引论Ⅱ

薛定谔在《自然与希腊人》一书中写道：“我们知道自己已经山穷水尽，于是自然会想起，近代科学的开创者们并非白手起家。虽然他们很少借鉴前几个世纪的知识，但他们的确复兴和延续了古代的科学和哲学。这一源泉历史悠久，恢宏壮观，令人敬畏，近代科学的奠基者可能先从中继承下来那些预先形成的观念和无根据的假设，继而凭借自己的权威使之永存。如果古代流行的极为灵活和开朗的精神得到延续，那么这些观点会继续被争论和修正……科学的确是被根深蒂固的思维习惯困住了，一些习惯似乎非常难以被发现，而另一些则已经被发现。相对论废除了牛顿的绝对时空概念，或者说废除了绝对静止和绝对同时的概念。在几乎无限制地拓展原子论时，量子理论陷入了危机，这场危机要比大多数人愿意承认的更为严重。总体而言，现代基础科学的当前危机表明，有必要对其最早的基础进行修改。”如今，前沿物理学中的“一黑、两暗”问题延续并加重了薛定谔时代已经出现的物理学危机，与此同时，也孕育出了解决物理学危机的新途径。

20世纪60年代，托马斯·库恩在《科学革命的结构》一书中提出了以“范式”为中心的科学动态发展过程：前科学时期——常规科学——反常与危机——科学革命——新的常规科学。这种科学研究的范式促成了经典物理学的建立、发展与完善，以及相对论和量子力学对经典物理学的全面超越。然而，近一个世纪以来这种科学研究的范式却意外地失效了。面对几代物理学巨匠携手倾力打造的雄伟的物理学大厦，如今的物理学家不得不把新出现的反常与危机甚至假象统统纳入到现有的物理学框架下当作常规科学进行建模与研究，产出了大量不置可否的理论成果和奇谈怪论。物理学革命的火种就此被掐灭，人类的认识论在科学光环与科学主义的双重笼罩下步入了光明的错误深渊。人类的直觉现实和测量手段都存在着局限性，相对论和量子力学正是这种局限性的产物，对基础物理学领域的拨乱反正须要我们重新审视人类科学思想的发展史，进而找到其根本的症结所在。

爱因斯坦晚年已经认识到“引力场可叫做空间”，但由于哲学思想的缺陷和数学工具的缺失，这一思想并没能引发物理学界应有的重视。究其原因，人们并没有意识到“真空磁导率和真空介电常数不变”是过去物理学家拍脑门决定的，也是人类测量局限性的产物。光速不变原理建立在空间空无的基础上，而爱因斯坦晚年也认识到空间的物质性，如此一来，在常识与逻辑上真空磁导率都应该是可变的。考虑到“物质本质上是电磁场的凝聚”，真空光速具有广域绝对可变与局域相对不变的双重属性，而后者成就了相对论并主导着现代物理学研究。解决这种双重属性的有效方式是在“引力场空间化”的基础上引入“空间能标化（空间能标与其密度成正比）”，进而我们可以时间不变为基准建立自洽的物理学逻辑体系，这套体系可以同时容纳广义相对论和量子场论。

爱因斯坦在广义相对论中假定惯性质量与引力质量等效，由此将相对性原理推广到任意参照系，从而解释了引力现象。等效原理的核心思想是：重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。考虑到等效原理与参照系的速度无关，不同速度的参照系之间肯定不是等效的，因此，广义相对论的等效原理属于“狭义等效原理”。假设等效原理成立且空间不是空无，当我们考察物体在空间中的加速运动时，物体相对空间的加速运动和空间相对物体的加速运动，从相互作用的力学效果看，是完全等效的。因此，等效原理可以拓展为“引力等效于加速运动，加速运动等效于物体前方空间流密度的增加，进而引力等效于外向流动的空间流密度的增加”。等效原理的拓展（广义等效原理）表明：

