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浅谈物理学的数学语言与实体形式及最隐秘的质
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牛顿在《自然哲学的数学原理》序言中写到：“由于古代人在研究自然事物方面，把力学看得最为重要，而现代人则抛弃实体形式与隐秘的质，力图将自然现象诉诸数学定律，所以我将在本书中致力于发展与哲学相关的数学。”牛顿谈到了某种最精细的精气的事情，它使物质粒子在近距离上相互吸引，等等。牛顿暗示，他曾想探究隐秘的质或最精细的精气，但他的学说对这类问题还无能为力。牛顿坦言，惯性起源与引力机制以及时间和空间的本质还是留给后人去解决吧。
在以牛顿经典力学为标志的物理学开端，由于难以探究实体形式与隐秘的质，牛顿经典力学还留下“第一推动力”问题、引力质量与惯性质量相等问题、绝对时间与绝对空间问题。后来物理学的发展都沿袭了《自然哲学的数学原理》力图把自然现象诉诸数学定律的模式。其结果是，狭义相对论留下了光速为何不变问题、四维时空是如何形成的问题。广义相对论也留下了引力质量与惯性质量为何相等问题，物质存在如何使得空间发生弯曲问题。其中，广义相对论更上一层楼，竟把引力几何化了，进一步增进了物理学的数学化形式。量子力学留下了物质粒子为何具有波动性问题、波函数如何理解问题。宇宙学留下了宇宙星系之间为何相互退移及加速退移问题，留下星系旋转曲线疑难问题。这些重大的基本的疑难问题深深困扰着物理学，是物理学进一步发展必须直面的重大难题。
面对天文观测发现宇宙加速膨胀疑难和星系旋转曲线疑难，物理学家武向平院士大声疾呼：“今天我们脑海里一个固有的东西可能或者一定是错的！也许质量会变、也许引力常数会变、也许光速会被超越，这将带来一场新的物理学革命。”
Lee Smolin在《物理学的困惑》一书中坦言：“我们眼下的问题不可能通过那种实用主义的科学路线来解决。为了让科学不断进步，我们要再次面对空间、时间和量子理论的基本问题。”
现在看来，物理学以往几百年来的实用主义的科学路线已经遇到巨大阻碍了！物理学近百年来处处遇到疑难而无重大突破都说明了这一点。物理学家武向平院士和Lee Smolin教授是清醒者代表，物理学到了深刻反思的时候了，到了探索实体形式和隐秘的质的时候了。
著名物理学家费曼，在他晚年接受的一次采访中，谈到了这一重要话题，他认为物理学中存在一个无法解释的“第一推动力”。费曼说：“在物理学中，我们经常使用数学语言来描述自然规律，然而，我们却无法从这些数学公式中推导出宇宙的起源和目的。我们只能观察到一些现象，而不能解释它们为什么会存在”。
针对量子力学，费曼说：“我想我可以有把握地说，没有人真正理解量子力学”。薛定谔方程“是薛定谔瞎想出来的”（It is not possible to derive it from anything you know. It came out of the mind of Schrödinger.）” 玻尔说：“如果谁没被量子力学搞得头晕，那他就一定是不理解量子力学。” 爱因斯坦说：“量子力学是很不错，但我内心的声音告诉我，它不是事物真正的本质。这一理论能得到很好的结果，但它无法告诉我们上帝的秘密。不管怎么样，我坚信，上帝不掷骰子。”狄拉克说：“我认为量子力学的基础还没有正确的建立起来。因此，关于现代量子力学基础是正确的说法，我是不能接受的。我认为很可能在将来的某个时间，我们会得到一个改进了的量子力学，使其回到决定论，从而证明爱因斯坦的观点是正确的。”
爱因斯坦指出：“在物理学中有那么多尚未解决的问题。其数目多到我们不得而知，我们的理论远不能胜任。”
李政道教授认为，目前在原来的物理学框架上，理论发展已经很困难，应该有一个大的突破。应该着眼于微观的基本粒子和宏观的真空态统一起来研究，这比20世纪初的理论革命会有更加大的突破。
著名物理学家惠勒教授预料“应该会有⼀个物理学的理论从⽅程中把时间和空间给推导出来。只有找到了时空概念更深刻的含义，各种相互作用才有被统一的希望。总有一天，有一扇门肯定会开启，显露出这个世界闪闪发光的中心机制，既质朴又优美”。
