第四节 基本场论初步探索

　　一、广义相对速度相关假设及结论

　　广义相对速度的有关假设及结论已经不少，这里有必要作些简单的总结归纳。要指出的是，有些观点由于目前不能完成推证的具体过程，暂时以假设的形式出现，日后完全有可能由其它假设推证，也就是这些假设以后可能会变为结论（例如相关假设中的第5、6、7点假设）。

　　相关假设：

　　1、经典时空观可以被恢复使用。

　　2、惯性来源于全宇宙物质基本场的影响：广义相对速度表达式 ，或 。

　　3、光传播广义相对速度具有恒定值：场的广泛存在限制了实体粒子和非实体粒子在宇宙空间中运动的广义相对速度，光子的传播广义相对速度恒为C。

　　4、相互作用力与物体间相对运动及物体的广义相对速度无关。

　　5、迈克尔逊—莫雷实验得到零干涉结果。

　　6、马赫问题引出离心力表达式 。

　　7、高速运动物体时间延缓

　　相关结论：

　　1、速度和角速度同化。

　　从而： ① 行星近日点非经典前移。 ② 脉冲星辐射周期延长。 ③ 宇宙物质最终会形成许多大质量黑洞。 ④ 行星自转变慢并且远离太阳（卫星自转变慢并且远离行星）。

　　2、光的相对速度可变。

　　人们测得双星系统两颗星发出的光来到地球所需时间在实验精确度上相等，不能证明光速不变原理。

　　3、高速运动物体长度变短 。

　　4、高速运动物体质量增大 。

　　5、物质如果保持着“粒子”的形态不变，它将需要达到光速 才能达到总能量为零，才能以粒子的形态成功地离开宇宙物质，最终完全离开宇宙物质的引力作用。

　　二、场论初步分析

　　鼎盛时期的以太学说认为，自然界中所有的力和作用都依靠以太形成的，物质的最根本属性──质量也可以在以太里找到起源，世界上唯一最终实际的是以太，一切物质只不过是以太的局部变态的带电粒子的集合而已。而爱因斯坦则试图把各种场统一起来，形成一种完美无瑕的理论。他认为，这个理论将可以根源性地导出现在的所有物理定律，更加深刻地阐述自然奥秘。“以太─物质这种对立就会逐渐消失，整个物理学将通过类似几何学、运动学和引力理论那样的一种完备的思想体系。”

　　无论是以太学说还是统一场论，都蕴含着一种狂野的思想，即认为实态物质的各种行为都可以由非实态物质（场或以太）根源性地导出。这里也试图作出努力，统一各种场，或者也可以说，进一步发展以太学说。由于不能直接通过实验检验，这里的统一场论思想以假设的形式出现。

　　1、具有质量的物体周围都存在着一种场，这种场是所有其它场的基础（载体），我称这种场为基本场。

　　2、基本场具有可叠加性。宇宙中每一粒子都有属于它自己的基本场，这基本场又都充满整个宇宙，基本场的这一可以无限叠加的性质正是有别于实态物质的表现。（可以把实物和基本场与复数中的实数部分和虚数部分相联系。虚数似乎不存在，但假设它的存在却有利于对交流电等物理事实的深化理解。）

　　3、万有引力场、电磁场都是基本场的一种波动，是基本场加入了某些不同成份的波动，力的相互作用实质上是波动的相互作用。弱力是某种介子参与的短程电磁力（在若干年前，人们已经成功地统一了弱力、电磁力），而强相互作用则是另一种介子参与的短程万有引力，电磁力和万有引力也可以在基本场波动中根据相同点和不同点找到其实质和统一性。（请注意，万有引力场和静电场表达式中都含有 因子。）相互作用力的系数可能与宇宙中物质的总量有关，宇宙物质的总量减少了，则相互作用力的系数有可能发生变化。

