物理学第一性原理是什么？

                晏成和

当代伟大发明家马斯克在火箭回收、星链布网、脑机接口、电驾汽车、超速隧道等等多个项目取得了骄人的成果。如此涉猎广泛、并皆有建树，惊为天人。

对此，马斯克解释道“我们确实有一个非常好的思考框架，即从物理的角度看世界，利用第一性原理，把一切归结于事物的基本本质，然后从此处开始推理。”于是，第一性原理成为炙手可热的学术热点，各类的学术文章纷纷蹭热度、打出第一性的大旗，然而对第一性的理解良莠不齐、不乏鱼目混珠、自惑惑人。那么，什么是第一性原理？

第一性原理是马斯克在创新和决策过程中常常使用的一种思维方式：首先，是将问题分解为最基础的事实和最本真的原理，然后，从头开始思考运动和构建、以及解决方案，从而打破经验诅咒，扫除迷茫和干扰，唤醒更基础的思维方法和更简捷创新思路。可以用8个字来描述:溯源、拆解、重构和迭代。

第一性原理的重要性在于：可以帮助我们更直观、更简洁地理解世界，从而可以更好地帮助我们认识现实世界的本质，把握世界的体系和发展趋势，更好地把握未来的发展机遇。于是，找到第一性、确认第一性，就是在千头万绪中溯源、捋清基础和起点，也就是找到我们思考问题、解析事物的起点和方向。

在千头万绪中追索基础和起点，说起来简单，可是实际操作却需要有睿智和清新的头脑、要有高瞻远度的格局。有人站在私利的立场，把陈旧的知识鼓吹、贩卖为第一性，指鹿为马，滥竽充数、弄得面目全非。 

什么是物理学第一性原理？（在GPT4、在百度上）有人说是牛顿力学公式就是物理学的第一性，这种说法似乎有点道理，现代物理学就是发轫于牛顿三定律。但是，力学只是物理5大分支中的一个，并且物理学至今尚不知道（重）力来自哪里？把一个迷茫不知的存在作为思考、思维第一性，以此来溯源、拆解事物的起点和方向，难免基础不牢。

有的说是量子理论。为什么把量子力学薛定谔方程抬举为物理第一性原理？大概是因为此二阶微分方程能够把实体（粒子）的位移得到波的答案，量子学者吹捧这样的理论接近于反映出宇宙的本质和原理，就称其为第一性原理。

可是，量子理论走红了一百年，导致了科学的百年沉寂。量子的自身就迷茫模糊，是粒子？是波？是能量？都不清楚，如何能够成为稳固、确定的第一性？量子理论一百年都在自证正确，没有破解一个科学之谜，如何能成为科研的起点、如何能够引领科研方向？造物主的逻辑应该简单明确，不会让电子有时候是粒子、有时候是波，更不会去制造随人意识而坍缩的波，也不会养一只不死不活的猫。 

还有提出把64种基本粒子作为物理研究的第一性，这种说法好像是既基础又面面俱到，有文献说在基本粒子基础上建立的量子场论+规范场论是当今人类对宇宙最深刻的认知。但是64种粒子加上两种场、鱼龙混杂、队伍庞大，如何能作为第一性？其中短命的夸克，就是人为制造轰击的结果，不是自然状态下的真实存在；粒子的自旋、对称性只是理论猜测，以此众多粒子、拥有太多未知和不确定性，谁是第一？如何能够构建第一性的标准模型？

马斯克认为，人们常常受限于传统思维模式和现有的解决方案，无法真正创造出革命性的创新。以上几种故步自封的“第一性”只不过是传统模式的回潮，新瓶装老酒，跟风蹭热度。真正的第一性原理，应该超越传统思维的束缚，另辟蹊径从头审视问题；第一性原理为什么总是灵验有效，因为大自然就是按第一性原理构造这个世界；找到第一性存在的基础、才能展现自然万物协调构建的本源和逻辑，追根寻源、拿出有效的创新解决方案。

