从这里走向科学的大统一（一）
作者天津滨海新区（大港油田）李新民
一 什么是科学的统一
科学必将走向统一，因为支配物质和相关客体运动的规律是统一的，简单的，和谐的。物质运动的多样性和复杂性主要反映于物质结构的多样性和运动客体数量的繁多，它更多地，更直接地反映于物质的运动形态和相关作用的多样化上。寻求尽可能普遍的物理规律，建立尽可能普遍的物理理论，并最大限度地概括物理学的各种相互作用是科学发展的主要目标。从宇宙天体到微观物质结构的运动必然是一套相关联的原理支配的，科学大统一的任务就是揭示这一套原理的物理机制和由此产生的基本规律。科学要走向统一，同时它要求相关的数学也必须进行统一。本文根据几个客观的物理现象，追逐这几个现象来龙去脉，1探索到空间的真实面目。空间概念是物理学一切学科的基础，理论物理学应该说明空间和时间是什么，如何正确理解“时间和空间”，已经成为制约理论物理学进步的“瓶颈”；2弄清楚了支持物质运动不灭和永恒的机制。运动的本质是一切客体运动和规律的基础，是揭示自然规律根本。3找到了光消失的去处。光的去处，恩格斯在《自然辩证法》中指出：它是科学今后的任务，科学到现在还没有完成这个任务。这些现象背后的机制是一切物理规律的基础，是进入科学大统一之门，从这里可以走向科学的大统一。科学的统一不是现在物理学中所展示的数学对物理概念，定理和定律的统一，如电弱统一理论和某些统一场理论；而是对物理概念，原理，定理和定律定义和认识的统一，这种统一必须建立在对空间，时间和运动正确的认识基础上，再加之数学方法的统一。
二 从现象到本质
现代科学用光等电磁波信号观测宇宙和天体；用光速不变，等效原理和多普勒红移等理论描述的宇宙和天体，其真实程度不大。因为光速不可能是不变的，光速不能凭空运动，它与光的能量有巨大的关系；等效原理等效不等质，加速度和引力不是一个原理支配的；很多因素都可以产生红移，红移并不表明宇宙膨胀。光等各种波段的电磁辐射波的表现是和其密度（强度）有密不可分的关系，密度大，温度就高；呈现一定的存在体积，并且其体积随时间自由膨胀的。它和物质接触时，不是对物质作功，就是使系统产生一定的温度。光等各种波段的电磁辐射波这种性质和存在方式，完全表现为一种能量性质的客体存在，完全不不同于物质有稳定，和谐的运动结构。光等各种波段的电磁辐射波和物质应是宇宙中两种不同的客体存在。热膨胀和热传递就是热辐射波从高密度区向低密度区膨胀的表现。热的本质是热辐射波膨胀的表现；温度是不同密度的热辐射波的表现。热动是热辐射波在系统中对物质分子膨胀作用大小的表现，表现为热辐射波密度大，温度就高；膨胀力就大，对分子作用力也就大，分子的运动也就快。分子热动是热的表面现象，本质是热辐射波膨胀的作用。由于物质粒子时刻不停地辐射热辐射波，所以任何原子系统热辐射波，分子系统，核子系统都存在和对外辐射一定密度或能量的热辐射波。热能，光能，化学能，原子能和核能都是它们结构中释放的热辐射波。光等各种波段的电磁辐射波的膨胀性质，表现为一种对物体作功的能量性质。物体或物质的能量性质是动势能释放的表现，光等各种波段的电磁辐射波的膨胀力释放的表现不具有物质的能量性质，它们是两种不同的客体存在，物理学必须加以区分和定义。物质唯一性的哲学思想和科学思想必须加以调整和转变，这种调整和转变是认识的大飞跃，必将带来科学飞跃和革命。
