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电子电磁质量不是电子引力质量（惯性质量）的一部分

摘要：首先介绍了现代物理学对于电子电磁质量计算的矛盾，从二十二个方面分析了电子电磁质量不是电子引力质量（惯性质量）的一部分，列举了电磁质量的属性，然后对电磁质量与引力质量（惯性质量）进行了比较，分析了把引力质量和电磁质量区别的意义，重新认识了机械波与电磁波之间的关系、光子静止质量问题、以太和时空的关系，否定了希格斯粒子、薛定谔猫佯谬、黑洞、暗物质和暗能量的存在，质能方程与麦克斯韦方程组需要修改，对太阳能之本源、类星体的能量来源、隧道效应、量子力学的基础、经络与穴位进行了重新思考，指明了广义相对论和量子力学的矛盾不是宏观与微观的差别，而是引力质量（惯性质量）和电磁质量的区别，玻色子只具有电磁质量，费米子同时具有引力质量（惯性质量）和电磁质量，最后提出了四种相互作用力之间的关系,弱相互作用和万有引力互为反作用力，电磁力和强相互作用互为反作用力，电磁质量具有波粒二象性.

关键词：电子；电磁质量；引力质量；薛定谔猫；暗物质；希格斯粒子；量子力学基础

中图分类号：O313.1文献标识码：A

国际理论物理学在微观理论和宏观理论两个方面都已陷入不可克服的困难而不能自拔，在微观领域电子电磁质量问题至今仍是物理学中一个悬而未决的问题，传统的认知是电子电磁质量是其静质量（即9.11×10^-31kg）的组成部分.

德国科学家考夫曼，发现β射线的质量随速度的增加而增加，试图据此区分电子的固有质量和速度改变的电磁质量.对于电和磁的理论概念，人们又引入了一种特殊的质量（电磁质量）.并假定在此类物质间存在着类似于牛顿的万有引力的超距作用.爱因斯坦在《论动体的电动力学》中的原始公式如下：                                               ，式中W为电子的动能；μ为电子质量；V为光速；v为电子的运动速度.爱因斯坦在论文中谈到：“在比较电子运动的不同理论时，我们必须非常谨慎.这些关于质量的结果也适用于有质的质点上，因为一个有质的质点加上一个任意小的电荷，就能成为一个（我们所讲的）电子.”爱因斯坦曾经试图证明电子电磁质量是电子质量的，即宇宙的能量起源于电磁，起源于引力，但是没有成功.爱因斯坦曾经说过：“力是简单的，无论是万有引力，电力或磁力都可以用同样的方法来表述.但是为了求得这个简单的表述方法，我们所付的代价也很高：引人了许多新的、没有重力的物质.它们都是颇为牵强的概念，而且与基本的物质——质量完全无关.”然而这种特殊物质又似乎缺乏惯性的基本性质，而且作用于这类物质和有重物质之间的力依然很含糊.在这些困难上，又不得不加上此类物质的极性特征——而这又不适合经典力学的纲领.当电动力学现象为人们所熟知时，这个理论的基础仍是不令人满意的.尽管这些现象使得物理学家可以借助电动力学现象解释电磁现象，并从而使电磁质量的假设成为多余.这个进步是由增加相互作用力的复杂性而换来的，在运动着的带电物体之间必须假设存在着这些力.物质参与电磁现象的根本原因在于其基本粒子带有恒定电量^【1】，从爱因斯坦的论述中可以看出晚年他已经认识到引力质量与电磁质量之间的区别与联系，爱因斯坦的一生对于这个问题是摇摆不定的.

广义相对论需要被用来解释时空基本结构，研究引力质量的变化规律；量子力学用来解释亚原子粒子运动，主要是关于电磁质量变化规律的科学.对于这种数学综合的第一步尝试是量子场理论，它试图通过结合量子力学同狭义相对论来解释电子运动.这个理论取得了某些重大成功，但它的创立者狄拉克承认：“要将这个理论建立在坚实的数学基础上似乎是不可能的.”第二步把广义相对论与量子力学结合起来，至今没有任何思路，温伯格认为也许需要一至两个世纪才能完成理论数学化的工作.电荷和质量作为万有引力和电磁力之源，它们是我们无法统一该两类力的症结所在.对于电磁质量，现代理论物理并没有一个很好的说明，是否存在电磁质量还是一个问题，通常在处理电磁场的问题时，一般是不考虑电磁质量的.

现代物理学相对论和量子力学对于电子电磁质量的计算是矛盾的，2003年10月国家自然科学奖一等奖获得者、“两弹一星”功勋奖章获得者、中国科学院院士、原中国科学院理论物理研究所所长彭桓武（1915.10.6-2007.02.28）在给笔者亲笔信中指出：“这个问题可能需要未来的高等数学来解决.”笔者认为这个问题成为当今科学界的一朵乌云.

一、经典电动力学对于点电荷自能的计算

在电磁学的学习中，作为点电荷来引入相互作用能的概念，然而在介绍静电能时却抛弃了点电荷模型，把研究对象改为体电荷与面电荷.为探究其中的原因，首先探讨电荷量为q的点电荷的自能：                                (1)

其中U（r）是点电荷在自身处产生的电势

不妨将点电荷看做的均匀带电球体，电荷球内r处的电势为，则    (2)

把代入上式得：^[2]                                                                                (3)

很明显时，

类似两个点电荷之间的相互作用能为=(q₁U₁₂+q₂U₂₁).对于多个点电荷所组成的点电荷系，相互作用能为W=∑q_iU_i.

如果通过点电荷能量密度对能量进行全空间积分也能得到自能趋于无穷大的结论：

无穷大的能量存在是具有迷惑性的，为什么会有这种现象呢？

1881年汤姆逊计算电子的电磁质量m_e=，对于真空μ=1；1889年O.Heaviside改进了汤姆逊的计算得到电子的电磁质量m_e=，对于真空μ=1；1897年G.F.C.Searle假设电子相当于一无限薄的带电球壳，计算出快速运动的电子的电磁质量m_e=，式中β=v/c.

上面这些计算结果得到的都是电子电磁质量与电量的平方成正比，根据质能方程可以得到电子的电磁能与电量平方成正比，显然是错误的，假设对于一个静止电子的电量增加一倍，能量应该是原来的2倍才应该是正确的，因为能量是标量.经典电动力学计算电子电磁质量是利用电磁场能量，类似地计算电子引力质量（惯性质量），但是根据质能方程引力场能量显然不等于电子引力质量（惯性质量）对应的能量.

自能应该与电量成正比，这样得出电能与电量的平方成正比显然是错误的.最普遍的解释是由于点电荷是一种理想化模型，它并非尺寸为零的几何点，而是尺寸有限但远小于考察距离的带电体.在计算点电荷自能时，我们必须考虑它自身上的电势，这便使带电体无法再被看做点电荷，于是积分式显得没有意义.这种说法可以定性地解释点电荷自能发散问题，同时也可以解释线电荷同样的自能发散问题.然而，它不是完美的.

一个重要的原因是我们还不能确定点电荷是否只是理论模型.电子是最有可能被认可为理想点电荷的带电体，迄今没有一个实验发现电子具有更加精细的结构，但同时我们无法想象什么作用可以抵抗电子的电磁斥力而使其保持如此稳定.如果电子是现实存在的点电荷，那么这两方面矛盾就自动消除了.然而如果点电荷确实存在，我们必须寻找一些步骤消去或者至少避开无穷大.这类发散困难在量子场论中不少见，因为量子场论就将一些基本粒子看做点粒子，而几乎所有的发散都来源于场对这些粒子的自作用.以电子为例，如果它是一个点，它产生的电磁场在自身处作用而引起的电势能将是无穷大的.为了解决发散问题，有一类称为重整化的方法，它告诉我们可以通过加上或者乘以一个无穷大将发散量隐藏起来.在实际运算当中譬如点电荷自能在各种背景之下没有实际作用，它始终保持不变，那么我们就可以用无穷大的常量将这些发散项减去，而仅仅考虑有意义的部分，这是重整化方法的基本构想.

二.电子电磁质量不是电子引力质量（惯性质量）的一部分

事实上可观测量与理论本身的参数并不一定是一致的，可以证明在足够小的距离范围之内，仅仅修改发散部分，对不发散部分的影响很小.就如考虑点电荷系统自能为一可度量常数，点电荷系统静电能为这一常数与互能之和，修改后的物理量值对各种物理情形的分析没有影响.因此这种处理方法是有效的.基于此种思想下的实验测量，检验也证明了重整化理论的合理性.尽管重整化解决了一些发散问题，但它是否为正确的理论仍然存疑.引进重整化是为了处理发散问题，然而这种思想基于我们认为一个物理理论是不应该发散的.在高能物理方面的不成熟迫使我们不得不模糊与发散有关的现象并且进行刻意的回避.总而言之，重整化是解决问题的一条途径，然而不是最终的方法.如果要确切的解决自能发散问题，不得不发展出一套正面应对发散困难的理论.

笔者通过三十多年的思考后认为爱因斯坦晚年的观点是正确的，电子电磁质量不可能是电子引力质量（惯性质量）的一部分，原因有二十二个：

1.  在洛伦兹变换中，当c为无穷大时即为伽利略变换.

根据广义相对论，物理定律对于任何物理定律具有相同的形式.电荷的电磁质量，与运动速度无关，当电子在引力场中加速运动的时候，其电量是不变，不满足洛伦兹变换，所以其电磁质量也应该不变(电磁质量应该是电量的单值函数，与运动状态无关，否则下面的理想实验无法解释——假设在一个封闭系统中有两个物体，一个不带电荷也没有磁矩，另一个带有电荷，它们的引力质量（惯性质量）相等，分别位于A、B两点，观察者处于线段AB的中点，两个物体同时由静止出发相向运动，它们所受的力大小相等.按照狭义相对论，它们引力质量（惯性质量）在任何时刻都相等，引力能量相等，可是根据经典电动力学由带电的物体将不断地辐射光波，那么能量从何而来？如果能量守恒把物体辐射的光波考虑在内，由于电磁力满足宇称守恒，因此辐射光波的总动量应当为0，由带电的物体速率应当大，能量仍然不守恒.)，根据经典电动力学如果把电子看做球体的话电子的静电能与电量的平方成正比.如果电子的电磁质量与运动速度有关，满足，那么电子电荷具有的能量也满足洛伦兹变换，不符合广义相对论的要求.

