《形象的世界―和天地宇宙对话》

[youngler]

　　 　《形象的世界―和天地宇宙对话》目录

　　　所有这一切，都是因为人类本是从天地中走来……　
　　　科学宣言：科学梦想的破灭！
　　　　　　　　 上　　　卷
　　　第一篇　第一节：和天地宇宙对话
　　　　附诗：春天已经不远
　　　第一篇　第二节：物性的领悟
　　　第二篇　第一节：地球人类的物理科学
　　　　附文：科学的进步与问题
　　　　附文：战胜相对论的思路讨论　
　　　第二篇　第二节：科学的现实与正确的心态　
　　　第三篇　物质论
　　　第四篇　物体论
　　　　修改补充：系统、物体和群体　
　　　第五篇　度量论
　　　第六篇　相对性原理分析
　　　　附文：相对性原理讨论
　　　　　　　　下　　　卷
　　　第七篇　第一节　自然哲学的形象理论序言和概要
　　　第七篇　第二节　形象物理的数学基础
　　　第七篇　第三节　系统效应规律的探索
　　　第七篇　第四节　基于系统性的物理方法
　　　第八篇　第一节　地热问题和火箭头高温问题
　　　第八篇　第二节　引力中的热现象实验研究
　　　第八篇　第三节　就引力温差实验答复质疑
　　　第九篇　电磁现象再认识
　　　　修改补充：感生电动势不存在　!　
　　　第十篇　太阳的引力和行星的运动　
　　　第十一篇　第一节　理论、实验和科学　
　　　第十一篇　第二节　对于卫星陀螺实验的预测　!!!　
　　　第十一篇　第三节　GPS　和　Sagnac　实验　
　　　　附文：原子钟的软杀伤力胜过原子弹　<转帖>　
　　　第十一篇　第四节　运动系光点漂移实验和宏观运动长度实验　
　　　第十二篇　第一节　关于自然界的素描图象
　　　第十二篇　第二节　伟大的科学犹如一个人的复杂情感　
　　　第十二篇　第三节　科学的理性思考与总结　
　　　　修改补充：数学的游戏规则和物理学的游戏规则　
　　　第十二篇　第四节　科学与大众　
　　　第十二篇　第五节　趣文收录　后记　
　　　（后封面）月夜诗：朦胧夜归路，云和月色清；两岸黛山静，树影梦依稀。 　


　　 ・ 前言诗 ・ 天地之歌 ・
　　夜天空茫, 星阑珊。曾有多少痴迷，穷苦瞑思天象理。日月星晨转依旧，问君几多悟？
　　留恋家乡仙境般的大自然景色，美好的记忆永远伴随着我。在走向工业化社会的人生历程中，身影却总是留在天与地之间。
　　少时学校靠着山丘，伴着溪河。山上古树盖地，河边杨柳飘拂，风吹草木动。两岸高山石壁，丛峦叠翠，山脉夹水，潺潺东流，弯弯曲曲，蜿蜿蜒蜒。说不清日月几转，寒暑几度，书里字句记不住，痴情风景不知归。
　　残阳躲西山，余辉作天影，蒙蒙雾气散尽，天涯海角归云。
　　常观景物即学业，书里书外融理论。有道云：风华少年乐自然，常转绿水与青山。一微灵感点心通，解得天地万象，来把物性悟。

Author：Youngler 羊歌乐， 浙江台州人，1964 年出生，学士，机械工程师。
Email：youngler@126.com, youngler163@163.com Tel ：0576 7761825 7752201

　　前言一：叙白
　　1992 年‘自然哲学的形象理论’报纸版本先行问世以来，我一直想着继续把我的物理研究工作进行系统的整理以期能够以书籍出版，以让感兴趣的学者们能够系统而详尽地了解这一新的物理学理论。很多学者朋友常给我写信，希望能够阅读到形象理论的详细资料。能够与更多的学者探讨科学，这是一件令人愉快的事情。也因为这样的原因，纵使在生活潦倒之时，从事于兴趣事业的心一直来从未间断。学者的期望与纷繁的生活现实却总是折磨着我的心灵。我曾经努力着寻找一个物理教师的职业，以期减少职业与科学责任之间的矛盾，以便有更多的时间和精力来完成一部被很多人认为并没有必要为之牺牲的圣经。一部涉及地球人类物理科学整个思想基础的书，不是几年的时间可以蹴就的工作。一直来，我深深地感觉到这一点，意识到这一工作的艰巨性质。也可能因为这一点，我在 1992 年自行出版发表形象理论的概论。即使因为我无能完成我的系统工作，也可以让热情于此的学者根据这个概论演绎出形象理论的全体。感谢天地自然保佑了我的可贵心愿，希望通过此书能够让地球人类与自然宇宙之间借以实现更多的心灵勾通。
　　不过著写科学文篇是一项费心且艰辛的工作，十几年来，才形成现在这个拥有很多通俗文字的版本。我尽了自己的最大努力，力求文篇内容丰富，思想准确，希望将宇宙世界真实的物象图景反映在此书当中。但是，天赋的不足以及后来没有专业研究物理的机会，只是作为一个工程师的认识基础上，努力把自己对于基础物理的各种想法组织成一个发展机械论物理学的新的物理学思想方法系统。书中存在不如意的地方和错误的窜入将肯定存在。另一方面，作为工程师职业的学者在收集物理历史资料和收集物理实验资料方面存在着很大的困难，而且，迄今为止，物理实验肯定还处于发展之中，形象理论的有些篇幅和内容确实需要更加丰富的实验资料的支持，尽量减少由于作者主观臆断而产生的错误。作为企图完整地阐述宇宙世界万千物象真实图景的书，现在的文字是不完整的。科学是人类社会性的事业，我希望更多的人们参与探索物象世界形象图景这一曾经让我们追梦的事业。
　　也有鉴于现代物理学的抽象性和不容易理解，本书作者一直来兴趣于探索认识物象世界的形象思路。所以尽管在现代主流科学不鼓励在这方面进行探索，认识物象世界的形象思路作为一种偏流探索，一直来总有很多学者在默默地努力。一直来我将自己的这一理论叫做 ' 形象理论 '。形象，在这里主要是作为 ' 抽象 ' 的反义词来进行理解，与侧重于数学模型的科学风格比较，' 形象 ' 代表一种追求物象的物质运动机制即构造物象模型的科学风格。有鉴于此，本书作者认为自然哲学不应该是数学原理，而应该是一种尊重客体的思考出发点、形象的物象模型的构造以及基于易于领悟的概念和原理走回到大众人们的中间。本书作者把这些科学思想总结为 ' 形象 ' 一词与广大学者共勉科学。出于这方面的原因，一直来我将我的理论称为“自然哲学的形象理论”，也导致本书原来的书名《自然哲学的形象理论》。由于新的科学需要面向大众学者，此书很多的篇幅以通俗科普的文笔风格写成，本书也有一个兼容通俗的书名，《形象的世界――和天地宇宙对话》。





　　前言二：本书是在挑战相对论吗？
　　在接受教育的时代，也许我们对于自然课有过自然的兴趣，对于自然万物有过认真的思考。也许随着远离接受教育的时代，我们的兴趣也早已远离了我们曾经在课堂中听讲过的那个自然物象之事理世界。对于忙碌于生活的现代人们来说，我更无法估计还有多少人们有兴趣于自然物象之事理世界以及过去的那个世纪物理科学的风雨历程。如果人们对于自然物象之事理世界依然有着隐约兴趣的话，也许本书正是让你重新唤起这种对于自然物象之事理世界隐约兴趣的闲情文字。
　　我开始接触相对论的时候，有四点感觉：第一，与 Newton 机械学相比，相对论讨论更深入的问题；第二，它的思想方法是不对的；第三，它有解决实验问题的功能；第四，推翻这样的理论是不容易的。我自始至终也知道挑战相对论的困难，知道没有希望在生看到成功，但是，如果能够预测到在生不能看到成功，我们是否就甘愿将自己的物理领悟埋没？我首先领悟到的是，很多物象也可以用机械论方法解释和定量分析，比如质量增加，我们可以认为这是‘种子吸收了水分’而已，钟走慢，这是‘膨胀的地球自转变慢’，核能的力量不过是核子的深层组织连同组织运动动能的转移，另外光速也如声速。为什么很多物象也能够用机械学解释？这是不是说明物象世界的本来面目有可能是一幅朴素的图像，而相对性理论可能是一种那种‘哈哈镜’的理论？另外，我也发现相对论的结论与实验室的实验存在着矛盾的地方，运动粒子碰撞界面增加，这个总是为很多人们所忽视的实验事实。后来逐渐明白，长度类实验结果表明事实上相对论存在应用功能的局限。相对论应用功能的局限以及这一理论与实验的矛盾是不是能够说明，发展朴素机械论的物理学可能并不完全是没有成功希望的工作？1991 年我已经完成了机械论的第一步发展，其功能已经走出了狭义相对论的功能范围。我当然也知道仅此依然是不够的，一种科学风格仅有理论框架并不构成完整的竞争力量。科学的力量积累需要上帝进一步赐予灵感，所以随后忙于生计，不管世事。96 年感悟引力吸引热量的思想，并完成其初步实验验证工作。2000 年，完成小半本书的写作工作。去年，业余开发语音识别软件。去年底，改进引力温差实验。今年身体不好，也无其它事情忙，计划把该写的书写完，以防万一意外在生完不成写书的工作，另外么也希望留下预言卫星陀螺实验的纸张证据，即赶在那个 7.5 亿美元的实验结果公布前出版我的书，打个马前跑。在一个发展的时代，我们已经发现美妙变化的相对论身上与生俱来有十多处不符合现代实验结果的缺陷，比如微波背景辐射各向异性，天文超光速，双星进动，天文光谱奇变，GPS 发现时钟快慢，但也发现相对光速，和绝对时间，粒子束碰撞界面增大，引力红移，引力波观测艰难，寻找夸克胶子等离子体接近失败，热核反应器中中子产额远小于相对性理论的预测，实际引力温差是相对论引力温差效果的 10 多倍，等等。……面对科学思想意识的是是非非，我们有什么感想呢？也许应该感谢上帝给予的灵感，现在，我的新机械论功能远远走出两个相对论的功能。但是我也知道在生我将是在和人们的争论中度过。

　　前言三：科学是梦想的历史！Youngler 2004.12.29
　　真没有想到我们有幸生活在一个科技飞速进步的时代，人类的很多梦想已经成为生活中的现实。人类借助飞机实现了鸟一样飞翔的梦想，周游世界完全可以变得象闲庭散步，嫦娥奔月般的神话故事，也已经成为人类伟大的航天事业。富裕生活的梦想对于很多人来说也已经部分实现，住在高楼大厦里，和世界各地的网友们谈论着自己感兴趣的话题……但是，科技的进步在实现人类很多梦想的同时，人类也有很多美好的梦想遭到了破灭――
　　我们曾经认为世界万物来自于上帝的创造，同时也拥有这样一个美好的梦想，万物中的特殊灵物-人类自己是上帝的后代，我们拥有一个‘上帝后代的贵族血统’……然而随着 Darwin 的工作发现，人类被告知，认为人类拥有‘上帝后代的贵族血统’只是人类自身的一个美好梦想，因为现在我们知道这个想象并不真实。人类实际上不是上帝的后代，而是猴子的后代，甚至是细菌病毒的后代，最初的来源只是泥土……
　　人类破灭的梦想中，不仅有生活情感方面的梦想，还有许多科学的梦想。也许，只有诗人能够看到人类最为本质的东西，诗人说，梦想是人类最美好的东西，地球上的人们拥有很多美好的梦想。这些美好的梦想中，有关于人类生活方面的梦想，也有关于自然万物之事理的各种梦想性猜测，也就是地球人类在科学探索过程中产生的各种理念。在这里，梦想不是一个贬义的词汇，它是人类一种美好的思维灵感火花。在本文，作者喜欢使用‘梦想’这一词语。作者觉得，当理念和想象被确认为或被预见为有失真实的时候，我们在这里就把这些理念或者想象称为‘梦想’。我们曾经梦想人类是上帝的后代，我们也曾经梦想人类居住的地球是宇宙的中心。在这里，梦想是一种想象，想象也可以是一种观点、思想甚至是系统的理论，也可以是迄今为止地球人类的整个科学体系。也许有人疑问，你是想说我们地球人类整个科学体系是一个大梦想？是的，地球人类整个科学体系是不是一个大梦想，这正是作者本文作为全书序言立论的主题。1992 年本书作者在‘自然哲学的形象理论’序言里就已经指出：……地球人类的科学没有基于系统的观点和普遍联系的观点，而企图从孤立事件的规律来合成物理的世界，科学终归于是一场科学的梦想。……
　　科学的梦想也许开始于 2300 年前，伟大的古希腊哲学家 Aristotle 先生把那些关于自然万物的事理知识称为物理学，开始了伟大的物理学之梦。我们知道，物理学是科学的核心知识，所以我们也把物理学的梦想称为科学的梦想。自从 Newton 的思想被现代的主流科学告知也可以是错的，那么作者想，今后大概没有什么物理思想不是没有可能是错的。是啊，Newton 那些质朴的物性思想都可以认为是错的，这个科学世界中还有什么可以让我们绝对相信的东西啊。所以我们把科学的理论称为科学的梦想。有可能是梦想，就有可能破灭。作为第一个破灭的科学伟大梦想，我想是‘地球是宇宙的中心’这一理论。按照江晓原教授的说法，这是一个科学系统方法构筑下的梦想，但是随着 Copernicus 《天球运行论》一书的问世和 Kepler 行星椭圆轨道的发现，地球中心的梦想和行星偏心圆轨道的梦想开始走向破灭。Copernicus 太阳是宇宙的中心也是一个科学梦想，而且太阳中心的梦想更是一个短暂的瞬息之梦。在 Copernicus 《天球运行论》一书的问世之后不久，Bruno 指出地球不是宇宙的中心，太阳同样不是宇宙的中心，太阳只是无数普通恒星中的一颗。……
　　从小学到中学，从中学到大学，我们总是为身处拥有一个美好的科学知识体系的时代感到自豪。Newton 的每一个定律让我们感觉到事物质朴的自然本性，我们感到人类科学知识体系的伟大，感到无数前人科学家的聪明才智。但是自从认识了伟大的现代科学家 Einstein 以后，一切似乎变得更加明朗，一切又似乎变得更加模糊。但是无论如何，长期的思考至少已经让我们明白一点，科学又一个梦想在走向破灭，另一个更伟大的梦想在现代学者的头脑中孕育成长。也就是说，Newton 的科学依然有几分是一个简单方法基础上构筑的科学梦想，远不是自然哲学的数学原理。随着对于二十世纪科学成就的逐步了解，我们知道我们整整一个学生时代关于 Newton 的科学情感，以及作为很多工程科学的基础理论的朴素力学，在主流理论构筑的科学社会里，朴素力学已经作为大众的梦想和前人的梦想而破灭。是啊，很多新的科学问题无法在朴素力学的思想方法体系上求得解决，核能的来源，这是朴素力学一直来试图解决而又无法解决的难题，天文学发现行星轨道也并不是准确的椭圆，普遍引力规律用以计算实际行星的轨道出现细微的偏差……在很多现代科学学者的眼里，Newton 认为他的力学方法创造和物体普遍吸引现象的发现，能够构筑了一个完整的造物原理，现在看来这也许是科学的一个初级梦想。Newton 科学方法的发现也许只是地球人类探索科学之梦漫漫历程的一个开始。
　　地球是宇宙的中心的梦想早已破灭，以此构筑的万星绕地运行的几何图像体系这一数学模型作为一种梦想也随之破灭。但是我们觉得地球人类企图从数学构筑通向实验室的各种直通车的梦想依然流行，二十世纪‘数学直通车’的辉煌科学业绩是不是正在驱使着科学家们做着创造各种新的‘数学直通车’的梦想？Ptolemy 老先生的旧梦似乎依然依稀依旧。现在的人们，如果不去专门研究一下科学史，很难在其它地方了解到 400 年前有着一个流行了一千多年的 Ptolemy 数学之梦。关于数学自身以外科学中的数学之梦，记得在中国有位叫雷元星的老先生说过这样一句话：“我就是不相信科学家的脑壳能够计算出宇宙的寿命”。看来地球上的学者之多，不是没有学者知道数学自身以外科学中的数学之梦，也不是没有学者知道宇宙学只是一种科学神话，一个掺进数学算式的神话故事。也许人们根本没有必要对于宇宙的神话故事太过认真，因为科学本来就需要梦想。
　　数学是永恒的因果链条，物理科学却似乎总是没有永恒持续的个体梦想，会不会有那么一天，大家相信地球人类最重要的理论科学，他的整个科学原来只是一个巨大的科学美梦？人类事实上是不是永远不可能知道真正的物理以及人类研究的只能物象科学？也有这种可能，我们人类生命能够发现的也许都只是某种层次的物象规律，而根本没有发现一个真正普适的物理原理，所以试图追求普适的规律也许是几千年来科学的一个最大错误。有可能，我们迄今为止发现的所有的被认为是普遍规律的理论实际上都是物象理论，而不是物理理论。人类研究的不是上帝研究的物理学，而是一些物象学知识。也许我们不应该问这样的问题，也不应该试图打破埋头工作的科学家们心中的美好梦想。其实，不是哪一个人想打破大家的迷梦，其实很多科学家早已经认识到，我们尽管拥有一个非常辉煌的科学大厦，但是现有的科学各个格局理论依然远远不是宇宙的终极理论。只是打破一个伟大的梦想需要有一个更加伟大的梦想来推动。
　　也许有人怀疑我们的观点，科学中总有很多定律不是梦想，而是普遍成立的物理定律，比如惯性定律，动量守恒定律和能量守恒定律，热量从温度高的地方流向温度低的地方，等等。本书作者也希望科学能够拥有一些永恒的标准和原则，但是二十世纪地球人类的科学意识形态已经走远了那些科学标准和原则。先说惯性定律吧，哦，还记得吧，惯性定律说的是什么事情，好像是一个在不受力作用的情况下，物体能够保持匀速直线运动的状态。二十世纪的主流科学文献中，本书作者确实没有找到直接批评惯性定律的陈述，但是如果惯性定律被认为普遍有效，孤立运动电子的波动又是怎样一种波动啊？！如果说孤立运动电子的质心轨迹并不是一条直线，那么惯性定律已经与梦想打上了招呼，也就是说量子学家已经在惯性思想旁边构筑起了新的梦想。没有惯性的守恒，那么动量、动能的守恒也就无从谈起，事物质朴的自然本性在二十世纪很多时候被说成是‘早已过去的梦想’。让朴素力学梦想走向破灭的原因中有 Einstein 和他所创立的相对论，但是让人意想不到的事情是，又不想让朴素力学这一梦想彻底破灭的人们中有一个人又恰恰是这位 Einstein 先生。是他强烈的捍卫确定性的梦想旁边不允许量子力学家们构筑不确定性的梦想，粒子的位置不是不准，只是测不准而已。如果量子学家们的说法是正确的，宇宙世界本来就没有确定的物质运动图像，还会有世界本质上是朴素力学的世界这样的梦想吗？朴素力学毕竟是确定论的东西，它是我们过去思考科学问题的一个思想基础。但是一个思想混乱的科学年代里，这样的坚实基础现在也已经被部分动摇，Copenhagen 学派给粒子世界一个不确定的图像，但是意外的事情是，量子学家们却还是把那些量子知识叫做什么力学，实在让人觉得有点不可思议。不扯远话题了，回到力学的问题吧。总而言之，这个时代朴素力学那种世界观信念很大程度上已经暗淡。当然因为曾经是坚定的信仰，即使遭到沉重的打击，今天这样的思想也会作为主流之外而存在，或者说这种信仰作为外围偏流学者的一种梦想而依然存在。
　　我的印象中，很多学者提供的行星运动理论中，都认为水星轨道不是严格的椭圆只能意味着水星运动过程并不严格遵守角动量守恒原理。我不想在此评论人们无奈之中好不容易才想到的各种离奇方法的正确或错误，也许因为这种观点是否最后正确对于本文的问题已经不再重要，我们关注的是现代很多物理学者试图走出动量角动量守恒原理解决一些令人长期困惑的问题。当然我们不是说朴素的力学思想方法没有问题，我们也认为朴素力学中也有梦的成份。对于 Newton 力学方法的理论问题比较了解的学者知道，Newton 定律成立的前提是惯性系，另外‘力’作为物体之间唯一的抽象联系而存在。可是实际上理想的惯性系并不存在，另外物体之间的关系也不会只是只有‘力’这种抽象的联系。可是幸运的是，Newton 定律实际上却也成立于做椭圆轨道运动的地球系统。后来的能量转化和守恒规律向我们表明，物质运动世界各种层次的物质运动之间可以相互影响和转化，为什么我们解决地球系统的问题可以不考虑地球系统在更大的空间范围里作椭圆轨道运动的影响？还有一个简单的问题同时又是困难的问题，为什么不同的惯性物质会有相同的重力加速度效果以及普遍引力现象的原因是什么？这些问题依然是力学理论上的一个个未解之谜。也许，朴素力学方法也只是能够解决诸如火箭卫星的问题是一套行之有效方法而已，试图作为复杂系统问题普遍有效的方法，确实是一个有点简单方法基础之上构筑的科学之梦。
　　朴素的力学方法发明于 300 多年前，有可能是一个非常初级的力学方法，作为方法原理的梦想破灭，我们可以理解，因为试图从‘力’的角度理解世界可能就是一个错误的起点选择。但是科学破除了一些人们认为是永恒的东西，总应该建立人们相信它们是永恒的一些新的东西。是的，二十世纪的科学家们试图建立相对性的永恒和不确定性的永恒，问题是相对性的永恒和不确定性的永恒也许依然有可能只是两个伟大的梦想。虽然二十世纪的科学思想宏大，业绩辉煌，但是科学从来没有像过去的那个世纪那样，科学的主流思想却总是与地球人类广泛的大众学者的心灵如此难以融合。
　　也许有人想到，科学思想和科学方法本来就是一种人为的约定，无谓永恒，而是梦生梦灭，但是人们总结物象得到的知识总不会有错吧，比如热量应该从温度高的地方流向温度低的地方。但是，君不见如果这样的物象规律成立，宇宙无数的时间以来，宇宙早该是一个温度处处相等的系统！其实，热力学第二定律创立的时候，两个创立者 Kelvin 和 Clausius ，他们均怀疑这一定律的普适性，只是提不出令人信服的为什么不普适的条件和理由。如果说热量总是从温度高的地方流向温度低的地方，你是否担心地球内部的火热世界会不会有消逝的那一天？也许你觉得地球内部火热的世界消失了也好，免得火山和地震夺走很多人们宝贵的生命，但是事情如果真的是这样，地壳的造山运动也就从此结束了，高山也有一天风化为大海，我们将来的人类住在什么地方啊？……
　　科学虽然已经是一个丰富的思想方法体系，但科学是不能解释的事情依然很多很多。所以，科学总是有着许许多多的梦想，尽管过去有很多科学初级的梦想遭到了破灭，但这无碍于科学世界拥有越来越多的梦想。但是，这个时代也有喜欢杞人忧天的学者，为今天的科学社会越来越多的梦想而担心。在世纪交替之际，上世纪九十年代，即刚过去的十几年里，美国的一位科普作家 Horgan 先生再一次发出‘科学的终结’的哀叹。他说，科学不再会有什么惊人的发现。Horgan 先生也许出于对于科学家们的关怀，希望通过他的呼吁让一些埋头在企图发现惊人的物象或定律的美梦中的科学家有一丝惊醒。但是正是他的大声呼吁部分地破灭科学家们美好的科学梦想，强烈地打击了科学家们研究科学的信心，Horgan 先生遭到了科学社会的普遍反对。我们知道，科学家们从来都是充满着科学的希望从事着他们喜爱的科学工作，科学怎么会有一种‘科学的终结’的哀叹？大概是科学外围的敏感学者发现，科学家对于科学的种种美好梦想，今天遇到了研究进展过程的很多困难，很多美好的科学梦想或许可能从此成为一种永远的谜梦……也有人感到科学已经拥有伟大的发现成就，意味着充满发现机会的科学童年时代的结束，这会使我们很多人希望成为伟大科学家的美好梦想变得非常渺茫和黯淡。也许，Horgan 先生的忠告是完全正确的，我们有幸生活在一个能够充分享受科技成果的时代，同时也不幸地走进了一个‘个人科学梦想大破灭’的时代！是啊，科学的困难是由于科学过去的成功，科学解决了容易解决的问题，剩下的则是不容易解决的问题。但是科学的艰难阻挡不了科学家们编织科学新的梦想，今天浩如烟海的科学理论创造，大爆炸的神话，几十根坐标轴数学世界的超弦理论，用于处理原子核内部物象问题的种种数学方法，能说不是一个个更加宏伟绚丽的科学梦想？！
　　在人类思想的历史长河中，几千年也许只是短暂的瞬间，然而在短短的两千多年中，地球人类已经有过数不清的科学梦想和数不清的科学梦想的破灭。也许，只有旧的梦想的一个个破灭，才有新的梦想的不断产生，虽然梦生梦灭的同时我们认识了更多的关于现实的知识，但是现实的知识从来不是梦想的杀手，因为喜欢梦想是人类的天性，另外即使是将来我们也不可能穷竭世界的一切事理，科学未知领域的永远存在，决定我们永远会有科学的梦想。如果梦生梦灭是一种认识的进步和时代的进步，或者说科学的梦想是科学发展的动力源头，那么我们希望地球人类拥有更多的科学梦想和科学更多的梦生梦灭，尽管这同样是一种不切实际的梦想。如果说科学是永恒的梦想接力过程，二十世纪的科学又如何会缺少梦想这种美好的情感？如果说无限宇宙存在中心点是一个梦想，那么我们也不难理解，为万千物象追求一个普适的运动参照系，不免是另一个类似的梦想。Newton 的绝对地绝对是一种梦想，Einstein 绝对地相对会不会同样是一种更为伟大的梦想？也许我们可以欣赏科学过去梦生梦灭的辉煌历史，却可能今生无缘亲历伟大的科学梦想梦生梦灭在我们的时代发生。但是，如果说二十世纪也是一个充满科学梦想的世纪，我们可以说二十世纪的科学梦想决不是地球人类最后的科学梦想。在需要新的梦想的将来某个时代，科学旧的梦想终会被新的梦想所破灭的那一天，只是我们对于梦生梦灭的时间和地点很难做出准确的预测。
　　科学的梦想有些来自于一些积极的原因，比如追求普遍的事物道理，虽然这可能是一种错误。也有一些可能来自于消极的原因，比如太多的人们追求数学世界与观察世界的各种直接联系。有些梦想可能纯粹地来自于人们对于事物的美好设想，比如人们设想人类是上帝的后代。由于很多复杂的心态原因，科学也会做着远离实际的梦想，很多伟大的科学理论可能就是这样一种梦想。比如，尽管人们清楚人是上帝创造的，存在无中生有的因果问题，存在上帝在什么时候什么地点创造人类的问题，虽然可以编写美妙的神话故事解决人们此类心头的困惑，但是作为科学，这方面的说法总是缺乏实物的证据，但是人们喜欢认为自己是上帝的后代这一虚荣。科学的情况也许也与此类似。原则上说，科学家的出发点没有什么过错，物理学家的最高使命是得到那些普遍的基本定律，由此世界体系就能用单纯的演绎法建立起来- Einstein 语。科学家们是否有着人类的虚荣和功利的原因，却把那些不是普遍的物象规律人为地修正为具有普遍意义的所谓物理规律，比如 Maxwell 方程。从此也为人类科学编织着一个最为壮观的科学梦想，相对性梦想：把可能是物象规律的 Maxwell 方程推上物理原理的位置，然后企图从孤立事件的规律来合成物理的世界。人，有着人性的弱点，这也导致很多科学家总是喜欢认为自己从事着的是半个上帝做的事业。每当发现一个物象规律的时候，为了增添一份荣耀和业绩，总是认为自己发现了一个新的物理规律。二十世纪的一些物理学家们，为了电磁学知识的科学地位，为了电磁学避免经验知识体系的嫌疑，宁愿修改速度合成的数学规则，来论证电磁方程的普适性。在这里，我们想说的事情是，是不是人类对于科学的虚荣心态造就了二十世纪相对性的理论，也造就了量子力学的不确定性解释，也制造了 Einstein 和 Copenhagen 学派之间即不同梦想之间此起彼伏的长久论战？
　　但是不管怎么说，科学在进步。数学的进步是算式的积累，物象学的进步是实验的积累，然而数学以外的理论科学的进步却是一种新的梦想无情地代替旧的梦想的过程。一代代科学家梦想的破灭，和一代代科学家构筑新的科学梦想，铸写了地球人类理论科学发展的历程以及理论科学是一串串科学梦想梦生梦灭的历史。只记得听人说，有人认为如果现有的各个格局物理理论中最后能够留下一个没有错误的理论，应该是 Maxwell 电磁场理论。说者的意思是说，Maxwell 电磁场理论是最为完美的理论。也许能够留住一个美好的梦想是上帝赐予我们最大的福份，不过，现在我们知道，现在反思这个最为完美的 Maxwell 电磁场理论的学者也已经被发现有很多很多。也许，各类学者有其自己心目中的偶像理论，对他来说，他的偶像理论是完美的，其它理论可能是破缺的。也许我们不会相信我们的科学梦想会真的完全破灭，我们努力寻找理论科学中一个普遍有效的知识，但是本书作者已经不想再思考这种已经思考累了的问题。总之，作者过去曾有过的科学美好梦想被打碎了，破灭了，只不过是作者心目中的物理学的梦想破灭了，作者心目中的物象学的梦想依旧存在。也许就因为梦的破灭，多少年来，本书作者努力着为自己也为同样失去科学梦想的人们寻找科学新的梦想，因为我们的生活不能没有科学的梦想。或许这也是只是一个美好的梦想，也许科学本来就是种种的梦想，无论如何，我们需要梦想。我们不在乎梦想能够给我们带来什么，我们只是为自己说明一个普通的学者也可以构造完全属于自己的新的科学梦想。
　　追根溯源科学的梦想，我们想起伟大的 Aristotle 先生，也感谢他几千年前给我们首先点燃起的科学梦想的火种。Aristotle 先生有过很多科学的梦想，众所周知的一个著名梦想是‘重的物体下落得快’，当然也有追求万物普遍原理意义的整个物理科学的梦想。也许追求万物普遍原理意义的整个物理科学的梦想是地球人类永远无法实现的梦。也许，我们本来就只是在乎梦的过程，而从来没有在乎梦的结果。前面说过，追求万物普遍的事理或许是一种错误。如果说追求万物普遍的事理都或许是一种错误，这或许是科学历史上最为壮观最为伟大的一个梦想破灭。所以要说 Aristotle 先生曾经为科学犯下的最大错误，这个错误也许不是‘重的物体下落得快’，而是‘物理学’这个名词取得不当！如果先生当时关于那些自然万物之事理的知识叫做 PHENICS，而不是 PHYSICS ，也许地球人类的科学历史或许可以免去科学虚荣梦想带来的种种劫难。不要误会，我们并不是在责备和埋怨两千年前的你的缺乏先知，科学的曲折也许并不是坏事。伟大的梦不是开始于几千年前的 Aristotle 先生，也会开始于 300 年前的 Newton 先生，也会开始于 100 年前的 Einstein 先生。梦的陷阱土壤的存在，总会在某个时候生长出茂盛的梦想。不过有梦生就会有梦灭，人类也最终会认清自己的梦想，认清自己既不是上帝的后代，也认清科学不可能是在研究只有上帝一个人知道的造物原理。
　　上帝的贵族血统梦想破灭，作为猴家的血统，人类不必为此感到自卑，无论姓天，姓侯，姓菌，姓土，人还是这样一个站着的人。在本书作者的心目中，物理学的梦想破灭了，但是物象学依旧存在！也许我们有一天会为地球人类的一个科学大梦想终将破灭感到惋惜，哎，破灭就破灭吧，有梦灭就会有新的梦生，也许觉得追求物象学的梦想也会让我们感到同样的欣慰……


引 言
Einstein的广义相对性理论以及其验证这一理论的几个决定性实验即光线的引力红移、光线在引力场中的超常偏折以及水星近日点的剩余进动等问题是一个非常专业的理论物理问题。不过，我一直来认为Einstein意识到这一点，是具有划时代意义的，Einstein意识到Newton的星体引力理论导致的与实验结果的微小误差是理论性的。不过这位老先生的物理方法实在是过于抽象复杂。狭义相对性理论已经够抽象和玄乎的了，又来什么更加抽象的时空弯曲概念上建立广义相对性理论。当然如果我们仅仅用一个理论的抽象性来随便否定该理论，这种做法本身也似乎不是科学的。但是，令人遗憾的是这一理论即使在实用方面也存在缺陷，这一情况导致很多人们试图建立更好的理论。当然事情是问题本身的困难，以至于现代学者们即使想不相信什么时空弯曲概念，也没有什么别的更好的办法。也许事情并不尽然，92年我在造访浙江大学物理系时就听说曾有一位浙江大学物理系的博士发现可以在简单的数学过程上推导出广义相对性理论的结果。我是很相信这方面的事情是完全有可能的。当然事情最后还是像很多人的结局一样，那位博士的发现并没有引起很多人们的兴趣。人们的担心或许是多余的，科学总是轻视偏离主流的灵感，应该有它的道理。科学到了能够容纳那种灵感的年代。这种灵感早迟可以在别的其他学者身上再次浮现。事实也像猜测的那样，很多学者在这一领域的确做出了各种卓有成效的探索。
光线引力红移的实验结论只有广义相对性理论预言的一半数值，这是现代很多物理学者试图建立新的理论或者试图给出修正的办法来自于实验方面的原因和理由。相反地，很多业余学者试图在这方面建立新的理论更多的是出于对相对性理论这种过于浓重的数学风格的不满意。不过，如果能够找到更好的物理方法，一个学者的思考出发点不是一件重要的事情。理论与实验出现一些不完全吻合的事情，这一点并不奇怪。有哲学家说过，理论是人们的创造，是为了适应已知的事实而构造出来的。所以，随着实验的发展，一个适合以往已知事实的理论有可能变为不适合新的实验事实而遭到修正。今天很多学者认为广义相对性理论也存在着这方面的事情。理论出现了与实验不完全吻合的地方已经被越来越多的学者注意到。广义相对性理论获得实验验证以来，经过了半个多世纪，天文学有了更多的观测资料，很多新的实验现象无法在两个相对性理论上做出圆满的解释。很多学者认为虽然引力红移现象获得了证实，但是出人意料的是引力红移的规律却并不符合广义相对性理论的结果，却反而符合Newton理论的结果。当然人们为这一问题给出的修正方法或者因此而建立的新理论有着许多种思路，不过也有几个学者采用比较简单的方法即引入附加引力的办法。诚然，如果容许学者做各种各样的猜测和前提假设，如意地解决这方面问题的方法思路肯定是有的，而且可以肯定会有意想不到的很多种方法。人们引进附加引力的方法比起极其抽象的时空弯曲概念来形象得多也简单得多。不管怎么说，科学能够发现更为简单的方法总是一个进步，而且这方面的方法就其解决的结果和就其局部领域问题而言也都是比较令人满意的。但是我还是注意到引进附加力的方法同样给维护科学理论的完整统一性方面所带来的一些副作用，即随便引进附加力带来的对于动量守恒定律和角动量守恒定律的破坏。或许是由于问题本身的困难我们只能采用引入附加引力的做法。一般地，现代物理学多少依赖于抽象性的方法，引力红移的确完整地表现为符合Newton理论的规律，却很少发现有学者愿意完整地回到Newton的方法。但是我想这方面的很多专业学者如果能够坚信这样一种哲学信念，坚信非常物象中的形象图景的存在，我想导致光线在引力场中的超常偏折以及水星近日点的43 "剩余进动的真实原因是可以找到的。
一直来，我也总是觉得行星的运动是一个比较复杂的问题，一个机械工程师压根儿不知道天体物理学家们说的是怎么一回事情，再者本人的数学功夫先天不足，一直来不敢涉足天体物理问题。只是近来网络在中国的发展，从一些学者的文章中主要是汕头大学的章钧豪教授和陈湘两位学者合写的文章中逐渐了解了这方面问题的大概。而后将自己对于这方面问题的一些理解罗列成文，作为《自然哲学的形象理论》一书的第十篇。应该承认本书作者对于行星运动问题的了解主要得益于汕头大学的章钧豪教授和陈湘两位学者合写的许多文章。
我总是觉得基于经典物理学也可以研究行星的运动问题。基于经典物理学思想和发展经典物理学方法这也是本书作者的一贯科学风格。但是这方面的工作多少是个困难问题。本文进一步讨论这方面的问题，我们的思想基点是回到形象时空以及经典物理方法上找到解决问题的迹象思路，将现象对于经典力学方法的偏离归因于我们对于引力场转动惯量的忽视。诚然我们解决了很多的问题，但是这方面的工作目前还很难彻底成功，但这是在经典物理学方法上取得的成果，哪怕不是彻底的成功，我想它都会使形象思维的学者感到兴奋。因为这一风格的工作的优点在于与经典物理学思想方法的完全融合。