1.引力场是空间的外向流动，空间是引力场的标量叠加；

2.引力场是动态场，而非近现代物理学所认为的静态场；

3.动体的受力方向与空间流速增加的方向相反，引力场是外向流动的负能态；

4.正能化的引力场是内向流动的；

5.引力仍然是力，引力作用的机制是物质引力场空间的交换；

6.不存在定域的引力子，引力作用不能量子化；

7.量子是自空间的，量子力学的背景空间没必要存在；

8.引力场空间的膨胀（超循环）是引力作用的基本方式，并不会推动星系的加速远离；

9.由动态超循环的引力场空间的标量叠加可以直接推导出哈勃定律，宇宙大爆炸理论是错误的。

10.真空（引力场空间）作为能量的基态是负能态的，因此，真空不具有零点能的对称性。

宇宙如何诞生的终极性问题，在统一场研究举步维艰和引力作用机制不明的情况下率先出炉，是严重的本末倒置的行为。科学本应该是无国界的，但科学理论的历史形态则受到不同地域的文化、宗教、思维方式等因素的影响。在前沿理论物理学研究中，本应该是百家争鸣和相互促进，然而西方科学界历史形成的强大话语权导致了前沿理论物理研究的同质化和大科学项目的不断重复建设，这也是近百年来理论物理学混乱又没有取得根本性突破的原因。因此，我们崇尚科学理性的同时要反对科学主义，更要警惕科学的教条化与宗教化，丧失科学理性的代价是科学以权威的方式走向独裁。

近现代自然科学是建立在古希腊公理论约定基础之上的，一旦公理论的基础不牢固或不完备，整个自然科学体系必然会陷入各种矛盾与悖论之中。因忽视哲学思辨在自然科学研究中的指导作用，历时四百年建筑、装潢而成的物理学大厦尽管其外表恢宏壮丽，但根基却是十分脆弱的。前沿物理学研究中，相较于细枝末节的突发奇想，物理学须要一场系统性的大整合。对立统一法则，作为宇宙的终极大律，不仅为人类提供了核心的世界观，还为人类提供了核心的方法论。建立在近现代自然科学的成果与矛盾和中国古典哲学的基础上，物质复空间理论是对立统一法则的物理化和数学化细则的研究与应用，它同时兼容了广义相对论时空弯曲的观念和量子力学波粒二象性的观点，系统地回答和解决了一些根本性的物理学问题与矛盾。

引力场空间是超循环的负能态和统一场的本体。基于引力场空间的超循环构建的物质复空间理论，用超循环反对称的物质复空间取代了物理学界五十多年来无法被证实的超对称思想，系统地阐述了引力作用的物理机制，构建了引电统一的基本方程，不加假设地解决并修正了暗物质与暗能量问题，预言了真空磁导率与引力场的标量叠加成正比，论证了光速是广域可变与局域相对不变的统一，兼容了相对论并统一了物质与空间。

广义相对论研究的是引力场化的空间，量子场论研究的是真空量子场激发的粒子，二者的统一实质上是物质与空间的统一。引力场空间化须要我们放弃真空光速绝对不变的教条，鉴于“物质本质上是电磁场的凝聚”，同一能标下的局域真空光速仍然相对不变。须要说明的是：狭义相对论条件下，空间的能标没有发生变化，变化的只是动体自身的能标，动体的速度越高则能标越高。等效原理建立在狭义相对论的能标与广义相对论的能标等效的基础之上，把均匀空间的光速不变（狭义相对论）推广到非均匀空间（广义相对论）则会造成物理学的逻辑混乱。

暗物质与暗能量是近现代物理学深层次缺陷的产物，试图容纳二者的宇宙学标准模型更是将人类的认识论推及至大伪阶段。通过综合的逻辑判断可使我们认识到引力场空间是超循环的负能态而非传统观念的静态场，进而可以推理出暗物质与暗能量均是物质的引力场空间超循环的场效应。为便于读者对本书的内容有个总体的把握，图1展示了物质复空间理论与现代物理学理论之间的关联。

