物理学十个重大的基本的疑难问题
一、经典力学：
1.惯性起源
2.引力机制
二、量子力学：
3.粒子波动性
三、狭义与广义相对论：
4.光速极限
5.惯性质量等于引力质量
四、宇宙学：
6.宇宙膨胀及加速膨胀
7.星系旋转曲线疑难
五、量子场论：
8.由量子场论计算的宇宙学常数竟比实际观测大120个数量级？！
六、物理学及自然科学和哲学：
9.时间之矢的物质根基
10.空间本底的量子构成
当今物理理论研究的五个重点：
1.“暗物质”和“暗能量”
2.量子引力——量子力学与广义相对论的协调或统一
3.基本物理定律的联系与统一
4.相关物理理论的统一
5.四大基本作用力的统一
核心突破点：
1.具有惯性的粒子，为何具有波动性？
2.质量与时间和空间的物理关系！
解决上述一系列问题的实验基础和理论基础以及提出新的基本概念：
提出物质粒子辐射空间本底量子(能量ε=hHo~10–51 焦耳)新概念及质量时变关系dM= － HoMdt，由此给出时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成，系统地推导出主要由大量实验观测总结提升而来的居于微观、宏观和宇观核心地位的一些基本物理公式：
1.爱因斯坦——德布罗意关系
2.薛定谔方程
3.牛顿第二定律
4.牛顿万有引力定律
5.哈勃定律
6.普朗克长度
7.宇宙空间膨胀尺度随时间的变化关系(与只有爱因斯坦宇宙学常数的德西特空间膨胀和“暗能量”主导下弗里德曼方程的解一致)[新]
8.光速极限和惯性质量等于引力质量[新]
9.引力常数G与哈勃常数Ho和光速c的关系[新]
10.爱因斯坦引力场方程与哈勃宇宙特征力和惯性及普朗克时空特征力的全息性[新]
部分推测及其观测检验验证
1.1996年，预测宇宙加速膨胀，给出宇宙空间膨胀尺度随时间的变化关系和宇宙膨胀加速度公式，明确指出，这种由质量时变引力机制导致的宇宙加速膨胀，表面看上去像是存在一种被宇宙学家们未曾考虑或忽略的排斥力和能量。于1998年宇宙加速膨胀得到观测验证，观测者们相继获得邵逸夫天文学奖、宇宙学最高奖、2011年获得诺贝尔物理学奖。
2.预计在观测最遥远星空，将发现成熟星系和超大质量黑洞。现已由韦伯太空望远镜观测发现。
3.推导计算空间本底量子(即本底引力子)的能量约10-51焦耳，如今通过各种观测，给出其限定值约为10-51焦耳。
4.推得质量时变常数为哈勃常数Ho，物体自身质量约按10–10/年的比率衰减，与地球质量约按10–10/年比率下降和地月之间的引力约以10–10/年的比率减弱的测量分析结果符合得较好。
5.推导一些基本物理公式和可以检验的物理学新的公式。部分新的物理公式得到了观测上的支持。
6.推导计算月球远离和月球绕转周期的变化与实际观测相符。
7.推导计算的地球膨胀及地球自转周期的变化与实际观测高度相符。
8.推导计算的星系旋转曲线与实际观测相符。给出Vθ~r关系即星系的旋转曲线与大量星系的观测结果相符合。目前观测有迹象显露天体系统存在着空间本底反作用形成附加引力场强度Hoc，引力场强度g=(GM/r2)+Hoc
9.推导计算的星系扩张有了一些观测结果的支持。
10.推得物质粒子辐射空间本底量子的速度为光速c，说明光速c应是粒子的速度极限；推得空间本底量子即是构成引力场的基本量子，引力传播速度则为光速c，与一些初步观测到的引力波和引力场的传播速度为光速c相符合。
11.推测物质粒子和光子的波动均与它们自身的空间本底量子辐射相关，其粒子性和波动性应同时存在。近些年相继有实验观测到了光的粒子性和波动性同时存在。
12.指出德布罗意物质波是一种实在物理波，从波粒相互联系与相互作用方面，能够自然地解释双缝干涉与量子遂穿和量子纠缠等。现初步观测到液滴在液面振荡的相互作用及类似波粒二象性特征。史保森、龙桂鲁模拟实验相继证实波函数具有物理实在性。
13.揭示了时间之矢的物质根基和空间本底的量子构成以及四维时空形成的物理过程，明确了自发、单向、均匀流逝与统一和普适的物理时间，时间之矢dt=－dM/HoM、t=(1/Ho)ln(r/ro)，其数学形式与熵dS=dQ/T、S=klnΩ相仿。
14.给出空间本底量子能量ε=hHo=h/(ru/c)为哈勃宇宙空间最小能量值，推得空间本底量子半径正是普朗克长度Lp，空间本底量子波长恰为哈勃宇宙半径ru，物质粒子辐射空间本底量子的初始作用强度恰与普朗克距离下的牛顿引力场强度等同。
