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现代理论物理学测试题 （学术交流资料）
（光学，电磁学，核物理学，粒子物理学，无线电学，天体物理学，空间物理学，宇宙学部分难题测验）
——由宇宙研究网站长吴东敏提出（2025年）
（共168题，标准答案暂不公布）
1 ，光是什么？什么是光的“波粒二象性”？请从光的微观结构特性来解释。
2， 你能在A4纸上把光的结构画出来吗？
3， 为什么反光镜要镀金属膜（银，铜，铝）？请说明光反射的微观物理过程。
4， 由于光的辐射，使空间中存在大量光子，为什么从来没有观测到光子相碰撞的现象？
5， 人类用眼睛感知这美丽的世界，牛顿认为是光子进入到人的眼睛视网膜引起人的视觉，你认可吗？为什么？请说明视觉的本性和物理过程是怎样的？
6， 大城市夜晚灯光辉煌，它们发出的光都射到哪里去了？请说明物理过程和原因。
7， 光是如何从光源发射出来的？（光源的结构和性质是400年来的科学难题）
8， 光传播须要媒质吗？如果须要，这种媒质必须具备哪些性质？你能设想出这种媒质的物理结构及其性质吗？（此为牛顿时代以来至今为止一直困扰科学界的超难问题）
9， 光的波长和频率是怎样产生的？为什么物质波（德布罗意波）没有频率？（德布罗意波的波长λ=h/p ）（此为物理学难题）
10， 光为什么能够在空间中长时间长距离传播？时间达数亿年之久，距离达数亿光年之远。
11， 光在传播过程中，不管光进入光疏媒质还是光密媒质，光的频率（颜色）为什么始终不变？请用光结构的本质来解释。
12， 什么情况下伽马射线，硬X射线会衰变成紫外线或可见光？为什么？高能射线（伽马射线，X射线）的光速会比紫外光，可见光的光速更大吗？为什么？
13， 宇宙空洞是何物？为什么射入宇宙空洞的光会突然寂灭？（天文学难题）
14， 电子是如何发光的？（重要物理学难题）
15， 原子是如何发光的？（重要物理学难题）
16， 原子内部是很“空”的，通常的自然光会不会穿过原子？为什么？
17， 白炽灯钨丝通电后是如何发光的？请说明电变成光的微观物理过程。
18， 蜡烛燃烧是如何发光的？请说明化学能变成光的微观物理过程。
19， 铁块烧红以后是如何发光的？请说明热能变成光的微观物理过程。
20， 发光二极管（LED）是如何发光的？
21， 低压汞灯（普通日光灯）是如何发光的？
22， 正负电子对撞机实验，正负电子是如何发光的？须要说明正负电子的内部和 外部结构和发光过程。（超难问题）
23， 强子对撞是如何发光的？须要说明质子和中子的内部结构和发光过程。（超难问题）
24， 同步辐射光源是如何发光的？
25， 激光器是如何实现光放大的？同时说明，激光器的高单色性，高方向性，高能性是如何形成的？请用光的本性来解析。（难题提示：光粒子是高速自旋的粒子）
26， 自由电子激光光源是如何发光的？
27， 人们看到的绿色自然光，绿色偏振光，绿色激光，三者有何相同和不同之处？
28， 你知道光的本性以后，你有办法把光子和光波分离开来吗？作具体说明。
29， 极光现象的物理本质应如何解释？
30， 地光现象的物理本质应如何解释？
31， 所有发光现象的共同本质是什么？发光的类型有几种？
32， “全球量子通信”是光量子通信还是光波通信或是微波通信？请用光的本性来解释。
33， 京沪光纤通信属于光量子通信还是光波通信？为什么？
34， 激光应用中的工作物质是光子还是光波？具体用激光武器，激光机械加工，激光雷达，激光制导等的应用为例来说明光的波粒二象性。
35， 光粒子的质量，电量，体积，荷质比（体积，密度）是怎样计算出来的？物理根据是什么？（科学界从来未涉足的难题）
36， 你知道幽灵般的“光子纠缠”是怎么一回事吗？请用光的结构与本性来解释并作出使人信服的唯物主义的实质性的阐述。附言：1922年证实“量子纠缠”现象真实存在。1935年爱因斯坦，波尔多斯基，罗森等三位科学家为了证伪量子力学的不完备性发表了一个悖论，称为“EPR佯谬”。以后一直研究到至今，并有人应用到量子通信量子计算之中。到2022年，克劳泽，阿兰·阿斯佩，塞林格三位科学家因纠缠光子实验，证伪贝尔不等式和开创量子信息科学方面的研究贡献获诺贝尔物理奖。（百年超难问题）
37， 光量子有场（量子场）吗？为什么？如果有场的话，请对场的物质结构和相互作用作出唯物主义（具体作图）的描述。（超难问题）
38， 电是什么？电场是什么？电场的物质结构怎样？（物理学难题）
39， 你能说出30种以上与电科学相关的自然科学分支吗？
40， 导体中自由电子流动速度非常慢，通常小于1m/s，而电流的速度却非常快，这是什么原因？导体中流动的是什么物质？（历史遗留下来的百年难题）
41， 导线中为什么会有电阻？请说出电阻物质的本质特性。(物理学难题)
42， 热是什么？热的本质是什么？温度的真正本质是什么？“热子”存在吗？
43， 什么实验可以证明，热的真正本质不是由大量物质分子无规则振动形成的物质现象？
44， 热辐射和热传导的微观粒子的运动过程有何不同？
45， 为什么在通常状况下，导电性能好的金属，其导热性能也好（比如金银铜铝等）？而非金属物质的导电和导热的性能差？
46， 为什么金属导体在接近摄氏-273.15度（开氏0度）时，电阻会突然消失，成为超导体？
47， 磁是什么？磁是怎样形成的？为什么磁有力的作用？（物理学难题）
48， 磁单极子（磁北极子和磁南极子）存在吗？为什么？（曾经有大批科学家参与寻找磁单极子的狂潮，后来销声匿迹了。）（物理学难题）
49， 为什么金属铁（Fe）,钴（Co）,镍（Ni）是顺磁性元素？它们与其它元素在结构和性质有何不同之处？（超难问题）
50， 中国重庆科学家刘武青先生在实验中发现，电容器充电后质量减轻。你对此实验有何看法？该实验如何解释？
51， 在你手上的两块磁铁，当两手靠近时有磁铁相吸或相斥的感觉，请你详细说明它们的工作原理。磁引力和磁斥力的微观物理本质该如何解释？（物理学难题）
52， 请解释：通电螺线管磁化铁芯后，吸引铁磁物质实验的物理过程和物理本质。（重要超难问题提示：首先，是什么电流物质能够随便穿出导线，进入空间，又进入铁芯，又出来进入铁磁物质的？。其次，电流物质从导线出来以后为什么会形成万有引力，粒子的万有引力又如何在铁芯里得到千万亿倍的加强，形成磁力，又如何进入铁磁物质使其磁化，产生磁引力。说明粒子的流向和引力的传递）。
53， 地球磁场的成因说法有很多种，在安倍分子电流假说和电变磁理念的诱导下，在地球内部不遗余力地寻找电流，但都不完美。请你用磁的物理本质来描述“地球磁场成因”这个历史遗留的经典难题。（难题提示：从地球外部找原因）
54， 月球为什么没有磁场（或极弱）？中子星为什么磁场极强？
55， 电子的磁性和原子核的磁性是怎样形成的？
56， 为什么电和电，磁和磁可以发生作用？而电和磁不能直接发生作用？（从自然的力的本质来解释）
57， 为什么光和电，光和磁能发生相互作用？（从光电磁的本质和力的本质来解释）
58， 为什么铜制的金属罩可以屏蔽电和磁的干扰？说明其微观物质运动的物理原因。
59， 导线对磁力线作切割运动，导线两端为什么会产生电动势？
60， 导线（或电感线圈）中电流的自感现象的本质是什么？
61， 请说明互感现象中，电流物质的流向怎样？互感线圈中怎样形成电动势？
62， 洛伦兹力和安培力的微观物理本质是什么？
63， 为什么电子束具有波动性？物质波（德布罗意波）的波动性是怎样形成的？
64， 为什么电子束的衍射图像与X射线衍射图像相似但有所不同？
65， 电子为什么不能像光一样在空间中长时间长距离辐射？
66， 霍尔效应，反常霍尔效应的微观物理本质是什么？
67， 如何解释量子霍尔效应（整数和分数）的微观物理本质？
68， 如何解释反常量子霍尔效应的微观物理本质？
69， 麦克斯韦方程组被科学界顶礼膜拜了150年。你能找出麦克斯韦方程组的缺点和错误吗？（物理学难题）
70， 为什么流进用电器和流出用电器的电流没有变化，而用电器能产生各种效应？如光效应（白炽灯发光），磁效应（电磁铁），热效应（电热管）等等。
71， 半导体中的“空穴”是空的吗？半导体二极管（P-N结）有哪些功能或用途？半导体三极管（含场效应管）的结构和工作原理怎样？为什么三极管有放大作用？
72， 电子的内部结构怎样？电子的质量和电量是怎样测量出来的？（重要物理难题）
73， 电子的外部结构怎样？你是怎样估算出来的？（重要物理难题）
74， 宇宙中哪些区域可以大量地生成电子？（超难问题）
75， 正电子的内部结构怎样？游离的正电子为什么容易解体？（重要物理难题）
76， 宇宙中哪些区域可以大量地生成正电子？（超难问题）
77， 电子为什么会自旋？通常的天体（恒星，中子星，地球）为什么会自转？
78， 构成质子中子的夸克模型有何缺陷？为什么它不能解释：
a， 质子为什么那么稳定？而中子为什么那么容易衰变？
b， 核力为什么比电磁力大100多倍而不是1000多倍或是10多倍？
c， 核能为什么如此强大的物理本质是什么？
d， 爆炸为什么会有强烈的光辐射？
e， 强核力为什么如此短程（约为2.0×10-15m）？
f， 弱核力为什么那么弱？力程那么短（约为10-18m）？
g， 有些原子核为什么会发生β衰变放出电子？
h， 核磁形成的原因是什么？
i， 原子为什么不会塌缩？
其原因在哪里？你有什么好的质子中子模型能解释上述问题？
79， 按照粒子物理标准模型和超对称理论，除了48种费米子和14种玻色子外，还缺少哪一种粒子？你知道空间量子和时间量子的尺度大小吗？
80， 1956年，吴健雄的物理实验：把放射性的钴60核素放入磁场，当磁场正转与反转时。释放出的电子数量不一样。此实验作为杨振宁李政道文章中所说的，认为P不对称（宇称不守恒）说法正确的证据，使杨李获1957年诺贝尔物理奖。吴健雄实验中。为什么磁场正转和反转时，钴60释放出的电子数量会有所不同？
81， 质子和中子的内部结构模型怎样？如果质子能俘获一个电子会变成中子，中子失去一个电子会变成质子吗？为什么？
82， 宇宙中哪些区域会大量生成质子和中子？（超难问题）
83， 你知道中国科学院上海光机所于2016年3月，用“超强激光（拍瓦飞秒级）成功产生反物质实验”吗？实验成功分离出电子流和正电子流。此实验证明或说明什么？
84， 你知道质子与中子内部的“保护圈”和“保护伞”结构吗？
85， 为什么通常把核聚变叫作热核聚变吗？为什么？
86， 为什么说冷聚变是不可能的？从原子核的结构来说明。
87， 为什么质子的物理性质是稳定（高温，高压，撞击）的粒子？为什么中子的物理性质不稳定？从质子和中子的结构模型来解释。
88， 为什么电子是物理性质非常稳定的粒子？为什么正电子的物理性质不稳定？从电子与正电子的内部结构来解释。
89， 正负电子对撞机和大型强子对撞机工作时为什么会产生强烈的光辐射？
90， 核裂变和核聚变为什么会产生强烈的光辐射并释放巨大的能量？核能的本质是什么？
91， 为什么自然界中，能够形成原子而不能够形成反原子？
92， 为什么在通常状况下，原子不会塌缩？
93， 你对相对论和量子力学有何评价？
94， 你对量子电动力学（QED）和量子色动力学（QCD）有何评价？
95， 为什么强核力的力度比电磁力大122-144倍之间？从核结构来解释？
96， 为什么强核力的力程最大为2.0×10-15m，如此之短（与质子中子直径1.6×10-15m差不多，如两核子分开，核力会马上消失）？
97， 弱核力的本质是什么？
98， 为什么弱核力的作用比强核力更短程？从核的结构与自然的力来说明。你能计算出力程大约是多大吗？
99， 无线电波是如何产生的？请说出金属天线里高频电流是什么物质？它是如何进入空间中变成磁？然后再变成电，然后再变成磁，成为电磁波后传播出去，被接收机所接收的全过程。（超难问题：请不要用电场磁场来表述，因为你不懂电场磁场里面是什么物质？唯物主义者不相信脱离物质和物质定律的唯心主义解释。）
100， 如果你认为无线电波是机械波的话，请你说出高频电流（经音视频信号调制好以后）是如何进入空间，使空间媒质产生连续的高频机械振动形成机械波？传播到接收机这端以后，如何把机械能转变成电能（选频，高频放大，检波或鉴频，低频放大），被接收的全过程。（超难重大问题）
101， 持续太阳风和扰动太阳风的物质成分有何不同？它们分别来自太阳的什么区域？它们是如何形成的？
102， 空间磁场是怎样形成的？空间电场是怎样形成的？（物理学难题）
103， 如何重新划分太阳内部的结构层次？太阳光球层下的米粒组织是什么结构？
104， 太阳的日冕层的温度比色球层更高，为什么？太阳中心的温度高还是太阳的表面温度高？为什么？
105， 你有哪些证据和理由说明太阳是第二代恒星？
106， 你能根据太阳系的年龄，质量，结构，物质成分及演化方式，大致估算出第一代恒星（太阳的母亲）的物质成分，物质结构，质量大小，寿命周期 ，所处位置等要素吗？（超难问题）
107， 地球上的物质，含94种天然元素及大约300种稳定和不稳定同位素，它们来自何方？地球里如此多种天然同位素是何时何地如何形成的？（超难问题）
108， 太阳中微子是怎样产生的？它的去向和归宿如何？为什么难以检测到？
109， 中微子会到处飞舞（辐射），每时每刻都有大量的中微子穿过人体吗？为什么？
110， 1987年2月23日，大麦哲伦星系的一次超新星爆发，在地球上有几处几乎同时探测到来自辐射的中微子，从此诞生了“中微子天文学”。中微子真的能够穿过16万光年来到地球被探测器检测到吗？为什么？
111， 你能说出“中微子振荡”实验的大致过程及为什么会发生振荡的物理原因吗？
112， 中微子发生振荡的成功率由哪些因素决定的？中微子为什么会有多种“味”，除了电子中微子，缪子中微子，陶子中微子以外，你以为还有多少种中微子？为什么？宇宙中存在中微子星吗？为什么？
113， 中微子超光速可能吗？为什么？如果有可能，请说明其过程和原因。
114， 超光速现象存在吗？电流的速度可以超光速吗？为什么？
115， 经典的宇宙观念和相对论宇宙观念有何不同？宇宙在尺度上是有限的还是无限的？
116， 欧氏（欧几里得）空间，闵氏（闵可夫斯基）空间，黎曼空间，高维空间（11维时空）分别适用什么物理理论？它们之间有何关联？
117， 欧氏空间的基本元素有：零维的点，一维的线，二维的面，三维的体。物理学里有零维的点，一维的线，二维的面，三维的体吗？请作具有说明。
118， 爱因斯坦有哪两种设想与理念驾驭世界物理达百年之久？
119， 星系在宇宙中的分布（108光年尺度以上或体积1亿立方光年以上测量）为何如此均匀？
120， 宇宙膨胀的力学原因在哪里？（超难问题）
121， 星星为什么喜欢相聚在一起，形成星团，星系，星系群，星系团结构？
122， 宇宙是什么模样的？（球形，墙壁形，球壁形，马鞍形或其他形状的）为什么？
123， 中子星怎么形成的？内部结构怎样？白矮星与黑矮星是如何形成的？内部结构怎样？它们的演化和结局如何？
124， 白矮星和黑矮星是如何形成的？内部结构怎样，如何演化？结局如何？
125， 类星体和类星射电源是什么？内部结构怎样？如何演化？
126， 你知道银河系的起源吗？如何演化？结局如何？
127， 银河系与仙女系（M31仙女座大星云）的中心（活动星系核）是什么结构？它如何演化？
128， 星际介质（星际气体，星际尘埃，暗星云）和星系际介质（气体，尘埃，氢气云）是如何形成的？它如何演化？宇宙中的暗物质是什么？分别阐述星际空间，恒星际空间，星系际空间，宇宙空间中的暗物质的形态，它们来自哪里？如何演化？
129， 天体M1（蟹状星云）为什么有如此强的辐射（可见光，红外，紫外，X射线，伽马射线辐射）？它如何演化？
130， 宇宙中物质结构形成和演化的基本性质是什么？
131， 宇宙中物质结构形成和演化的两大定律是什么？
132， 推动宇宙宏观天体演化的两大动力是什么？
133， 我们从何而来？为什么会站在这里？向何处去？（归结为：宇宙的起源？演化？结局？（超难问题）
134， 所谓的“引力波”为什么缺少波长，频率，波速等基本要素？
135， 所谓的“引力波”为什么那么微弱？引力波的本质是什么？
136， 在真空中的两片平行的金属板之间的吸引压力（卡西米尔效应）是由平行板之间的空间中的“虚粒子”数目减少引起的吗？为什么？
137， 什么是质量？什么是能量？质量与能量可以变换吗？离开质量的能量存在吗？为什么？
138， 你能把机械能，热能，化学能，电能，光能，原子能用图画（模型或拓扑流形）表达出来吗？能量有特性（比如：温度，压力，磁性，电性等）吗？为什么？
139， 在E=hν中，能量与质量有关系吗？为什么？
140， 在E=mc2中，能量为什么与光速c有关系？
141， 科学界认为：宇宙由73%的能量，23%的暗物质，4%的可见物质构成。对此，你有何评价？
142， 基本粒子是宇宙中基本的不可再分的最小的物质粒子。它们是构成宇宙中一切物质结构（原子，质子，中子，电子，正电子，各类微子）的基本材料。它们应该具有哪些基本性质？它们遵守什么定律和原理？
143， 在大型强子对撞机实验时，这些物质粒子变成光辐射，这说明什么？在高能条件下，这些粒子会变成“弦”或者“超弦”吗？为什么？
144， 宏观物质（由原子构成的各种物质）与微观物质（电子，光子，质子，中子，阿尔法粒子）的行为有何区别？
145， 作为宇宙的终极理论的候选者（唯物主义理论，不包含神学理论），应该包括哪些内容？
146， 你听说过“两种基本粒子三种基本物质结构理论学说原理”（简称：“二粒三构理论学说原理”）吗？它的基本内容是什么？

