粒子”逐渐结合成复杂一些的较“大粒子”,从而所表现的特性更多,更丰富多彩。当人类从宏观反向探索微观性质的时候,从这些具有复杂多变,特性丰富的物质去推导那些更简单的粒子性质的过程中,却反而增加了非常多的特性,变得越来越复杂,越来越不可理解。这说明现代科学不但在某些方向是错误的,也改变了人类社会从远古鸿蒙起开始探索理解宇宙的初衷——“认识并理解这个世界”。如果我们一贯的用从宏观到微观的方式去探索理解宇宙,并欲全面了解宇宙的本质是非常困难的,那么我们从另一方面去理解看是否容易一些呢?我们就从另一方向出发,看我们能得出什么样的结果。
从最大和最小的宇宙结构猜想开始,我们想一下:最大和最小的宇宙结构能用高能对撞机撞击出来吗?这显然不太可能吧!最大即是宇宙的全部,最小的宇宙结构那是任何现象的现象组成部分,任何解释的解释,我们又怎样用宏观的实验去解释它们呢?只有离开与水直接相联系的环境,才比较容易称量水的重量。
对于最大宇宙整体问题,我们是很容易理解的,对于理解最小的宇宙单元问题,是一个非常容易令人困惑的问题。“道常无名,朴,虽小,天下莫能臣。”以上句读是通常加标点符号的办法,我认为改为“道常无,名朴,虽小,天下莫能臣。”会更好一些,在此处的“道”指宇宙中最基本的物质单元(朴为最原始的意思)。虽然它很小,但是我们很难真正的认识它,完全为我们所用。

(三)妙不可言——我们又如何来描述它。

描述一个原始的基本概念非常困难,让人总感到许多地方词不达意,我们只能描述它,给它一个完整的定义几乎不可能。人类用自己后天才形成的语言系统,没有办法把这个无所不包的先天特性讲的清晰完整,这是我们在处理统一论的基本概念时,最经常碰到的问题,比如时间的定义,质量的定义。这是因为我们语言系统的形成,是以我们自身对周围事物(环境)感觉与感悟到的具体事物的特点、特征、特性来定义及系统化分类的,当它的“特性”与很多事物都有关系,那么特性就成为普性,如果它的“特性”充斥于宇宙中任何空间,对任何物质皆有作用,我们就会感觉不到它的存在,也无法说明它,无法命名它。《道德经》一开始就给我们描述了这种情况。“道可道,非常道;名可名,非常名。”很可能就是这个意思吧!

宇宙是由以物质为基础表达空间、时间物理特性的统一体。一般理解的宇宙指我们所存在的一个时空连续系统,包括其间的所有物质总和、物质状态(能量)总和与物质结构关系(信息事件)总和。
宇宙是物质世界,不依赖于人的意志而客观存在,并处于不断运动和发展中。宇宙中的事物多样而又有机和谐统一。但是分析宇宙本质概念必须考虑人类的思维习惯。所以下面我们分析一下“统一论”应该具备的思维基础。


(三)回望起点——思维方向成败的基础,方向上的错误将是根本性的错误,我经常要求自己回答一个问题:是否从一开始就错了。

(五)自己在研究基础理论时,反复考虑的问题:
(1)人类对宇宙认知的演化过程,尤其是初期这是形成某种文化的基础。比如几何学在西方出现绝对不是完全偶然,它与西方古代侧重于“时间与空间的位置关系”有关——时空论的基础,而与之相对的是东方古代侧重于“时间与事物的状态关系”——时态论的基础。
(2)我们都知道,人类的一切认识都是从大自然(宇宙时空环境)得来,那么“数学”脱离于宇宙时空的真实(物理实在),是否是必然,是否就应该这么样。有些朋友会说:“数学是自然界的抽象,不需要物理真实,物理同数学不同”。其实宇宙时空从来没有分过什么物理学、数学,也就是说:在宇宙真实面前一切规律是统一的。我认为它仅是人类认识自然的一个“过程概念”。在宇宙真实面前所有的规律是统一而和谐的,统一的规律里面不会有数学与物理学之分。如果是这样我们又面临一个很大的问题,就是虚数的问题,我们能为它找到物理真实(时空物质)基础吗?它需要物质基础吗?在数学上从来没有人描述过它的物理意义,在我们的模型中已经明确了它存在的物质基础,并且是非常重要的、不可或缺的组成部分。
(3)熟悉语言的发展与特征意义。人类的语言是根据我们周围万物的特点、特征、特性归类而形成的交流信号(符号)。当我们分析与一切事物皆有关系的基本物理量如时间、空间、质量等时,语言描述也是一个很大的问题,因为它们没有了我们所熟悉的特点、特征、特性。
(4)理解无量纲数据的意义。无量纲数据是事物相互关系真实直接的表达,是我们描述相同与不同物理量间相互关系的桥梁。