　　4、惯性和实体物质的运动来源于万有引力场的影响，即来源于基本场加入某一因素后的影响，而不直接来源于基本场本身的影响。（当初人们认为以太独立于实体物质而存在，这正是其失败的重要原因。）

　　5、基本场具有理想刚性。基本场的理想刚性能够保证万有引力和静电力表达式中 因子的引入，并进一步保证了广义相对速度表达式的正确性，同时，“感应电流只取决于磁体与线圈的相对运动”，也能够得到了正确的理解。（倘若日后证明基本场不具有理想刚性，则要求修改万有引力表达式和广义相对速度表达式。）

　　由于基本场的理想刚性，恒定的万有引力场和静电场总相对场源以速度为C向外传递波动，但粒子的长期存在并不损失能量，又说明这种场的向外传递波动并不扩散能量。（请不要以“向外传递波动就一定向外扩散能量”这一从实体物质中获得的观念来理解场。）

　　6、刚性基本场具有弹性。基本场的弹性不能理解成机械式的弹性，即物质在位置上的周期移动，而应该理解成物质（基本场细微结构）内部属性发生周期性变化，即结构单元内部状态或内部运动状态的有序变化。（晚会上，彩灯按照一定规律有序地发生明暗变化，我们会觉得彩灯波浪式向前移动。）（基本场的弹性是第二章“基本场能”概念得以存在的重要依据。）

　　7、相对论预言的第五种力实质上是万有引力的运动表现，就象磁场力是静电力的运动表现一样。

　　三、量子力学根源的初步理解

　　（1）基本场具有弹性，能够传递波动

　　粒子在真空中运动显示出波动性，电磁感应可以不依赖任何实物而存在（电磁波），以及真空可以发生极化现象，这些物理事实表明，唯一存在于宇宙空虚空间的基本场应该具有弹性。对于基本场的弹性，应该理解为结构单元内部性质、状态或运动状态有序地发生变化，而不是结构单元位置发生变化。

　　麦克斯韦在解释电磁现象时，曾经假设以太具有分子般的微观结构，当外加电磁场时，以太的结构单元会象普通介质那样出现电荷偏离平衡位置的现象，以太通过这种变化影响外加磁场。今天可以继承麦克斯韦的这种观念，假设基本场具有细微结构，认为基本场细微结构内部还具有复杂的结构，通过改变基本场细微结构的状态来完成波动的传递和实物之间的相互作用。

　　（2）非决定论和概率论

    量子力学提出了很具有叛逆性的非决定论，认为在微观领域里，同样的原因不一定引起同样的结果。具有同样能量、同样波函数的粒子，有时能穿越障碍，有时却不能。更具份量的依据来自原子核的衰变。假若知道某原子核的发生衰变所牵涉的所有因素，就应该可以确定地指出它什么时候发生衰变，或者不发生衰变。但事实上，我们却不能做到这样，只能用半衰期加以描述，而且，一个核数很大的原子核，很难设想它会在一百亿年后才发生衰变，半衰期原理却表明这是可能的。

    在因果律和物质无穷层次的哲学思想引导下，我觉得应该可以找到充分的理由，说明“非决定论”这种指导思想是不正确的，或者说，是过渡性的。

    向上丢一个硬币，它落到地面时是正面还是反面朝上，各占 的机会，但我们一般不能预知某次是正向还是反向朝上。如果准确知道丢硬币时的用力情况，空气对硬币的作用力情况，以及地面的平整情况等等因素，那么无疑地可以预知某次硬币落地时是正向还是反向朝上了。

    做布朗运动的花粉，方向和动量都具有不确定性，但可以用分子运动论加以理解，即花粉运动的方向和动量由众多的液体分子运动状况决定，如果我们知道液体的每一个分子的运动状况，就能完全正确地预知花粉的行为。在上文提出的观点中，电子等基本粒子并不是一个不可分割的的实体，而是由非常复杂的子系统组成，或者说，它由许许多多的基本场细微结构组成，电量、质量、动能、波函数等远远还未包含粒子的全部信息，只知道这些因素，当然未能准确地预知粒子的行为。