思考免答题 (共22题)
1， 如何用光的本性来解释各种光现象？如：光的发射，光的直线传播，光的反射，光的折射，光的干涉，光的偏振，光的衍射，光的散射，光的色散，光的吸收，光的聚焦，光的放大，光的双折射，光致发光，电致发光，热致发光，轫致发光，切伦科夫辐射，荧光现象，磷光现象，辉光现象，气体放电现象，弧光放电现象，火花放电现象，机械发光现象，人体和生物发光现象。等等。（免答思考题）
2， 如何用光的本性来解释各种光的效应？如：光电效应，电光效应，光磁效应，磁光效应，光的热效应，光生伏特效应，康普顿效应，拉曼效应，克尔效应，科顿-穆顿效应，塞曼效应，光自旋霍尔效应，法拉第旋光效应，等等。（思考免答题）
3， 牛顿力学中的质量（可称为：牛顿质量）与爱因斯坦狭义相对论的“运动质量”和广义相对论的“引力质量”三者的意义完全不同。按照逻辑学的“同一律”，三者应选其一，你选哪一种？为什么？概念混同，将对物理学产生哪些危害？（免答题）
4， 爱因斯坦引力场方程 Rμν-1/2Rgμν+Λgμν=8πGTμν 和牛顿万有引力方程F=Gm1 m2/r2 比较，引力的意义和定性定量方面有哪些重大差异？（免答题）
5， 如果某一空间区域中，存在许许多多大小质量不同的物质结构。按照广义相对论，你能想象出此空间区域的黎曼流形的拓扑结构吗？(思考免答题)
6， 坠入爱因斯坦“大统一理论”（GUT）研究中的科学名家（数学家物理学家）有：玻恩，海森堡，沃尔夫冈·泡利，保罗·狄拉克，威利斯·兰姆，朱利安·施温格，朝永振一郎，弗里曼·戴森，弗曼，米尔斯，杨振宁，温伯格，萨拉姆，格拉肖，大卫·格罗斯，维尔切克，彼得·希格斯，默里·盖尔曼，哈拉尔德·弗里奇，韦内奇亚诺，铃木真彦，苏士侃，费拉拉，弗里德曼，范·纽文惠曾，宫沢弘成，约翰·斯瓦基，布莱恩·格林，迈克尔·格林，约翰·施瓦茨，彼得·戈达德，韦内齐亚诺，爱德华·威滕。他们各自有哪些建树？如果证明大统一理论（GUT）是错误的，这大批数学家物理学家包括其中许多诺贝尔奖获得者，对科学进步变成零贡献或者负贡献，这对人类科学将有何重大的教训和启示？（思考免答题）
7， 法拉第在1831年发现电磁感应现象，提出电磁感应定律。1837年，为什么会提出“电场”“磁场”概念？（免答题）
8， 在正负电子对撞机实验中，对撞物质电子的获取方法比较容易，正电子的获取相当难。对于正电子的获取，你有没有好的方法？（免答题）
9， 对于超导托卡马克核聚变装置（法国WEST,中国EAST），点火运行时间已达到20分钟以上。你有没有好的改进建议和方法？（免答题）
10， 为什么牛顿晚年痴迷神学？（免答题）
11， 一般认为，20世纪物理学的最重要的两大支柱是相对论和量子力学。为什么科学家千方百计，想尽办法使它们统一起来？（狄拉克想把量子力学改造成相对论量子力学。但是，100年来，许多科学家对相对论正确性的质疑声持续不断，量子力学的两大学派中，爱因斯坦与玻尔的争论一直到死。）为什么？
12， 在“挑战相对论”的论坛里，有一位物理学老师曾说过：“一句话击倒量子场论。”你相信吗？（免答思考题）
13， 中国四川有位学者冯xx的论文中，论证了：“物质的速度达到光速的时候，质量变成零”。爱因斯坦认为：物质的速度达到光速的时候，质量变成无穷大。你认为谁是对的？（思考免答题）
14， 为什么爱因斯坦的大脑里萌生“自然的力的大统一”（GUT）理念，并把后半辈子的大部分精力投入其中？（免答题）
15， 霍金的《时间简史》中有一张照片（气泡室拍摄），名为“一个质子和一个反质子在高能下碰撞，产生一对几乎自由的夸克”。为什么质子与反质子不会湮灭，而会产生一对几乎自由的夸克呢？这说明什么问题？（免答题）
16， 以美国物理学家数学家爱德华·威滕为首创建了“M理论”，企图是用一条规律来描述已知的所有力（电磁力，弱力，强力，引力），让量子力学与广义相对论在新的理论框架中相容起来。把5种超弦理论与11维的超引力理论结合起来。霍金也认为，“M理论”是宇宙终极理论的候选者。作为宇宙的终极理论，你以为“M理论”缺少哪些方面的基本要素吗？（免答题）
17， 如果不赞同“M理论”，又不愿意得罪大批科学家的话，用哪条定理来质疑或否定M理论最为合适？（霍金有办法。免答题）
18， 为什么爱因斯坦晚年研究神学？（免答题）
19， 为什么人类的科学史在20世纪会出现“对称”（CPT对称）和“超对称”（费米子和玻色子之间的对称）理念？（免答题）
20， 为什么杨振宁晚年相信神学？杨振宁说：“如果问有没有一个造物者，那我想是有的，因为整个世界的结构不是偶然的。”（免答题）
21， 黑洞理论基本上是史蒂芬·霍金的贡献（创立和完善）。但霍金晚年发表论文公开说：黑洞是不存在的。这到底是怎么一回事？（免答题）
22， “以太之争”是400年以来近代科学最重要的课题。你认为“以太”存在吗？为什么？附言：“以太”（英文名Ether）是2400年前古希腊科学家亚里士多德（前384-前322年）提出来的。近代科学始祖勒奈·笛卡尔（1596-1605年）把“以太”引入到科学里来，作为中间媒质传递力的作用，解释磁力和月球对潮汐的引力。牛顿也反对“超距作用”，并承认以太的存在，把以太作为媒质，传递电，磁，引力相互作用。由于始终无法找到合适的“以太模型”，牛顿的学生认为以太并不存在。后来罗伯特·胡克（1635-1703年）提出“光的波动说”，光在以太中传播。惠更斯，菲涅尔等科学名家都认为，光在以太中传播。法拉第提出“电场”和“磁场”概念以后，出现了“电磁以太”传递电磁力的作用。后来爱因斯坦认为以太可有可无，不必争论，他赞同迈克尔逊-莫雷实验（1887年MM实验结果的解释，争论了18年，导致相对论的产生，宣判了“以太”的死刑），从此抛弃了“以太”达120年之久。400年来，“以太之争”在科学界出现四次巨大的反复。随着科技的发展，1897年汤姆逊发现电子，1932年安德森发现正电子，又出现了加速器，对撞机等。重新审视“以太”的时候到了。霍金在《大设计》第二章“定律规则”中，有7次提到亚里士多德的名字，有10次提到笛卡尔的名字。“以太”至关重要，合适的以太模型和性质将重塑400年以来的近代和现代物理学大厦。（思考免答题）

坚持辩证唯物主义哲学和逻辑学，纠正唯心主义错误！
正本清源，重塑世界现代物理架构！

宇宙中存在造物主吗？——关于宇宙的起源问题
宇宙研究网 吴东敏
每个人生活在五彩缤纷的大千世界之中，其存在的时间通常不过36000天，与宇宙的历史比较极为暂短。数千年的文明史中，许多人都会好奇地发问：宇宙是如何开始的？至今已有多少年的历史？它是如何运行的？宇宙中这么多物质是从哪里来的？宇宙中存在造物主吗？等等许多问题。
一，宇宙观测与现状
早在2360多年前，著名的古希腊哲学家亚里士多德（公元前384-公元前322年）就已经表明了我们居住在球形的地球表面上。他认为，太阳，月亮，星星都绕着地球运行，地球是宇宙的中心。直到500多年前，波兰天文学家尼古拉·哥白尼（1473-1543年）的观测和研究，发现了“太阳系”，并发表了代表作品《天体运行论》，创立了“日心说”。认为太阳是宇宙的中心，地球不但会自转，而且会绕太阳公转。《天体运行论》的发表，标志着宇宙学的研究从神学步入到科学的轨道上来。接着，意大利科学家伽利略·伽利雷（1564-1642年）发明了望远镜，看到了木星的4颗卫星绕着木星运转。法国籍近代科学始祖勒奈·笛卡尔（1596-1650年）提出了太阳系起源的“漩涡说”。
太阳系是一个受太阳引力约束在一起的天体系统，包括太阳，8颗大行星，178颗卫星，120万颗以上小行星，彗星和行星际物质。太阳系直径通常认为是1光年，或者认为是200AU至20万AU(AU为天文单位，等于日地距离，约为1.5亿公里)。地球绕太阳公转的轨道平面叫“黄道面”，黄道面与地球赤道平面的夹角称为“黄赤交角”，约为23度26分。这样，太阳对地球的阳光直射点在北纬23度26分（夏至）至南纬23度26分（冬至）之间往复移动，地球上形成了一年四季周期性的气候变化。
银河系是旋涡星系，中间呈扁球体，具有巨大圆盆状结构。主要由银心，银核，银盆，银晕，银冕和多条旋臂构成。银河系的直径约为10万到18万光年，含有1500亿到4000亿颗恒星，还有大量的星团，星云，星际气体和星际尘埃。太阳是猎户支臂表面上一颗充满活力的黄色的恒星，它距离银河系中心约为2.7万光年。关于太阳系，太阳和地球的起源，作者在《我们从何而来？我们为何在此？》的文章中已经阐明，在此恕不细说。
银河星系群，包含40余个星系，由银河系与仙女系（亦称仙女座大星云M31）两大副中心携带一些较小的星系构成。仙女系也是旋涡星系，直径和质量是银河系的1.5到2倍，与银河系相距254万光年，光谱谱线呈蓝移，表明仙女系与银河系渐渐靠拢。仙女星系视星等为3.5等，在北半球的夜空中肉眼可以看见。
人们肉眼可以看到的北极星和北斗七星在银河系内。北极星在地球北极的正上空。北斗七星距离北极星的目视距离不远，斗口前两星连线，由天璇星向天枢星斗口方向延长约5倍的距离处正是北极星的位置。人们在地球北半球的任何地点任何时间观察，北极星在天球的位置几乎是不会变动的。由于地球自转，北斗七星和北天区所有的星星围绕北极星旋转，北斗七星和所有的星星24小时绕北极星旋转一周。中国古代有天文学机构（称为司天监）通过观察北斗七星斗柄的指向来划分一年四季的更替变化。
天文学家把宇宙天球划分为88个星座。除黄道12星座以外，北天球有29个星座，南天球有47个星座。黄道12星座（13星座）依次命名为白羊座，金牛座，双子座，巨蟹座，狮子座，室女座，天秤座，天蝎座，（蛇夫座），人马座，摩羯座，宝瓶座，双鱼座。
在天文观测上，看到所有的星座，包含恒星，星云，星群，星团，星系，只表示它在天球的方位，而无法表示它们到地球的距离。所以，人们通常看到的实际上是这些恒星，星云，星群，星团，星系在天球上的投影。在天球坐标系里有北天极，南天极，天赤道的概念，并用赤经赤纬来表示天体的位置，如同地球表面的位置用经度纬度来表示。关于天体距离的测量，科学家在麦哲伦星系许多“造父变星”的观测中，发现光变周期与亮度的“周光规律”，用周光关系来确定各个星系中“造父变星”的绝对亮度，然后与其目视星等的亮度进行比较，经计算可以判定该星系到地球的距离。超过1500万光年的星系可以用星系光谱谱线的红移量来计算距离。天体之间的距离使用的单位有：天文单位（AU），光年（ly），秒差距（pc），千秒差距（Kpc）,兆秒差距（Mpc）等等。用来宇宙观测的设施有：光学望远镜，射电望远镜，矩阵式天文望远镜，红外望远镜，紫外望远镜，空间望远镜有哈勃望远镜，韦伯望远镜，还有空间探测器，人造卫星，空间站等等。
人们肉眼看到的星星，绝大部分是银河系内的恒星。在银河系外的星系被称为“河外星系”。据科学家的观测和估算，河外星系的总数有数千亿个，在大尺度空间中，这些星系犹如宇宙中的小岛，它们似乎均匀地分布在宇宙天球之中。在观测中，天文学家对所有的天体，包括恒星，星云，星团，星系等，进行编号。法国天文学家查尔斯·梅西耶（1730-1817年）制定了“梅西耶星团星云列表，编号从M1到M110。现代天文学家使用NGC星表，包含7840个星云，星团，星系。还有补充的IC星表包含的星云，星团，星系5836个。当然，著名的梅西耶星团星云也位列其中。
20世纪20年代，以埃德温·哈勃（1889-1953年）为首的天文学家，多年来对大批河外星系光谱进行观测，发现越远的星系其光谱红移的量越大。1929年，哈勃总结后提出哈勃定律，公式为 Vf=Hc×D, 根据光波的多普勒效应可以断定，整个宇宙处于膨胀状态。哈勃光谱红移的观测和哈勃定律的发现，标志着现代宇宙学从此诞生。
二，宇宙膨胀的力学原因
星系之间的距离虽然较远，但星系的总质量都比较大，因此，星系之间的万有引力仍然不可忽视。根据牛顿引力的平方反比定律，作简单的力学分析便可得知，只有引力而没有斥力存在的话，所有的星系便会很快地落到一起。这一点，阿尔伯特·爱因斯坦（1879-1955年）在1915年提出广义相对论后，过不了几年，就发现宇宙空间中只有引力而没有斥力的情况下，宇宙不可能是人们看到的样子，于是，在他的引力场方程中添加了宇宙常数项，用“反引力”来平衡万有引力的作用，并声称，“反引力”不像其它的力，不发源于任何特别的源，而是时空结构所固有的特性。本文作者是彻底的唯物主义者，很快就作出断定：爱因斯坦的唯心主义解释是站不住脚的。所以，作者一边阅读研究霍金的著作《时间简史》，一边研究寻找“宇宙斥力”。
在自然界中，长程的力只有万有引力。如何去找长程的“宇宙斥力”呢？把宇宙看成一个大系统，是否存在阿基米德（公元前287-公元前212年）“浮力”，使星系在空间各处向四面八方漂浮起来，形成宇宙的膨胀现象呢？可是空间物质的平均密度太低，这种“浮力”估算后实在太小。另外，会不会存在物质密度倒置或者产生“反浮力”的作用呢？这种唯心主义的设想很快地被作者抛弃了。剩下来的只有天体的光辐射和热辐射对空间物质的排斥力了，它是长程力，如果辐射斥力足够大的话，一切将不容置疑，都会顺理成章了。
光子具有质量和动量，早在1923年康普顿（（1892-1962年）X射线散射实验（获1927年诺贝尔物理奖）和后来的许多实验中得到证明。作者首先对光子的动量和动量定理作出研究，可以计数出辐射压力的大小。得到：天体接受的辐射压力的大小等于它每秒钟接受的能量除以光速。然后计算出太阳对地球的辐射斥力。这个辐射斥力与太阳地球之间的万有引力进行比较，实在太小了，7.8亿牛顿比350万亿亿牛顿，大约相差了14个数量级。当时，作者彻底失望了。但是，斥力作为主导力而不是万有引力统治大宇宙运行的观念始终没有改变作者的头脑。
几天之后，作者冷静下来。思索着为什么每个星系含有那么多颗恒星，数量在百亿，千亿以上？于是，作者画了一个“六星辐射图”。上边3颗相同的恒星表示一个星系，下边3颗同样的恒星表示另外一个星系，并画出它们相互辐射的线条，然后作出力学分析。作者断定，辐射斥力的大小应与恒星相互辐射的两组光子总数的乘积成正比。它由恒星的辐射强度与受辐射的面积两项指标有关系，辐射强度越大，表示每平方米的光子数就越多，受辐射面积越大，光子总数就越多。而万有引力只与相互作用的恒星的质量大小有关系。得出的结论是：两组三星辐射的斥力比两个单星辐射的斥力增加到81倍，相当34倍。而两组三星之间的万有引力比两个单星之间的万有引力增加9倍，相当32倍。同理，四星的话，辐射斥力增加44倍（256倍），万有引力增加42 倍（16倍）。这表明，只要两个星系里的恒星数量足够多的话，它们之间的辐射斥力就会超过万有引力。得到星系斥力的表达式： 两星系的辐射斥力F=k·x2·y2·S1·S2·E1·E2 /R2·c2 （k为修正常数，x为星系1的恒星数，y为星系2的恒星数，S1 为星系1的恒星受辐射面积 ，S2为星系2的恒星受辐射面积， E1 为星系1中每颗恒星的总能量平均值，E2为星系2中每颗恒星的总能量平均值，R为两星系的距离，c为光速常数）。两星系的万有引力的表达式：F=G·x·y·m1·m2 /R2 。随着恒星数的增加，辐射斥力的增加比万有引力快xy倍。通常星系的恒星数量为50亿颗到100万亿颗（5×109-1014 颗）。其辐射斥力比万有引力提升的倍数xy数值达1020(万亿亿倍)以上是绰绰有余的。以上属于保守估算，实际上的辐射斥力可能还要大得多。表明了在大尺度宇宙中，天体的辐射压（辐射斥力）才是制约星系运动的主导力，而不是万有引力。作者当时因为发现宇宙斥力而感到非常激动，久久不能平静，记得那天正好是2003年中国航天员杨利伟乘坐飞船上天的日子。此后，作者对理论物理和宇宙学的研究，一发不可收拾。2008年前，作者对光，电，磁，热，场，波的本质，基本上已经认识清楚。四种自然的力中，强力，弱力，万有引力的本质已经清楚，但始终被电磁力的本质困扰着。直到2009年，作者把电磁力分为电力，磁力，电磁力来研究，终于把这个难关攻克了。于后，有了写书的愿望，2011年作者编著了《宇宙的真谛》一书，把“六星辐射图”编排在书的首页里。
1922年，俄国物理学家数学家宇宙学家亚历山大·弗里德曼（1888-1925年）作出了两个非常简单的假定：“我们不论往哪个方向看，也不论在任何地方进行观察，宇宙看起来都是一样的。”在几年之后，这正是埃德温·哈勃观测到的结果。1965年，两位美国物理学家阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·威尔逊的观测，无意中精确地证实了弗里德曼的第一个假说。星系几乎均匀地分布在空间中，这是宇宙的宏观图像。形成星系群等成团结构的局部不均匀现象，是因为星系之间的斥力大小不相同引起的。星系之间的辐射越强，星系的间距越大。辐射减弱，星系的间距减小。由于各个星系里，新生的恒星数和衰老的恒星数发生变化，星系之间的距离会发生变化。只有形成星系群结构和星系团结构，才能继续保持着大尺度空间中星系之间辐射斥力的平衡。在宇宙的膨胀相中，星系之间的辐射斥力始终是宇宙星系运动现象的主导力。人类科学目前还不能确定银河系在宇宙中的位置，也不能计算膨胀相周期的长短，因为这须要正确的宇宙学理论和精细的天文观测才能完成。
宇宙经过相当长时间的演化以后，当大部分星系中老化与死亡的恒星大量出现，星系之间的万有引力等于辐射斥力的时候，宇宙渐渐停止膨胀。大部分星系继续衰老，星系之间的万有引力大于辐射斥力的时候，星系之间的距离减小，宇宙进入收缩相。当然，收缩相也不是一帆风顺的，须要经过十分漫长时间的演化过程。
三，宇宙的起源
哈勃等科学前辈的观测研究，发现了一个不断膨胀的宇宙。如果宇宙是无限的，那就会出现边缘星系大挤压的现象，而且会越演越烈，超强的光辐射会照亮整个宇宙，使宇宙变成白昼，所有的生物将会被高温烧死。这显然与人们的观测相悖。这可以证明，我们的宇宙必须是有限的，而且证明了，我们的宇宙必须是无限空间中的一团物质。估算在100亿到200亿年前，所有的星系及星系际物质都相聚在一起，此时，我们的宇宙很小。根据基本粒子的物质不灭定律和基本粒子不相容原理，可以计算出，当初宇宙的体积不小于宇宙物质总质量除以基本粒子的密度（基本粒子密度约为每立方厘米3亿吨或3×1011kg/cm3）。澳大利亚天文学家测量估算后宣布，宇宙的恒星总数约为700万亿亿颗（7×1022颗）。有人用恒星的质量，乘以恒星数，再乘以一定的倍数，估算宇宙总质量。也有估算星系的质量，星系的数量，再估算宇宙的总质量。经过不很准确的估算，一般认为，宇宙总质量为1053kg。以此为据，计算后，此时宇宙的体积不小于3.3×1041cm3或3.3×1035 m3或3.3×1026 km3 ，而太阳的体积是1.4×1018 km3 ,所以，初始宇宙的体积比太阳体积大2.35亿倍以上。这个状态是宇宙收缩相（大塌缩）的终点，也是现在宇宙膨胀相的起点。此时，宇宙密度极大，表面的温度和内部压力极高，呈大火球状态。内部主要由衰老死亡的白矮星，黑矮星和部分未烧完的其它天体经激烈碰撞塌缩，形成一个超巨型并开始燃烧的中子星，而非黑洞。在中子星外部浩瀚无比的空间中，只含有稀薄的极少量来不及塌缩的较轻元素的分子，电磁以太物质和网状结构的大塌缩时残留的以太结构。
中子星燃烧可视为巨型原子核的裂变反应，它产生了大量高密度的烟雾，粉尘和气体，包括较为稳定或不稳定的超重核，重核，中核和大量的轻核，质子，中子。中子解体形成电子和正电子，大量的电子和正电子解体形成大量的基本粒子。基本粒子有两种，作者在《电子和正电子的内部结构》一文中已经阐明，它们由非常多携带负电的D粒子（光粒子）和携带正电的M粒子（以太粒子）构成，大量的D粒子聚集在火球的表面，它们相互之间的负电斥力很大，形成强烈的光子辐射。由于燃烧速度很快而压力难以得到释放，所以宇宙的形状必须是不断膨大的圆球形。除了光辐射，还有以太物质，轻核，重核等其它较重物质的辐射，引起的膨胀速度略小于光速，更不会超光速暴胀。原因是我们无法找到此时超光速辐射的合理的物理学理由。
这个超巨型的中子星表面燃烧的面积很大，燃烧很快且温度很高，当燃烧到大约数万年以后，火球表面气体的温度会冷却至数千度以内，大量的质子开始俘获电子形成氢气的分子云，其它重核，轻核也俘获到电子形成相应的原子。形成原子的时候，球体体积急剧膨大。大约到了数十万年以后，球体表面的氢气分子云开始形成恒星的原型。大约千年以后，表面的恒星开始点燃，并开始成团的离开气球的表面。内部的中子星继续燃烧，提供源源不断的制造恒星的原料，直至燃烧完毕。3亿年后，整个宇宙的气体逐步形成恒星，并分裂成较小的成团结构，形成星系。星系的辐射压推动星系之间距离继续拉大。星系的演化，也要经过燃烧，塌缩，再燃烧的演化过程。科学家观测到，早期宇宙中存在大量星系级的类星体和类星射电源，就是旋转和不旋转的中子星燃烧而成的杰作，有旋转气体盆结构和类星星系结构。这可以说明一些早期宇宙的演化过程。直至100亿到200亿年后的今天，演化成为天文学家观测到的膨胀宇宙的图像。
宇宙演化的历史是燃烧膨胀到熄灭塌缩，再燃烧，再塌缩，重复膨胀相与收缩相不断循环的过程。那么，最早是先膨胀还是先塌缩呢？这个就是宇宙的起源问题。作者运用制约宇宙的两大定律，经过反复推演，可以勾画出如下一幅图像：
1，把时间倒溯到千亿年之前，或许是万亿，亿亿年之前，在无穷无尽，非常黑暗，又极度寒冷（绝对零度）的太空中，有两块气体云。一块由大批携带负电的D粒子气体构成的“光子云”，另一块由大批携带正电的M粒子构成的“以太云”，人类永远不知道它们从哪里来，它们仅仅是空间中的一种存在，一种不由人类主观意志而转移的客观存在。这个巨大的太空，可以看成一个非物理的，平坦的各向同性的欧几里得几何空间。
2，在光子云中，D粒子虽然携带负电，它们之间由于缺乏传递库仑斥力的媒质，所以不发生电力相互作用。D粒子的荷质比很大，通常只能作高速的自旋运动。只有两D粒子在接触时，瞬间产生强大的库伦斥力（力的大小很容易计算出来）使两D粒子迅速弹开，弹开以后会使更多的D粒子产生碰撞。这种链式反应，愈演愈烈，会使整个光子云产生振动和位移。原因是振动的不均匀性，导致光子云在空间中发生位置移动。这块移动（移动速度一般小于光速）的光子云可以称为“宇宙之父”。整块光子云呈外疏內密，内部压力较大的状态。
3，在以太云中，M粒子虽然携带正电，它们之间由于缺乏传递库伦斥力的媒质，所以不发生电力相互作用。M粒子的荷质比很小，所以不自旋，通常只能作较小的振动。当两M粒子接触时，瞬间产生的库伦斥力和万有引力基本平衡，所以它们不会弹开，而是会粘附在一起。很多的M粒子在一起会形成大小不同的以太泡沫结构。这块巨大的以太云结构可以称为“宇宙之母”，它在空间中很少发生位置移动。整块以太云中的M粒子分布，外部结构稀疏，内部稠密，呈梯度分布。越向内部，泡沫球的半径越小，最内部是成团结构。
4，“宇宙之父”在太空中运动，与“宇宙之母”接触交合，在交界面的广大区域内，大量的D粒子表面粘附了M粒子后会凝结成电子。库伦引力和万有引力使电子成为十分稳定的粒子。进一步的交合，还会有大量的D粒子吸附较多的M粒子后成为正微子，许多正微子靠万有引力聚合成为正电子。不断的继续交合，会使大量电子与大量正电子有序结合，生成质子和中子。质子和中子是氢与重氢的原子核。原子核在大量电子存在的环境中，质子俘获到电子，成为氢原子。从此，物质诞生了。当然，也会有少部分，多个质子与中子结合产生较重的原子核，它们俘获到电子以后诞生出较重物质的原子。所以，我们的宇宙中不需要造物主，单凭两种基本粒子的性质（质量，电量，密度，荷质比），在牛顿万有引力方程和库伦静电力方程的制约下，就可以产生物质。
5，宇宙的起源。“宇宙之父”和“宇宙之母”在重度接触与完全融合以后，空间中产生大量的氢气分子，少量的中核分子。还有空间中庞大的平均密度很低的泡沫状的以太结构，其中包括含有正微子（正以太），中微子（中以太），少量负微子（负以太）等电磁以太尘埃。这就是原始宇宙的胚胎，一块巨大的“氢气云”。整块“氢气云”的质量，大约是50%D粒子质量和50%M粒子质量的总和。
氢气云从产生以后，不停地继续演化，大块的氢气云会分裂成小块的氢气云，小块的氢气云会向内边旋转边塌缩，渐渐地演化成恒星。恒星的表面燃烧产生光辐射，其内部会不断产生重物质。大的或超大的恒星在燃烧晚期会发生超新星爆发，内部发生引力塌缩成中子星继续燃烧（犹如蟹状星云M1天体），中子星是一个超巨型的原子核，其燃烧的性质属于原子核的裂变反应，产生以氢气为主的轻核分子，它是第二代恒星的原始材料。较小的中子星燃烧完毕后，由发光星云向暗星云演化。较大的中子星燃烧完毕后，经冷却塌缩，发展演化成下一代恒星。在20世纪40年代形成了两大派系的宇宙论，其中之一的稳恒态宇宙论就是如此：“在广袤的宇宙空间中，到处都是恒星，它们先后不断地消亡，又不断地产生，周而复始，宇宙是永恒的。”早期宇宙中以氢气为主，重物质数量很少，很难产生星系级别的超巨型中子星。须要很长时间的宇宙演化，慢慢积累重物质的数量。此阶段，整个宇宙演化呈现混沌状态，有时是无序的，有时是有序的，有时是确定性的，有时是随机性的。经过漫长的宇宙演化过程，大量中子星，白矮星等重物质天体的数量比例提高到相当程度以后，宇宙才会进入燃烧膨胀，熄灭塌缩，再膨胀，再塌缩，周而复始不断循环的宏观有序演化过程。在两大定律制约下的两种燃烧，它们是以核聚变为主的低密度天体（恒星）燃烧和以核裂变为主的高密度天体（普通中子星，活动星系核，星系级别的旋转气体盆和星系级别的非旋转超巨型中子星）燃烧，它们是宇宙演化的主要动力。
2020年前后，作者计算和估算出D粒子与M粒子数据如下：
D粒子：质量7.373×10-51kg 电量 -1.2966×10-39C 体积2.5438×10-68m3 自旋
M粒子：质量4.718×10-58kg 电量 +4.0650×10-68C 体积1.6282×10-75m3 不自旋
四，“大爆炸理论”与史蒂芬·威廉·霍金
宇宙起源的“大爆炸”理念在古代宗教里早有显现。在此不多赘述。
20世纪20年代，天文学家们对星系光谱谱线红移蓝移的观测研究分析总结后，慎重而又确定性地宣布：“我们的宇宙正处于膨胀状态。”1929年，哈勃定律正式诞生，它可以推导出，大约100亿到200亿年前，所有星系之间的距离非常接近，几乎处于同一个地方。于是，宇宙起源的大爆炸理念开始形成。1948年，以乔治·伽莫夫（1904-1968年）为首的三位美国科学家发表一篇关于宇宙起源的“热大爆炸模型”的文章。成为当时经典的“大爆炸理论”的雏形。后来经过多次的修改渐渐形成现代的宇宙大爆炸理论。
信奉大爆炸理论的科学家们，希望把世界知名的物理学家，数学家，天文学家，观测员，研究员加入进来，寻找支持大爆炸理论的证据。证据有：哈勃红移和宇宙膨胀的观测，宇宙元素丰度的测量，2.7k宇宙微波背景的观测，宇宙年龄的测算等等。可惜的是，所有的理论物理学家数学家都无法提供两条最重要的说明：1，大爆炸前的宇宙是个“何物”？2，“为何”宇宙会爆炸？大爆炸是个物理过程，要详细说明“物”和“理”，才能使人信服。“何物”与“为何”是悬挂在“大爆炸理论”头上的两把达摩克里斯之剑，一旦掉下来，“宇宙起源的大爆炸理论”将粉身碎骨。所有的科学观测证据与大爆炸没有任何关联，此时也会烟消云散。
在修正和完善“大爆炸理论”方面，英国数学家物理学家史蒂芬·威廉·霍金教授（1942-2018年）作出巨大贡献。他在爱因斯坦广义相对论的框架下，用数学的方法，于1970年和彭罗斯两人一起证明了著名的“奇性定理”，并获1988年沃尔夫物理奖。指出，在一般条件下，时空一定存在奇点，那就是黑洞里的奇点和宇宙大爆炸处的奇点。这和以前的“宇宙蛋”爆炸或“原始原子”爆炸大不相同。宇宙蛋如地球那么大还是鸡蛋那么大不得而知，蛋里有何物也不得而知，它为何能爆炸也不得而知。霍金的“奇点”就是不一样，他比原子小得多，比原子小10亿亿亿（是为10-35m）倍还要小，是个无穷小的点，是个无体积的0维的“奇点“，在奇点处，一切科学定律都会消失。奇点大爆炸产生宇宙。霍金表示，物质不能无中生有，宇宙却能，宇宙必须是无中生有的。这样，“何物”？，没有物。“为何”？随着科学定律的消失，就不必追求原因了。然而，霍金不喜欢时间有个起点，更不喜欢无中生有，所以不认可自己的数学运算，他不相信爱因斯坦的广义相对论是正确的，并表明：广义相对论预言了时空的“奇点”导致自身的崩溃（霍金对于相对论中的“钟慢”，“尺缩”，“质增”等问题只是讲解，未发表对或错的有关评论 ）。因此，霍金不相信宇宙起源的大爆炸理论和自已的黑洞理论。霍金到了晚年，怕读者看不懂他的书《时间简史》，会引起误会，所以公开表示：“黑洞”是不存在的。和许多明知自己对人类科技进步0贡献或者负贡献去领诺贝尔奖金，而不怕后世唾骂的获得者比较，仅凭这一点，可以看到霍金教授人品是何等的高尚和高贵。奇怪的是，霍金和彭罗斯1970年证明的“奇性定理”获2020年诺贝尔物理奖，因为霍金于2018年逝世，所以这个奖只能落到彭罗斯一个人头上。说句真心话，诺贝尔评奖犹如一群学生给老师评分，面对自然界深邃的未知领域里，其正确率达到70%就已经算是不错了，如果学生比老师更高明，获奖的应该是学生而不是老师。作为认为，对于一位科学研究者来说，洞察力，钻研力很重要，但更重要的是鉴别力，包括真假的鉴别，对错的鉴别，价值高低的鉴别等等。
2003年2月，作者被霍金著作《时间简史》深深地吸引住，开始拼命地阅读。《时间简史》中提供了很多的研究课题，作者边读边想边研究，先后反复读过近百遍，此书都被读破发黄了，还打上补订，以后让它留给子孙作纪念吧。作者对自己要求很严，凡是霍金懂得的必须懂，霍金不懂得的也必须突破。作者在2004年间，一次由吴忠超教授主持的“全国引力和天体物理研讨会”上，认识了《时间简史》的中文译者吴忠超教授。后来吴教授曾问我去不去英国见见霍金教授，我说我不会英语就不去了，希望你去英国的时候告诉霍金教授：“中国有位你的《时间简史》的最好读者，他把你的书读过近50遍。”很多人没有读懂《时间简史》，比如：霍金说他要结婚，须要一份工作。读者就可以联想到，要工作，须要一张文凭，要文凭，须要一篇论文，要论文，须要一个课题。霍金的博士导师是相信宇宙大爆炸理论的著名英国理论物理学家，所以霍金选择了与大爆炸相符的课题，但这不是霍金的本意。作个不很恰当的比喻，有些老师对有百年之争的《相对论》不相信，但他给学生天天讲相对论的课。为什么呢？总不能吃爱因斯坦的饭，去砸爱因斯坦的锅吧，难道要自己编写教材去教学生不成？无奈和违心在生活中经常屡见不鲜。
在《时间简史》里，霍金创造了他自己的宇宙模型：有限无界的无边界模型。它好像地球的表面，巧妙地抹平了讨厌的“奇点”。宇宙是没有任何奇点并且是完全自足的没有边界的存在，它不需要造物主。霍金的原话是：（如果有造物主的话），又是谁创造了造物主？霍金始终坚信：宇宙是由一族可被我们发现并理解的合理的定律所制约。
霍金是一位知识渊博的数学家物理学家宇宙论家。他的经典著作尤其是《时间简史》，英文名：A Brief History of Time .一本时间（演化）的简要历史。它描述了宇宙演化和宇宙认识与研究的简要历史。提到很多发人深省，耐人寻味的问题，以至引起人们无限的遐想。它是一本科普书，科幻书，也是一本启示录。其中蕴藏了霍金很多的学识及内心世界，处事哲学和隐晦的表达方法。《时间简史》发行量很大，对世界科学界和民间科学爱好者有重大影响，大爆炸，黑洞，时光倒流，时间旅行等许多内容，引人入胜，刺激无比，它推动了人类对大自然和宇宙学研究的广泛兴趣，这才是霍金灵魂的最高价值。
2025，9，2 于浙江

