介质相对论力学与三旋理论
顾与铁
（一）
时值21世纪初始,由于对美国光传播研究方面的超光速媒体炒做,国内关于介质力学和相对论力学配合国际上关于电磁场和相对论的讨论，又重新热起来。比如从上世纪70年代起就探索相对论矛盾的秦元勋先生,就指出罗伦兹变换的起点从数学结构上来看,意味着越过此奇点应当是从椭圆形变双曲形,2001年秦老又出版了他的力著《时间,空间,质量》详尽说明此观点,并为通过这个奇点后的电磁场和基本粒子的作为从数学的对称性方面作了很多探讨；北京邮电学院的黄志荀教授出版了超光速研究一书,强调了本世纪初A．Sommerfeld 所作的数学分析和超光速的存在原理；加上卢钹鹤院士和钱仲韩院士的论述，以及数理学报上由钱伟长教授推荐杨文熊教授，所著高速粒子质量的守恒性所揭示的所谓质能关系来源于随体运动速度(或者完全非线性速度)可由罗伦兹变换得出,从而粒子质量没有变化而是只是动量(能量)有所变化的论述,更是在相对论还是物质论的争论中掀动了一池涟猗。再加上我国的研究者跟随国外，探索从湍流结构和孤波的非线性理论得出非线性量子力学薛定鄂方程，并进一步揭示这个丰富多彩的微观世界，于是2003年12月6日，来自西北工业大学、西安交通大学、西北大学、西北电讯工程学院、西安非线性科学研究所等处的一些专家学者，在西工大国际会议中心举行了一场质疑爱因斯坦相对论的学术研讨会；这场研讨会的发起人叫杨新铁，他是西工大飞机系的副教授，曾经在德国亚琛大学做过10年的研究工作。他在中学时代接触到爱因斯坦的相对论后，就对其产生浓厚的兴趣。随着研究的深入，他逐渐感到相对论有一些不完善之处，于是就和西安各大高校及科研院所的一些同样对此感兴趣的教授、研究员们一起，组织了这场质疑相对论的学术讨论会。作为这次讨论中惟一一位外地学者的上海交通大学的杨本洛教授，此前曾被《南方周末》等媒体以《一个人的战争》为题进行过报道，在科学界以对经典学科的批判闻名。他在发言中说，19世纪末，物理学出现了一些经典物理学无法解释的现象，在这种背景下，爱因斯坦的相对论就产生了，他阐述的是一个全新的“时空观”。但是，在他看来，新现象是可以解释的，因此相对论产生的逻辑前提就不存在。杨本洛用数学的方法证明自己的看法，说爱因斯坦由于数学功底不好，理论中有缺陷，现在数学手段越来越发达，完全可以利用这一工具对前人的结果进行梳理，找到其中的错误。年轻学者黄德民是一名军队干部，从事军事装备研究工作，他对相对论持否定的态度，在自己的名片上就印着“对相对论持不同意见者”，他对相对论的看法是，虽然根据相对论造出了原子弹等，但是理论上是错误的。可见一个以介质相对论力学为纲的科学流派正在我国呐喊。
当然在中国很早就有人做着这一基础的工作。在这个队伍中相当一批人是力学工作者,大部分人都搞过流体方面的研究。最有代表性的是周培源,另外还有卢鹤拨。在他们的旗帜下，现在有些中国学者认为：利用空气动力学方法对电磁场，引力场方程组进行强非线性化研究，既是跟踪国际上电磁场研究的前沿，又是建立在我国独有特色的以非牛顿粘性可压缩流体方程为依据的基础上，它不仅在电磁场和空气动力学连续介质场之间建立起桥梁关系，而且对高能物理的探索有意义，特别是会对研究质量与能量的关系和转换带来新的思路。它不仅是一项可以从方程同构带来数值计算和边界条件更新及简化的技术成果，而且它对认识世界的构成层次，物理定律的统一性质，甚至可以成为挖掘流动性的物质、孤波及量子力学方程之间关系的一个出发点。所以，流体力学还有许多神秘的领域待开发。它将成为空气动力学，流体力学学科的新增长点，这无疑还将会有深刻的理论意义。
从美国回来的Jamusen的学生刘峰教授，曾给NASA做的一个空间站火焰传播课题，该计算结果已经被航天局作为空间站博览会里面接待客人访问时用三维立体眼镜观看的一个展示性成果，其中很令人深思的是，平均连续的火焰在对流减缓，风速很小，重力消失情况下，形成一种“量子化”的传播方式。火焰走走停停，跳跃前进。不稳定波是分块的，扭曲着像蛇一样前进，而且其波长隐含着一个和普朗克常数类似的常数，当重力，风速这些量值增加时，波长就像量子力学里面的几率波（德布罗意波）一样变得很小。直到看不出来了。上述现象联系我国原子核物理学家建立的液滴模型，张力模型，过去觉得薛定谔方程几率分布函数是复数，不好理解，电磁场却大量用这种表示形式，波音庭矢量的共轭矢量也具有互感定律相同的规律。上世纪80年代中国电子学报发表了这样的成果，称之为户能定律，当时很多人还不以为然。现在在欧拉方程和NS方程的数学描述中也引进了伴随方程，伴随空间，而且这些东西在变分的表示中有它独特的优点，连jiamsen都不把它放过。俄罗斯罗蒙洛索夫大学的Dmitrieyv教授用流体力学推导了非线性薛定谔方程。和我国学者在孤波方面的研究相似，这是一个大穿插。1998 年美国的Dr. Haralambos Marmanis从欧拉方程, NS方程及湍流方程推导出 Maxwell方程。俄罗斯罗蒙洛索夫大学的Dmitrieyv教授作的就类似这种工作。他甚至还用流体力学推导了非线性薛定谔方程，和我国学者在孤波方面的研究相似。