根据经典电动力学电子的电磁质量m∝Q²/r，如果将来通过某种手段把电子的半径变为原来的2倍，电磁质量变为原来的，可是根据洛伦兹变换电子的引力质量（惯性质量）没有变化，可以得出电子的电磁质量不是定值.假设一个带电球体电量为Q，电磁质量为m，然后使其电量增加一倍，电磁质量是否为4m？根据经典电动力学质子与正电子的电磁质量不相等，因为半径不相同.现代物理学认为电磁质量由电荷附近的电磁场分布结构决定，与电荷没有多大的直接关系，只是间接关系.因此质子与正电子的电磁质量应该相等.电荷附近的电磁场的源是电荷，但当电荷运动的时候，电荷附近的电磁场分布结构会发生变化，如发生压缩畸变，其分布结构是速度的函数，这可见一般教材，因此电磁质量也是速度的函数，满足.当运动速度为0时，电子和质子的电磁质量是否相等？当一个质子与电子组成¹₁H时，总体看不带电，电磁质量为0，可是两个微观粒子均具有电磁质量，如何理解？

2.物体的静止质量是内禀的，是个常数，有人认为电磁质量是应该与引力质量（惯性质量）有关的，电磁场的能量由电荷决定，电量与带电体的运动状态无关，引力质量（惯性质量）与运动状态有关.假设电子的静止引力质量（惯性质量）是m，电子的电磁质量是m₁，电子的引力质量（惯性质量）另外的部分为m-m₁.当电子以c运动时，根据洛伦兹变换此时电子的引力质量（惯性质量）为2m，电子的引力质量（惯性质量）另外的部分为2m-2m₁，电子的电磁质量应当为2m₁，可是电子的电量没有变化，显然存在着不和谐.电量不满足洛伦兹变换，因此把电磁质量作为引力质量（惯性质量）的一部分存在着不协调性——只要维持电子电荷值不变的观念，这个问题不管怎么也解释不通.这中间，要么质速关系式错了，要么就是电子电荷值不变的信念错了，然而这与实验事实又高度一致.由于公式E＝mc²，物体的引力结合能具有(负)质量，因而系统总质量不等于各部分质量之和．而在麦克斯韦理论中，作为线性理论的直接结果，电荷(类比于质量)是严格可加的.

3.电磁力存在吸引与排斥两种状态，只有物体带电时才有，而引力是永远存在的；如果电磁质量是引力质量（惯性质量）的一部分，那么库仑力也应当是万有引力的一部分，电子、质子等带电粒子之间的电磁力远大于万有引力，电磁质量远大于引力质量（惯性质量），电磁质量不可能是引力质量（惯性质量）的一部分；电子激发的电磁场的能量小于电子的电磁质量，正如物体激发的引力场能量小于引力质量（惯性质量）的能量一样.通过将1个氢原子作为模型和对比，可求出氢原子上正电子对壳上负电子的电磁力F_e与原子核质量与壳上电子质量的引力F_g之比，即F_e/F_g=L_n=2.27´10³⁹=狄拉克大数，这是因为静电力和引力都同时作用在电子和原子核上，而有着同一个距离R.

4.根据质速关系引力质量（惯性质量）可以连续变化，而电荷、电磁场呈量子化分布，现代物理学未让量子力学进入的唯一领域是引力和宇宙的大尺度结构，将引力场量子化遇到无穷大的困难.重整化可以消除无限大的问题，但是由于重整化意味着引力质量（惯性质量）作用力的强度的实际值不能从理论上得到预言，必须被选择以去适合观测，因此重整化有一严重缺陷.目前要取得进展，能够建议采用的最有力的方法，就是在企图完成和推广组成理论物理现有基础的数学形式时，利用纯数学的所有源泉，并在这个方面取得每次成功之后，试着用物理的实体来解释新的数学特色.如何把量子论和弯曲时空（即广义相对论）结合起来却是十分困难的事情.到现在为止，虽然学术界在电磁场、电子场等各种物质场的量子化中取得了极其成功的进展，但引力场量子化的工作却遇到了意想不到的巨大困难.到目前为止，所有试图把引力场量子化的理论（包括超弦和圈量子引力理论）都存在问题.在物理学发展过程中，量子论引起的疑义始终多于相对论.量子论留给了人们太多的争议.爱因斯坦曾经说过，我思考量子论的时间几乎是思考相对论的100倍，但是我还是不清楚什么是光量子.

5.电荷具有正负，电磁质量应当相反，而物体的引力质量（惯性质量）无此区别.现代物理学认为中子有一个上夸克和两个下夸克组成，外观上看电量为0，由于每个夸克均激发电磁场，因此电磁质量不等于0，显然存在不协调性.电荷分为正负，但电场的能量密度却总是正的，所以积分得到的电磁能量总是正的，因而电磁质量也总是一个正值.根据牛顿第二定律，惯性质量是表征当物体受到外力作用的时候，物体运动状态改变的难易程度，即物体保持原来运动状态的本领大小的物理量.这个和电荷的正负无关，所以正负电子可以具有相同的惯性质量.当正负电荷中和的时候，电磁质量减少，引力质量（惯性质量）没增加，但正负电荷中和会释放原来具有的电势能，即原来的电磁质量会转化为别的能量，如正负电荷中和释放两个光子，则原来的电磁质量就转化到了光子中.那么转化的机制是什么？同种电荷的电磁力相互排斥，异种电荷的电磁力相互吸引，电荷之间的作用力依靠电磁场来传递，为什么电磁场的能量都是正值？一个中性原子的电磁场的能量为0，说明正负电荷激发的电磁场的能量相反.

6.爱因斯坦的广义相对论是引力理论，把引力场量子化给出引力场的量子成为引力子，它应具有自旋为2，和电磁场的量子——光子性质很不相同.近年来理论上对超对称性的探讨提供了新的可能性，超对称性在自旋不同的粒子间建立了联系，因此就有可能把引力相互作用和其它相互作用联系起来，通过超对称性建立的四种相互作用的统一理论称为超大统一理论.但是根据对称的相对性与绝对性原理，超对称的工作是没有止境的.超对称要求除引力子外，还应当有自旋3/2的引力微子存在，但是实验上并没有发现它的存在.

7.电子电量和质子电量大小相等，只是符号相反，但是电子和质子静止质量相差巨大.如果认为电子电磁质量是电子静止质量的，为何质子电磁质量不是质子静止质量的？

8.电磁质量和引力质量（惯性质量）可以分离，存在麦克斯韦理论中脱离物体携带能量的场.最近，法国里昂的科学家发现了有四个中子组成的粒子，又称为“零号元素”.最新的实验表明，中微子具有引力质量（惯性质量），大约为电子引力质量（惯性质量）的50000分之一.中微子具有引力质量（惯性质量）但是不带有电荷——电磁质量.现代物理学认为除了带电介子外，还存在中性介子，其（引力）质量恰好等于或者近似等于（其实相等）带电介子的（引力）质量，性质相似.爱因斯坦指出了波函数坍缩过程与相对论之间的不相容性，爱因斯坦的这一分析是关于量子力学与相对论的不相容性的最早认识.或许有人会说电磁质量与引力质量（惯性质量）是毫无关系的两部分，那么有何作用力把它们联系在一起，笔者认为靠作用力联系在一起，是引力质量（惯性质量）、电磁质量各自联系的思想，没有任何作用力也可以联系在一起.

9.布朗粒子满足能量均分定理，在绝对温度为0时，动能为0，可是受量子力学支配的物体即使温度为零，也同样具有一定的动能.布朗粒子的能量均分定理研究的是引力质量（惯性质量）问题，量子力学研究的是电磁质量，绝对温度为0时，引力质量（惯性质量）能量为0，可是电磁质量的能量仍然不为0.

10.如果两个电荷都具有引力质量（惯性质量），那么它们之间除了具有电磁相互作用之外还具有万有引力作用，两种作用显然不一致，不满足简单性原则.

11.在牛顿动力学中，暗含着将以下一点视为当然的事，即同时测量（即知道）一个粒子（一个质点）的位置和动量在原则上是可能的.这种可能性隐含在运动定律本身中：运动的二阶微分方程的解要求知道x和px的某个同一时刻的初始值，但是这种可能性在量子力学中从根本上被否定.牛顿动力学中运动方程是决定论的和因果律的，即从一个由系统的粒子之坐标和动量所规定的已知初态出发，运动方程以一种决定论的方式导致一切其后时刻的确定状态.这导致拉普拉斯（1749－1827）宣称：一旦给出了某一瞬间宇宙中所有星星的位置和动量，那么宇宙过去和未来的状态都将完全被决定，但这种决定论和因果律在量子力学中基本上被否定.电子的几何拓扑是一个涉及物理学和数学的领域，主要研究电子系统中的几何和拓扑性质.

12.爱因斯坦在创立广义相对论的过程中通过电梯说明了等效原理，可是当电梯如果带有电荷，特别是当电荷的电性相反时和相同时，等效原理显然不成立，这说明广义相对论仅仅适用于引力场，不适用于电磁场.

13.对于一个宏观物体来说，P=h/λ，E=mc²=hν=hc/λ，所以λ=h/mc≠0.假设P=MV=h/λ=h/(V/ν)=hν/V，则hν=MV².这与E=mc²是矛盾的.笔者认为如果一个粒子不考虑电磁质量，就可以不考虑波粒二象性.

14.现代物理学认为微观粒子包括玻色子和费马子，前者不满足泡利不相容原理，后者满足泡利不相容原理.笔者认为前者无静止质量，应该为只有电磁质量组成的粒子；后者具有静止质量，是有引力质量（惯性质量）组成的粒子或者是电磁质量和引力质量（惯性质量）共同组成的粒子.

15.麦克斯韦方程组描述了电磁场与带电粒子之间的相互作用关系.在真空中的表达式为：                                                            (4)

                                                    (5)

                                                             (6)

                                                              (7)

对(5)式取旋度，并利用(4)式及(7)式，用矢量分析公式化简后可得：

　　　                                     　(8)

对(4)式取旋度，并利用(5)式及(6)式，用矢量分析公式化简后可得：

　                                    　(9)

经过上述数学处理，电磁场与带电粒子之间的相互作用关系就变得非常清晰了：在仅考虑电磁相互作用的情形下，(8)式和(9)式就是描述带电粒子的动力学方程.与力学定律相比，带电粒子满足的规律是完全不同的.

16.位移电流的存在说明了电磁质量可以与引力质量（惯性质量）分离.

质量与电荷这两个物理属性，应该是平权地相互依存于一个统一体——有质（指静止质量）粒子中的（这就象一枚硬币的两个面），即有质粒子的质量与电荷具有对偶特性.由此对偶特性可以得出一个重要的推论：即有静质的中性粒子一定是有结构的.由于这个对偶特性，决定了引力场与电磁场之间存在着惊人的类比：两者都是远程相互作用场；都服从平方反比定律；都是有源场且场量子静质为零等.其次，从Colemann-Mandula定理的描述来看，该定理也许就是质量-电荷对偶特性的内核.质量-电荷的对偶特性也许还可以为我们找到另一个重要问题的答案：在目前的自然界中，相互作用力为何是四种，并且正好是两种远程和两种短程的相互作用力.