物质不停的，长期的，不间断地，永远地辐射光等各种波段的电磁辐射波，而物质的质量丝毫没有减少或变化，说明光等各种波段的电磁辐射波不是由物质转化来的，而是物质在真空背景吸收了能产生光等各种波段的电磁辐射波的客体，物质吸收了这种客体产生运动，物质运动释放出光等各种波段的电磁辐射波。这深刻地揭示了运动的永恒和不灭的本质，是人类认识的又一大飞跃，必将对整个科学基础产生深刻的影响。由于能量是两种客体运动和作用力的表现，而光等各种波段的电磁辐射波和真空背景又具有能量性质，为了不和能量概念搞混，我们定义：光等各种波段的电磁辐射波为能质；真空背景客体为基态能质。真空或宇宙空间充满了基态能质，物质吸收基态能质就会使真空或基态能质空间产生收缩，收缩是局域的，不可能是整个宇宙空间的收缩。真空或基态能质空间的收缩产生万有引力，因此万有引力也是局域的，由此得出推论1：万有引力的作用距离是有限的。宇宙微波背景辐射（CMB)具有2.7K不变的温度，这说明，CMB的总量和体积是一个不变的量，也说明宇宙的体积也是一个有限不变的体积。宇宙物质释放的大量的光和热，随着时间不断的膨胀，波长变长，融入到CMB中去，而CMB的量并没有改变，CMB一定有消失或被吸收的地方，它就是真空或基态能质空间。推论2：宇宙物质释放的能质量=CMB转化为基态能质的力。由CMB的不变性得出推论3：宇宙的大小是有限的。推论4：宇宙的物质总量是一个不变的恒量。推论5：绝对的真空不可能传递引力，物质和能质是客观存在的两种客体，力是靠它们接触作用才能传递的。真空或基态能质空间收缩作用于物质，使物质产生引力。现代理论物理力是用数学的一致性统一的，力的传递是交换产生的，这是数学的无能，认识的匮乏。 从物质或光源发出的电磁波或光，先发出的光子先膨胀，先于从光源后发出的光子损耗能量；即从光源发出的光子，后面的光子能量和膨胀力大于前面的光子，使得后面的光子用膨胀力推动前面的光子前进，形成光的运动。因此，光速不变不是普适： 1光速是随时间加速运动的，2光的传播距离是有限的， 3高能量，高强度，高密度的光传播的距离就远，反之就近
从以上三个推论带来一个非常深刻的问题：因为光的寿命是有限的，因此现代天文观测，宇宙学，观测和描述的宇宙和天体是极不真实的。因为万寿无疆的光会充满天空，使宇宙熵增大，趋于热平衡，宇宙走向热寂。从以上现象探索到的本质，原理和规律为大统一奠定了基础，是大统一必由之路。科学的日趋衰落，跟空间和时间的认识不正确外，一方面是对能量的认识不正确，另一方面是力的传递认识不正确。整个科学的基础几乎就是能量和力的关系支撑的，能量和力这两个科学基础的砖石还没有打牢，不可能建立坚实，稳固统一的科学大厦。正确的认识远比数学描绘的重要的多，在科学的道路上，正确的认清路况和目的地是科学思想和认识，数学也只能充当一个交通工具。路况认不清就要出交通事故，目的地认不清就要走邪路。人们理解和描述的东西远比数学描述和推论的多得多，本质的多。数学是帮助人们理解和精确描述的作用，并不应主导人们的认识思想。如果完全用严格精确的数学武装人们的认识，就不会有我们今天的科学了，如今科学理论的数学化是科学的流行病。对科学而言，数学既是良药；又是毒草，适可而止。相对论就是一个运动的空间背景立体几何，引力完全是几何的描述，是将物理概念移植到几何中的数学理论，所产生的时空和时空弯曲是人们无法理解的概念和作用。量子力学完全是一套带有粒子信息的数学理论，使人们在波粒二象性中迷茫。当你知道了量子力学是数学描述的物理图像，就会知道所谓粒子的波是数学理论的波。
三 空间 ，物质和能质的关系