(六)为什么猜测最基本物质的电、磁、力是因果逻辑层级关系?
1897年,时任卡文迪许实验室主任的汤姆逊,他做了利用阴极射线能“被电场和磁场偏转的特性”来测定阴极射线粒子的速度、质量和电荷的实验。通过这个实验汤姆逊发现了电子。在他对实验的逻辑分析中我们可以看到电场和磁场偏转的特性是不同的:磁偏转/电偏转=(磁场强度/电场强度)*速度,这个关系式很常见,它的推导过程也是比较经典的案例,如果把磁场强度、电场强度看作磁性与电性效能的表达,速度是时间逻辑层级概念的反相表达,再加上我们通常熟悉的电磁力间的关系。那么我们就很容易看出最基本物质“极元“就具有电性、磁性、作用力(运动能量的表达)逻辑因果层级关系。
(七)认识现代物理学中的质量:
自300多年前牛顿给出质量的“定义”以来,关于质量的起源问题一直是物理学的前沿难题,至今也没有研究出令人信服的结果。

质量的概念是从人们的生活经验中演绎出来的。比如,一把铁锤比一个铁钉含的铁多,一艘木船比一把木椅含的木材多,等等。归纳出物体所含物质的多少叫做“质量”这一概念。且物体的质量不会随物体的形状、状态及位置的改变而改变。
我们首先来界定一下所要讨论的质量究竟是“谁”的性质。 众所周知,按照现代宇宙学为我们绘出的图景, 在宇宙目前的能量密度中暗能量约占 72%, 暗物质约占 24%, 而我们所熟悉的所谓可见物质只占 4%。 
除去了暗能量与暗物质, 剩下的就是可见物质了。 可见物质在宇宙能量密度中所占的比例虽小, 但它是我们所熟知的物质世界的主体,他们是以质量为其特征的物质。
质量是物理学的一个基本概念。牛顿最初把质量定义为物体中所含物质的数量。他在《自然哲学的数学原理》一书中把质量定义为“一个同物质密度和体积成比例的量度。”而且还指出了“质量不随物体的形状、状态、温度和位置的改变而改变,是物体本身的固有属性”,是一个恒定量。
(八)对质量认识的误区:
牛顿的定义当时就存在二个明显的缺陷,第一,对质没有界定;第二,没有给出度量的方法。随着物理学的发展,人们对基本粒子认识的深入,从现在的观点看,还有一个缺陷,现代物理学没有给出计算基本粒子的所含“最基本物质”数量的办法,也就是说研究物质的质量与结构必须从物质基本特征出发,找出相应的“元素周期表”,在这个表中一定会发现每一种基本物质所在的位置,可是现代物理学并不喜欢从这个角度出发。三个缺陷的存在意味着起源问题始终令人茫然。
现代物理学标准模型的缺陷,就是该模型无法解释物质质量的来源。
  为了修补理论的缺陷,英国科学家希格斯提出了希格斯场的存在,并进而预言了希格斯玻色子的存在。假设希格斯玻色子是物质的质量之源,是电子和夸克等形成质量的基础。其它粒子在希格斯玻色子构成的场中,受其作用而产生惯性,最终才有了质量。之后所有的粒子在除引力外的另3种力的框架中相互作用,统一于标准模型之下。标准模型预言了61种基本粒子的存在,这些粒子基本都已被实验所证实,而希格斯玻色子是最后一种未被发现的基本粒子。标准模型预言的希格斯粒子是整个标准模型的基石,只有这种粒子被找到,物质质量之谜方能得到破解。由于这种粒子的重要性和神秘性,科学家形象地称它为“上帝的粒子”如果希格斯粒子不存在,意味着整个标准模型将失效。  
(九)从另一个角度认识质量,一个新的开始!
物理学是一门试图在最基本的层次上理解自然的古老科学, 她的早期曾经是哲学的一部分。 在那个时期, 物理学所关心的是一些有关物质本原问题与基本物理属性起源问题。 这些问题看似朴素,却极为困难。 在后来的漫长岁月里, 物理学曾经一次次地回到这些问题上来, 就像一个远行者一次次地回望故乡。“质量的起源问题” 是主要世界本原问题之一。
目前,科学家们把希望寄托在刚开始运作的欧洲核子中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)上,希望具有大约7万亿电子伏特能量的质子发生对撞时,能撞出解开质量起源之谜的关键粒子——自旋为零的希格斯玻色子。人们正拭目以待它的结果,但我在这个时刻要表达我对质量起源的构想,我将分别从“量”与“质”两个方面来描述基本粒子的质量形成。

以宇宙中有最小物质单元,并对其性质的描述作为公设,后面所有的论述依此为基础,以逐步深入揭示质量的形成与性质的表达为主线。先从“量”的角度引出“元素周期表式”的“粒子新标准模型”及各基本粒子特点;然后从“质”的角度描述时空的结构特征;在上述基础上,对质子与电子质量数据进行分析,并结合强力与电磁力进行实验数据分析,对不稳定粒子质量与寿命周期的分析等。

                                                                                 姚 远 于2010年元月八日午时全文发在西陆网

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