在我国数学物理科学中，除了冯康，刘高联等一批力学家的介质方程哈密尔顿描述之外，在相对论方面，秦元勋教授指出罗伦兹变换的奇点，意味着方程越过光速以后从椭圆型转变成双曲型，此时粒子随速度增高而减小质量和能量。这正是可压缩流动的特点。上海交大有杨文熊教授把低速运动的经典牛顿力学改造成适用于高速运动（近光速）或超光速运动的"驻扎论"，并自命为"现代牛顿力学"。"驻扎论"的现代牛顿力学包括了粒子静态、亚光速和超光速的运动理论。它得出微观粒子静态时有零点能量的"均分"现象和在宇宙中存在其最小的粒子，他通过计算，说证实了"以太"的存在，其质量是电子质量的300亿分之一，是宇宙中最小的粒子。杨文熊认为这一结论，使人们对太空中是否存在"以太"的疑问得到了解决。他还曾用连续介质的办法证明了质能关系。杨文熊教授得出一个结论，相对论的质能关系只不过描述了介质方程守恒性和随体导数性质。卢鹤跋院士从可流动性连续介质角度出发, 突破真空是单一均匀构造的局限,延拓了现有经典力学体系的概念.经过长期考虑,终于在1996年提出了对于隐物质体系和洛伦兹变换的看法,并对一些经典试验(麦克尔荪试验)给出新的解释。北京邮电学院黄志荀教授还提出利用量子的隧道效应来实现超光速，即现在国际国内非常热点的超光速现象的探索；黄志洵借鉴sommerfeld提出的和秦元勋老类似的理论,利用量子隧道效应来达到光子越过光速奇点时的非线性效应.并给出利用介质孤波方程代替量子力学方程，从而来发展在光纤一类导体中计算光电磁场传播的做法。 国外超光速理论的奠基者A．Sommerfeld,正是一个流体力学的大师，他曾给出了和相对论不同的表达,认为粒子在超过光速后减小能量反而加速,吸取能量反而减速。上交大还有杨本洛,是教漩涡的研究生课程的,他企图突破比奥沙瓦定律,提出从可压缩性看相对论。 西南空气动力学发展中心的冉政博士，在张涵信院士的领导下,从不可压缩流体运动规范场论研究杨振宁的规范场理论，并把它延拓到不可压流体力学的描述中，把相对论用在流体力学上,参考别人的结果从杨振宁和斯米尔的量子力学理论，推出气体力学方程的哈密顿函数。这样流体、真空和电磁场的内在联系就揭示在面前。这些人说，电磁、引力和相对论三者其实是不可分的,我国研究者对于日全食时的引力异常作的三次惊动世界的测量.得出的结果至今无法用现有引力理论揭示,这都和我国科学家发现的卫星在引力异常情况下的奇异摄动和卫星神秘的失踪,有机的联系在了一起。上海的船舶704所廖铭声也是这样,他用不十分完备的方法证明了流体力学方程和麦克斯韦尔方程一致的结构,尽管他提出把声速及光速不变原理应当用总波速不变(能量守恒)原理代替,并利用洛伦兹变换导出新的可压缩流动的方程,但是还是企图把相对论用在流体力学上,来代替可压缩流方程组。广州有个李映华原来设计过船用螺旋桨,后搞原子电池,也提出了同样问题。西安有个余长丰，从量子力学到相对论建立了一套独特的理论系统。除了余长丰,其他人都是搞过流体的,他们的出发点都是一个,要对麦克尔荪的试验给于新的解释。
（二）
杨新铁等人认为：新世纪带来两个研究方向,一是把流体力学往协变不变原理和广义相对论线原方向拉.应用相对论变换来解可压缩流动问题(廖铭声),和用推迟势来解决激波问题(赵端荣)。另一方向就是倒过来,把相对论问题和用流体力学方程来解。因为专业和喜欢反向思维原因,物理专业出身偏前者,机械力学出身偏后者。 西工大和此问题相关的主要院系,如物理系,电子工程系,热能发动机系的部分教授和同道经常就此课题的一起研讨,并协商以后和已经同意联合的西交大、上交大、西电、西北大学的教授共同就此问题申报重点项目。 其实这方面的工作已经有多人作过了,美国和德国的物理学家已经提出了利用热力学,流体力学来表示真空并揭示质能关系 和电磁场背景下低层的隐介质的关系,有的教授还给隐物质建立了整套的以太动力学理论；过去电磁场方程和连续介质方程的完全的对应结构还只是停留在假设基础上,现在已经可以从热动力学推导出来.这结果可以用到引力场和电磁场的相同方程结构中去。
电动力学研究的物理现象和连续介质力学研究的物理现象有许多相似之处。这一点我们可以在在自然界看到许多例子，比如静电场和不可压流体场的相似，有这个相似性，人们才可以把不同性质的实验用来相互比拟.对于更复杂的一些电磁现象和流动现象,我们也可以去寻找出他们内部所固有的统一规律,比如电场对时间的变化产生了磁场的旋度（磁场的涡），而磁场对时间的变化产生电场的旋度（电场的涡）这些现象，正好和连续介质力学中的力（也就是加速度）对时间的变化是能够产生涡的的现象对应，形象一点来说,我们在游船上把船桨在水里一划，于是在我们加力的桨叶周围，就生成了一个涡环，涡环的所在平面法向和作用力方向一致，也就是说力产生了涡的旋度，当然这个现象是和粘性分不开的. 看起来就真象电场的变化产生了此的涡流一样.由于非线性介质理论和薛定鄂方程在理论界并没有严重的异议,而且国际国内从量子力学创立开始就有许多人进行了探讨,比如从连续介质理论推导薛定鄂方程,和近年来在湍流结构上提出的强非线性化的量子力学结构方程, 这些用介质论来说明粒子行为和微观(‘时空和质能结构’)的工作已经自成一个完备的体系。