建立在“综合的逻辑判断”基础上，图1揭示了物质复空间理论与现代物理学的逻辑关系。图1中的“广义等效原理”在前文中已经做了充分的物理学逻辑论证，图1中的“引力场流速等于引力场的秒加速度”的证明可参见本书的附录3，这两条论证是我们深入理解和拓展广义相对论的关键所在。在笔者2019年发表的物质复空间理中，这两个论断是以公设的方式给出的，近几年笔者发现这个两个公设可以在等效原理的基础上给出物理意义上较为严格的证明，进而明确了物质复空间理论是广义相对论的逻辑拓展。爱因斯坦等效原理有着深刻的物理学内涵，奠定了我们理解自然与存在和从直觉现实走向抽象现实的逻辑起点，然而一百多年来物理学家对等效原理的研究还不够深入，以至于理论物理学研究陷入暗物质与暗能量的虚幻现实中难以自拔。

图 1.物质复空间理论与现代物理学的逻辑关系

物质复空间理论继承和发展了相对论的时空观念，提出并论证了“引力场=空间=以太=负能态=正电子态=物质虚态=引力质量=希格斯场”的哲学判断，通过“能标”搭建了狭义相对论、广义相对论以及量子场论之间的桥梁，把时间归结为正能态的虚空间到负能态的实空间的映射，进而把物质、能量、时间、空间以及正负电荷都纳入正负能态的复合场论，还原了物质世界的简单性与统一性。引力作用之所以如此微弱是因为“引力是物质复合场的自相互作用引发的外相互作用，属于次生力”。

引力的传播模式与库仑力有着显著的不同，引力场的球面能量能够几乎无衰减地传播至粒子的全宇宙空间；库仑力场的球面能量则会在正负电荷的相互作用下急剧衰减（如中子或电中性的原子）。

晚年的爱因斯坦认识到相对论的一些缺陷并试图修正，这对我们重新理解和拓展狭义与广义相对论有着重要启示作用，至少足以在一定程度上缓解了物理学的权威主义。然而，如今的理论物理学研究并没有沿着他所期望的，朝着增加逻辑基础简单性的方向迈进，而是陷入了比相对论更为复杂的弦与圈的数学迷雾中难以自拔。究其原因，在现代的物理学研究中“简单的哲学思辨和深度的数学推演”被视为理论物理的研究范式，这种本末颠倒的思维方式已经使前沿物理学尤其是宇宙学陷入了巨大的混乱之中。与西方哲学机械的一元论不同，道家思想一元二分的物质空间观是朴素的复合场论，从场论到复合场论是物理学发展的逻辑必然。道家思想在研究底层的物理学问题上有着先天的哲学优势，将这种优势转化成现实的可操作性则须要借鉴西方文明传承下来的数学与科学研究的范式构建道家思想的公理化体系。

作为爱因斯坦与汤川秀树的空间物质化思想的延续，物质复空间理论由四篇密切相关的文章构成，其中前两篇文章“物质复空间理论”和“暗物质效应的多重物理机制研究”分别于2019年和2020年刊发于《现代物理》，后两篇文章“相对论的绝对性原理”和“广义等效原理”收录于本书中并划归为“运动学原理”。在物质复空间理论中，笔者消除了狭义与广义相对论所依赖的背景空间，提出了超循环反对称的物质复空间，解释了空间弯曲现象和引力作用的物理机制，论证了“引力场、空间、以太”三位一体的正电子态属性，支持了麦克斯韦基于以太所构建的电磁理论的位移电流假说，消除了狄拉克的真空电子海须要背景空间带均匀正电荷的窘境，构建了引电统一的基本公式；在暗物质效应的多重物理机制研究中，笔者在物质复空间理论的基础上不加假设地论证了暗物质效应的多重物理机制，并明确了其主要的物理机制是“星系引力场空间的涡旋导致天体部分的轨道运动无须向心力的约束”；在广义相对论等效原理的拓展中，笔者根据空间不空和力学的相对论，由等效原理直接推导出“引力场空间是外向发散的负能态”。