和天地宇宙对话

　　 ・ 人类的天性 ・
　　今天，中国已经走入了经济社会，有人们感叹，在科学自身造就的繁忙世界上，谁还有暇来顾及科学自身呢。但是不应忘记，从大自然中走来的地球人类每个人都有着欲与天地宇宙沟通心灵的天性。比如，有人写有一篇名为《生命是一项奇迹》的散文：
　　我常觉得生命是一项奇迹，一棵微不足道的小草，竟开出象海洋一样的湛蓝的花。两只毫不起眼的鸟儿，在枝头唱出远胜于小提琴的夜曲。在山里完全没有人看见的地方，一棵大树几千年自在地生长。在冰雪封冻的大地，仍有许多生命在那里唱歌跳舞，保有永不枯竭的暖意。当我们在星夜里，抬头望想无垠的天际，感于宇宙之大真要叫人落泪，这宇宙里有无数的星球，我们的地球在星球之中，有如无边沙滩的一粒沙子，那样不可思议的渺小。但在这样渺小的地方有着生命，有着爱，有着动人的歌声。生命是短暂的，然而即使不断的生死，也带不走生命作为一项奇迹的伟大。今天，在乡下的瓜棚看见几个绿色的瓜成熟了，看呀！一切都是现成的，这世界从不隐瞒我们，它是那样的简单和纯粹！就是一个瓜，也是明明白白，我们应该感谢这个天地世界。
　　也许，这一欲与天地宇宙沟通心灵的天性在很多人们的心绪和心境中只是一如过隙之梦。也许也有我们行于天地之间，观于山川秀丽景色之中，人们朝观云景，夜望星月，总是抹不去留在心头那个时常的天地宇宙的心影，天地宇宙中为什么有如此般美丽的景色！ 万物都源于何物? 世界里为什么有我？...... 也许，在朝日只见砖瓦砌筑的城市里，常坐在嘈杂的机器身旁，很多人生活在科学造就的繁忙的快节奏的工业社会里，无暇顾及这一工业社会的动力源头――科学，但也不会没有人曾对着不停运转的机器看得发呆，皮带的传动可以导致很多的灯泡制造出光芒，机械传动（做功）的最后结果可以生产出物质？――是啊，繁忙的快节奏的现代职业搅乱了人们感知自然的天性，我们之中的大多数人们，对于这些宝贵的自然感知没有做出更多的哲理思考，也无从对于诸如此类做功中产生物质的问题进行深刻的物理思考。也许，我们自命不是发现伟大理论的科学家，或许是无法克服职业谋生的拖累，或许觉得微小的发现对于人类的整个知识结构来说实在是微不足道，怕不足以引起人们的兴趣。是啊，很多时候我们感知自然的天性没有得到充分的发挥，我们欲与天地宇宙沟通心灵的情感总是被深深地埋藏。也许，我们珍惜宝贵的灵感机遇是最主要的，当然不是我们能够珍惜我们的灵感就会有所发现，但是，只有我们能够珍惜这些灵感，才有可能有所发现，才有可能解决曾浮于我们心头的科学问题。尽管对于天地宇宙之无限广阔，科学家总归是渺小的，然而，正因为宇宙之无限广阔，每一点对于天地宇宙的感悟都会让人感到兴奋、感到无限的乐趣。一位议员在参观了天文台的望远镜，面对美丽无垠的苍茫星空之后说道，看来，谁当选美国总统这并不是一件重要的事情。这是因为，人类是从天地宇宙中间走来，有着欲与天地宇宙沟通心灵的天性，对于一个人而言，从事天性爱好的事业是人的最大的满足，而无需获得另外人们对于某种灵感的认可。如果有人们痴情于某种事情，他可能不因为什么，只是因为从大自然中走来的人类拥有认识自然的天性。从另一方面意义上说，人类最大的事业是认识人类在宇宙中的地位和关心地球人类自身在茫茫宇宙中的命运。所以，从这一意义上讲，我们的天性和我们要做的事情是珍惜我们的天性，留住所有与天地宇宙沟通心灵的灵感，和天地宇宙对话。天地宇宙总是在倾听我们人类的每一点沟通心灵的感悟。当然，他也总是默默的宽容人类的对于他的各种误解，相信人类对于天地宇宙总比过去拥有更深更多的感悟。


・ 面对万千物象世界，我们理解了多少？・
　　繁忙的生活之中，我们很少思考生活以外的事情，但是当我们有了安定的生活，有了闲暇以后，我们也许会思考我们身边以外的事情，思考万物的事理以及遥远的时空。――
　　休息天了，忙碌工作了一周的人们来到清静的大自然怀抱，感受青山绿水的宽阔与魅力，欣赏草木的芳香和亭台楼阁的多姿多彩，聆听鸟叫蝉鸣的大自然音乐。美丽的风光和愉悦的心情，也许此时勾引起我们对于大自然世界的遐想：
　　上帝真伟大，创造了纷繁美丽又波澜壮阔的世界，同时创造了能够感知世界的生物和会思考的人类。天地有多大？为什么我们能够看到这个美丽的世界？是因为光波吗？光波又是什么？
　　科学告诉我们光既是波动又很像粒子，世界上的万物都会不同程度的反射太阳光，光线跑进我们的眼睛，所以我们就看见了外面纷繁美丽的世界。那么光线到底是什么？人们曾经认为光是一种粒子，后来认为这是一种波动。现在人们说它既是波又是粒子，你能不能想象这是怎样一幅物质运动图像？如果光是振动的粒子，光是不是一个个旋转着的微型弹簧振子？微系统的旋转和振动体现了光的波动性质，微系统的移动体现了光波作为粒子的移动？如果光是波子，那么是什么样的一种超级气体接力传送了美丽的光波？有人说，这种超级的气体是引力场，你相信吗？
　　另外的问题，如果光更是一种波动，光也是物质的转移吗？是的，我们曾经这样认为光就像一颗颗极速飞行的粒子。但是如果认为光本质上是波动的传递，那么一般而言波动的传递是一种运动的传递而不是物质的转移过程。不过不管光是不是物质的转移，科学家好像曾经计算过太阳 50 亿年来因为发光导致的太阳质量减少的数量（0.03%？），也相信海水吸收太阳光的辐射温度升高水体质量会增加。但是至于发光是不是物质的散失问题，也许需要我们自己的头脑做出属于自己的回答。有些越是简单的问题，科学越是难以做出明确的答案。不过科学实验证实，高能量的光波可以转变为正负电子。光波如果仅仅是运动的传递，最后能够转化物质粒子的存在，这也许会使我们陷入‘运动可以转化为物质’的荒谬结论。
　　如果有机会，可以去参观潮汐发电厂，人类可以将地球的运动造成的潮汐转化为电力，电力可以驱动粒子达到接近光速的运动。实验显示，接近光速运动的粒子相互碰撞可以碰撞出更多的粒子，如果我们将潮汐电站的电力与粒子加速器相连，我们得到这样一个结论，地球可以牺牲自己的转动生产出物质！！
　　地球的运动通过一系列的机构操作可以生产出物质，这的确是有违事理的事情。运动是物质的空间位置的变化，如何能够转化为物质自身？这如同认为女人是因为做梦就会生产小孩一样荒唐可笑。可是接近光速运动的粒子可以碰撞出更多的粒子，这是实验室每天可以重复的事实。粒子可以生产粒子，也许不难相信。正像细菌可以生出更多的细菌，病毒可以生出更多的病毒。粒子也可能会生出更多的粒子，要不世界上这么多的粒子是谁创造的。如果不是上帝的创造，那么只有粒子自己创造新更多的粒子。不过从另一方面而言，我们毕竟没有亲眼看见接近光速的粒子可以撞出更多的粒子，不可能一下子就相信科学家的实验结论，也是完全可以理解的心态。但是我们通过皮带传动带动发电机让我们家里的电灯发出光芒应该是我们亲眼所见的现象，如果我们相信光是一种物质的转移，那么我们还是可以得到皮带传动可以产生物质的结论！！

　　再一次思考光和热的问题
　　七月骄阳似火，光波给我们带来美丽色彩，也给我们带来了热量，同时光波带给我们的也有困惑的问题。光波是不是就是一种我们看得见的热量？科学曾经认为热是一种特殊的物质，现在热是一种特殊的物质的观点已经被科学的人们几乎忘记，通常的科学认为热是一种能量或者分子的运动，但是人们从一种认识走向另一种新的认识的时候，并没有完全解决让我们困惑的很多问题。想想这种景象，太阳光跑到海水里，海水温度升高了，热量增加了，能说这太阳光不是我们亲眼可以看见的热质？这是不是表明热质说并不是完全错误？
　　太阳为什么万丈光芒，地球为什么有火山活动？关于热现象世界，我们的确还有许多的问题。是啊，那么地球为什么有火山活动呢？是因为地球内部有一个内部火热世界，那么地球内部火热世界的热量来自于什么地方？
　　时代的进步，除了在科普书上或者地理书上听说了有火山这么回事，电视上我们也可能看到过火山地喷发的壮观景象，但是对于地球总体上是一个火海世界，我们毕竟缺乏直接的感性认识，毕竟地球的外表是一个温和凉快的世界。有兴趣我们可以来到五大连池旅游，我们眼前的火山口遗迹是真实的，如你的喜欢，你也可以来浙江的雁荡山旅游，这里据说是典型的火山岩浆地貌的遗迹。面对感觉和理性的不一致，我们是否曾经思考这样的问题，地球内部真的是火海世界？我们人类真的是居住在火海世界的一块“浮冰”之上？地球内部的火热世界会不会有一天突然发烧，把我们的地壳融化，让我们失去居住的家园？如果地球真的是火海世界，那么多的热量来自何处？地球内部有无尽的煤炭资源在燃烧吗？关于这些问题，科学告诉我们，如果是煤炭资源燃烧的热量维持了地球内部的火热世界，50 亿年来，就算整个地球都是煤炭世界也维持不了 50 亿年的长期燃烧。科学家也假设地球的火热世界来自于地球形成时候的摩擦生热，一直保持到今天。不过 Kelven 计算过，如果地球内部没有其它热量来源，原始的热量由于地球地壳的热传导热量损失，只够维持地球内部大约 1000 万年的火热世界，然后地球冷却成为固体构造的世界。我们的科学可能并没有清楚地认识了热这种现象的本质？我们虽然遥望宇宙天际，我们也可能对于我们脚底下的问题更加一无所知。也许我们希望地球是一个固体构造的世界而不是一个内部火海世界，当然这样有一个好处，地震可以不再发生，不过同时地球的造山运动也同样地停止了，那么高山终有一天风化为大海，我们的子孙将失去赖以生存的陆地。
　　科学的发展，我们关于地球内部的火热世界的热量来源有了一个重核放射性能量的解释。但是解决了热源来源的问题这只是认识地热问题的第一步，还有很多问题等待着我们去认识。地球内部真的有热量传到地壳外面来吗？如果地球内部的火热世界通过地层在向地壳外面传递着热量，导热性能较差的沙漠下面应该有着超越常规的地层温度。沙漠下面的地层，往下面是火海世界，往上面是能够保温的沙漠层，想来应该有着一个超越其它地方的地层温度。但是沙漠下面超越常规的地层温度并没有被发现，沙漠下面倒是安静的躺着丰富的石油和煤炭资源，有趣的是沙漠居民每到夏天在沙漠下面寻找他们的清凉世界以度过每年沙漠地面上的酷暑。陆地地壳地层的温度分布几乎与地壳地层的导热性能无关，似乎说明地球内部的火海世界并没有通过陆地地壳向外面传递着热量。地球内部存在放射性热源是可以相信的，地球的放射性元素作为比较重的粒子应该更多地存在于地球的内部是可以肯定的，如果放射性元素产生的热量不会散失，地球内部的火热世界将会越来越热。但是陆地地壳地层的温度分布几乎与地壳地层的导热性能无关，也似乎明白无误地说明地球内部的火海世界并没有通过陆地地壳向外面传导着热量。地壳里外温差的存在，而我们的陆地却似乎没有得到来自地球内部高温世界的热量，这个问题曾经引起我们地理科学家们的兴趣。为了认识地球内部的火热世界以及传向地壳外面的热量是否符合地壳地层的传热分析，科学家们曾经通过卫星进行了地球热辐射观测。地球的辐射热量减去地球吸收太阳的热量，剩下的应该是地球内部火海世界传向地壳外面的热量。不过卫星观测得到的结论是，地球的辐射热量减去地球吸收太阳的热量，只有地壳地层的传热分析得到的一半数值，这一结果让人感到意外。如果卫星的观测数据可靠，我们的陆地没有得到来自地球内部高温世界的热量，这一推测可能是我们发现了科学以往理论不能解释的新的事实。科学的困难问题令人困惑，令科学家们伤透脑筋。科学的困惑问题并不总是在遥远的宇宙，也并不总是在看不清的微观世界，而是在我们看得见摸得着的身边世界。有温差而不传热，这个问题读者们是否觉得很有趣呢？如果我们在冬天，我们的身体也具有地球系统这种特性，我们可以少穿很多衣服啊。科学探索遥远的宇宙和细微的粒子，其实脚底下的问题和很多身边的问题也并没有很好解决。也许解开科学的困惑问题需要上帝赋予的灵感。也许科学留下的问题的确是一些困惑的和更难解决的问题，或许上帝的灵感已经光顾了其中一位喜欢此类思考问题的人，或许什么时候我们发现一本书已经揭开了这个问题的答案。也许你正在读着这样的书，本书作者在本书的第七篇等着和你一块研究这方面的问题。
　　天气太热，开动摩托车出去兜个凉风吧。车开得越快越感到清风的凉爽和恰意，你也许会想，坐在火箭头上那该是一番什么样的凉快感觉，肯定是非常非常地凉快吧。不过事实的结论可能与你的美好愿望相反。你是说火箭头上兜的是热风？你也许会想，不是在开玩笑吧。唉，要不是工程事实迫使人们接受，科学家也愿意相信火箭头兜的是凉风。但是如果你细心，你可能发现导弹头部有时候涂的是另外的颜色。其实那部分是一种耐高温的材料。这事说来的确有点传奇色彩。飞行器的头部高温现象最初是在喷气式飞机飞行实践中发现的，其头部超常温度的物理原因至今对于很多人仍然是个谜。早期的飞机工程师发现飞机头部的材料容易遭到破坏，最初不知道是什么原因，但是根据材料损坏的痕迹分析，象是高温融化的破坏痕迹。在排除了其它可能的破坏原因以后，工程师们只能将飞机头部材料容易破坏的原因推测为飞机头部存在超越理论设计计算的高温。飞机头部空气受到压缩会产生热量，工程师们是想到的，没有想到的事情是超常的温度大大超越热学理论的预计。如果相信飞机头部超常高温的事实，导致设计技术问题的产生有一种可能，工程师们猜测是不是飞机设计过程中热力计算有误，错误的理论计算低估了飞机头部的温度。飞行工程师们重新复核了热力计算过程，发现设计计算并没有错误。如果飞机设计过程中热力计算没有错误，那么不明原因的高温应该是一个新的物理理论问题。不过，对于工程师而言，经常会碰到这样的情况，理论不能解决工程实践的很多具体问题，由于司空见惯，也可能从不为此而感到惊奇。也请大家不要担心物理理论的不足和问题存在会影响工程师的工作，其实工程师的大多设计问题主要依赖于试验，物理理论对于工程师只不过起着一个串联工程知识的主线作用。正像有些物理理论对于物理学家们差不多只是起着串联现代物理现象的主线作用，物理理论对于工程师的作用也仅此而已。工程师有工程师的事情，不会长期迷于火箭头产生超常高温的物理理论问题，理论不能解决的事情可以转向按试验结论来进行工程设计。不过火箭头的超常高温至今对于科学而言，还是一个需要解决的物理问题。有兴趣的学者，可以在本书的第八篇与本书作者共同讨论火箭头高温问题和地热问题，也许这两个问题有着相似的物理原因。

　　功和能的本质是什么？
　　欣赏了美丽的大自然景色，思考了我们感兴趣的问题，然后又踏上了回家的旅途。火车上我们也许留意了服务员辛苦地将服务车一节一节车厢地推过去。服务员真辛苦，不过作为物理问题，服务员的辛苦做功该如何计算。假设服务员将服务车从最后一节车厢推到了最前一节车厢，此时火车也从杭州开到了上海，服务员地辛苦做功等于服务员所用的力乘以火车的长度。儿子问爸爸，老师说力作用在物体上所做的功等于力的大小乘以物体在力方向上移动的距离，为什么那个服务员所做的功应该乘以列车的长度而不是乘以杭州到上海的距离？不是在火车上看这个问题，在地面上的人看来，那辆服务车在服务员的推动下从杭州移动到了上海。当然为了体现服务员的辛苦，说服务员把服务车从杭州推到了上海是夸大的，服务车的确在服务员的推动下，从杭州推到了上海，不过是借用了火车自身的力量，服务员的辛苦长度，还是不会超出那辆列车的长度。也许这样的解释还没有触及问题的本质，本质的问题也许是，服务员肯定不是靠着小车推火车，也不完全是靠着火车推小车，做功作为一种物理行为，初步地说功和能的概念属于系统。服务员改变了小车与火车的相对位置。在这里，作者通过事例分析是想告诉大家一个物理道理，虽然有理论主张物理问题可以选择任意的参照系，实际上做功作为力学问题参照系的选择不是任意的。一般而言，功能原理只在具体问题的系统参照系上确定成立。
　　现在随着经济的发展，遇上了能源紧缺的时代，我们是应该好好再次关注能量的问题。不过能量作为物理学概念到底是一个什么样的东西？功又是什么？以往的认识功的问题就是能量的问题。说什么是功吧，功是能量变化的量度，什么是能量吧，能量是做功的能力。如果一个学生问物理老师，什么是功和能呢？哪位物理老师能够回答这个问题呢？看来似乎看透宇宙的科学一直来交给我们的总是一些糊里糊涂和不明不白的概念。关于什么是能量，我认为，一切能量本质上都是因为物质的运动，包括引力势能，你会相信吗？如果你不觉得这样的理解是合理的理解，那你认为功和能到底是什么样的东西呢？

　　电流的惯性，你注意到了吗？
　　一个晚上，儿子报告家里的一个开关坏了需要更换。小小开关坏了，懒得去请个电工师傅，我们自己修理吧。开关怎么会损坏了呢，是啊，别看那看不见的电流，它具有摧毁生命的巨大能力，它拥有巨大的能量呢。我们可能通过报纸电视都听说过家用电器引发火灾的报道。小小的开关问题是否引起了我们关于电现象知识的再次思考？小小开关执行电路断开工作的时候，是不是经受着强大电流的冲击？不是吗，细心的人可能发现了，小小开关在切断操作着的电路的时候，开关上会产生短暂的蓝光闪烁。光越蓝，说明温度越高，这短暂的蓝光是什么，学名叫电弧，俗名可以叫电火花。开关切断工作着的电路，为什么会在开关触片上产生蓝光闪烁？是电流冲击的表现吗，就象我们拿铁榔头砸在石头上碰出丝丝火星是一样的道理？也许真实的事理电火花真是电流对于开关的简单冲击，正象运动的火车撞上墙壁一样，无需太多的道理解释。开关经常受到电流的冲击，难怪小小开关有时会损坏。
　　如果我们喜欢简单原则上看问题，电子的流动确实应该很象列车的行驶，电学课程演示串联电感线圈的电路中的小电珠是慢慢地亮起来，而断开电路的时候，小电珠会接着再亮一会儿，而不是立即熄灭，由此我们联想坐火车的经历：火车是慢慢地平稳地启动，在不知不觉之中，火车开始加速了，过了很长时间才飞快地跑起来。事物静着不愿意运动，运动以后又不愿意静止下来，事物这种试图保持原有运动状态的现象，物理学家们称事物的这种天性行为为惯性。我们要飞快的列车突然停止下来是不容易的，列车前方突然出现什么东西，或者是一位美丽可爱的美人，列车都会勇敢的冲杀过去，不会有丝毫的犹豫。列车要在一个地方停止下来，它远远的时候就开始切断动力，然后列车滑行着慢慢减速，走了很长距离才停下来。带着电感线圈的电路上的电流流动和列车的运动是何等类似！那么电流的流动，其机理是不是就是类似列车那样的惯性呢？在这里，一切的电流自感应解释是多余的和繁琐的废话？！

　　 ・ 科学的发展，我们却拥有更多的问题 ・
　　虽然科学家们也在反对地球人类的科学已经走到了终点的观点，承认科学并不完美，存在着很多问题，有着很多值得继续研究探索的课题和领域，但是科学很多时候留给我们的大众学者的确是一种完美的感觉。也许是中国的知识教育模式，老师很少和学生讨论科学本身的问题。与其它国家的学子相比，中国的学子可能更有一种科学完美的感觉。对于很多人们，这样的感觉陪伴他们走过毕生的时光。今天，很多地球人也许依然躺在科学完美的梦里，但愿我们的科学之梦会是永远。
　　物理学顾名思义，此学乃关于自然万物之事理的学问。由于教育的普及我们多少学习过一点物理学，这一点我想我们没有忘记，然而我们又理解了多少自然物象的事理？也许很多你们和我们在接受完各种物理教育的时候，意识到或者没有意识到，我们在接受教育时代所接触的物理学知识，其实是几个世纪以前的物理知识。然而很多时候我们并没有为此产生多少不满足的感觉，我也曾经为物理教科书中的那些知识感到满足，不同程度有一种学完了物理的满足感觉。其实拥有这样的感觉不仅仅是很多大众的学者，在一个世纪之前很多著名科学家同样为他们建造的科学大厦感到非常满足。这也难怪后人学完了他们的那些物理知识，也或多或少有了一种彻悟了宇宙的感觉。也许那些物理知识非常自然，也给人非常全面的感觉，科学有时确实给人产生这样一种感觉，这些物理知识差不多大概就是宇宙万物之全部道理。我们可能不知道谁是 Laplace ，这是一位计算太阳系‘万年行星图表’的学者，他有这样一种思想，宇宙的万物运动就决定于他的那些数学算式。人们称这种思想为机器哲学，机械论。也许能够为一个科学时代的知识感到满足是一种福份，哪怕这种知识事实上是初级的。

　　‘电’是什么？
　　也许你是一个电气工程师或者哪个学校的物理教师，如果有人问你，电是什么？你能很好地回答这个问题吗？也许你说，电是摩擦对于纸屑的吸引，或者电像雷电那样的东西，或者电是电子。那么电子又为什么会带电呢？我问过我们一些电气工程师，电是什么？他们除了告诉我电是电子以外，不能做出更多的解释，当然物理学家们也可能不能做出更多的解释。科学自身不能回答的问题，要求一般学者回答这样的问题，可能也是勉为其难。但是，如果我们是一个教物理课的老师，碰上一个刨根问底的学生，如果我们只能作出电是电子的解释，会不会被刨根问底的学生弄得很尴尬呢？
　　有人说过，当我们认识了一个事物不是这种事物的时候，我们算是认识到了这个事物的一个更深的层次。也许，认识了事物的本质只是认识事物的开始。不过，有了正确的开始，那么我们离正确的科学大概也就不远了。如果你是一个具有丰富想象力的人，你不妨可以认为电子不过是一个个微型的台风而已，它们只是引力气体中的一个个小漩涡。

　　电是漩涡，磁又是什么？
　　电是漩涡，磁又是什么？一个世纪以前有一位科迷思考这样一个问题，我们都说运动电荷周围存在着磁场，静止电荷周围只有静电场。可是我们看来静止的电荷也是跟着地球运动，跟着地面转动的呀。据此我们也可以得出另一个结论，即运动的电荷周围可以没有磁场，但是相对于实验室和我们运动的电荷又明确无误地表明其周围磁场的存在。想到这里，我们当然要问了，电荷周围到底存在不存在磁场，磁场到底是什么？假定电荷是相对于宇宙空间运动产生磁场，那么我们的问题是跟着运动的电荷考察电荷为什么看不到电荷周围磁场的存在？科学上困惑的问题很多，我们需要认真地思考，也需要果断的结论，不管电荷相对于什么运动产生磁场，也不管跟着运动的电荷考察电荷情形为什么看不到电荷周围的磁场存在，有一点可以肯定，只有相对运动观测电荷才有我们感觉得到的磁场效果。不过这样的结论可能走近了哲学的主观思想。按照 Faraday 的物质场观点，运动电荷周围的磁场是一种物质，它应该独立于我们的观测而存在，但是磁场的表现的确似乎只是依赖于我们的观测而存在。唯物论的科学得出唯心论的结论，的确令人无奈。科迷后来所做的很多离奇的理论导致科迷逐步成为伟大的科学家。不过，科学的问题不会因为一个人成为伟大的科学家而结束。科学很多的问题需要我们做进一步的更加深入的思考。也许很多问题我们需要重新回到问题的起点进行思考。我们可以不相信所有离奇的理论，但是我们不能不解决离奇理论提出的很多问题，比如巨大核能的物理事理、运动粒子寿命为什么能够延长、时钟如何走慢、行星轨迹为什么会异常，当然也包括这样的问题，即什么样的运动产生了磁场，我们追踪一个运动电荷为什么又观测不到磁场，等等。

　　为什么会有万有引力？
　　科学最令人明显困惑的问题也许是古老的引力问题，Newton 告诉我们万物有着相互吸引的作用，可是这位大科学家没有告诉我们万物之间为什么会有引力作用。万物重量的永恒存在这似乎说明引力像是物质一种天赋的属性。也许万物具有灵性，物质具有凑热闹的爱好，但是如果周围空无一物，物质如何知道往哪个方向容易找到热闹的地方？如果我们在光溜溜的冰场上，我们可能感觉到跑步的困难。如果我们在真空之中，我们如何走向我们想去的地方？应该说如果将一个物体放在真空之中，一个真空中的物体没有受到任何来自外界的物质作用，真空中的物体怎么会受到其它物体的引力作用呢？可是我们的物理科学家好像总是喜欢在真空的地方做文章，什么真空中的光速，坐标系中的物理事件，圆球可以说是扁球，空间可以弯曲，我们是不是在走近纯粹数学的世界？物理学家越来越喜欢以数学的方法研究物理的问题，我们是离上帝越来越近，还是越来越远？
　　基于真空中的物体是一个不受任何力作用的物体同样的问题，真空中的电场运动应该就是电场运动，真空的电子运动如何会凭空体现出一个磁场效果？电荷的运动为什么总是会产生磁场效果呢？按照没有原因就没有结果的观点，磁场会不会是电荷与引力场的摩擦效应呢？另一方面也表明不是引力的效应不能观察，可能是我们把很多的引力效应当做了另外的物象，然后又企图寻找所谓的引力效应。其实光的传播、磁场和电磁波都是各种引力组织隐形作用的效果。作为磁场，令人困惑的问题是电荷的磁场效果又总是与引力背景的密度无关！如果电荷与引力场摩擦绝对地产生磁场，为什么跟着运动电荷观察的情形，我们观察不到磁场的存在？
　　科学技术的飞速发展，不过科学不能解决的事情依然太多，也许科学的发展只是让我们能够发现更多的科学问题。如果你对于现代物理理论有所了解或者曾经拥有过兴趣，那么你可能知道二十世纪的科学可能越来越是一个乱麻似的问题世界。如果你是一个物理科迷，很容易走进这个物理问题世界，但是很少能够理清问题而后欣然走出这个乱麻世界。
　　对于诸如巨大核能的物理事理、运动粒子寿命为什么能够延长、时钟如何走慢、物体运动速度为什么不能超越光的速度、行星轨迹为什么会异常等等问题，也许你有自己的理解。你可能觉得物体受到加速以后所受的力作用效果会减少，所以物体不能被加速得超越光的速度运动。对于科学的困惑问题，我们之中的很多人们有自己独特的理解，但是我们也知道个人的局部理解难以解开科学的整体谜团。也许有人喜欢分析现有科学理论的问题，也提出自己的见解，你可能觉得在地球上以地球为参照系，在太阳上以太阳为参照系，这样的分级参照系可以克服狭义相对论的所有逻辑矛盾。但是当今的科学问题远不只是哪一个局部问题。科学给予科学爱好者带来的往往是无奈的发现和领悟的感叹。你可能觉得你的很多发现是难得的灵感发现，但是令你困惑的事情是，为什么伟大的灵感发现总是受到科学的冷落。科学除了自然界本身的问题，还有科学社会诸多的运行规则迷惑需要我们去解开。

　　现代物理知识与大众的距离
　　一个世纪以前的科学家，不管他们多么聪明，他们没有时间缘份接触以后的科学发展。不言这种无缘的缘份是一种遗憾还是幸福，都已经成为过去。也许对于二十世纪的大众而言，一个人有时间上的缘份接触本时代新的科学知识，我们也不言这种科学缘份是一种遗憾还是幸福，但是仅有时间的缘份是不够的，二十世纪以来很多大众学者也是很难有缘于接触过去一个世纪新发现的物理知识。也许时世的不同没有缘份各有各的原因。诚然，对于无缘接触的东西，无缘的人们可能很难知道无缘的原因。是不是时代走到了经济社会，科学家也把科学知识当作了科学家的发明专利而保存了起来？事情想来不是这方面的原因，科学与技术不同，科学知识一般而言是公开的，而且就中国而言就曾经专门有一本《现代物理知识》科普杂志，那么又是什么样的事情割断了常人与现代物理知识的联系？是大众的怀古厌新无兴趣于现代物理知识？还是现代科学本身的原因？一般而言我们对于某种知识疏远了兴趣，大概有以下几种原因：1、我们已经掌握了这方面的知识；2、我们没有能力掌握这方面的知识；3、天性的思维选择；4、没有闲暇时间和精力。但是作为社会性行为，总会有一部分人们对于某方面知识拥有天赋的兴趣和生活闲暇方面的条件。因此本书作者认为新的科学知识远缘于大众的唯一原因是科学知识本身的专业性问题。但是应该说基础物理中的很多知识本不是专业性很强的知识，然而过去一个世纪那些新的物理知识，很多接触过的学者知道那些知识不是与常人学者很有缘份。《科学的终结》一书的作者 Horgan 先生说道，科学解决了那些相对容易解决的课题，留下的则是难以解决或者根本无法解决的课题或者是无法验证的理论，比如超玄理论。这句话道出了科学形态的另一层意思，科学以后总结的知识总是较为深奥，科学新知识与大众学者的远缘是一种大时趋势。是啊，我们也许理解了行星围绕太阳运动的规律和原因，也许我们却无从知道为什么会有这样一个太阳行星系统存在。我们也许理解了火山是地壳造山运动的原因，我们也许可能并没有完全揭开火山地热来源的全部秘密。即使有人们解决了诸如此类的进一步问题，这方面的知识也很难像过去的力学那样为一般工程学者可以普遍掌握。二十世纪人类社会的巨大变化说明科学技术在过去的一个世纪里必定有了巨大的进步，然而二十世纪一方面是科学社会的巨大进步，另一方面理论物理科学新的知识在很多人们心中却是巨大的空白。物理学作为最为基础性的自然科学，现代物理知识就这样早已远缘了大众的学者，是不是来得太早，早得超越了我们的理解和想象？

　　狭义相对论的理论问题和广义相对论
　　只懂狭相的主流学者，往往认为狭义相对论基本正确，兼懂广相的主流学者，很多人认为狭相只适用于惯性系。可是很多现实的物理问题都不是理想的惯性系，部分结果却符合狭相的结论。一般处理问题的方法，是在广相的基础上，考虑狭相的修正，也就是说，只要将 Lorentz 理论（单相狭义相对论）去与广义相对论结合，一切矛盾不复存在，一切实际问题可以基本解决！其实，人们正是用这一方法预测了环球时钟实验。但是这一方法的理论基础却没有人能够说明。很多人为相对论的完美感到满足，但是 Einstein 却不为此感到满足。也许这种问题只有一个理论的作者明白：其实狭义相对论讨论的惯性系也是一个理想问题。现实中的行星系统严格地说都不是惯性系，从严格的理论来讲，狭义相对论和过去的力学一样同样存在一个应用于实际问题的理论问题，即我们无法说明一个理想的理论为什么能够处理不是理想的问题，理想惯性系理论总结的结论为什么能够解决不是惯性系的实验室问题。当然 GPS 显示的问题远比这个方法复杂，或许 GPS 卫星观测到了太阳系的引力风，或许还有更多的因素影响，虽然 GPS 的工程问题已经解决，其理论问题却远没有解决。相对论风格以外的相对论解释也许必定是一种 Darwin 式的繁琐的真相认识。但是令人遗憾的是，Darwin 的解释永远不如上帝造人的神话故事美丽动听。
　　一个不是惯性系的问题如果要用相对论解决问题，首先需要明白在这样的实际前提下，相对论的两个前提是否成立，比如地球参照系，在这样的加速系中相对性原理成立吗，光速不变成立吗？于是，有了一个等效原理，引力与加速等效，这样的系统局部范围相当于惯性系，相对性原理依然成立，光速不变依然成立。但是，至此时间矛盾问题变得更加明显：两个时钟延圆周轨道再一次碰头的时候重新对钟，大家都说自己的时钟走得快，对方的时钟走得慢。这样明显的矛盾实在说不过去，于是有了引力修正的办法。从无限空间的理想惯性系到局域参照系，再到现实的引力空间，问题的环境越来越趋近于实际的问题，但是原先的惯性系逻辑体系却事实上早已经被打得支离破碎。既然原先的惯性系逻辑体系事实上早已经被打得支离破碎，那么原先的狭义相对论能够解决哪些问题？它的理论应用的范围前提是什么？这些问题后来却成了一笔糊涂账。能够用就用，不能用就放着，这不是狭论的问题。世界是圆的，科学也在走圆圈。为了说明 Lorentz 的相对论，Einstein 发展了自己基于平等参照系的相对论，可是走了这么多年，事实上又回到了 Lorentz 基于不平等参照系的相对论，不过也有区别，局域参照系的概念是一个新的发展。科学是进步了，但是原来的理论问题却留了下来，至今没有人能够解决。科学也许像流行的词语，残缺就是一种美。