而从另一个角度，探讨电磁场和介质场的相似结构，为了说明索么菲尔德提出的超光速情况下,减小能量,增加速度的这种规律,就希望沿用我们所熟知的可压缩物质的性质来展开这个探讨；即首先证明, 在无粘条件下,电磁场方程和流场方程从数学描述上是等价的证明, 说明了电场对应力场,而磁场对应漩涡的现象.然后对于粘性流体,特别是对于粘弹流体,借助于引入了粘弹流体的松弛效应,利用波尔兹曼叠加原理建立的粘性流体方程,也证明了电磁场和介质场的数学描述的相同.这样就引发了对电磁场本质的思考,并且从原来的无粘的不可压的流体实际和Maxwell方程完全对应了的结论.进一步引起从流体方程的粘性和可压缩性两个方面来对Maxwell方程更进一步的非线性化的兴趣。其次，利用电磁场方程的矢量势和流场方程的速度势也是对应的, 从速势流动开始,研究不可压缩波动方程到可压缩流的种种变换,找出一种和洛伦兹时空变换相近的变换即拟洛伦兹变换.说明了在声学波动方程的数学描述上,可压缩流和不可压缩流加上相对论时空变换只不过是相同客体的不同数学表达.从证明的过程可以看出罗伦兹变换来源于随体导数,实际上是可压缩性的同意词。这个结论和杨文熊先生的随体运动速度(或者完全非线性速度)可由罗伦兹变换得出的论断是不谋而合的.相对论变换加不可压缩流等于可压缩流!其差别是空间上二级精度,时间上一级精度.可压缩因子（１－β２）将根据表达形式不同出现在可压缩流动方程的系数中或者不可压缩加时空变量变换的数学描述的时空伸缩延迟系数中．这种变换也可以用在无粘的可压缩流中,从而说明相对论是空气动力学里面的一种近似算法.因为Maxwell方程的波动方程和不可压流是完全一样的，所以也期望上面得到的结论可以引伸到Maxwell方程的讨论中，相对论加电磁场方程组本质上是描述了一种可压缩的电磁介质场.这个事实意味着相对论只不过是可压缩性的另一种近似表达方法.协变不变性以及所谓四维空间度规不变只不过是可压缩性的不同近似数学表达.另外，为了探讨电磁场和引力场可能存在的介质规律.对于无粘可压缩流动,借助于卡门 - 钱学森在空气动力学中应用的切线虚拟气体法,推导出了在亚光速条件下与爱因斯坦质能关系完全相同的结果.虽然对于可压缩粘性流体和电磁场方程的相同数学结构,还缺少明了的结果,但是利用把可压缩性因子提取出来重新表达的力和漩涡的关系的办法有可能对引力场的研究以及对Maxwell方程组的强非线性化带来生机.最后，相对论方法反过来也可以推动空气动力学中可压缩漩涡理论的发展.引用美国宇航工程师Paul在AIAA Paper99-2606,0562上所发表的方法,预先把可压缩因子提取到通量项的外面,给出了一种表象的处理可压缩粘性流体和电磁场方程的相同数学结构的方法。对Paul在对NS方程提取了可压缩因子以后，可以借鉴相对论变换的仿射关系来从不可压缩漩涡来计算可压缩漩涡.从而说明洛伦兹时空变换是空气动力学仿射变换的中间变量,它描述了从不可压缩流动到可压缩流动的仿射变换.
发掘奠基者们的足迹发现，首先提出这个问题的是麦克思维尔本人,这在亥维赛的论述中提到.後来,布里吉,卡司徒等很多人都是从假设的角度提出了引力介质场和电磁场相似的方程,到后来有特洛斯金O.V.Troshkin, Krachinan,廖铭声以及,H. Marmanis都用不同的描述给出了,电动力学方程组和流体力学方程组等同表达的形式.因为电磁和流动属于两种不同的现象,前者具有协变不变性,它的描述需要洛伦兹时空,而后者的描述方程属于伽利略时空,所以非常需要进一步挖掘这两种体系之间的关联,使得他们由貌相似走到本质的统一.如果这种统一揭示了出来,那么两个学科内容的交叉和渗透一定会让我们得到一些新的结论。总的来说，连续介质力学和电磁场的数学描述还是在形式上相似的.如果考虑无压力梯度,无粘性(=0),直匀流动上面叠加的扰动波的运动,那么力F4就会近于消失,两边的表达就会一样.右面这个方程组的物理意义是，力的随时间变化产生介质的涡的环量，涡的脉动又可以生成力的环量。也就是说,电磁场中的磁场B和不可压缩流体力学中的涡是相似的，而电磁场中的电场强度和不可压缩连续介质场中的力地位是相同的。右面这个方程组的物理意义是，连续介质和电磁场相似，力的变化产生介质的涡的环量，涡的脉动又可以生成力的环量。对连续介质的波动来说它将存在一种和电磁波类似的"横波"传播形式，这种波动方程实际上很早以前已经在分析海洋里分层介质中的声波的转播所应用。在这方面，夏皮洛曾经早就作过工作,他在可压缩动力学与热力学一书中作过这样的论述,即有一种空气动力学里面不常用到的变换-洛伦兹变换,用它可以把线化的可压流波动方程变到不可压缩流动.也就是从声学上来看,线化的可压缩流的波动方程和不可压流波动方程加上相对论时空变换在数学上来说描述的是一个客体.但是经过严格的推演发现这个变换和严格的洛伦兹变换还在时间项上面有一点出入,后来夏皮洛在此书以后的版本中又删去了这一段.今天可以很容易用数学软件(maple)推出这个变换来,从形式上来看,它和洛伦兹变换相去不远的,在空间描述上有和洛伦兹变换相同的精度,时间描述上和洛伦兹变换相比是一阶精度,差别仅仅发生在时间项上面,好在时间方面还没有有利的试验能说明这种区别。