物理学高明和智慧的地方在于，在起初无法搞清楚实体形式与隐秘的质的时候，通过实验观测和概念定义及逻辑推理(这一点伽利略和开普勒起到了率先垂范作用)，建立物理量之间的数学关系，建立和发展一系列由数学语言描述的物理理论。但是到了研究越来越广泛和深入，使用越来越复杂的数学后理论也变得越来越复杂，对理论的深入理解越来越处于困境状态，理论进一步发展因无切实的实体形式和隐秘的质作为抓手而变得极为困难。理论综合与统一势在必行，总结提升揭示实体形式与隐秘的质就显的极为重要和迫切，其条件也逐渐趋近成熟。但是即便如此，一些专业研究者依然陶醉于数学形式而不屑于或不适应去钻研实体形式和隐秘的质，只能放任民间业余科学爱好者各显其能去乱搞，对此，许多专业研究者除了个别人热心恼怒斥责那些被冠以“民科”的乱搞外，大都自视清高而不予理睬不参与讨论，依然守株待兔，在几乎已经淘干的水池子里找水和等水而乐此不疲。静心想想，其实叶公们也很不容易，一些人还在勤勉地织造皇帝新衣，当然，我大学物理系的学长陆家羲的遭遇更不是个例。到处一直呼唤创新和创新的环境在哪里？
牛顿对质量的定义：物质之量是由物质的密度和大小共同产生的同一的产物或量度，在双份的空间中加倍密度的物体是四倍，以物体或质量的名称表示这个量。在牛顿看来，物质是由不变的不可再分割的原子组成的，质量也就是物体所包含的原子数量的量度。某一体积的物体中包含的原子越多，它所含有的物质的量越大。牛顿认为物质的根本特征是惰性，它不会自己产生运动，物质运动的源泉来自外部的力。牛顿关于质量的定义是以古希腊的原子论为基础的，而原子论正是认为物质是由存在于虚空的永恒的坚不可分的物质性粒子组成的。牛顿承认空间和时间是客观存在的，但是他在抽象的形式下，把空间和时间从物质和运动中抽象出来，同时也把空间和时间相互割裂开来，提出绝对空间和绝对时间的概念。在牛顿看来，空间像一个存放各种物体的空箱子，时间像一条川流不息的河流。不论在任何情况下，空间都不动地存在着，时间也是均匀地不变地流逝着。空间和时间是脱离开运动着的物质的独立实体，是相互没有联系的绝对不变的、可以容纳物质和过程的容器。这在表述经典力学规律是实用的，反映了空间和时间具有相对独立性和抽象性的一面。但是牛顿在进行抽象时却根本上把空间和时间同物质及运动完全分割开来，这是有问题的，因为空间和时间同物质及运动具有不可分割的联系，在其它条件下，比如高速和微观情景，其影响会显现出来。
马赫认为牛顿的质量定义与物质密度的定义陷入了循环，指出用惯性和重力来定义质量更合适。马赫用操作方法从重量和加速度比定义质量，化假设和理论为操作和事实。这虽然在逻辑上是自洽的，但它无法揭示质量概念的内涵，同牛顿第二定律所定义的质量情况一样，所揭示的只是质量概念的外延即物质在运动中在量上的外在表现。马赫认为牛顿的绝对时间和空间是一种先入为主的纯粹思辨产物，而世界的一切都是相互联系和相互依赖的，时间和空间都是相对的。
爱因斯坦认为，力与加速度的比例系数完满地描述了物体的力学性质，并由此发现了质量这个基本概念。质量是由牛顿第二定律来定义的，同样也可以由物体的重量来量度的引力质量来定义，这两个根本不同的定义却导致物体质量的同一数值，这件事本身是非常令人惊奇的。爱因斯坦说：“我得出了结论，质量是物体含有的全部能量的计量标准。由于能量放出，质量显著减少，这应该在镭上观察到。”爱因斯坦突破了牛顿的绝对时间和绝对空间观念，把时间和空间同物质的运动、同物质的质量和能量联系起来，形成时空一体和物质存在导致时空弯曲新观念，尤其晚年总结其一生时空探索指出，一无所有的空间是不存在的，并不是物体存在于空间中，而是物体具有空间广延性，空间有无限多个，这些空间彼此作相对运动。这些为深入研究时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成指明了方向。
爱因斯坦强调质量的定义应包括场这种物质形态，同时提出了可以由能量来确定质量的观点。质能关系和作为一种新的物质形态的场，是牛顿时代未能认识到的。场具有的能量密度及相应的质量密度，用这个密度和体积可以求出场和物体的同一量度。
物体具有能量和质量并存在着引力场，物体与其引力场究竟是怎样一种物理图像?引力场强度按与物体质量成正比与距离平方反比的分布并趋向无穷远，类比辐射光的辐照度与距离的平方成反比，这种图像使得物体伴随的引力场很像是一种动态辐射场。假如突然出现一个物质粒子，那么这个物质粒子的引力场在保持连续的情形下将向无穷远传播且不能被屏蔽，这样带有能量的引力场在不断向四周扩展过程中势必消耗着物质粒子自身的内在能量，使得物质粒子自身内在能量E=Mc2和相应质量衰减，即质量的减少与能量的释放相对应，释放出来的能量等于减少的质量乘以光速的平方，同时造成物质粒子的引力场强度逐渐减弱。更有甚者，连黑洞都可能存在霍金辐射而致黑洞质量逐渐蒸发。