自然的力和大统一理论

宇宙研究网站长   吴东敏

  科学家发现自然界中，物质之间基本的相互作用力有四种：强核力，弱核力，电磁力，万有引力。其中，电磁力细分为电力，磁力，电磁力三种。爱因斯坦后半辈子大部分时间主要从事力的统一方面的研究，希望用一条方程来表述万有引力和磁力与电力。把自然的力统一成用一条方程来描述的理论叫大统一理论（GUT理论）。爱因斯坦到死也没有成功。20世界50年代以后，科学家逐步罗列，塑造了标准模型理论（SM），以杨-米尔斯方程为核心的规范对称场论，是最接近把强核力弱核力电磁力三者统一在一起的大统一理论。“大统一”的理念在人类文明之中根深蒂固，那是基督教上帝，伊斯兰教真主，佛教释迦牟尼的旨意，是历代政治家的意图。怎么科学家也会有这种理念？近100年来的科学史表明，几乎所有的全世界科学精英沿着爱因斯坦的大统一理念，从不间断地，孜孜不倦地企图用实验观测总结和数学分析的方法，进行设计设想计算，试图来达到自然力的统一。直至如今，美国的爱德华·威滕等人的M理论，把5种超弦理论与11维时空的超引力理论结合起来，企图用一条规律来描述已知的所有的力（电磁力，弱核力，强核力，万有引力）。有人认为M理论是宇宙终极理论的候选者。作者对M理论表示异议，并于2012年7月发表文章，对M理论提出挑战，后刊登在宇宙研究网上。作者认为坚持唯物主义的科学实验总结，不搞“拉郎配”，实事求是，顺其自然才是大道。

关于自然的力，作者认为，电力指的是静电学中，带电粒子或带电物质之间的相互作用力，它与磁力无关。磁力指的是磁性物质，如两块磁铁之间的相互作用力，它与电力无关。电磁力指的是具有磁性的带电粒子之间，如电子与原子核之间的相互作用力。所以自然的力分为强核力，弱核力，万有引力，电力，磁力，电磁力6类，分别表述如下。

A, 强核力。各种元素及其同位素构成的原子核，均由不同数量的质子和中子聚合而成。科学界计算或探测出质子，中子，电子，正电子的参考数据如下：

质子：质量1.67262×10^-27kg   半径 （0.84-1.5）×10^-15m   电量  +e=1.602×10^-19C

中子：质量1.67492×10^-27kg   半径0.84×10^-15m          电量  0

电子：质量9.10939×10^-31kg   半径（1.4-2.8）×10^-15m    电量 -e=-1.602×10^-19C

正电子视为电子的反粒子，质量，半径，电量与电子相同，电荷极性相反。

电子的荷质比很大，是高速自旋的粒子，外围携带大量的电磁以太物质（正微子，中微子），成旋涡结构，有磁性。其中心的裸电子的半径是中子半径的1/12×√3倍，计算结果为0.404×10^-16m，电子半径是裸电子半径的34.7倍以上。裸电子存在于质子中子内部。

质子（氢核）的荷质比较小，是自旋的粒子，外围携带电磁以太物质（中微子，负微子）较少，成旋涡结构，有磁性。氢核的半径是内部质子半径的1.79倍。

关于原子核的内部结构，自从1918年卢瑟福发现质子开始，到2016年3月，中国科学院上海光机所强场激光物理国家实验室，利用超强激光与氩气相互作用，成功分离出电子流和正电子流为止，经过九十八年的艰苦探索，科学界开始直观的看到：电子和正电子才是质子和中子内部的主要的稳定的组成部分。科技发展常常折弄人，为了敲开原子核，科学家把大型加速器的对撞能量从MeV级提升到GeV级再到TeV级，为什么没有想到从MeV，KeV逐级降低，能级分档往下试探呢！敲开原子核的力度大小不同，可以观测到不稳定的碎片的大小也各不相同，力度太小则敲不开原子核，太大了，原子核完全粉碎成强烈的光辐射，更无法观测到原子核的内部结构。

2011年5月，作者的《宇宙的真谛》一书出版 ，其中勾画出质子中子电子正电子的内部结构模型，首创了“二粒三构”理论学说原理，质子中子内部均由电子正电子相间排列构成。2017年3月，《今日中国》杂志两会特刊，发表了作者的文章：《“二粒三构”理论中的原子核结构及性质》。指出，质子内部由666个正电子和665个电子相间排列构成11立方体结构，其8个顶角是正电子，外围有较厚电磁以太构成的保护圈。中子内部由864个电子和864个正电子相间排列成12立方体结构，4个相对的顶角是电子，其余4个相对的顶角是正电子，核心外围有较薄的电磁以太保护圈。质子与中子是不能相互转换的。

原子核中，质子与中子或者中子与中子接触时的相互作用力称为强核力。质子和中子称为强子。强核力就是强子之间的作用力，强核力的本质就是强子内部顶角的正电子与另一个强子内部顶角的电子互相吸引的库仑引力。以典型的重氢核氘为例，它由一个质子和一个中子接触构成，计算强核力的大小，F=kq₁q₂/r² 其中k=9.0×10⁹n.m²/C²   q₁=q₂=1.6×10^-19C r=裸电子半径×2×√3=0.404×10^-16 ×3.464=1.3995×10-16m       计算结果为：正负裸电子之间的库仑引力为：1.176×10⁴n ，此为两个强子之间的强核力，强核力的最大值是11760牛顿。 科学家观测到电子直径约为2.8×10^-15m，正负电子之间的库仑引力为：F=kq₁q₂/r²=9.0×10^{9  ×}1.6×10^{-19  ×1.6×10  -19}/2.8^{2    ×}10^-30=29.39（牛顿）。最大强核力/正负电子的库仑引力=11760/29.39=400（倍）。实际上强核力并没有这么强大，质子和中子表面都有一层坚实的电磁以太物质，使裸露的正负电子之间的相互作用距离略有拉大，使库仑引力略有减小。