那么，物理研究的第一性在哪里？物理，万物之理，万物来自哪里？看当今科学，元素周期表呈现150多年，近百种元素规则有序排列，大自然清楚明白的告诉我们，所有的元素都是由质子、电子这两种基材构成，此二子的结合构成了所有原子、成就了自然万物及其所有功能。这、就是万物的基材、应该是物理学的第一性材料！

质子、电子只是两种基本粒子，要构建本源的第一性，必须超越传统的正、负电荷的幼稚猜想，去研探造物主对此二子分别赋予多功能专门的场、从而产生相应的运动及作用、实现原子、分子的多种性能；研发此二子对构建力、热、光、电、磁等诸多物理功能所起到的作用；让二子把物质一切特性淋漓尽致地发挥、展现事物的本质。造物主完全有理由、有能力为制备万物而给二子各自配备多种功能、专门的场，规划物质的运动、构建物质的第一性。

一个婴儿呱呱坠地，能看、能哭、能听，是因为周围世界存在图像、声音、气味等多种的场，形成互动，婴儿有多种本领是因为存在着多种可利用的场。

为了构造自然万物、形成原子空间，让“二子”在不接触中相互产生作用，并且完成力、热、光、磁等多种物理功能，造物主有责任、有能力赋予二子各自伴生着多种功能可以相互作用的场。

可是，百年前人们没有物理场的概念，认识仅仅停留在电荷的“异性相吸、同性相斥”。正负电荷论虽然解释了电子的绕核运转，却成为了思维定势，带来了一系列问题：电子怎么没有被吸进原子核？核内相距那么近的质子为什么没有发生同性相斥？物理学者绞尽脑汁，“计算出”电子因为运转有驻波而没有掉进原子核；在核内质子之间想象一个介子连接，而消除了（不存在的）巨大斥力。

百年物理学这电荷相斥、相吸成为了力场存在的基础思维，给那些没有电荷而存在的万有引力、物质的重力（质量）来源的探讨，造成了不可逾越的困难，引力、重力来自哪里？质量来自哪里？成了无解的科学难题。

在此想弱弱的问一句：大自然制造了质子-电子间的引力、还要制造复杂的驻波抵制引力；制造了同性相斥，还要在其间制造神秘的介子，让质子争夺介子抵消了业已存在的斥力。聪明的造物主奉行的是奥卡姆剃刀原理-简单有效，如此出尔又反尔、自找麻烦的正负电荷不应该是自然的真实存在。

质子、电子的相对运动及其后果是构成万物的本源、基材、第一性，智慧的造物主当然会精心赋予二子各自的功能，这是造物主手里的第一性。因为是第一，可以用这个第一的特权一揽子构建原子、分子，构建物质所有特性，唯一的约束是逻辑通顺，不能出尔反尔。首先，造物主赋予质子场、电子场，由此构建物质的运动、构成物质物理的所有的特性。

质子及其场的第一性原理

如果您是造物主，既然是开辟鸿蒙的睿智布局，一定会全面地设计这“二子”，让它们各取所需各尽所能，首先赋予各自多功能的场。

对于质子场：

1、必须定量地吸引电子、达到质子、电子的电荷平衡。

2、对所有的场粒子（电子、质子）都有吸引力——质子场力。

质子场没有边界，只能有聚合功能、因而质子的引力场不能屏蔽而只能叠加，由此才有万有引力、才有自然界的万物相聚。大自然不会去制造虚幻缥缈的时空弯曲。

大自然如此安排质子场，解读了质子对核外电子的吸引；解决了核内紧密的质子能够相安无事（何需那些多此一举的介子）；自然四力中的三种力：强力、电磁力、万有引力都是来自质子场的同一力系，强力大、万有引力小是因为距离的平方反比的递减，它们本来就是同源、统一的力。

质子场解读了质量的来源，任何物质，只要是伴生着质子场、电子场就会有质量。那些夸克、轻子没有伴生场，当然也就没有质量，指望希格斯粒子能赋予质量只是幻想。[1]

质子场成就了物质的聚合、造就了物质的质量。但是如果仅仅是粒子聚合、物质世界将是比重巨大的死疙瘩。造物主必须给电子安排重任-让这个世界适当的松动、和谐，同时给电子赋与功能齐备的电子场，让物理学分支中的热、光、电、磁都有合适的落脚点，这些都要归功于第一性赋予的电子场： 