17.所有的基本粒子间电荷同质量间找不出一个固定的关系：不同静止质量的基本粒子可以具有相同的基本单位电荷，在所有的基本粒子的静止质量和所带的电荷间也没有一个共同的质量与电荷的关系.

18.电磁场具有能量和质量，电磁场以光速运动，静止质量应当为0，所以电磁质量不是静止质量的一部分.

在宏观条件下，检验电磁质量对引力质量（惯性质量）的影响是很有必要的.一是将物体（不是微观粒子！）加以强电场（充至高电压）或强磁场（超强磁化），然后在屏蔽状态下用精密天平（防止天平被磁化或带电）测定其质量是否与未充电和磁化时相同？现代技术应能做这样的测定.其二，在真空室中，对充至高电压的物体加以电场，对超强磁化的物体加以磁场（去屏蔽！），与引力平衡，以判别其电磁质量是否改变引力质量（惯性质量）？再在强电场或强磁场的架空（悬浮）下，给予横向电场或磁场，使之作无磨擦运动，以测定其惯性质量，与天平测量值比较.

19.假设在水平地面上一个物体静止，在各个方向上均匀接受热辐射，根据能量守恒定律和狭义相对论物体的能量增加，由于物体质量不断增加，因此物体静止质量增加.由于物体所有合力为0根据动量定理物体动量不变.

在水平地面上有一位观察者以0.99C匀速运动，他测量的物体质量增加，速度不变，因此物体的动量增加，根据动量定理物体所受合外力不等于0，这是否与相对性原理矛盾？如果把引力质量（惯性质量）和电磁质量分开，显然不存在这样的矛盾，光子是电磁质量，不具有引力质量（惯性质量），不影响物体的质量.

20.量子场论是狭义相对论和量子力学结合的产物，他们都是研究电磁质量的.量子电动力学在电子反常磁矩(g-2)/2上的成功可以让人深入体会到这一物理理论如何深入地“触及真实”——电子反常磁矩(g-2)/2的实验值：0.00115965218073（±28），电子反常磁矩(g-2)/2的理论值：0.00115965218204（±72），小数点之后的11位都是吻合的.但是在计算电子的总势能时得到为e²/R，电子几乎没有半径，出现发散的问题.为此量子场论提出重整化理论解决了这一矛盾，量子场论的这种成功可以说是触及了自然的真实同时又挑战了最基本的数学规则.可是类似地对于电子的引力质量（惯性质量）总势能也可以得到总势能为e²/R，电子几乎没有半径，也会出现发散的问题.是否也需要重整化？

21.引力场是稳定场，除静电场外电磁场是显含时间的力场.

22.万有引力、重力、动能、动量、角动量、转动惯量、势能（重力势能、引力势能、弹性势能以及转动势能等）等与引力质量（惯性质量）有关的物理量都与质量成正比，静电力、电磁能等都与电量成正比，与质能方程存在着不协调性.

文献[3～5]与笔者持有相同的观点.

三. 狭义相对论天空的“两朵乌云”

在相对论中，物体的质量会随着其运动速度的增加而增加，横质量是指物体在垂直于其运动方向上的质量分量，它与纵质量（longitudinal mass）相对应，纵质量是指物体在其运动方向上的质量分量.横质量的概念在高能物理学和相对论天体物理学等领域中有重要应用，它可以用来描述相对论性粒子的运动和相互作用，以及黑洞等天体的物理性质.其实横质量和纵质量都是引力质量（惯性质量），横质量是物体的固有质量——静止质量，纵质量是运动质量.

狄拉克临终时说：“对狭义相对论的认识还远远没有完成.”爱因斯坦把物理理论分为“构造理论”和“原理理论”.他认为:原理理论“应用分析而不是综合的方法.其出发点和基础不是假设的要素，而是经验上观察到的现象的一般性质、一般原理;从这些性质和原理导出这样一些数学公式，使其用于每一自身出现之处.”“原理理论的优点，是它们逻辑上的完善，和它们基础的稳固.”“相对论是一种原理的理论.”(《时间、空间和引力》)但是，相对论体系其实却包含着许多重要的“假设要素”.

狭义相对论天空存在着“两朵乌云”，这是爱因斯坦发现的:第一朵乌云——在狭义相对论中，爱因斯坦采用了“欧氏几何对于确定绝对刚体的空间位置是正确的”这个假设，并采用了惯性系和惯性定律，从而给出力学相对性原理.因此在力学相对性原理的推论中起着基本作用的是绝对刚体的概念.欧几里得几何学公理之一：几何图形、几何体可以在空间中移动，但是它们的形状和大小是绝对不变的.这意味着，几何图形、几何体具有刚性，几何图形、几何体内任意两点的距离始终保持不变，几何图形、几何体内各点相对静止.爱因斯坦认识到运动体系具有时空特征，使物理学的发展更进一步，可惜他的思想受“绝对刚体的概念”的制约，以至发生判断性的失误，即若以运动体系为参考系，则该体系原有的时空特征将消失得无影无踪——相对性假说.这个重大的失误把“运动质点具有时空特征”的概念推到非心非物的唯心主义泥塘中，因而所得的结论也是个真实与表观的混血儿；也正是这个失误使得近代物理学自相对论及量子力学后进展十分迟缓.1923年爱因斯坦提交哥德堡北欧自然科学家会议的报告中曾经指出，“在力学相对性原理的推论中起着基本作用的是绝对刚体的概念”；并且他还意识到，“把全部的物理研究建立在绝对刚体的概念上，然后又用基本的物理学定律在原子论上再建立刚体的概念，而基本的物理学定律又是用绝对刚体的概念建立起来的，这在逻辑上是不正确的.我们之所以指出这种方法论上的缺欠，是因为这种缺欠也同样存在于我在这里所概述的相对论中”；同时他也承认，“由于我们还没有充分认识大自然的基本规律，以致不能够提出一个更为完善的方法来解脱我们的困境”.

1923年爱因斯坦提交哥德堡北欧自然科学家会议的报告中又意识到这种做法有着缺欠，而且这个缺欠存在于整个相对论中.是的，把全部的物理学研究建立在绝对刚体的概念上，然后又用基本的物理定律在原子论上再重新建立刚体的概念，而基本的物理定律又是用刚体的概念建立起来的，这在逻辑上是不正确的.同时他也承认，“由于我们还没有充分认识大自然的基本规律，以致不能够提出一个更为完善的方法来解脱我们的困境”.可惜的是，一直到他去世也没有找到解脱这个困境的办法.这个问题就这样挂起来了，而且一挂就是近百年.爱因斯坦沿用了牛顿力学关于“刚性量杆”服从欧氏几何的假定.这是一个非常重要的“假设要素”，相对性原理就包含着这个“假设要素”.我们知道，几何源于测量.我们还知道，在几何公理体系下，只要把欧氏几何的第五公设稍加改动，我们就有另外两种与之几乎完全平权的几何:罗巴切夫斯基几何与黎曼几何.对于这两种几何，同样可以引入进行测量的“刚性量杆”.只不过，“刚性量杆”的长度与坐标距离之间的关系不再是欧氏关系，而是相应的非欧关系而已.这样，选取欧氏“刚性量杆”，而不是罗氏或者黎氏“刚性量杆”就是一种“假设的要素”.其实，高斯和罗巴切夫斯基都曾经做过大尺度的测量或者天文观测，以求得到大尺度的三角形内角之和是否为180度，也就是说，是满足欧氏几何还是非欧几何.只不过，在一定精度下，他们的结果仍然是180度.然而，在原则上，这个“假设要素”的真伪，是可以由实验或者观测加以判断的.

第二朵乌云——在狭义相对论中，任何事物都随观察者的不同而不同.它还包含下面两层意思：一个是每个观察者都只承认自己的结论正确，其他观察者的结论不正确；另一个是所有观察者都对.想在两个观察者中决定谁是正确的，既没有经验上的方法，也没有理论上的方法.这就是相对论的相对性.很明显，这个观点与经典天体力学中的观念相矛盾.

爱因斯坦发表狭义相对论时把狭义相对论时把狭义相对论效应看做运动学效应，在建立广义相对论时看成动力学效应，其实这个问题既是运动学效应，也是动力学效应，把时间、长度、质量等物理量看做经典力学中的速度就好理解了，速度变换在经典力学中既是运动学效应，也是动力学效应.研究对象和周围物体同时具有相对论效应，所谓的狭义相对论的各种佯谬（双生子佯谬、穿洞佯谬、滑落佯谬、柔绳佯谬、直角杠杆佯谬、静止长度上限佯谬、、运动物体视在形象佯谬、长度缩短的应力效应佯谬、转碟佯谬、飞船佯谬等）其实并不存在.

“爱因斯坦自从量子力学革新了物理学中的思想方法以后，到他逝世为止，一直想要保持经典天体力学中的观念，即一个系统的客观物理状态必须跟观察它的方式完全无关.虽然爱因斯坦坦白地承认，他对这方面达成一个完整的解答的希望到目前为止尚远未满足，而且他还没有证明这一观点的可能性，他认为这是一个有待解决的问题.（W.泡利的《相对论》补注23）”不排除相对论与其它学科的认识存在严重矛盾的情况.也许在过去我们过多地在相对论中自言自语，缺乏与其它学科认识的比较研究.或者说相对论的革命并不彻底普遍，在相对论中推翻了的概念在其他学科中依然成立，这必然导致矛盾冲突.

四.电磁质量性质

爱因斯坦在相对论导论里指出：“所有思想，特别是科学思想，本质上都是构建性、推断性的.”例如麦克斯韦认为“整个宇宙是一个电磁场”，这是他将其电磁理论进一步泛化，推论出的一个思想；爱因斯坦认为“物理学之美在于相对论如何改变了我们对时间和空间的基本理解，揭示了宇宙结构的奥秘.整个宇宙是一个引力场”，这是他将广义相对论进一步泛化，推出的又一个思想.马克斯·普朗克说过：“物理学之美在于量子假说如何揭示了物质和能量的离散性，打开了通往微观世界的大门.”

类比于爱因斯坦狭义相对论和广义相对论建立过程中引入基本假设的方法，引入两个基本假设.