　　是否可以这样对钟来测量相对光速？
　　由于本人觉得将实像与观象搅在一起，容易把问题搞混，另外么也怕人混水摸鱼。我们对于速度的理解是朴素的，并且存在绝对时间。Berrtoqi 测量电子的速度用的是朴素办法，用示波器测量时间差。但是这种办法的精度很差，无法测量单程相对光速。要提高精度，需要增加测量距离。另外，要测量单程光速，需要在两个同步卫星上进行。首先，如何保证相对距离恒定？利用雷达测距道理，可以用回波延时总时间是否恒定来判定，虽然单程光速可能不一致，但是这种影响很小，所以飞机雷达也没有考虑飞机自身速度的问题。接下去的问题，远距离时钟如何对钟？如果对钟问题解决，两颗同步卫星可以测量信号相对于卫星的相对速度。
　　卫星 A 向卫星 B 发送信号，记录发送时刻读数 tA1，卫星 B 接到信号记录时刻读数 tB，然后信号通过反射返回卫星 A，同时卫星 B 将时刻读书通过电报通知卫星 A，卫星 A 接到自己发射的回波，记录时刻读数 tA2，卫星 A 认为卫星 B 与自己的时钟读数差值 dt = tB - ( tA1+ tA2 ) / 2 ，于是电报通知卫星 B ：你的钟走快了 dt 时间，请对好钟。在相对论里，认为这样时钟就算对钟好了，但在朴素时空下，这样未必就算把时钟对好了。　　
　　我一直来觉得相对论者钻一些无用的牛角尖。所以，我在这方面考虑得不多，临时应付 Gguutt 先生的问题测试也搞错了不少问题。后来想想，怎么又一次忘了相对性原理。看来掌握相对性原理不是一件容易的事。在多个同步卫星中对钟，相邻两星对钟的方法前已经说过。但这种方法无法考虑单程光速影响。多星情况，两两对钟，会发现最后时间差。三星组成正三角形，AB 对钟，BC 对钟，然后 CA 对钟，时间差 dt ，是否可以认为，C 钟快 ( 2 / 3 ) dt ，B 钟走快 ( 1 / 3 ) dt ？
　　对钟这个问题，看似物理问题，实则工程问题。如果你不是这方面的工程专家，很难把这个问题回答好。其实 GPS 的运行说明了对钟、相对光速测量都不是问题。但是，由于大家不是这方面的专家，外行解释外行，一笔糊涂账！但是就是你是这方面的专家，内行也未必能够向外行说得清。‘外行听不清，内行说不清’的事情到处存在，Einstein 把相对论问题说清楚了没有，没有。‘外行听不清，内行说不清’本是一句形容中国电价政策复杂性的风趣话，但是类似的事情在各个行业存在。
　　用 GPS 对钟与用爱因斯坦的方法对钟，结果完全不同 ，用 GPS 对的钟，光速各向异性。 - Jiuguang
　　那是肯定的，我估计相对论在理论上拖了 GPS 的后腿，这可能也是导致航天工程师们反对相对论的原因。 - Youngler
　　事实相反，专家们用了光速各向异性的坐标系，但是他们还是只说相对论使GPS只的应用。他们相信爱因斯坦，宁愿认为dr/dt不是速度。 - Jiuguang
　　GPS 工程师们相信 dr/dt 不是速度？网络文字可能不是真实心态！
　　当然，原文应该译为坐标速度，没有中国人这么露骨罢了。实际上专家们很清楚，只是他们不说就是了。- Jiuguang
　　 别那么傻，换个角度就理解了。最有用的技术，谁都不会随便公开。我与我的同行们都有这个切身体会，一般对外交流，能学到三种技术：1 完全过时的技术；2 好玩没用的技术；3 错误的技术。- 和满
　　90 年前的东西，没什么可保密的，但用光速不变解释确是办不到的，因此相对论的书中一般都是回避的。专家们也是知而不言。- Jiuguang
　　Jiuguang 先生一直以 GPS 论证 GR 不自洽，现在和满也开始认为 GR 不自洽。那请给出一个自洽的校钟法，不论牛顿或 Jiuguang 的都可以。
　　如果在地球表面排布若干时钟，并用 GPS 对钟则这些时钟就是牛顿的。GR 在建立旋转系的坐标（r',sita',z',t'）时，用的 t = t' 也是牛顿的，中心引力场用的也是牛顿坐标系（四维）。即 GR 中，dr/dt ( r为矢量 ) 表示的光速从来都不是常数，更没有各向同性。当然，GR 还在局域惯性系中坚持它的光速不变，同时放弃了全局坐标系，但是地球不可能是局域惯性系，全球定位系统规定的时空坐标系只可能是牛顿的。如果你认为伽利略变换与洛伦兹变化之间自恰，则 GR 也自恰，并且与牛顿理论之间自恰。然而在惯性系与旋转系之间，GR 只给出了与伽利略变换对应的坐标系 ( t = t ' )，从来没有与洛伦兹变换对应的坐标系，原因就是不存在这样的坐标系，可以与洛伦兹变换对应，除非在没有全局坐标的局域惯性系中。然而，GPS 就是要建立一种全局坐标系，而且是非惯性系，这样的参考系中的坐标系从来都是牛顿的。- 正和

　　科学越来越不能令人满意？
　　在没有科学的时代，人们肯定没有对于科学的不满足意识。在有了科学的时代，人们指责 Newton 科学描绘了一个没有计划、没有智慧、没有生气的世界。Maxwell 的方程给人们带来以太的困惑，相对论为万千大众所不解。那么未来科学能够解决这样一个尴尬局面吗？我的回答，毫无所知，或许未来的科学更是一个难堪的境地。过去的科学在没有成为科学的时候，没有受到指责，未来的科学也许还在娘胎的时候，就开始受到指责。也许这也是一种进步，人类的发展，人们对于科学提出了更高的要求。原始社会，人们非常满意那时候的社会制度，民主社会，总统需要更多地面对人们的批评。
　　林子大了，什么鸟都有。反相者捍相者改相者当中都有傲气的人，这也不足为怪。Gguutt 先生可以为这点小事弄出个速度测量问题来杀杀大家的傲气，其实该谨慎的人一直谨慎，该傲气的人过后照样是傲气。再说这里仅是足球迷俱乐部，大家在这里消磨时间而已。如果说先生是想说明，速度测量问题不是一个小问题，其实，这个问题很多人也明白，尽管 GPS 显示着相对论的很多问题，测量问题并没有彻底解决。我也曾经说过，相对论不是仅仅相对论的问题，是整个科学的问题，地球人类的思想风格问题，这个速度测量问题本来就不是仅仅是速度测量问题，是测量学问题，是测量与理论的关系问题，是观象能不能作为实质的问题。事实上，科学有科学的局限性，科学不可能了解上帝的所有谜底，更不可能解决每一个地球人的迷惑问题。其实这个世界没有问题的时候，倒是成了更大的问题。科学存在问题，就说科学不应该进步，我想 Gguutt 先生总不至于在说这样的道理吧。相对论带着这么多的问题登上科学的舞台，说明科学社会是比较能够以宽容心态接纳接受一个新的理论。再往坏处说，科学就是制造更多的问题。想回来，大家在这里只是消磨时间而已，没有研究科学的职业责任，当然也不排除其中有少数吃物理研究饭的人微服私访工棚茶座，比如无尘宗禅，Gguutt 也可能是。这里的人很多是工程师，没有拿着百姓的血汗税收作为职业责任研究物理的任务。其实，那些拿着百姓的血汗税收却没有为中国拿个 N 什么奖回来，我们也没有办法。爱国无罪，不管我们说对了，还是说错了，应该得到的大家的理解。Gguutt 先生，如果你有什么好的测量理论，请拿出来，你研究的目的应该就是为了有人来欣赏，有人来评论，你说是不是？也不要担心受到大家的指责，新的观点受到指责是正常的事情，也只有在指责声中引起世人的知晓，最怕的是受到冷漠。也许，你就是测量理论专家来到我们论坛，请留下你的观点。

　　科学对待新理论的心态：苛刻还是宽容？
　　也许有人说，科学社会对于新的理论不是宽容，而是科学对于灵感的傲慢心态和苛刻的要求。面对当今时代浩如烟海的理论创造，所遭到的多方批评来看，科学社会对于理论的要求是苛刻的。其实这一情况也完全可以理解，国王只有一个公主，选一个驸马，想做驸马的人又很多，选驸马的条件要求自然会很高，看谁的条件最好，看谁会在这些候选人当中胜出。科学社会对于理论的选择，其道理也与此类似。科学社会对于理论的要求太低了，科学社会装不下浩如烟海的理论创造，但是如果科学社会对于科学理论的要求太高了，则又会出现选不到合格理论的结局。从相对论面临的问题来看，科学需要新的理论，但是显然科学一方面不能再一次病急乱投医，另一方面也不能希望下一次的科学选择能够彻底解决物理科学的所有问题。这种太高的要求也不符合人类研究科学的现实。总结科学历史的经验，后一次的科学对于前一次的科学需要具备明显的整体优势，而不是局部的改造。因此各个局部的理论修正方案需要一个集大成的总结，当然这种总结不是对于相互冲突的各个局部的理论修正方案的简单堆砌，而是需要一种新的科学思想方法或回归于发展近代科学初期的朴素思想方法。又是一个 100 年过去了，二十世纪的科学实验的进步需要一次理论总结。科学社会会以宽容的心态接纳对于二十世纪科学的总结。然而对于浩如烟海的理论创造而言，如果不是一个集大成的理论，它们可能都是一个个局部的理论修正方案。不是科学社会的苛刻要求让它们淘汰，这样的方案如果有一个成功的归宿，本来也就是以能够融入一个集大成者的理论和书籍为归宿。

　　科学发展的基本思路讨论
　　SILIN：因为人人都有倒相的理论只是不完备而巳，而这一理论就是没被爱氏推翻的牛顿力学，至于怎样才能完备它的方法则是实事求是，所以说人人有机会成为真正的倒相成功者。二版主认为，事实上，挑战相对论的根本出路在于新实验。所以望大家尽量做第三种人，大版主认为：不如针对某一个典型的相对论效应展开讨论提出自身的理论，并提出检验方法。三版主认为：只有放弃从思维实验上做质疑的路子，以真实的实验来质疑相对论，才是正道。我个人认为，大版主的挑战方针正确，二版主的挑战路线不正确，三版主根本没谈挑战问题。具体的讲：大版主的挑战方针是附合科学发展规律的，因为科学革命史表明没有替代理论对旧理论的挑战永远不会成功。二版主的挑战路线是行不通的，因为百年反相史说明了任何新的实验，即便是与相对论预言不符捍相者都有新解释。三版主没谈挑战问题，因为其“相对论在数学上是自洽的，在思维实验上是找不到它的佯谬的”说法完全是在捍卫相对论。另外二版主对挑战者的层次划分不够理想，我个人认为应分为高中低三个层次：低层为反相者；中层倒相者；高层成功者。低层挑战者的主要特征是因发现了相对论有问题，但无解决问题的完整理论，而只能反对相论不能推倒相论所以称反相者；中层挑战者的主要特征是因发现了相对论有问题，又有解决问题的完整理论，而不仅反对相论还耍推倒相论所以称否相者；高层挑战者的主要特征是因发现了相对论有问题，更有解决问题的完备理论，而自认为是完全可以推倒相论所以称倒相者。
　　HUDEMI：我将反相者划分为一、二、三层次，你则划分为低、中、高三层次，你的说法只不过更直露罢了。我不愿采用这种直白方式打击第一第二层次人员的积极性，我希望大家都能进步，都能从第一、第二层次向第三层次进化。老停留在第一、第二层次是没有出路的。另外，你有些误会，我所说的实验是指在新假设基础上的实验。是先有假设，再有新的预言，然后再设计实验方案加以证实的实验。而不是先有实验，再有解释。比如，王利军的超光速实验就不符合我所说的要求，它是先有实验，再来解释，当然会出现扯皮局面。如果先有假设，再有预言，最后用实验证实预言，情况就大不一样了。最后，顺便问一句，你是如何将自己定位的？是低中高中的哪一层次？有哪些事实证明你属于这一层次？
　　SILIN：我直露只为让大家看清挑战向方以兔浪费时间而已！非但没有打第一第二层次人员的意思，反而指出了：从第一层次、向第二层次、再向第三层次进化之路。即：做为相对论的挑战者没有完整的反相理论不行；而有了完整的反相理论但在理论上还不完备也不行；至于有了完整的反相理论又自认为是完备的还不行；必须拿到反相论坛上来（因为拿到别处不是无人理采就是让人骂个狗血喷头），而且必须接受挑战者的挑战（因为只有挑战者知道能知您的理论完备不完备说），然后才有机会从众多的、龙蛇混杂的挑战者中脱颖而出成为成功的倒相者。另外我并没误会你说的是：指在新假设基础上的实验。是先有假设，再有新的预言，然后再设计实验方案加以证实的实验。我说的是针对相对论问题的先假设，再预言、最后验证的实验，即便成功了捍相者能自圆其说的，否则相对论早就被倒了！再有因我有完备后的牛顿理论能不战而胜，所以我前些日子还将自己定位高层，可惜大家都不相信牛顿力学还能复兴。我现在只好将自已定位在尚无完备理论的中层，先用无可置疑的事实来否定相对论了。即：用 C = C 的迈氏实验这一事实，先推翻由 U+C = C 的以太漂移实验引出的洛伦兹换换，再推翻集燃素说和热质说及以太说之错误于一身的电磁理论，最后去推倒象帝国主义一样压在科学家头上的相对论。当然这也是我个人自认为能够取得成功的一条捷径，而另一条更近捷径就是重建牛顿统一的科学体系！
　　JQSPHY：我同意 HUDEMIN 的观点。说一个无关话题，不影响 HUDEMIN 的观点。其实，王力军的超光速实验也是先有理论后有实验。反常色散中的超光速（群速的超光速）观点其实在 1910 年代 Somerfeld，1920 年代布里渊就有研究了；在 1980 年美国吴咏时等许多人作不少理论研究，但是当时在实验上难以实现。因此，“反常色散中的超光速”在纯理论上讲是古老而又陈旧的课题。在 1980－2000 年这 20 年年间不少实验家一步一步的得到先进的探测手段，直到王力军在 2000 年达到顶峰，最终首次实现。

　　




　　 ・ 物性的领悟 ・

　　下面的诸节文字是本书作者以回顾物象探索的思考过程方式写成的。与大家共同探讨非常物象问题。
　　我已经说过，现代社会由于教育的普及，学者如云。虽然有关物象的形象性理解方面的一切探索不被鼓励，而且这方面的探索工作也相当艰难，我相信很多人已经完成得非常出色。只是由于信息的阻隔，很多人们总是做着重复的探索。事实的确如我几年前猜想的那样。自从有了网络这一现代信息传播手段以后，这个问题令人欣慰地得到了证实。中国的很多网站都支持学术探索工作，并且有专门讨论现代物理学和相对性理论的网页。有关相对性理论的争论，自然是这一领域为人们所首要关注的问题。其中不乏优秀的作品。这些优秀的作品中，有很多文字对于各种光速实验和高速形态下粒子所表现的非常物象作了形象图景方面的卓有成效的探索。所有这些文字说明一个问题，被现代物理学弄得很是玄乎的许多非常物象，只要通过人们的努力，不是不能够找到其形象化的图景以及机械学上的满意解释，从而证明那些超玄的理论本来是没有必要的。
　　在运动物体质量增加、长度缩短、运动粒子寿命延长、光速极限等非常物象的形象性理解方面，其中的粒子寿命延长现象相对而言是比较困惑的一种物象。
　　作为一个共同的无用说明的一点是，很多形象思想的学者均不承认质量膨胀、时间膨胀、长度缩短，这些抽象的概念，而愿意将种种令人迷茫的物象和各种专门设计的光速实验进行形象性理解方面的积极探索。
　　当然，由于物理实验的高度专业化，即使是专业实验物理学家，隔行如隔山，也难以真切了解许多有关物理实验现象的第一手资料，更不用说业余物理学者在收集物理实验资料方面的困难了。正因为如此，从某种意义上说，可以说几乎所有的学者都是在间接地利用间接的实验资料研究间接的物理学。所以，认真地分析某些实验结论的真实性程度，不应该说是完全没有必要的，反过来我觉得应该说这是一种严谨的治学态度。即使这种分析过程本身难免是一种猜测性的，对于许多实验结论的真实性程度进行分析这项工作本身也是应该支持的，其中的不妥之处想必能够得到人们的理解和谅解。
　　探索物象的形象图景，本书所做的工作仅仅是一点点起步的工作，大量的探索工作有待大家的共同努力来完成。电场和磁场有什么样的内部结构，如何从机械学推导出量子力学的基本方程等等，这些问题都有待于有兴趣于此的后来学者攻克难题。

　　１．离奇的运动观念
　　我在大学读书时候就注意到普通物理学中所有关于矢量的算式都与其标量算式在形式上相似，所以至今还清楚记得矢量代数的学习不是很困难。
　　相对性理论不免给人一种离奇的感觉。在相对性理论中速度的合成算式：
w = ( u + v ) / ( 1 + u v / c 2 )，
　　虽然让人觉得很有意思，但却不能写成对应的矢量算式。（不知道其他学者是否也曾注意到相对性理论的这一问题没有。本人注意到这一问题大概是在 1990 年间，在无锡工作生活期间。）这不是说这一矢量算式无法写出来，而是说这一矢量形式所表达的算法不是 Einstein 的相对性理论中的速度合成法则，或者说这一矢量形式不符合 Lorentz 变换。Lorentz 变换是以标量方程组表示的，它不能写成简明的单个矢量代数等式。由此，不难想到相对性理论中的矢量速度合成规则，不能以简明的单个矢量代数算式来描述。但是，相对性理论的这一情形却让我深感失望，我总觉得科学的基本的东西不应该如此这般无法以简单的算式加以描述，这也使我深深地怀疑于这一理论的正确性问题。也深为现代科学至今无法从实验上显示以及证实在以速度 v 运动的系统上观测大空间中的光速是 c ± v 而感到遗憾。
　　这一理论讨论的是新颖的物象和这是一个先进的理论，而理论本身和其所描绘的图像及其哲学解释总不是令人满意。关于相对性理论在速度的其它方面给人造成的种种不理解，也是非常不能令人满意的。比如狭义相对论简介中关于速度的理解方面有这样的解释：一只飞船以 0.9c 的速度向东飞行，另一只飞船以 0.9c 的速度向西飞行，在地面上的观测者看来，两只飞船之间的距离的确是以 1.8c 的速度增长的，但就一只飞船相对于另一只飞船，其相对运动速度不可能大于光速 c 。这可信吗，运动和速度即使具有相对性，但是相对了的速度则应该是绝对的呀，你观测他观测会得到不同的结论么，即使可以得到不同的结果我想终归是表象的而不是物理本质的。也许是多少受到另一位犹太伟人 Marx 的影响，我总是坚信物象客体独立于我们的观测而确定存在。后来，多年以后才知道 Einstein 也曾描述了与他的物理方法并不一致的哲学观点。他说，在我们之外是巨大的世界，它离开我们而独立存在，它站立在我们面前是一个巨大而永恒的谜。
　　我逐渐了解到，相对性理论起名于运动的相对性概念。不仅一个物体相对于其它不同的物体或者说不同的参照系的速度是不同的，而且一个特定的物体相对于另一特定的物体的运动速度，从各个其它参照系上观察也是没有固定的结果的。不过，这一点是在接触相对性理论很多年以后我才渐渐清楚地注意到的。所以，学习相对性理论不是一件容易的事情。理解这一理论总是需要很多时间的过程。不过理论的不易领悟性对于一个理论不是一件好事。
　　理解相对性理论的相对运动概念是困难的。比如，相对性理论总是声称光波相对于每一个观测者都是以固定速率运动的，但是各个系统中相对于系统自身参照系的光速在我们看来则又可以变小，以及两个相向运动的光波之间的相对速度在我们看来则也可以是两倍光速，不受光速极限速度的限制。也有一次，我问一位专业学者，光子相对于光子自己是不是以光速运动呢，得到的回答是：这个问题没有意义。但是在 Newton 理论中，这个问题不是没有意义的，一个物体相对于自身的运动速度是零。
　　一个理论不能被大众人们理解的东西太多，人们不免会怀疑这一理论的正确性。我也不能接受相对性理论许多离奇的运动观念，对于一个接触相对性理论不久的人来说，没有太多的理由，凭的是直觉，一种直观的感觉。不过，对于这一理论应该肯定的一点是，这一理论讨论的是一类新颖的物象，理论无疑是进步的理论，但是我始终认为这一理论很多可取的想法不能说明这一理论的前提的和核心的思想方法是正确的。
　　可以说，我也接触了相对性理论，但我走过的路也是这样一条路，即从不能理解运动的相对性概念到不能接受运动的相对性概念。我尽管也从 Einstein 和相对性理论那里学到很多东西，但是十几年来，我没有改变我对于相对性理论离奇的运动概念的不接受心态。我说过，一个理论的不易领悟性对于理论不是一件好事。人们会从不理解一个理论开始怀疑这个理论，继而试图通过自己的探索来理解这个理论中所讨论的物象。这样的人多了，难免会有人搞出更好的能够替代这一理论的新理论。
　　如果相对性理论的前提和核心思想方法是错误的，或者说这是一个错误的纲领，那么又该如何解释这一理论中所讨论的许多物象呢，比如运动物体的质量增加现象、时钟走慢现象以及高速运动不稳定粒子寿命可以被大大地延长这些令人不解的困惑物象。

　　２．物体的质量增加现象
　　运动物体的质量增加现象是许多非常物象中最容易给出形象图景的一个物象。一些相对性理论的书籍也提到力学中诸如工作中的火箭这种变质量问题。但是这一现象困惑的地方是运动物体的质量变化其结果只是速度的固定函数，物体的动态质量与其动力历程无关。
　　通过接触相对性理论，我了解到物体的质量增加现象。据说在相对性理论创立之前，人们就已经发现高速运动的带电粒子存在着荷质比减少的现象。我找不到确切的资料表明这一现象的发现对于创立相对性理论产生的影响。不过，当时的狭义相对论讲义中并没有介绍这一实验现象，但是，我还是坚信人们并不难接受运动物体的质量增加这一说法。不过，相对性理论强调相对性理论中说的运动物体的质量增加现象并不是类似火箭那种变质量问题，我倒觉得好像没有那个必要。科学有时把简单的问题搞得过于复杂化，或者为了理论的完备性要求，去牺牲科学的形象性理解。虽然物质不灭思想在相对性理论中遭到放弃，但是，奇怪的是质量守恒定律依然被认为是通用的质能守恒的一部分。理论好像是在告诉人们，能量是绝对守恒的，质量是依赖于能量的守恒而保持了守恒。尽管这方面的理论让人觉得很是不好理解，但是人们还是推理出将能量转化物质和物质的亏损转化为巨大的能量这样的推论。如果我们把光辐射看作是纯粹的能量辐射，那么伽玛射线转换成正负电子对的过程也就成了能量变成物质的过程。如果我们把光辐射看成是物质的辐射，那么，正如前面‘和天地宇宙对话-人类的天性’一文中所提的问题，皮带传动通过电力系统让许多灯泡发出光芒，机械传动（做功）的最后结果是产生出物质！由此可见，其实在相对性理论产生之前，质量与能量的关系问题，就已经浮于人们的心头，只不过是，相对性理论的解释也不能让人们完全满意。如果，人们想避免质能转化的说法，也不是没有办法，那就是设想所有的能量转移过程中都伴随着物质的转移现象，即功是场态物质转移的量度。但是，这样一来会得到这样一个推论，即热量的转移过程中也伴随着场态物质的转移，想一想，这是不是回到热质说了呢？
　　人们认为热质说的错误是毫无疑问的，和显然的。却不知如果科学认定热质说是一个错误的理论，而又想把光子当作物质粒子，人们最终只能得到物质可以转变为能量和能量的转移（做功）可以生产出物质来这样的结论来。比如，如果我们认为光是物质，考察海水收到阳光的辐射而得到加热，我们是认为阳光变成了热能还是认为阳光依然以某种物质组织形式依然存在于海水之中？
　　尽管我们不注重光辐射是能量的辐射还是物质的辐射，我们都无法避免理解上的困惑。但是，我还是坚信物质作为自然而形象的载体不是那么容易丧失其应有的物性。当然，如果我们坚信物质是不可能被能量所产生，而且物质也不可能存在质量膨胀的性能和效果，那么，我们就必须设想在能量的转移过程中同时必然伴随着物质的转移过程。即功在形式上是物体在力的作用下做相对位移，实质上是场态物质转移的量度。

　　３．物质的暗中转移
　　一个世纪以来，科学不断发现一些令人感到新奇的物象行为，比如高速运动质子碰撞产生更多的质子、正负电子的湮灭。面对诸多新奇的物象，我们能够做什么样的理解呢？质子和质子碰撞可以产生更多的质子，也许说明质子有时有着细菌般的生命繁衍行为，这是复杂运动方式的复制，而不是物质从无到有的创生。同样，正负电子湮灭可能是类似于生物界生存竞争中那种同归于尽的斗争，这只是某类运动方式的毁灭，而不是物理学意义上的物质毁灭。在科学的每个困难年代，总是难免会有学者提出的各种玄虚的论点，事实上人类已经多次面对物质创生和毁灭的问题，只不过最后都是发现了更深层次的物质组织以及其转移行为。如果是一个形象思维主义的学者，面对平常的光辐射和热传递现象，还有现代科学发现的运动粒子质量增加、高速运动质子碰撞产生更多的质子、正负电子湮灭等等物象，可以得出这样的结论，这些物象都只不过是表明我们不能仔细观察到的物质重组过程和物质转移现象的普遍存在。
　　最初接触这方面的问题是在狭义相对论质能关系式的推导过程中发现 dm 应该有新的物理意义和物理解释。一般地认为，dm 是粒子质量变化的微分，然而，我觉得 dm 应该是物质转移的微分。我始终坚信物质是不能创生的也是不能消灭的，物质只可能从一个地方转移到另一个地方，因此 dm 是物质转移的微分。对于书中提到的电子在电场中受到加速电子质量获得增加，这是一个电子从电场中接受物质转移的过程。在带电平行板加速电子的过程中，这一静电系统保持着质量的守恒，电场因于电势能的损耗而减少的质量数量恰好等于电子所获得的质量数量。我好像不怎么担心一个孤立的粒子或者物体从那个地方获取物质以及减少的物质数量又流向何处，倒是觉得这个世界中物质转移的普遍存在。并且由此将运动物体的质量增加现象与机械传动导致的光辐射的产生这一困惑问题联系起来使我感到兴奋。如果把电场加速电子推广到一般的做功过程，包括机械传动那样的做功过程。那么，皮带所做的事情不仅仅只是传递了运动，同时也传输着物质。在柴油机，皮带，发电机，变压器，输电线，灯泡，这一串物体身上，想象得见有着物质的暗流在不停地流动。电线也是物质的传输线，当我们骑着自行车的时候，那根链条也是物质的传输线。年轻人的思想是自由奔放的，毫无顾忌地构造着物象世界一幅物质流动的美丽图景。热传递过程其实也是物质的暗流过程。热传递过程从微观角度而言，是通过分子碰撞的过程来实现的能量传递过程。在分子碰撞过程中，分子之间有着物质的转移。在不平衡的热交换过程中存在着不平衡的物质交换。热量的流动之中有着物质的暗流在流动。
　　我曾经写过 ' 力与物质的暗流 ' 一文，手稿已经流失。现在也很难回忆起其中的内容。总而言之，力的作用是和物质无法分开的，功的过程应该是物质的转移过程。当然，物质的种种暗流我们无法直观地察觉到，但是，为了物象的形象性理解，物质的暗流设想是令人兴奋的。在我的理解中，电场加速电子以后，电场也就跟着电子跑了，组成了更大的电子。这也就需要动态的物体概念，以及物质的无限可分性质。宇宙空间里到处充满着物质，以及真空并不存在等等朴素的信念又重新想起，一幅由物质运动构筑的物理图景应该是科学的完美理想。

　　４．物体运动的极限速度现象
　　本书作者关注科学问题也许开始于一个有趣的的说法――不管多大的力也不会将一个小小粒子进行无限加速。尽管一般而言这一结论有违通常的物理分析，但是这一说法也比较符合这样一种经验感觉，小的个体容易获得较大的运动速度，但不管多小的粒子可能不会获得超过光波的运动速度。对于力不能将物体推向无限高速的运动这个问题，我们可能首先会想到拿 ' 马拉车 ' 的事情来作个比喻，马不可能把车拉得快于马的奔跑。反过来，这一说法如果是实验事实，这说明通常的朴素物理方法存在问题。科学实验的发展证实了我们的一些合理的说法和经验感觉，实验证实了电子不管受到多大的电压加速没有获得超越光波速度的运动。
　　物体运动存在着速度的上限限制，这一点是可以理解的。对于现象世界的总体考察不难发现一个常识，微小的物体容易获得较高的运动速度。既然如此轻微的光子都只能以一个有限的速度飞行，那么笨重的物体又如何能够获得超越光速的速度呢。早年在科普文章里获悉，螺旋桨飞机无法获得超越声速的速度飞行。正因为这样的原因，超音速飞机都是以喷气发动机作为动力的。螺旋桨飞机为什么不能获得超音速飞行，这里有着技术上的原因。可以想见，如果螺旋桨飞机接近音速飞行的时候，旋桨其桨叶的转动速度必定远远大于了音速。一个物体超越音速飞行所受到的阻力也是超常的巨大。旋桨飞机在速度 200 达时（米/秒，简称 达 ）性能很好，再提高速度，特别是在接近音速 ( 15 °C 时约 340 达 ) 时，就遇到了一个不可逾越的障碍-音障。所谓音障，就是当飞机的速度接近音速时，阻力会突然增加，因而产生强烈振动，使操纵失灵，升力下降，甚至丧失速度。飞机没有了速度，也就没有了升力，结果会机坠人亡。研究证明，活塞螺旋桨飞机无法越过音障。由于这一现象的提示，我猜测物体运动速度以光速为上限大概也有着形象的机理。在 R . Resnick 的量子力学的书里，我发现有人认为凡是所谓能量的转移过程或是波的传动或者类似于子弹传送的动能。由此，我总是喜欢把物体的受力作用想象为子弹对于木块的冲击。在这一事物模型之上，我们不难发现物体不能被无限加速的道理。当木块被子弹冲击得和子弹一样快的速度逃离的时候，子弹还能追上木块给木块以加速的力作用吗。也许，过去人们的错误推论是由于抽象的力的概念。由此看来，Aristotle 的马拉车力学模型倒是乎更接近于事物的实际情形。车所能奔跑的最快速度，并不决定于拉车的马匹数量，而在乎马的性能即在自由奔跑时所能获得的速度。物理世界里，决定着力所能把物体加速的极限速度，是物质的运动速度。物质运动的速度不是无限的，而是有限的，有限速度的物质运动不可能把物体推向无限的运动速度。子弹不能把木块打得快于子弹的速度运动。Newton 的领悟更接近于事物的本质，Aristotle 的马拉车模型也许更符合物质运动的实际结果。科学新的发现是不是在昭示我们回到经验时代和神灵时代？科学肯定不会彻底回到经验时代和神灵时代，但是如果我们赋予物质体以某种生命般的意义，即微小的质体不是存在抽象的过程而总是存在着内部复杂的系统过程，某些物象也就变得非常能够理解。
　　想来，很多事情似乎并不超越人们的理解能力，上帝并没有故弄玄虚地构造物象世界。很多事情也许是人类自己在这里想得过于抽象和神秘。






　　５．运动物体膨胀的构想与时钟的走慢
　　本书作者也有幸早年从无锡轻工业学院朋友那里得到一本早期的论文集，书中有德国学者 Heisenberg 先生的很多文章。在 Heisenberg 先生的文章中提到很多的物理现象，其中高速质子束与高速质子束碰撞实验中有效碰撞截面积增加的结论引起我的兴趣。这一实验结论与一个世纪以来主流科学的理论结论正好相反。事情说的是这样一个现象事实，即越是高速运动的粒子束对撞实验中越是有更多比例的粒子发生碰撞事件，这可能意味着引力中运动的粒子实际上不是延运动方向缩短，而是运动粒子拥有更多的物质数量的同时也拥有更大的空间伸展和内部运动世界的变慢。如果我们相信引力中的运动物体确实有一种真实的膨胀效果，引力中的运动粒子寿命延长和引力中运动的时钟可以走慢因此变得容易理解。也许这是一个非常通常的道理，就像人的体重增加会导致一个人变得行动迟缓，也像地球的膨胀会导致地球转动变慢！
　　相对性理论指出的时钟走慢现象和所提出的时间延长一说，是相对性理论的奇妙魅力之处和理论的中心问题之一。应该说，人们应该从现象中总结理论，然而我们之中很多人像我这样只能从理论中学习物象。时钟走慢这一物象也是最初从狭义相对论讲义中了解到的。我觉得时钟走慢是可以理解的，而时间延长的说法则不容易被人们所真正弄懂。可以相信有时钟走慢这样的物理性现象。我最初的理解是，时钟是一个由摆的振荡节奏控制的转动机构。如果时钟在各种物质场中的整体运动能够导致时钟机件长度，机件质量，受力效果三方面因素中的任何一方面因素产生变化，都将会引起时钟走时速度的变化。运动的时钟既然存在着质量的增加现象，构成时钟的构件会不会因为运动时钟的质量增加也可以分享到一部分质量增加呢。如果运动时钟会因为时钟的整体运动导致时钟内部的机件的质量增加，它应该可以影响到时钟机构的走慢。
　　据讲义介绍，高速运动的不稳定粒子可以有更长的寿命。当然，说起来这与时钟走慢是同一种事体，但是，寿命延长的机理比较起来更难以想象。Heisenberg 先生在他的文章里透露了他对于这一问题的无比困惑。他说，μ 子的平均寿命只有 1.6 ×10 - 6 秒，即使以光的速度也只能行走几百米的距离。这种产生于几万米远的大气外层的粒子何以在地面上可以检测到呢。看来，不稳定粒子以怎样一种机理使其过程延续更长的时间，不是一件容易搞得清楚的事情。
　　后来，我想到运动时钟的走慢可能与物体的运动膨胀现象有关。或者说事情是这样，在内部运动速度受到外部运动影响不大的情况下，运动时钟的走慢可以推导出运动时钟膨胀的结论。我的想法是所谓 时钟走慢，指的就是时钟指针运动角速度变慢。其实，最初我是从运动时钟走慢现象中，根据运动学定义算式 ω = v / r　　推断时钟指针的运动角速度变慢，而指针尖端运动速度减少有限，从而得出运动时钟的指针必然伸长和时钟必然膨胀的结论。然后将此结论与 Heisenberg 先生的论文介绍的质子束与质子束碰撞实验中质子有效碰撞截面随质子动能增加而增加的现象加以联系。质子对撞实验中有效截面的增大能不能说明运动物体的膨胀？现代科学当然不会承认粒子的碰撞截面可以表征物体的长度性质。承认了粒子的碰撞截面可以表征物体的长度性质，岂不等于承认了相对性理论的错误！在关键问题上人们的观点总是不会含糊的。但是，奇怪的是科学却并没有因此完全拒绝 Rutherford 的长度测量方法，即用粒子散射方法得到的有关原子核大小方面的数据。另一方面，如果物体正像相对性理论所描述的那样，沿运动方向缩短，运动垂直方向长度不变，就很难理解运动质子的碰撞截面可以好多倍数地增加这一实验事实。但是，我没有发现有以往的和现在的学者以此来否定相对性理论在运动物体长度方面的结论。当然，即使有过这方面的理论责难，战火硝烟或早已散去，或信息闭塞的原因，所有的争论史实没有被本书作者发现。或许的确是为了避开与相对论结论的矛盾，人们在建立渐近区理论处理粒子碰撞现象时，发明了“有效碰撞截面”一词。