爱因斯坦所谓的“我们今天的世界图像”是残缺的，这个残缺的图像遗漏了负能态在宇宙中的存在。尽管近年来暗能量被赋予了负能态的色彩，但这只是物理学家迫于无奈的选择，主流物理学界关于暗能量的认知还停留在碎片式的现象学阶段，为了解释光的宇宙学红移甚至不惜抛弃宇宙总体上的能量守恒。物理学的研究与应用取得了巨大的现实成果，这是基于对物理现象的浅层解释与应用获得的，理论物理总体上依然是支离破碎且矛盾重重，物理学逻辑体系的建设需要道家思想走向科学的历史舞台。道家思想是朴素的复合场论，道家思想的现代化将重塑人们的物质空间观念，促进人类思想从直觉现实向抽象现实的历史性转变。复合场论是场论进一步发展的逻辑必然，这是因为，只有复合场论才能解决场与物质纠缠不清的关系，摆脱历史上“单子论”和“以太微粒说”所面临的困境，解决宇宙的能量守恒悖论等一系列的基本问题。

笔者引入高维空间的目的是为了更好地解释自然，由三维的实心小球堆积出丰富多彩的物质世界和人类的心灵。关于空间的维度之争，我们需要明确的是三维空间也是一种权宜性的假说，是几千年来人们基于地表局域经验固化下来的思维定式。引入高维空间不能单纯地依靠哲学想象，更需要将高维空间建立在坚实的物理学逻辑基础之上。物质复空间理论的物理学逻辑基础是后来论证的“广义等效原理”，由此建立了物质复空间理论与广义相对论之间的直接联系。

为兼容经典的电磁理论，物质复空间理论把引力场空间的本体归结为“正电子态”。我们把物质还原为虚的正负电子；虚负电子是点粒子，虚正电子按照过去的观点是空穴子（即移去虚负电子后残留的空穴内部），然而更合理的解释则是虚正电子是空穴子的外部，这种空穴子的外延被称为“正电子态”。进一步地，考虑到虚的正负电子应该是平权的，宇宙中还需要存在虚负电子态和虚正电子。更详细的论证过程，可参考附录1中的物质复空间理论的第3节。由此，我们可以建立太极结构的物质复空间几何模型，这一模型具有反对称的全息结构并内含动力学机制；超循环的正负能态的复合场是物质存在的广延本体，正反同构的基本粒子则是这种复合场的临界耦合与全息表象。

物质与空间统一的哲学框架是源于易经的道家思想，过去被人们普遍视为玄学的道家思想将发展为科学思想的另一源泉。物质复空间理论以引力作用的物理机制为主线，深化和拓展了等效原理，统一了物质与空间，预言了真空磁导率与引力场的标量叠加成正比，由此发展起来的动态复合场论可以不加假设地解决了暗物质与暗能量问题，初步构建了物理学的逻辑基础与框架并为统一场的深入研究提供了新的方向与途径。作为对近现代物理学初步系统性的梳理与整合，物质复空间理论难免存在着缺陷与不足，其有效性也有待于物理学实验的全面检验与考究，现阶段只宜作为一种开放性的思维方式供读者思考和批判。

基于高能实验的理论物理学研究已步入尽头，物理学的未来须要基于综合的逻辑判断在近现代物理学研究成果与矛盾的基础上拓展出兼容近现代物理学的哲学框架。人类在探索宇宙的征程中面对纷繁复杂的自然现象须要建立综合的逻辑判断，综合的逻辑判断可帮助我们超越自身的认识局限和测量局限，促使我们对自然的认知从直觉现实走向抽象现实，并推动物理学从现象学研究发展到对物理机制和物理本质的研究。