基本假设:1.电磁质量间不存在万有引力，数值在实数集上呈量子分布，具有波粒二象性；引力质量（惯性质量）间不存在电磁力，数值在实数集上呈连续分布，单个物体或基本粒子的引力质量可以被任意分割，相互之间存在万有引力和弱相互作用，不具有波粒二象性.

2.电磁质量与引力质量（惯性质量）可以互相转化，在转化过程中作用力大小不变.

哲学是研究存在的学问，存在是引力质量与电磁质量的统一.世界上根本就不存在的东西，不属于哲学研究的范畴，所以存在是一个哲学概念，而且是一个最基本的哲学概念，这是人类认识世界的逻辑起点.对这一概念的不同认识，使哲学分成了各种不同的派别.哲学教科书认为，存在是不以人的意志为转移的实在，也就是贝克莱说的:存在就是被感知.这种被感知的实在确实是一种真实的存在.这种引力质量，被康德认为是:形式与经验相符合的东西，被黑格尔认为是本质与实存的统一.引力质量哲学是与牛顿力学相适应的，牛顿力学就是引力质量力学，是引力学.也就是说，凡是实体哲学反映的东西，都是有引力质量的，受地心引力影响的，有重量的，是能看得见，摸得着的东西，是能够测准的东西.凡是没有引力质量的，不受地心引力影响的，没有重量的，看不见，摸不着的东西，够不测准的东西，不属于实体哲学的东西.正如贝克莱说的:不能被感知的东西，不是实体哲学研究的范畴.也就是黑格尔认为的:本质与实存不统一的东西，不是哲学引力质量的范畴.电磁质量并不是不存在，所以电磁质量首先要与虚无主义划清界限.虚无主义认为，一切现存之物都没有任何意义，而且反对真理价值的存在并进行贬损.故而它是彻底极端的怀疑主义，也是破坏一切的恐怖主义.电磁质量并不是不存在，它只是以另一种形态存在.引力质量是指有引力的物体的存在，而电磁质量则是指没有引力只有能量的事物的存在.世界上的东西都是引力质量与电磁质量的统一，所以正确的哲学观念是引力质量与电磁质量的统一，否认任何一个方面都有可能使我们的哲学不能正确地反映这个世界的本来面目.否认任何一个方面都会形成残缺不金的一元论哲学，而一元论哲学最要害的是违反辩证法.其实，法国哲学家迪卡尔的二元论虽然不完整，但它毕竟比一元论进了一步.二元论哲学认为，多样世界有两个不分先后，彼此独立，平行存在和发展的本源哲学学说.即世界存在着两种事物——引力质量与电磁质量，物理学已经证明了二元论有其科学性.

由于电磁场是显含时间的力场，因此描述电磁质量的运动规律只能利用概率，没有确定的运行轨迹.

设两个粒子各带电荷，两个粒子之间电力满足库仑公式：，此时应该把库仑定律微调，就是电荷带上虚数符号i.当与都为正电荷，则：，此时电力为负，相斥；当与都为负电荷，则：，此时电力为负，相斥；当与一正一负，则：，或者：，此时电力F为总为正，相吸.

电力总体规律表现为：同性相斥，异性相吸.这个明显的规律性现代物理并没有给出合理的解释，而一旦把电荷看作是虚数物理量，电作用规律再显然不过.

1925年上半年德国物理学家海森伯放弃用诸如电子轨道等经典概念来想象原子而代之以原子发射的辐射强度和频率等在实验上能够观测的物理量来描述原子过程．这种新颖的方法使得海森伯等人创立了量子力学的第一种形式———矩阵力学．矩阵力学比较偏重于物质的粒子性．另外在1925年下半年奥地利物理学家薛定谔在法国物理学家德布罗意物质波思想的指引下‚创立了量子力学的另一种表述形式———波动力学．波动力学比较偏重于物质的波动性．此后不久薛定谔等人便证明了矩阵力学与波动力学不过是量子力学的两种不同的描述方法在本质上是完全等价的．微观客体既具有波动性，又具有粒子性，即具有波—粒二象性．1926年夏天德国物理学家玻恩又进一步提出物质波是概率波．波动力学理论中波函数的平方表示在给定时间与空间发现粒子的概率密度，这就是波函数的统计解释．量子力学的诞生打开了深刻理解原子的大门开创了物理学的新纪元．很多长期困扰人们的疑难问题得到解决量子力学并以惊人的速度开辟着新的研究方向．然而粒子图象与波动图象是有很大差别的甚至可以说是相互对立、相互排斥的．经典物理学认为粒子是具有确定体积的实体其能量和动量在某一时刻可以定域在空间确定的位置上；而波动却可以弥散在很大的空间范围之内.

五.电磁质量与引力质量（惯性质量）的比较

既然电磁质量不是引力质量（惯性质量）的一部分，电磁质量的概念也没有存在的价值，可以直接利用电量来表达.

六.把电磁质量与引力质量（惯性质量）区分开来的意义

笔者认为当年物理学提出的横向质量即引力质量（惯性质量），纵向质量即电磁质量，现代物理学经过多年的整理发展，实际已经背离了当年的思路.正如恩格斯:《自然辩证法》中写到“卡诺差不多已经探究到问题的底蕴.阻碍他完全解决这个问题的并不是事实材料的不足，而只是一个先入为主的错误理论”.

6.1彻底解决了光子的静止质量问题

由于电磁质量不是引力质量（惯性质量）一部分，只有引力质量（惯性质量）存在静止质量和运动质量的区别.光子只具有电磁质量，不存在静止质量、运动质量问题，这样便彻底解决光子静止质量问题，库仑定律、电荷守恒定律基础更加牢固了.中国科学院理论物理学研究所研究员、相对论研究专家张元仲著的《狭义相对论实验基础》，在第152～182页中介绍世界各国科学家做的、证明光子静止质量为0的19个实验时说：“迄今对光子静质量所进行的各种检验都是以重电磁理论（Proca方程）为基础的．”假设洛仑兹不变性成立，放弃相角规范(U(r)规范)不变性，从而对麦克斯韦方程进行修改，再附加上与光子静质量有关的项，就得到所谓的Proca方程.在这种情况下，洛仑兹变换中的常数c已不再代表通常意义下的光速，而只是一个具有速度量纲的普适常数，光速将于频率有关、静电场将发生偏转（附加了汤川势）、光波的纵向分量将不为0.库仑定律与光子静止引力质量m_γ是否为零有密切的关系.m_γ是有限的非零值还是等于0，有本质的区别，并且会给物理学带来一系列原则问题.如果m_γ≠0，那么：①电动力学的规范不变性被破坏，使电动力学的一些基本性质失去了依据；②电荷将不守恒；③光子的偏振态有2变为3；④黑体辐射公式要修改；⑤会出现真空色散，即不同频率的光波在真空中的传播速度不同，真空光速不变性原理遭到了质疑；重电磁理论的最直接的结论是重光子(μ≠0)在真空中的速度色散效应.⑥电磁力将不会是长程力，平方反比律应有偏差，

如果m_γ≠0，则电磁力为非长程力，库仑定律应有偏差，即f∝r^-2±δ，δ≠0；反之，如果m_γ=0，则δ=0.因此m_γ与Coulomb^，slaw偏离平方的修正数有关.1930年Proca指出，如果m_γ≠0，则真空中的Maxwell方程组应修改为

▽.B=0                                                                  （11）

▽×E=—c^-1（σB/σt）                                                   （12）

▽×B=c^-1（σE/σt）+4π/cJ—（m_γc/h）²A                                  （13）

式中A和φ分别是电磁场的矢势和标势，c是真空中的光速，h是普朗克常量.（10）式称为Proca方程，采用的是高斯单位制.Proca方程的解的形式为φ~r^-1e^-ur（11），式中的μ为μ=m_rc/h（12）.当m_r≠0时，μ≠0，可见Proca方程的解比通常的Maxwell方程的解多了一个指数因子e^-ur.当m_r=0时，μ=0，Proca方程回复到Maxwell方程.

有E∝—▽φ、E∝γ^—2—δ及（12）与（13）式，可以找出δ与μ的关系，即找出δ与m_r的关系.再利用1971年William等人的实验结果δ＜3×10^—16，可得出m_r＜2×10^—47g.这就是利用δ的下限得出m_r下限的方法.

   量子色动力学中没有质量的粒子其实就是没有引力质量，但是具有电磁质量.

6.2全面认识以太与时空的关系，相对论基础更加巩固

爱因斯坦在狭义相对论中抛弃以太，在广义相对论中又恢复以太，其实以太=引力场=时空.引力质量（惯性质量）提供表演的舞台，电磁质量在时空中运动，由于引力的传播速度为定值（证明：假设引力传播的速度不是定值，1g引力质量产生的引力速度为a，2g引力质量产生的引力速度为b，那么把它们当做一个整体看待，3g引力质量产生的引力速度c=a=b，所以引力传播速度为定值.），所以光速一定为定值，二者一定相等，这样爱因斯坦狭义相对论光速不变性原理的基础更加牢固了.

由于引力质量（惯性质量）与电磁质量没有作用力，因此光在引力场中弯曲不是引力，而是时空弯曲的结果，光沿短程线运动，在惯性系里光沿直线传播，广义相对论基础更加牢固.

6.3希格斯粒子根本不存在

在２０世纪６０年代 初，由于许多物理学家的研究，建立了粒子物理的“标准模型”，这个“标准模型”在统一描述强力、弱力和电磁力三种基本力，基本粒子家族、物质的组成等方面相当成功．但是“标准模型”是Ｓｕ（１）×Ｓｕ（２）×Ｓｕ（３）规范对称理论，而规范对称的方程得出来的粒子的质量应为零，这与实验不符．已知的粒子大部分都有质量，这些粒子引力质量从何而来？由于电磁场是电磁质量，是规范场，不具有引力质量，无需引入希格斯机制，希格斯粒子根本就不存在.玻色子不具有引力质量（惯性质量），希格斯机制违背了质量守恒定律.

6.4 质能方程需要修改

引力质量（惯性质量）与电磁质量具有等价关系.由于电磁质量与引力质量（惯性质量）在转化过程中作用力不变.在万有引力定律中，令两物体引力质量均为1kg，转化后的电磁质量为Q，R不变，得G/R²=KQ²/R²，∴Q=（G/K）^0.5≈8.61×10^-11C.∴1kg≈8.61×10^-11C.1C≈1.16×10¹⁰kg，1A≈1.16×10¹⁰kg/s，1V≈8.61×10^-11m²/s²，1Ω≈7.422×10²²m²/kg.s，把国际基本物理量可以进一步变为6个.Maxwell的微分方程是联系起electricfield及磁场的空间和时间的微分系数.带电体质量（电磁质量）是electricfield中散度不为零的地方.光波显现为空间中electricfield的波动过程.这说明electricfield与引力场具有等价性的一面.电磁质量与引力质量的等价关系是对称的绝对性的表现形式.electriccharge是物质存在的一种状态，电磁质量本质就是quantityofelectricity.引力场中的质量就是引力质量（惯性质量），因此广义相对论的假设是正确的.1个电子的电磁质量为1.856×10^-9kg，远大于其引力静止质量9.10956×10^-31kg，电磁质量间作用力远大于引力质量间作用力，e/m≈2.04×10²²(注：无单位)，因此在化学变化中物质的化学性质主要决定于电磁力.由于牛顿力学只适用于引力质量，因此牛顿力学不适用于微观世界.