有了以上认识的转变，我们就可以用物质和空间或能质空间的关系，描述宇宙，揭示宇宙的奥秘。宇宙空间充满了CMB，基态能质和局域的能质。在物质作用下，能质和基态能质是相互转化的。能质向着热力学方向发展，基态能质向着相反方向发展。由于CMB有不变的2.7K温度，则CMB密度和体积不变，即宇宙体积是有限和不变的。CMB和基态能质混合或重叠充满宇宙空间，能质在其中膨胀或传播。能质，基态能质和CMB是客体存在，因此它们占有空间，有时不区分三者时，通称能质。有能质存在，它就占有一定的空间，有空间它就存在一定的能质，空间是能质存在的形式，能质是产生空间的必然，不存在没有能质的空间，空间是不依赖人们意识为转移的客体存在，能质就是空间，空间就是能质。能质空间和CMB空间是随时间自由膨胀的，基态能质空间是物质为中心不断收缩的。能质空间的自由膨胀表现为能量的性质，能质空间的自由膨胀不可能是永恒的，它是不断衰减的，是有限的，也就是光的传播距离是有限的。能质膨胀到CMB波段时，能质转化为CMB；CMB同时又转化为基态能质，使得CMB总量和体积保持不变。由此得出推论6：物质释放的能质的量等于基态能质空间吸收CMB的量。物质吸收基态能质和释放能质是交替进行的，表现为物质释放能质或能量是量子化的。由于组成物质的基本粒子也是处在不停的运动中，因此，基态能质也深入到基本粒子运动空间之中，由此我们得到推论7：基态能质具有物质不可屏蔽性。物质和能质都是客体存在，它们之间的接触作用为动量，能量和力的表现。基态能质空间收缩是基态能质向物质流动作用于物质，使物质表现为引力的性质。由此我们得到推论8：所有力的表现和传递都是物质和物质，物质和能质，能质和能质之间的接触作用才能表现和传递。从物质吸收基态能质才能运动看，宇宙和物质都是有生命的。“物质吃饱了才能运动，物质运动了才发出光和热。”如果没有能质空间和基态能质空间的相互转化，宇宙将是静止和死亡的，宇宙热寂是不可避免的。在没有发现真空的本质和空间能量之间的相互转化，宇宙热寂这个困惑科学，哲学150年难题永远无法解决。热力学是能质膨胀规律的概括和总结，热力学第二定律的方向就是能质空间的膨胀方向，它永远是向着低密度能质空间膨胀扩散，永远表现为高温向低温转移。前文我们知道光是加速传播的，我们就知道能质膨胀传播也是加速传播的。根据这种性质我们能解释：为什么热水比冷水冻得快这个世界难题。热水的初速度快，膨胀力大；它能得到更大的加速度，能在较短的时间结冻。动力学是理想空间的理论，它将空间抽象为绝对空无的真空，当物质和能质的相互作用可以忽略不计时，这种抽象空间就是一个很好的理想空间，使理论简单化，实用化。从而使运动方程具有T和P变换不变性。能量守恒是指物质动能和势能之间的转化，它们之和是不变的。空间充满了CMB和基态能质，它们对物质运动有阻尼作用，因此系统中的动能和势能之和是有所减少，当这种减少可以忽略不计时，能量守恒成立。在原子系统中，能质对粒子的阻尼作用不能忽略时，物体的能量守恒定律不在成立。物质吸收基态能质的能力是有限的，基态能质空间的收缩也是有限的，由此我们得到推论9：万有引力的值不能无限叠加。这说明黑洞等致密天体是不存在的。以上我们得到了空间的本质，宇宙空间是由CMB空间，基态能质空间和局域的能质空间叠加而成的。CMB空间，基态能质空间和物质的相互作用是一切运动和作用的基础，是科学的基础；它们在统一的空间运动和相互作用着。统一的空间，统一的相互作用和转化，是科学必须遵循的统一基础。宇宙是由四部分组成的：1物质，2物质释放的能质 3CMB 4基态能质这四部分客体是相互依存，相互作用，共处一个统一体宇宙之中。在1的作用下，2,3,4部分相互转化，使宇宙处在不停的运动之中。基态能质收缩产生微观物质结构和各种天体；能质的膨胀使物体产生热辐射波，使大的天体产生液体内核，再大的天体形成发光和燃烧。宇宙是一个自封闭系统，基态能质和CMB共处统一的宇宙空间中，使得宇宙的体积不变，使得CMB体积也不变，温度保持在2.7K上。这表明能质和CMB只有在基态能质空间才能传播和被吸收；也就是说能质和CMB是以基态能质空间为介质，进行传播和被吸收的，这样可以使宇宙有稳定不变的体积。据此，可以知道光是怎样传播的：光源将光放进空间，光在基态能质空间才能开始膨胀和传播，与光源无关。最后我们得出推论10：宇宙的基本作用力是1 物质的惯性力和离心力，2 能质的膨胀力和基态能质的收缩力。其中2 可表现为物理学中四种基本作用力。