如果把核子掰成两半，两半裸露出正负电子数为121个（质子）或144个（中子），此时，电场处于开放状态。这时候，可以说强核力比静电力大121倍到144倍。

强核力的力程较短，在电子半径尺度之内。约为2×10^-15m。

小结：强核力的本质是强子内部的电子与另一个强子内部的正电子之间的库仑引力。

B，弱核力。弱核力存在于质子中子内的正电子内部。先看正负电子的内部结构：

电子：电子内部约有10²⁰个携带负电的微小粒子，作者把它命名为D粒子。D粒子之间

通过更小的携带微量正电的M粒子粘合在一起，库仑引力和万有引力把这些粒子紧紧的捆绑在一起，使电子成为十分稳定的粒子。

D粒子：质量=7.373×10^-51kg ，电量=-1.2966×10^-39C，密度=2.898亿吨/立方厘米，半径=1.8245×10^-23m，弹性=0，D粒子是荷质比很大的自旋粒子，D粒子是构成光源的基本粒子。D粒子由E=hν=mc²计算出质量，再根据电子的荷质比计算出电量。电子的荷质比1.7587×10¹¹C/kg。（D粒子的荷质比与电子相同）

M粒子：质量=4.718×10^-58kg， 电量=+4.065×10^-68C，半径=0.7298×10^-25m，密度与D粒子相同，弹性=0。M粒子荷质比很小，不自旋。两个M粒子接触，显示微弱的万有引力，一个粒子可以在另一个粒子表面滑动。M粒子是构成空间以太结构的基本粒子。M粒子是作者于2011年在电子和正电子内部结构模型中预言的宇宙中必然存在的粒子，并于2018年估算出M粒子的质量，2022年估算出M粒子的电量。D粒子和M粒子是不可再分的宇宙终极粒子，是“二粒三构理论学说原理”的基石。

正微子：D粒子的质量比M粒子大1.5627×10⁷倍。一个携带负电的D粒子吸附了大量的M粒子成为携带正电的粒子球后变成正微子。万有引力和库仑引力使正微子成为较为稳定的粒子。正微子是被科学界遗忘的自然界中最重要的粒子。D粒子吸附的M粒子较少成为负微子，通常状况下，负微子在空间中的存量比例较小。D粒子吸附适量的M粒子，使粒子球的正负电荷相互抵消，成为电中性的粒子，此为最基本的中微子。中微子是稳定的粒子。作者把正微子中微子负微子合称为电磁以太物质，它们是一切磁现象的物质基础。

正电子：正电子内部由数量很大的正微子聚合而成。万有引力是正电子内部的凝聚力。正电子内部D粒子少而M粒子多，因此，其所含的能量比电子小很多。正微子之间存在很弱的库仑斥力，这个斥力就是弱核力。弱核力是离散力，能使正电子容易发生衰变，能使中子发生衰变。

正常情况下，正电子在核子内部相对稳定，原因是：核子内部正负电子相间排列，几乎所有的正电子四周被电子包围，电子是正电子的“保护伞”，电子可以排斥或吸收外来的带电粒子，使正电子不受侵害。质子表面保护圈的电磁以太总质量是电子质量的469倍，中子表面保护圈的电磁以太总质量是电子质量的73倍，故此，质子因为保护圈厚，并携带电荷，所以物理性质非常稳定。中子因为保护圈薄，并且不带电荷，所以，游离的中子容易衰变，据科学界检测，游离的中子寿命只有15分钟。自然界的各种元素的原子核中，中子与质子相邻，得到质子电场保护的中子不容易衰变，离质子较远的中子容易衰变，这是重核为什么具有放射性的根本原因。

在强光或X射线，γ射线，宇宙射线辐射，α射线照射，激烈的热振动，或电子束，中子流，强磁场等等的作用下，正电子容易衰变成正微子，中微子和大量的M粒子。中子内由于正电子衰变而解体，释放出电子流。

小结：弱核力是核子内部正电子内正微子之间的离散力，力程非常短，只有数个正微子的尺度。正微子的直径尺度大约是10^-21m数量级。弱核力的本质是正电子中的正微子之间的库仑斥力。

C，万有引力。17世纪，艾萨克·牛顿发现万有引力，并制定万有引力定律：F=Gm₁m₂/r² ，表示两个有质量的天体，物体，物质，粒子之间都存在万有引力。引力的大小与两个物质的质量的乘积成正比，与它们的作用距离的平方成反比。与电磁力相比，万有引力的力度非常小，力程非常大。万有引力的传递媒质是空间中的以太泡沫结构。

  空间中有三种基本物质结构：宇宙总质量大约由50%的D粒子总质量加上50%的M粒子总质量所构成。它们作为最基本的粒子，不能创生，也不能消灭。人类永远不知道它们从哪里来，它们仅仅是空间中的一种存在，就像蚂蚁永远不知道地球有多大一样。两种基本粒子演化成三种基本物质结构：1，由大量D粒子构成的结构有电子结构，光源结构，光子链结构，光子云结构。2由大量M粒子构成的空间以太结构，有链状，环状，网状，泡沫球状等物质结构。3，由D粒子和M粒子混合构成的物质结构有，正微子，负微子，各种中微子，统称电磁以太物质结构，小的中微子在特定条件下可以聚合成质量较大的中微子。三种基本物质结构除了光子链结构可供人类观察以外，其余的全部为暗物质结构。 

空间中的以太泡沫结构：在星际和星系际空间中，存在大量由M粒子构成的泡沫结构。它是一块连续的物质结构，大大小小的泡沫球把所有的原子，原子核，天体，星云，星系连系在一起，充满了整块空间。《中国科学家年鉴 2023》第182-185页刊登了作者的文章《光·引力·电磁振荡传播的空间媒质——以太结构》，详细描述了这种结构的物理性质。1，平均密度非常小，经估算，比空气密度小十万倍及以上。2，刚性非常大，几乎没有弹性。3，泡沫球很脆，极容易破裂。4，泡沫破裂后生成新的泡沫的速度非常快，所需的时间可以视为0。5，泡沫球有微小的弹性，因为一个M粒子可以在另一个M粒子表面滑动。因此，以太泡沫结构是平均密度非常小，刚性非常大，非常容易破裂而且生成速度非常快的连续物质结构，它充满了整个宇宙空间。在传递引力的时候，泡沫球链收缩，泡沫球直径变小或者被离心力作用直径变大或被拉长成椭球形。质量自聚性和能量离散性，使椭球形泡沫具有能自动恢复球形的性质。这种能使椭球形泡沫变成球形泡沫的力，是自然界特殊的力，也可以叫做“以太力“，这个力非常小。作者估算出泡沫球的直径尺寸在1皮米到10毫米范围内（0.000,000,000,001-0.01m）。电磁以太物质（空间中自由的正微子，正微子，负微子）镶嵌在巨大的泡沫中。这些微子不自旋，通常在各自的平衡位置内作无序的热振动。

D，电力。在静电学中，电荷之间存在库仑力。18世纪，法国物理学家查尔斯·库仑用扭秤实验发现库仑定律：F=kq₁q₂/r² ，表示两个电荷之间的作用力的大小与两电荷电量的乘积成正比，与它们之间作用距离的平方成反比。电荷通常被物质携带，如电子，D粒子，原子核，质子，离子。带电粒子的电力比万有引力大得多，并因其荷质比的大小不同而不同。科学界估测，电磁力的大小是万有引力的10³⁶倍数量级。自然界中，电力除了带电粒子的相互作用以外，还出现在物体的静电现象，大气雷电现象中物质间的相互作用。电相互作用的媒质是通过电磁以太排列成的很多条链条（电力线）来传递。

E，磁力。大量的电磁以太物质（正微子中微子负微子的混合物）的有序运动（平动或转动）形成“磁”。磁的本质是无数条以太链之间粒子的万有引力。包括以太链的内外层之间和上下层之间的引力，因为粒子的尺度非常小，而且密度非常大，这个万有引力的力度可以达到非常大，也会常常超过电力，它的大小主要由有序运动粒子的速度或角速度及空间环境中的以太物质的丰度来决定，所以磁力大小的范围很宽广。据资料表明：人体生物磁场强度约为0.04高斯，地球磁场强度为0.3-0.8高斯，木星的磁场强度为3-14高斯，太阳磁场强度达到2000高斯（2×10³Gs），通常的电动机和变压器设计的硅钢片铁心的磁场强度选为7000-14000高斯，中子星的磁场强度可达数千亿高斯（10¹¹Gs以上）。天体磁场一般由塞曼效应来测量。磁力相互作用可以分为磁引力和磁斥力，方向相同的以太链的平动或转动呈现磁引力，反之是磁斥力。磁现象是自然界中最复杂的现象，但是知道磁的本质以后，诸如以下难题就不是问题了：

• 地球磁场的成因？各种天体磁场的成因？月球为什么没有磁场（或极弱）？中子星磁场为什么如此强大？空间磁场是如何形成的？
• 通电导线（或螺线管）为什么会产生磁性？物理本质是什么？
• 通电导体在磁场里为什么会有霍尔效应？
• 量子霍尔效应（整数，分数，反常）的唯物主义解释？
• 磁单极子在哪里？
• 磁光克尔效应的物理解释？法拉第旋光效应的物理解释？
• 塞曼效应（正常，反常）的唯物主义解释？
• 自由电子激光器，为什么可以用调节磁场强度来调节激光波长？（该激光器短波长，大功率，高效率，适合做激光武器，X波段雷达，和许多学科的理想光源）

与“磁现象”相反的是“热现象”，大量的电磁以太物质的无序振动和碰撞形成“热”。热力的大小用温度的高低来度量，它表示电磁以太粒子平均动能的大小和振动的激烈程度。传统的观念认为“热”是大量分子原子无规则振动和碰撞的物理现象。构成分子原子的核外空间都是电子的活动范围，由于负电斥力，原子之间不会直接发生碰撞，也不可能产生热量传递。真正起作用的是原子内外空间中，正微子，中微子，负微子之间的直接碰撞，表面M粒子粉尘的脱落和重组产生的物理效应。正微子中微子负微子可以在碰撞中相互转换，温度升高会使正微子的丰度减少，中微子和负微子数量增多。温度特高，会使正微子中微子负微子的表面失去M粒子，产生光辐射。

F，电磁力。《二粒三构理论学说原理》可以简单表述宇宙的起源为二生三，三生万物。万物的基本单元是原子，是原子支撑起如今人类观察到的如此美妙绝伦的宇宙。目前研究原子的科学分支有：原子物理学，原子核物理学，核电子学，原子光谱学，量子力学，量子物理学，粒子物理学（高能物理学），量子电动力学，量子色动力学，量子电子学。科学家企图通过各种不同的角度和方法探索原子的秘密。

1911年，卢瑟福在α粒子散射实验后，建立了原子核式结构的行星模型。20世纪20年代，把研究核外电子运动状态和运动规律的科学称为量子力学。原子核与电子都是具有磁性的带电粒子，在狭小空间中，强大的电磁力才是影响电子运动状态的主导力。量子力学是一门很有争议的科学，形成几大学派，玻尔创建的哥本哈根学派由玻恩，海森伯，泡利，狄拉克等几位物理数学大佬组成，对量子力学的诠释和完善各有千秋。海森堡等人的矩阵力学方程和薛定谔的波动力学方程占了上风。爱因斯坦始终不相信量子力学，与玻尔的论战一直到死。认为核外电子运动是有规律的，反对系统的概率论与统计规律，“上帝不掷骰子”，认为电子运动不是随机性的而是决定性的。作者认为,避开或脱离原子核与电子之间强大的电磁作用建立起来的结构模型和数学演绎，根本无法合理解释原子为什么不会塌缩？用原子光谱为什么可以识别各种元素？电子为什么会发光？等等重大问题。

1924-2024年，100年后的今天，科学技术的飞速发展，到了空前的水平。中国科学院前院长白春礼院士发明的低温真空扫描隧道电子显微镜（STM），是世界顶尖设备。分辨率达到0.01-0.001纳米。已经开始直观的看到原子内部或局部模糊的电子云的图像。如果分辨率再提高2-3个数量级，就能够看到原子核的表面结构了。那时候新建的量子力学模型和数学描述的可信度会提到新的高度。

电磁力也存在等离子体内的相互作用。如，可控核聚变的磁约束托卡马克试验装置中的等离子体内。电磁力还存在大气的电离层；天体的吸积盆和喷流现象；磁流体发电等等场所里。

总结：宇宙中6种自然力的本质是两种力：万有引力(牛顿力)和静电力（库仑力）。万有引力和库仑引力使物质具有自聚性，是宇宙中一切物质结构形成的动力。库仑斥力使物质具有离散性，是宇宙中一切物质结构发生运动变化的动力。宇宙中基本粒子的两种力同时存在，形影不离，但互相矛盾，永远不能统一，两种力共同推动着宇宙物质的不断形成和演化。物质不能创生，也不能消失，它既具有质量，又具有能量（电荷是能量的起源），质量的自聚性和能量的离散性是宇宙的基本特性。制约宇宙的不是一条方程，也不是一系列方程组，而是两条方程，即是，牛顿方程和库仑方程 。表述为：              

制约宇宙的两大定律为：万有引力F=Gm₁m₂/r²    库仑力F=kq₁q₂/r² 。

                                                                                                                             2024.7  于浙江丽水
（此文被《中国科学家年鉴 2024》收录 见第548-551页

我们从何而来？我们为何在此？

我们从何而来？我们为何在此？

宇宙研究网 站长  吴东敏

人类，地球上的高等生命，她不会满足自身的生存和种族的繁衍，永无止境地探求着人与自然的奥秘。6000到5000年前，古巴比伦的苏美尔人用楔形文字，记载了“两河流域文明”，制定了世界上最早的天文历法。5500到4100年前的古埃及，古希腊，古印度，古华夏，都可以找到人类文明的踪迹。人类不断地追溯着过去的历史，收藏着前人的文明，探索着自身的秘密。我们从何而来？构成我们自身的物质从何而来？或许成为人类科学探求的永恒主题，从人类的起源，生命的起源，地球的起源，太阳的起源，银河系的起源，直至宇宙的起源。

人类的起源，源自于生命的进化，它经过漫长复杂的演变过程。

作为生命的基础物质，蛋白质，核酸，多糖是构成生命体的基本材料。构成这些基础物质的基本元素主要有：氢，碳，氮，氧等等。显然，这些元素来自地球。包括上述元素，科学家在地球表层找到的元素共有约94种之多。本文主要讨论的问题是:地球从何而来？这些元素是何时何地如何制造出来的？我们为什么会站在这里？

大约58到60亿年前，在银河系猎户支臂的某一非常黑暗，非常寒冷的区域中，存在着一朵体积庞大的低密度氢气云，其中含有少量的氦气和极少量的重元素原子，其总质量约是太阳质量的8倍左右。由于氢气云内部密度分布不均匀，因此，在温度低密度大的地方，在引力的作用下，不断收缩，体积急剧缩小，密度急剧增大，而温度逐渐升高。在整个氢分子云的收缩过程中，开始慢慢地转动，而且转速会愈来愈快。这是氢气云形成原恒星的过程，此原恒星的直径约为280万千米。原恒星经过约千万年的演化，体积缩小，恒星核心部位温度增加到500万到1000万度的时候，这是氢弹发生核聚变点火爆炸的起始温度，恒星点燃，原恒星进入主序星阶段。

关于恒星首次是如何点燃的？始终是一个谜。本文作者认为，恒星首次点燃的位置，绝不可以在原恒星内部，必须在恒星的表部，表部某处或多处发生氢聚变点燃后，会迅速漫延至全球。其原理简述如下：

原恒星自转速度不断增大，原恒星表面的磁场不断增强，强度与转速成正比。原恒星经过千万年的演化后，温度增高到万度（绝对温标万K）以上，成为高温等离子气体。在恒星深度至800千米的表层区域范围内，由于对流与辐射的不均匀性，产生杂乱无章的强度很大的高速电子紊流，并与恒星磁场发生强烈摩擦，只要磁场强度足够强，即会激发出强烈的自由电子激光。这种发光机制与当今热门的自由电子激光原理相似。强激光点火激发氢核聚变，原恒星开始燃烧。

上述这个恒星，是第一代恒星，我称它为母恒星，她是我们太阳的母亲。太阳属第二代恒星，是母恒星在生命终结时，发生超新星爆发留下的遗迹，再经过上亿年的演化产生出来。我们的地球，就是第一代恒星发生超新星爆发时飞溅出来的高温液滴，经缓慢冷却，不断演化后，形成今天人们看到的生机盎然婀娜多姿的美丽地球。有科学家认为，太阳的年龄约为45.7亿年，地球的年龄约为45.5亿年。太阳与地球基本上属同一时期产生出来。

如果按传统经典的观点认为，核反应区在恒星的中心，约占恒星体积的1/64，依次是辐射区，对流层，光球层。辐射区约占恒星体积的50%左右。作者要问：1，核反应区发生核聚变辐射出去的物质依靠自身引力能收回来，而不致于使恒星解体吗？回答是，依照引力的平方反比定律，引力将迅速减小，辐射出去的物质是无法收回的。2，如果核反应处于恒星中央，然后不断的辐射，对流，恒星将成为一个搅拌器，核聚变反应的产物，比如生成像地球中的90余种元素存在于恒星内，再经十多亿年的搅拌，混合物质将成为不可分离的密度均匀的“汤”。请问，如果这样的话，我们当今的地球将来自宇宙的何方？回答是，核反应区不可能在恒星的中央区域。3，恒星中心能达到核聚变的点火温度500万到1000万度吗？回答是，不可能。科学家通常用某某定律方程去计算恒星内部的区域温度，但很难验证真伪。也有用压力去估算内部温度。但压力温度关系不是线性关系，它只能在某一区段近似适用线性求解。相反，压力增大，使氢分子之间的距离缩小，分子的振幅受到限制，温度不再增大甚至减小。作者认为，由于上述3点原因，科学工作者应该抛弃经典传统的恒星模型，另辟蹊径。故此，作者经过多年的研究，初步勾画出上述第一代恒星的结构及其工作原理是：

母恒星半径约140万千米，质量为8倍太阳质量。恒星内部依次是，光球层厚度约500到800千米，平均温度6000度，过渡层厚度1000到8000千米，温度从1到80万度呈梯度分布，核反应层厚度1到5万千米，温度2000到8000万度，沉降稳定层厚度120到135万千米，温度下降到1万度左右，中心核心区0.5到3万千米。恒星大气层依次是，色球层厚度2000到3500千米，平均温度超1万度，日冕层250到500万千米，温度达百万度以上。光球层与色球层的厚度对恒星的发光颜色带来直接的影响，偏厚会使恒星的发光颜色偏蓝，偏薄会使恒星的发光颜色偏红。核反应层的厚度直接影响恒星的寿命，如果恒星直径愈大，再加上核反应层愈厚，恒星消耗的氢燃料愈快。母恒星的寿命估计约为12到14亿年（科学家估计我们的太阳寿命约为100亿年，当前每秒消耗约400万吨氢燃料）。母恒星内部温度只有1到3万度左右，呈完全透明像水晶球般的非常安静的等离子体状态。核心区含有较小的高密度内核，有放射性，释放伽马射线。伽马射线会对核反应层沉降下来的中核元素（碳，氮，氧，氟，氖），较重元素（钠，镁，铝，硅，磷，硫，氯，氩，钾，钙，一直到铁），重元素（铁以后的元素）的核素结构产生影响。我们地球上找到的天然元素90余种，还有这些元素的天然同位素300余种，这与母恒星内核释放的伽马射线有关。

母恒星整体点燃后，恒星表部的核聚变爆炸此起彼伏，十分激烈，亮度超高。此时星体表面波动幅度较大，振幅最大达到1万千米以上。日冕层和色球层与光球层慢慢增厚，恒星亮度逐步降低。大约经过数百年上千年以后，母恒星即可达到稳定的燃烧时期，亮度降至正常数值，此时，母恒星正式进入主序星阶段。

在光球层的底部，聚集了大量的携带负电的D粒子，在巨大的库仑斥力和受到色球层物质的阻力下，逼迫D粒子形成无数条链条以30万千米/秒的速度向太空辐射，形成经久不息的强光。在核反应层，主要成分是氢离子，氦离子，重氢离子和电子组合而成的等离子体（也称“电浆”）。核聚变开始达到500万度以上时，上述物质大部分变成质子（氢核），α粒子（氦核），中子，电子。它们相互碰撞，发生一次或多次聚变反应，生成各种原子核。中核，较重核，重核向内部沉降，并在沉降的过程中俘获到电子成为各种元素。许多氢核，氦核重新俘获到电子以后成为氢气，氦气并上浮到过渡层。可能产生的轻核锂，铍，硼，也会慢慢沉降，但再次被聚合的可能性很大，所以这些元素存量的百分比并不大。同时，有大量的微子产生，包含数量庞大的宇宙粉尘M粒子，向各处逃逸。也有成团成块的成为“炉渣”。各类微子是太阳风的主要成分。