由于引力质量与电磁质量之间可以互相转化，引力质量（惯性质量）与能量之间满足质能方程：E=m_惯性c²，因此电磁质量与能量之间应满足电能方程：E=kQc²，令Q=1C，则E=kc²(J)，k≈1.16×10¹⁰kg/C.这样可将爱因斯坦质能方程从引力质量推广至电磁质量.由引力质量产生的能量为引力能，机械能是引力能的一部分.

由电磁质量产生的能量为电磁能量，二者可以相互转化，在转化过程中能量守恒.1  Cquantityo  felectricity具有能量1.044×10²⁷J，1个电子的电磁能量为1.673×10⁸J.我们可以发现电磁能是相当大的.1900年彭加勒也明确提出电磁场具有质量（笔者注：此时应当为电磁质量），电磁场的质量等于其能量除以光速的平方m=E/c².约翰.马隆著《科学难解之谜》中的一段话说得非常清楚:在基本粒子层面，引力基本不起作用.一个电子和的一个质子组成的氢原子，靠的不是引力，而是强度更大的电磁力.到底多大呢?大10⁴⁰倍.正如法国物理学家和作家蒂阿纳所说:'如果没有电磁力，仅仅在引力的作用下的话，1个氢原子就将充满整个世界.引力非常微弱，不可能使电子和质子结合的如此紧密.除非能将引力与其他三种力统一起来，否则就不会存在'万物理论'，或者大统一理论这类的现代科学的圣杯.

由于电磁质量不是引力质量（惯性质量）一部分，爱因斯坦质能方程没有包含所有能量，因此需要修改质能方程，这样可能解释类星体的能量来源.李政道认为：“关于类星体，类星体的能量是太阳的10¹⁵倍，超新星的能量是太阳的10¹⁰倍.可是超新星仅有约一年的寿命.而类星体一直还在发光，它如此巨大的能量来自何处，我们不知道.”李政道(T.D.Lee)把这个问题列为21世纪科技所面临的四大问题之一.《自然杂志》１９卷４期的‘探索物理学难题的科学意义'的９７个悬而未决的难题：６７．类星体的能源是什么？

6.5引力场与电磁场无需统一

爱因斯坦承认道：相对论“这理论直到现在还未提出一个关于物质的原子论性结构的解释.这种失败，也许同它对理解量子现象至今尚无贡献的这一事实有关.”（爱因斯坦.爱因斯坦文集(第一卷)[M].许良英、范岱年，编译.北京:商务印书馆，1976:391）.

由于在微观领域主要考虑电磁作用，电磁作用是电磁质量问题，电磁质量在实数集上具有离散性，所以普朗克量子学说、爱因斯坦光电效应方程以及玻尔的原子轨道学说是正确的.量子力学研究电磁质量，没有长度概念，所以现代物理学实验中发现电子几乎没有半径，量子纠缠便容易理解了；广义相对论研究引力质量（电磁质量），有长度概念，引力质量提供时空——运动的场所，二者无需统一，统一场论研究可以放弃，除非建立新的数学.正如爱因斯坦所讲的：“目前建立统一场论的数学工具不够.”

爱因斯坦晚年致力于引力场与电磁场统一的研究，如果统一场论按照广义相对论基础建立，那么电磁场也应当满足广义相对论的等效原理.根据爱因斯坦的广义相对性原理，物理定律对于任何参照系都成立，那么下面的理想实验如何解释：假设在真空中有两个质点A、B，惯性质量均为m，带有等量的同种电荷，它们在万有引力和静电力的共同作用下处于平衡状态，能否根据等效原理相当于它们的引力质量（惯性质量）为0？如果把其中的一个质点的电荷换成异种电荷，能否根据等效原理相当于它们的惯性质量为2m?在爱因斯坦电梯中也可以设计类似实验：假设电梯绝缘，上部带有正电荷，电梯之中有一负电荷，它们在万有引力和静电力的共同作用下处于平衡状态，在电梯自由下落的过程中爱因斯坦思考广义相对论的过程是否仍然可行？

规范场是与某种对称性相联系的、满足特定规范变换不变性的场，例如电磁场就是一种规范场，与 U(1)对称性相关.引力场是描述物体之间引力相互作用的场，它遵循爱因斯坦的广义相对论，本质是时空的弯曲.引力场和规范场有着不同的性质和理论框架.引力场的作用相对独特，主要涉及到质量对时空的影响.目前广泛接受的理论而言，引力场不属于规范场的范畴。

中子引力干涉实验表明：中子在引力场中的干涉行为与它的质量有关，这与爱因斯坦广义相对论之弱等效原理的论断：“质点在引力场中的行为与它的质量无关”不符！笔者认为，主要是由于中子具有磁矩——电磁质量，造成了弱等效原理失效.

6.6量子引力利用目前数学不可能成功

引力质量在实数集上连续，所以量子引力利用目前的数学不可能成功.笔者认为既然引力质量在实数集上连续分布，那么引力波是不存在的.

光电效应反映了引力质量与电磁质量的能量可以相互转化，也反映了电磁质量的量子化，在光电效应中电子增加的动能来自于电磁质量的能量.

6.7黑洞不存在

由于引力质量与电磁质量之间没有相互作用，因此经典力学拉普拉斯黑洞并不存在（重力场对于光没有引力），广义相对论时空弯曲的观点是完全正确的.但是广义相对论没有考虑万有引力的反作用——弱相互作用，所以广义相对论中存在宇宙常数这一项，广义相对论宇宙观也不存在奇点. 1917年爱因斯坦提出，宇宙间存在一种与万有引力相反的力量，使所有星系保持一定距离，这样宇宙才不会因星体间万有引力而不断收缩.爱因斯坦认为这种与万有引力相反的力量是恒久不变的，称之为“宇宙常数”.

爱因斯坦场方程为R_μν—g_μνR+υg_μν=—8πGT_μν，υ称为宇宙常数，由于增加了

υg_μν项，该方程在稳态、弱场非相对论近似下，回不到引力方程.因此只有假定υ非常小，在一般时空范围与牛顿引力势相比可以略去，上面的场方程才可能成立.故υg_μν项，只有时空在宇宙级上才有显示.

如果考虑到万有引力的反作用力弱相互作用，就不存在黑洞，宇宙是一个相对稳定的，不存在黑洞和大爆炸.

6.8麦克斯韦方程组需要满足量子力学的要求

由于引力质量与电磁质量之间没有相互作用力，电磁质量在引力场中运动不会辐射电磁波，即使变速运动也不会辐射电磁波.只有电磁质量在电磁场中运动，能级发生改变才会辐射电磁波，量子力学观点是正确的.因此在自由降落的升降机里观测不到静止电荷的辐射——这个问题是困扰广义相对论的一个难题，升降机变速运动也观测不到，除非在电磁场中运动.经典电动力学认为变速运动的电荷辐射电磁波的功率是错误的.否则就违背广义相对性原理了，例如一个电荷静止在地面上，在地面系看来电荷不辐射电磁波，而在相对于地面匀变速运动的观察者看来电荷辐射电磁波，显然与广义相对性原理相违背. 王仁川先生区分了space-time变量和space-time参数，常规可测量和广义量，在此基础上圆满地解决了这个问题，光波的波印廷矢量为零，所以不辐射光波.^【6】，因此它实际上验证了上面的理论的正确性.正如Bohr所讲的：“一切矛盾的消除，是由表述形式的数学一致性来保证的，而这种描述在它自己的范围内的详尽无遗性则由其对于任意可设的实验装置的适用性指示了出来.”

由于电磁质量量子化分布，因此出现夸克紧闭现象.经典电动力学认为变速运动电荷可以辐射电磁波，量子力学认为出现能级跃迁才可以辐射电磁波，其实二者并没有统一.电荷在引力场变速运动不能辐射电磁波.变速运动的电荷在电磁场运动本质上也是能级发生了变化.

6.9光子、电子和质子寿命为无穷大

各种观察和试验表明，光子的稳定时间至少在10³³年.笔者认为：由于电磁质量只具有时间轴，因此可以认为光子、电子和质子的寿命为无穷大，除非几何空间发生变化，能级跃迁不用考虑时间.

6.10经络与穴位可能是电磁空间结构

钱学森说过：“中医是东方古代的自然哲学；而恩格斯早就说过，当马克思主义哲学出现后，再去恢复古代的自然哲学不但没有必要，而且是倒退！所以我们要实现中医现代化，也要把中医的哲学理论现代化；这就是在马克思主义哲学的指导下，用现代系统科学的语言改写中医的理论.”引力质量（惯性质量）都占有一定的空间，也就是具有体积，而电磁质量没有体积，因此量子电动力学点模型观点是正确的.现代中医在解剖学上一直没有发现经络和穴位，笔者认为是电磁质量的空间结构，在解剖学上无法发现，因为生命活动主要依靠电磁作用，这一点是共识.

6.11机械波与电磁波的关系新认识

由于机械波在介质中传播时质点之间的作用力是弹力，弹力与摩擦力本质上也是电磁力，因此在某种意义上可以认为机械波是电磁波在介质中传播的表现形式，这样就可以理解机械波与电磁波的共同点——反射、折射、干涉、叠加、衍射、偏振、多普勒效应、声电效应与光电效应以及波速、波长、频率之间具有同样的关系.

电磁波在真空中传播速度为定值，介质中的波速不同与介质有关，主要是先吸收光子，然后释放光子，这个过程有一个弛豫时间，导致宏观结果声子的速度远远低于光子的速度，所以波速由介质决定.

6.12太阳光之本源再思考

现代物理学认为太阳能是核聚变，核聚变是弱相互作用结果.笔者认为弱相互作用是排斥力，核聚变是吸引力，因此核聚变是强相互作用的结果，能量巨大.

太阳发光辐射的是电磁波——电磁质量，引力质量的变化很小（辐射部分费米子），因此行星的运行轨道变化较小.如果把辐射的电磁波具有的能量对应一定的引力质量，那么行星运行轨道会不稳定.