　　另一方面，从更多的物质需要更多的运动空间考虑，我们也倾向于运动物体拥有更大质量的同时拥有更大的空间伸展。
　　一直来，我只能从思想意识方面对相对性理论提出批评和质疑，但是我也在一定程度上意识到对于主要依赖于实证哲学走上物理科学舞台的带有唯像性质的理论来说，它也许只是佩服来自于实验结论的说服。而这一貌似主理而实则不免带有唯像性质的理论在吻合实验方面一直来做得很不错。所以寻找这一理论的实用功能方面的缺陷是非常困难的。运动物体膨胀的想法使我不久明白相对性理论在这一领域可能存在实用功能方面的缺陷。所以，运动物体膨胀想法的发现令人兴奋，而且这一比较新颖的结果与相对性理论的结论恰好相反。这给从实验上判别这方面理论的正确与否提供了一点可能性，从而使本人在这方面的工作有可能不是总是枉费心机的工作，这也鼓励着我把这方面的工作坚持下去。这也是形象理论与相对性理论之间在物象理解结论方面其中为数不多的明显不同的结论中的一个。这也部分印证了我当初认为的不好的理论能够得到一些正确的结果，但不是总能得到正确的结果。众所周知，相对性理论在长度方面的结论并不能像它的其它结论那样吻合实验结论和令很多人满意。
　　如果我们能够相信运动物体的膨胀想法，那么，很多难以理解的高速物象就会有一个完整的形象图景。也由于物体运动膨胀概念的发现，很多困惑物象突然变得豁然开朗。时钟走慢和粒子寿命延长主要是由于时钟因于运动膨胀和运动膨胀的粒子系统，系统分解需要更长的时间。正像更加稀薄的物质分布化学反应需要更长的时间。运动物体拥有更大的质量和运动物体拥有更大的空间伸展这两个说法也比较和谐。当然再好的想法最终还都离不开要由实验方面提供更多的支持。只有越来越多的实验支持这一想法，地球绕着太阳转的想法才能成为人们能够接受的观念。
　　说到实验验证方面，相对性理论与实验结果总有魔术般的吻合，这也是这一理论能够成功的功力所在以及这一魅力导致了大部分专业物理学家对于这一理论的崇拜心态。一般说来唯像性质的理论存在牺牲科学整体和统一的一面，却不乏在特定的历史阶段具有很好的分析和解释新的实验现象的功能。但是，关于长度方面的验证迹象却总是不能像其它方面的实验结果那样吻合理论。这方面的实验迹象一直来总是很有趣的，不多的人们是说根据实验认为在运动电子上观察加速管变短。可是，为什么人们只能说根据实验认为在运动电子上观察加速管变短，为什么我们不能根据实验得出我们从实验室角度看运动的电子存在沿运动长度缩短效应？加速管变短肯定不是事实，从运动电子角度观察加速管变短应是一种表象，实际上是运动电子膨胀以后产生的周围世界变小这样一种相对大小效应――难道你不认为世界在长大的孩子眼中会变小！
　　不过有时想来世界就这么简单，倒是真有点让人不敢相信。既然世界原来是如此简单，为什么我们的科学把它搞得如此复杂呢。这个问题也许只有专业的科学哲学家才能够很好地回答了。不过，类似的事情，在现在看来，地球自转是很简单的吧，甚至古希腊时代就有希腊学者提出了地球是转动的观点，为什么直到伟大的学者 Copernicus 还圆圈套圆圈搞得那么复杂呢。至于相对性理论又是如何得到运动物体长度缩短结论，我也知道这是 Lorentz 变换的结果，不过我总对于物理学中这种过于数理性的方法持保留态度。
　　不过，关于物体膨胀可以导致物体转动变慢这一说法，我们不乏直觉观念和经典物理学上理解的方法。由角动量守恒原理可以知道，转动物体由于某种原因导致体积膨胀，转动物体必然减慢转动角速度。比如，体操运动员表演旋转舞姿时候，当他收拢手脚紧缩时候，他会转得飞快起来，当他重新撒开手脚时候，他又会转得慢了。所谓时钟走慢，不就是时钟指针拥有了更小的转动角速度而已。如果时钟会因于运动而膨胀，那么，时钟里的所有转动依据角动量守恒原理都将减慢转动角速度，当然也包括时钟指针的转动角速度。如果有一天上帝把地球变大一倍，我们围绕着体育场跑一圈是不是需要更长的时间！
　　抑或是信息的闭塞，我没有发现其它学者提出类似的观点，即认为物体不是沿运动方向缩短，而是沿各个方向膨胀。但是这并不妨害我对于运动物体膨胀想法的执着。运动物体膨胀想法的发现为各种非常物象的形象图景提供了本人认为是非常满意的一种思考思路，这也是本书作者的形象理论一个很有代表性的结论。重要的是在这一想法基础上能够得到其它更多的新颖结果。所以形象理论对于物体运动膨胀这一想法的坚信是自始至终的，如果这一结论无法赢得多方面的实验支持，本书作者将为科学感到遗憾。
　　也许，为高速物象寻找一幅机械学图景事实上终归不是一件十分困难的事情。困难的事情是要寻找到这样一些物象，不给现代的科学留下丝毫的辩解空间，这一工作才是非常困难的事情。光速太快，中间过程无法捉摸，光速的参照系可变性与光速的参照系不变性一样至今仍然没有获得严格的实验验证，其实这类观点可能永远不能获得严格的实验验证。长度方面的现象验证也同样存在着困难，宏观长度的变化效应太小，纳米级的长度变化，会完全淹没在力学和热学的长度变化之中。微观的长度又太短，高速运动中的粒子，怎么能肯定它是 1.0 纳米而不是 0.1 纳米，这为旧理论的捍卫者的辩解留下了空间――即碰撞截面能否表征所谓物体的长度性质。在关键的问题上，人们总是不会含糊的，所以不能期望，相对论者们会承认粒子的碰撞截面能够表征物体的长度性质。
　　本书作者注意到理解现代物象世界中的时钟走慢现象，关键的问题是，时钟走慢就是时钟指针的转动角速度减少。事情正像膨胀的地球会导致地球的转动角速度减少一样，运动膨胀的时钟时钟指针转动角速度也会减少。如果有人有办法让太阳系中行星的轨道膨胀，同时在这一过程中我们假定角动量守恒原理依然成立，那么行星环绕太阳转动同样的圈数肯定需要更长的时间。在这里，行星和太阳的连线也许是某种意义的时钟指针。这一意义的时钟指针的转动角速度随太阳系行星轨道膨胀而减少。那么由此我们可以想到运动膨胀的通常时钟指针转动角速度也可以减少，时钟也许不过是更复杂的行星系统而已。
　　由于实验条件的限制，无留辩驳空间的相对性理论的实验反例是不多的，根据本人的理论猜测，长度方面的结论可能是相对性理论在指导实验方面做得最不好的地方。我们并没有被明确的告知，长度缩短与实验结论存在距离。不过获知这方面的很多迹象，例如超级对撞机项目获得的支持在逐渐消失，核聚变装置的实际工作达不到理论效果，重离子碰撞实验中出现许多困难…… 很多人在问，实验中的高能粒子发生了 Lorentz 收缩了吗？如果考虑到我们无法获得完整的实验方面的信息，实验物理学家对于相对性理论的不满意程度也许比我们猜测得还要严重得多。
　　其实，即使我们假设相对性理论的结论是对的，高速运动的粒子拥有更大的质量，而长度在运动方向缩短，将会出现物质密度趋于无穷大的奇点。很小很小的空间里，集中密度很高的物质，想来也应该发生引力塌缩，而成为“小黑洞”。运动长度缩短从理论上说也不是很说得通。
　　或许，科学遗憾的事情是无法从机械学推导出 E = mc 2 这样的公式来。不过后面会讲到，这个问题的解决依赖于能量的动能解析。

　　６．一切能量是否都源于动能?
　　使我注意这一问题的原因是，我不太同意巨大的原子能来源于质量的亏损，物质可以转化为巨大的能量的说法。人们的观念理解，运动来自力的推动，力就是能量。然而，另一方面，运动的改变也可以产生巨大的冲击力量，从本质上说，力是否来源于运动? 化学能是否与电子的动能有关，以及原子核中核子的高速运动的动能是否构成了原子的核能? 在光子能量中，是否有光子平动动能 ( 1 / 2 ) mc 2 （以及还需考虑转动动能的）贡献？
　　能量来源于何处，这个问题一直来为人们所关注，但令人们想不到的是，即使是地道的机械论者，可能相信物质组织的热能构成于物质分子运动的动能，可能也从未想到所有的能量是否构成于物质运动的动能这样的问题。这个问题也许不是个小问题，如果一个人相信所有的能量构成于物质运动的动能，这无疑是在走向一种彻底的机械主义。如果这个信念是正确的，那么 Descartes 该是这一机械论思想的鼻祖。但是这方面的思想在现代科学不被鼓励。我为什么去注意这个动能论问题呢，事情是由于我了解到，由于物质结构层次的不断被发现（人们继发现了分子原子以后又发现了电子、质子、中子，且正在猜想更加深入的结构层次），同时也不断发现了新的运动层次和物质世界中不言自明的更多的动能的被发现。基于此，应该可以尝试基于这一思想的物理方法，也许我们会有所新的发现。
　　与万物源于水的命题一样，我们坚信一切的能量来源于物质运动的动能。也许是来自于机械学的深刻影响，我们习惯于以机械学的方法基础来理解这个世界。我们理解人们对于机械学的失望情绪，但是我们不希望人们因此断定这个世界不是机械学基础上构筑的世界。当然，最后机械学是否应该得到人们的注意，还是看这一思想方法上能够得到什么有用的结果。
　　相对性理论改变了动能的算法，但是对于光子，经典的动能概念上得到的结论 ( 1 / 2 ) mc 2 好像还是有部分描述了光子能量的图景。没有人怀疑光子的能量是 mc 2，可以想到光子还有内部运动层次的动能。不管光子的转动动能是否也是 ( 1 / 2 ) mc 2 ，至少至此我们可以看出把光子的能量理解为完全构成于动能总归是不难做到的。
　　引力势能也构成于动能？引力势能定域于何处？这是动能论的一个难点。不难假定，场是物质运动组织分布，场力势能构成于场态物质运动的动能。但是，引力势能做功以后即天体合并成为更大的天体却产生更强的引力场，黑洞具有非常强大的引力场。如果，宇宙均匀分布，引力势能最大，而此时引力场最弱。难道引力强度大的地方莫非真的是引力物质分布稀薄的地方？这一问题有待于做进一步的探索，但是，这不妨碍我们把动能论假设下去。――即一切的能量均构成于物质运动的动能。
　　我们差不多能够描绘非常物象世界的形象图景，但是科学不能停止在定性的理解上。科学有时候关键的事情是在找到一种物象模型的同时，应该给予定量的数学方法上的描述。或许能量的动能解释能够引出一套形象理论的数学方法。
　　从光子的动能解释中，我想一切的能量也许都构成于物质的动能。它的数学描述方式是：
　　　　 E = ∫1/2 v 2 dm 。
　　由此可以展开出形象物理的数学原理。这一数学原理被安排在本书的第七篇进行讲述。

　　虽然在朴素的思想上彻底理解科学迄今为止发现的整个物象世界还不能完全令人满意，本书作者相信科学迄今为止发现的整个物象世界中本没有玄虚的物象，也相信读者们在阅读了本书之后加深了这样一种感觉，即我们的宇宙世界中物质的运动和作用机制依然隐约存在。也希望通过本书的努力让大众学者走近或者进一步走近现代科学的物像世界。


　　其实，早在十年前，我就构思过写作物体论。一直来我总是不改初衷，为了人们能够更好的理解自然哲学的形象理论，坚信有必要以单独的篇幅向人们解释物质世界的构造图景以极其详尽的关于物质运动的系统层次结构问题。但直至今日，也不知如何能够向人们说明白关于物质运动世界的系统结构图景方面的种种背景问题。可能是有着比说服观念更为重要的事情，也许是说服观念的事情总是最后弄得人心情疲惫，以至于该做的事情一直来总是没有把它做好。

　　 0、物体论导论――物体问题的本质和物体的基本属性

　　电子是物质还是物体？或许，解说物质运动世界的构造图景的理论性事情，我们可以从这样一个简单的问题开始，电子是物质还是物体？――在人们的意识之中，微小的东西应该是物质，它们构成了我们观念上所知的物体。但是，仔细想来，电子又如何不也可以是物体呢。虽然，人们一直来没有明确地指出电子也是物体而只是把它看作微观粒子，但是，从世界是无限可分的观点上看，更确切的意义上说，我们认为电子应该说是物体！在这里，我们不必计较“电子是物质”这一说法最后是不是正确，我只想点明物体一词可以有着比以往观念上所知的物体更为丰富和深刻的内涵以及这一问题与原子论的物体模型有着紧密的联系。另一方面我们也可以看到，虽为简单的问题却也总是牵涉到人们对于物理世界的根本看法。
　　在很多的物理书里，物体这一概念被看作是一个不解自明的词语，找不到任何可能被人们认为是多余的解释。有一本物理教师手册倒是提到了关于物体问题的解释――物体是由物质构成的个体。虽然带着点中文字面解释的味道，无论如何，总算没有把物体一词排除在物理词汇之外。倒是我们的古人却曾是痴迷于物性问题的研究，留有长卷诗篇《物性论》。
　　当然，作为地球人类的物理学，构造正确的物体模型也许是物有所用，但是，要向各种风格的人们说清这个或许不是很复杂的问题，也必定不是一件容易的事情。我想大多的人们会逐步接受我的观点，物体不是一块简单的材料，也不是一个封闭的物质系统。我们认为，物体是由物质构成的某种整体或者系统，它强调的是物质运动组织的某种相对整体性。由于物质世界里物质运动的复杂性和多样性，作为物理学的物体概念不能把物体理解为一块简单的材料。我总觉得物体作为物质运动系统层次上的完整主体并不象很多人们想象的那样是一个极其简单明了的物理问题以及现代科学的一系列不如意的事情可能与我们把物体问题想象得过于简单有着不可分解的联系。
　　在相对性理论产生以前，人们就发现高速运动中的电子拥有更大的质量。人们考虑，既然经过加速的粒子拥有更大的质量，是不是经过加速器加速过的粒子拥有更多的物质数量，以及作为物质集合意义上的物体还是原来那个物体吗？
　　但是，关于此类并不复杂和抽象的简单物象的解释，却很难找到各类学者都能够愿意接受的一种解释方案。现代相对性理论，把运动粒子的质量增加现象解释成一种运动对象的观测效应――质量膨胀。在现代相对性理论里没有必要去考虑粒子加速以后是另一个新的粒子，也没有必要引进新的物体模型，给物理的力学保留了某种简单性。现代相对性理论在这个问题上依然把物体看作是一个封闭的物质系统。但是，不如意的事情是给人们留下了一个不怎么容易理解的质量膨胀概念。
　　在前一篇《物质论》中我详细地论述过世界为什么没有真空而是到处充满着物质。在这里，我也将本篇详细地论述为什么物体总是动态的物体和相对的物体。
　　打破封闭的物质系统的物体概念，也就意味着建立动态的物体概念。由于物体总是与环境之间不断地进行着的物质交换，导致物体经过时间的过程构成物体的物质组成总是发生了变化。比如，地球作为一个物体，由于太空中不停地有陨石降落到地球上，每时每刻地球有新的物质组成加入，地球每时每刻都是新的，今天的地球总不是昨天的地球。
　　如果科学需要关注物体的问题，其实，物体的问题是可以作为这样一个问题来理解，这一问题的 本质是如何在纷繁复杂的物质运动世界里抽象出各个物质运动层次的完整主体 。比如，飞机作为一个物体，它包含飞机内部的空气吗？我们说，一般地，人们在谈论飞机的重量时，所说的飞机不关心飞机内部的空气，不管是飞机设计师在计算飞机构件的总体重量设计飞机所需要的升力时，还是人们用磅秤去称量飞机的实际重量时都不曾关心到飞机内部的那个空气。然而，在谈论飞机的惯性时，人们所说的飞机实际上包含了飞机内部的空气，甚至可以更多一些。这是一个简单的例子，它引出一个关于物体的普遍问题――即物体的相对性，物体同时进行不同的物理事件实际上并不是由同一物质集合系统作为主体。看来，有些事情，人们原先并不完全清楚地注意到事件对象的完整的主体。
　　关于物体的动态性和物体的相对性，在这里，我们是想让人们明白物体总是动态的物体和相对的物体，物体的动态性和相对性具有绝对的普遍性。我们希望能够将物体的动态性和相对性推广到整个物理学领域（包括整个无限的宏观领域和无限的微观领域）。
　　当然，在这里，我们看不到有关物体相对性方面的具体的实用性的物理意义，这方面的事情一般不容易为人们所注意到。物体的较为隐蔽的相对性是在研究形象物理过程中发现的，形象物理推导出一个连作者本人也感到意外和惊奇的结果――地球的公转质量大于地球的自转质量，地球系统中有部分物质组成不参加地球的自转运动。也正是这一点，作者觉得有必要写作《物体论》。

　　 1、以往科学中孤立问题的思想方法基础

　　何谓孤立问题的思想方法基础？在这里，抽象的概念可能不好理解，还是举个例子说吧。不知道大家是否还记得力学中的有关“隔离体”的解题方法，我隐约觉得这种方法有点像是一种基于孤立问题的思想方法。当然这里所说的事情更多地是指作为物理方法我们能否撇开事物的环境来简单地考虑一个事物单体。从这一角度出发，我们觉得科学很多时候喜欢在坐标系中讨论孤立的物象，这种思想方法应该是有问题的。但是令人遗憾的是现代科学非常习惯于讨论坐标系中孤立物象。现在说说孤立问题的思想方法的历史起源。
　　历史上，经典力学为了说明地球的运动，Galileo 提出了最初的和朴素的相对性原理：对于一个相对于惯性系作匀速直线运动的物质系统，其内部所发生的一切物理过程，都不会受到物质系统作为整体在空间中作匀速直线运动的影响。当时，很多人们不相信地球是球形的、是转动的和绕着太阳运动的。人们认为如果地球是球形的，地球另一边的人为什么不掉下去。如果地球是运动的，我们跳起的时候，就不会落回到原来的地方。千万不要以为这是十分可笑的问题，其实，过去的历史并不是对于每一个现代人都是清楚的。也许事情是人们接受了物象的事实，然后从乘船的经历中领悟了地球的运动。在运动的船上上抛物体可以落回到船上原来的地方，这并不表明船不在运动。同样人在地面上跳起可以落回到地面原来的地方，不能表明地球不在运动。科学的伟人更为此总结出事物的与其说是普遍的原理还不如说是普遍的表象事实――对于一个相对于惯性系作匀速直线运动的物质系统，其内部所发生的一切物理过程，都不会受到物质系统作为整体在空间中作匀速直线运动的影响。但是这一原理作为物理方法基础非常有用，它告诉我们，研究地面上的一般力学问题，可以不考虑地球的运动。事实上也的确如此，几乎所有的工程力学问题，环境的因素只要考虑地面上物体的重力就远远足够了。
　　历史上，这一思想的发现是划时代的伟大发现，他克服了人们某种错误的直觉意识。也因为这一原理的创立，为孤立问题的思想方法奠定了基础。
　　相对性理论的创立，从理论上改变了单个物体的孤立问题的思想方法。相对性理论认为物体如果没有参照系是无所谓运动和静止的。但是相对性理论把参照物与数学坐标系等同以后，问题还是坐标系中的孤立问题的思想方法。运动是不能对于孤立物体而说的，但是各个相对运动之间的联系还是独立的。选定了某个参照系以后，我们就用不着考虑别的问题，我们完全有理由在运动的火车上得出地球质量膨胀的结论。在这里，我们用不着考虑地球系统在太阳系中的运动，也用不着考虑太阳系在银河系空间中的运动。地球相对于火车的运动可以作为一个孤立的问题。
　　但是凭着实用的魅力得到的科学结论多少让人们感到困惑和无奈。在运动的火车上真的会感觉到地球的质量膨胀以及这是一个真像的效应吗？
　　我们认为科学作为一个发展过程，科学的初期发展简单的方法基础能够得到人们的理解。在科学发展的初期，人们需要把复杂的问题分解为简单的问题，这也是科学发展水平和人们认识问题能力的限制所致。但是随着时代的进步，这方面的问题不能老是被我们所忽视。――
　　很多迹象表明，地球系统中的某类物象，我们不能不考虑地球这个系统的作用。比如地球系统中的光速，它不能离开地球这个系统来考虑问题。光波来到地球系统以后，它会受到地球这个系统的作用，以相对于地球系统以 299792458 达的速度运动。粒子的质量膨胀可能是与地球这个系统的环境摩擦造成的一种物质吸附效应。另外，在运动的电子上看加速器管缩短肯定不是事实，真正的事实是运动电子的膨胀。应该说明的一点，我们暂时无法说明系统的特殊物理作用，但是如果我们能够承认地球系统在地球系统中物象的特殊地位，很多关于物象的矛盾说法马上可以得到很好的克服。
　　基于数学风格的相对论是没有到考虑这方面的问题，而且从理论上声明没有什么理由认为一个参照系比另一个参照系更好些。是啊，也许的确没有什么理由可以认为一个参照系比另一个参照系更好些，但是另一方面我们也好像没有什么理由可以认为地球上的物象可以撇开地球这个现实系统来考虑。

　　 2、物体是物质运动系统和物质运动的系统性

　　物质运动的系统性问题像其它的概论性章节一样是比较不容易论述的问题。
　　迄今为止我们的科学研究太阳系中的行星运动采用太阳坐标系，研究地面的运动采用地球坐标系，这么使用着就这么使用着，没有人关于参照物问题做更多的有无物理性意义的深刻思考。好像事情的确有点儿像 Einstein 所说，只是为了使用和方法上的方便。虽然今天有很多人们（比如秦元勋、郑铨、程稳平、马国梁、耿宪温等学者）依据很多事实提出参照系的不平等性和参照系的层次结构，然而从纯理论上提出参照系的不对等性依然十分困难，也许正因为这一点，Einstein 认为没有什么理由认为一个参照系比另一个参照系更好些这一观点依然没有在理论上被完全说服。新世纪的钟声即将敲响了，在这新旧世纪交替的时刻，我们面对即将过去的科学世纪和展望科学未来，我们感到科学脚步的沉重，我们寄予新的世纪里科学在发现更多新的物象的同时科学也能够再次走近大众化人们的思想。
　　在序言中我论述过科学新的困难问题主要是由于两个原因：1、在抽象的力作用下在清晰的空间里运动的物体动力模型-物质问题；2、孤立问题的思想方法基础-物体问题。第一个原因在《物质论》中已经作了阐述，第二个原因在上一节中做了阐述。
　　本篇主要针对孤立问题的思想方法基础继续论述物质运动的系统性概念。
　　物体是物质的运动系统 。在形象理论里，物体是作为物质运动系统来进行理解的，反过来我们认为也可以将物质系统简称为物体。基于这方面的原因，本书将物质系统的问题放在《物体论》中讨论。我以单独的篇幅来阐述物体的问题，其原因之一也是希望人们明白应该从物质系统意义上来重新理解物体一词。
　　物体是物质的运动联系系统，不论大小，只要具备相对独立的运动联系的整体性，都可以称为物体，比如小至电子，大至太阳系、银河系都可以称为物体。大的东西被称为物体，人们一般是不会搞错的，小的东西却很容易搞错，人们总是喜欢把电子这些粒子们当成物质而忘记了它们虽小却是一个个物体。我们强调内容重于形式，不以大小论物体。我们强调物质概念与物体概念的区别。而对于光子，不要看它也有“子”字尊称，把它当作物体。其实，光子更确切的说还是应该回去叫它光波。它的很多表现倒更像是物质组织的性质，其与环境的紧密联系性质表明光波不具有运动联系的相对独立性。光波可以是我们研究的对象 Object，但有缺陷于动力联系方面的整体性 Body。从这一意义上说物体，Body 一词优于 Object 一词。
　　我在解释什么是物体的时候，认为物体是一个动力联系体，是物质运动的系统。其实，物体本来就应该作为物质的系统来理解。物体不是由物质构成的个体，物体是由物质构成的整体。它强调的是整体性，而无须强调是单体还是群体。
　　所以，我觉得物体论如果翻译成英语，还是叫做关于物质系统的理论比较好。
　　有一个问题，物体是物质运动系统，物质运动系统也是物体，物体与物质运动系统有什么区别呢。我们说没有，没有任何的区别。只是，当物体一词与系统一词放在一起的时候，我们将作为直接子系统意义上来使用物体这个词。
　　何谓物质运动的系统性？我认为物质运动的系统性有多层意思：1、物质运动必然趋于构成多层次的相对独立的物质运动系统，物质运动系统或者称为物象系统，物质运动世界这一属性现象源于物象的群聚性，其基本动力源于各种引力作用；2、系统由物象构成，却反过来对于构成系统的物象具有物理性的控制作用和外层物理作用在物象比例方面的屏蔽作用，比如我们感觉不到地球公转对于地球自转和地球上时钟等运动的影响。3、系统中的物象表现为具有某种物理性的共性，而且这种物理性的共性深深地依赖于系统；4、系统参照系对于系统中的物象具有特殊的物理意义和方法意义。
　　其实，物质运动世界表现为物质运动的系统性和层次性这是显而易见的，比如地球系统无疑是相对明显的和比较集中的现象系统。而地球又是太阳系的诸行星之一，太阳系是茫茫银河中一个美丽的孤岛，它无疑也是相对明显的和比较集中的现象系统。对于宇宙物质运动的系统性和层次性或者说宇宙的行星系结构，我们是不是会想到这里有着一种物理性的本质或者这只是一种普遍的物象？
　　物象的群聚性。物象世界的系统性表现表明物象具有群聚性以及物象世界的系统性是物象群聚性的演化结果。当然这一群聚性应该源于物质世界的万有引力属性。所谓系统即物象的群聚体。人类社会的城市化是不是本质上也属于物象的群聚性，我无法肯定。但是这两个东西的确有点类似，这是肯定的。人类社会的城市化是一种经济优势的驱动，物象的群聚性是引力的作用。但其结果都导致了某种凝聚态。也许宇宙的原始是完全混沌的，那个时候物质没有集聚成为系统，层次未分，当然无谓参照物的大小和好坏，从这一意义上说也许相对性理念到的才是更本质的东西。也许正是这一点相对论者认为没有理由认为一个参照系比另一个参照系更好些。但是，现在我们的宇宙现实状态毕竟是具有系统层次性的，从这一意义上说，相对性理念可能就是错的了。
　　系统起着某种类似于“行政区域”的物理作用。物质运动世界的这种物质运动的系统性和层次性是否具有其物理意义，比如地球，它是由地球上的所有物象构筑而成的物象系统，物象构筑而成系统以后，这个地球系统对于构成这个系统的物象是否起着某种类似于行政区域的物理作用？比如地球上的生命现象苛刻地依赖于地球这一系统而存在。我们知道我们的地球是迄今为止我们已经发现的唯一拥有生命现象的星球。为什么宇宙空间是这么寂寥，这么不容易产生绿洲？这是研究宇宙生命课题的学者们关心的课题。由此，面对被严格限制在地球系统中的生命现象，我们能够得到什么样的感想呢。不管是否能够理解生命现象的偶然和可贵，至少我们理解下面的事实，可以这么说，上帝划出一个地球“行政区域”，在这个区域里，允许生命现象可以发生。地球生命界限的事实逼迫我们承认地球系统在这里表现为类似于“行政区域”的作用。不过，如果我们承认对于生命现象地球系统在这里表现为类似于“行政区域”的作用，那么我们是否会进一步考虑这种作用可能不会只是对于生命现象而言，这可能是一种普遍的物质运动的系统性问题。由于问题的困难，这里我先想说说其它问题。
　　物体与系统之间的联系。应该说物象群聚以后，群聚体（系统）中的物象应该拥有更加紧密的物质运动关系。其中的物象与群聚体中所有其它物象的紧密关系应该具有某种整体的效果，这样的总体效果如果存在，即我们认为的物象与系统的物理学关系，我们认为这种关系不仅仅只是引力关系和运动的参照关系。这个关系中新的内容是本文所关心的问题。当然这种物象与系统的关系肯定不单是指物体受到系统的万有引力问题。诚然，认为系统仅仅对于物体起着引力和运动的参照作用是不对的，比如我们站在地球上，我们当然不能只是关心我们的体重和我们相对于地球静止这就是我们与地球的全部关系！我想地球上的人除了不知事的小孩没有人会坚持这样的观点，哪怕是最笃信相对性理论的人我想也应该是这样。也许有人认为物理学所说的物体与物体的关系应该是指那些物理性的关系，但是我想即便是物理性关系，物体与系统的关系也不可能仅仅只是引力和运动参考的关系。既然这样，那么物体与其系统还有什么样的物理性的关系呢？
　　系统对于物体的控制和物体对于系统的依赖性。我们认为系统对于物体的控制和物体对于系统的依赖性是多方面的，尽管物体对于系统的依赖性在生命现象中表现得尤为严重，但是我们认为物体对于系统的物理性依赖性也是严格的。对于生命现象，地球是我们的生活环境，我们依赖于地球这个生命环境而延续着生命，我们一刻也离不开地球。我们与我们的生活环境之间有着千丝万缕的联系，比如呼吸空气、感受大气温度和大气压强。同样我们认为，比如宏观物体中原子的质量、振动快慢、特征尺寸不是绝对的，而且也严格地依赖于其系统。其实这些关系源于系统对于系统中的物体的控制作用。我们认为高能物理现象不是运动相互观测效应而是一类系统性现象，这些现象仅当物体相对于系统运动时才产生。严格地说，物体相对于系统运动是指物体在系统物质分布环境中运动，确切地说可能应该是使用穿行一词来得更加合适。
　　物体与系统的不对等性。物体与系统在规模方面不对等性导致物体对于系统的作用只是影响，而系统对于物体的作用则是控制。物体对系统的影响力小，系统对物体的影响力大，这是容易理解的。陨石的降落对于地球是有影响的，但其影响是非常微小的，甚至这种影响不为我们所察觉。但是地球对陨石的影响则是不可忽视的，地球大气可以摧毁细小的陨石。


　　 3、物质运动系统的层次结构

　　有学者觉得物质系统的层次结构是人为的划分。这个问题我想来想去想了近十年不知该怎么回答好。在一些人看来不言自明的事情，在另外一些人眼中却总是困难的问题。也许，这个问题好像有很好地学过万有引力定律的人还在问，地球下面另一边的人怎么不掉下去，你能对他解释些什么呢。后来，我觉得这个问题是说 宇宙中的行星系结构作为一种普遍的物象是否具有物理理论意义。
　　关于参照系之间的平权假设，是现代理论物理学相对性理论一个基本的前提思想。虽然参照系的平权假设会马上会导致很多逻辑矛盾的结果，但是参照系平权假设本身却不免有时听起来很有道理。这主要是因为，在人们的物理观念中，参照物与坐标系所起的作用是相同的，所以当第一次看到“各个坐标系都可以用，没有什么理由说明一个坐标系比另一个坐标系更好些”这一陈述时，本书作者也曾觉得 Einstein 这一观点非常有道理。只是后来渐渐觉得这样的观点是相对性理论各种自相矛盾结论的根源。现在，我完全可以深信不能从坐标系的对等性来说明物质的动力学系统之间的对等性。但是，作为相对性理论，它无论如何不能放弃这一坐标系平权思想，因为放弃了这一相对性理论的基本点，也就必然要放弃相对性理论的整个数学方法以及两个前提假设，从而放弃整个相对性理论思想方法体系。
　　虽然外层系统与内层直接子系统之间的不平权设想可以克服许多逻辑上的混乱和矛盾，但是，外层系统与内层直接子系统之间的不平权思想不是显而易见的。数学的推导也许也不能完全说服人们的观念。是啊，虽然可以指出，系统质心参照系的本质思想是近环境参照系，大系统是各直接子系统的现实环境。对于一个具体物体而言，它的物理行为受到近周围的引力物质组织物理温度的现实控制，而这一物理温度决定于那个直接的和现实的系统。比如，要讨论船的运动，不能离开海洋这一水体环境，讨论飞机的运动，不能离开空气这一大气环境。但是，现代物理学有个特点，就是不怕数学的烦琐复杂，因为物理学家们有的是数学方法和数学演算能力，但希望工作在简单的物象模型上。也许，他们缺少工程师做模型的职业意识，一方面不知道科学存在物象模型上的缺陷和方法的理论误差，另一方面缺少现代工程知识，不能借鉴现代工程科学丰富的物象模型来发展理论科学。我们认为，系统是物体的现实环境的总体，是物体发生动力学行为的现实环境，物体的动力学行为总是受到环境的影响与控制。但是物体反过来是系统的环境则显然不能成立。作者认为，就因为物体与其系统在这一点上不可能对称和平权，导致参照系之间的不对称和不平权，以及坐标系的平权意识在处理具体动力学问题时，并不完整真实地反映客观的物象规律。