有的学者偏重于相对论,看到罗伦兹变换和随体运动速度的关系以后,他们也试图把低亚音速飞行器的受力和能量问题按照相对论来算,比如廖铭声先生在他的'流体不变论'一书里面,就展开说明了这一观点.并给出了用相对论来计算亚音速流动和波浪中船舶运动规律的算例。现在可压缩的漩涡运动规律表达的十分复杂,而不可压流加相对论等于可压缩流的论断完全可以使用在漩涡理论的表达方式中.这样至少在计算数学上,可以得到一种简洁的可压缩漩涡的仿射近似计算方法。可惜在高马赫数时这样计算并不准确,而实际上绝大多数航空航天工程研究人员多年来沿用的是和相对论不同的变换,每一个搞航天航空的人都知道叫做可压缩性修正的东西,它实际上是一种压缩性变换,既可以x相尺缩,也可以y相尺延长。目的是一个,借助这种变换拿出符合飞行器实际数理方程的解来.而且,谁也没有说过这种变换就蕴含了一种时空的变换,尺度还是原来尺度,空间还是原来空间. 一条线索都有两个头,在按照廖铭声的方法应用相对论理论进行可压缩流的仿射近似计算的同时, 也难免会反过来想一想,更复杂的空气动力算法能不能反过来在相对论应用的其他领域里面有所作为,于是难免要问更深层的问题?是否爱因斯坦也把在计算某一种物在空间流动过程中的中间辅助变量看成了具有真实含义的空间性质了?总而言之,说明了可压缩流体力学里面也有协变不变原理.而且是更广泛的协变不变性,精度要求高,就必须用更广泛的非线性原理代替协变不变原理.另一方面,可以引导对电磁场的强非线性化进行探讨. 如常识所依赖的普通空间的可压缩流动的波动方程,和类似相对论空间的不可压波动方程,实际上是同样一回事情,起码它们的数学表述是一样的. 于是使人自然产生这样的想法,可压缩流动与不可压缩流动的相似变换关系,和电磁场波动方程以及它所遵循的时空变换关系,虽然看起来是相差很远两个领域的效应，但是有一样的数学描述.这里面有没有物理上的内在联系?既然电磁场波动方程和不可压流加上拟洛伦兹变换雷同,那么它是不是也隐含着一种带有可压缩性并且确立于实在的迦里洛空间的数学描述?更进一步,整个洛伦兹时空中的Maxwell方程组是否也和实际上迦里洛空间的可压缩粘性流体方程组有类似关系?能否借助空气动力学方法来探索Maxwell方程的这种强非线性化的表达形式?在苦苦求索而结果还未得到的时候,能不能把换一个角度来分析这问题,即如果把洛伦兹变换看成不可压到可压缩场的仿射变换的话,相对论加电磁场方程就是一种可压缩电磁场的描述形式.这样就自然引出了介质的观念。但在取得了不可压黏性介质和电动力学方程组相似的结论以后,这中间留下了很大一段空白,如可压缩的修正应当是个什么样子,没有能够给出完满的表达式来；另外，质能关系还只能从相似规律,和可压缩连续介质假说来开始探求,使用的又是几乎和’等熵关系’一样的介质方程,不仅缺乏物理依据,数学表达也不完备。
过去传统的解释是这样论述的,第一如果真空是介质,那么就必须是刚体,第二如果是刚体就必须有绝对速度.那么试验否定了绝对速度,就否定了介质存在. 流体力学工作者一般会觉得介质必须是刚体的结论仅仅是个猜想而不是科学的结论,他们由于或多或少和附面层打交道,而对真空可以是不均匀的图景易于接受,所以或多或少都会对麦克尔荪双干试验有自己的保留态度。这项研究还需要新的数学方法,新的物理试验的支持。从空气动力学角度进行的工作主要是三部分：一.利用波尔兹曼叠加原理和非牛顿流体的松弛特性,证明电磁场的麦克斯韦尔方程和不可压流体方程有同样结构.提出麦克斯韦方程还有没有像流场那样相应的可压缩表达形式的疑问? 二.在空气动力学找到一种变换,它类似于相对论变换,但是可以把不可压流场变换到可压缩流场,说明相对论在力学里面就是一种在亚波速情况下近似计算可压缩流动的相似变换方法而已.从而联想电磁场也会有可压缩性,洛伦兹变换就是一种近似计算可压缩电磁场的方法。 三.在无法确知真空的'熵和热力学性质'的情况下利用钱学森的切线气体法推导质量能量的近似关系,得到了爱因斯坦的质能定律.并考虑用数值模拟的办法来计算和评价用相对论加不可压流的算法来代替可压缩流的准确算法带来的误差. 四,量子力学的波函数是一种更低层次的空间的介质粒子的统计行为,可以由他们的动量守恒和质量守恒推导出薛定鄂方程. 杨振宁-斯密尔的理论是把可压缩性又放到了微分方程的强迫项上面，等待着新的物理模型和数学方法。
关键问题是可压缩性的表现实际只出现在欧拉项上面，粘性项并没有明显的可压缩因子可以提出来。粘性项实际是不满足洛仑兹或者近似的洛仑兹变换的，这就要考虑到粘性项影响的差别对理论带来的影响，对实验的精度要做更严密的分析，并且要做数值模拟来说明有可能有粘性项存在，以及为什么它能够被忽略。实验上，声学干涉的麦克尔荪莫雷试验模拟由于风洞背景噪声比较困难，需要利用小波算法，进行滤波分析。阐明洛伦兹时空的电磁场等物质场方程是“可压缩”场的一种小扰动方程近似。着重理论上从驰豫性和可压缩性两个方面进一步发展这种描述。并且从实验上检验这些结论（Marmanis和Dmitriev的研究是从不可压缩流动进行的，非牛顿流体的驰豫性质，和流体的可压缩性质还没有牵涉到。）而这样重新进行的推理说明了物质世界本身复杂性，新的物理理念和数学方法存在可能，可压缩性粘性流体的描述就是其中的一种。于是就可以得到具有空气动力学方程特点的的“电磁场方程组或者引力场方程组”，它在光速时电磁场方程不会出现无穷大奇点，并且在越过光速时，粒子的质量，能量和速度的关系遵循由椭圆型方程到双曲型的变化规律。