高分辨率光学望远镜可以看到太阳光球层的米粒组织。目前世界最大口径是4.24m的DKIST光学望远镜，它坐落在美国夏威夷，分辨率为30千米，看到的米粒像“石榴籽”那么大。米粒尺度通常1000到2000千米，大的有3000到6000千米，平均面积70万平方千米。科学家估算，太阳光球层含有400万颗米粒组织。母恒星的光球层景象与太阳相同。作者认为，米粒组织是核反应层大规模核爆炸在光球层上的投影。每颗米粒的印象由许多较小的爆炸合成。有资料表明，米粒的寿命很短，平均只有8分钟，个别可达16分钟，亮度变化较快，此起彼伏。每一批次的爆炸生成的后产物，有一定的规律性，同一种或同几种元素会生成透明的条带或团块絮状结构沉淀下来。不然的话，我们地球上的单质和化合物将从何处而来呢？

母恒星安稳地生存了12亿年后，步入到晚年期。此时母恒星消耗了约3个太阳的质量，它们中有1/2质量以光的形式辐射到太空，约1/2质量以氢气，氦气，各种微子，少量质子和α粒子及微量重元素的形式进入过渡层，其中部分挤出光球层，向色球层日冕层扩散。母恒星内部失去质量以后压力减小，同时核反应的烈度与支撑力也大不如前。由光球层与过渡层构成的恒星外壳撕裂并突然向内崩塌，瞬间，超新星爆发开始。

超新星爆发使母恒星的亮度增大数十亿倍，温度达到1亿度以上，持续时间数天到数周后亮度开始逐渐减弱，直至数年到数百年。此过程的质量消耗约为一个太阳质量。留下的超新星遗迹是一个巨大的旋涡体，盘面扩大至半径1亿千米以上。大部分以氢气为主氦气次之，重物质约占原母恒星总质量的1.5%以下，主要集中在旋涡的中心区域，其中也有一些重物质液滴飞溅到旋涡的外围。大量的氢气和少量氦气向整个太阳系太空继续扩散。旋涡物质的温度降至3万度以下时，中心部位的旋转气体开始向内部收缩，质量约为1.5倍太阳质量，经过大约1千余万年时间，演化成我们今天看到的太阳模样。

超新星爆发飞溅出去的高温液滴中，有一滴是我们的地球。它在旋涡中运转，吸附了大量的氢分子气体，吸附的质量约占液滴总质量的1/3，体积增加1倍左右。在吸附气体的过程中开始作慢慢的自转运动，随着轨道阻力慢慢减小，轨道半径渐渐加大，且俘获到只有地球1/81质量的月球作为自己的卫星。此时，整体温度仍在1万度上下，呈等离子态。这是地球的坯胎，或称原始地球。

温度下降，使辐射减弱，球体收缩，降温的速度会愈来愈慢，自转速度却愈来愈快。经过数千万年以后，原始地球的温度降至2000度以下，各种化合物开始形成。地球的化学成分复杂，元素品种多，但含量比例很不均匀。重物质以铁为主，大部分集中在地球中心部位，约占总质量的1/3有余。硅镁硫磷铝等较重元素约占1/3。氧含量略小于1/3，分布于地球各部，除了与各种金属和非金属结合成化合物以外，还有大量的游离氧原子，它以氧分子的形式上升到地球表部，与氢分子结合，产生大量的高温水蒸气。水蒸气充满地球表面，厚度达数百千米以上。其中还有氮原子和氮氧化物，以气体的形式逸出，与氢气结合生成氨气，部分氢氧结合成甲烷。还有碳氧化物以二氧化碳的形式逸出，处于大气的下层。此时，外围的大部分氢气失去引力而脱离地球，蒸发在太空中，而氧气，氮气，二氧化碳气体，氨气，甲烷仍然充余，保留在地球大气中。温度降至1200度以下，地表出现陆地，以铁镁钙铝硅酸盐的结构为主，还有各种氧化物，碳酸盐结构等。以每百年降低一度估算，大约11万年以后，地球温度降至100度以下，水蒸气（含有氨水成分）开始凝结成液态水降落到地面，估计要下5000年的濛濛细雨，地表上形成浩瀚的大海，天空才拨开云雾见到青天，才会皓日当空，明月高照。此时的地球，仍然太热，地壳变迁激烈，温度要降到30度以下，须要数万年到数十万年时间。

地球是宇宙中的稀罕之物，她有下述特点：1，地球质量大小适中，不太大不太小。2，与太阳的距离适中。3，自转轴倾斜角度合适，为22.5度，使地表日照较为均匀。4，自转周期合适（周期24小时），使日夜温差较小。5，化学成分结构以氧硅铁为主，其它各种元素含量比例合适。5，有浓厚的大气保温，不会使球体温度继续下降。6，地表有大量的液态水，可以有效调节气温。以上某一条件不太合适，地球都不会成为今天的模样，当然也不可能出现我们会站在这里。

大约经过4到8亿年的地球演化，虽然陨石撞击和地核活动激烈，地表常有火山地震，熔岩横流，风雨雷电交加，但江河湖海，高山平原，奇峰异洞，岩石泥土，蓝天白云是主要地貌和气象。地球开始进入较为稳定的地质时代。碳氢氧氮磷硫等元素及其化合物为有机物提供原料，出现由蛋白质和核酸构成的原核单细胞结构，它是最原始的生命，是地球上一切生物的祖先。2017年英国科学家在加拿大发现42亿年前微生物化石，属于最早的化石标本。遗传和变异是连续演变的动态过程，推动着生物的不断进化。35到33亿年前地球出现蓝藻，它是原核单细胞含有叶绿素a能进行光合作用的初级生物，能吸收二氧化碳放出氧气。它的大量发展，衍生出约2000种，广泛分布在海水，湖泊，土壤，岩石中，有的甚至可以生活在60到85度的温泉中。蓝藻对改善大气结构有很大作用。绿色生物，消耗地表大量的二氧化碳并产出大量的氧，对动物界的出现和发展创造有利条件。第一个动物出现不超过10亿年前，最早的动物化石距今6亿年。这个时期，出现有细胞核，细胞器分化的真核细胞，地球进入生命大发展时期。动物最早祖先是“海绵”，在地球至少生活了5.6亿年，发展到10000多种。距今5亿年的海绵化石已被发现。单细胞原生动物约有6.8万种，具有运动，营养，呼吸，排泄，循环，感应，生殖等动物机能。体型很小，绝大多数在显微镜下能看到，生存方式是寄生，腐生，共生。正是这些动物的基因在自然选择下，经过不断的演变，数亿年后进化成现代高等智能生命。

简要表述为：从最原始的无细胞结构（病毒）进化为有细胞结构的原核生物，从原核生物进化为真核单细胞生物，然后按照不同方向演化，出现了真菌界，植物界，动物界。动物界从原生动物到多细胞动物，从多细胞动物到出现脊索动物，进而演化出脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类，从中分化出哺乳类和鸟类，哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物，这就是人。

2010年。我的初稿《宇宙的真谛》付梓印刷的时候，出版部门的总经理问我：“鸡生蛋，蛋生鸡，到底是先有鸡，还是先有蛋？”这个问题似乎与霍金等老一辈科学家提出的“我们从何处来？我们为何在此？”有相同的答案。希望读者从本文中得到启发，不枉来人世。

2021，10，06  于浙江

光· 引力·电磁振荡传播的空间媒质——以太结构
宇宙研究网站长  吴东敏

我们的太阳，日以继夜地燃烧着，它主要是氢的热核聚变反应。从地球表面每平方米获取的能量测定值和日地距离数值两个参数，就可以计算出太阳辐射的总能量，然后可以计算出太阳每秒钟消耗约400万吨氢燃料。
在“二粒三构”理论中，构成任何元素的质子中子与电子皆由许多极小的D粒子（光粒子）和M粒子（以太粒子）组合而成。太阳的核反应把质子中子电子聚变成氦元素和其它重物质向太阳内部沉降以外，同时还有约每秒400万吨质子中子电子，碰撞分解成D粒子和M粒子，以光辐射和太阳风两种形式向外太空抛洒物质输出能量。在约500km厚度的太阳光球层内侧，聚集了大量的携带负电的D粒子，形成巨大的负电斥力，它们被迫排列成无数条光子链，透过约8000km厚的色球层和数百万km厚的日冕层以约每秒30万公里的速度向外太空辐射。与此同时，大量的M粒子也从光球层D粒子的缝隙中挤向色球层再到日冕层，从日冕层的冕洞中以泡沫球的形式吹出来，同时出来的还有数量不少的未入列的D粒子，并夹带着部分游离的电子，质子，氦核（α粒子），它们共同构成持续太阳风，部分质子和电子复合成氢气，氦核和电子复合成氦气，它们构成太阳的大气层。未入列的大量D粒子吸附M粒子后，产生大量的正微子和中微子。以太泡沫和正微子中微子的混合物质，是持续性太阳风的主要成分。太阳风约以每秒800-1000km的速度，扩散到整个太阳系的所有空间中。

一， D粒子（光粒子）和M粒子（以太粒子）的性质与以太泡沫的形成。

电子的内部由许多携带负电的D粒子通过更小的携带正电的M粒子粘合而成，万有引力与库仑引力把它们牢固地结合在一起，呈球体状。D粒子的质量可以由著名的康普顿散射实验（X光子与电子的碰撞散射）进行估测，表明X射线包含的光粒子总质量与电子的质量行为相当，它们的质量处于相同或相近的数量级范围。较为精确的计算可用E=mc²与E=hν来完成。M粒子的尺度是D粒子尺度的1%-0.1%范围，选取0.4%进行核对，与电子，正电子，质子，中子的质量，电荷，结构尺度等方面综合考量，接近相符。可以近似得到D粒子和M粒子的质量，电量，直径，体积，密度等方面的数值。具体数值在我的文章《电子与正电子的内部结构——暗物质之谜》中已经说明。D粒子参数估算值：半径1.8245×10^-23米，体积2.5438×10^-68立方米，质量7.373×10^-51公斤，密度2.898亿吨/立方厘米（与电子密度相同），电量-1.2966×10^-39库仑，自旋角速度与电子相同。M粒子参数估算值：半径0.7298×10^-25米，体积1.628×10^-75立方米；质量4.718×10^-58公斤，密度2.898×10⁸吨/立方厘米，携带极微量的正电荷，荷质比很小，不自旋。两个M粒子相接触，其万有引力略大于库仑斥力，具有极其微小的引力，一个以太粒子可在另一个以太粒子的表面滑动。D粒子的质量大约是M粒子质量的1.5627×10⁷倍。

D粒子与M粒子是极其坚硬，完全刚性（弹性=0），不能创生，不能消灭，不可再分，是真正的基本粒子，是构成宇宙一切物质及其结构的基本材料。

2011年，作者初版《宇宙的真谛》一书中强调，质量的自聚性和能量的离散性是物质的基本特性，是宇宙学最基本最重要的原理，是宇宙中基本物质结构形成与不断运动变化的力量源泉。自聚性和离散性的度量，可以用牛顿万有引力定律和库仑静电力定律来描述。

两个M粒子接触时，显示极微小的引力；第三个M粒子与其中一个M粒子接触时，它们三个不会排成品字型，而是一字型。从两侧过来的M粒子与一字型接触，会使一字型不断加长成为一条链条；这一点很重要，说明质量相聚时，它们的能量（电荷）必须离散的越远，或者说能量的离散度越大。这也可以用静电学中导体电荷的趋肤效应来理解。其它，蛋白质分子中的氨基酸肽链结构，淀粉中葡萄糖分子的直链支链结构，DNA分子的双螺旋结构，也说明了质量相聚时会保持较大的能量离散度。对于以太的链状结构，网状结构，环状结构，片状结构，泡沫球状结构，泡沫体结构的形成，其原理是相同的。链长了变为环结构，网结构变为片结构，片结构变为环球结构。对于许多M粒子在一起时，形成一个像肥皂泡一样的以太泡沫球，其能量（电荷）的分散度最大。

二， 以太泡沫球的性质与空间中的以太结构。

宇宙星系际空间中，M粒子稀少，会出现以太链状，环状，网状结构。在星系空间内，M粒子丰富，通常呈现泡沫球结构为主。虽然以太粒子具有完全刚性，但以太泡沫球且具有极其微小的弹性。因为一个以太粒子可以在另一以太粒子表面滑动，所以，以太粒子球在外力的作用下可以变成椭球状。根据能量的离散性，椭球状的粒子球有自动恢复成完全球形的功能。

以太泡沫球的尺度大小，通常应该在0.001纳米（1皮米）到10毫米范围左右。这是根据空间的平均密度，光波的频率特性，光速等指标反推出来的估计值。泡沫球越大，其占据的空间的质量平均密度越小，对光辐射的阻力越小，泡沫球的尺度范围与频率10¹²-10²¹Hz范围的光波相适应。如果泡沫球的尺度达到10毫米，则空间的平均密度约为1.3×10^-8克/立方厘米，其真空度已经相当高。恒星际空间中的泡沫球尺度会大于10毫米，空间的真空度会更高。

从太阳日冕层出来持续不断的大量以太泡沫中混有大量的正微子和中微子。携带负电的D粒子吸附数量很大的极其微小携带正电的M粒子后，总体呈电中性，成为中微子，吸附过量的M粒子，总体呈正电性，成为正微子。由于环境中的M粒子富裕充足，正微子的数量会占85%以上，中微子的数量应少于15%，太阳风扩散的过程中，会偶尔出现各种粒子之间的碰撞，正微子，中微子表面会失去一些M粒子，使中微子变成携带负电的负微子，或者光辐射中的光粒子被介质吸收以后，即可转变成为负微子，其数量比例应少于1%，三种微子的尺度均为10^-22-10^-23米数量级范围，由于荷质比很小，三种粒子不自旋，只能作无规则的振动，相互之间维持一定数量比例的动态平衡。它们镶嵌在以太泡沫上，向空间扩散。太阳到地球，正微子在空间中的分布密度，由太阳到地球逐步递减，构成电性指向地球的空间电场。

各种大小不同的以太泡沫球互相粘连，同时携带着各类微子，充满了整个空间，构成一块平均密度非常小体积非常巨大的连续物质。这块巨大的连续物质——以太结构，具有如下特点：

1，平均密度非常小，经上述估算，可以比空气的密度小十万倍及以上。

2，刚性非常大，几乎没有弹性。因为泡沫球壁是互相直接接触连接的，没有间隙。自然界最硬的金刚石结构与其相比，碳原子之间的间隙，再加碳原子之内与碳核之间的间隙，与碳核直径相比，相当大。说明以太泡沫球的弹性比自然界最硬的金刚石的弹性还要小几个数量级。

3，泡沫球很脆，容易破裂。D粒子质量是M粒子质量的1500万倍，D粒子与M粒子球相撞，不费吹灰之力，泡沫球就破裂了。

4，泡沫生成的速度非常快。D粒子和其它以太物质（中微子，正微子，负微子），在以太结构中振动或运动，其周边的泡沫即刻破裂成较小的大小尺度不相等的许多泡沫球，整个过程几乎不须要时间。粒子的每一次振动或运动都会对以太结构产生一次振动。

因此，以太泡沫结构是平均密度非常小，刚性非常大，非常容易破裂而且生成速度非常快的连续物质结构，它充满了整个宇宙空间。

三， 光传播的媒质——以太结构

近代科学400余年以来，直到今天，光是什么？光的本质本性问题的争论一直没有停止。光是粒子还是波的争论，形成了两大学术派系，坚持“微粒说”的最著名的科学前辈有牛顿和爱因斯坦，坚持“波动说”的最著名的科学前辈有胡克，惠更斯，菲涅尔，麦克斯韦。17世纪，光的“波动说”以胡克，惠更斯为代表占主流地位，光在以太中传播。18世纪，光的“微粒说”以牛顿及其弟子为代表占学术主流。19世纪，以菲涅尔，麦克斯韦为代表，光的“波动说”又重新成为主流学术地位。20世纪，爱因斯坦认为光的本质是粒子，提出“光量子”概念，认为讨论以太存不存在的问题是多余的，光传播不须要以太，光的“微粒说”又占了上风，历时100年有余。

人类对与自已最密切相关的物质，光本性的认识是100年反复一次。21世纪又将如何？

透过现象看本质，也不是一件容易的事情。光现象有：光的发射（光源）和传播，有直射，反射，折射，透射，色散，吸收，干涉，衍射，散射，偏振，，，，光源的种类非常多，不胜枚举。光效应有：各种光电效应，各种电光效应，各种磁光效应，各种光磁效应，还有光的热效应。不计其数次的观测和实验，表明光具有波粒二象性。波粒二象性表达的是光的现象，而不是本质。波粒和粒波之间可以转换吗？前辈科学家用数学方程来描述粒子的状态，然而，这种描述的可信度并不高，因为它不能揭示光的物理本质。真正的原因在于我们没有发现广袤的空间中存在难以观测到的以太结构。

1897年，英国物理学家汤姆逊发现电子。1932年，美国物理学家安德森发现正电子。1928-1932年各类加速器开始出现。1961年，对撞机首次进行正负电子对撞实验。对撞实验的结果只产生高亮度光，以太产物不可能被观测到。因为上述观测和实验，作者本人从建立电子内部结构模型开始，在梳理近代400年科学体系的乱麻堆里抽出了第一根头绪，然后，顺藤摸瓜，抽丝剥茧，层层展开，其顺序是：电子内部结构模型，电磁以太模型（正微子，中微子，负微子），正电子模型，各种光子模型，电子外部结构模型，质子模型，中子模型，质子外部模型，中子外部模型，空间中的以太结构模型，光，电，磁，热，场，波的物理本质，各种天体星云的结构。形成了完整的两种基本粒子三种基本结构（简称“二粒三构”）理论。

作者从平面镜对太阳光的反射实验观察中，经分析判断，最终得出结论，光粒子必须携带负电。光粒子之间的负电斥力是光辐射的动力。一大堆光粒子（光源），在静电力的驱动下，迅速离开光源，由于空间中以太结构的阻力，阻止光粒子离开，光粒子必须排列成光子链的形式辐射出去。光子链中，第二个粒子沿着第一个粒子的路径走，第三个粒子沿着第二个粒子的路径走，第四个沿着第三个走，第五个沿着第四个走……，这样的路径阻力最小，因为前面的粒子刚过去，以太泡沫还没完全复合。每过去一个粒子，对以太泡沫撞击一次，以太结构会发生一次振动。每秒钟发射的粒子数，就是以太泡沫结构的振动次数，振动向空间以太结构传播，形成光波，振动次数就是光波的频率，粒子之间的距离就是波长。光子链前进方向与以太泡沫结构的振动方向垂直，所以光波是横波。

光的波动性的大小与光粒子与以太结构的撞击烈度大小成正比，光的波长越短或频率越高，以太结构的复合程度较小，同时，撞击接触的持续时间较短，因此撞击烈度较小。光的波长越长或频率越低，以太结构的复合程度较大而且撞击接触的持续时间较长，撞击烈度较大。所以，高频紫外线（UVC），X射线，伽马射线的波动性较小，低频紫外线（UVA），可见光，红外线的波动性较大。撞击接触的时间间隔，以中紫外线（UVB段）10¹⁵Hz为例，波长300纳米，经计算，撞击接触时间（t=λ/v）为10^-15秒（1飞秒）。撞击接触的时间间隔，以中红外线10¹³Hz为例，波长30000纳米，经计算，撞击接触时间间隔为10^-13秒（100飞秒）。光的波动性的大小约与光的波长的平方成正比。

通常的光源发光，不会只有一条光子链，而是多条光子链向各个方向发射，光源周围各个方向的以太物质的平均密度不同，阻力不一样，因此，各条光子链的光粒子间距（即波长）可以不同，也就是说，一个光源可以同时发出各种不同频率的光在以太结构中传播。

对于任何光源的光子链，包括普通各类发光光源，各种激光光源，同步辐射光源，自由电子激光光源，强子电子对撞光源，核裂变核聚变光源，都必须在以太结构中传播。离开以太结构，光子链结构就会散架，形成光粒子群或粒子团，就会在短时间内失去辐射能力，科学家曾观测到射入非常遥远的宇宙空洞的光突然寂灭，是因为宇宙空洞中缺乏以太结构。以太结构是支持光子链传播的媒质，不可以缺少。

