关于宇宙自然与物理理论本质的新思维（上）

[摘要]宇宙物质系统内部都有严密的组织结构，物质的物理功能、特性是由其物质的组织结构决定的，研究、认清宇宙各层次物质系统“内部结构”的实质和真相，就能还原、认清一切物理理论的本质和真相，从而为统一“四种作用力”理论，进而建立物理学“统一理论”打下实质性基础。

[关键词]物质结构 磁子 超弦理论 新思维

中图分类号：O4-0文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310001－02

一、对物理理论发展走向的重新认识

（一）回顾与思考

一种科学理论的成功发现与建立，首先需要一种独到的、科学的“认知理念”做支撑，严谨而超脱的理性思维是指导科学走向成功的前提。比如“生物学”理论体系的成功建立；又如爱因斯坦的“相对论”理论的成功发现，其首先建立在一种珍贵的思维方式和指导理念上。

物理学理论一路走来已跨越了几个世纪。从17世纪牛顿的“经典力学”，到19麦克斯韦的“电磁理论”，再到20世纪初爱因斯坦“相对论”和同时代产生的“量子理论”，又走到了现在的“弦理论、M理论”。理论物理愈发展就应该愈接近宇宙自然的物理真相，但也愈加使人对新兴理论难以理解，原因是其依赖数学运算进行“抽象分析”的成分越来越大。

较早时期物理学所建立的“粒子学说”则是认为所有物质是由只占一度空间的“点”状粒子所组成。如从小到大比较稳定的基本粒子有：光子、电子、质子、中子等。“粒子理论”也是目前广为接受的物理模型，也很成功的解释和预测了相当多的物理现象和问题。但是此理论所依据的“粒子模型”却不断遇到一些无法解释的问题。

尽管当前先进时髦的“超弦理论、M理论”已取得累累硕果，然而种种迹象表明，它已经窥见的也不过是些“雪泥鸿爪”而已，最深层的奥秘尚待揭示，什么是M理论的“真面貌”，仍然是一个未决问题。

（二）关于“超弦理论”的思考

弦理论(string theory)，是理论物理学上的一个尚未被证实的理论。这种理论认为整个宇宙从最小的基本粒子到浩瀚浩大的星系团，都是由我们所看不到的细小的弦和多维组成的。“弦论”的出发点是，如果我们有更高精密度的实验，也许会发现基本粒子其实是条线。这条线或许是一个线段，称作“开弦”(open string)，或是一个循环，称作“闭弦”(closed string)，认为自然界的基本单元并不是电子、光子、中微子和夸克之类的点粒子。

事实上，独立于人类而存在的外部世界，就像一个巨大而永恒的谜，对这个世界作凝视沉思，就像在苦难中寻求解放一样，吸引着每一个具有哲学气息的物理学家孜孜以求。那么，什么又是“弦理论、M理论”的真面貌呢？

（三）什么是存在物的“真面貌”和实质

不知大家思考过没有：怎样才算揭示出了物理理论的“真面貌”即实质呢？单从“真面貌”字面上的意思理解，就是人的肉眼能看到的存在物的形象，甚至看到了存在物的内部结构的影像，并通过思考分析，认识到了存在物的物理原理、特性、功能与其形象、结构相对应、吻合的机理。只有这样才算认识了存在物的“真面貌”和实质。

在宏观正常尺度上存在物的形状或结构都能看得到，例如房子、车子、人、动物的面貌，甚至其内部构造、解剖结构。但更小尺度的物质系统和大尺度空间中星体、星系的面貌和内部结构却不能用肉眼直接看得到。但通过仪器设备、科学实验等手段，也可以间接地“看到”它们的形状、结构。比如细胞、细胞器的形状、结构；DNA大分子的形状、结构；通过哈勃天文望远镜能观看到星系、星系团、星云的外形结构……。通过对存在物形状、结构的认识，能帮助我们进一步认识由存在物内部结构对应和导致的存在物的物理功能和特性。当代“生物学”发展就是在这一认知思路的指引下取得了有目共睹的成功。

但当代粒子物理学的研究进程完全背离了这种认知思路，不去寻找、研究基本粒子的内部结构“真面貌”，而是单从性质、功能这些表象的物理量上，运用极端抽象的数学运算符号去推敲，把数学方法当成了万能的钥匙，只用机械地、片面地认识去思考、理解某些运算结论。在此不紧要问，如人体的构造、细胞及有机大分子的内部结构、地球的内部构造等，能用数学公式完整表达吗？不认清物质内部结构，就永远不能弄懂自然物质系统的物理本质和真相！