爱因斯坦认为，牛顿承认空间的物理实在性是因为“加速度”的概念，牛顿力学认为加速度是相对于空间而言，因此空间是必须存在的，对于时间也差不多一样，时间当然也同样进入加速度概念里。为了解决惯性运动的起源问题，也为了体系的需要，牛顿引进绝对空间和绝对时间概念。“当牛顿说空间是绝对的时候，他无疑是指空间的这种实在的意义，这使他必须把一种完全确定的运动状态加给空间，而这种运动状态看来是不能由力学现象完全确定下来的。这种空间在另一种意义上也被认为是绝对的，空间确定惯性的这种作用被认为是自主的，也就是说，它不受物理环境所影响；它影响物体，但没有什么东西能够影响它。”
狭义相对论把时间和空间联系起来成为的四维时空。闵可夫斯基将时间t量与光速c相乘，使之转化为一个和空间坐标对等的量ct，这是时间和空间联系的一种数学表达。闵可夫斯基宣称：“我向你们提出的空间时间概念，是在实验物理学的土壤中产生出来的。从今以后空间和时间本身都消失在阴影中了，只有两者的统一体才仍然是一种独立的实在。”这种时间、空间和时空一体化，可由现已揭示的最隐秘的质——物质粒子空间本底量子辐射及质量时变关系以物理化和物质化地描述。物质粒子不断地辐射空间本底量子自然地构成了这种时空统一体的物质基础。
爱因斯坦广义相对论得出的物质存在导致时空弯曲也应存在二者相互间影响的问题。对此，尼古拉.特斯拉认为，如果物质存在使空间弯曲，则根据作用与反作用，弯曲的空间反作用于物质的结果必然使空间变得平直。那么，究竟如何看待物质存在导致空间弯曲呢？
从大范围宇宙物质空间本底量子辐射平均来看，宇宙是均匀各向同性的，其空间均匀性近乎牛顿绝对空间，符合宇宙学原理，其时空实际为闵可夫斯基四维时空，其时间均匀性近乎牛顿绝对时间。但在天体或天体系统附近，天体中物质粒子的空间本底量子辐射，其空间物质密度远高于宇宙空间的平均值，形成广义相对论以黎曼几何表征的局域的时空弯曲。这可以由物质的空间本底量子辐射及质量时变关系形成的空间分布状态来理解。
物质粒子的空间本底量子辐射及质量时变关系，描绘出一幅粒子波动演生时空物理图景，能够揭示物质波粒二象性的本质、揭示时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成、揭示惯性起源和引力机制，进而推导出哈勃定律，揭示和描述了处于自然膨胀及加速膨胀的宇宙，同时给出的星系旋转曲线与实际天文观测相符合。说明在普遍具有引力相互作用的星系之间的距离会随着时间的流逝而成指数增长。以质量衰减引力自然减弱代替广义相对论宇宙学常数或暗能量，亦可得到趋近于空虚的忽略引力存在的仅有宇宙学常数起作用的德西特时空。
德西特宇宙空间的几何是欧几里得的，因而是无限的。在德西特宇宙的数学模型中，宇宙的全部空间都在宇宙学常数的排斥力作用下加速膨胀，自由粒子之间的距离会随着时间的流逝而成指数增长。
粒子波动演生时空与德西特时空还有一些相近点：退行的恒星发出的光的波长会被拉长；宇宙膨胀没有开始也没有结束，膨胀速率恒定，当逆时间往回追溯时，不会有体积大小为零而物质密度为无穷大的明显开端。
物理学家郭汉英教授认为，加速膨胀宇宙的背景时空是德西特时空。德西特时空不仅描述了宇宙学原理，而且包含了膨胀宇宙中的惯性运动和相对性原理，宇宙学原理和相对性原理在德西特时空中是统一的。在狭义相对论闵可夫斯基时空和宇宙学德西特时空中，优越参考系和相对性原理是相容的。
物质粒子辐射空间本底量子新概念，类似于牛顿提出的曾想探究的隐秘的质或最精细的精气，可能揭示和反映了基本的实体形式及最隐秘的质 。以此为基础，能够把物理学基本概念联系起来并加以系统化，能够把微观、宏观和宇观一些基本物理定律系统地推导出来，能够自然地系统解决一系列重大的基本的物理学疑难问题，从而把牛顿经典力学与现代物理学自然地衔接起来，为物理理论的统一和量子引力的建立奠定物质基础。现已显露出它的前景——可据此从物质根基上探索建立揭示和描述从微观到宇宙整个物质世界底层运行奥秘和基本运动规律的《演化物理学》。
从演化的视角来看物理学，目前几乎所有物理学疑难问题都将化为自然而然的现象，物理学天空依然晴空万里。
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