太阳引力质量的亏损是以中微子的形式发射出来，太阳发光主要是由电磁能量转化而来，因此太阳引力质量的亏损速度很慢，太阳寿命可能比原来推算的寿命大的多，根据靴袢理论可知在日全食时地球的引力场应当减弱，这一点可以运用实验证明.假设太阳的发光完全由引力能量转化而来，那么地球运动的轨道半径将越来越小，但地球运动轨道的半径减小速度很慢，这一点由广义相对论可以得到.30年前，科学家计算出了从太阳流失的电子中微子的数量，但实际观测到的中微子的数量小于计算值.2001年加拿大萨德伯里中微子观测站的科学家证实了早先一些实验得出的假设：中微子事实上并没有失踪，只是在离开太阳后转化成了τ中微子和μ中微子，因此躲过了科学家的探测.笔者认为，它是中微子与反中微子相互湮灭，能量以τ中微子和μ中微子的形式存在.虽然通常情况下这种活动不会引人注目，但是它可以引起一些物理效应，如“真空”活动由于引力场的存在而受到干扰时便会出现这类效应.粒子可以“借贷”能量，只要它马上偿还就行，能量借贷的越多，偿还也就越快，这是由能量最低原理所决定的.

6.13隧道效应

在物质的界面上，常会出现奇特的效应.其中，最奇异的就是隧道效应.当电子在两种物质间遇到绝缘层面时，似乎它应该被阻止，然而，在一定的条件下，它却能在“瞬间”神不知鬼不觉地穿越过去，就好像这面“绝缘墙”瞬间为它打开了一条“时空隧道”.这个现象被称为“隧道效应”.

隧道效应示意图

    从20世纪30年代开始，就有人预言有隧道效应的存在，但在当时，这些现象只发生在半导体和普通的导体中.虽然早在1911年就发现了超导现象，但是人们普遍认为，在超导体界面上，不可能有隧道现象出现.之所以认为不可能，是受到了由巴丁、施里弗和库珀所建立的BSC（这是三人名字第一个字母的组合）理论的影响.这个理论认为，超导电流中的电子是成对出现的，即有名的“库珀对”.由于“库珀对”的限制，不可能有隧道现象产生.但是，年仅22岁的英国剑桥大学实验物理学研究生布瑞恩·大卫·约瑟夫森不这样看.1962年，他正是以BSC理论为基础，大胆地做出了预言，认为即使在超导情况下，也能有隧道效应发生.

笔者认为隧道效应应该是电磁质量穿越，引力质量发生了交换，电子已经不是原来的电子.

七.量子力学基础的再思考

上世纪初为了解决经典物理大厦上空出现的“两片乌云”问题而引发的那场观念革命，经过一个世纪的蓬勃发展，当初形成的基础思想本应早已成为传统和经典的时候，我们却发现，伴随着两大理论体系的长期不相容和无法统一，变革之初的那些问题和困惑并没有销声匿迹，直到今天仍然在让人们争论不休（无论是实在论、还是哥本哈根解释，或者是在更普通的因果论和非因果论的争执中，各自都有众多的忠实追随者）.这种新、旧问题同时存在的局面，使人们有理由对当初那场观念革命的思想基础产生怀疑（这也是斯莫林教授提出重新思考关于空间、时间和量子理论基本问题的原因，也应该是许多人认为当初那场变革不彻底的原因）；而当前的一些新理论和研究（如弦、圈量子、因果动力三角化和网格、突现论等），虽然或多或少地获得了一些支持和进展，但更多的人意识到，目前还没有真正解决这些问题的迹象.在此形势下，也许我们更应该关注的是这种变革和传统都出了问题的局面，因为只有变革和传统中共有的方面存在问题才最有可能造成这样的局面（也就是斯莫林教授所说的“我们大家现在都认可的某个错误假定”）.而做为物理学思想基础和工具基础的哲学和数学不但从诞生之日起就与真实的物质世界存在差距，而且随着人们不断追求更小的、不可再分的事物起源的努力，最终一步步走向了这种没有对称、没有全同、没有数学就无法描述物质世界（特别是微观世界）的境地.前辈们的这些思想和认识，正是对整个理论物理学共性方面的一些反思.

丘成桐教授的《几何：从黎曼、爱因斯坦到弦论》演讲所说：“1921年德国数学家和物理学家卡鲁扎将爱因斯坦广义相对论推广到五维时空，提出通过在四维空间的每个点附上一个圆，在拿走这些圆之后，通常是重力四维空间中的爱因斯坦方程的非真空解.这些圆创造了一种物质，即电磁场，这绝对是一项惊人发现.克莱因随后将这项理论向物理方向进行了更深的发展.在四维空间添加维度的想法，以后发展成现在弦论里的四维空间”.

美国著名科学家斯莫林的《物理学的困境》一书中说：“在美国，追求弦理论以外的基础物理学方法的理论家，几乎没有出路.最近15年美国的研究型大学为做量子引力而非弦理论的年轻人一共给了三个助理教授的职位，而且给了同一个研究小组”.“因为弦理论的兴起，从事基础物理学研究的人们分裂为两个阵容.许多科学家继续做弦论，每年大约有50个新博士从这个领域走出来”.“在崇高的普林斯顿高等研究院享受有永久职位的每个粒子物理学家几乎都是弦理论家，唯一的例外是几十年前来这儿的一位.在卡维里理论研究所也是如此.自1981年麦克阿瑟学者计划开始以来，9个学者有8个成了弦理论家.在顶尖的大学物理系（伯克利、加州理工、哈佛、麻省理工、普林斯顿和斯坦福），1981年后获博士学位的22个粒子物理学终身教授中，有20个享有弦理论或相关方法的声誉.弦理论如今在学术机构里独领风骚，年轻的理论物理学家如果不走进这个领域，几乎就等于自断前程”.

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”.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.”

爱因斯坦晚年探索统一场论始终是以时空问题的探索为主线的.在认识时空问题上，他那敏锐的判断力和直觉与早年一脉相承，仍然无人可以企及，统一场论未获结果只能属于时代的局限；在纪念相对论百年的今天，统一场研究不是依旧未能取得任何可确认的进展么？至于爱因斯坦晚年对量子力学采取排斥态度，那也只是基于科学信念的对立，即他坚信“上帝不会掷骰子”，并非意味着晚年的爱因斯坦削弱了对于科学事物的判断能力.

国际物理年给世人提供了一个重新认识和发现爱因斯坦的机会.我们只有把爱因斯坦晚年时空观点从其尚未成功的统一场论（亦即纯引力场论）中提取出来加以研究，才能保证完整、准确地认识和理解爱因斯坦和他的相对论.譬如，爱因斯坦生前即已提出时空既是弯曲的也是运动的，可是这么多年过去了，仅就时空弯曲这一个观点而言就远未能被公众所理解和接受，更甭说其他诸多观点了.这种现实客观地表明，爱因斯坦的科学观念不但远远超越他所处的时代，而且也远远超越他身后的未来.总之，如何对待爱因斯坦晚年关于时空问题的探索与研究，克服某些偏见是相当重要的.人们毕竟已习惯于认为爱因斯坦晚年没有留下有研究价值的理论成果，因而很可能会对爱因斯坦晚年的时空观点采取不屑一顾的态度.如果真是如此的话，那么遭受损失的只能是已经属于21世纪的科学和我们人类自己.17世纪牛顿的引力论和19世纪麦克斯韦的电磁理论，“在本质上是相互矛盾的”.^【7】

爱因斯坦曾经讲过：“量子力学固然是堂皇的，可是它还不是那真实的东西.我想知道上帝是如何创造这个世界的.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.一个离经叛道的和好梦想的人，对这个或那个现象，这个或那个元素的谱我并不感兴趣.我想知道的是它的思想，其它的都只是细节问题.相对论肯定会被一个新的理论所取代，......我相信深化理论的进程是没有止境的.任意次实验都不能证明我是对的，但只要一次实验就能证明我是错误的.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.”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.”

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“应该会有个物理学的理论从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”.

广义相对论和牛顿力学是研究引力质量（惯性质量），满足因果律.热学、量子力学是研究电磁质量的，不满足经典的因果律，二者的运动规律不相同，薛定谔猫佯谬根本就不存在（猫是宏观物体，主要考虑引力质量，元素的放射性由于弱相互作用的结果，具有确定性，放射性不是随机的，无需概率），因此爱因斯坦与波尔关于量子力学基础的争论就可以暂时宣告结束了，爱因斯坦晚年认为量子力学背后存在更本质内涵的想法是正确的.由于引力质量与电磁质量之间没有相互作用力，因此爱因斯坦对于量子力学的批判具有一定的局限性.

根据光的电磁本质的观点，很容易判定爱因斯坦当年设计的理想实验是错误的——设想一个箱子，箱子有个孔，里面关着许多光子，在一定的条件下，每次以够快的速度打开箱子的门一次只放飞一个光子.因为时间极短，△t是足够小的，这时箱子里的光子少了一个，那么它就轻了一点.用个理想的秤来秤一下（笔者注：光子是电磁质量，没有理想的秤来秤.）.假如箱子轻了△m，那么飞出去的光子重△m，根据相对论的质能方程E=mc²，就可以精确地算出箱子内部减少的能量△E.那么，△E和△t都很确定，玻尔的主将海森堡的公式E×t>h也就不成立.

根据经典力学光子的动能为mv²，v=c，即mc²，可是根据质能方程为mc²，对于难道除了动能还有其它形式的能量？这显然存在着不协调？根据光的电磁本质，电磁质量的能量不能利用mv²计算，矛盾便自然解决了.笔者认为氢原子在能级跃迁与反氢原子在能级跃迁时释放的光子的性质应该不同.

由于电磁场是显含时间的力场，因此描述电磁质量的运动规律只能利用概率，没有确定的运行轨迹.描述引力质量的运动规律是决定论.

量子力学与广义相对论的矛盾不是宏观与微观的矛盾，而是电磁质量与引力质量（惯性质量）属性差异，宏观物体呈现随机性也是由于电磁质量造成的.

八.重新认识四种相互作用力

如果你坚持非要力的精确定义不可，那你永远也得不到!——费曼，《费曼物理学讲义》

物理学从研究角度及观点不同，可分为微观与宏观两部分，宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果，是最早期就已经出现的，微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善.