要认识基本粒子的“真面貌”也的确有难度，因为它受目前仪器设备的科技含量所限制，这是人所共知的。但除了借用尖端仪器设备去直接观察外，人们还可以通过自身树立理性的、哲学的思维意识作指导，并借助可靠的实验事实去研究、推算，也一定能认清基本粒子的形状、结构，以及与其形状、结构相对应的物理特性和功能。

然而不同的个体思维意识对同一实验结论和数学运算结论的认识、诠释会有很大的差异。正确、超脱的认知理念和思维方法是打开真理之门的唯一钥匙。

二、对一些重要物理量、物理常识、物理现象的重新审视和认识

从学生时代物理教科书就给我们的思维深处牢牢地刻上了似乎不可逾越的物理定论的烙印。比如“正、负电荷”的理论知识；光的“波粒二象性”的理论解释；对“电磁场、电磁波”的理论描述；对“四种作用力”、“能量”、“质量”的理论定义等理论信条。我想，要真正认清粒子物理、宇宙物理的“真面貌”就要大胆地解放思想，敢于重新审视已被多年固化了的物理信条，寻找到各种物理量的最本质原因，还原出各种基本粒子、宇宙整体物质系统的“真面貌”，“真理”的发现在于“创新”的思维。

（一）对正、负电荷的新诠释

新观点：“电荷”并不存在。

原子核中的电子和质子不只是单纯的正、负电荷吸引这样简单。借用“系统论”和“广义相对论”的思想可以如此诠释：质子、电子共存于“原子系统”中，因质子需要电子来填充自身的“组织缺失”，因此发出了“欲获得电子”的电磁指令，通过其周围的“电磁物质”场传达给外周电子，进而影响、控制附近相应电子在其周围运转，以备为己用。

说物体带上了几个“正电核”，只说明了物体中的质子“缺失”了几个电子，于是它就形成了欲得到几个电子的“场势”；而若物体带上几个负电核，就说明此物体中存有多于总质子数的剩余电子，于是这些剩余电子就产生了“欲离开此物体”而回到其它缺失电子的物体上去的场势，这就是“电荷”现象和电场的实质。所以电子和质子自身并不带“电荷”，“电荷”不是真实存在物！只能作为衡量“质子、电子数量”的一个虚拟物理量。

（二）对“光”物质的认识

新观点：“光子”的传播速度不等同于“光（电磁波）”的传播速度。

大家知道，在电场作用下通电导体内电子的“漂移速度”约为10-4米/秒左右，但这并不是“电流”的传输速度，电流的传输速度则等于电磁波传播速度30万公里/秒。“电磁波”实质上是携带着“电子能量”以30万公里/秒的速度传播的“波动场”。

如此相似，虽然“光波”的传播速度为30万公里/秒，但“粒子光子”的传播速度却是不确定的，它可以小于、等于或大于30万公里/秒，以30万公里/秒速度传播的是携带“粒子光子能量”的“波动场”的传播速度。

（三）对“磁”物质的再认识

1．新观点：“磁”物质是组成宇宙物质的最小和最基础物质，或称宇宙“本底物质”。

在某种条件下，通过“磁”物质单体或称“磁子”之间的勾连组合，而逐级生成了各种能量级别的“基本粒子”。“磁子”就是超弦理论所描述的最基本的“弦”。

2．新观点：宇宙空间中存在着无穷多的自由的“磁子”物质，它们形成了能传承多种能量的“磁子场”。

光子、电子和其它基本粒子的能量都是靠“磁子场”传递的。

3．新观点：“磁子场”也同样能实现在宇宙大尺度空间上星体、星系之间能量和信息的传递。引力也是由“磁子场”传播的。

如果真有“引力子”存在的话，其“引力能和信息”也是要由“磁子场”传递。因此恒星与行星之间的引力不需要单独的“引力子”的亲自传递，只要恒星与行星之间存有巨量的“磁子”物质，通过巨量“磁子”之间的“环环相扣”，就会形成一条无形的“磁绳”，将恒星与行星紧紧牵住！这就是星际间“引力”的实质。如下真实图1。

4．新观点：“磁场”的极性是由“磁子”的流动方向决定的。

具有“N、S”极的磁棒，其一端流进“磁子”，另一端流出“磁子”，形成一闭合环路即“闭合状磁力线”。如果设定其流进“磁子”的一端为“S极”；那么流出“磁子”的另一端则为“N极”（如示意图2）。因此所谓的具有两种不同极性的“磁单极子”不存在，永远不会找到！

“仁者见仁；智者见智”，愿以上新思维、新观点能成为你我他在物理学领域创造奇迹，开辟真理之门的钥匙，在21世纪迎来物理学理论另一个新飞跃。

（若想系统理解“新思维”整体构思内容，请阅读“（下）”篇：《揭秘“超弦理论、M理论”的实质》）。

作者简介：

李树松，男，山东烟台毓璜顶医院图书馆副研究馆员，发表论文多篇。