绪言

《宇观系统论》第一稿完成于1986年，当时由同班的两位同学帮助用手抄写成册，共约5万字。第二稿完成于1992年，用电脑排版复印成册，约9万字，共印50份。第三稿完成于1997年，分11章，约16万字，共印100册。现在出版的是第四稿，完成于2004年，分16章，约20万字。《宇观系统论》先后用了18年的时间才最后完成。

我建立宇观系统论的唯一目的是想寻求一种简单的，普通人能完全理解的，用物质决定论和确定的关系描述一切自然现象的物理学理论。最初的动机是因为相对论给我个人的感觉是它与我们熟悉的物理现象和规律不协调，而其结构复杂，因果关系不明确，使人无法理解和接受。同样的情况也存在于量子力学中，我强烈地感觉到自然规律应该是简单和谐的，物理规律不仅应该高度统一，而且应该具有明确的因果关系。我深信，相对论效应和量子效应必定是某种未被提示和阐明的物质规律的宏观表现，我的目的就是要提示和阐明这一未知的规律。

我首先考虑的是引力相互作用，这是因为场的统一问题是物理学的基本问题。关于万有引力的产生，我不认同爱因斯坦关于引力是由空间弯曲引起的想法，因为空间的本质问题还没有弄清楚，我们不能用一种不明确本性的空间或场去描述另一个同样没有明确本性的引力。在我看来，“引力是由空间弯曲产生的”或“引力是由场产生的”与“引力是由上帝产生的”说法没有什么区别。我坚信必定有某种明确的物质运动和变化才能导致引力的产生。由于命运的安排，我学习物理学的愿望没有实现，当时我在北方工业大学学的是化学，这个我本来不喜欢的学科对我并非一点都没有用，我从化学反应中获得灵感，产生了用粒子的衰变可逆反应和动态平衡体系来描述粒子和它们之间相互作用的想法。这是一个很好的相互作用的基本框架，我成功地用衰变可逆反应平衡体系解释了万有引力的产生过程。我领会到，太阳不可能超越空间对地球施加引力作用，但组成太阳的所有粒子发生基本衰变的时候辐射一种基本的微粒形成辐射粒子场，我把这种最基本的微粒称为质磁子。只有衰变辐射没有逆衰变吸收或只有逆衰变吸收没有衰变辐射的过程都是不存在的，在一定的条件下，物质系统处于衰变可逆反应的动态平衡中，即衰变辐射和逆衰变吸收速度相等，这使得系统保持相对稳定的性质。在独立存在的情况下，系统的衰变辐射和逆衰变吸收是各向同性的，系统周围空间的质磁子密度的分布是各向同性的，在任何方向上的分布都相同，系统处于动量平衡之中，没有表现出受力的作用。当地球处在太阳的衰变辐射范围内的时候，地球周围空间的质磁子的密度产生了改变，在朝向太阳的一面的密度增大，这使得地球在这一方向上的逆衰变吸收强度增大，在某一方向上吸收的增强等价于在这一方向上辐射强度的减小，系统衰变辐射的动量平衡被打破，这使地球获得了一个加速度，表现出了受力的作用。这就是万有引力，显然这个力是用牛顿第二定律描述的，这不仅解释了引力产生的过程，还揭示了引力质量和惯性质量相等的原因。衰变动态平衡相互作用体系的建立是宇观系统论的第一个里程碑。

然而在用衰变动态平衡体系解释库仑力的时候遇到了极大的困难，我思考过很多方案，但在很长的一段时间里一直没有进展。经过对原子电子行为和天体运行规律的反复研究，我在纷繁复杂的物质现象中捕捉到了他们自旋的共性，意识到了自旋是微观量子化现象的根源，注意到了自旋与磁现象之间的等效关系，最后提出了另一个重要的物理学原理――磁旋等效原理：一个自旋系统在另一个自旋系统中的运动与电荷在磁场中的运动完全等价。这意味着自转的陀螺、自转的行星、恒星和星系可以用电磁规律来描述。我用磁旋等效原理成功地解释了自旋粒子之间的库仑力产生的过程，揭示了电荷的自旋本性。电荷并不是一种独立存在的客体，而是所有自旋系统都表现出的一种属性。电荷这种属性普通存在于自旋系统之中，自旋的地球、太阳和星系都表现出整体非量子化电荷的属性。我成功地用磁旋等效原理解释了粒子的起源，天体及其磁场的形成，星系的运动和结构等重要的物理学问题。丰富多彩的自然界是靠自旋和衰变这种物质的基本运动和变化建立起来的，自旋和衰变是整个物理学的基础。自旋-衰变模型是一个彻底的统一场模型，是可以建立起统一的物理学大厦的基本模型。磁旋等效原理的发现和自旋-衰变相互作用模型的建立是宇观系统论的第二个里程碑。

光速问题是我考虑的第二个问题。光速不变性和建立在光速不变性基础上的洛仑兹变换是相对论的基础。爱因斯坦在建立相对论的时候并没有追究光速不变的根源，他完成的是从一种现象到另一种现象的解释，因而没有解决物理学的基本问题。人们争论最多的问题也是光速不变性问题和洛仑兹变换问题，因为由它们导致的空间收缩、质量增大等结论直接与人们原有的物理学原则相悖。我意识到，如果光是一种独立的粒子，它就无法表现出光速不变性，也就是说光速不变性暗示光必定是某种介质的波动传播。可是，人们在十九世纪后期就已经否定了以太说，这使问题变得更加尖锐。但自旋-衰变模型恰好提供了一种可以传播光波的介质：质磁子流体，这种充满宇宙空间的质磁子流体是物质衰变辐射时产生的。光应该就是这种质磁流体中的自旋脉动的传播，如果这种说法成立，光波必定与声波具有相同的规律，所以，我转向研究声学与光学的统一性问题，并设计了一个在湖面上观测声速不变性的实验，这个实验在本书的附录中。实验结果证明，声速不变性确实是存在的，这表明光是质磁流体的自旋脉动传播的想法是对的，光速不变的原因得到了阐明。包括光速不变在内的所有波速不变的根本原因是波动在不同的介质相之间转换的时候不需要时间，不管这种介质相之间的波动转换在波的传播过程中发生了多少次，波的传播速度都能够保持不变。这样，波速不变性不只是光所特有的性质，而是所有波动传播的共性。光速不变性的介质波动本质暗示了光速的大小必定随介质状态的改变而发生改变，我用两种完全不同的方法推导出了相同的光速公式。用声速不变实验结果阐明光速不变的原因和光速公式的推导是宇宙系统论的第三个里程碑，它标志着广义相对论和牛顿力学体系的回归。

我从学校毕业后的生活充满着动荡和不安定，在过去的十多年中，我仅仅能够从学生时代保留下来的研究笔记中断断续续的进行零星的整理性工作，所以，本书更多的章节只注重基本原理的阐明，数学推导和表达几乎停留在原来的水平上。但从一个正确的理论模型的建立到完善的数学描述可能要经过一段相当长的时间，我只有把这一工作留给后来的人完成。本书的前三章是宇观系统论的基础和核心部分，最先发表在美国的理论杂志上。其它各章则按从基本概念、基本原理、基本理论到最后的数学模型的次序写的，最后一章对物理学回归经典的方法作了简单的介绍。