　　物质系统空间运动上的层次性，应该说是天地自然演化的结果，最多或者说是上帝创造的。也许是物质系统在空间运动结构上的层次性，决定了其物理上的层次性。如果说上帝喜欢这样一个分层次的物质系统，我们不理解又有什么办法呢。如果我们想问，上帝为什么不把宇宙造成这样，宇宙不是一个多重的行星系结构，而是宇宙中物质组织与物质组织之间没有引力和运动，物质在空间上均匀一片，或者就如 Einstein 所言，宇宙中只有一个物体，也许这个问题只有去跟上帝讨论才能讨论清楚。不过，我想指出，在这样的宇宙中，绝对也没有我们，更不会有我们这样的智慧生物在研究物理学。
　　有时想来，人们不理解一个东西，不等于这个东西就是错的。如果以易于领悟标准来判别理论，那么现代物理学的大多理论都不符合这一标准的要求。
　　真理是上帝创造的，可是，上帝又总是不愿清楚地告诉我们什么样的东西是真理，让地球人类在日复一日的猜谜语，一代接着一代地在设计着理论体系，看看是否能够更好地解释这个物象世界。
　　这一对物质系统划分层次的方法是我的发明或者仅是我设计的一种物理方法。可是，当我们无法怀疑相对于地面运动的物体总是表现出质量增加、内部运动变慢等效应，而无法从运动的飞机上观测到地球的质量增加、地球转动变慢的时候，以及在系统地考察了我们所知的物象体系以后，我们不得不承认飞机上的物体与地球系统从物理意义上说不是同一等级的物质系统。同样，把地球与太阳放在平等的地位，也将使很多太阳系物象变得无法解释。基于所得到的物象事实，我们认为为了更好地解释已经获得的物象事实，不妨尝试物质系统分层次的物像分析方法。
　　其实正像人们知道的那样在经典力学中说明参照系的不对等性有一定的难度。也正因为这一点，Einstein 提出坐标系的平权思想。然而，坐标系的平权思想又马上会导致逻辑上矛盾的结果，留给人们一个否定相对性理论的理由。从现象来考察，很难确立参照系之间的绝对平权，但是在理论上又很难找到参照系不平权的令人信服的理由，科学的难点也许就在这里。所以现在想起来，很多人不服系统质心参照系的特殊意义，不是不可理解的。
　　参照系的动力学不平权问题正如郑铨老先生所说车撞人不能说成人撞车。这种问题不能单从车和人的问题上考虑。我们不能离开地面这一事件环境来考察地面上的动力作用事件。其实，单从运动学角度讲，参照系也不是等效的，认为哥白尼的伟大只是把坐标系从地球搬到太阳上，这话听起来很勉强。我们认为参照系的平权意识来自于物体运动的分散性意识。在这样一种意识下，认为运动物体之间只有相互运动的关系，由此得到各个参照系系的平权意识。
　　物质运动的系统性一直来为数学物理学家所忽视。他们坚信数学的无穷创造力，坚信孤立事件的规律可以合成出物理的世界，却而忽视物象世界的运动整体图像和事物的无可分割的整体性和联系性。他们撇开绝对的分子热运动世界去孤立地考察一个个独立的分子运动，从而得出空气分子运动的相对性和一切运动的相对本质。我们认为，正因为以往的科学中忽视了物质运动的系统性问题，所以无法找到参照系之间不平权的理由。物质运动的系统性问题与参照系的平权意识看起来好像没有关系，其实，我们认为正是 物质运动的系统性决定了系统与系统中的物体的不对等性。
　　那么何谓物质运动的系统性呢。我们认为，物质世界中的物质运动是普遍联系的，但物质运动世界中又存在许多物质运动联系相对独立的整体，相对独立的物质运动联系的整体称为物质运动系统，系统中物体的物理行为总是受到系统环境的实时控制，这种性质称为物质运动的系统性。我在《物质论》中说明了宇宙世界没有真空，世界是原气的海洋。因此，基于物质运动世界的系统性，物体总是生活在具体系统的原气环境之中，其物理行为总是受到它的系统原气环境的实时控制。
　　物质运动的系统性其实就领悟于各种物象效应的不对称性。
　　我们可以借助地面的自转运动来推动火箭的更好发射，但是，这却完全无助于地球系统的转动数量的丝毫增加。因为火箭的所有行为没有跑出地球这个系统，系统不会因于内部的物理事件失去角动量守恒。同一动力事件对于系统与系统内部的物体所产生的效果是完全不同的，这就所谓系统与其内部的物体并不对等的理由。系统可能会因于系统内部的事件导致系统的规模变化，但是系统在规模不变的情况下，不会因于系统内部的事件导致系统发生物理性质的变化。系统比之于系统内部的物理事件，具有更高的稳定性。宇宙是一个物理性质固定的物质系统。
　　其实，物质世界的运动层次性是一个客观的事实，一种物象景观，只是一直来人们熟视无睹它的理论意义。我们从物质运动世界的层次结构中发现了参照物的不对等性质。


　　 4、物体的动态性

　　1、环境中的物体
　　地球被大气所包围，地球上低洼的地方被海水充满成为广阔的海洋。在我们这个地球里，凡是拥有空隙的地方总会被流体所充满，所有的物体周围都洋溢这无孔不入的流体物质的包围。鱼儿在水中游荡，人类在空气里行走，行星沐浴着太阳的光辉；树木在风中飘动着叶子，帆船顺风行驶于波浪；狂风吹倒了房屋，雨水冲走了泥土，洪水淹没了良田；总而言之，我们真切地观察到物体与其环境的密切关系，也猜测在景观中是否蕴藏着物象的普遍原理？――即所有的物体总是环境中的物体，没有一个物体存在于没有流体包围的真空环境之中。
　　水只有在大海里才能不干，树木只有扎根土壤才能参天成长，高山只有依靠火山的不停运动才能屹立大地；生命离不开空气和水，离不开地面的支撑，离不开大气压力，离不开阳光的温暖；月球离不开地球，地球离不开太阳，太阳更离不开银河，万物都跑不出宇宙；滴水会聚成江海，树木构筑成森林，地球因为月球而不孤独，太阳因为行星环绕变得更为广大，万星聚辉汇成银河，无数星体构造宇宙；没有火山的推动，高山终究风化为大海，没有太阳的光照或者没有坚硬的岩石分化的泥土，多彩的生命世界将不会存在。没有地球的引力，月球将离开我们，没有太阳的引力，我们也不知道地球之船将漂泊在宇宙之海，宇宙没有引力，星体将会混乱地撞向另外的星体。我们天地宇宙里的每一个事物，都无限地联系于其它事物，联系于更大的事物环境。
　　也许，有人会问，行星运行在没有分子分布的太阳系空间里，不是吗。是的，行星运动的广大的太阳系空间里，近乎没有分子物质分布。正因为太空中的分子物质分布近乎没有，这保证了包括地球在内的行星能够围绕太阳不停的飞行。太空中如果拥有分子空气的阻力，我们就要担心行星的飞行会不会越来越慢，以至于最后行星们都掉到太阳的火海里。但是，世界果真这么简单，没有分子分布的地方就是我们想象的简单真空，我们真要感谢上帝留给我们一个简单的物理世界。有鉴于物象世界的复杂性，我们是不是该问一问，没有分子物质分布的地方，是不是就是真空呢。我们都可能听说过人体如果突然失去大气压力将会发生什么事情，但是好像从来没有人担心如果将一个物体突然置于真空之中将会发生什么事情。如果行星是飞行于真空的太空里的，行星们又是如何感受到来自太阳的引力的？想来真空中的物体应该是一个不受任何力作用的物体。行星们并没有飞离太阳直线而去，看来没有分子分布的空间不是一个简单的问题。可能，太空中同样充满着某种物质分布，宇宙是充满着物质分布的空气海洋，所有天体飞行在这样的空气海洋中，这些物质分布并不构成天体运行的阻力，却不让天体远离其它天体而去。
　　作为人，也作为物理的探索者，我们深有体会，像人这样的物体，既不能生活在自然的真空之中，也不能生活在没有社会联系的社会真空之中，而是淹没在社会联系的海洋里。即使整天只知道关心天地宇宙的人们，他们首先也必须生活在人类社会里，拥有一个稳定的职业以获取必需的生活资料以后，才能从事于他们自己感兴趣的事业。

　　2、物体的动态性
　　人，从本质而言，是从天地中走来，但是人类早已进化为一个社会性动物。作为探索天地宇宙万象之理的人们，或许拥有更多的自然天性，但也深深的联系人类社会之中。但是，遗憾的是，有时我们却没有从人类社会的联系复杂性来联想到自然世界本身的复杂性――环境中的物体与环境之间各种物理联系的复杂性。人，从物理学意义上将，它也是一个物体。英文里，人体与物体就是同一个词――Body。其实，如果人确实能够从自己将身比身，以人之身多来理解物理上的物体概念，也许我们能够避免科学研究方面的很多弯路。作为物理学家的人，也是一天也不愿停止吃饭喝水，一分钟也不能停止呼吸，然而却很少有专业物理学者因此得出结论，所有物体都必须与环境之间进行不停的物质交换，物体才能成为物体。西安的阎坤和北京的郑铨两位学者是比较早地注意到这方面问题的中国学者。物体总是与环境之间处于不停的物质交换之中，不平衡的物质交换导致物体的质量发生变化。
　　其实物体存在于物质环境之中，有如人生活于地球空气之中和鱼儿生活在水中。也许，专业物理学家有他们的一套物理思想方法，反正他们认为没有必要引进动态的物体概念，或许是所有这一切大自然的现象，总是为我们的物理学家所忽视――人每时每刻呼吸着空气，鱼儿每时每刻呼吸着水体，草木吸收着阳光，坚硬的岩石分化成泥土，春天里春风吹绿了小草，小草育肥了牛羊，小孩吃奶一天天长大；电子受到电场的加速而质量增加，火箭向下喷出高速运动的气体获得向上的推力把卫星送上天空，地球因为每时每刻接受陨石的降落每时每刻在膨胀，地球的自转在变慢，太阳撒播着光芒，高山风化为大海，沧海桑田，地老和天荒 ……
　　学校，老同学走了，来了新同学，学校气象更新，已不是原来的学校。物理学，旧的物理原理一个个被推翻，新原理被一个个建立，科学总不时以往的水平，地球由于陨石的降落，地球总不是昨天的地球。灯泡在工作过程中电子不停地从负极流进来，又不停地有其它电子通过正极流走，灯泡不是固定地由那些电子构成的物体。在军队里，老战友退伍了，来了新战友，军队的番号和建制依旧存在。人类，老者离去了，孩子们来到世上，人类作为延续的生命群体而存在。也许任何物体，只能作为动态意义上的物质群体而存在。
　　也许有人会问，像电子这样的基本粒子也是动态的物质系统吗？
　　科学至目前为止，很多思想意识上自相矛盾的情形，的确让大众化的人们不知该如何相信哪方面的说法才是真的。现代物理学一方面承认运动粒子又有更多的质量，另一方面又坚信粒子的量子性，或者说不可分性质。一方面在设想深一层的物质层次-quark，另一方面又信誓旦旦的阐明来自实验的无可怀疑的结论-电子是点粒子，不再可分。可是，正负电子碰在一起转化为光辐射，这是不是表明电子的可分解性质呢。因此，仔细想来我们又有什么理由阻止人们进行粒子也是动态的物体这样的猜测呢？
　　关于高速运动的粒子有无质量增加，怀疑精神值得鼓励，我也怀疑过它好长时间。不过如何利用好实验物理学家的专业实验，这里是有文章可以做：1、我们不可能自己去重复前人的专业实验，但是科学不能全靠猜测。所以如何分析利用这些前人的实验成果为我所用，使我们的思想少走弯路，这一点很重要；2、现代物理实验资料都是通过书籍间接地传到我们手里，辨别真伪又非常困难，所以理论上的补救办法是，需要我们全面地考察我们能够得到的近代物理实验资料。关于物体的质量是否与其运动速度有关？当然至此仍然不妨假设物体的质量与其运动速度无关，但是，不管你或我持有什么的思想出发点，在这个出发点之上如果能够圆满的解释诸如回旋加速器中的被加速粒子的回旋周期延长这类实验事实的话，什么样的假设都是可以考虑的。在相对性理论产生之前，这类现象中，运动电荷的荷质比减少就已经被人们发现。当然可以认为这些实验说法值得进一步探讨，不能排除认为运动电荷的荷质比减少是由电荷量的减少所致。但是有一点结论是应该引起注意的――Berrtoqi 这一实验现象指出，加速后的电子打在铝板上产生的热量 >> 电子的牛顿力学动能 ( 1 / 2 ) m c 2 。高速运动电子的质量我们不妨可以怀疑，但是高速运动电子的能量可以大大的增加这一点好像没有什么值得怀疑的余地。如果我们认为有限的质量理论上不可能携带无限的能量，那么，我们还是应该假设运动粒子拥有更多的质量。
　　也许读者们还是不理解，运动的粒子它的质量为什么会增加？也许，在问这个问题之前，应该问这样一个问题，是什么东西改变了粒子的运动？是什么东西把粒子推向高速的运动？也许你会说，推动物体的运动不是说是力么。力学是这么说的，力是物体运动改变的原因，推动粒子的加速运动是叫做电场力的一种力。可是，力又是什么呢，电场力又是什么性质的力呢。力学里关于什么是力是这样解释的，力是一个物体对于另一个物体的作用。其实，这一表述是不详尽的，本质上说，力是物质分布对于物体的作用。电场力是构成电场的光子素分布对于电荷的作用。你不妨可以这样来做形象的理解，力可以随你的想象力喜欢，比如子弹对于木块的作用，或者雨对于伞的作用，或者风对于树的作用。那么，你是否认为，雨打在伞上不可能不把伞打湿，或者子弹加速木块，子弹也有可能留在木块里，导致木块作为一个运动的和动态的物质系统的质量增加。当然，实际的问题可能比我们想象的模型要复杂得多。一个物体的质量与其加速的经历无关，而与其相对于系统的运动速度相关，这一问题彻底的形象解析图景也许还得有待于以太空气动力学的发展。但是，其实只要我们不把物体想象为处于真空的环境之中，不把力理解为抽象的作用和理想的作用，一个物体的质量为什么会变化这一点是不难解释的。一个物体当其质量变化时，不管是获得质量还是失去质量，都与其现实环境密切相关，质量的增加来自于环境，质量的损失也是返回于环境。
　　至此，我们可否因此总结出天地宇宙中没有固定不变的物体，以及即使锁在箱子里的砝码也会失去物质和收获质量――物体的动态性。锁在箱子里的砝码也会失去物质和收获质量？当然，这个说法可能不是马上就可以理解到的，但问题在于读者如何看待近代物理学中的非常物象。如果一个人坚信近代物理发现的诸如高速运动粒子的质量增加现象是可以值得信任的，那么你最终将可以接受锁在封闭箱子里的砝码也不是固定的物质系统这一观点――
　　运动粒子存在着质量增加，在物质运动的系统性观点里，认为这是粒子相对于系统的环境运动所致。如果这样，我们箱子里的砝码会不会因于地球在太阳系里的运动变化地球质量改变而分到一份质量改变呢。地球系统世界的质量改变，会不会影响到地球系统中的每一个物体？这一点我们必须考虑，如果地球系统世界的里的每一个物体都保持原有的质量，而认为系统的总体质量却在减少这是不可理解的。如果我们一方面承认相对于地球运动的粒子存在着质量增加，另一方面又否认地球系统可以由于相对于太阳系的运动变化而增减质量，这显然回到地上一套物理学天上又一套物理学的历史错误。当然，类似的错误现代物理学中依然发生，但这不是我们的观点，这类观点虽被现代科学堂而皇之地坚持，但必定有背于科学的统一性精神。比如人们认为微观世界的物理规律是和宏观世界是不同的，这就是一个例子。面对困惑的物象，人们强调各个领域物象的特殊性，我想其本质原因无非是，一方面可以为物理学为什么没有统一的物理学开脱责任，另一方面可以为局部领域的规律上升为普遍意义的规律创造意识形态上的理由，我想仅此而已。难道我们真的会相信，粒子的波动性是表明微观世界的物象不服从惯性定律的约束！当然这方面的事情是这里的题外话。箱子里的物体也会失去物质或者收获质量，这主要地是地球不是一个恒定的物理世界。也许，有读者会问，箱子里的砝码质量会变化，能够观测吗。的确，如果从观测的这么多，可以认为就是这么多，观测不到质量的变化就认为没有质量变化。那么，我们只有回到实证论的相对性理论。但是如果你能够理解世界的膨胀实际上我们是无法观测的这一大小相对性原理（即 Poincare 相对性原理），那么世界的增重我们也是无法观测的。
　　如果大家迷惑，箱子里的砝码是如何失去物质的，又从哪儿收获物质？大家应该明白地球也不是飞行于清晰的太阳系空间里，而是飞行于太阳系的引力物质分布环境里。地球牺牲自转以推动公转的时候，将牺牲地球系统内部每一个物体的一分比例质量。这种牺牲将不是我们将物体锁在箱子里就能够幸免。其实箱子又算什么致密的材料呢。如果你已经想起了 Rutherford 的原子模型，你可能不会怀疑，原子构筑的钢铁材料，其实比鱼网可能还要稀疏不止多少倍。即便是钢铁箱子也不过是渔民养鱼的网箱似的东西而已，又如何能够虾米不漏呢。其实，引力是一个具有绝对穿透力的东西，引力物质分布是一个理想的气体，和理想的渗透体。正是引力物质分布的这一性质，决定了物体只能作为一个运动的和动态的物质系统而存在。
　　当然，如果我们一开始就坚信万物源于气聚，万物皆为变化之中，亦可分化归于原气，物体是一个运动的和动态的物质系统也就自然可信了。
　　关于动态物质系统的质量增加，正像很多人们指出的，高速粒子的质量增加是可以理解的，但是从粒子的参照系上看认为地球系统也存在质量增加现象，肯定是没有的。运动粒子可以从加速器的加速电场中吸收质量，可是，加速器不会因为其内部粒子的运动变化从什么外部地方吸收质量。即使从观测意义上讲，我们可能也会观测到相对运动的地球质量的增大，但因此认为物理世界的确存在相对性理论所说的参照系平权情形，我们认为这是不对的。这方面的事情将在物体的相对性一节里，我们还要继续讨论。
　　从朴素的观点上讲，物质不会凭空产生，所以，千万不要认为汽车运动以后汽车的质量会增加。外力导致的动态物质系统的质量增加，是运动系统吸收环境质量的一种结果。消耗系统内能获得的外部运动不会导致系统整体的质量增加。而且考虑火箭喷出气体造成的质量损失，火箭卫星系统的总体质量是越来越少。

　　3、物体作为动态物质系统的动态质量
　　实际上物体的动态质量与物体的加速历程无关，而与物体相对与系统的运动速度有关。所以，把运动物体的质量增加解说成是物体吸收加速物质的结果，不是很符合实际的。根据对许多物象规律的考察，物体的动态质量函数为：
　　 m = m0 / sqrt ( 1 － u2 / c2 )。
　　与相对论给出的质速方程形式上相同。相对论能够给出一些比较符合实际的规律，这一点是无可否认的事实。这也是这一理论赖以存在的基础。现在我们不是讨论这方面的问题。我们关注的是这一函数式的可靠性。从严格意义上讲，实验是否完全表明这一规律的正确性不是不可以打个问号。其实，高速领域速度是不容易被测量准确的。不过，相比而言相对性理论这些式子中，质量方面的规律比较靠得住。也正因为这一点，很多地方用这一关系式来校核粒子的运动速度。另一方面，根据 Compton 效应也可以反证这一公式的合理性。
　　有人对于动态物体的质量提出疑问，他说正负电子在相互吸引走向湮灭过程中，电子的运动加速过程电子的质量肯定没有增加。的确，电子系统内力导致的相互加速肯定不会导致电子的质量增加。其实这是一个典型的 m0 减少的过程，在这个过程中，动态质量 m 可以认为是一个恒定量， m0 按 m ( 1 － u 2 / c 2 ) 0.5 这样一种规律减少。


　　 5、物体的相对性

　　物体的相对性问题是在研究形象物理的数学原理过程中作为数学过程的推论意外发现的。
5个行星系统比如地球和月球构筑的系统 M 0，假定原来在太阳系统中处于静止状态，月球质量 m 0 ，月球环绕地球的运动速度为 v 0，月球离地球之间的距离为 r 0，然后这一系统被加速到以速度 u 运动。根据形象物理的数学原理月球环绕地球的运动速度变为
　　 v = v0 sqrt ( 1 － u2 / 2c2 )，
其中 c 为太阳光速。月球离地球之间的?离变为
　　 r = r0 sqrt [( 1 － u2 / 2c2 ) / ( 1 － u2 / c2 )]。
地球与月球构筑的系统质量变为
　　 M = M0 / sqrt ( 1 － u2 / c2 )，
其中月球的质量变为
　　 m = m0 / sqrt ( 1 － u2 / c2 )。
验算月球环绕地球转动的角动量是否守恒，即是不是 m v r = m 0 v 0 r 0 ，
　　 m v r = m 0 v 0 r 0 ( 1 － u2 / 2c2 ) / ( 1 － u2 / c2 )，
　　 m v r > m 0 v 0 r 0 。
这里肯定存在错误的地方，因为在这个过程中系统没有角动量增加的外部理由，系统在大系统中从没有运动到以速度 u 运动，应该保持角动量守恒，即
　　 m v r = m 0 v 0 r 0 。
问题到底哪个地方搞错了呢？运动物体的质量增加和内部运动的变慢是肯定没有问题的，比较容易遭到疑问的是，行星系结构的系统运动状况改变以后，其长度是否真的存在变化。不过，运动物体内部运动减慢的程度是有限度的，根据动量守恒的要求，运动物体的质量的无限制增加推导的结果要求运动物体的长度做相应地缩短，不过这又回到了某种相对性理论的结果。但问题是这样的结论又势必导出运动物体内部转动变快的不如意结论。从运动物体的内部转动变慢，我们必然导出运动物体增长的结论，而这一结论又势必导致得到运动物体转动角动量增加的怪论。有时想来，相对性理论的变换函数能够满足角动量守恒的要求，但是我们原本的努力目标是走出相对性理论，怎么能够又回到相对性理论呢。何况相对性理论的速度变换肯定与实际的情况相差太远。
　　这个问题困扰了我很长的时间。这个问题无论如何是要解决的，如果这个问题不解决，形象物理的数学基础就存在很大的漏洞，理论也就没有信服力。后来在排除了各种可能的猜测以后，我确信这个问题的症结是运动物质系统的物质增加并没有分给内部的各个组成部分。在这里地球系统运动以后，地球系统的质量的确是增加了，但是围绕地球转动的那个月球并没有获得质量增加，而事实上，在整个地球系统获得质量增加的时候，那个围绕地球转动的月球它的物质数量反而减少了。

　　根据角动量守恒，推导自转地球的质量
　　 m0 = m1 ( 1 － u2 / 2c2 ) / sqrt ( 1 － u2 / c2 )。
地球的公转质量
　　 m = m0 / sqrt ( 1 － u2 / c2 )。
由此得到地球公转质量与自转质量的关系
　　 m = m1 ( 1 － u2 / 2c2 ) / ( 1 － u2 / c2 )。
　　物体的相对性结论是作为形象理论的数学推论而发现的。这一结论可以方向性地解释所谓宇宙空间的暗物质问题。不过回想起来，物体的相对性问题在古老的物理问题方面也可以注意到。引言中提到飞机的重量和飞机的质量问题，所说的就是一个有关于物体的相对性问题。飞机的质量和飞机的重量所说的可能不是同一个物质集合体。公转的地球与自转的地球也不是同一个地球，公转的地球其实包括了月球。物体在不同的时刻其构成物体的物质成员的变化是物体的动态性问题，物体在同一时刻以其不同物质成员参与多个动力过程则是物体的相对性问题。这些问题不是新近才提出的问题，但是注意到这方面的问题是物理的普遍性问题则是形象理论的新颖论点。也许有人认为飞机里的空气本来就属于飞机这个物体，称重减去空气浮力才是真正的重量，飞机的重量和飞机的质量是同一架飞机。其实，即使考虑了这一因素物体的相对性问题还是存在的。考虑周围空气的因素飞机的实际惯性还是大于飞机的称重质量。
　　形象理论认为，任何物质系统都是动态的物质系统和相对的物质集合体。应该注意飞机的重量和飞机的质量其实是两个不同的物体以及应该注意此类的物理普遍性问题，即某种方法意义上我们可以认为物体的实际惯性总是大于物体的引力质量。
　　飞机周围附近的空气可以与飞机有关，也可能不属于飞机，这部分物质对于飞机的关系是相对而言的，看事件情况而定，有一个相对性问题。那么飞机内部的物质一定属于飞机吗。在回答这个问题之前，我们思考一下这个问题，走在上中国大街上的人是不是一定都是中国人。显然，中国的大街上可能其中有外国护照的人。那么物体中有没有黑客物质呢？现在暗物质暗能量的说法很流行，不过我要指明一种通常我们熟悉的‘黑客物质’-电磁场和引力场。作者认为，飞机中的电磁场和引力场作为飞机的‘黑客物质’不属于飞机这个物体。飞机材料是疏松的，犹如空气中的渔网，我们不可能认为在空气中散一张渔网，然后宣布渔网中的空气属于渔网这个物体。
　　如果我们认为物体边界范围里的物质都认为是那个物体的物质，应该是一种错误。物体是物质的聚集体，但是物体不是物质的简单堆积，不是空间上的王国划分，不是国土这样一种疆土概念。当然我们的科学一直来就是认为物体是物质的简单的堆积，从来没有做更深入的思考，科学还不是依然是科学吗？是的，科学把物体理解为物质的简单堆积，科学依旧是科学，但是如果一个将军拉到随便一群人就当作是军队，那个将军应该不是好将军了。前面说过一盘散沙不是一个物体而是一个物群，有动力联系的物质组成的系统才叫物体。如果大家愿意，我们可以把物体比喻为物质的军队。我们也可以根据军队的一些道理来理解物体的相对性质，也可以物体的一些道理来理解军队。比如物体有相对性，军队是否也有相对性呢？有的，军队也有相对性，中国的抗日时期，张学良在坚持内战为先的蒋家军事集团中表现为一个不愿打内战的将军，对于内战事件，东北军向不是蒋家军队转变，但是对于抗日应该说这支军队还是留在蒋家军队内部。这个情况在物理学的物体问题中也类似地存在。即并不是所有参加外部整体运动的物质都参加了物体的内部运动，地球的引力跟着地球跑，却不随地面砖。
　　也许有人想到一个很好的理由怀疑物体问题与军队问题所作的类比，军队有一个忠诚问题，物质对于物体有一个忠诚问题吗？是的，一个国家的诸多将军和军队对于国家和君主的忠诚组成了一个国家的军队体系。战场上军队的战斗力量与军队的忠诚程度高低有很大的关系。一部分军队的临阵叛变可能会引起整个战局走向失败。蒋总统部下有很多杂牌部队，在很多战场上没有用心打战坏了国军的很多战事。物质对于物体也可以说存在一个忠诚度问题，动力联系的紧密程度问题。地球内部的引力总是绝对忠诚于地球的，地球附近的引力是比较忠诚于地球的，地球远处（比如月球那么远的地方）引力则不是那么忠诚于地球，可能忠诚于太阳系去了。这么说来，物质对于物体确实存在同样一个忠诚度问题。物体附近的物质对于物体不具有完整的动力紧密联系，不具有完全的种程度。随着与地球距离的远近，空间中的引力物质构成了连续不等的对于地球的忠诚程度，越靠近地球的物质越忠诚于地球。
　　由于我们首先关注物体的整体性问题，这容易导致人们对于物体的物质构成问题的忽视。另一方面，人们为了追求事物模型的简单性，常将物体问题看作一个简单的对象，很多人们喜欢使用 OBJECT 一词足可以说明这方面的问题。实际上，物体是一个复杂的问题，它的本质问题前面说过了，是在纷繁的物象世界里，抽象出各个运动层次的完整主体。但是仅此认识还远是不够，即便是完整的主体也是变化着的主体，而且对于不同的动力过程，有着不同的动态物质群体参加不同的动力过程。但是这是不是就我们关于物体问题的全部？不，最后还有一个物体的群体性问题需要我们一起继续研究。

　　 6、物体的群体性

　　前面说过，物体问题强调的是整体而不是强调个体还是群体。个体是物体的问题，群体也是物体的问题。本节讨论群体的问题。
　　群体是什么样的问题呢？顾名思义，群体是一群物体。但是有时候由于一群物体不具有很好的整体性，不能成为比较理想的系统的时候，我们称为这是物群问题。我们把整体性好的物质集体称为系统或者物体，把整体性很好的一堆物体还是称为系统，把相互之间影响很少的物体成为离散体，然后把那些整体性不够好的物体们称为物群，比如通俗地说一群鱼，就是一个群体，是一个物群，也比如地球月球系统。
　　一群鱼能不能看作一个整体的系统-物体？这恐怕有点儿成问题，一群鱼不能作为一个理想的整体性问题。同时一群鱼也不能看成一盘散沙子，鱼群具有运动方面的协调性质。事情就是这样，有时候系统的整体性不是绝对的。如果地球像冥王星那样远离太阳，地球月球系统可以作为很好的整体系统，但是目前的情况，太阳对于月球的引力大于地球对于月球的引力，月球围着地球转动也许只不过是一种外在现象。地球月球系统的不够好的整体性问题，也许不能够总是忽视，地球月球这种不完全的整体性问题也就是群体性问题。另外，某些物象，一直来我们把他们看作是某些独立运动行为的简单叠加，比如电流。如果我们把电子的运动作为群体问题，我们发现电子群体的流动惯性远远大于独立电子惯性的简单相加。为什么电子群体的漂移会变得更加困难？这些问题是本节文字讨论的内容，大家会发现这里有一个全新的理解思路。


　　1、在强大的引力中行星系作为物体的整体性受到削弱
　　考虑地球和月球构筑的系统，又处于太阳的引力之中，太阳的引力对于这个地球系统的整体性会有影响。不考虑太阳引力对于这个地球系统的整体性破坏，月球上的原子时钟应该有一个均匀的走时速度。但是考虑太阳的引力影响不可忽略的话，这个地球系统的整体性遭到了破坏，月球有部分因素作为太阳系的直接子系统。由于月球绕太阳运动的不均匀性作用，月球上的原子时钟的走时速度的均匀性将会受到破坏。地球公转轨道上的重力加速度 g = v 2 / R = 29800 2 / 149600000000 = 0.006 ( m / s 2 ) 。这一数据与地球地面上的地球引力相比，显得微不足道。地球对于地球表面物体产生的引力远远大于太阳对于地球表面物体产生的引力。但是对于月球，地球的引力也远远大于太阳对月球的引力吗？经计算月球轨道上的重力加速度为 9.8 / 3600 = 0.0027 ( m / s 2 ) 。也就是说，地球对于月球的引力还不到太阳对于月球引力的一半，地球和月球构筑的这个系统本质上具有很大的分散性。这个系统不具有严谨的整体性，而很大程度上只是地球和月球构成的物群。

　　2、电子运动的群体效应
　　据说大雁成列队飞行可以节省动力，如果此说成立，那么一群大雁飞翔需要的动力不是单只大雁需要动力的简单相加。那么船群在运河里行驶是不是同样比起单个船只行驶更加容易？这个问题没有仔细研究，但是我们知道一群电子的流动比一个电子的运动更为困难，即推动一群电子的运动形成电流需要巨大的能量。推动一个电子的运动，事实表明我们完全可以根据力学定律来进行计算，然而 1 亿倍的能量推动导线中 1 亿个电子运动却得不到同样的速度。滚滚长江水的动力也仅仅推动了几根导线中电子的运动。而且推动一群电子的运动，与电子运动的路线形状有关，推动螺旋路径中的电子运动则更为困难，也就是说需要更为强大的能量。我们推动一个电子运动所消耗的能量，等于电子获得的动能。但是我们推动电子群运动所消耗的能量，远远大于电子群的动能。力学的功能原理对于单个电子的运动是成立的，但是对于电子群的运动问题却完全不能成立。我们把电子的这种行为特征，称为电子运动的群体效应。一群电子的运动具有超常的惯性，电子群的惯性远远大于各个电子惯性的简单相加，而且电子群的惯性与电子群的列队形状有关。
　　那么群体惯性现象是不是仅仅在于带电群体之中？行星是否也拥有群体惯性现象？或者也就是说一个物质系统的平动惯性质量总是大于它的转动惯性质量？一个球体放在水中，考虑水的作用，它的实际平动惯性质量要大于它的转动惯性质量。那么实际上我们的所有力学问题是否都有点类似于水中球体的动力问题？实际上电子的群体惯性现象，也就是说我们不能把一群电子看作虚空中的一群沙粒。当我们要推动运河中的船群，实际上我们是在推动整条运河中的河水。据此推测，运河里船群密度的增加，行船肯定是变得更加困难，也需要更多的动力。有人说，变压器铁心的作用是，迫使电子运动带动周围更多的引力物质运动。所以推动变压器导线中的电子运动需要消耗更多的能量。因此我们据此觉得螺旋路径的电子运动只是能够更加有效的带动周围的引力物质运动而已，所以驱动螺线路径的电子运动比单环路径的电子运动更为困难。
　　那么电磁现象是不是本质上的引力作为流体的力学现象？也许是吧，但是科学欲图以空气动力学来完全解决电磁学的问题，仅此肯定是不够的，要做的事情肯定还很多。



　　这里说的大多问题可以说是运动问题，也由于度量问题会牵涉到这些问题，所以也把它们作为度量的问题。我们要度量时间，那么我们首先应该搞清楚什么是时间，以及我们能不能找到走时速度绝对恒定的时钟。如果没有走时速度绝对恒定的时钟，在一个时钟走时速度有快有慢的时钟世界里，我们如何制订时间的标准以及如何测量时间。度量长度首先需要长度恒定的米尺，我们能不能找到长度不变的米尺，如果世界没有长度不变的米尺，我们如度量物体的长度和物体之间的距离。另外我们如何度量运动和如何度量光的运动，是不是相对于任意的参考系或者坐标系光速都是和总是相同的实际快慢？
　　度量问题的实质是事件的真像是什么。所以度量论说的主要的事情是解说什么是事件的真像。

　　时间是什么？
　　一般地说人们解释时间，时间是事件发生的先后次序。不过这个抽象的解释可能很难帮助我们解决什么具体的问题。所以现在我们就具体的问题来讨论时间的概念。不管我们的时钟指示告诉我们的是什么，我们一般会把我们的时钟指示当做时间，但是地球那么多人的时钟有快有慢，时间可以有快有慢，这个说法好像不对。如果说时钟指示的是时间，在没有时钟的时代，是不是没有时间呢？不，没有时钟的时代，时间还是自在的流逝。那么时间是什么呢？时间是匆匆的流水，时间还是生命的生生息息，时间是春华秋实四季的轮回？在没有生命的世界时间是否存在？在没有生命的时候，时间是地球的自转？不，时间不会只存在于生命的世界也不会只存在于地球的世界，时间存在于宇宙的每一个地方。看来时间是一个更加基本的东西和一个更加普遍的东西。如果时间作为物理概念是比地球的运动更加基本的物理概念，那么现在有一个问题，时间流逝速度的变化会不会影响地球自转失去均匀的速度？但从另一方面看来，这个问题也许是甚是荒唐――应该是地球转出时间，而不是时间推动地球！说地球转出时间，地球也不能代表时间，最多地球只能代表地球世界的时间。看来宇宙的时间概念是物质运动世界的抽象。也许，有人不同意这样的理解，如果宇宙是个没有物质也没有物质运动的世界，时间是否存在呢？唉，在这样的世界里时间空间也许依然存在，但是他们似乎失去了任何痕迹标记！或许时间是时钟量出来的东西，才是对于时间的最现实的和最好的领悟。