光子链为什么能够在以太结构中长时间长距离传播？光子链中光粒子之间存在着负电斥力，而且光粒子的荷质比很大，使光粒子之间的距离与光粒子的直径尺度之比相当大，前头的光粒子是被后面的光粒子推着走的。光子链在以太结构中传播的动力等于光源的静电斥力加上每个光粒子斥力的总和，因此，光子链越长，传播的总动力越大。所以，光子链能够在以太结构中长时间长距离传播。直至光源聚集的光粒子消耗将尽时，光子链才开始散架。不同的光子链在传播途中，光粒子之间由于电性斥力，不会发生碰撞。但是，光子链传播过程引起的以太结构的波动会发生碰撞，观测到光的衍射，干涉，偏振等波动现象。

光子链传播途中遇到各种各样花样多端的不同结构形态的障碍物时，会发生反射，部分反射，漫反射，各种散射，透射，色散，折射，部分吸收，完全吸收等行为，随着光粒子运动方向的改变，相关的以太结构的波动行为也发生相应的改变。使光现象变得异常复杂，但万变不离其宗，光的本质是十分简单的。

四， 万有引力的空间媒质——以太结构

以太结构是光传播的媒质，同时也是万有引力传播的空间媒质。质量的自聚性表明，空间中任何有质量的物质之间存在万有引力，这种引力须通过空间媒质来传递。不须要空间媒质传递的超距作用不符合唯物主义的哲学，因此，几乎所有的物理学家都反对超距作用。400年前的近代科学始祖笛卡尔首先提出空间中必须到处存在着以太物质，它是传递地球月亮之间引力的空间媒质，并用它来解释海水的潮汐现象。由于建立的许多以太模型都有各种缺陷，加上人类又无法探测到以太的存在，所以牛顿的弟子认为，以太并不存在。

如果没有以太，会带来更多更难的物理问题无法合理地解释和理解，包括很多的光现象，磁现象和引力现象，近代物理长期徘徊在各种纷争之中，理论物理出现严重危机。用数学分析的方法去理解，解释，定量计算物理问题，应在物理问题的定性分析之后，物理问题的定性在前，定量在后，不能颠倒。否则，会把许多物理问题变得更加复杂。

以太的泡沫体结构，把宇宙中所有物质和物质系统连系在一起。包括微观粒子和宏观天体。在微观世界中，处于绝对零度（-273.15度）以上在空间中游离的中微子，正微子，负微子通常处于无规则的热振动之中。它们不断撞击着自己周边的以太泡沫体结构，使泡沫球不断的破裂又不断的重生。由于各种微子的质量很小，间距较大，故万有引力较小，又有泡沫球破裂及生成运动的阻隔，所以，微子之间引力碰撞的机会并不多。随着温度的升高或者说微子的振幅加大，微子的碰撞机会增多，各种微子数量比例才会达到相对的动态平衡。

如果能使许多微子朝着某个方向高速运动，微子的无规则热振动几乎减小到零，此时，万有引力和静电力发生作用，才会使微子发生碰撞或驱离。如中微子振荡实验，从核裂变反应堆或大型强子对撞机出来的高速中微子束流，在数十或数百公里长基线运行下，由于万有引力的作用，聚合成较大的中微子。

在物质原子，分子的周围空间中，三种微子的数量较多。如果某种物质的各个原子或原子团发生高速自旋，会牵动物质周边以太结构和三种微子一起旋转，众多的微子会排列成一层层紧密的圆环，圆环之间具有很强很大的万有引力，这时候的万有引力就是磁力，磁力线的方向与圆环垂直。磁力的大小可以用万有引力公式计算出来。科学前辈曾经有电磁以太的说法，中微子，正微子，负微子就是电磁以太，三种微子的有序运动或转动，形成磁场，磁力的本质是万有引力。类比之下，以太粒子可以称为光以太或引力以太。所有的以太物质粒子都是暗物质。

地球自转，牵动着地球大气层与以太结构一起做较差旋转运动。地球大气是多种气体的混合物，分子内外空间中，正微子，中微子，少量负微子的浓度较高，检测到的地球磁场强度为0.5-0.6高斯。

以太，首先由2400年前最伟大的古希腊科学家亚里士多德提出，直到400年前的近代科学始祖笛卡尔才把以太引入到科学里来，人类对自然界的认识，主要有：各种观测，各种实验，反复校对，不断总结，去伪存真。过了一段时期，随着探测仪器和整体科技水平的进步，又要重新梳理，重新观测，实验，总结，鉴别，调整。这样周而复始地进行着。

在地月系统中，月球在白道平面上绕地球转动，转动的离心力使地月之间的以太泡沫球拉长略呈椭球形，而被拉长的椭球形泡沫有自动收缩成球形的功能，使地月之间不会因离心力而分开。泡沫球是地月之间传递万有引力的媒体。由于地球月球的自转，连接它们之间的以太泡沫链会产生一收一放的不断更新，表现为地月之间潮汐力对海水的吸引和释放的不断变化。同时由于太阳与月球位置及距离的变化和地轴的岁差章动等原因，会使地球各地出现不同的但有周期性变化的潮汐现象。

五， 电磁振荡传播的空间媒质——以太结构

无线电通信的发明是19世纪人类最伟大的创造之一。到20世纪，无线电传输的信息有声音，文字，数据，图像等。无线电通信有12个频段，但通常有，甚低频（VLF），低频（LF），中频（MF），高频（HF），甚高频（VHF），特高频（UHF），频率在3kHz-3000MHz范围。对应的是，万米波，千米波，百米波，十米波，米波，分米波。
导电良好的金属，常见的有银，铜，铝等，通常呈晶体结构。金属原子外空间常有自由电子在流动。中微子可以自由自在地从金属导线内部空间中穿越。正微子可随便地进入导线，但不能随便地出去，因为受金属晶体空间电子负电场的吸附。负微子因为携带负电，由于受晶体空间负电场的排斥，所以很难进入导体。故此，导线内部及导线表面的正微子浓度较高。正微子在导线中流动形成电流。几乎所有的电流效应，包括电流的热效应，电流的磁效应，电流的光效应，部分电流的化学效应在内，都是正微子的贡献。电子在导线中流速太慢，除了某些电化学反应如电解，电镀，电冶以外，电子主要是提供金属导体和半导体材料中（N型硅片）的空间负电环境。电流的有效物质是正微子在起实质作用。许多正微子的存在，就像一团气体，存在于金属导体之中。
在闭合的电路中，某一结点的正微子浓度越高，表示这一结点的电位越高。正微子气体向低电位扩散形成电流。人类99% 以上的电源来自传统的机械式同步发电设备。发电的原理，就是使导线两端造成正微子气体有较大的浓度差，形成电压。在导体中，正微子气体受金属原子核的束缚很小，流速很快。原子核对自由电子有一定的束缚力，在导体中流速很慢。所以，主要是正微子流，经过各种不同的用电器后，产生各种不同的电效应。
由电容器和电感线圈并联而成的高频电磁振荡回路，由于电容电感的不断充电放电，正微子气体在回路里往复流动，使电容或电感的两端的电位不断周期性地变化。如果把一端用导线连接到高高直立的圆柱体天线上，振荡回路的电位变化会立即传递到天线。当电位升高时，正微子气体快速流向天线，在天线的表面各处都会有部分正微子气体逸出，对周围的以太结构进行一次冲击，使以太结构发生一次振动。当电位降低时，天线的正微子气体倒流到振荡回路，此时，快速回流的正微子气体又一次从天线表面各处逸出，又一次对周围的以太结构进行冲击，使以太结构又发生一次振动。发射天线周围的以太结构的振动，会通过连续的以太结构向空间传播。由于振动的频率很高，形成的高频等幅波在以太结构中传播的能量损失较小。以太波到达非常远的接收天线内，非常微弱的以太波动能，能使接收天线内的正微子气体发生微扰，因而使接收谐振回路的电位发生微小的变化。接收机对微小的电信号进行选频，高放，检波，可以把调制到发射端高频信号中的音频信号，视频信号解调出来。所以，我们通常认为的电磁波实际上是机械振动的以太波。当然，为了好的发射与接收效果，发射与接收天线振子的形状和尺度很有考究，还有回路接地等等。
无线电通信，是把音视频等信息的电信号，用调幅或调频的方式调制到高频振荡的电信号中，在振荡回路的电感线圈表面，或者通过天线，使以太结构产生连续的机械波动，传递到接收端。在接收端，微弱的以太结构的机械波动，对接收天线或高频头或调谐回路中的电位（正微子气体浓度）发生扰动，把机械振动转换成电信号，经选频，放大，鉴频，检波等过程，重新获取人们需要的音视频信息。
正微子气体快速流过圆柱体形的金属导线，会有正微子气体从圆柱体表面各处外逸，形成无数条正微子流。正微子的有序运动会产生磁性，其实质是万有引力引起的正微子流之间的横向相互吸引，此时导线表面的正微子浓度增加，有部分正微子会回流到导线之内。磁力的方向与正微子流垂直。此时把小磁针摆放在导线周围，可以直接观测出来。磁力线的方向在金属导线的外面形成无数个闭合的同心圆。如果把导线弯成圆环，就表现出有无数条闭合磁力线穿过圆环。如果把导线绕成螺线管，就有无数条磁力线穿过螺线管内，又从螺线管外部绕回形成闭合的无数条磁力线。如果此时把顺磁性材料软铁棒插入螺线管，会直观地观测到，磁力会大大加强，这就是电变成磁的物理现象。导线或者发射天线的周围会产生磁现象，但这个磁无法变成电，向空间继续传递下去，因为它没有继续向外部空间传播的物质基础。部分正微子回流到导线的现象表明导线有很小的自感现象，产生微小的自感电动势。
电是物质粒子的一种特性，磁是许多物质粒子有序运动（平动或转动）产生的物质现象。电与磁的本质完全不同。电与电可发生相互作用，磁与磁也可发生相互作用。电不能直接产生磁，磁也不能直接产生电，所以电磁波并不存在。
如果前辈科学家法拉第（1791-1867年）能活到汤姆逊（1856-1940年）发现电子，安德森（1905-1991年）发现正电子以后，再活到20世纪60年代。时间只差短短的100周年。那就不需要本文作者多此一举了。

纪念伟大的英国物理学家迈克尔•法拉第（Michael Faraday）！
纪念伟大的近代科学始祖勒奈•笛卡尔（Rene Descartes）！
纪念伟大的古希腊科学家亚里士多德（Aristotle）!
愿你们在天国永远面带微笑！
愿人类在科学的道路上不受曲折，阔步向前！

2020,10,22   完稿于中国丽水
（此文被《中国科学家年鉴 2023 》收录 见182-185页）

探讨宇宙膨胀的力学原因（英文译文）

Exploration on the Mechanical Causes of the Expansion of the
Universe

Wu Dongmin from Universe Discovery

Abstract: This paper explored the mechanical causes of the expansion of the universe from the perspective of celestial mechanics.
Discovery: The radiation repulsion between two galaxies is directly proportional to the product of the square of the number of stars in the two galaxies. F=Kx2y2S1S2E1E2/R2c2
Discovery: The magnitude of radiation pressure borne by a celestial body is equal to the amount of energy received by the celestial body per second divided by light speed. F=E/ct
Keywords: Universal Gravitation; Radiation Repulsion; Photon Momentum; Luminosity-Mass Ratio

Einstein added the term “cosmic constant” in his gravitational field equation to balance universal gravitation, thus keeping the universe stable. What is “cosmic constant” exactly? Einstein believed it was “anti-gravity”, which was intrinsic in space-time instead of originating from any particular source like other forces. Later on, theoretical physicists returned to “cosmic constant” again and considered it as a mechanical cause driving the expansion of the universe. To be specific, it was “dark energy” in space-time. What dark energy is and how dark energy interacts with galaxies specifically remain inconclusive. This paper found that the light radiation repulsion of galaxies might be the real cause of the expansion of the universe from the perspective of celestial mechanics.
Light radiation pressure is the repulsion exerted by celestial bodies with strong radiation in galaxies to surrounding space-time, which is also called light radiation repulsion. Both light radiation repulsion and universal gravitation are long-range forces. Obviously, the universal gravitation between galaxies is the force of attraction that keeps galaxies close to each other while the radiation repulsion between galaxies is the force of repulsion that pushes galaxies away from each other. This paper analysed the strength of the universal gravitation and radiation repulsion between galaxies. If radiation repulsion was greater than universal gravitation, the mechanical cause of the expansion of the universe was thus found.

1. Photon Momentum and Momentum Theorem

In 1905, Einstein proposed the “photon theory” and successfully explained the photoelectric effect. He again proposed the hypothesis that photons had momentum in 1917, which was proved by the X-ray scattering experiment conducted by Compton in 1923. The energy, momentum and impulse of photons can be calculated with the following formulas. p=E/c is obtained from E=mc2 and p=mc (photon momentum). F=Δp/t is obtained from I=F•t and F•t=Δp (momentum theorem). Wherein, E stands for photon energy (J), p for photon momentum (kgm/s), m for mass (kg), c for light speed as a constant (2.998 x 108m/s), t for time (s), Δp for change in momentum (kgm/s), I for impulse (N•s or kgm/s) and F for acting force (N).
The radiation repulsion of a celestial body can be understood as an acting force produced by the change of photon momentum after the celestial body receives photon radiation, which is also known as impact force. The acting force is in the same direction with light radiation, whose magnitude depends on that of change in momentum. After a photon is absorbed, its change in momentum is equal to the initial momentum of photon. Namely, F=E/c•t is obtained from F•t = Δp = p = E/c. The magnitude of radiation pressure borne by a celestial body is equal to the amount of energy received by the celestial body per second divided by light speed.

2. Estimation of the radiation repulse of the sun to the earth

According to the experimental data, radiation power of about 1,000W/㎡ can be obtained in the direct sunlight of earth surface. Namely, the energy of about 1,000J can be obtained. Outside the atmosphere, the radiation power measured is 1,368W/㎡. Combining the earth’s radius of 6,378km with the atmosphere’ thickness of 1,000km, the earth has an overall radius of 7,378km (7.378 x 106m). By calculation, radiation power of the sun obtained by the earth is πx (7.378 x 106)2 x 1368=2.345 x 1017W(J/s), and the radiation repulsion of the sun to the earth is Fearth=E/c•t=2.345 x 1017/2.998 x 108 x 1=7.822 x 108N. However, the universal gravitation between the sun and the earth is 3.51 x 1022N by calculation. By contrast, radiation repulsion is very small with a difference of 14 orders of magnitude from universal gravitation.
One question occurred to me when I was at a loss. Why do so many stars come together in galaxies? I started to study radiation repulsion of galaxies and drew the following sketch for consideration. Suddenly, I found that radiation area and intensity were both related to the number of stars, and the multiple increases in radiation repulsion would be the product of squares of a number of stars in two galaxies. Radiation pressure would be greater than universal gravitation as long as there were enough stars. I was thrilled by this discovery, which was the first harvest I obtained from studying A Brief History of Time by Stephen Hawking.

3. Expression of radiation pressure

(1) The magnitude of the universal gravitation between two stars is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of their distance, namely F=Gm1m2/r2. By analogy, the magnitude of the radiation repulsion between two stars is directly proportional to the product of the number of their photons radiating each other and inversely proportional to the square of their distance. However, the number of photons is directly proportional to the radiation area and the total momentum or energy of stars, radiation sources. Then, the following expression can be obtained: F=k•S1•S2•p1 • p2 /R2 or F=k•S1•S2•E1•E2/R2•c2. Wherein, S1 and S2 stand for the radiation areas of the two stars, p1 and p2 for the total radiation momentum of the two stars, E1 and E2 for the total radiation energy of the two stars, R for the distance between the two stars, c for light speed as a constant, k for modified constant and F for radiation repulsion.
(2) Similarly, the magnitude of the universal gravitation between two galaxies is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of their distance. By analogy, the magnitude of the radiation repulsion between two galaxies is directly proportional to the product of the number of their photons radiating each other and inversely proportional to the square of their distance. In galaxy 1 with x stars, the total momentum of radiation changes from p1 to xp1, and radiation area changes from S1 to xS1. In galaxy 2 with y stars, the total momentum of radiation changes from p2 to yp2, and radiation area changes from S2 to yS2. The repulsion between the two galaxies is Frepulsion=K•xS1•yS2•xp1•yp2/R2=K•x2•y2•S1•S2•p1•p2/R2. Similarly, Frepulsion=K•x2•y2•S1•S2•E1•E2/R2•c2. It suggests that radiation repulsion will see a rapid increase in the galaxies with multiple stars. The increase of radiation repulsion is directly proportional to the product x2y2of the number of stars radiating each other while the increase of universal gravitation is only directly proportional to the product xy of the number of stars. With the increase in the number of stars in galaxies, their radiation pressure increases xy times faster than universal gravitation. The result shows that the radiation repulsion of galaxies will exceed universal gravitation as long as there are enough stars and the value of xy is large enough. In general, a galaxy has 5 x 109 to 1014 stars, whose radiation repulsion is 1020 more than the value of xy, the magnitude of increase in universal gravitation.
Why were the above results obtained? (1) Radiation area is directly proportional to the number of stars. (2) The number of photons per unit area is also directly proportional to the number of stars due to the superposition of radiation and the increase of intensity. Therefore, the total number of photons interacting with each other will become very large.

4. Estimation of the radiation repulsion between the Milky Way Galaxy and the Andromeda Galaxy (No. M31)

The radiation repulsion of galaxies was quantitatively calculated: In Frepulsion=K•x2•y2•S1•S2•E1•E2/R2•c2, the value of the modified constant K must be measured by an experiment like G, constant of universal gravitation. It is hoped that a figure like Cavendish will appear as soon as possible among scientists with experimental conditions.
In this paper, the calculation for the repulsion of galaxies avoided the modified constant K and adopted F=E/c•t. The sun is an ordinary star which has a mass of 1.989 x 1030kg with a radius of 6.963 x 108m and a total photon radiation power of 3.847 x 1026W(J/s). Therefore, its data is used as a mean value of stars in the galaxy to make estimation within the range of existing astronomical data which are neither comprehensive nor very accurate. The Milky Way Galaxy has a mass of 4.177 x 1041kg with a diameter of 1.3011 x 1021m (1.4 x 105 light-years, 1ly=9.2938 x 1015m) and 3 x 1011 stars. The Andromeda Galaxy has a mass of 8.354 x 1041kg with a diameter of 2.0446 x 1021m (2.2 x 105 light-years) and 4 x 1011 stars, whose distance from the Milky Way Galaxy is 2.3504 x 1022m (2.53 x 106 light-years). The radiation power of the Milky Way Galaxy to the Andromeda Galaxy = Radiation area of the Andromeda Galaxy/large sphere surface area x total radiation power of the Milky Way Galaxy=(2.0446/2 x 1021)2•π/4•π•(2.3504 x 1022)2 x 3 x 1011 x 3.8 x 1026=5.39 x 1034(W or J/s). The radiation repulsion of the Milky Way Galaxy to the Andromeda Galaxy is F1=E/c•t=5.39 x 1034/2.998 x 108•1=1.799 x 1026(N). The radiation power of the Andromeda Galaxy to the Milky Way Galaxy = Radiation area of the Milky Way Galaxy/large sphere surface area x total radiation power of the Andromeda Galaxy=(1.3011/2 x 1021)2•π/4•π•(2.3504 x 1022)2 x 4 x 1011 x 3.8 x 1026=2.911 x 1034(W or J/s). Radiation repulsion of the Andromeda Galaxy to the Milky Way Galaxy is F2=E/c•t=2.911 x 1034/2.998 x 108•1=0.971 x 1026(N). Combined repulsion is F=F1+F2=1.799 x 1026+0.971 x 1026=2.77 x 1026(N).