现在beta衰变产生中微子的实验结果按照经典的理论估计能量是负的，质量是虚的。而这现象正和用小扰动亚波速的椭圆型方程去描述超波速的流动现象一样，如果采用有空气动力学性质的方程组来描述，就自然形成双曲型的描述方法，用不着引入复数质量。我国的加速器中电子已经加速到和光速仅相差10-4的地步，美国的加速器中电子甚至达到10-8，按照现有理论，再增加能量，无非减小和光速的差别而已。如果考虑一点“可压缩性和方程变成双曲型”的话，就不会一味像给拉瓦尔管增加压力一样给加速器里面的粒子做功，同时去寻找能量更加升高的粒子。新理论借用空气动力学原理，把思维反过来，利用反向调节机制给粒子减功，减能，去寻找和亚光速规律不同的另一些粒子。另一方面，新的方程将更清楚的揭示了声学波动和电磁波波动的关系，以及相对论在里面起的作用，这样对两种不同测量结果的交叉借鉴，也会更具有鲜明物理概念的基础。对流体力学方程组和电磁场方程结构相同的表述困难所在作分析可以发现,发现主要原因是对粘性的牛顿线性假设的表达方式.换一种表的方式,引入了非牛顿流体的粘性表达,就可以从不可压流体力学方程组得到了和电磁场几乎相同的表述形式.这种表达正是前面卡司徒等假设的力场和漩涡场的相互关系.也就是说麦克斯韦尔方程的数学结构是和不可压漩涡和力的关系一样.研究清楚这种结构,人们自然就希望利用空气动力学方法把电磁场和引力场方程延拓到可压缩流动里面去. 以便得到的强非线性修正后的电磁场方程组或者引力场方程组 新得到的强非线性修正后的电磁场方程组或者引力场方程组,应当具有空气动力学方程的特点,同时它们在一定条件下的极限形式,和简化形式应当回到麦克斯韦方程组.既然具有空气动力学方程特点,也就期望在光速时电磁场方程消除了奇点,这在物理上无疑是更进了一步,现在可以从基本方程的物理意义上又开辟一条路径.其实这就不但提出了狭义性对论的精确程度问题,也提出了广义相对论的修正问题. 显然我们不可能指望空气动力学方程组得到的方程和电磁场论方程完全一致,但是差别到底有多大,就如同可压缩流的完全准确计算和用不可压流通过相似修正变换得到的结果的差别如何,必须要有一个衡量的标准,为此我们必须把新修正过的表述得到的结果和原来的结果都和试验进行比较.在实验之前对现阶段可测量值提出一个可行性建议.
（三）
王德奎先生早在《潜科学》杂志1982年3期上就以叶眺新笔名，首先提出量子圈态的线旋，是比“粒子物体”阶段更上一级的“宇宙网络”阶段的基本模式。其次指出这种模式在太阳系、行星系、原子系统、电磁波传播、磁力线转动，超循环、耗散结构、黑洞理论、麦克斯韦的电磁场理论、爱因期坦的几何引力场理论、杨振宁的规范场论等中，都显示出圈态自旋的影子。这就像一个窗口，让人眺望到空间、零点能量等问题的“隐秩序”。著名科学家、诺贝尔奖得主杨振宁教授提出过一个猜想：自旋是一种“结构”。为了证明这个猜想，我们在不改动欧几里德对点的定义的情况下，再补充三条公设：
（1）圈与点并存且相互依存。
（2）圈比点更基本。
（3）物质存在有向自己内部作运动的空间属性。
为什么要加这三条公设呢？因为人类的科学自从牛顿把天上的力与地上的力统一起来，爱因斯坦把时间与空间统一起来之后，正面临第三次能相与形相的大统一。能相即对物体能量作的相图，形相即对物体形状作的相图。到20世纪末，人类在社会实践和对自然科学的研究中，对各种各样的系统、体系的事物、现象建立了多种的数学方程和解法，真可谓走进了方程村，走进了方程林；其中著名的牛顿力学方程、麦克斯韦电磁场方程、爱因斯坦广义相对论方程、薜定谔量子力学方程、杨振宁规范方程以及大统一方程、超大统一方程、超弦方程和混沌、孤波、分形等一类非线性科学方程，都涉及能相和形相的统一问题。而能相与形相的统一又在于要找到统一的相图。如果单纯从数学上来说，点线面体四级结构都不具有严格的统一能相和形相的分析意义。以点为例：在纸上用笔尖打一点，是一个“点”；在纸上用针尖扎一个孔或放一粒沙，也是一个“点”，然而它们的意义却不同。例如把它们放到量子时空中，扎孔的“点”可以看成是“阴性”，可以类比势阱；放沙的“点”可以看成是“阳性”，可以类比势垒。如果把它们放到具有生成元意义的分形、分维相图中，阴性的阱和阳性的垒则具有不同的维数。所以说，仅从用笔尖打的“点”的中性出发，还不能抓住事物形相与能性的本质。人类创造了各式各样的方程，也创造了各式各样的解法，如果这中间有些长期应用证明是正确的，也就基本证明它们与实践相通，可以对应实践的事物。这些实践或是局域性的，或是多元性的，它们的全域数学性也都体现了一种时间的多环路或空间的多环路。事物也都是这一种空间多环路和时间多环路对称破缺的表现。王德奎的《三旋理论初探》一书，用40年的智慧研究第一次把宇宙与基本粒子严密地统一起来，其奥秘就是她推出的三旋理论。此书围绕当代科学面临的四大难题：①物理学中相对论的局域性与量子力学的全域性之间的不协调问题；②生物学中遗传与进化的统一问题；③脑与认知科学中脑知结构和本质问题；④自然界中宇宙、物质和生命的三大起源问题，分数学与物理、生物与认知、宇宙与化学、经济与历史等四大板块作了应用，用三旋给出了统一的数学解答；三旋理论是用量子类圈体的三旋模型来阐释天地生数理化科学的理论。三旋理论中的三旋是指比点（欧几里德定义）更为基本的物质基本粒子类圈体的三种自旋状态———面旋、体旋和线旋。三旋理论能将“万物理论（TOE）”、“超弦理论”、“隐秩序”、“耗散结构学说”、“纤维丛”、“协同学”等理论有机地统一起来，奥秘就在于分清了类圈体的自旋和类圈体上转座子的自旋，从而分清了场与实物。而历来科学界就遗漏了对三旋是一种基本几何空间的认识，忽视了物质向自己的内部作运动的功能。例如放在桌面上的螺钉，向下运动与向上的空间属性是一样的，只因被桌面材料的原子和分子结构的束缚才没显现，这可用水面作证伪。