　　一个美丽的传说
　　一个世纪以前，人类开始流行另一个上帝的故事：星体附近的时间变慢和星体附近运动物体上的时间会进一步变慢。关于天上空间的时间变慢，中国也有《西游记》古书记载，说孙大圣大闹天宫回到花果山，发现猴氏家族门庭冷落，问是何故，一只老猴答曰，大圣天上玩乐，不觉日子过得很快，可知天上三日，地上十年，猴家已历三代，大圣去后，候家受那山魔王欺侮，日子艰难，人丁渐稀。也许大家会觉得我说些于科学无关的事情，须知人类有些科学开始于神话般的故事，比如千万年来人们相信上帝创造了人类的故事，然后引出伟大的 Darwin 进化论思想。其实上帝并不伟大，他可能只不过是个事后诸葛亮，看到地球上万千灵类以后，编写自己创造万物的故事。人才是真正伟大的上帝，在没有看见时间变慢的时候预言了时间的变慢。上世纪三十年代，人们居然真的发现了一种叫做 μ 子的太空粒子确实可以在高速运动过程中大大地延长自身的寿命。天上三日，地上十年，传说的故事令人惊奇般地演变成了科学的真实。请不要说相对论的思想起源于中国，全世界的民族都有神话故事，科学是一种数学化的神话故事，这样的故事这样的科学是近代的事情，它起源于西方。
　　虽然作为传说故事人们乐于接受天上地上有着不同的时间，但是作为物象事件，粒子寿命可以大大的延长毕竟不是很好理解。另外寿命延长是不是就是时间延长也是一个有问题的问题。很多人，其中包括很多科学大师，比如著名的 Heinsenberg 先生，他们对于粒子的奇怪行为也始终感到甚是不解。人不走近科学，会不知科学，走近科学又会迷惑于科学或自领悟于科学。令人迷惑的物象，科学的看法与常人的看法会有差别，不过科学并不一定就正确，常人的简单看法也不一定错误。如果就时钟的问题与常人讨论可能是一件有趣的事情。我们问一个常人，你说运动的时钟会走慢吗？大多的人们可能会说，运动的时钟不会走慢。那么你为什么认为运动时钟不会走慢呢？常人可能会说，我们有什么理由认为运动的时钟会走慢呢？那么我们只能告诉他说，精密的科学实验证明运动的时钟会走快和走慢，你相信吗？常人想了一会儿，可能会说我家里的时钟和手表也会走快走慢，时钟走时不准有什么奇怪的呢。
　　其实科学家也同很多常人一样难以理解科学的离奇物象和离奇理论。对于令人不解的奇怪物象和离奇理论，常人只有依靠上帝恩赐的灵感领悟，科学家除了灵感的领悟还可以做些实验来寻求确切理解的思路。

　　 时钟会走慢吗？
　　1971 年美国科学家 Hafele 和 Keating 进行了运动时钟实验。实验是这样的，把三组原子钟的时间校准后，一组原子钟始终放在实验基地，一组原子钟放到飞机上向东绕地球飞行后返回基地，另一组原子钟放到飞机上向西绕地球飞行后返回基地。实验的理论预测和结果是：绕地球向东飞行的原子钟比基地原子钟走慢，绕地球向西飞行的原子钟比基地原子钟走快。
　　运动的时钟走时不准或许本来就不是一件难以相信的事情，也许所有的时钟走快走慢都是差不多一样的道理。粒子寿命可以在运动中延长，也许跟人生活条件好了寿命延长也是一样的道理。也许本来，我们期望宇宙间的时钟具有一样快的走时速度，期望地球上的每个种族居民具有相同的年龄寿命，才是荒唐的事情。科学家的实验也许只是再一次表明上帝的故事总是可以排练成舞台的表演。但是看完了演出，我们似乎并没有在心中留下更多的情节故事。也许丰富的只是剧目后台的故事，我们记住了 1971 年美国科学家 Hafele 和 Keating 进行了运动时钟实验……
　　时间走到了二十一世纪，不过上帝的故事并没有完全排练成舞台的表演。也许有限的空间舞台无法展现联系遥远的上帝故事。或许那些剩下的故事永远无法排练成舞台的表演，比如我们看到了高速运动的粒子寿命延缓，但是我们可能永远无法知道在高速运动的粒子看来，那些低速运动的粒子是否同样存在寿命延缓。不过，从转动时钟的单向性快慢，我们推测平动时钟的快慢也同样的是单向性的。环球原子钟实验似乎告诉我们，靠近地球的时钟走得慢和地球附近相对地球运动的时钟进一步走慢，这是确定的事件，即使我们无从知道是什么原因导致了运动的时钟确定地单方向走快或走慢！也许上帝有上帝思考问题的方式，上帝有上帝的博爱，相对运动双方平权的说法，能说听起来没有道理呢。也许上帝绝对的博爱就是偏爱，世界是博爱和偏爱的统一。如果地球与飞机完全对等，大家的时钟应该走得一样的快呀，环球原子时钟实验中不应该得到快慢不同的时钟结果。根据二十世纪粒子物理学家们数十年的实验，μ 粒子的寿命只与它的运动速度有关，而与它的运动是平动还是转动无关。据此推测，高速平动中的 μ 粒子和高速转动中的 μ 粒子没有什么不同，站在它们的角度观测低速运动的 μ 粒子应该得到相同的结论。可是根据上帝的故事，在转动的 μ 子看来，低速运动的 μ 子寿命加速，即寿命变短，而在平动的 μ 子看来，低速运动的 μ 子寿命却是延缓。不过上帝的另一半故事至今没有排练成舞台的表演，我们无法看到真正的戏到底是怎样一串图像。上帝的故事会不会其中有假的情节？我们都是上帝的儿女，我们相信上帝的故事，比如上帝故事中说的时钟会走慢，粒子的寿命会延长，很多是真实的事情，我们用自己的眼睛也看到了，没有必要再怀疑它是假的。但是可爱的上帝会把所有的真实都告诉我们吗？他也许希望我们自己去寻找关于宇宙的更多答案，去辨别他的那些故事中的真假情节，比如电子看加速管缩短，飞船上说地球时钟走慢等等完全可能是虚构的故事情节。
　　听多了故事看多了戏，我们感觉到了什么？也许我们之中很多人已经发现，世界里的每一样事物总是处于不断变化之中，不过这种变化也遵循一定的规律，即事情可能是越是宏观的系统越具有运动世界的稳定性，也越是更好的标准系统，看到的也越多是真像；越小的系统越容易受到外面世界的影响，越具有物象的可变性，也越是更差的标准系统，在相对容易变化的小系统上看大千世界，有着很多的假像。从绝对求真的角度而言，宇宙是最好的标准系统，宇宙时钟具有均匀的走时速度。不过遗憾的是我们无从知道宇宙的标准时钟在哪里，也许我们不必遗憾，我们也不需要走时速度绝对恒定的时钟。我们处理地球系统的问题，我们可以认为地球地面的原子时钟是一个走时速度恒定的时钟。我们处理太阳系的问题，我们可以认为太阳原子时钟也是一个走时速度恒定的时钟。我们追求相对的真就已足够，无需追求那个遥远的绝对的真。
　　根据原子时钟的表演，地球附近的时钟会走慢，地球附近的时钟相对于地球运动走时会进一步变慢，同样我们推测，太阳系近日轨道上的时钟走得较慢，远日轨道上地时钟走得较快。另外，由于地球绕太阳的运动速度并不恒定，在太阳系的角度而言，太阳认为地球上的时钟走时速度存在一年四季的变化情况。当然，相对快慢的比较，地球人可能最初发现的是太阳的时钟走时速度在一年四季地变化。不过我想，我们不会简单地认为我们看到了什么，事情就是什么。我们肯定会想，太阳时钟按照地球的运动节奏而变化，为什么不跟着其它行星的运动节奏而变化。想来我们会明白事情的真像是地球时钟走时速度一年四季变化给我们制造的一种太阳时钟走时不稳定的假像。
　　今天我们为很多事情感到无可理解，明天我们可能为我们自己的多么愚蠢感到可笑。记得我和我的周围人们曾经讨论自动手表的道理，有人猜想自动手表大概是利用脉搏的驱动，也有人猜想可能是利用体温的能量。知道了事情原委以后，唉，原来完全是一套机械机构。

　　长度会收缩吗？
　　同样的问题，长度会收缩吗？当然长度收缩和膨胀对于我们不是陌生的概念。物体受力作用，环境温度变化，都会导致物体长度发生收缩或者膨胀。这里说的长度变化是指这些因素以外的因素导致的物体长度变化。有理论说运动物体会导致物体延运动方向收缩。既然绕地球运动的飞机上的时钟可以发生时钟走时速度的变化，那么同时伴随着另外一种真实效应-飞机上的物体包括时钟在长度方面发生变化，也不是没有可能的。物体只不过是原子作为行星系结构组织而的群体，在引力之中高速运动时候没有保持稳定的长度是有可能的。或许，引力中运动的原子内部转动速度的变化，可能就是在引力中运动的原子尺度变化的一种结果。不是吗，要是上帝有一天发个神经病让地球膨胀一倍，你说地球的转动会不会变慢？不过你不相信这方面的道理也不要紧，终有一天上帝会让你真的发福，看看你是变得灵活还是变得笨拙。
　　有些道理说起来也可能简单。不过，很多朋友可能并不完全同意我们的观点。李红斌先生曾分析，尺缩可能是视觉性的尺缩，如同一架摄像机摄制一个运动中的物体时，其影像会产生畸变的道理一样。也可以理解为一种观测效应，并不是运动物体随运动产生真实的形变。假如认为有真实的尺缩的话，我们首先应确立什么是运动。运动是相对的还是绝对的。在相对运动的框架内是不允许真实尺缩出现的。也就是说，我们只有找到绝对静止的参考点，才能确立一个物体是否处于运动状态之中，它的运动速度如何，有这些前提条件的话。我们才能说它该不该尺缩。
　　李红斌先生将相对论长度变化倾向于视觉性收缩的观点不一定完全正确，因为科学不可能为主讨论视觉的问题。不过李先生认识到对等意义上的相对运动不是运动物体长度变化的原因，这一点与本书作者的观点相同。其实位置变化意义上的绝对运动也仅是位置变化的原因，不会产生任何其它效果。比如木块在桌面上滑动，会受到摩擦阻力，有运动同时就会有摩擦阻力，但是摩擦阻力不是运动本身的原因，而是桌面不够光滑的原因。如果是运动本身的原因，摩擦阻力应该与木块的运动速度有关，而事实上摩擦阻力与木块的运动速度基本无关，而与材料的材质和表面的光滑程度有关。所以 运动时发生的现象不一定是运动的原因，纯粹意义上的运动不论绝对的还是相对的，都不会产生位置变化意义以外的效果。如果飞机乘客在飞机上生了病，都说是航空公司的责任，岂不让航空公司冤枉。但是地球人的数理学家的确喜欢把相对运动时候产生的效果归因于相对运动这一原因。当然把动力学问题化为运动学问题有助于建立数学模型，但是这一风格基础上的最好工作我想都不是最后的和本质上的物理工作。
　　关于长度问题令人意外的事情是，虽然所有的理论只能推出运动物体长度收缩或基本不变，但是实验的迹象总是偏向于显示运动物体存在着真实的膨胀。数理学家们总是声称全世界的加速器每天都在证明着伟大的相对论，不过加速器中每天发生的另一种显像是，越是高速运动的质子束越容易发生碰撞，似乎在说明相对论的长度结论存在着问题！简单的道理，同样飞行高度飞行速度的大飞机，我们更加容易将它打下来。高能质子束越容易发生碰撞，说明质子束中的质子拥有了更大的尺寸。数理学家也承认，越是高能质子束，质子拥有更大的碰撞截面。当然这碰撞截面是不是能够表征质子的横向和纵向长度，应该由大家来评定。不过，另外我们也有趣地注意到，有物理书上说在高速运动的电子上看加速管变短这样的事情。也许现代的科学家也变得幽默和爱开玩笑，加速管怎么会因为加速管里面几个电子的高速运动而变短呢！如果说加速管没有因为加速管里面电子的高速运动而变短，科学家是想告诉我们一个什么道理呢？事实上科学家没有在开玩笑，大概科学迄今为止没有发现运动物体长度缩短的证据，无奈之中就抓来这么一个可能是完全相反的证据，即所谓的在高速运动的电子上看加速管变短说法。这本写得不错的物理书是美国 Resnick 先生编写的一套著名的工科物理教科书，他的中文译本由科学出版社 1980 年出版，也作为中国部分工科学生的教科书。应该说这本物理教科书是写得不错的，本书作者一直珍藏着这本借来的教科书。科学的无奈也不能责怪一个编书的学者。也许我们跟着电子运动回过头来看加速管，可能有 Resnick 先生说的那种感觉，不过这又能说明什么问题呢？正象长大了的孩子觉得家里的房子变小了，这只是孩子与小时候的记忆图像的比较以后产生的一种感觉和孩子长大的反映。没有一个正常的孩子会认真地认为自己没有长大而是家里的房子真地变小了。我可以说，在高速运动的电子上看加速管变短肯定不是事实，而只是一种表象。我不知道 Einstein 先生少年时候是否有过这种感觉家里房子变小了的体验。也许 Einstein 先生少年时候没有感觉与事实不符的经历，所以认为感觉到的就是世界的真实。当然，一个先天看不见外面世界的孩子他可能会真地认为是周围的世界在变小。也许世界在不同的孩子眼里有不同的体验，我们也不得而知。也许小孩的感觉不是重要的事情，也许小孩的事情决定人类的将来。中国有句古话，叫英雄自古出少年，Einstein 的少年领悟影响了我们今天的科学，那么未来的科学是否又会回到绝对的运动？
　　话说回来，为什么 Resnick 先生在他的物理书上不说从加速管角度看电子群波长缩短或者膨胀？为什么人们面对实验的种种迹象却不认为运动的粒子有着膨胀的效果呢？不难想到，人们的此类说法可能是为了迎合主流理论的一种变通说法，或者为了避免主流理论的尴尬寻找似是而非的证据。一般地说，常人只关心观察得到的和实验得到的图像是什么，不会去考虑理论的图像又是什么。看到篮球是一个圆球，在常人眼里这就是一个真实的图像。不过，科学家看待科学的问题可能会有一些复杂的心态。科学家会考虑更多的事情，实验室里的科学家会说电视系统不能保证电视里的篮球是一个圆球。是啊，电视里的圆圈多是一个个椭圆。但是，事情到了唯理派学者那里可能更是变了样，他们认为人的眼睛也是光路成像系统，反映的不一定是最好图像，电视中的扁球可能是篮球的更真实的形状！常人可能会觉得科学家是在发挥他们的幽默才能，其实常人哪里知道现代的主流科学相对性理论就是这样一种不主张绝对真像的科学，但是就是这样一种无谓圆球的理论据说解释了原子弹的事理。话又扯远了，回来思考科学图像的问题吧。科学家理解一种图像既要实验的图像又要理论的图像，应该说这是科学无可指责的理性要求，只有实验图像与理论图像重合的图像，才是科学家能够肯定的真实图像。理论不能解释的实验图像科学认为有可能是真实的图像也有可能是一种假像。一种实验图像需要理论的论据，才能成为可信的图像，这也不是完全没有道理，比如法院审理复杂案件的证据，其中的单个证据只有能够成为法官头脑中故事情节链条中的一环，才能构成充分证据中的一个证据。当然唯理派科学家更相信理论的图像，其次才相信实验的图像，可能走进了科学的某种理论误区，我们也不好在此多做评论。
　　虽然我们认为物体的长度是可以变化的，但是我们之中很多人相信宇宙的尺度是不会变化的。宇宙的尺度即使能够变化，由于宇宙太大了，什么变化对于他来说，总是显得微不足道，所以我们可以说宇宙总是恒定的。然而上帝的故事里，宇宙是可以膨胀的。我总觉得有些实验发现可能是一些我们自身系统的变化引起的假像，比如人们所谓发现了宇宙大爆炸的种种证据，可能就是这类假象。我总是觉得 Poincare 先生的话是正确的，宇宙的膨胀我们是没有办法发现的。如果宇宙真的发生了物理性膨胀，在膨胀的宇宙中，我们的问题，米尺是否也应该按照相同的比例跟着宇宙膨胀，那么用同样程度膨胀的米尺去测量同样膨胀的宇宙，应该依旧得出一个宇宙不在膨胀的结论！既然天文学家们准确无误地观测到了宇宙的膨胀，那么我们推测真实的事情可能是我们的太阳系或者我们的银河星系在缩小。
　　相对论的时间和空间变化可能不会是最后正确，不过一个人能够预见时钟因于运动而走时速度可以变化这类事情，不管仅仅预见了多少正确成份，总是伟大的预见。Einstein 是一个问题敏锐的学者，但是解决问题的办法可能过于学院风格。所谓学院风格，即主要基于数理的方法解决物象问题的方法思路。这一风格一般能够提供我们一个清晰的数学方法，同时也留给我们一套模糊的概念解释。

　　物体是相对于什么而运动？
　　物理学家研究运动的问题，参考系有多种选择，可以太阳为基准考虑行星如何运动，也可以地球为基准观测行星和彗星的运动图像。以太阳为基准的图像计算方便，但是最先的观测资料是以地球为基准的图像和最后的结论图像也必须换算到地球为基准的图像，这样可以告诉人们什么时候什么地点可以看到太阳被月球挡住了光线，什么时候什么地方能够最好地欣赏到一个彗星的美丽轨迹。
　　对于纯粹的运动问题，参照系的选择也许是可以任意的，参照系选择得不一样只不过是得到一个好与差的运动图像而已。选择得好的参照系能够获得一种简单的整体运动图像，选择得不好的参照系得到的是一种比较复杂的整体运动图像。Corpernicus 认为地球绕太阳转动，然后得到了比较简明而清晰的太阳系运动图像；Ptolemy 认为太阳绕地球转动得到的是非常复杂的天体运动图像。理性角度看这个问题，很清楚，地球绕太阳转动是一幅运动学图像，又是一幅动力学图像，但是太阳绕地球转动仅是一幅运动学图像。可能简单还是复杂的运动图像，这不是一件重要的事情，重要的事情是整个的物象体系能够得到比较合理的解释。当然，一个时代下认为是比较合理的解释到了以后的时代可能是不合理的解释。数学总是永恒的因果链条，物理似乎总是没有永恒的原理。
　　事物真是相对于其它的万千物象而运动吗？如果我们坐在飞机上，我们可能会深深地体验到 ' 运动是相对的 ' 这样一种感觉。飞机在运动吗？如果飞机不在运动，飞机是象气球一样浮在空气中吗？飞机能像气球浮在空气中吗？如果飞机不在运动，我们是不是白花了飞机票的钱？除了推理告诉我们飞机在飞行之中以外，我们坐在飞机中似乎感觉不到飞机的运动。如果有云朵从我们身边飞过，我们除了感觉到我们的飞机与云朵之间存在相对移动，我们实在无法分辨到底是飞机在移动还是云朵在移动。的确，运动世界很多时候给我们的感觉是，物象世界里万千物象是相对于其它的万千物象而运动。令人不解的是，Einstein 那个年代没有飞机，他是如何得出一个伟大的结论，运动必须有一个参照系才能得出运动的具体快慢，以及这些参照系之中没有真与假的分别，大家都是同等真实的参照系。这话听起来似乎有些道理，似乎又有点走远了物象的世界。我们看到行星围绕着我们转动，但是我们更相信真实的运动图像是行星们在围绕着太阳转动。也许有人认为运动学图像是一种理性的领悟，但是我们总觉得，与太阳绕地球的运动图像相比，地球绕太阳的运动同时是一种动力学图像。
　　在原子钟实验中，地球质心系好像具有某种特殊的意义。物象的事理尽管我们暂时无法猜测，我们似乎领悟到地球对于地球系统中的物象似乎是一个特殊的参照系。为什么相对于地球静止的时钟在其它条件相同的情况下是走时最快的时钟，相对于地球运动的时钟显示的走时速度都慢于地球质心系的静止时钟？
　　一直来，我总觉得物体相对于什么而运动的问题是非常清楚的问题，象许多的常人一样我一直不理解数理学家忽视地球对于地球上的物象的特殊意义而提出的运动相对性概念。什么是运动相对性概念？这里说的问题不是指只有在参照系下可以确定一个物体的运动速度这类问题，我们认为运动相对性的本质问题是，人们认为相对运动事件总可以作为一个独立的物理事件，比如两个运动电荷之间的力作用，Michelson 干涉仪的工作都可以作为独立的物理事件。也许这类问题不同的学者容易得出不同的答案。是的，很多物象问题我们无需考虑地球这个物象背景。正像人们之间的谈话无需考虑空气流动的影响。但是考察物象世界，运动似乎总有特定的含义，以及只有这种特定涵义的运动才有动力影响效果，比如鱼儿在水中游动，鸟儿在空中飞翔，树叶在风中飘动。鱼儿的游动是对于水而言同时受到水的阻力；鸟儿的飞翔是对于空气而言同时受到空气的浮力和阻力；风是流动的空气，它导致树叶的飘动；地面上人的行走和汽车的运动都是相对于地面而言，正像郑铨老先生所言，车撞人不能说成人撞车，交通事故不是只是车和车或车和人的相对运动问题。可能是工程师的职业意识，容易理解这种物象性的道理，物体的运动总是首先相对于它的环境而言。工程师研究运动的问题，觉得运动总是在确定的环境里进行的运动行为，比如飞机相对于大气中的空气飞行，轮船是在辽阔的海洋里游弋，汽车相对于平坦的路面行进，加速管中的电子运动相对于加速管中的电场磁场和引力场。
　　如果是一个飞行工程师，飞机相对于空气的运动是首先需要考虑的问题，飞机只能通过相对于空气的运动才能支持飞机的浮力。一个轮船工程师他首先要考虑的是他设计的轮船能够在水中获得多少行进速度，然后考虑需要多大的动力。一个汽车工程师他考虑的是汽车轮胎需要多大的设计转速以获得汽车相对于地面的运动速度。我们说飞机的速度、轮船的速度和汽车的速度，都有一个特定的环境对象，飞机的设计速度不是相对于地面，而是相对于空气，轮船的设计速度不是相对海底，而是相对于海水，汽车的设计速度不是相对于空气，而是相对于地面。不管物理的运动是相对的还是绝对的，工程师头脑中的各个运动总是有着绝对的参照对象意义，这个对象是事物的环境。天涯海角的相对运动在工程师看来肯定没有运动意义以外的其它工程意义，纯粹运动概念是否有着运动意义以外的物理意义，对于工程师来说也大概是无暇考虑的问题，一般地也没有多少工程师关心这种纯粹意义的运动。不过，全球卫星定位系统中以及类似的军事问题中工程师们也关心这种纯粹意义的运动问题。不过，没有工程师以敌机与导弹之间的相对运动速度来计算导弹受到的空气阻力。也没有工程师认为美国与中国总是处相对运动之中会相互觉得对方国家的时钟走慢。

　　光相对于什么而运动？
　　也许有数理学者会问，你说的物体都是环境中的物体，运动都是环境中的运动，很有道理，不过这个道理对于光这类现象，好像不能成立，请问光相对于什么而运动？比如实验室中的声波速度是相对于实验室的空气而言的，实验室中的声波相对于运动着的火车的速度应该减去火车的运动速度，但是对于光波这个 c = 299792458 达（我这里将速度基本单位记作 达 ），这个速度是相对于什么样的参考物而言呢？电磁理论没有说明电磁波速度相对于什么参考系，所以相对论将光波运动的参考系理解为所有参考系，也称为光的参照系无关性质假设。根据这个假设，广播信号离各个运动的火车或者飞机的距离，会是以同样的速率减少，与飞机或者火车是否在运动和运动快慢无关。不管火车以什么样的速度逃离，广播信号都会以相同的迅速追上它。可能火车上的你逃得越快，越觉得广播信号越迅速地追赶着你。看来，中国人的话是对的，物理道理也是越怕鬼越有鬼，光的确是个鬼东西。地球的朋友们，我们真的相信光是这样的一个鬼东西？
　　唉，其实，如果我们愿意走出运动相对性的概念，光也不是只能以相对运动进行理解的物象。今天中国有很多学者创造的新以太论可以说明光也可以回到绝对的运动思想。时代发展了，不要把物理学理论的参照系总是锁在一个世纪以前的学者身上。现在很多学者都意识到了更好的以太模型，主张万物都构成于以太原气的思想基点。如果有丰富的想象力，这一模型可以实现一个世纪以前学者们的愿望，将一切的离奇物象回归于平凡的事实。
　　也许那个时候的学者没有我们现在坐在汽车中的感觉体验，认为地球只有彻底地暴露在以太风中才能解释观测到的光行差现象。我们现在的汽车行驶在风雨之中，我们坐在其中感觉不到车外风的吹动，却能够看到雨的后飘现象。不幸的古人学者只有坐马车的经历，体验到雨的袭击同时也体验到风的寒意。所以他们总觉得在地球上既然可以看到星光的后飘现象，也应该可以感觉到太阳引力风的吹动。遗憾的事情是他们忘记了地球是一棵给地球人遮风挡雨的大树。验证引力风的正确办法是坐上运动的马车去体验兜风的感觉。
　　唉，别说遗憾的事吧，回到光的参考系问题。既然光是电磁波，光应该可以在电磁场中运动。那么在没有电磁场的地方，光又是相对于什么而运动呢。没有电场磁场的地方，光应该可以在引力场中继续传播。光怎么会在引力场中传播呢？世界构成于同一个原始组织-原气，引力场和电磁场其实归根结底也是同一个东西。我们可以把引力场理解成紊动的电磁场，或者把电磁场理解成引力场的漩涡结构，总而言之，我们可以把他们想象成同一种东西。也许数理学家们还没有搞懂我们的问题，他们可能还会问，那么没有引力场的地方光相对于什么运动呢？看来数理学家总是喜欢数理的误区，在纷繁的物象世界里，他们却总是担心宇宙中引力场真空区域的存在。在《物质论》里我们讨论过宇宙中没有引力物质组织的地方是不存在的，这保证了引力作用的连续也保证了光波传递的永远延续。
　　也许有人要说光是引力组织中的波动缺乏实验证据，但是反过来我们也想，我们是否同样拥有充分的证据表明光不是类似于声音的波动呢。水流可以部分拖动光的运动的 Fizeau 实验说明什么？我们可能认为这说明光作为引力组织的媒质波受到媒质的影响，为什么是部分影响？这只能说明分子的运动对于巨大地球影响仅是一个次要因素。当然数理学家可能认为这个实验说明光的传播行为与介质无关，这是各家各自的看法。根据本人对于近代专门光学实验所进行的分析表明，所有的实验显示光并没有超出类似乎声音的行为，有兴趣的学者可以做这方面的深入研究。关于实验方面，这方面专业性的分析本书作者主要安排在在本书的第十一篇进行。
　　由于最初的时候，本书作者作为一个工程学者没有专心于物理的研究，没有记下强磁场拖拽光速实验的详细资料。如果这样的实验现象确实已经发现过，那么光是媒质波的说法应该说拥有充分的证据。如果是旋转磁场致使光线陀螺产生效应，虽然可能不能完整地说明问题，多少能够说明一部分问题，即场态组织对于光波传播的影响存在。旋转磁场致使光纤陀螺产生效应，有条件的学者现在重复这样的实验非常容易。如果愿意相信，1913 年进行的 Sagnac 实验应该能够说明对于转动体的相对光速与转动体的转动有关。很多学者在网上就此问题进行过长时间的讨论，或许科学的风格之争不是几个实验能够解决的事情。
　　今天，很多人们依然根据 Michelson 实验推测光波在远离地球的时候也是相对于地球以地球的光速 C 运动，我认为这样的推测肯定是一种数理性的推测而已。也许有人说我们只能以光在地球附近的行为来推测光波在远离地球时候的行为。是的，由于条件的限制我们只能暂时进行这样的猜测，但是问题是我们就没有其它更好的猜测呢？光在远离地球的时候相对于我们地球的运动速度是否与地球在太空中的运动有关？这个问题是不是只有让实验仪器飞离地球才能找到答案？这个问题应该可以在地面上进行的实验加以解决，其思路是可以通过相对于火车的光速是否与火车的运动有关来进行验证。那么这样的实验我们是否已经做过了？据我所知，人类迄今为止并没有学者进行过此类动系上的光速实验。也许有人说，能说 Michelson 不是在运动的地球上进行了这样的实验？为什么要在火车上重复这样的实验？我们说，地球的巨大质量拖动了地球附近的引力物质组织，微小的火车可能不能拖动地球的引力物质组织，从而可能观测到火车上的光速与火车的运动速度有关。如果我们能够验证到火车上的光速与火车的运动速度有关，那么我们可以确信地回到光是媒质波的思想，光就是一种类似乎声波那样的东西。也许我们可以寄希望于此类实验让科学再一次走回到大众人们的中间。

　　光速有个恒定的数量吗？
　　也许有人认为光波的相对速度是一个可变数量，光波的引力媒质速度应该是一个不变数量。这里我们并不认为理论符合上看到的图像就是真实的图像。其实光波完全类似于声波，不管哪种意义上的波速度都是可变的。水中的光速较小，也可以说明一个更普遍意义的道理，光速是变化的数量。也许有人说恒定光速说的是引力组织中的光速。但是转而想想，水中的光速较小只能说明分子组织中的光速较小吗？考虑分子如何能够让光波的速度变小，我们认为其中的事理是物质可以影响物质附近的光波速度。如果物质可以影响物质附近的光波速度，那么我们可以得到这样一个猜测，对于越是靠近地球的光波，其传播速度越是受到地球的影响。其实，另一个相对论也似乎赞成这样的观点，实验方面似乎也有靠近地面的时钟走慢和太阳附近光速变小这样的结论。我们的想法是太阳让太阳身边光速减慢的道理和分子让分子身边的光速减慢的道理是相同的。
　　一个 γ 光子穿过稀薄的空气没有碰到一个空气分子，应该也是引力场电磁场中的光速问题，可同时又应该是稀薄气体中的光速问题，毕竟稀薄气体也是气体啊。作为一种稀薄气体即使对于其中没有 ' 接触 ' 的 γ 光子想来也应该多少会使 γ 光子减慢一点速度。如果稀薄气体不影响这个幸运的 γ 光子，那么这个 γ 光子相对于稀薄气体的速度是多少，是不是 C ？想象一个太空巨人，我们恒星在他看来完全可能犹如分子，我们说光在星星之间运动，他可能认为光是在分子介质中运动，我们说星星之间的光速 C ，他可能会说介质中的光速小于 C ，那么星星之间的光波传播速度到底是 C 还是小于 C ？仔细想来，分子对于光波的减速作用我想不是光波完全接触分子的时候才起作用。从物质场的观点来看，没有接触的时候其实早已经接触了。比如地球对于光波运动的影响，只要光波进入月下天就会受到地球引力组织的的影响和近乎完全的影响。光的介质不应局限于分子介质概念，对于一个太空巨人而言，行星和星星也是分子。我们观测到分子中间的光速会变小，那么巨人眼中太空光波进入行星之间速度也应该会变小。那么光波进入太阳系犹如我们看到的光波进入地球的大气，这样推测起来光波进入太阳系光波的运动速度应该也会减慢，反过来光波飞出太阳系，光波速度会变快。微观方面的问题，当一个 γ 光子来到原子内部，分子媒质概念同样失去了意义，此时电场磁场引力场这种场媒质概念在这里就应该发挥作用。否则我们会问原子内部的γ 光子相对于原子的速度是多少，是 299792458 达，还是更加小于水中的光速？
　　光速是不是可变的数量，地球人已经讨论了很久很久，也许这是一个实验问题，也许这不仅仅是一个实验问题，还有理论的问题。在我的理论中，光速总是一个变化的数量。地球地面光速的大小也是一年四季处于变化之中。作者猜测精密的实验也许可以发现太空中太阳光速大小可以变化这种现象，不过实际上只是表明地球不是一个快慢恒定的物理世界而已。宇宙世界，变总是绝对的，不变总是相对的。地球公转快的时候，地球这个世界会膨胀，内部一切运动和转动会变慢，地球公转慢的时候，地球这个世界会缩小，内部一切运动和转动又会恢复变快。
　　在本书的第七篇《形象物理的数学基础》里，本书作者将指出光速 C 是具体地点的电场磁场引力场中相对于这些物质组织的速度，光速作为一个可变数量它的大小 C 决定于具体地点物质组织的紊动程度，同时相对于远处的间接运动速度，遵循简单的加减算法。

　　物质是以怎样的方式影响光波的传播速度呢？
　　不知道大家是否对于这样的问题感兴趣，也不知大家是否有过乘轮船的经历，也不知道学者们是否认真观察了海浪作为水面波的传播细节。本书作者曾注意小浪被大浪阻挡不能前进的有趣细节，有兴趣的学者再次乘船的时候可以仔细观察是否存在这个现象。如果是喜欢做实验的学者可以验证乱动的空气中声音传播较慢。如果你有过开车的经历，你想上坡下坡的弯曲路面上肯定更难发挥汽车的速度。如果起站和终点处于相同的高程，那么慢速上坡消耗的时间总无法以下坡的加速完全弥补。一快一慢的行程不如不快不慢的行程，其运动学的道理是，s / ( c + v ) + s / ( c - v ) > s / c + s / c 。其实，此类的精细道理最初是伟大的 Maxwell 先生发现的，著名的 Michelson 实验就是 Michelson 先生根据这一道理上设计的实验。
　　如果车路上坡下坡弯弯曲曲不影响目的行程的快慢，那么高速公路的巨大投资应该是最大的浪费。当然人们可能会问，如果光波在水中是曲线行程，怎么在我们看来依然会是直线传播呢？一般而言，微型气泡与声波波长相比很小的情况下不影响超声波总体上的直线传播。但是水中光波的行进变慢不仅仅是光的波动细节上走曲线的问题，也有水中原子的游动以及原子中电子和原子核的游动对于波段的细节部分推拉造成的阻碍。当然大浪遏阻小浪前进这是极端的情况，水原子中电子的旋转运动也将阻碍光波的行进速度。理论上说，降低水的温度能够提高光波在水中的传播速度，实际的情况可能由于水的密度增加不完全是片面理论的结果。有兴趣的学者可以进行这方面的实验。

　　运动的合成问题
　　原则上说，我们主张机械运动，线性速度合成是对的。但是，我们测的飞船像对于我们是 0.99 c，飞船上的人告诉我们他们测得飞船中的原子中的电子绕原子核的速度是 0.7 c，如果我们认为飞船上的电子相对于我们的最大间接速度为 1.69 c， 则是错的。道理是单位制不同，数据不能直接相加。正确的结论是 1.49 c 。其实，飞船上的 c 和我们的 c 意义不一样，它的 c 只有我们的 c 的 70%。他们的电子速度也只有我们的电子速度的 70%。

　　事物首先联系于它的近周围环境和系统
　　我们发现，很多邻近的事物也可能多是无缘，因此远距的事物一般而言更不会有更多的相互影响。也许这话并不总是正确，天涯海角的情人时空隔不断它们之间的心情联系。爱情会让山水相隔的人儿走在一起，上帝也惊叹人类情感力量的伟大。同样，茫茫太空隔不断地球与太阳之间的引力联系，也隔不断太阳与银河之间的引力联系。那么事物是普遍联系的吗？天涯海角的石头，他们有着引力的作用吗？巍巍青山，它对于我们有引力作用吗？不要以为这是可笑的问题。如果这样的思路完全正确，那么是不是一个电子，它既受到地球的质子们的引力作用，同时又受到地球电子们的斥力作用？好好想一想，事情真的是这样吗？也许那个电子本来就是一个安静的电子，他怎么会受到一个整体上不显示电性的物体重力以外的电力作用呢？也许我们把系统看作部分的简单组合本来就是一个有问题的方法。也许我们在这里忽略了系统整体的作用。也许地球上的物体真的只是受到了一个来自地球总体上的引力作用。地球上的物体也应该受到太阳的引力作用，但是也许那是地球受到太阳的引力作用问题，地球系统的某种作用，对于一般的问题我们可以不去考虑地球系统以外的事情。一般的情况，家庭外面的事情由家长去考虑，国家的外交事务由国家去考虑。牵扯了太多的事情，本来简单的事情反倒会扯成乱麻。也许天涯海角事物的相互影响依旧存在，但是至少远处的影响已经不是主要的矛盾，或者是可以忽略不计的问题因素。
　　无缘对面不相识，但是邻近相处的事物，牵扯的机会总会多一些。总体上说，一个事物受到的最多影响应该来自于它的近周围环境，而不是天涯海角的事物。人生活在社会里，与一个人联系最紧密的事情是家庭、工作和邻居，然后是大社会环境。无国即无家，可是在有了国和家之后，家庭、工作和邻居可能是一个人某个时期获得幸福生活最直接的影响因素。离开一个人的小生活环境，分析一个人为什么会走上犯罪的道路，岂不荒唐。当然，就人而言，人有时牵情于远处的某个人，而疏远于邻近的人群。也许，衡量人与人之间的距离不是物理的时空，而是社会关系。应该承认物理学的道理暂时不能解决人的问题。但是，如果我们引进社会关系的远近概念，那么人受到的影响最多地来自他的家庭环境、工作环境和居住环境，这与物理学的道理又是相通的。
　　我们大概已经知道事物最亲近于事物的环境，而疏远于天涯海角的事物，比如引力定律也告诉我们，事物靠得越近相互影响越多。我们把影响事物的周围事物总称为环境，但是不要简单地认为万物有一个统一的环境-宇宙。科学每一次追求简单的统一总是让我们掉进新的问题世界。我们觉得对于地球上的很多物象而言，这个环境既不是太阳也不是宇宙，这个物象的环境是地球。为什么对于地球上的大多物象，地球是物象的环境？