5. Comparison between universal gravitation and radiation repulsion in the Milky Way Galaxy and the Andromeda Galaxy

By calculation, the universal gravitation between the Milky Way Galaxy and the Andromeda Galaxy is 4.22 x 1028N, which is greater than their radiation repulsion 2.77 x 1026N. The two galaxies draw close to each other. This is basically consistent with the astronomical observation result: the spectrum of the Andromeda Galaxy shows a blue shift towards the Milky Way Galaxy at a speed of about 300km/s. However, a large difference still exists between the two galaxies whose radiation repulsion and universal gravitation are two orders of magnitude apart. If the following three factors are taken into consideration, radiation repulsion can basically contend with universal gravitation:
(1) With a length of fewer than 107 light-years, Local Group of Galaxies (Group of Milky Way-Andromeda Galaxies) contains more than 50 galaxies. Satellite galaxies centering on the Andromeda Galaxy contains M33, M110, M32, NGC185, NGC147 and many other dwarf galaxies in Andromeda, forming a secondary group of galaxies. Satellite galaxies centering on the Milky Way Galaxy contains more than 10 dwarf galaxies including Large & Small Magellanic Clouds, Canis Major, Sagittarius, Crater 2, Draco, Ursa Major, Ursa Minor, Carina, Fornax, Auriga, Bootes, Sextans and Leo, forming a secondary group of galaxies as well. An increase in the number of stars involved in the two secondary groups of galaxies radiating each other will increase the value of their xy and enhance radiation repulsion.
(2) As a star of the second or third generation evolved from supernova remnants, the sun has a large amount of heavy matter and a small luminosity-mass ratio which is 1.934 x 10-4 W/kg by calculation. Nova and supernova are relatively large in luminosity mass, and the luminosity-mass ratio of supergiant can be 5,000 times that of the sun. The second generation of stars in a galaxy is significantly smaller than the first generation of stars in number. The error between the total luminosity and mass of the galaxy is large if the luminosity and mass of the sun are used for measurement. Thus, due consideration should be given.
(3) The silver sphere in the center of the Milky Way Galaxy has a length of about 2 x 104 light-years with large luminosity. AGN luminosity (including X-ray and γ–ray luminosity) of the galactic nucleus is about 1011 times more than that of the sun. Its mass is about 2 x 106 times that of the sun. The luminosity-mass ratio of the galactic nucleus is about 9.67W/kg by calculation. There are two AGNs in the center of the Andromeda Galaxy whose luminosity-mass ratio is a little larger than that of the Milky Way Galaxy.

6. Conclusions
(1) By estimation, the radiation repulsion between the two celestial bodies is very small compared with the universal gravitation between them.
(2) By estimation, the radiation repulsion between the two galaxies is able to contend against the universal gravitation between them. This is because a large number of stars in the two galaxies lead to superimposed radiation and increased intensity.
(3) It can be predicted that the radiation repulsion between groups of galaxies will exceed the gravitational attraction between them. In the large universe (above 100 Mpc), radiation repulsion will become the dominant force. Thus, the radiation repulsion between galaxies may be the real cause of the expansion of the universe.

探讨宇宙斥力

宇宙研究网   吴东敏

20世纪20年代，天文学家埃德温·哈勃在星光光谱红移与蓝移的观测上，发现越远的星系以越快的速度离开我们，表明整个宇宙正处于不断膨胀的状态之中，并提出”哈勃定律“，开创了现代宇宙学。

爱因斯坦意识到，在静态宇宙中，星系之间的万有引力会使宇宙收缩。于是，爱因斯坦在他的引力场方程中添加“宇宙常数”项来平衡万有引力的作用，以保持宇宙的稳定。这个“宇宙常数”到底是什么？爱因斯坦认为它是“反引力”，它不像其它的力，不发源于任何特别的源，而是时空结构所固有的。后来的理论物理学家又捡起了“宇宙常数”，认为“宇宙常数”这个反引力是驱动宇宙膨胀的力学原因，具体来说，它就是时空中的“暗能量”。暗能量是什么？暗能量如何与星系发生作用的具体机制，始终没有作出定论。对于相信唯物主义哲学的研究者来说，更多的是从其他各个方面来考量，我发现星系的光辐射斥力可能是宇宙膨胀的力学原因。

星系的辐射压力是星系中恒星，中子星等具有强烈辐射的天体对周围时空产生的排斥力，主要是光子辐射产生的斥力。星系间的光的辐射斥力与其万有引力都是长程力。很显然，星系之间的万有引力是星系相互吸引的力，能使星系相互接近，而辐射斥力是星系相互排斥的力，能使星系相互驱离。所以，本文主要对星系之间的万有引力与辐射斥力的力度作出分析。如果辐射斥力大于万有引力，则表示我们已经找到了宇宙膨胀的力学原因。

一，光子的动量与动量定理

1905年，爱因斯坦提出“光子说”，成功地解释光电效应。1917年，爱因斯坦又提出光子具有动量的假设，被1923年康普顿X射线散射实验所证实。光子的能量，动量，冲量可用下面的公式计算：由E=mc² 与p=mc得到 p=E/c ，由I=F·t ，F·t=Δp 得到F=Δp/t  其中：E为光子能量（焦耳J），p为光子动量（牛秒Ns或公斤米/秒kgm/s），m为质量（公斤kg），c为光速常数（2.998×10⁸ 米/秒m/s），t为时间（秒s），Δp为动量变化量（牛秒Ns或公斤米/秒kgm/s），I为冲量（牛秒Ns或公斤米/秒kgm/s），F为作用力（牛顿N）。

天体的辐射压可以理解成天体接受光子辐射后，由于光子动量发生变化而产生的作用力，也可称为碰撞力。作用力的方向与光辐射方向相同，作用力的大小取决于动量变化量的大小。如果光子被吸收后，其动量变化量则等于光子初动量，即：F·t=Δp=p=E/c ，得到F=E/c·t ，天体接受的辐射压力的大小等于它每秒钟接受的能量除以光速。

二，估算太阳对地球的辐射斥力

据实验资料表明，在地表阳光直射下，测量到可获得辐射功率约为每平方米1000瓦，即每秒钟获取1000焦耳的能量，在大气层外，测到的辐射功率为每平方米1368瓦。地球半径6378km，加上携带的大气层厚度以1000km计，地球整体半径为7378km（7.378×10⁶m），计算：

可获取的太阳辐射功率为： 3.1416x（7.378×10⁶)²x1368=2.345×10¹⁷W（J/s）

太阳对地球的辐射斥力为：F_地=E/c·t=2.345×10¹⁷/2.998×10⁸x 1=7.822×10⁸N   然而，太阳地球之间的万有引力，经计算为：3.51×10²²N，对比之下相差14个数量级，辐射斥力实在是微乎其微！

我正处于迷茫的时候，想到，星系里为什么会有如此之多的恒星相聚在一起？我开始研究星系的辐射斥力，于是作出如下草图，加以思考，我突然发现，受辐射的面积与辐射强度同时都与恒星数量有关，辐射斥力提升的倍数将是两个星系恒星数平方的乘积。只要恒星数足够多，辐射压将超过万有引力。这一发现，使我无比激动，久久不能平静，记得那天是中国航天员杨利伟驾驶飞船返回地面的第二天。也是我研究史蒂芬·霍金著作《时间简史》所取得的第一个收获。

三，辐射压的表达式

1，两个恒星之间万有引力的大小与它们质量的乘积成正比，与距离的平方成反比，类比之下，两个恒星之间的辐射斥力的大小与它们相互辐射的光子数的乘积成正比，与距离的平方成反比。然而，受辐射恒星单位面积的光子数与辐射源恒星的总动量或总能量成正比。于是得到表达式：F=k·S₁ · S₂ ·p₁ · p₂ /R²   或    F=k·S₁·S₂·E₁·E₂/R²·c²   S₁  S₂  为两恒星的受辐射面积  p₁  p₂为两恒星的辐射总动量   E₁  E₂ 为两恒星的辐射总能量  R为两恒星的距离  c为光速常数  k为修正常数  F为辐射斥力。

2，同样，两个星系之间的万有引力的大小与星系质量的乘积成正比，与距离的平方成反比，类比之下，两个星系之间的辐射斥力的大小与它们相互辐射的光子数的乘积成正比，与距离的平方成反比。在含有x颗恒星的星系1里，辐射的总动量由p₁ 变为xp₁ ，受辐射面积由S₁ 变为xS₁ ，在含有y颗恒星的星系2里，辐射总动量由p₂ 变成yp₂ ，受辐射面积由S₂ 变成yS₂ ，星系之间的斥力：F_斥力=K·xS₁·yS₂·xp₁·yp₂/R²=K·x²·y²·S₁·S₂·p₁·p₂/R²   同理， F_斥力=K·x²·y²·S₁·S₂·E₁·E₂/R²·c²  这表明，含有多个恒星的星群，星团，星系里，辐射斥力将迅速增大，它与相互辐射的恒星数量的平方的乘积x² y² 成正比，而万有引力的增加只与恒星数量的乘积xy成正比。随着星系恒星数量的增多，其辐射压力比万有引力增加快xy倍，结果说明，只要星系里恒星数量足够多，其xy数值足够大，星系的辐射斥力将会超过万有引力。通常星系的恒星数量为50亿颗到100万亿颗（5×10⁹ -10¹⁴ 颗）。其辐射斥力比万有引力提升的幅度xy数值达10²⁰倍以上是绰绰有余的。

为什么会得到上述结果呢？1，受辐射面积与恒星数成正比。2，单位面积的光子数，由于辐射叠加，强度增大，也和恒星数成正比。所以，相互作用的光子总数会变得很大。

四，银河系与仙女系(编号M31)之间的辐射斥力估算

对星系辐射斥力作定量计算：在F_斥力=K·x²·y²·S₁·S₂·E₁·E₂/R²·c² 中，修正恒量K的数值犹如万有引力恒量G，须由实验测定，希望寄托有实验条件的科学家中，早日出现第二个卡文迪许式的人物。

本文对星系斥力的计算，避开修正恒量K，而是采用F=E/c·t 作出计算。由于太阳是普通的恒星，质量1.989×10³⁰ kg，半径6.963×10⁸ m，光子辐射总功率3.847×10²⁶ W(J/s)，其数据作为星系里恒星的平均值来计算。在现有不全面也不十分准确的天文数据资料的范围内做出估算。银河系：质量4.177×10⁴¹ kg，直径1.3011×10²¹ m（以14万光年计，1ly=9.2938×10¹⁵ m），恒星数3×10¹¹ 颗。仙女系：质量8.354×10⁴¹ kg，直径2.0446×10²¹ m（以22万光年计），恒星数4×10¹¹ 颗，与银河系距离为2.3504×10²² m（以253万光年计）。银河系对仙女系辐射功率为：仙女系受辐射面积/大球表面积x银河系总辐射功率=(2.0446/2×10²¹)² ·π/4·π·(2.3504×10²²)² x3x10¹¹ x3.8×10²⁶ = 5.39×10³⁴ （W或J/s）。银河系对仙女系的辐射斥力F₁ =E/c·t=5.39×10³⁴ /2.998×10⁸ ·1=1.799×10²⁶ （N）。仙女系对银河系辐射功率为：银河系受辐射面积/大球表面积x仙女系总辐射功率=（1.3011/2×10²¹ )2 ·π/4·π·(2.3504×10²²)²x4x10¹¹x3.8×10²⁶=2.911×10³⁴（W或J/s）。仙女系对银河系的辐射斥力F₂ =E/c·t=2.911×10³⁴/2.998×10⁸·1=0.971×10²⁶（N）。合斥力F=F₁+F₂=1.799×10²⁶+0.971×10²⁶=2.77×10²⁶（N）。

五，银河系仙女系万有引力与辐射斥力相比较 

经计算，银河系与仙女系之间的万有引力为4.22×10²⁸N，与其辐射斥力2.77×10²⁶N相比较，差距仍然较大。万有引力为万亿亿亿牛顿级，辐射斥力为百亿亿亿牛顿级，相差2个数量级。有以下原因加以探讨：

1，本星系群（银河—仙女星系群）尺度1000光年以内，含有50多个星系。以仙女星系为中心的卫星星系含有M33，M110，M32，NGC185，NGC147及其她多个仙女座矮星系，构成次级星系群；以银河星系为中心的卫星星系含有大小麦哲伦星系，大犬座，人马座，Crater 2，天龙座，大小熊座，船底座，天炉座，御夫座，牧夫座，六分仪座，狮子座等二十多个矮星系，也构成次级星系群。参与两个次级星系群相互辐射的恒星数量增加，其xy 数值增大，辐射斥力加强。

2，太阳是超新星遗迹演化形成的第二代甚至第三代恒星，重物质含量约为3%，相当10000个地球质量，光度与质量的比值较小（经计算为1.934×10^-4W/kg），超巨星的光度质量比值可以达到太阳的5000倍（9.67W/kg），与爱丁顿临界值近似相等。星系里第二代恒星的数量明显少于第一代恒星，如果用太阳光度（辐射总功率）和质量来度量星系总光度与总质量误差很大，所以，应当酌情考量。

3，银河系中心银球尺度约2万光年，光度很大，其中银核AGN光度（包含X射线γ射线光度）约是太阳光度的10¹¹倍以上，质量约是太阳质量的2×10⁶倍，计算其光度质量比约为9.67W/kg，与爱丁顿光度近似相等。仙女系中心的AGN光度质量比与银河系类同。

虽然缺乏有关天文数据供作定量计算，但由于上述3个原因可以看出，它们能大幅提升银河系与仙女系的辐射斥力与万有引力的比值，能使辐射斥力与万有引力处于同一数量级或辐射斥力略小于万有引力。这与科学观测，仙女系，蓝移光谱，约以每秒300km的速度向银河系运动相吻合。遥远的将来，银河一仙女星系群合并成一个更大的星系，具有更大的辐射斥力，存在于宇宙之中。

2019,07,18于浙江

《今日中国》1978-2018砥砺奋进辉煌40年特刊科技栏目刊登宇宙研究网站长吴东敏的文章：

中微子的结构与性质——探索微观世界之谜

见《今日中国》第70-72页

宇宙研究网沉痛宣告：本站顾问美籍核物理科学家张操教授于2018年12月26日在海南省三亚市人民医院安详逝世！享年76岁（1942-2018）。

中微子的结构与性质—探索微观世界之谜

宇宙研究网网站站长   吴东敏

1956年，美国物理学家莱茵斯（Reines）和柯万（Cowan）等人第一次通过实验直接探测到中微子的存在。之后60多年的继续探索中，科学家们分别从来自超新星爆发，太阳，核反应堆及其它地表大气实验中检测到中微子的存在，发现了较大的缪（μ）中微子和更大的陶（τ）中微子。

中微子是携带微小质量，不携带电荷的中性粒子，由于其质量极其微小，几乎不与其它粒子发生作用，因此不容易被科学仪器直接探测到，被科学家称为“鬼粒子”。

本人最近十多年的科学研究和总结中，从设计电子的内部结构模型时开始，创立了“二粒三构”理论学说，于2011年初版《宇宙的真谛》一书。对中微子的结构与性质及其在空间中的存在状态和微观世界的空间结构，简述如下，希望能给从事前沿科学实验研究的科学家提供参考，并与广大科学爱好者共同分享：

在二粒三构理论中，携带负电的光粒子表面吸附了大量携带正电的以太粒子，使整体呈电中性，成为中微子，其中质量引力和库仑引力使中微子成为较为稳定的粒子。中微子尺度约为10^-22-10^-23米（0.1-0.01仄米数量级），密度约为2.898亿吨/立方厘米。中微子的尺度与原子（尺度10^-10m）相比，相当于芝麻（尺度3×10^-3m）与太阳（尺度1.392×10⁹m）之比相差万亿倍；中微子比质子小1亿倍，比电子小1千万倍。

在二粒三构理论中，粒子自旋角速度由它的荷质比的大小来决定，因为中微子的荷质比等于零，所以它是不自旋的粒子。关于粒子自旋与天体自转的力学原因，在我的《宇宙的真谛》讲座中，已经作了说明。

中微子的速度，通常人们总认为与光速相同，其实不然。太阳内部的核聚变在光球层底部聚集了大量的光粒子，由于色球层以太物质的阻挡，光粒子间距特小，形成巨大的库仑斥力，它们被迫排列成光子链开始从光球层向色球层，日冕层，外太空辐射，辐射全波段各种波长的光。核反应生成数量很大的以太粒子团粒结构也向光球层，色球层，日冕层推进，从冕洞里逃逸出来形成以太泡沫结构向太空扩散。同时，在厚度2000多公里的色球层和300多万公里的日冕层里有大量的正微子（光粒子吸附了数量较多的以太粒子后携带正电的微子）和中微子形成，它们也与以太粒子一起，都能从冕洞中高速逃逸出来。少量电子，质子，α粒子（氦核）以致于形成氢原子氦原子也能从冕洞中出来，它们共同构成“持续太阳风”，太阳风的速度只有800-1000公里/秒（或0.8-1毫米/纳秒），藏在太阳风里的大量中微子由于动量太小，与探测器的传感探头的作用太微弱，科学家很难用现有的仪器探测到它们，这曾经成为“太阳中微子失踪案”。一部分中微子被地球大气或地表物质中的原子核和电子的牛顿引力吸收；另一部分中微子与电子或核子中的电子发生较为激烈的碰撞，表面失去部分以太粒子后成为负微子，它们在库仑斥力的作用下被散射或多次散射，速度降至很低，极小的动能传递给以太泡沫，失去动能以后滞留在以太泡沫之中处于振动状态，与以太泡沫结构相对静止的中微子立即吸收了周围的以太粒子后，重新变成稳定的中微子。空间以太泡沫结构中的正微子，中微子与少数负微子，不存在辐射机制，它们通常处于相对静止的热振动状态，与地球大气一起跟随地球自转。

中微子是构成磁场的物质，但没有磁性，任何单独的微观粒子均不具有磁性，宇宙中不存在“磁单极子”。在二粒三构理论中，揭示了光电磁热的本质，中微子正微子负微子的混合物称为电磁以太物质。一群微观粒子（电磁以太）的无序运动（无规则振动）形成“热”；有序运动（转动或者平动）形成“磁”；磁力的本质是大批粒子之间的牛顿引力。磁现象与热现象是电磁以太物质群体运动形成的物质现象，其强度与粒子总质量，速度或振幅的大小有关。太阳风沿太阳自转的切线方向飞出构成旋涡状磁结构向太空扩散直接到达地球，形成地球磁层。尺度为数百公里到上万公里的太阳“黑子”是核反应的废料以太团块形成的旋涡状结构，其内部包含有大量的光粒子，电子，核子团块，爆发时形成耀斑和磁暴，强烈的光电磁物质辐射形成“扰动太阳风”，磁暴产生大量的与光速相同的中微子辐射，在辐射过程中发生振荡，形成质量较大的中微子，才有可能于1998年被日本超级神冈探测器探测到。

许多中微子聚合成较大的稳定型的中微子现象，科学家美其名曰：中微子振荡现象。1985年，美国的史沫莱（Smalley）与英国的克罗脱（Kroto）首次制得由60个碳原子构成的足球烯（C60），又叫富勒烯。同理，人们想到由许多个中微子构成的结构，它们由于极高密度极小间距而具有超强引力，形成更大的稳定结构，其物理性质与基本的中微子相同，但具有更大的质量。与富勒烯类似，性质相同质量不同的中微子具有多种“味”，而不仅仅是缪中微子和陶中微子。中微子振荡的力学原因，是因为两束中微子接触时，由于万有引力而聚合成质量更大的中微子；这种接触只能是沿同一方向运动，慢慢靠拢，轻轻地接触。如果快速接触，如此高密度粒子的碰撞力是很大的，会使中微子表面失去一些以太粒子成为负微子，两个负微子由于库仑斥力不但不会聚合，而且会迅速飞开。中微子振荡实验采用的中微子束流应具备四个条件，否则效果不好。1，束流的强度要大，即每立方米所含有的中微子数要足够多。2，束流速度要大，接近光速为好，速度大的中微子其横向振幅小，才能与其它中微子聚合。3，两束中微子的混合角度要小，达到慢慢靠拢，轻轻接触，避免碰撞。4，束流的基线要足够长。如果短了，就没有足够的时间聚合成较大的中微子。核裂变反应堆，大型强子对撞机周边的中微子能流密度高，速度快，只要基线足够长，适合做中微子振荡实验。基线尺度有数公里以下，也有数十数百公里以上，欧洲核子中心（CERN）地下实验室到意大利格兰萨索实验室的基线长732公里，太阳中微子实验基线长15000万公里。2001年，加拿大萨德伯里天文台发现三种中微子振荡现象，它们应该是扰动太阳风与持续太阳风长基线混合产生的振荡现象。