三旋理论阐明了“无限可分”的本体论实质。大多数物理学家和哲学家们都把物质微粒的几何形状的区别忽略了，忘掉了球面和环面不同伦的数学事实，注意到了动力学相因子而忘掉了几何相因子，把类圈体模型和类粒子模型混同起来，分不清“物质无限可分”和“粒子无限可分”是不对等的。如果物质微粒以类圈体取象，就定量地结束了粒子结构单元是无限可分的猜测。因为照三旋理论看，宇宙是由一个个量子类圈体构成，它们的自旋模式就是粒子质量和力荷的微观起源，决定着我们在寻常三维展开空间里观察到的那些粒子的基本物理属性，如质量和电荷。但自旋和质量与电荷的可分性是完全不相同的，量子类圈体的自旋一旦破坏，或有或无，不确定性很大。其次计算表明，类圈体的自旋只能并且只有三类62种状态，而不是无限多种。坂田昌一的《新基本粒子观对话》一书的新观点，在于把别人当作数学的“点”来研究的基本粒子，改为当作物理的“体”来研究，即把形的逻辑发展为物的逻辑。但他不重视拓扑学上的环面与球面不同伦，由此坂田把只具有位置而没有长度、宽度、厚度和体积的数学中的“点”，改为物理学的“体”，这当然是一次进步，也使人们容易理解毛主席的从大粒子可以分到小粒子，以至层次无穷的物质无限可分思想。但这只是一门反讽科学，因为如果坚持基本粒子的象性也可分，从环面与球面不同伦出发就有所谓流形的点；另外，量子论和相对论的出现，也使宏观物体的刚性概念在微观物质和高速的情况下变得不够明确，这就为拓扑量子圈态三旋模型提供了很好的描述。实际上，数学的点也是物理的体的抽象，只不过早在古希腊毕达哥拉斯有关点和殴几里德有关形的描述那里，就发生了遗漏，例如没有把后来发现的电流环的磁力线转动，锅中沸水心液体向四周翻滚的耗散结构转动等，缩影反映在量子上，成为比球面象性多６０种自旋状态的三旋结构。
在我国，很多的群众和专家，只懂得欧氏几何的点、线、面、体，不懂得拓扑学之类的球面与环面不同伦，在环面上整体与部分不一定同伦的基本原理。现以拓扑学中的约当定理为例,它说的是在平面上画一个圆，把平面分成两部分；作圆内外两点的任一连线，都必定要与圆周线交于一点。这个定理在平面和球面上是成立的，但在环面上却不一定成立。例如沿环圈面画一个圆圈并没有把环面分成两部分，圆圈两边的点可以通过多种曲线彼此连接。这说明平面和曲面并不是本质的区别，本质的区别是在曲面中，环面和球面是不同伦的。但由于人类多数接触的是平面和球面空间，少数才是环面空间，所以对自相似复杂性的认识，理论上还需补上三旋分形学的知识。追求统一性，20世纪前后有两种截然不同的观点：爱因斯坦强调简单性，他说。“物理上真理的东西一定是逻辑上简单的东西，也就是说，它在基础上具有统一性”；普里高津则强调复杂性，他说：“复杂性在我们对自然的描述的各个层次上起着根本作用的认识引导我们重新考查状态和规律之间，‘存在’和‘演化’之间的关系。”他又说：“谁会料到‘基本’粒子有如此复杂的结构，弹性钟摆有和完全的混乱毫不逊色的复杂性?”自然的基本结构到底是简单还是复杂呢?如果仅停留在分形学平面空间或球面空间阶段，最好的回答不过是：在合适的条件下，简单可以走向复杂；或者在某种情况下表现为简单性的东西，在另一种情况下可以表现为复杂性。然而发展到分形学环面空间阶段，就会看到自然的基本结构既是一种简单性同时又存在着复杂性，简单性和复杂性是自然而紧密缔合的。其原因是前者并没有真正创立起分形几何学，最典型的例子是贝纳德花纹：锅中沸水心液体向四周的翻滚对流，在水加热达到临界状态时各个局部区域也会呈现类似的现象，这是耗散结构和自组织理论常举的例子；如果把这种现象上升为基础的几何学结构,反过来看自组织、耗散结构或复杂性的情况又如何如?如果把贝纳德对流抽象缩影反映在一个点上，它类似粗实线段绕轴心转动再将两端接合的线旋；如果把它定名为不分明自旋，那么圈体绕垂直于圈面的轴的面旋，圈体绕过圈面的轴的体旋，就称为分明自旋。分明与不分明自旋结合使一个类圈体变成一种三旋分形学的对象。它的优点是能把曲面、曲线几何相与能量、动量物理相自然而直观地紧密结合，一开始就揭示出自然的本质既具有简单性，又具有复杂性。即它引进了一种双重解结构，如圈代表几何量子，旋代表能量子，对于圈层次可分单圈和多重圈态耦合；对于旋层次，既有位相，又有多重自旋结合。这种组合会带来圈体密度波的几率变化。用ψ代表圈结构，用Ω代表旋结构，用Ψ代表三旋，可用下列形式的算符表示三旋的物理特征
Ψ=ψΩ (1)
其次，普朗克的量子论、爱因斯坦的相对论,使得物体的刚性概念在微观和高速的情况下变得不够明确，这也为三旋提供了立足之地。现用对称概念；对自旋、自转、转动作语义学的定义：