　　环境又由谁来导演？
　　环境又由谁来导演？比如就地球上的这个科学环境而言，谁导演了这个科学环境，Bruno 烧死罗马广场，英国皇家学会无视 Joule 的业余实验成果。科学蒙难这样的事情并非已经成为遥远的过去，这样的事情就发生在刚刚过去的那个世纪，二十世纪大陆漂移学说长时间不能获得地质学界承认……人类近乎一半的科学新思想总是遭受劫难的经历。今天的科学时代，科学创新的环境就很好吗？也许科学黯淡了血迹，但是激动的心情和疲惫的心情总是相伴相映而存在，科学环境的现实也许永远如此。但是一个创新者不能将这个科学不利于创新的现实归罪于哪个个人，哪个学派或者哪个国家，科学环境是地球人科学意识的总体。也许科学环境某种程度的严酷性也有利于锻炼一个真正的学者。
　　环境又由谁来导演？可能不是一个简单的问题。如果以远近而论，我们可能会把飞机当作飞机内部时钟的环境。如果不论远近，我们又可能会把宇宙当作每个事物的环境，科学总是存在很多的难点问题。对于那个非常贴近地面的时钟而言，我们觉得时钟的环境是转动着的地球表面，对于飞机上的时钟而言，请注意时钟的环境不是飞机，而是地球的总体，或者说地球的引力物质海洋。为什么飞机不是飞机中时钟的环境而这个环境依然是地球那个引力物质的海洋？我们说，飞机对于飞机中的时钟的影响小，远处的地球凭借其庞大的物质数量对于飞机中的时钟构成了主要影响，这些影响包括引力的影响和时钟走时快慢的影响。那么，宇宙具有最庞大的物质数量，为什么宇宙不是地球系统中事物的环境。如果宇宙是我们的环境，这个太大的影响将会使我们无法承受，如果是太小的影响，那我们走回到了地球的环境。从引力角度，我们受到外层系统的引力影响实际上越来越小，宇宙对于我们的引力作用近乎是零。我们认为环境应该由具体地方引力的主角来导演，或者说 导演事物环境的是事物的那个最直接的系统 。导演地球系统引力环境是地球这个物质系统。对于地球上的诸多事物而言，直接的系统是地球，而不是太阳。但是对于具体原子中的电子而言，电子发生物象行为的环境是原子自身的电磁场，因为此时此地引力的影响是一个次要的因素，因此对于电子而言，直接的系统是原子，而不是地球。

　　系统是事物的环境
　　既然导演事物环境的是事物的那个最直接的系统，因此从不太严格的意义上说，我们可以认为系统是事物的环境，地球是地球上诸多物象的现实环境。时钟不是相对于我们运动走慢，而是靠近地球走时速度变慢和相对于地球运动导致时钟进一步走慢。电荷大概也不是相对于我们运动产生磁场，而是相对于地球那个引力场背景运动产生磁场。我们跟着运动电荷考察电荷，总是观测不到磁场的存在，我们应该考虑的事情是，我们感觉不到地球的转动不等于地球没有转动，测量不到绝对磁场的存在不等于没有绝对磁场的存在，绝对磁场的测量可能还有待于实验技术的进步。但是，不管实验技术能不能获得发展，地球作为地球上诸多物象的环境是可以信赖的，以及我们应该相信环境对于环境中事物普遍影响的存在。其实对于实像论者，光的传播，磁场现象，运动时钟走慢，运动粒子寿命延长，这些现象已经可以表明系统对于事物的普遍影响的存在。
　　也许有人想到了，根据 Newton 第三定律，一切的影响都是相互的。系统会给系统中的事物施加影响，事物是否也会给系统施加影响？原则上说事物和环境的影响是相互的，但是环境对于事物的影响会使事物产生明显的变化，比如时钟走慢长度膨胀等等。事物对于环境和系统的同等影响，由于系统的庞大对于系统而言往往显得微不足道。系统凭借其庞大的影响力主导着系统的引力物质海洋，系统通过这个物质海洋环境影响系统中的每一个事物，而系统自身基本上保持为一个稳定的物理世界。飞机的时钟可以走慢，但此时地球不会因为飞机的飞行而地球的自转变得缓慢。不管飞机是环球航行，还是远离地球而去，变化的永远是飞机时钟，而不是地球的自转。
　　最后提醒大家应当注意，系统作为事物的环境对于事物的影响不是凭空产生的，事物与其系统联系的纽带是系统引力物质的海洋，这也是系统中系统自身和系统中其它事物的现实环境。环境思想方法是一种近作用原则的体现，事物和系统都与这一环境有着最为亲近的关系和相互影响。事物既然最亲近于事物的环境，事物相对于它的环境运动也就最具有真实的影响意义，而相对于其它事物的运动其造成的影响可能是微不足道或近乎没有。所以我们能够将贴近地球的时钟走慢和靠近地球相对于地球运动地时钟进一步走慢这个故事情节搬上表演的舞台，而不能把天涯海角相对运动影响这个故事情节完全搬上表演的舞台。

　　近作用原则
　　两千年前古人思考物体下落的原因，认为某些物质具有向低处运动的本性。后来，一个年轻人注意苹果落地的问题思考苹果落地的原因，随后他发现万物具有普遍的凝聚性。接着他思考，万物的普遍凝聚性是一种物质天赋的性质吗？苹果和地球之间如果理性真空，苹果是否会下落？地球是否可以通过真空对于树上的苹果产生影响？大概由于没有人能够告诉我们更多的为什么，我们就继续沿用那个年轻人总结的万物相互吸引的道理继续解释苹果落地的故事。不管重量到底是因为什么原因产生，空中的苹果实实在在地拥有重量！万物无条件地有着凝聚的趋势。万物重量的永恒存在这似乎说明引力像是物质一种天赋的属性。也许万物具有灵性，物质具有凑热闹的爱好，但是如果周围空无一物，物质如何知道往哪个方向容易找到热闹的地方？如果我们在光溜溜的冰场上，我们可能感觉到跑步的困难。如果我们在真空之中，我们如何走向我们想去的地方？正因为这方面的道理，飞机飞不出地球的大气层空间，要到月球去，只有依靠火箭，火箭依靠自身的火力获得太空飞行的动力。
　　引力能否透过真空？真空中的物体是否拥有重量？应该是个简单的问题，顾名思义，真空就是没有物质，没有物质就没有作用，没有作用哪来的力，因此真空意味着没有作用，真空中的物体是一个没有重量的物体。对于理性真空中的一个苹果，上帝可能也看不到它的落地过程。这好像我们走进一个漆黑的陌生房子，我们不知道房子里会有什么东西，只有当身体碰到了某样东西才知道有一样东西的存在。所以，苹果是砸在人的头上才让人感觉到苹果下落的事件更加真切。
　　理性的思考认为引力的绝对存在也许只不过说明真空的不存在，宇宙中充满着一种超级的气体组织。然而很多时候，简单的道理却总是扮演着一些大废话的角色。理性除了感性方面的障碍，理性的另一个遗憾是理性的伟大最后总是比不过上帝的伟大！欲图证明这种超级气体组织存在的实验总是以各种各样的失败作为结局，理性在理性设计的实验面前总是打成败仗。
　　“真空中的受力”是一个明显的悖论。但是一个简单的问题，也许只是因为可能越是简单的问题越是一个做不完文章的课题。按科学来说，鬼神是不存在的，但是人类最多的是关于鬼怪的故事。一个简单的问题它可能是一个科学的中心问题。如果我们没有对于科学的发展能力，我们所作的任何回答都不会有什么实质性的结果。正像经济时代一个人，他如果不会赚钱，他说什么都没有用。
　　伴随着“真空中的受力”问题，有人注意到纯空间中的物体运动也不应该会产生任何运动以外的效果，比如虚空中的电荷运动会不会产生磁场。有人可能正是因为基于这一考虑，提出电磁力线的概念，认为电磁力是物质分布的接力传送，光是电力线和磁力线的振动。也有人认为电荷是在引力场中运动产生磁场。
　　一个世纪以前，Einstein 总结这方面的问题，引力理论可以讨论两个遥远恒星之间的运动影响，而电磁知识似乎不是讨论联系遥远的物理事件，对于联系遥远的事件，电磁学认为电磁效果的影响有一个传递速度。电磁作用一般而言只作用于附近的电磁体。当然更有核子之间近乎只有接触的时候才发生一种强大的粘性力作用。
　　对于物象世界的重新进行总结思考，也许真正应该注重的原理不是相对性的表象规律而是伟大的学者也注意到的近作用原则。但是近作用原则在注重相对性规律的现代物理学理论中的体现也许是畸形的。信号的传递速度是有限的，但是我们一跑步，整个宇宙沿着我们的跑步方向缩短，相对运动效果的传递速度依然可以是无限的。虽然后来广义相对论考虑了这一近作用原则，但是实际上广义相对论不是一种相对论，是独立于相对论的引力理论，相对论中的超距作用思想并没有得到修正。

　　科学有如数学的故事？
　　物象世界的事理如果想到了，也许不是复杂的道理。也许想到一个问题并不难，困难的事情是彻底地解决本所想到的问题。所以，尽管问题总是被我们一次次发现，但是也许由于问题的困难我们很多的抽象理论依然将很多物象效果归因于种种抽象的原因，比如事物之间相对位置变化意义上的相对运动，也比如常人难以理解的空间弯曲。说来也怪，现在就是此类的理论能够引起许多学院派学者的兴趣。但是相对位置变化意义上的相对运动作为事物的原因性质上不是物质的原因，以相对位置变化意义上的相对运动解释包括质量增加，长度变化，内部运动变慢等等这些真像变化，似乎更像是数学家在编写一种数学故事。伟大的故事编者似乎没有什么注意不到的问题，也似乎到头来没有真切说明什么真正的问题。当然更有根据故事编故事的人们干脆将故事的原型修改，将运动粒子质量增加，长度变化，内部运动变慢等等这些事情说成只是一种观测的结果，并不是物象的真实变化。也许人们是为了故事的主线更加因果衔接，修改了故事的原型情节。别看将原型故事修改无足轻重，然而优美的故事也就增添了更加丰富的内容，内容丰富的和情节优美的传说故事会流传久远，随之故事的原型逐渐变得模糊。最后只有让人类的历史学家和考古学家们关心那个故事的原型情节。
　　科学有如神话般的故事，也许映衬出科学依旧处于迷童年代？唉，不管怎样科学迷童总是在成长和进步，尽管无中生有的故事和着云雾变化的故事依然在今天的时代流行。

　　让故事走回生活的原型
　　也许是地球上聪明的人太多，热衷于编写各种美妙的传说故事。也许应该感谢辛勤劳作的故事编者，优美的传说伴随了我们许多美好的时光。但愿我们能够永远躺在故事的梦里，永远享受那些美好的故事情节。然而生活是现实的，当我们永远躺在故事的梦里，也等于没有了故事。总是沿袭着过去的风格续编同样风格的故事，故事的魅力在逐渐消失。
　　听够了神话故事，我们是否希望回过头来思考现实的生活，同时是否也想关心那个故事中的生活原型。故事基于怎样一种原型情节？故事中哪些情节是虚构的成份？唉，也许到了这个时候，我们才发现，编个故事也许多少是个容易的事情，辨别故事的真假不是每个人能够做到。也许只有到了这样的时候，我们才会走近真实的历史故事情节。幸亏地球上有那么多人，总有人们试图挖掘故事背景中的故事，他们是历史学家和考古学家。不过，考古工作的难度总是远远大于接着编写优美的传说故事。所以一个时代总有蜂拥似的作家群体，而零星的考古学家总是工作在一个个冷门的领域。如果我们试图探索故事背后的真实，在这里困难的事情是什么？是年代的久远事迹已经变得模糊，我们缺少原型物象的蛛丝马迹，还是混乱的线堆里不容易理出一条物象的主线？一般而言，眼见为实，耳听为虚。也就是说，我们确实看到的东西应该是真像，听说的东西可能是假像。实验的结论值得考虑和分析，理论的猜测值得怀疑和提问。但是现在的故事，其故事情节远比古人编的故事情节来得复杂。眼见得未必是真像，道听途说的东西中也可能有真像。大概粒子本身的故事是真实的原型情节，粒子角度叙述的是虚构的故事情节，我们整个地球物象世界可能也并不完全真实，对于广袤的宇宙而言，我们的地球也是沧海一粟，可能比粒子还要渺小，我们也在叙述着粒子的故事。也许事情实际上并不困难，困难的事情也许是我们不愿意改变墨守成规于过去取得的成功思路。如果我们能够走出故事的世界，回到实验方面就事论事，我想我们可以考虑将运动时钟的走时速度变化和粒子寿命延长归于引力和在引力中的运动。
　　但是现在的故事中如果去掉了所有粒子角度的情节，科学似乎走回到了分级参照系的 Lorentz 故事。这样的话，科学实际上也就走回到一个世纪以前的分岔路口重新选择新的故事主线。但是相对思想又是迄今为止科学联系现代物象的最好数学主线。科学的左右为难总是让人感到选择的矛盾，曾经拥有过的东西总是不会轻易放弃，曾经放弃过的东西又不愿意再次提起。科学欲图编写自然的历史，但可能迷糊之中总是选择错了方向，编写的是一个个优美的故事。在近作用思想和相对性思想中，Einstein 考虑更多的是相对性思想这一故事主线。那么当初是如何作出这样的选择？也许科学的事情像一个贫穷的书生，金钱和美女有时候不可能都得到，有时候选择了金钱，有时候选择了美女。为什么有时候选择了金钱，有时候选择了美女，这种掷毂子的结果也许只有上帝能够解释。
　　在相对论产生以前，Lorentz 先生就猜测物体在引力物质环境中运动有运动效应的存在。当然历史有历史的遗憾，Lorentz 先生对于 Faraday 物质场概念缺乏悟性，他似乎热衷于追求一种刻板的运动模型。虽然实验证明的只是 Lorentz 理论和 Einstein 狭义相对论的共同部分。但是由于 Lorentz 的理论作为数学故事的完整性不够，起不到物象主线的作用，Lorentz 的理论远处于竞争的不利地位。尽管实际上 Lorentz 的理论与广义相对论具有更好的结合性。
　　如果我们继续发扬 Faraday 物质场思想，地球附近的引力线随着地球运动，太阳附近的引力线随着太阳运动，有些地方的引力线既受到太阳的影响也受到地球的影响，也许科学会沿着一个更好的方向发展。虽然现在我们也无法弄清楚物体在引力环境中的摩擦如何导致了各种摩擦效应的产生，但是我们也不应该将引力的效果仅仅局限于这个引力，而把纷繁的物象归因于相对位置变化意义上的运动这个勉强的原因。科学以往碰到新的现象总是想像一种新类的物理性物质，现在这个教训也许是记住了，但是碰到新的问题，无奈之中总又是创造新的抽象理论。也许现代人是在发挥现代人数学思维的优势。但是，科学如果没有更好的物象模型，更好的数学也许只是让我们离上帝越来越远。也许科学缺少的不是以太模型，而是描述以太的数学。科学困难的事情不是领悟物象世界是一件困难的事情，而是在此基础之上的构造实用的数学模型。





一、太阳的引力

0．引言
我想，既然很多教授学者也起而怀疑物理学中过于纯数学的方法，我们肯定是不能满足于广义相对性理论时空弯曲的方法了。那么我们面对引力场中光线的超常偏折和水星近日点超常进动等问题能否满足于很多现代学者设想的基于引入附加引力的方法之上所做的解释。如果我们也不能满足于引入附加引力的做法，那么我们能够猜想导致引力场中光线超常偏折和水星近日点超常进动的真正原因又是什么？
本文基于形象时空和经典物理学方法讨论引力场的运动和惯性以及在此基础上讨论行星运动与动态引力场转动惯性的细节关系。希望在此基础上能够解释光线在太阳引力场中的超常偏折和水星近日点的超常进动。
科学一直来在场的质量和惯性作用影响方面考虑得不多。但是，人们也曾用这种方法来解决Lorentz力对Newton定律和动量守恒定律的破坏。在也正是在这一方法的提示下，我考虑光线和行星的超常运动可能与动态引力场的拖拉作用有关。考虑如何利用引力场的转动惯性来研究光线在引力场中的偏转和水星近日点的进动问题。我觉得场是很类似于气体的一种物质组织（物态），它具有与我们所说的其它物质完全一样的质量、惯性、引力、能量等等性质。所以，我觉得场的质量和惯性这方面的影响因素对于行星运动问题值得考虑，或许只要我们考虑了引力场的质量和惯性这一影响因素以后，像水星近日点进动这类问题最后可以得到满意解释。
我希望我的文章能够引起更多学者对于形象物理方法的兴趣和信心，以及希望在不太久的时间里看到大家在这一基础上能够发现更美更好的物理思路。

1．附加引力的方法
寻找更好的引力理论的确有点困难，但是由于教育的普及学者如云，学者们在这方面也有所思路迹象的发现。不久前，我发现郑铨老先生的文章中的类似事情，即采用类磁附加引力来解释太阳引力导致的光线偏折和水星近日点的移动。最初这些文章本书作者只能偶尔零星看看，很久不能理解其意。后来汕头大学的章钧豪教授和陈湘学者也有类似方面的工作。他们合写的许多文章，对这方面的问题作了详细的解说和详细的数学分析。我开始对这方面的问题有了点了解。基于相对性理论在吻合物象方面的奇妙和魅力，我担心所有这方面的理论最后能否引起人们的广泛兴趣。但是章钧豪和陈湘两位作者文章中表现的严肃的科学态度和详细严格的数学过程使我相信这些文章必定存在着许多有参考价值的地方以及其文中指出的广义相对性理论一些不吻合实验的地方也引起我的兴趣。这也引导我将这些文章认真研究下去，并从中获得了很多教益和知识。
郑铨老学者把这方面的附加力全称为引力磁场，我在看了章钧豪教授和陈湘两位学者的文章以后，认为设想于静止物体的类磁附加力不叫做引力磁场更为合理。因为磁场本是运动电荷与运动电荷之间的作用，是联系于运动系统的场。引力磁场应该是指运动物体之间的类磁力作用。这种引力磁场在现代文献中经常提到，或者可以说是已经得到各类学者公认的一种处理方法。只是引力磁场的效应太弱，它所导致的效应不为很多学者所关注。不过，也有一组美国学者试图通过卫星陀螺实验观测引力磁场的强度。关于这方面的实验，我猜测这一实验的结果将是对现代物理学不利，它将是更多地证明经典物理学方法是正确的。本书作者将在本书的第十一篇《理论预言和实验验证》中详细讨论本书作者对这一实验的看法。
关于引力磁场方面有了这些理解以后，理解起郑铨老学者的文章就容易多了。如果容许引进附加力的做法，则这位学者的方法是比较形象的和比较容易理解的，其数学过程相对而言也不是很复杂。

2．没有必要考虑多体问题
通过学习这些学者的文章，我开始知道我当初担心水星的近日点进动是棘手的多体问题是没有必要的。其实由于行星之间的引力磁场作用很少，这个问题可以简化为只考虑水星和太阳构成的系统中能够导出水星的每百年进动值是43 "就可以了。

3．附加引力导致的困惑
我一方面为有很多学者能够把这一困难的行星运动问题做出很深的研究感到高兴，另一方面我总觉得很多问题令我陷入两难的境地。为了理解光线和行星的精细运动我们应该认为引入附加力的方法值得考虑，但是这一附加力的引入不是对于物理科学完全没有副作用的，举个例子，按照这样的方法地球上水平转动的物体将会拥有附加重量，它的重量 > Egc－2。这个结论是不是也有点太玄乎呢！
我们一方面批评现代物理学中那些过于玄虚的物理方法，而我们自己有时不免也得依赖于玄虚的方法。或许反过来想想，Einstein的想法虽然不尽玄虚，但是它的物理风格中也存在着一些值得我们学习的地方。他也许是这样考虑，在不破坏动量守恒定律和角动量守恒定律的前提下，为解释行星的运动，科学剩下的路也许只能尝试时空弯曲。只是它的方法太抽象和太复杂了，我们许多学者的方法比他的方法简单得多。
考虑经典物理学方法以及人类整个系统的实验结果，认为运动物体受到静止系统且垂直于物体运动方向的附加力作用是值得怀疑的。我想如果存在这样的附加力作用，这个附加力的大小足以为人类精密的实验仪器所捕获。比如回旋加速器中粒子如果受到附加电磁力，这会影响粒子的回旋周期，导致人们发现这一周期与理论的微小偏离。但是这一微小偏离我想人们并没有发现。另外，量子力学是精细的理论，在处理原子系统的过程中也没有发现这方面的附加力作用。

4．附加力会破坏动量守恒定律和角动量守恒定律
如果被允许引进附加的力，在这一基础上圆满地解释困惑的物象，这一点我想是可以相信的。但是我总觉得如果不能说明附加力的来源，指出施力及施力矩物体或者系统，这种附加力是不能令人信服的。另一方面，我们知道，力是与冲量和动量有关的概念。一般的情况下，随便引进垂直于运动方向的附加力，会破坏动量守恒定律和角动量守恒定律，比如，Lorentz引进Lorentz力也曾存在与Newton第三定律以及动量守恒定律的不和谐问题。所以严格地说，这类力作用应该考虑场的质量和场的惯性因素。而这方面的问题总是为很多兴趣于研究这方面问题的学者所忽视。

5．来回震荡的激光的重量问题
我们也考虑一个工作中的激光管，管中充满着沿管子来回反射的激光。现在我们考虑激光管以及其中的来回反射的激光构成的一个新的动态物质系统，我们称它为激光管系统。由于来回反射的激光的动态重量导致了激光管系统的重量比不工作的激光管的重量稍微大一些。我想大家对于这一说法不会有什么异议，那么对于这样一个工作中的激光管而言，我们是否要认为激光管系统的重量与其激光管是垂直放置或者是水平放置有关呢。这是这样一个问题，垂直来回反射的激光在宏时空上的重力效果是mg，大家的结果是一致的。如果我们引进附加引力认为水平运动的光子受到的引力不是mg，而是2mg，那么垂直放置的激光管系统的重量是mg + Mg，而水平放置的激光管系统重量2mg + Mg。由于重量差别实际上很小，实验无法验证。但是我们相信大多数人从理论上无论如何倾向于相信工作中的激光管的重量与激光管的放置角度无关。

6．引力与电磁力之间的相似性问题
很多人喜欢于谈论光的动质量和静质量，其实静质量可以由动质量来构成。比如这里的所说的激光管系统的静质量和重量包括了来回反射的激光的质量和重量。如果来回反射的激光的重量性质与运动方向有关，我们就会得出激光管的重量与激光管的放置角度有关这样的结论。科学的困难的事情实在不少，这里我们如果随便引进一个附加力，从局部问题来说可以很好地解释物象。可是放到整个物理学来考虑，则又引出另外的不少问题。引力是与电磁力极为相似的力，电磁力没有这方面的附加力，给引力添加这样的附加力将会破坏这两种长程力之间的相似性。反过来，如果我们坚信这两种长程力之间的必然相似性，那么我们可以尝试在电磁力中寻找类似的附加电磁力。章钧豪和陈湘的文章也提到电磁力没有这样的附加力，比如直线加速器或回旋加速器中的电子受到的电磁力情况与经典电磁学方法计算结果吻合。如果容许引进附加力，水星近日点进动问题这个问题肯定是可以解决的，但是，如果这样的力在其它地方无法找到类似的力，那么这种附加力也许只是我们的一种设想。我总是想，行星绕太阳轨道进动问题也许不只是行星会有，其实如果我没有猜错的话，电子绕原子核运动也存在进动问题。只不过是很多学者喜欢把它看作电子出现在某处的概率问题。

7．运动对象导致引力场线弯曲
既然经典物理学方法明显地表明自由落体沿径向运动以及行星沿切向做正圆轨道运动时没有附加力作用。这是不是表明行星只受到经典物理学认为的力作用呢？但是从水星近日点的进动现象表明认为行星太阳系统存在经典物理学没有考虑的力作用情况也是可能的。面对这个很感为难的问题，我猜测有一种可能情形是 当行星在太阳系中做斜向运动时受力方向发生偏转，受力方向发生偏转的原因来自于引力场的转动惯性。
我们认为，引力场的转动惯性导致的效果可以表现为引力场线的弯曲，事情正像孩子们玩的跳绳活动中绳子是弯曲的。其实这个问题也不难想象，如果设想行星也是被太阳用绳子栓着绕太阳做椭圆轨道运动。那么这根绳子能否总是保持平直呢？根据简单的力学知识，我们不难理解到绷紧的绳子在做加速运动时不是完全平直的。
最初，我也考虑动力传递的时差效果，可能会影响行星的受力方向。比如，光线受到太阳的引力作用，这方面的时差效应可能就相当明显。
比如考虑时差效应，光线从A点运动到B点时，这一过程是无法让太阳同时感觉到的。所以此时光线受到太阳的引力方向认为是沿BO方向只是我们的假设。设点D，让AB = AD，那么光线从A点运动到B点时，DO段的引力场线应该还没有受到影响。
为了引力线的连续，我们引进弯曲的引力线概念。于是我们试画光线到达B点时的光线与太阳之间连接的引力线：
所以，我们认为此时此地光线受到太阳的引力作用方向更确切一点地说是指向D点。我们由此所获得的观点是 运动中的行星受到太阳的引力方向并不总是正正指向太阳中心。
光线走近太阳情况，由于引力场的感应时差和惯性效应反应滞后，导致光线受到太阳的引力作用方向向着运动方向的垂直方向偏转。光线飞离太阳的情况，由于引力场的飞速转动的惯性，引力场线超前弯曲：
光线受到太阳的引力作用方向也是向运动方向的垂直方向偏离。
光线受到太阳的力作用是不是与光线的运动方向严格垂直的呢？光在运动方向不存在加速现象和被加速的效果。从这一点上看，认为光的受力作用方向总是垂直于光波运动方向也不是完全没有道理。但是根据这一模型，假定光波受力的大小依旧按照经典物理学方法计算，则可以得到的光波在引力场中的偏转角度为
π GM / c 2 p 。
应该说这是引力场充分发挥效果的一种结果了。这一结论是否更加真实地反映了太阳引力作用的实际情况，本书作者曾经做过进一步的考查。现在这方面的数据还是受到很多人们的质疑。有人指出当年Eddington先生观测的光线飞过太阳附近的偏折角度平均值为1.64 "，比理论就略为小一些。也有人注意到这方面的数据没有考虑因于太阳粒子辐射以及光辐射的密度变化导致的光线折射因素的影响。

8．附加力只在行星做斜向运动时产生
光线的受力大小按照经典物理学的处理办法，光线的受力方向与光波运动方向垂直，这一方法也不是没有问题的。那就是光波冲着太阳中心运动或太阳自身的辐射光线这两种特殊的情况下受到的太阳引力的附加力不知道该是怎么一个处理办法。按理说来，这种情况光线受到太阳的附加引力应为零。
后来我隐约地想到这方面的问题，附加力可能仅当行星在太阳系中做斜向运动时才产生。但是，本书作者一般不满意于随便引进附加力的做法，所以我把附加力的产生归因于引力场的转动惯性。
我们认为引力场是很类似于气体的一种物质组织（物态），它具有与我们所说的其它物质完全一样的质量、惯性、引力、能量等等性质。这方面的问题在本书的第三篇《物质论》中有详细的阐述。
如果认为附加力是由于引力场转动惯性的作用，这方面很多不是很如意的问题也许能够得到很好的解决。这里所说的引力场是指联系于特定行星与太阳之间的那部分特定引力场。这部分引力场可以随着行星的运动而转动，做功以后可以成为行星的组成部分，行星远离时引力场又可以回到太阳系空间跟着行星转动。一个行星如果沿正圆轨道绕太阳运动，引力场也是跟着行星匀速转动，行星受到引力场转动惯性的拖拉力为零。这样行星沿正圆轨道运动完全回到了经典物理学处理方法。一个物体如果沿着与太阳中心的连线方向做自由落体运动，这时引力场处于没有转动的情形之下。物体同样没有受到引力场转动惯性的牵动作用，所以经典物理学处理自由落体问题的方法本也是正确的。考虑行星沿着椭圆轨道绕太阳运动的情况，我们知道，处于近日点时的引力场转动角速度与处于远日点时的引力场转动角速度是不一样的。所以，行星离开近日点和远日点这两个特殊的点，联系于行星与太阳的引力场存在转动角速度的变化。引力场角速度变化的动力应该是来自于行星的牵动和拖拉。同样，反过来，行星这一斜向运动时受到的附加力也是来自于引力场转动惯性的拖拉和牵动。所以，所谓的附加力，其实是引力场转动惯性导致的真实力作用。行星运动的受力的确不完全像是经典物理学方法所描述的那样，但是意外的情况是这一来自于引力场转动惯性的力作用只有当物体斜向运动时才发生。

9．引力场定域于何处？
既然我们猜测新颖的受力图景是来自于引力场转动惯性的作用。那么我们就得对于引力场应该进行深入一点的研究。我们需要考虑引力场的如何分布，如何定量描述等等问题。
对于特定的问题，如水星的运动，引力场其物质和能量定域于何处？当然这多少是个困难问题，但是我们可以拿正负电荷系统中的电场能定域模型应用于太阳引力这个问题，认为引力场物质和能量主要定域于太阳和行星之间。作为简单模型，我们先将引力场质量定域于太阳和行星的连线上来考虑。也就是说我们的最初模型是将在太阳和行星之间放一根拥有质量和惯性的“橡皮筋”来代替原来抽象的引力场，以此来解析水星的运动，看看是否得到一些结果。也许这一模型也不能得到满意的结果，但是这一模型应该是符合物象形成于物质运动这样一种科学信念以及其得到的结果也至少部分反映了客观作用过程。

10．引力场运动分布的简明模型
对于运动的系统，引力场是静止的还是运动的？联系于行星与太阳的引力场会不会随着行星的运动而运动？虽然在此之前人们很少考虑这个问题，但是既然认为行星与太阳之间的引力是因于之间的引力场，那么变化的结果应该由变化的原因所引起的，所以我们应该认为联系于太阳和行星的引力场是跟着行星一起运动的。形象地说，行星是被太阳用绳子栓住绕太阳做椭圆轨道运动，在这里，好像没有什么理由绳子不随物体一起运动。

11．引力场的能量和质量
我们进一步的方法思路是根据引力场能量的分布来推求引力场质量的分布。引力场的能量和质量问题可以参考电磁场能量和质量的计算方法。这方面的观点很少有异议，即更多的电磁场能量和质量定域在电磁场强度大的地方。根据电磁知识，电场能量密度算式为，
μ e = E 2 / 8π k ，
其中E为电场强度，k为Coulomb常数。由这一算式我们不难发现这样一个结论，与那部分电场对应的能量就定域在那个电场所在的地方，且能量密度与场强度成平方正比。由电场能量密度算式可得电场质量密度算式
ρ e = E 2 / 8π k c 2 。
其中c为光速。类似地，我们可以相信通过推导也可以得到引力场的密度算式：
ρ g = E 2 / 8π G c 2。
引力可能是一个空域场，引力弱的地方是物质多的地方，引力强的地方是物质少的地方。引力是什么性质的场对于引力的转动惯性计算也许不是主要的问题，我们暂不在这里展开讨论。