15.推得引力质量即是惯性质量，已在精度10-13量级测得这两种质量相等。
16.推得空间本底量子能量ε=hHo与核力所交换的π介子固有能之比约为10–40，恰约等于引力作用强度与核力作用强度之比；由克莱因–戈登方程描述质量为µ=hHo/c2的传力量子，或由质量时变关系，均可以给出牛顿引力势Uµ~－(1/r)e–Hot，这与描述核力的汤川势数学形式相似。
17.物质粒子空间本底量子辐射及质量时变，能够使波粒二象性相统一、物质粒子惯性与波动性相协调，化表面矛盾认识为内在和谐与支撑关系，可以解决引力佯谬和奥伯斯佯谬，克服物理学中的时间反演不变性与热现象及较大时空跨度下宇宙星系膨胀演化的矛盾。
18.推得哈勃宇宙整体膨胀的加速度为Hoc≈10–10米/秒2，这与天文观测发现宇宙膨胀加速度的量级约为10–10米/秒2相当。
19.推得哈勃宇宙质量Mu=c3/GHo、哈勃宇宙或无限宇宙引力势为c2，其中质量为M的物体与宇宙的引力能符合质能关系E=Mc2。
20.推得哈勃宇宙物质平均能量密度ρu~1焦耳/(千米)3、哈勃宇宙空间本底量子平均能量密度~1焦耳/(千米)3，与“目前观测到的真空能量密度”数量级相当。
21.推测太阳系膨胀，水星渐渐远离。美国宇航局（NASA）的一项新研究证实，太阳质量减小，引力逐渐变弱，无线电跟踪数据明显地表现出水星轨道有正在扩大的迹象。
22.推测36亿年前地球处于金星现在轨道位置，36亿年前地球情况与金星现在情况类似；推测48亿年前火星处于地球现在轨道附近，那时火星应更适于生命的存在，这与火星陨石等研究推断地球上的生命始于火星构成相互支持。
23.推测地球的体积可能在膨胀与收缩的脉动过程中逐渐增大。陆间边界的吻合性、大陆裂谷、板块移动、洋脊开裂和海底扩张乃至地震与火山爆发，似乎都与地球的体积变化（主要是增大）相关。根据地球膨胀与收缩过程导致地核与地壳的差异转动，可以解释地球磁场的产生及其变化。
24.研究表明，以速度c为物质粒子运动速度极限，则无需利用光速不变原理和具体的时空变换关系，也能导出洛伦兹变换。
25.推测反映星系退移的光谱线红移量Z将随着时间的推移而逐渐增大：Z=ZoeHot，这可以通过长期精密观测所选定的同一星系光谱线的红移量随时间的变化加以检验。
26.推得星体引力致其辐射光子红移量，得到近似于广义相对论的引力红移量Z≈GM/Rc2。
27.推测哈勃宇宙旋转角速度为Ho=c3/GMu；星系旋转角速度ω=v3/GM、旋转周期T=(3π/Gρ)1/2，质量密度ρ与银河系相近的各类星系旋转周期约10亿年左右，尺度如银河系的各类星系，其边缘向外扩张的速度每秒近千米，现已陆续得到天文观测证实。
28.推得霍金黑洞熵和黑洞温度公式：S=4πR2k/4Lp2、T=hc3/8πkGM，给出黑洞所含的量子数n=4πR2/4Lp2，说明黑洞处于空间本底量子的某种密集分布状态，哈勃宇宙中最古老的黑洞起初相当于最密集的空间，先于恒星和所在星系出现。
29.推得哈勃宇宙惯性之和GMu/c2ru=1，说明宇宙任一处的观察者，其所处的哈勃宇宙半径空间范围应属于一种新型的超大规模的黑洞。
30.给出哈勃常数与光速c和精细结构常新的物理含义。
31.尝试推得宇宙真空温度T=h/2kτ=2.71开尔文，与天文观测到宇宙微波背景辐射温度2.726±0.010开尔文巧合或相关。推测宇宙微波背景辐射的波谱峰值频率现在每年降低约15赫兹。
32.推测存在一种天体引力波可能是天体以其质量衰减dM/dt=－HoM辐射空间本底在天体加速运动时出现空间波动的传播。若质量为M的中心天体和质量为m的小天体均为极致密天体，其天体半径与天体质量关系为r1≈GM/c2、r2≈Gm/c2，在r1+r2≈R(两个天体间距)条件下，小天体绕中心天体公转线速度趋近光速c，则引力波角频率ω≈c3/GM’
33.与其它探索性理论相协调，自然地给出其他一些理论的核心点。例如：K.Stanyukovich假设的本底性引力子能量ε=hHo、Broberg引入了“宇宙中的基本量子能量ε=hHo；De Sitter的宇宙膨胀模式~eHot、MOND理论引入的临界加速度~Hoc、超弦/M理论中的粒子对应弦振动、圈量子引力论认为的最小空间尺度即普朗克长度Lp等。
还有其它十几项推测(略)
著名物理学家的一些真知灼见
牛顿指出：“自然界喜欢简单和统一。虚假的事物可以随意想象，唯有真实的事物才能被理解。”牛顿猜想到引力可能是物体质量中发射精气弥漫在空间而产生的。