①自旋：有转点，能同时组织旋转面，并能找到同时对称的动点的旋转，如上面讲的三类旋。
②自转：有转点，但不能同时组织旋转面，也不能找到同时对称的动点的旋转，如一条线段一端不动，另一头作圆周运动形成锥体状的转动。
③转动：可以没有转点，不能同时组织旋转面，也不存在同时对称的动点的旋转，如物体在空间作封闭的曲线运动。
按照上述定义，类似圈态的客体(简称类圈体)存在三种自旋：
①面旋：类圈体绕垂直于圈面的轴的旋转，如车轮绕轴的旋转。
②体旋：类团体绕过圈面的轴的旋转，如拔浪鼓绕手柄的旋转。
③线旋：类圈体绕圈体内中心圈线的旋转。线旋一般不常见。如固体的表面肉眼不能看见分子、原子、电子的运动。同时，线旋要分平凡线旋和不平凡线旋。不平凡线旋还要分左斜、右斜。根据排列组合和不相容原理，三旋构成三代62种自旋状态。正是从严格的语义学出发，才证明类圈体整体的三旋是属于自旋，而类圈体的部分(即转座子)不是在作自旋，而仅是作自转或转动；即整体与部分是不同伦的。它对应联系场和粒子、单体和多体、微观与宏观、几何与动量、空间与时间等对立概念，而能把它们统一起来。其次，设想在类圈体的质心作一个直角三角座标，一般把x、y、z轴看成三维空间的三个量。现观察类圈体绕这三条轴作自旋和平动，6个自由度仅包括类圈体的体旋、面旋和平动、没有包括线旋。即线旋是独立于x、y、z之外，由类圈体中心圈线构成的座标决定。如果把此圈线看成一个维叫圈维，那么加上原来的三维就是四维。再加上时间维，即为五维时空。反之，把三旋作为一种座标系，直角三角座标仅是三旋座标圈维为零的特例。
（四）
解读霍金，走出拥、反相对论的误区。被当今世界广泛尊为继爱因斯坦以来最伟大的理论物理学家史的蒂芬·霍金教授，他的科学名著《时间简史》一书，建立的时间奇异点理论，论证的黑洞存在；他发现的黑洞辐射理论，带来的大统一场途径；他将宇宙论与弦理论、膜理论结合，取得的卓越成果，都使他在当今科学界备受推崇。霍金把相对论存在的问题说得很清楚：它在时空奇点处会失效，即爱因斯坦的理论不适合空间破裂的情况。这就是说，空间及真空不需要新以太场介质，空间及真空零点能有无穷的正与负、虚与实的对称、破缺，就是空间及真空的新以太场介质。空间及真空量子点的这种拓扑量子圈态模型，又因三旋座标的发现，而提供了很好的描述。即实际上，数学的点也是物理的体的抽象，只不过早在古希腊毕达哥拉斯有关点和殴几里德有关形的描述那里，就发生了遗漏，例如没有把后来发现的电流环的磁力线转动，锅中沸水心液体向四周翻滚的耗散结构转动对流呈现类似的现象等，缩影反映在量子上，成为比球面象性多６０种自旋状态的三旋结构；有了三旋座标那么麦克斯韦电磁场方程、爱因斯坦广义相对论方程、薜定谔量子力学方程、杨振宁规范方程以及大统一方程、超大统一方程、超弦方程和空气动力学，流体力学、混沌、孤波、分形等一类非线性科学方程，都能有机地统一起来。其次，环面具有不确定性。而空间及真空是零点能的界面表露，自然内赋的时间及自旋现象是由界面维数卷缩产生的。自然内赋与后天物为是有区别的，例如光速是自然内赋的，因此能达到极限，其它后天物为的速度则不易。超光速是有的，如在人的思维。文学艺术作品等中就有大量呈现。空间膨胀到极限，好象是变大，其实是变小，回到零点能，回到零界面；即零界面是可以移动旋转的,如从椭圆形界面移动旋转变到双曲形界面。零对应无，无有多种，即有一阶无，一阶零；二阶无，二阶零等等。时间可以从虚到实，从负走到正，经过零界面，此时质量也是最大最热最密集。
冯宝生在《思维科学通讯》２００３年第１、２期上称：“大统一引力理论”由于因袭了爱因斯坦的“时空几何弯曲”思路而至今未能实现，如果看到物体受力速度改变，同时对作用物体产生反作用力，即被作用物体产生的“内动量失”，要吸收外界的微观粒子进入其体系，则可知其周围物体必然随之产生明显的位移。这就是宏观物体之间引力表现的效应。这种补充的结果，是被作用的物体质量增大，体种缩小，作用物体与被作用物体二者是等效的；同时，也使宏观物体之间的引力表现与介质密度有关。冯宝生设计了高速旋转陀螺的证伪实验，认为陀螺周围能凭空产生使扭称小球发生位移的引力。合肥国宝集团公司董事长汪兆钧先生投资了２５万元，支持华中理大学引力实验中心主任罗俊教授同冯宝生，在历时两年内做了这一实验。其结果是，在扭称容器为３０００００００托 高真空情况下，没有发现冯宝生预言的现象。在低真空状态下，实验中出现的反常现象，有关专家均未能作出任何运用现有理论的解释。
现在我们提供一条与冯宝生实验等价的现有理论线索，供大家参考、评议，这就是“卢鹤绂不可逆性方程”解释。卢鹤绂是已故中科院资深院士、复旦大学著名物理学教授。上世纪四十年代他在西南教书，一次在室外，他无意中拣起一块石子，投入静静的小溪里，忽然他的眼睛亮了：那一石激起的涟绮的圈圈散开，又复归平静——复归与不复的模式，在他心中激起巨澜；十九世纪的物理大师斯托克斯建立的那套理论气体容变压缩理论，用到现实的流体就不理想了，但很多年无人解决。卢教授想，流体受到外力容变以后，决不会一切恢复常态，其中必有一部分能量转为废热而不可逆变，能量退化了，过去只归于第一种粘滞性，从分子过程看来这是不够的，第二种粘滞性也决不是零；这不是更加符合著名的热力学第二定律吗？于是卢鹤绂推算出了世界著名的“卢鹤绂不可逆性方程”。在声称能造出永动机的人中，有人把宇宙和原子说成是一种永动机作为盾辞，这是混淆自然内禀和人工行为之间的区别。同样，冯宝生也混淆了人工旋转体和物质内禀自旋的区别。冯宝生的人工旋转陀螺，在未输入能量之前，类似卢鹤绂看见的平静的水面；冯宝生输入能量之后，类似卢鹤绂投入水中的一颗石子。陀螺高速旋转如出现反常现象与消失，正类似卢鹤绂感悟到的能量耗散中存在的多种复归与不复归模式。即冯宝生的理论及实验，与引力无关，而只与能量耗散的复杂性相关。