现今物理学（狭义与广义相对论、量子力学和量子场论及其发展如标准模型（包含弱电统一理论和量子色动力学））已经把目前实验能触及到的领域都涵盖进去了.从尺度讲，包含从10^-17米的极微观到10²⁶米的宇观范围；从能量角度讲，已经到达现在LHC的TeV能标.所以现在的新物理都只能出现在：（1）10^-17米以下尺度（检验超对称、超弦是否存在，检验超引力及量子引力）；（2）从星系尺度到10²⁶米的宇观尺度（检验所谓的暗物质、暗能量是否存在及其本质）；（3）在LHC的TeV能标之上，解决标准模型（弱电统一理论和量子色动力学）中出现的一些疑难.虽然标准模型整个框架已经确定，应该也不存在什么问题，但模型本身提出了不少更为本质的疑问，暗示着新的发展路线.标准模型现在的情况就好比1900－1926年的旧量子论，未来还将存在TeV能标以上的新物理，包括弱、电、强力三者的统一（大统一理论）.（4）超低能低温下的丰富的对称破缺.这是凝聚态物理的事情.能量标度上升，对称性增高及得以恢复，各种力都走向同一，物理学趋向统一，所以大统一理论（弱、电、强力三者的统一）以及四种力（弱、电、强、引力）的统一，都必然是在极高能标下完成的；能量标度下降，对称破缺产生，四种力（弱、电、强、引力）都逐渐分离，表现不同行为.总之，高能量标度使得对称性恢复，物理世界变得简单及统一；能量标度下降，世界变得复杂，丰富多彩.超低能低温下有五花八门的现象，其实只是对称破缺现象、表面现象，我们眼睛观察到的其实都非实相，它们在高能标下其实只有一个本质.温伯格说，时间的流逝已经教导我们，不能指望强作用和电磁作用都可以用几何语言来理解了.

宇观世界：指宇宙学和天文学研究的范围.长度单位使用天文学单位1.496×10¹¹m（等于地球到太阳的距离）或大尺度单位9.5×10¹⁵m（即光年）;宏观世界：指现实生活涉及到的经验世界.长度主单位使用m，大单位用km，小单位用mm；经典物理学就是适用于这一领域的、添加了许多假设和近似的、非常实用的理论；微观世界：指跟非牛顿范式物理学所研究的热、光、电磁现象相关的，辐射能ε从粒子中放出、在空间中传播或被粒子吸收的整个系统.长度单位使用纳米10^-9m或者埃10^-10m.宏观描述只描述宏观物质体而不追究其内部的微观结构或超微观结构.微观描述到分子，原子止.超微观描述则到原子以下范围内.宇观只是一般意义下的宏观的扩展，本质还是宏观.所以物质的空间范围应分为：宏观，微观，超微观三大领域.宏观现象、宇观现象和微观现象中都有许多是人们已有的观念和理论所无法解释，这就要求我们修改旧有的观念和理论，甚至创立新的观念和理论.客观世界永远是人类不可超越的老师！我们能够做的是用一个改善的观念和理论去取代旧有的观念和理论，一代接一代地进行下去.这一切不能仅仅靠理论思索，更重要的是科学的实践.经得起客观实践检验的观念和理论才是有生命力的.理论物理学家李政道教授说：“现在对科学的最大的挑战，已不仅是那些已知的物质.因为在我们知道的物质之外，还［猜想］有暗物质、暗能量.所以，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’.我认为，‘整体统一’的科学方法，应该是21世纪最重要的科学方法.”

尼尔斯·玻尔说过：“物理学之美在于量子模型如何展示了原子的内在结构，以及如何通过互补原理来理解微观世界的对立统一.”

注：1吉＝10亿

物质世界是高度统一的，它们遵循统一的物质规律，这是统一性原理最基本的观点.物质的微宇观现象、微观现象、宏观现象和宇观现象都遵循完全相同的物理规律，在任何物质层次上，物质之间的场相互作用.在已知的主要的相互作用中，都有着明显的区间作用性：在强子内部和周围，强相互作用起着主要作用；在原子世界，电磁相互作用占着主导地位；引力相互作用在微观世界是微不足道的，到了太阳系世界，它才成了支配天体运动的主宰.强力大于电磁力大于弱力大于引力.质子与质子之间的强力=质子与中子之间的强力=中子与中子之间的强力，现代物理学认为弱相互作用和强相互作用只适用于微观世界，可是微观与宏观没有截然的界限，微观、宏观、宇观是人为规定的，人类的生存空间并不是宇宙大的方面和小的方面的绝对分界线，这显然存在着不协调性.是否满足玻尔的对应原理呢（同一个物理世界，不能仅仅因为物体大小的不同，就需要不同的两个理论来描述）？宏观与微观不相一致，是物理学的根本性错误.因为宇宙自然本来是统一的，没有什么宏观与微观之分.宏观是由微观构成的，微观是宏观的缩影而已.宏观是整体，微观是部分，整体与部分不应是割裂的，而应当是相一致的.但是我们的物理学教科书却人为地将宏观与微观割裂开来，认为宏观有宏观的规律，微观有微观的规律.

能量标度上升，对称性增高，各种力都走向同一，物理学趋向统一.所以大统一理论（弱、电、强力三者的统一）以及四种力（弱、电、强、引力）的统一，都必然是在极高能标下完成的；能量标度下降，对称破缺产生，四种力（弱、电、强、引力）都逐渐分离，表现不同行为.世界变得复杂，丰富多彩.超低能低温下有五花八门的现象，其实只是对称破缺的表面现象，我们眼睛观察到的其实都非实相，它们在高能标下其实只有一个本质.

7.1万有引力定律的局限性

万有引力仅仅适用于引力质量（惯性质量），万有引力并非“万有”.引力质量（惯性质量）既有引力也有斥力——弱相互作用.由于引力质量始终等于惯性质量，因此引力应该对应于运动质量，而不是静止质量，文献[8]的观点是错误的，万有引力定律没有反映这一点.

7.2引力与斥力

恩格斯在《自然辩证法》（1984年10月版，于光远译.第143页和266页）分别写道：“回转就在于斥力自相排斥并且从媒质中返回到已死的天体之中.但是，在这里恰好也证明：排斥是运动的真正主动的方面，吸引是被动的方面.”、“吸引转化成排斥和排斥转化成吸引在黑格尔那里是神秘的，事实上他在其中预言了以后自然科学的发现”.恩格斯在《自然辩证法》415页中写道：“康德完成了物质的理论，因为他认为物质是斥力和引力的统一”.牛顿的万有引力公式只表达了两个物体相互之间的吸引力，而没有表达吸引力与排斥力同时并存的对立统一，这是不完善的.一切运动的物体都是吸引和排斥的对立统一.宇宙间一切物体的两个对立面同时都受力，只是一面受力大，而另一面受力小而已.如果把受力小的一面定义为吸引、受力大的一面必然定义为排斥.谈到广义相对论时，爱因斯坦说：“这理论主要吸引人的地方在于逻辑上的完备性.从它推出的许多结论中，只要有一个被证明是错误的，它就必须被抛弃；要对它进行修改而不摧毁其整个结构，那似乎是不可能的.”

牛顿在论及引力时所说：“我谈到吸引与推斥，正如有同一意义上使用加速力和运动力一样……对这些力不从物理上面而只从数学上加以考虑……把力归因于某个中心（它只不过是数学点而已）.”康德（1724—1804）说：“不去钻研而满足于直接提出上帝的意志来，是一个苦恼的决断，牛顿对于斥力没有象对引力说得那么清楚，应当只用引力、斥力来说明大自然的秩序发展.”黑格尔（1770—1831）说：“‘一’的否定的自身关系就是排斥，这排斥作为多个一的建立.”黑格尔又说：牛顿“既然假定排斥为非有，对于斥力的规定也就得不到更多的结果.”马赫（1838—1916）说：吸引和排斥就是运动的根据，“当我们谈及物体的吸引和排斥时，不必想象其它更深刻的原因.”但牛顿那里没有排斥，他颇失望.康德在《宇宙发展史概论》中，用引力和斥力的观点描述天体的发展变化：构成太阳系星球的物质，在最初时都分解为基本微粒，充满整个宇宙空间.这些微粒具有促使它们相互运动的基本能力，密度较大而分散的一类微粒，凭借引力把周围密度较小的微粒聚集起来.这种情况一直继续下去，直到形成诸团块天体.在这同时，斥力使凝聚起来的团块天体发生旋转运动，并且逐渐向一个垂直于其转动轴的平面集中，最后形成行星绕太阳运行的圆盘状结构的天体系统.辩证唯物论的伟大导师恩格斯明确地指出了牛顿引力理论的缺陷，他说：“吸引和排斥就象正和负一样是不可分离的”、“只以吸引为基础的物质理论是错误的，不充分的，片面的.”

7.3暗物质、暗能量不存在

电磁质量同种电荷即有斥力（电磁力）也有引力（强相互作用），异种电荷即有引力（电磁力）也有斥力（强相互作用），只是变化规律不同.

如果存在暗物质和暗能量，在太阳系里计算行星运行轨道应该是错误的.没有暗物质、暗能量和黑洞，需要修改引力质量（惯性质量）之间的引力和斥力理论，大爆炸理论是完全错误的.

现代物理学之所以认为电磁力和弱相互作用可以统一，主要是弱相互作用是引力质量（惯性质量）的排斥作用，同种电荷的电磁力也是排斥作用.大统一理论是完全错误的，因为对于质子之间的强相互作用是电磁质量之间的引力，弱相互作用是引力质量之间的斥力，二者根本无法统一.

7.4正确认识玻色子和费米子.

玻色子和费米子是两种基本粒子，它们在量子力学中具有重要的地位.玻色子是一种具有整数自旋的粒子，遵循玻色-爱因斯坦统计，这意味着多个玻色子可以处于相同的量子态，常见的玻色子包括光子、介子、胶子等.费米子则是具有半整数自旋的粒子，遵循费米-狄拉克统计，每个费米子都必须处于不同的量子态，电子、质子和中子等都是费米子.^[9～11]

费米子遵循泡利不相容原理，而玻色子没有这种限制.在物质中的作用：费米子在形成物质的结构和性质方面起着关键作用，而玻色子在传递相互作用中发挥重要作用.玻色子和费米子的性质和行为对于理解物质的微观结构、量子现象以及许多现代物理学的领域都非常重要.

笔者认为玻色子只具有电磁质量，费米子同时具有引力质量（惯性质量）和电磁质量，介子和光子是相互反粒子.因为引力质量（惯性质量）具有体积，所以每个费米子都必须处于不同的量子态.因为电磁质量不具有体积，所以多个玻色子可以处于相同的量子态，经典电动力学对于电磁质量的计算是完全错误的.