电子场：

1、响应质子引力场，让电子环绕质子规律运转。电子场与质子场准确对应，原子内电子与质子数量维持相等。如果电子与质子数量不等，物体内就产生电压，对外形成电场，竭力维持质子、电子的相等平衡。 

2、电子场让电子与电子相斥，电子之间推开距离；响应核内的氦核1、4、9的分布并且关联；[2] 核外电子按2、8、18能级均布。

2.1电子间斥力让核外最近的2个电子相斥形成一个拱、环绕着原子核，电子当然就不能掉进原子核（造物主不可能去制造什么驻波）；

2.2当物质蒸发成气体，核外电子呈球状包围运转，（造物主不会用拓扑计算去解决相变问题。物质的相变专题详述[3]）当分子的价和电子呈球面外包围，电子斥力让分子推开距离、体积扩大千倍形成气体，也是电子场的杰作。 

3、因为核外电子在运动着，接下来物质的热，光，电，磁这些动态的物理特性是造物主安排电子运动具备的第一性特征（不是因为麦克斯韦方程）。

两百年前奥斯特实验，直流导线附近小磁针偏转，证明电子运动伴生着磁场。实验篤定地告诉我们：磁性是来源于移动的电子，磁力与电子的速率和流量相关。造物主不会让电流（电子流动）产生磁性、又在磁畴、电子自旋中去制造磁性。

磁性材料一般是二阶金属，它有一个可调整方位的结构元。

磁力是“自然四力”中唯一由电子场构成的力，是金银铜等所有的金属材料结构元之间连接的主要力，是金属延展性的存在的内因。[4]

磁力不仅存在于金属之中，要记住“电子的运动产生磁”，液体中也有大量电子旋转运动也会产生磁场：人体组织在强磁场中界限分明、核磁扫描才能呈现清楚图像；青蛙在强磁性圆筒里下降缓慢，就是因为体内液体与强磁场作用所致；水蒸气就是因为降温、价和电子运转产生磁场才能够分子相吸引相聚成雨。 

4、物理学教材中，热学、光学是分开讲述的，但是在自然界常常是把二者紧密联系——划一根火柴发热发光。

面对热发光，德国科学家用黑体辐射实验，总结出维恩公式：

λT=2.879X10^-3 m   λ:波长m  T：绝对温度

我用频率来表达：T=9.96X10^-12 Hz
   热发光频率Hz与绝对温度T呈正比关系。热发光来自电子的跃迁，跃迁的振动让电子伴生着的场脱离本体成为振动源、形成辐射的电磁波，光不是光子。温度越高，核外电子速率越高，发光的频率也越高。于是，热发光又告诉我们：温度高-核外电子运转速率越快。温度场是造物主安排的质子场、电子场之外的又一个场。[5]

造物主让核外电子的速率就随着温度发生变化；同时给电子的运动和场构成了伴生的电、磁、波。如此精妙安排，实在是令人心悦诚服。

综上所述，物理学第一性的就是来自这质子、电子；来自这质子场、电子场、温度场，这就是物理学的追本溯源的“二子三场”。整个物理学世界看似复杂、深奥、诡异，正本清源后物理学的各个分支：力、热、光、电、磁、核其本源就是由此二子三场的相互作用、运动演绎出来各具特色、仪态万千的物理世界。所以用物理学第一性原理能够找到物理的本源、破解诸多的科学之谜。

溯源、拆解、重构和迭代找到质子、电子在三场作用下的运动、变化、重构，展现物理微观特性和宏观的现实。二子三场，涉猎物理学所有分支并皆有建树；成就了核科学、引领着化学、材料学，对生物学也有一个托底，如此扎根基层、且面面俱到，方能成为当之无愧的科学的第一性。

2023/8/20

参考文献：

[1]，晏成和，物质是怎样构成的？（一）（二），科学网

[2]，晏成和，原子核内、核外的关联结构，科学网

[3]，晏成和，相变之谜，科学网

[4]，晏成和，探讨磁性，科学网

[5]，晏成和，温度是什么？，科学网