陈有恒在《思维科学通讯》２００３年第１、２期上称：不太理解爱因斯坦的相对论原理，就对正确性产生了怀疑。由于光是一种波动，如果波源在介质中的相对运动并不影响波在介质中的传扬速度，即我们观测到的光速Ｃ具有的不变性，那么爱因斯坦在狭义相对论中把光在介质中的传播速度Ｃ，解释为相对运动体系中的时间和空间发生了收缩，就没有必要。陈有恒认为，抛弃以太存在的观点并不是解决以太理论所面临困难的唯一方法，只需要对旧以太的那种存在于整个宇宙空间的、绝对静止的介质的观点进行修正，假定流动介质中的新以太场介质完全随流动介质一起运动，这样一来，如果力场中存在着自己的能完全随力场中心一起运动的新以太场介质，就能很好地解释在力场中的流动介质的光速传播速度的现象。例如我们假定在太阳系力场、地球系力场以及分子、原子系力场的内部都存在着自己的能传播光波的介质，这即为新以太场介质，那么各种不同力场中的新以太场介质的性质也不相同，并且各种力场中的新以太场介质能完全同自己的力场中心一起运动。例如地球对于太阳系中心有绕转的轨道运动，因此地球就相对于太阳系力场中的新以太场介质有相对运动，形成地球对太阳场的新以太场介质有”风“存在，因此在地球上所观测到的进入太阳系的遥远恒星的光就有光行差存在。而另一方面，由于地球场本身存在着自己的新以太场介质也随地球场中心一起运动，因此在地球表面上的地球场的新以太场介质就不会因为地球场的转动或轨道运动而形成”风“，这样又可与迈克尔逊——莫雷实验的地球场内所观测到的地球场的新以太场介质漂移的零结果相符。
其实，陈有恒的新以太场介质论是和爱因斯坦的光速有极限是等价的。大家说的光速不变，实指光速有极限。Ｃ就是这个极限的符号。光速在不同介质中传播是会变的。新以太正是作为统一各种介质的一个极限介质而存在。（１）如果新以太场介质完全随流动介质一起运动，实际已是这种新以太和流动介质合二为一了。正如地球太气层与地球、日冕与太阳光球是连在一起的一样。（２）如果由于各种不同力场中的新以太场介质的性质也不相同，就有各种不同的新以太。无穷多的新以太本身又存在统一问题。而这两者仍要求有光速极限才能解决。例如电子有电子的新以太场，质子有质子的新以太场，中子有中子的新以太场……陈有恒数十年间作了大量的这样的计算。即使这类计算正确，也类似电子新以场等价于电子，质子新以太场等价于质子，中子新以太场等价于中子……因为物质场论本身也要求是连续和间断的，这就要求每一种新以太场都有一种场粒子，这无异乎等价于新以太场介质和随流介质是一种超对称关系。这正又合到了爱因坦斯开创的统一场论要解决的目标上。
另外，陈有恒在对日全食检验广义相对论原理的实验探讨中，犯了一个不大不小的计算错误。而排除了这个错误，陈有恒的计算更有力地说明广义相对论在日全食时经过太阳表面的光线会发生偏折的预言是正确的。这就是陈有恒发现在过去有关检验广义相对论的光线经过太阳表面附近所发生的偏折实验中，都没有考虑到地球大气层在日全食时所发生的湍流和激波所引起的星像抖动所导致的位移。陈有恒花大力气计算出它与广义相对论的光线经过太阳表面附近所发生的偏折实验中，都没有考虑到地球大气层在日全食时所发生的湍流和激波所引起的星像抖动所导致的位移，陈有恒花大力气计算出它与广义相对论引力所预言的最大值为同一数量级。
陈有恒从一般的日全食观测实验星光出现偏折的方程中，减去大气抖动的平均值，他就说证明了太阳引力场对光波的引力效应不存在。陈有恒太粗心了。这个减法只做了一半，即对大气抖动效应的直接认证，只看到了日全食发生时的天空，没有看到地球表面大气湍流和激波的客观存在的随机变化，在没有日全食发生时也存在。众所周知，对广义相对论原理的日全食的检验，是由有日全食时和没有日全食时的星像天空这两部分的对比合成的，即陈有恒还应该减去没有日全食时，地球大气层湍流和激波对星光发生的同样偏折。
在中国与冯宝生和陈有恒相似观点的人不少，例如目前知名的科学家中，与冯宝生速变论相似的有朱林的引力质变论或时变论；与陈有恒新以太论相似的有杨本洛的超光速基础的物质集合论。２００３年９月的北京相对论科学讨论会纪要声称，在中国老一辈的科学家中，卢鹤绂就挑战相对论；会议号召在卢鹤绂的旗帜下团结起来。这是一个危险的信号。王德奎在相对论上不隐瞒自己的观点，２００３年５月他在四川科技出版社出版的《三旋理论初探》和２００３年９月在天津古籍出版社出版的《解读＜时间简史＞》两本专著，已详尽阐述，希望各位朋友、老师去横挑鼻子竖挑眼。
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