爱因斯坦晚年在总结一生时空探索时明确指出：“空间——时间未必能看作是可以脱离物质世界的真实客体而独立存在的东西。并不是物体存在于空间中，而是这些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，这一观念在逻辑上的确是无可避免的，但是这种观念甚至在现代科学思想中也远未起过重要的作用。”
德布罗意指出：“物质粒子具有内在的周期性因素 ，物质的波粒二象性是自然界最为核心的本质。”
李政道教授指出：“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。我们要立足新的基础科学前沿，一定要将小的与大的联系起来，这个方法可称为整体统一。整体统一的科学方法，应该是21世纪最重要的科学方法。”
武向平院士指出：“19世纪末出现在物理学上空的两朵乌云，催生了相对论和量子力学。如今暗物质和暗能量这两朵新的乌云，将带来一场新的物理学革命。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。”
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。
Erwin Laszlo总结道：“时空需要物理实在。”
惠勒预料“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”。
瑞德尼克在《量子力学史话》一书中写道：“今天，决定微观世界统一体的最深刻本质的全部问题，就是物理学所面临的尚未征服的山峰中的最高峰：物质的两种基本形式——实物和场——之间的相互关系。”
肖恩·卡罗尔在《隐藏的宇宙：量子世界与时空涌现》一书中写道：“很多年以来，找到完备的、令人信服的量子引力理论一直是极为重要的科学目标。秘诀也许并不在于从引力入手再将其‘量子化’，而是深入挖掘量子力学本身，最后发现引力一直潜藏其中"。
S.Penrose推断“所要寻求的量子引力必定是一个时间不对称的理论。引力论与量子论的结合能够对宇宙作出解释，其中具有内禀的时间之矢。”
John D.Barrow设想“存在着某种更深刻的原理，它使宇宙必然(或者至少是以压倒优势的可能性)肇始于某种各向同性膨胀的状态之中，这一原理也许在较为局部的范围内还有着其他应用，据此便可以揭示其自身之存在”。
费曼说：“真理总是比你想象得更简单。你可以通过它的美和简单性来认出真理。”
霍金说：“人们总是不满足于把事物视作互不相关和神秘莫测的，我们渴求理解世界的根本秩序。”“如果我们确实发现了一套完整的理论，它应该在一般的原理上及时让所有人（而不仅仅是少数科学家）所理解。那时我们所有人，包括哲学家、科学家以及普普通通的人，都能参与和讨论我们和宇宙为什么存在的问题。如果我们对此找到了答案，那将是人类理性的终极胜利——因为那时我们知道了上帝的精神。”
新世纪物理学发展展望
21 世纪的物理学研究向微观和宇观领域全面深入，在理论上总的趋势是向着整体统一的方面发展，由求解问题趋向寻求问题之间的关系，从“构成论”向“生成论”转变，从关注“存在”转向关注“生成”与“演化”。在研究方法上，从以分析为主的还原论方法向有机整体论方法过渡。处在探寻物质和时空、实物与场、基本物理定律及其理论大统一时代，发挥中华文化具有变通性、综合性和整体性的思维优势，发扬物理学的光荣传统，立足相互作用是事物的根本原因，揭示粒子波动性物理机制，说明空间本底量子是构成物质及其时空的基元，物质粒子与空间本底及引力场具有同一性。从而系统地解决一系列重大的基本的物理学疑难问题。在物质观和时空观方面，深刻领会一切事物都处于普遍联系和变化发展之中，大自然并不存在完全孤立的物质系统，“没有人能两次踏入同一条河流”，突破物体自身质量恒定不变的思想禁锢，把握能量守恒与转化定律的实质，从物体存在于时空的原有观念，向物体伴生时空及引力场的观念转变，确立物质时空新观念，从而系统地完善牛顿经典力学和量子力学与宇宙膨胀理论乃至狭义与广义相对论共同的物理基础，实现经典力学与现代物理学的自然衔接，并把原有物理理论作为时间跨度较短的极限形式包含于其中，促进物理学从微观到宇观走向新的综合与统一，使物理学发生与时代发展相适应的一个大的改观——建立量子引力及演化物理学，继续引领时代发展。
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