四 宇宙运动和水循环系统比较
1水循环基本过程：水循环是指地球上各种形态的水，在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗以及径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。这个循环过程可以设想从海洋的蒸发开始；蒸发的水汽升入空中，并被气流输送至各地，大部分留在海洋上空，少部分深入内陆，在适当条件下，这些水汽凝结降水。其中海面上的降水直接回归海洋，降落到陆地表面的雨雪，除重新蒸发升入空中的水汽外，一部分成为地面径流补给江河、湖泊，另一部分渗入岩土层中，转化为壤中流与地下径流。地面径流，壤中流与地下径流，最后亦流入海洋，构成全球性统一的，连续有序的动态大系统。全球水循环整个过程可分解为1水汽蒸发、2水汽输送、3凝结降水、4水分入渗，以及地表、5地下径流等5个基本环节。这5个环节相互联系、相互影响，又交错并存、相对独立，并在不同的环境条件下，呈现不同的组合，在全球各地形成一系列不同规模的地区水循环。
2宇宙能量循环基本过程。1 宇宙空间的组成：宇宙是由物质，由宇宙中所有的物质释放出来的热，光和电磁波等能质，微波背景辐射静能量和温度等于绝对零度的基态能质（非零点能量）组成的。宇宙空间就是由 1能质空间，2CMB空间和 3基态能质空间组成。能质不是物质，能质是有别于物质另一个客观存在。能质是客观存在的，它就要占有一定的空间；有能质存在它就占有一定的空间，有空间存在它就存在一定的能质；空间是能质的存在形式，能质是产生空间的必然，不存在没有能量的空间。各部分能质之间是互相转化的，并和物质一起组成宇宙的运动。
2 能质循环基本过程： ⑴物质吸收基态能质产生运动，物质运动又将基态能质转化为有温度的，有频率的能质释放出来。物质连续的吸收和释放能质的过程表现为能量是呈一份一份的能量量子态的，这就是能量的量子化机理。这一过程犹如水循环过程的1水汽蒸发。 ⑵物质不停的吸收基态能质,释放热辐射，光和电磁波等有温度的能质，.能质空间体积具有随时间自由膨胀的性质,它可以作用于物质的运动.这相当于水循环系统的2水汽输送。 ⑶宇宙中的物质释放出来的能质在空间不断的传播和膨胀,当能质的能量密度和CMB的密度一样时,能质消失并全部转化为宇宙微波背景辐射，这相当于水循环系统的3凝结降水。⑷宇宙微波背景辐射逐步的转化为没有温度的，没有频率的基态能质。宇宙CMB是不变的，能质转化为CMB等于CMB转化为基态能质的量，这一过程相当于水循环过程的水份渗透。⑸物质吸收基态能质使基态能质空间收缩，基态能质空间收缩产生空间收缩力，这就是引力。引力按作用区间的不同可划分为强力，弱力和万有引力。这一过程相当于水循环系统的地下径流。地球的水循环系统孕育了生命和万物，宇宙的各部分能质循环系统孕育了地球，太阳和宇宙物质的运动和发展。宇宙中的能质和CMB有温度的，可以将其看成阳能量；基态能质是无温度的可以将其看成阴能量。这样就可以用《易经》阴阳学说解释宇宙的运动--阴中有阳，阳中有阴；阴阳互动才能产生物质运动，才能生命不息。(待续）
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