    有人说，世界上没有完全相同的两个苹果。同样，用基本场理解粒子，世界上也没有完全相同的两个粒子，因为从精细结构上看，粒子包含的信息量实在太大了，难免有少数几个基本场细微结构在作破坏（根据蝴蝶效应，它能影响结果），而且，它们受到的外界作用情况也不可能完全一致。所以，由于原因不尽相同，结果当然也就不尽相同。

    不过正如所举的例子那样，我们不能完全考察问题所牵涉到的众多纷繁复杂的因素，在能取得满意结果的前提下，可以用统计方法代替因果论分析问题，只要在微观领域中不否定因果论，就已经足够。

    仔细分析可以发现，现实生活中的任何一个偶然事件都可以分解为许许多多个必然来表述，或者可以风趣地说，是一个必然的无穷级数的唯一结果。“我走路拾到一分硬币”这个偶然事件可以用如下必然事件加以表述：某人掉下了一分硬币，后来我在这条路上走着，并低下头看到了它，而我又需要它，也能弯腰拾到它，所以我必然拾到一分硬币。再进一步：“某人掉下一分硬币”这偶然事件又可以用如下必然来表述：某人的衣袋穿了孔，他没有发觉，并把一分硬币放入那个口袋，走路时有跳动，在重力作用下，那分硬币必然掉落地……如此反复地子系统分解下去，无疑可以用一个必然的无穷级数形式把偶然事件表述出来。

    也许在微观领域里，这样的观点是必要的，即认为偶然事件（概率事件）总可以用下一层次的偶然性事件用必然性逻辑表述，这样一直分解到无穷无尽，偶然性与必然性通过这种途径得到统一，就象我们把 和1看作等同一样。

    人们发现，波函数可以穿透一个负动能的“经典禁区”，在负动能区仍有一定的几率找到粒子。在基本场思想中，任何空间都存在着各种波动，包括引力波动、电磁波动和粒子运动引起的波动等 ，这些波动将对粒子的运动产生一定的影响，尤其是粒子运动在附近基本场引起的波动，它的单位波动能量和波长都较大，对其它粒子的运动产生的影响可能最为明显。粒子可能由于振动状态和某一波动状态相同，暂时共振吸收了该空间处基本场的某一部分波动能量（基本场能），通过负动能区，通过以后，由于状态的改变和量子性等，又把“借用”的能量还给该处的基本场。此外，粒子本身含有的的内部能量 ，也可能对粒子的运动发生影响。

这里不接受能量可以自行产生和自行消失，即使是极短暂的时间、极小空间范围也好，在我看来，能量是物理实在的，它的自生和自灭不可思议。

　　（3）量子性质的场波动本质

　　量子力学出现的早期，波尔假设电子能级量子化，后来的量子力学把它进一步解释为粒子波动性的结果，也就是电子绕原子核的运动必须满足轨道周长等于波动波长的整数倍（ ）。今天量子力学出现了许多量子性，例如粒子自旋的量子性等，我们能不能仿效这种方法，通过更深层次的比较简单的场波动假设、猜测，把它们统一起来呢？我想这是可能的。量子力学研究的对象实际上是基本场的有关性质，微粒的量子效应代表着基本场的有关属性，量子性质的实质是场的波动本质，量子力学和相对论的矛盾也许可以通过基本的波动性质得到协调和解决。（例如“波函数的速度始终超光速”可以解释为波函数速度相对粒子场源总以速度C传播，而粒子又相对基本场运动V，所以粒子相对基本场的速度总是V+C，从而速度总大于光速C。）

　　总的说来，基本场概念的提出是近代理论物理体系的不完善性、不自恰性、内部不协调性，以及对众多自然之谜的不可理解的产物，它的出现，无论对物理学界，天文学界，还是自然之谜学术界，都可能具有深远的影响。