12．行星运动导致的太阳系空间引力场质量密度如何变化



我们并不关心太阳和行星系统的引力场物质如何分布，我们关心的问题是联系于太阳和行星的引力的那部分引力场物质的如何运动分布。与这个问题比较接近的问题是行星的运动导致太阳系空间引力场密度分布如何变化。
根据场的质量密度与场的强度的非线性变化，行星与太阳的引力场合成以后的质量密度，减去太阳和行星的本份引力场密度，剩下的引力场质量密度我认为即是联系于太阳与行星之间的引力场密度。据此计算以太阳行星系统的动态引力场质量：
m d = ∫∞{ [ ( g M + g m ) 2 － ( g M ) 2 － ( g m ) 2 ] / 8π G c 2 }dV
= ∫∞ ( g M g m / 4π G c 2 ) dV。
注意加速度g为矢量。行星离恒星无限远时动态引力场质量为零。行星离恒星距离为r时引力做功 GMm / r，这部分能量假设以动态引力场方式存在于系统中，得动态引力场质量GMm / rc 2，因此有，
∫∞ ( g M g m / 4π G c 2 ) dV = GMm / rc 2。
由dV = 2π ρ 2 sinθ dθ dρ 代入得，
( 1 / 4π )∫∞ ∫0 π g M g m ( 2π ρ 2 sinθ dθ dρ ) = GGMm / r。
将矢量写成标量形式
( 1 / 4 )∫∞∫0 π ( g M x g m x + g M y g m y ) 2 ρ 2 2 sinθ dθ dρ = GGMm / r。
将
g M x = GM cos θ / ρ 2 ，
g M y = GM sin θ / ρ 2 ，
g m x = G m ( ρcos θ － r ) / ( ρ 2 + r 2 － 2ρr cos θ ) 1 . 5 ，
g m y = G m ρ sin θ / ( ρ 2 + r 2 － 2ρr cos θ ) 1 . 5 ，
代入g M x g m x + g M y g m y 计算得到
g M g m = GGMm ( ρ － r cos θ ) / [ ρ 2 ( ρ 2 + r 2 － 2ρr cos θ ) 1 . 5 ]。
代入上面算式整理得到
( 1 / 4 )∫0∞ ∫0 π
( ( ρ － r cos θ ) / ( ρ 2 + r 2 － 2ρr cos θ ) 1 . 5 ) 2 sin θ dθ dρ = 1 / r。
令 ρ = pr ，于是有
( 1 / 4 )∫0∞ ∫0 π
[ ( p － cos θ ) / ( p 2 + 1 － 2p cos θ ) 1 . 5 ] 2 sin θ dθ dp = 1 。
此式可以验算计算机积分程序。
现计算以恒星为转点的转动惯量：
I = ∫∞ | 2 g M g m / 8π G c 2 | [ f ( ρ ) ] 2 ( cos 2 θ + sin 2 φ sin 2 θ ) dV，
I = ( 1 / 4π G c 2 )∫∞ | g M g m | [ f ( ρ ) ] 2 ( cos 2 θ + sin 2 φ sin 2 θ ) dV，
将g M g m = GGMm ( ρ － cos θ ) / ( ρ 2 + 1 － 2ρ cos θ ) 1 . 5 连同dV = ρ 2 sinθ sinφ dφ dθ dρ代入整理可得
I = ( GMm / 4c 2 )∫0∞ ∫0 π [ f ( ρ ) ] 2
[ | r cos θ － ρ | / ( ρ 2 + r 2 － 2ρr cos θ ) 1 . 5 ] ( 1 + cos 2 θ ) sin θ dθ dρ。
由于这类积分进行数学上推导超出了本书作者的数学能力。所以本书作者是借助于计算机程序进行工作的。
为了计算处理的方便以及提高一点运算速度，令 ρ = pr ，于是有
I = ( GMmr / 4c 2 )∫0∞ ∫0 π [ f ( p ) ] 2
[ | cos θ － p | / ( p 2 + 1 － 2p cos θ ) 1 . 5 ] ( 1 + cos 2 θ ) sin θ dθ dp。
设I = AGMmrc－2。我们称A为引力场转动惯量系数，
A = ( 1 / 4 )∫0∞ ∫0 π [ f ( p ) ] 2
[ | cos θ － p | / ( p 2 + 1 － 2p cos θ ) 1 . 5 ] ( 1 + cos 2 θ ) sin θ dθ dp。
可以通过编制计算机程序来求解这一积分值A，程序见本篇附件。
为什么说合成引力场的物质密度减去行星和太阳的本份引力场密度就是联系于行星与太阳之间的引力场物质密度？在这里我们关心的问题是能够跟着行星转动的那个引力场物质运动组织分布的密度，或者说我们关心的问题是随着行星的运动空间里的引力场密度如何变化，这是因为密度变化是物质运动的结果，物质的运动可以通过密度的变化来间接计算。我们需要解决的最后问题是计算牵动行星转动的那部分引力场的转动惯量。那为什么又要减去行星的本份引力场部分呢。这部分引力场也是跟着行星转动的呀！请大家注意本份引力场就自身而言只是在跟着行星做平动运动，而没有转动，这个是问题的本质。而且这部分引力场在计算行星的质量和惯性的时候已经考虑了，在引力场转动问题上没有必要做重复的计算。另一方面，行星的运动与行星的质量无关，也与行星在运动过程中的质量变化无关，计算行星的运动问题可以不考虑行星运动过程中的质量变化现象。
事情也并不是跟着行星运动的物质都会给行星在转动方向产生拖拉力，而最后导致行星的近日点产生进动。如果这部分引力场完全跟着行星运动作为行星动态物质系统的一部分。我们就可以不考虑行星作为动态物体动态质量对于行星运动的影响。所以在这里，我们只须考虑物体本份引力场以外的引力场物质密度的运动分布以及其密度分布变化产生的惯性作用。
在这里联系于行星与太阳之间的引力场概念可能容易产生误解，但一时又想不出更合适的说法。先说说何谓本份引力场？所谓本份引力场是那些引力场，与那个物体主体不可分离的那部分引力场。所以行星的本份引力场是物体的物质组成部分。它的运动轨迹与行星的运动轨迹完全相同，随同行星做同步的阵列运动或者如同行星的卫星伴随行星一起做椭圆轨道运动。这部分本份引力场是物体主体不可分割的组成部分，正像一个人的四肢与那个人的关系那样不可分割。正因为本份引力场完全是行星或是太阳的组成部分，它不是这里所讨论的问题所关心的对象。而联系于行星与太阳之间的那部分引力场则是一个动态的引力场。它时而参与运动行星作为行星的一部分组成部分。时而从行星那儿返回到行星与太阳中间，联系着行星与太阳的引力延续。这部分引力场自由情况下的运动轨迹是与行星同步的一系列以太阳为圆心的正圆轨道。这部分动态的引力场，它与行星的关系好像是衣服与人的关系。天气冷的时候穿上它，天气温暖的时候又把它放回到旅行箱里。联系于行星与太阳之间的这部分动态引力场物质分布的转动惯性对于行星运动有着微细的影响。我们希望此种微细的影响能够很好的解释水星的近日点进动问题。
请注意算式中有绝对值符号，这是由于合成引力场存在场强变小的地方。但请注意这种情况不会导致转动引力场的转动惯量减少，相反也同样起着增加引力场转动惯量的作用。正像水体中的气泡它的惯性不可能是负值。一个物体的部分惯性也可能是由于它的附近环境导致的。我们在此将Archimedes定律还原为质量方面的定律，即 气泡的惯性等于气泡排开液体的质量以及沉浸在液体中物体所获得的惯性增加等于物体排开液体的质量 。由此不难理解计算引力场的转动惯量应该注意合成引力场场强减弱的问题，并且把这种情况导致的引力场转动惯量增加统计进来。


二、行星的运动

科学是人们对于真理的追求过程，科学家在这一过程中由于各种原因导致错误的产生是难免的。如果我们生活在2000年前，我们也不免会得出行星运动在偏心的圆周上。其实行星们的运动图像咋看起来的确很像偏心圆的图像。
物理学至目前为止也还不能不能像几何学那样，建立几条公理然后演绎出整个物理学。物理科学也许只能做到这样，理论多少需要依赖一些已知的实验事实才能构造出来。没有水星运动的精细观测结果，那个广义相对性理论不可能确定那个最后的形式。但是面对已知的物象结论，通往理解的道路不只一条。这就难免产生不同的科学方法和科学风格、不同的科学思想和科学哲学。
行星的运动是一个经典问题，今天我们在这里重新考虑这个问题，有什么新的好的思路呢。我们所做的工作总是基于形象的科学风格，即改进经典物理学的物象模型，希望在新颖的物象分析方面能够给出一个简明的数学系统，以此说明现代物理学中许多类似于Ptolemy系统的抽象烦琐的数学方法是没有必要的。我想尝试一下，如果我们把引力场的运动和质量考虑进去，会不会如意地解决水星的近日点进动问题。遗憾的是我在此并没有满意地解决了这方面的所有问题。本人写这方面的文章的目的是希望起到一种抛砖引玉的作用。当然我也希望就此得到令人满意的结果，也许这一美好理想有待于更多学者的共同参与才能够实现。

1．行星运动极坐标微分方程的改进
假设联系于行星与太阳之间的引力场的转动惯量 AGMmrc－2，根据角动量守恒，
d ( AGMmrc－2 v t / r + mv t r ) = 0 ，
整理得到，
d [ m ( 1 + AGM / c 2 r ) v t r ] = 0 。
假设行星质量恒定，
d ( 1 + AGM / c 2 r ) v t r = 0 ；
考虑引力做功GMm 0 / r导致行星质量增加GMm0 / c 2 r，
d [ ( m0 + GMm0 / c 2 r ) ( 1 + AGM / c 2 r ) v t r ] = 0 ，
整理得到，
d [ ( 1 + GM / c 2 r ) ( 1 + AGM / c 2 r ) v t r ] = 0 ，
由于GM / c 2 r << 1，AGM / c 2 r << 1，得到近似算式，
d { [ 1 + ( 1 + A ) GM / c 2 r ] v t r } = 0 。
因此不管是否考虑行星质量变化，都有类似的算式，
d [ ( 1 + αGM / c 2 r ) v t r ] = 0 ，
考虑行星质量变化，A + 1 = α ，A = α －1，认为行星质量恒定 A = α 。将
d [ ( 1 + αGM / c 2 r ) v t r ] = 0 ，
简化为
d ( αGMv t / c 2 + v t r ) = 0 ，
α GMc－2 dv t + v t dr + rdv t = 0 ，
求得，
dv t = －( v t dr / r ) / ( 1 + αGM / c 2 r ) ，
除以dt求得，
dv t / dt = －[ v t ( dr / dt ) / r ] / ( 1 + αGM / c 2 r ) ，
dv t / dt = －( v t v r / r ) / ( 1 + αGM / c 2 r ) 。
由于αGM / c 2 r << 1，有近似算式
dv t / dt = －( v t v r / r ) ( 1－αGM / c 2 r ) ，
dv t / dt = －v t v r / r + αGM v t v r / c 2 r 2 。
根据行星运动的经典极坐标微分方程，
dv r / dt = v t 2 / r － GM / r 2， dv t / dt = － v r v t / r。
于是得到更为精细的行星运动极坐标微分方程，
dv r / dt = v t 2 / r － GM / r 2，
dv t / dt = － v r v t / r + αGM v r v t / c 2 r 2 。

2．引力场的疑问
行星和引力的质量问题是比较困难的问题。行星在靠近恒星的过程中，质量是否会改变，是变大还是变小？除了引力红移现象支持事物靠近星体质量增加，很遗憾很难找到更多的其它确切证据。不过想来运动物体大都情况应该拥有更多的质量，虽然不总是这样，比如正负电子相互吸引的过程。但是，如果没有找到一种未知的质量减少机制，那么我们应该倾向于认为运动星体应该拥有更多的质量，这样的观点也支持运动质量拥有统一的规律。不过，引力场的问题不同于电磁场的问题，行星靠近恒星，行星质量增加，这增加的质量来自何处？因为这个时候引力场的质量也似乎是增加的，如果引力场的质量密度与引力强度成正比例关系的话。其实我们也是根据这样的思路来处理引力物质密度问题的。但是困难的问题是我们不清楚，行星和引力场质量的同时增加，物质来自于何处？如果把引力场理解为质量密度降低的场。我们可以认为引力物质的质量减少转变成了行星的质量增加。那么引力场是这样一个东西，恒星近处的引力物质密度小，恒星远处的引力物质密度大？那么事情是不是这样呢？中国苏州的李勇森先生提出物质本空穴的思想，想来是一个天才的创见。不过要说清这个问题，现在的知识可能还远远不够。

3．相对合理的引力场转动模型
开始假设 f ( p ) = p经过一些时间的研究以后发现这一积分好像不能收敛，无论如何应该加以改进。问题的原因是这部分动态引力场不能看成是一个转动刚体。的确，包括引力场的各种场应该是一种气体，如何能够看成是转动刚体呢。但问题是，转动引力场不是刚体转动，又是什么样一种旋涡运动呢？在这里，计算机的计算方法派上了用场，可以免去各种猜测下烦琐的积分演算过程，是一个很好的研究工具。发现一个错误的猜测耗费了烦琐的积分演算过程是令人无可奈何的。这种情况下，你编好了程序以后，计算机可以不厌其烦地帮助你工作。多次运行程序发现引力场的转动惯量主要贡献来自于轨道以外空间的引力场质量。设想不同的引力场运动分布模型可以得到引力场转动惯量的不同大小。现在的问题是我们可能不知道水星运动可靠的观测结论。但不管真实的观测结论如何，可以相信经典力学通过考虑引力场的转动惯性是有办法有模型可以很好地解释水星的近日点进动这类问题的。
越远处的引力所受到行星运动的影响越少，远处的引力场可能没有环向速度而只有径向速度，即远处的引力场密度变化可能是通过引力场的径向运动实现的。考虑系统的质心并没有变化，系统内部的行星运动对于无限远处的引力实际上没有影响。也就是说随着距离的增大，远处的引力随行星运动的速度趋于零。假设更细致的引力运动分布规律为
f ( p ) = ( 4*4 + 1 ) p / ( p 2 / + 4*4 )
可以近似得到引力场的转动惯量为I = 2 GMmrc－2。
当然，如果能够在理论上推导出引力场的运动分布模型，那就太好了。这方面的工作希望得到广大学者的帮助。
这里我们假定了某些地方动态引力场可以数倍于行星的运动速度运动，其实动态引力场不可能在恒星和行星的基态引力场中穿行。动态引力场的转移是通过影响基态引力场的转移实现的。由于基态引力场密度远远大于动态引力场密度，动态引力场造成的基态引力场运动飘移速度远小于行星的运动速度。仅此说明。

4．关于行星运动我们根据观测结果所希望的极坐标微分方程
将前面推出的更为精细的行星极坐标微分方程编成计算机程序可以演示水星的运动。得到的结果是每百年进动14.3α "。如果水星每百年进动值的确是基于360分度的43 "，说明α = 3，我们所希望的行星运动微分方程应该是，
dv r / dt = v t 2 / r － GM / r 2，
dv t / dt = － v r v t / r + 3 GM v r v t / c 2 r 2 。
这一方程通过计算机程序演算导出的结果是水星进动角度为0.103448 "，每百年进动值也是43 "。
本篇初稿写于 2000年11月，在此后的很长时间里，虽然我有个愿望，关于行星进动希望能够得到属于本书作者自己的规律。但是完整地建立引力场的运动理论困难不少。引力场的转动惯量不能从理论上满意地推导出是2 GMmrc－2 或3 GMmrc－2，这方面的工作至今还不能令人满意。另外在随后的几年里还有两个很深的顾虑，导致这方面的工作此后没有继续展开。一是怀疑水星剩余进动数据是否可靠，同时认为随着行星轨道趋近于圆进动亦趋近于零。我的想法是，行星的轨道趋近于圆，行星的动态引力场转动也趋于匀速，引力场非匀速转动造成的拖拉力也趋于零，行星轨道近日点进动亦趋近于零。也就是说作者一直来非常怀疑以往学者关于行星进动的各种理论和数据。但是近来我逐渐相信了水星每百年43 "剩余进动数据，然后利用计算机程序演算水星轨道偏心率变化水星剩余进动变化的规律。行星轨道趋近于圆而进动不趋近于零的结果使我感到意外。经多个离散的偏心轨道剩余进动演算数据总结得到的行星进动规律是 Δφ = 6π GM / c 2 r 0 ( 1 － e ) 。由于把水星的远日距离与水星轨道的半长径混淆，误认为得到了与广义相对论不一样的行星进动规律。后来发现这一规律与 Δφ = 6π GM / c 2 a ( 1 － e 2 ) 规律是等效的算式。利用离散的偏心轨道剩余进动演算数据，行星进动规律是找到了，但实际上不是新的规律，而只是得到和过去理论相同的理论结果，这是完美结果还是美中不足，很难做出结论。但是如果这是上帝的安排，我们无论如何应该乐于接受。不同的思路也可以得到相同的结果，这并不奇怪，但是如果我们的确是找到了更好的思路，我们总可以得到一些更好的结果。正因为如此，新的进动规律将在双星进动问题上显示出来。这也为科学通过实验数据鉴别思路的好差提供可能。

5．行星进动规律新的数学推导过程
现在我们希望在新的朴素思路上也能够以算式推导方式得出 Δφ = 6π GM / c 2 a ( 1 － e 2 ) 这一算式结果。曾有郑铨老先生在这方面做过很多研究，现在模仿老先生的数学思路推导行星轨道进动规律。郑老先生使用的行星摄动方程
dφ / dt = [ ( 1 － e 2 )0 . 5 / n a e ] [ F r / m + ( F t / m )( 1 + r / p ) sin θ ]。
我至今弄不清楚其中 n是什么参数。通过分析老先生的推导过程，知道n = K a3 / b3 p 2，（p为轨道极坐标方程r = p / ( 1 + e cos θ )中的p）。设( 1 － e 2 )0 . 5 / n a e = A，有A = p 2 a / K e b 2。现在将行星摄动方程简写为
dφ / dt = A [ F r / m + ( F t / m )( 1 + r / p ) sin θ ]，
其中 K = v t r，是行星运动的速度矩常数（或者通俗地说是面积常数），将新的摄动力算式F t = 3 GMm v r v t / c 2 r 2、F r = 0代入得到，
dφ / dt = ( 3 AGM / c 2 ) [ ( v r v t / r 2 ) ( 1 + r / p ) sin θ ]，
dφ / dt = ( 3 AGM / c 2 ) [ ( v r v t / r p ) ( p / r + 1 ) sin θ ]。
考虑行星的轨道方程，r = p / ( 1 + e cos θ )，p / r = 1 + e cos θ ，p / r + 1 = 2 + e cos θ ，代入其上算式得到，
dφ / dt = ( 3 AGM / c 2 ) [ v r ( r dθ / dt ) / r p] ( 2 + e cos θ ) sin θ ，
消去 dt 得到
dφ = ( 3 AGM / c 2 ) [ ( v r / p )( 2 + e cos θ ) sin θ ]dθ，
行星绕恒星一周的进动角度
Δφ = ( 3 AGM / c 2 )∫2π [ ( K e sin θ / p 2 ) ( 2 + e cos θ ) sin θ ] dθ
= ( p 2 a / K e b 2 ) ( 3 GM / c 2 ) ( 2π K e / p 2 )
= 6π GM / c 2 a ( 1 － e 2 )。
至此我们可以看到，根据过去的行星摄动方程和新的拖拉力算式也可以得到与过去理论相同的结果 Δφ = 6π GM / c 2 a ( 1 － e 2 ) 。在这里，我们提供了关于行星运动问题一种更为朴素的思路。不如意的事情是我们还不能够详尽的说明行星的质量是否变化和确切计算出动态引力场转动惯性。如果能够做到那样，那么可以说这样的思路正是我们科学曾经所追寻的朴素思路。

6．光线在太阳引力场中的偏转



这里r 0 为太阳半径。
假设水星运动极坐标微分方程 dv t / dt = － v r v t / r + 3 GM v r v t / c 2 r 2 和经典引力可以在光线弯曲问题上成立，得环向附加加速度，
a t = 3GMm v t v r / c 2 r 2，
和光子沿X方向的加速度为
d v x / dt = － GM cosθ / r 2－ 3GM sin 2 θ cosθ / r 2，
对时间t积分可写出经过引力场转动惯性作用后光子取得的X方向的速度为，
v x = －GM∫－∞+∞ ( 1 + 3 sin 2 θ ) cosθ dt / r 2
经过dθ = c cosθ dt / r和r = r 0 / cosθ变换后得到
v x = －( GM / c r 0 )∫－ π / 2 + π / 2 ( 1 + 3 sin 2 θ ) cosθ dθ。
于是求得掠日光线偏转角为 α = v x / c ，α = － 4GM / c 2 r 0 。

7．雷达波延时
假设水星运动极坐标微分方程 dv t / dt = － v r v t / r + 3 GM v r v t / c 2 r 2 和经典引力算法在雷达波延时问题上同样成立，得环向附加加速度，
a t = 3GMm v t v r / c 2 r 2，
光子沿c方向的加速度为
d ( c－c 1 ) / dt = g sin θ－a t / cosθ ，
d ( c－c 1 ) / dt =－ GM sin θ / r 2+ 3GM sin θ / r 2，
d ( c－c 1 ) / dt = 2GM sin θ / r 2，
( c－c 1 ) = 2GM∫0t sin θ dt / r 2。
经过dθ = c cosθ dt / r，dt = r dθ / c cosθ 和r = r 0 / cosθ变换后，得
( c－c 1 ) = 2GM∫α1α2 sin θ dθ / c r 0 。
积分符中的光速 c 按常数c 0 处理
( c－c 1 ) = －( 2GM / c 0 r 0 )∫α1α2 d cos θ ，
( c 1 －c ) = ( 2GM / c 0 r 0 ) ( cos α 2 －cos α 1 )，
c 1 －c = ( 1 / r －1 / r 1 ) 2GM / c 0 。
光波从地球到达其它行星处所需的时间，
t = ∫－L1 L2 dl / c ，
比以恒定光速c 1 计算所需时间
t 1 = ∫－L1 L2 dl / c 1 ，
多花时间
Δt = t－t 1 =∫－L1 L2 ( 1 / c －1 / c 1 ) dl ，
Δt =∫－L1 L2 [ ( c 1－c ) / c c 1 ] dl ，
Δt = ∫－L1 L2 [ ( 1 / r －1 / r 1 ) 2GM / c c 1 c 0 ] dl 。
光速 c 和c 1 都按常数c 0 处理
Δt = ( 2GM / c 0 3 )∫－L1 L2 [ ( r 02 + l 2 )－0. 5－1 / r 1 ] dl ，
Δt = ( 2GM / c 0 3 ){ ln [ l + ( r 02 + l 2 )－0. 5 ]－1 / r 1 } | －L1 L2 ，
Δt = ( 2GM / c 0 3 ){ ln [ ( r 22 －r 02 )－0. 5 + r 2 ]－ln [ ( r 12 －r 02 )－0. 5 －r 1 ]
－[ ( r 22 －r 02 )－0. 5 + ( r 12 －r 02 )－0. 5 ] / r 1 } 。
如果 r 1 >> r 0 ，r 2 >> r 0 ，近似处理得到
Δt = ( 2GM / c 0 3 ) [ ln ( 4 r 1 r 2 / r 02 )－( r 1 + r 2 ) / r 1 ] 。
以此算式计算地球到火星的雷达回波延时2Δt为198微妙。如果这一结论也与实验符合，说明经典引力算法在光波问题上完全可以应用。朴素的力学思想也许并没有那样严重的错误，虽然经典力学方法需要改造才能够适用于高速物象，可是，对于光波运动，经典力学方法又似乎可以完全适用。当然这一切显得有点不可思议，我也讲不出很多的为什么道理，或许所有这些只是种种巧合。也许非常的物象完全回归于传统的方法，这是我们的希望。一切物象回归于朴素的方法，这也是科学的目的。当然，我们最终会把这些问题想清楚。

8．双星进动问题
2000年，本书作者在中国台湾崔思珑博士的文章中了解到，世纪之交双星进动问题困扰着天文学界。说的是美国宾西法尼亚州Villanova大学的两位天文学家根据84年中观测到的3000多个轨道历史数据分析DI .Herculis双星运行规律，计算出其累积进动值仅为0.64度，而按照广义相对论理论公式计算，得出的理论进动值为2.34度。浩瀚的天文观测资料文献，什么结论都有，其中有我们的科学理论能够解释的东西，肯定也有当今科学理论不能解释的东西，应该都在在人们的意料之中。近来本书作者试图在朴素的模型上理解这一双星进动问题。
在计算行星运动动态引力场转动惯性的时候，我们认为动态引力场是围绕着恒星转动。显然精确地说，动态引力场是围绕着系统的质心转动，只是一般而言行星对于恒星质量显得微乎其微，我们近似地把恒心当作系统的质心进行处理，在满足计算精度要求的情况下可以认为获得方法上的成功。但是对于双星问题，显然我们应该回到基于系统质心来考虑问题。当然这会增加问题的复杂性。我们将以系统质心为基点来建立坐标系，重新考虑动态引力场的转动惯量。
根据前面行星动态引力场转动惯性的算式
I = ( 1 / 4π G c 2 )∫∞ | g M g m | [ f ( ρ ) ] 2 ( cos 2 θ + sin 2 φ sin 2 θ ) dV。
现以双星系统的质心为转点重新计算：
用矢量代数方法计算两加速度矢量的数量积数值。先计算各加速度分量和几何长度数据，
g M x = GM ( ρcos θ + R ) / L3 ，g M y = GM ρ sin θ / L3 ，
g m x = Gm ( ρcos θ － r ) / l 3 ，g m y = Gm ρ sin θ / l 3 ，
L = ( ρ 2 + R 2 + 2ρR cos θ ) 0 . 5，l = ( ρ 2 + r 2 － 2ρr cos θ ) 0 . 5，



由g M g m = g M x g m x + g M y g m y 得到，
g M g m = GGMm [ ρ 2 + ρ ( R － r ) cos θ － Rr ] / ( L3 l 3 )。
将此算式连同dV = ρ 2 sinθ sinφ dφ dθ dρ代入行星转动惯性算式，整理得到
I = ( GMm / 4c 2 )∫∞∫0 π [ | ρ 2 + ρ ( R － r ) cos θ － Rr | / ( L3 l 3 )]
[ f ( ρ ) ] 2 ρ 2 ( 1 + cos 2 θ ) sinθ dθ dρ。
（当 R = 0 时，我们回到行星的问题。）
为了计算处理的方便以及提高一点运算速度，令 ρ = pr ，算式可以变为
I = ( GMmr / 4c 2 )∫0∞ ∫0 π [ f ( p ) ] 2
{ | p 2 + p ( R / r － 1 ) cos θ － R / r | / [ ( L / r )3 ( l / r )3 ) ] }
p 2 ( 1 + cos 2 θ ) sin θ dθ dp，
其中R / r = m / M 记作α，L / r 记作L，l / r 记作 l，
I = ( GMmr / 4c 2 )∫0∞ ∫0 π [ f ( p ) ] 2
[ | p 2 + p ( α － 1 ) cos θ － α | / ( L3 l 3 ) ] p 2 ( 1 + cos 2 θ ) sin θ dθ dp，
其中L = ( p 2 + α 2 + 2pα cos θ ) 0 . 5，l = ( p 2 + 1 － 2ρ cos θ ) 0 . 5。设I = AGMmrc－2。这里A为引力场转动惯量系数，
A = ( 1 / 4 )∫0∞ ∫0 π [ f ( p ) ] 2
[ | p 2 + p ( α － 1 ) cos θ － α | / L )] p 2 ( 1 + cos 2 θ ) sin θ dθ dp 。
L = [( p 2 + α 2 + 2pα cos θ ) ( p 2 + 1 － 2ρ cos θ )] 1 . 5 。
此算式告诉我们平衡质量的双星（M = m，α = 1）动态引力场球状对称，环向均匀分布，所以我们认为双星绕转而动态引力场可以保持不动。或者说平衡双星的动态引力场转动惯性为零，即我们认为平衡双星没有轨道进动。假设不平衡双星的动态引力场转动惯性I ≈ 3 ( 1 － α ) GMmrc－2，m星按质量反比例分到的转动惯性，
I m ≈ [ M / ( M + m ) ] I，
= 3 ( 1 － α ) [ M / ( M + m ) ] GMmrc－2，
= 3 [ ( 1 － α ) / ( 1 + α ) ] GMmrc－2。
现在将双星运动化为行星运动的问题，这个问题基本上相当于m星上的部分小质量受到系统质心的引力作用。这个行星恒星系统称为等效系统，其中恒星质量为M x，行星质量为m x << M x 。那么现在根据引力场转动惯性与进动角度成正比的关系求进动角度
Δφ ≈ 6π GM x / c 2 a ( 1 － e 2 )
{ 3 ( 1 － α ) / ( 1 + α ) GM m x rc－2 } / ( 3 G M x m x r c－2 )，
Δφ ≈ [( 1 － α ) / ( 1 + α ) ] 6π GM / c 2 a ( 1 － e 2 )。
根据 DI . Herculis双星进动数据计算84年累计进动值为 0.54度，与观测值0.64度接近。考虑恒星的质量实际上是通过轨道数据推算的。我们将上面算式变换成轨道数据，
Δφ ≈ [( 1 － α ) / ( 1 + α ) ] ( M / M x ) 6π GM x / c 2 a ( 1 － e 2 )，
Δφ ≈ [( 1 － α ) / ( 1 + α ) ] ( M / M x ) 24π 3 a 2 / T 2c 2 ( 1 － e 2 )。
根据m恒星处相同加速度效果计算等效质量 M x，由GM / ( r + ar ) 2 = GM x / r 2 ，得到 M / M x = ( 1 + α ) 2 ，代入上面算式得到，
Δφ ≈ ( 1－ α 2 ) 24π 3 a 2 / T 2c 2 ( 1 － e 2 )，α = D / d 。
其中24π 3 a 2 / T 2c 2 ( 1 － e 2 )部分就是广义相对论的算式，D为主星轨道长径，d为伴星轨道长径。根据 DI . Herculis双星轨道数据，重新计算 DI . Herculis双星84年累计进动值亦为 0.54度。如果观测数据可靠，则说明动态引力场转动惯性I ≈ 3 ( 1 － α ) GMmrc－2 线性假定是一个过于朴素简单的模型。重新假定I ≈ 3 ( 1 － α 1. 2 ) Mmrc－2 ，于是进动角算式修正为，
Δφ ≈ ( 1－ α 1. 2 ) ( 1 + α ) 24π 3 a 2 / T 2c 2 ( 1 － e 2 )，
Δφ ≈ ( 1－ α 2 . 5 ) 24π 3 a 2 / T 2c 2 ( 1 － e 2 )，α = D / d 。
根据 DI . Herculis双星轨道数据，重新计算 DI . Herculis双星84年累计进动值为 0.65度。
诚然我们也必须承认朴素思路研究双星进动问题还不是令人满意的彻底成功，但是这一研究说明了朴素方法的解决的问题范围超出了相对论解决问题的范围，其自身的理论意义是巨大的。


9. 附件：积分程序

(DEFUN SSIGMA(A B PH D / S M PHE PHR R )
(SETQ R (+ A D ) M (－ B D ) PHR (PH A ))
(IF (< R B ) (SETQ PHE PHR PHR (PH R ) S (* D (+ (PH A ) PHR ))))
(WHILE (< R M ) (SETQ D (* 1.01 D )
R (+ R D ) PHE PHR PHR (PH R ) S (+ S (* D (+ PHE PHR )))))
(* 0.5 (+ S (* (－ B R ) (+ PHR (PH B )))))
)
(DEFUN SIGMA(A B PH D / S I M R )
(SETQ R A M (－ B D ) I D S (* 0.5 D (PH R )) R (+ R I ))
(WHILE (< R M ) (SETQ I D S (+ S (* D (PH R ))) R (+ R I )))
(+ S (* 0.5 I (PH R )) (* 0.5 (－ B R ) (+ (PH R ) (PH B ))))
)

10. 附件：计算行星引力场转动惯量系数的程序

(DEFUN PHI(Q / LL R )
(SETQ R (/ (* 37.0 P ) (+ (* P P ) 36.0 ))) ; (IF (< P 2.5 ) P 2.5 ))
(SETQ SINQ (SIN Q ) COSQ (COS Q ) LL (－ PP1 (* 2P COSQ )))
(* R R (/ 1.0 LL (SQRT LL ))
SINQ (1+ (* COSQ COSQ )) (ABS (－ COSQ P )))
)
(DEFUN RHI(P / 2P PP PP1 )
(SETQ 2P (+ P P ) PP (* P P ) PP1 (1+ PP ))
(PRINC P ) (PRINC " " ) (SIGMA Q/2 (+ PI Q/2 ) PHI DQ )
)
(SETQ DQ (/ PI 360.0 ) Q/2 (/ DQ 2.0 )
K1 (SIGMA 0.005 0.995 RHI 0.01 )
K2 (SSIGMA 1.005 100.0 RHI 0.01 )
)
(PRINT (LIST " K1 K2 K K/4 = " K1 K2 (+ K1 K2 ) (/ (+ K1 K2 ) 4.0 )))

11．附件： 计算双星引力场转动惯量系数的程序

(DEFUN PHI(Q / LL RH R )
(SETQ SINQ (SIN Q ) COSQ (COS Q ) R (IF (< P 2.5 ) P 2.5 ))
; (/ (* 17.0 P ) (+ (* P P ) 16.0 )))
(SETQ RH (ABS (－ PP (* A1 COSQ P ) A ))
LL (* (+ PPA (* 2P A COSQ )) (－ PP1 (* 2P COSQ ))))
(* R R PP (/ RH LL (SQRT LL )) (1+ (* COSQ COSQ )) SINQ )
)
(DEFUN RHI(P / 2P PP PPA PP1 )
(SETQ 2P (+ P P ) PP (* P P ) PPA (+ PP AA ) PP1 (1+ PP ))
(PRINC P ) (PRINC " " ) (SIGMA Q/2 (+ PI Q/2 ) PHI DQ )
)
(DEFUN ALPHA(A )
(SETQ AA (* A A ) A1 (－ 1.0 A ) DQ (/ PI 360.0 ) Q/2 (/ DQ 2.0 )
K1 (SIGMA 0.005 0.995 RHI 0.01 ) K2 (SSIGMA 1.005 100.0 RHI 0.01 ))
(PRINT (LIST " K1 K2 K K/4 = " K1 K2 (+ K1 K2 ) (/ (+ K1 K2 ) 4.0 )))
)

12．附件： 演示水星运动的程序

(DEFUN MERCURY(M OP VT F YEARS
/ O9 2PI P PIN P1 C R PO OK GM GM/CC COLOUR )
(<000> ) (<001> )
(WHILE (NULL OK )
(REPEAT 400 (SETQ P P1 P1 (POTCH P DT ))
(IF (AND (> (CADDDR P ) 2.0 ) (MINUSP (CAR P1 ))
(NOT (MINUSP (CAR P )))) (SETQ OK (EQH )))
)(SETQ PIN (MIN PIN (CADDR P )))
(IF (NULL OK ) (COMMAND "LINE" R (SETQ R (POH P )) "" ))
) )
(DEFUN <001>()
(SETQ G 6.6720E－11 C 2.99792458E8
GM (* G M ) GM/CC (/ GM C C ) 2PI (+ PI PI ) PIN OP
P1 (LIST 0.0 VT OP 0.0 0.0 ) DT 20.0
PO '(200.0 150.0 0.0 ) O9 (/ 100.0 (CADDR P1 )) R (POH P1 )
) )
(DEFUN <000>()
(SETVAR "CMDECHO" 0 ) (SETVAR "CECOLOR" "2" )
(COMMAND "LINE" '(100 150 0 ) '(350 150 0 ) "" )
(COMMAND "LINE" '(200 50 0 ) '(200 250 0 ) "" )
(SETVAR "CECOLOR" "1" ) (COMMAND "CIRCLE" '(200 150 0 ) 5 )
(SETVAR "CECOLOR" "4" )
)
(DEFUN POTCH(R DT / AR AT VR VT P )
(SETQ VR (CAR R ) VT (CADR R ) P (CADDR R ))
(SETQ AR (/ (－ (* VT VT ) (/ GM P )) P ))
(SETQ AT (－ (/ (* VR VT ) P )))
(IF F (SETQ AT (－ AT (/ (* F AT GM/CC ) P ))))
(MAPCAR '(LAMBDA(V A ) (+ V (* A DT )))
R (LIST AR AT VR (/ VT P ) 1.0 ))
)
(DEFUN POH(P ) (POLAR PO (CADDDR P ) (* (CADDR P ) O9 )))
(DEFUN EQH( / DA A EL J RR )
(SETQ A (－ (CADDDR P1 ) (CADDDR P )))
(SETQ A (/ (* (CAR P ) A ) (－ (CAR P ) (CAR P1 ))))
(SETQ A (－ (+ A (CADDDR P )) 2PI ) DA (/ (* A 3600 180 ) PI ))
(SETQ J (/ (LAST P ) 86400.0 ) P (CADDR P ) RR (POLAR PO A (* P O9 )))
(SETQ P (* 0.5 (+ OP P )) EL (/ (－ P PIN ) (+ P PIN )))
(MAPCAR 'PRINC (LIST "\n行星偏心率 " EL
"，算式进动角 " (/ (* 6.0 180.0 3600.0 GM/CC ) P (－ 1.0 EL ))
" 秒，演算进动角 " DA " 秒，\n" YEARS " 年进动 "
(* DA YEARS (/ 365.24 J )) " 秒，行星周期 " J " 天\n" )
)
(SETQ COLOUR (GETVAR "CECOLOR" )) (SETVAR "CECOLOR" "3" )
(COMMAND "LINE" R RR PO "" ) (SETVAR "CECOLOR" COLOUR ) T
)
(MERCURY 1.9891E30 6.97E10 3.8937E4 3.0 100 )

 

[京华倦客]

很多东西都是可以用科学的方式来解释的