7.5万有引力与弱相互作用的关系

现代物理学已经把电磁力与强相互作用、弱相互作用的统一问题起来，可是对于电磁力同种电荷相互排斥，而对于强相互作用作用力的近似方向相反，弱相互作用是从解释β衰变提出的，宏观上看近似排斥力，同理强相互作用是近似吸引力，如何理解这一关系？为了得到弱和电的统一，物理学家大胆假定有W粒子作为中间粒子，它的质量要比作为母体的核子大100多倍.如果弱电统一理论确实能将两种力统一起来，它就应该能够处理同一理论的特殊情况，即只有电磁相互作用或只有弱相互作用存在的情形，只有一种相互作用的情形应该比两种相互作用同时存在的情形要简单的多.可是温伯格-萨拉姆的弱电统一理论只能处理电磁相互作用和弱相互作用同时存在的情形，而不能处理只有弱相互作用或只有电磁相互作用的情形.核裂变主要是由于弱相互作用的结果，现代物理学认为元素的衰变主要是弱相互作用的结果，并且具有确定的半衰期，说明元素的衰变不具有随机性，薛定谔佯谬其实并不存在.现代物理学认为弱相互作用靠费米子或玻色子传递，笔者认为弱相互作用和万有引力一样是时空的一种几何效应，不是靠费米子或中间玻色子W⁺、W^-和Z⁰传递，存在无中微子的衰变^[8～10].万有引力和弱相互作用都是时空效应，应该可以统一在一起.弱相互作用不是规范场，对于这个问题物理学需要重新进行考察.

7.6电磁力与强相互作用的关系

杨振宁讲：“对称性支配相互作用.”强相互作用是作用于强子之间的力，是所知四种宇宙间基本作用力最强的，也是作用距离最短的（大约在10^-15～10^-10m范围内）.核子间的核力就是强相互作用，它抵抗了质子之间的强大的电磁力，维持了原子核的稳定，说明强相互作用与电磁力是相反的作用.

现代物理学认为电子等轻子之间没有强相互作用，笔者认为是错误的.无论同种电荷还是异种电荷之间即有引力也有斥力，只是变化规律不同而已，这样才满足对称性原理，为建立稳恒态宇宙模型指明了方向，符合爱因斯坦的科学思想.电磁力和强相互作用都是电荷之间的作用力，都是通过玻色子传递——规范场，应该可以统一在一起.

1973年维尔切克、格罗斯、波利策三位物理学家用完美的数学公式提出了一种新理论.乍一看，他们的理论是完全矛盾的，因为对他们的数学结果的解释表明，夸克间的距离越近，强作用力越弱.当夸克间彼此非常接近时，强作用力是如此之弱，以至它们的行为完全就像自由粒子.物理学家们将这种现象称为“渐近自由”，即渐近不缚性.反过来也是正确的，即当夸克间的距离越大时，强作用力就越强.渐近自由理论解释了质子和中子的成分夸克为何从来都不会分离.这一发现导致了一个全新的理论--量子色动力学的诞生.这一理论对标准模型有着重要的贡献.标准模型描述了与电磁力、强作用力、弱作用力有关的所有物理现象，但它并没有包括重力.在量子色动力学家的帮助下，物理学家终于能够解释为什么夸克只有在极高能的情况下它才会表现为自由粒子.在质子和中子中，夸克总是像"三胞胎"一样出现.

笔者认为，当距离越近时，同种电荷之间的电磁作用——斥力变大，与强相互作用抵消，出现渐进自由现象，距离增大时，电磁力减少的快，从而表现为引力增强.因为核聚变主要是强相互作用的结果，所以可以释放巨大的能量.

7.7引力质量与时空之间能量关系

1926年埃尔温·薛定谔写下了量子波等式，在此后的几十年间，人们认为这个等式仅仅与分子、原子和亚原子粒子等一些微小的领域相关.但是1957年普林斯顿大学的休·艾福雷特博士对爱因斯坦在半个世纪之前的建议——要严肃对待数学作出了回应.艾福雷特认为，薛定谔的等式应该可以适用于任何方面，因为所有物质，无论大小，都由原子、分子和亚原子粒子组成，而这些粒子全部遵循薛定谔提出的概率法则.笔者认为应该对于所有的电磁质量.科学家因“经加速器加速的两个高速运动电子对心碰撞，反应产物中找不到电子碎片”的实验结果，得出电子是一个整体、不可粉碎的结论.当电子的能量足够大时，“反应的产物中可能找到三个电子和一个正电子”.说明时空参与了引力质量（惯性质量）能量的交换，电磁质量没有改变.

7.8电磁质量的波粒二象性

由于微观粒子具有波粒二象性，微观粒子所遵从的运动规律不同于宏观物体的运动规律，描述微观粒子运动规律的量子力学也就不同于描述宏观物体运动规律的经典力学.在经典力学中，质点的运动状态由坐标r与动量p（或速度v）描述；电磁学中，场的运动状态由电场强度E（r，t）与磁感应强度B（r，t）描述.在经典物理中，对物体运动状态描述的特点为状态量都是一些实验可以测得的量，物理量都是有实在的物理意义.而在量子力学中，微观粒子的运动状态由波函数ψ描述.波函数ψ却不是实验直接可测的，波函数没有实际的物理意义，波恩对它的统计诠释，才赋予了它物理意义.量子力学中的波函数一般是一个复数，波函数ψ是从宏观的角度分析计算而得的，因此可认为波函数描述的是这些本征态的线性叠加，粒子部分处在本征态ψ₁部分在ψ₂........部分在ψ_n，实际这种理解只是为了简化微观世界的复杂性，因为微观世界的粒子运动具有太多的不确定性，没有经典物理中轨道的概念，我们永远无法知道下一时刻这个被研究的粒子会出现在什么地方.所以对此量子力学能做的就是从宏观的角度计算出它的所有本征态和每个本征态出现地点概率，至于何时出现在哪,永远无法得知，这也是量子力学与经典力学的最大不同处.笔者认为这进一步说明电磁质量不是引力质量（惯性质量）的一部分，量子力学主要研究电磁质量，与经典力学研究引力质量（惯性质量）有着很大的不同. 在量子力学中，体系的状态不是用力学量（例如x)的值来确定，而是通过力学量的函数Ψ（x，t），即波函数（又称概率幅，态函数）来确定.质量为m的微观粒子在势能V（x，t）中运动的薛定谔方程，在给定的初条件和边界条件以及波函数所满足的单数V不依籁于时间时，粒子具有确定的能量. 波函数是一个归依化的函数，属于粒子二重性的德布罗波，用来描述微粒（如电子）在空间分布的概率.例如：事先Ψ可以知道微子在某一地方出现的概率，当人们测量或使用了这些粒子，此粒子就是100%的概率，从前的概率就会毫无影响以后的功能，这是微粒的“塌缩”性质. 埃尔温·薛定谔：“物理学之美在于薛定谔方程如何描述微观粒子的波动性，展示了概率波的概念和粒子的非确定性.”沃纳·海森堡：“物理学之美在于不确定性原理如何揭示了观测对于被观测系统的根本性影响，展示了知识的极限.”

量子力学与经典力学对照表

说明：电子电磁质量不是引力质量（惯性质量）的一部分，对于正电子和质子相同.

在二十一世纪物理学将在三个方向上继续向前发展（1）在微观方向上深入下去；（2）在宏观方向上拓展开去；（3）深入探索各层次间的联系，进一步发展非线性科学.吴水清先生认为：“在科学研究的路上，我们要以实验为根据，以数学位工具，以实用为目标，以理论为基础，进行开拓和创新.”李政道教授讲：“地球村人面临第三次物理学革命的挑战.”^【12】

参考文献：

【1】爱因斯坦  著  方在庆，韩文博，何维国 译.《爱因斯坦晚年文集》，海南出版社2000年3月第1版.

【2】付全红，常建，郑建邦．连续分布电荷体系电荷元的自能问题．物理通报,2014(4)：131～135．

【3】任天忠，游阳明，魏连甲.浅谈惯性质量、引力质量和测度质量.沧州师范专科学校学报，第4卷第2期，2008年6月：40～42．

【4】苑新喜.关于电子电磁质量问题的一点探讨.甘肃科技纵横，2016年（第45卷）第11期：70～74．

【5】任天忠，游阳明，魏连甲.浅谈惯性质量、引力质量和测度质量.沧州师范专科学校学报，第24卷第2期，2008年6月：40～42.

【6】王仁川 著.《广义相对论引论》，中国科学技术大学出版社，1996年版.

【7】霍金 著 霍金讲演录.湖南科技出版社，1995年：39.

【8】苑新喜.关于引力理论的一点探讨性思考.中国基础科学.探索争鸣，2012年3月：22～24．

【9】王军正，于骁，岳骞.无中微子双贝塔衰变实验发展沿革与未来展望.物理，第53卷,2024（5）：301～309.

【10】房栋梁.无中微子双贝塔衰变与超出标准模型的新物理.物理，第53卷,2024（5）：310～316.

【11】周顺.无中微子双贝塔衰变：新物理探索与宇宙学观测. 物理，第53卷,2024（5）：317～321.

【12】T.D.Lee:《Particle  Physicsand Introduction  to  Field Theory》，Science Press，Beijing，1981.

            The electromagnetic mass of the electron is not a part of the electron's gravitational mass (inertial mass)

Abstract: Firstly, it introduces the contradictions in the calculation of the electromagnetic mass of electrons in modern physics, analyzes from twenty-two aspects that the electromagnetic mass of electrons is not a part of the gravitational mass (inertial mass) of electrons, enumerates the attributes of the electromagnetic mass, and then compares the electromagnetic mass with the gravitational mass (inertial mass), analyzes the significance of distinguishing the gravitational mass from the electromagnetic mass, re-recognizes the relationship between mechanical waves and electromagnetic waves, the issue of the rest mass of photons, the relationship between ether and time-space, denies the existence of Higgs particles, Schrödinger's cat paradox, black holes, dark matter and dark energy, the mass-energy equation and the Maxwell's equations need to be modified, rethinks the source of solar energy, the energy source of quasars, the tunnel effect, the foundation of quantum mechanics, meridians and acupoints, and points out that the contradiction between general relativity and quantum mechanics is not the difference between macro and micro, but the distinction between gravitational mass (inertial mass) and electromagnetic mass. Bosons only have electromagnetic mass, and fermions have both gravitational mass (inertial mass) and electromagnetic mass. Finally, the relationship among the four fundamental interactions is proposed，weak interaction and gravitation are reciprocal forces to each other, and electromagnetic force and strong interaction are reciprocal forces to each other，the electromagnetic mass has the wave-particle duality.

Key words: electron; electromagnetic mass; gravitational mass; schrödinger's cat; dark matter; higgs particle; foundation of quantum mechanics.