空间中的中微子，正微子，负微子之间在不同的环境里会发生互相变换，它们之间的存在比例处于不同的动态平衡之中。中微子正微子失去表面的部分以太粒子会变成负微子，负微子中微子在以太粒子丰富的环境中会变成正微子。光辐射被浓密的云层或物质吸收以后，光粒子吸收周边的以太粒子后变成负微子。在地球大气层内通常的空间中，存在浓密的以太泡沫，所以负微子存在的比例较小。一部分中微子正微子作为电子电场磁场的旋涡物质被携带，电子束发生激烈振荡的时候，多数中微子正微子表面失去以太粒子后变成裸光子而发出强烈激光。地球自转，在两极附近及上空，自转的中微子正微子束流存在的浓度较大，形成磁极；扰动太阳风中的重粒子洒过极区上空，与中微子正微子发生碰撞和相互散射，中微子正微子表面失去以太粒子后产生美丽的极光。宇宙中所有的发光现象分为两类：1，电子与正电子解体发光，包括恒星发光，裂变聚变发光。2，电磁以太发光，包括中微子正微子负微子表面失去以太粒子而发光。

中微子能随意无阻挡的穿过金属导线，同时也大量的存在于金属导线之中，成为电阻物质。导线中金属原子间的自由电子吸附了空间中大量的正微子成为电流物质，大批正微子在导线中快速流动来输送电能，在用电器中产生光热磁等各种效应。无数中微子在导线中无规则的热运动阻挡正微子流的通过成为电阻，科学家通常采用降低导线温度到-273⁰C附近，使中微子成为静止状态，让正微子流无阻挡通过；同时，静止状态的中微子能吸附以太粒子转变为正微子，使导线成为“超导体”。

（2018,11于浙江）

《今日中国》2018年3月聚焦全国两会特刊科技栏目刊登宇宙研究网吴东敏的文章：

电子与正电子的内部结构——暗物质之谜

见《今日中国》第42—44页

电子与正电子的内部结构        暗物质之谜

                             宇宙研究网  吴东敏

人类科学的发展进入到20世纪，终于发现原子的核式结构。由质子与中子组成的原子核，与核外宽敞的空间中高速运动的电子共同构成了原子世界。初步探明了质子中子电子的半径尺度，质量，电荷。有数据表明，质子的半径为1.1128×10^-15米，质量为1.6726×10^-27公斤；中子的半径为1.1133×10^-15米，质量为1.6749×10^-27公斤；电子的半径为9.0873×10^-17米，质量为9.1095×10^-31公斤。经计算，质子中子电子具有相同的密度为0.2898×10¹⁸公斤/立方米，即2.898×10⁸吨/立方厘米，约等于每立方厘米2.9亿吨的质量。然而，质子中子电子仍然不是不可再分的基本粒子，许多的实验观测说明电子与正电子存在于质子中子内部，它是比所谓的“夸克”更小的基本粒子。把电子束加速到数千万电子伏特的能量与靶标物质发生作用（打靶），分离出正电子束，再把它导入到储存环与高能电子束对撞。从定量分析结果表明，一对正负电子湮灭产生两个伽马光子。电子正电子皆由更小的难以观测到的暗物质粒子所构成还是正负电子湮灭化成能量，提到了科学工作者的研究视野之中。

本人认为，物质化为能量是一种唯心主义的设想，理由是它不能阐述物质化为能量的具体机制和令人信服的具体理由。而本人坚持信奉“物质不灭定律”，从2005年开始，从理论上研究电子与正电子的内部和外部结构，建立了“二粒三构”的理论学说。

电子内部由许许多多质量非常小的基本粒子构成，它携带负电，我称它为D粒子。许许多多携带负电的D粒子之间必须有更加小的携带正电的中介粒子把它们粘合在一起，我把这更小的粒子命名为M粒子。由D粒子与M粒子的不同组合，构成了电子与正电子的内部结构模型。进一步的研究中，光的本性是许许多多一大批D粒子处于辐射状态时表现出来的现象；而M粒子构成的无边无际的空间泡沫结构，它具有平均密度非常低，弹性非常小刚性特别大，结构非常脆弱的特性，是光传播的媒质。所以我在2011年首次发行的《宇宙的真谛》一书里，把D粒子变更为“光粒子”，把M粒子变更为“以太粒子”。这是对科学发展历史的尊重，对400年前近代科学始祖笛卡尔和伟大的物理学家爱因斯坦的敬仰，因为D和M是本人名字的第一个字母。不能把吞天之功归于己有。

光粒子并不发光，属暗物质粒子。量子物理始祖德国物理学家普朗克公式E=hν和爱因斯坦公式E=mc²，经过了100多年的考验，获得科学界的共同认可，从这两条公式，很容易计算出光粒子的质量为7.373×10^-51公斤，电子质量是光粒子质量的1.235×10²⁰倍，相当于12350亿亿倍。伽马光子的频率在10¹⁸-10²²之间，证明理论计算与实验观测相符合。一个电子解体释放出12350亿亿个光粒子，库伦斥力以巨大的荷质比（1.7587×10¹¹库伦/公斤）驱使光粒子以约每秒30万公里的速度飞行，输出动能。原子弹氢弹威力的本质是其中的核燃料中有部分电子正电子解体，大批光粒子之间形成巨大的库伦斥力，破开弹壁形成急剧的体积膨胀而释放能量（动能）。光粒子的密度与电子相同，也是2.898亿吨/立方厘米，可以计算出光粒子的半径为1.8245×10^-23米，光粒子的体积为2.5438×10^-68立方米；计算出光粒子的电量为-1.2966×10^-39库仑。

以太粒子是更小的暗物质粒子，半径尺度在光粒子尺度的1%到0.1%范围内，其形成的结构与现实世界比较相符，我选择0.4% ；如果光粒子是直径1米的钢球，而以太粒子就如4毫米的钢珠。同理，可以计算出以太粒子的半径为0.7298×10^-25米，体积为1.6282×10^-75立方米，质量为4.718×10^-58公斤，密度2.898×10⁸吨/立方厘米。以太粒子携带非常小的正电荷，荷质比很小，不自旋。两个以太粒子接触时，其万有引力略大于其库仑斥力。光粒子的质量是以太粒子质量的1.5627×10⁷倍。

没有处于辐射状态的光粒子，在自由空间中会吸附以太粒子，形成比较稳定的光子以太粒子球。主要有三类：中微子，正微子，负微子；它们属于电磁以太物质；它们是构成磁场的物质，但它们本身不具有磁性；它们的有序运动（转动或者平动）形成“磁性”；它们的无序振动形成“热”，振动频率与振幅越大，表现出来的温度越高。这三类电磁以太物质都属于暗物质。

电子因荷质比最大而高速自旋，外表吸附了大量的以太物质主要有中微子正微子，形成“电子旋涡”。同步辐射光源与自由电子激光光源是前沿物理的热门话题，其本质内容是高能电子束里的电子表面旋涡物质在激烈振荡挤压碰撞时，大量的中微子正微子的表面失去以太粒子变成“裸光子”产生的辐射现象。光辐射的频率由光源周围的以太物质的浓度和所含的光子数量密度来决定。

正电子由正微子靠万有引力聚合而成，由于结构性质的稳定性不好而容易衰变成正微子。正电子荷质比小自旋速度慢，不容易携带许多旋涡物质。正负电子对撞机里的正电子束不适合加到很高的能量。正微子与人们的生活密切相关，所有电机电器设备的导线中流动的电流，其本质是正微子气体在流动，正微子气体含量的浓度决定电压的高低。太阳风含有数量很大正微子，它以800到1000公里/秒的速度连续向空间扩散，探测到指向地球的电压降约为100伏/米。

牛顿力与库仑力是基本的暗物质粒子结构形成与运动的动力，也驱动宏观宇宙物质结构的运动与演化。最激烈的表现为“两种燃烧”，分述如下：

低密度天体的表面燃烧，以中等质量恒星太阳为代表。其实质是表面光球层下发生着无数颗剧烈的氢聚变爆炸，形成太阳的“米粒组织”，产生的重物质向中心沉降，而无数的光粒子则从光球底层出发向空间辐射；以太粒子趁机从冕洞中挤压出来形成泡沫（类似吹肥皂泡），迅速向空间扩散，同时挤出来的还有部分中微子，正微子等暗物质粒子，并伴有极少数的电子，质子，阿尔法粒子，共同形成太阳风。光辐射和部分中微子正微子到达地球表面被大气吸收，形成电离层，也有部分中微子到达地球表面，被我们身边的物质和包括我们自身的原子吸收，沉降在原子核的表面。几乎所有的中微子速度只有约800到1000公里/秒，由于能量太低，无法到达地下能被安装在数百米深的中微子探测器检测到，此为“太阳中微子失踪案”。只有，高能的宇宙射线或伽马射线暴以30万公里/秒撞击地表原子，产生大量的速度接近光速的中微子，才有可能被地下探测器俘获。所以，暗物质其实就在我们的身边。

高密度天体的表面燃烧，以超新星遗迹M1天体蟹状星云内部的中子星为典型。中子星密度在1到2.898亿吨/立方厘米之间。宇宙中任何高密度天体中子星或“疑似黑洞”的密度都不能超过基本粒子光粒子与以太粒子的密度。中子星可以看成一个巨大的原子核。超新星爆发的辐射即将结束之时，中子星表面的大规模裂变反应形成的燃烧现象立即开始。由于中子星体积很小，形成燃烧的表面以太粒子浓度非常高，所以中子星辐射会以伽马射线为主，部分在外围有逐步衰减成X光子，紫外光子，可见光子，原因是光粒子的间距逐步拉大，即波长加大。蟹状星云位于金牛座，直径6光年，距离地球约6500光年，是科学界最热门的天文观测目标之一。

高密度天体的表面燃烧，最重要的是星系中心的“活动星系核”，典型代表是本星系群中的两个螺旋星系，银河系与M31星系（仙女座大星云M31，直径22万光年，距地球约254万光年）和M83棒旋星系（直径11.5万光年,距离地球1521万光年）的中心，存在着十分巨大密度不超过2.8亿吨/立方厘米的超巨型中子星在燃烧，其性质也是表面大规模的裂变爆炸。

我们的银河系有两条主旋臂，旁边有多条支臂，悬臂内有大量的裂变后产物，各类轻核物质及氢原子气体，成为新一代恒星的原料，形成恒星和星团。暗物质以大量高浓度以太物质和气体尘埃存在于悬臂之间的广袤空间中，也存在于悬臂内星际之间的巨大空间中，我们的太阳在银河系的英仙臂与人马臂之间的猎户支臂内侧上，距离银盆中心约2.7万光年。银河系直径为10到12万光年，呈扁球状，以直径10万光年的球体估算，银河系的体积约为4.43×10⁵⁰立方米。长期从事银河系总质量探测的科学家主要根据大量星团或恒星或气体的质量，位置，速度数据计算星系总质量，目前天文学家断定银河系总质量是太阳质量单位的1万亿倍左右，约为19.89×10⁴¹公斤，由恒星，气体，尘埃和神秘暗物质混合组成。可见物质2015年测算值是2100亿个太阳质量单位，经计算为4.1769×10⁴¹公斤，总质量是可见物质质量的4.76倍。可见物质的体积经计算仅仅为2.965×10³⁸立方米，可以忽略不计。由此可以计算出银河系空间的平均密度为3.547×10^-9公斤/立方米。太阳距离银河系中心2.7亿光年，所以太阳系空间密度接近银河系平均密度。再经计算，此密度与地球表面空气密度相比，空气密度比大气层外的空间暗物质密度大3亿6千万倍。暗物质主要以空间磁场物质，空间电场物质，光传播的弹性媒质形式存在于密度如此稀薄的空间中。

（2018年元月）

【编者按】

由于具有清洁无污染、原料几乎取之不尽、安全性高等优点，核聚变被视为一种近乎用之不竭的理想能源。

2016年12月12日，我国自主研制的热核聚变核心部件，率先通过了国际权威机构认证。同时，我国可控核聚变试验也制造出了比太阳中心温度还要高的氢等离子体，并且稳定燃烧了一分多钟，创了世界纪录。另据报道，美国麻省理工学院的研究人员成功在核聚变反应堆中实现了2.05个大气压的突破，比上个世界纪录提高了15%。俄罗斯推出新型可控核聚变反应堆有望于10年后可用……人类对核聚变的研究近年“捷报频传”。

不过，宇宙研究网的吴东敏认为，我们距离核聚变稳定、可行、可靠的应用看起来总是“这么近却又那么远”。同时，他指出，科学界需要拓展研究思路，为此，全面清晰地认识原子核的结构和性质变得非常重要。

“二粒三构”理论中的原子核结构及性质

文￨宇宙研究网站长吴东敏

人类为了获得永不枯竭的清洁能源，盼望着稳定可靠的“可控核聚变装置”的研制早日取得成功。

60余年来，世界科学家们一直在为之做着努力。近几年来，这一科学研究终于有所起色，中国全超导托卡马克核聚变实验装置EAST和欧美中俄日韩印等7国共同启动的国际热核聚变堆ITER的进展，似乎给人们的期望带来了曙光。可控核聚变实验装置除了磁约束高温等离子体托卡马克装置以外，还有超强激光束加热惯性约束核聚变装置。但总的来看，稳定可靠可行的“可控核聚变热电装置”看起来离我们总是“这么近却又那么远”。

为了拓展思路，我们必须对原子核的结构和性质作全面清晰的了解。2011年，我写有小书《宇宙的真谛》，在“二粒三构”理论中描述了原子核的结构与性质，在此做简单介绍，希望能为世界科学界提供一点参考。

长期的科学实验表明，所有元素及其同位素均由不同数量的质子和中子组合而成：

一、质子内部由电子与反电子（正电子）相间排列成正六面体（正方体）。正六面体的8个顶点均为正电子，12条棱由6个正电子和5个电子相间排列而成。正六面体内部正电子与电子的总数为11×11×11=1331个，其中正电子数666个，电子数665个。质子整体携带一个正电子电量。

二、质子的外层吸附了大量的中微子和部分正微子与负微子。中微子、正微子、负微子在二粒三构理论中被称为电磁以太物质。电子与正电子的质量相当，在实验探测中，质子质量是电子质量的1800倍，所以质子表层电磁以太的总质量与电子质量相比为：1800-1331=469（倍）。故此，质子表面有一层较厚的电磁以太保护圈。

三、中子内部也由电子与反电子（正电子）相间排列成正六面体。正六面体的8个顶点中，4个相对顶点为电子，另外4个相对顶点为正电子，12条棱均由6个电子和6个正电子相间排列构成。正六面体内部电子和正电子总数为12×12×12=1728个，其中正电子数864个，电子数也是864个。

四、中子的外层吸附了少量的中微子及正微子和负微子。在实验探测中，中子质量是电子质量的1801倍，所以，中子表层电磁以太总质量与电子质量相比：1801-1728=73（倍）。故此，中子表面有一层稀薄的电磁以太保护圈。

五、质子与中子统称核子。我在2011年出版的《宇宙的真谛》一书中，强调了核子的“保护圈”与“保护伞”两个概念。质子整体呈正电性，吸附的电磁以太物质较多，表层形成的保护圈较厚，所以质子在任何极端条件下（数亿度高温下）仍然十分稳定。在观测中，单独游离的中子，由于表层的保护圈很薄，十分不稳定，容易衰变，通常寿命只有15分钟。中子只有在质子旁边才能保持长期稳定，质子是中子的“保护伞”。原因是，携带正电荷的质子不但可以吸收携带负电的光子或负微子，而且可以排斥携带正电的正微子，使带电粒子不会伤害到中子。84号钋以上的重元素，中子数超过质子数过多，有些中子离质子较远，得不到质子电场的保护，容易衰变，所以，重核具有放射性。中子衰变成电子和正电子，正电子很不稳定，很快会衰变成正微子和中微子。重核的β衰变产物其中有电子流、正微子以及中微子。

六、核子的密度很大。在α粒子轰击金箔的实验观测中，探测到金原子核的密度是980万吨/立方厘米。所以，核子的密度应在1000万吨/立方厘米以上。核子的硬度极大，从原子结构图可以看出，核子内部及表面的硬度比金刚石的硬度大多少个数量级难以估计。

七、核力的本质。核子表面的保护圈使核子表面电子与正电子之间的电场处于闭合状态。只有核子剧烈振动，温度达到500万度，中子表面的电磁以太保护层蒸发或温度达到1亿度至1亿5千万度，质子表明坚硬较厚的电磁以太保护层蒸发以后，核子表面电场才会开放，此时，质子与中子、中子与中子发生热碰撞，可以发生核聚变。质子与质子由于都携带正电，发生相斥而不能聚合。核力的本质是库伦引力。

八、典型的可控核聚变反应是氢核、重氢核、超重氢核聚变成氦核的聚变反应。将氢、重氢、超重氢混合气体加温到成为高温等离子体达到500万度以上，再经过脉冲放电、惯性压缩和超强激光点火，使核子强烈碰撞，使中子表层的电磁以太挥发、部分中子解体，然后电子、正电子、核子发生碰撞，正电子与部分电子解体，释放出核能，而后高温等离子体的温度进一步上升到1亿度以上，此时，重氢核表面的保护层已经蒸发，重氢核与超重氢核发生碰撞，中子与中子、中子与质子的表面库伦引力，进而把两个重氢核聚合成氦核。控制点火和核燃料浓度，使反应堆的温度不会过高又不至于使反应堆熄火，因此可以实现可控核聚变的能量输出。

除了磁约束高温等离子体托卡马克核聚变装置以外，还有惯性约束强激光或高能粒子束点火核聚变装置，此外，科学家还要有更大的视野，更多的方法，更高的智慧，探求新的途径。

九、核能的本质。在裂变链式反应中，中子轰击重核，把连接重核的几个中子打出来，使重核裂变成两个较轻的核。质子数不变，中子数会减少。在聚变反应后，质子数不变，中子数也会减少。核反应的质量亏损主要是部分中子解体，中子内部电子和正电子解体变成光子和以太物质并释放出能量，这是核能的本质。在“二粒三构”理论中，一个电子含有约100亿亿个携带负电的光粒子。电子解体后，光粒子之间巨大的库伦斥力，急剧的体积膨胀和光辐射，具有很大的能量。正电子所含有的光粒子数较少，解体后释放光粒子和正微子、中微子等以太物质，能量稍小。

十、传统的β衰变，核子释放电子流在实验中得到无数次证实。1932年，美国物理学家安德森在拍摄宇宙射线穿过云室径迹时，发现正电子。这些实验观测都可以证明，电子与正电子是核子的组成部分。

2016年3月，中科院上海光机所强场激光物理国家实验室“超强超短激光（拍瓦飞秒激光装置）成功产生反物质实验”，利用超强激光与高压氩气靶相互作用，成功分离出电子流与反电子流（正电子流）。强有力地证明了核子内部是由电子与正电子构成的事实。这对20世纪50年代以来国际物理学界逐步建立起来的高能粒子物理学夸克理论，提出了严峻挑战。

（2017年3月《今日中国》两会特刊科技栏目50-51页刊出上述文章。）

“二粒三构”理论中的原子核结构及性质

宇宙研究网   吴东敏

人类为了获得永不枯竭的清洁能源，盼望稳定可靠的“可控核聚变装置”早日取得成功。世界科学家经过60余年的努力，尤其是近几年的发展，中国全超导托卡马克核聚变实验装置EAST和欧美中俄日韩印等7方共同启动的国际热核聚变堆ITER似乎给人们的期望带来了曙光。可控核聚变实验装置除了磁约束高温等离子体托卡马克装置以外，还有超强激光束加热惯性约束核聚变装置。稳定可靠可行的“可控核聚变热电装置”离我们看起来很近却还很遥远。为了拓展思路，我们必须对原子核的结构和性质作全面清晰的了解。2011年，我写有小书《宇宙的真谛》，在“二粒三构”理论中描述了原子核的结构与性质，希望对世界科学界提供参考和指导作用。

长期的科学实验表明，所有元素及其同位素均由不同数量的质子和中子组合而成：

一，     质子内部由电子与反电子（正电子）相间排列成正六面体（正方体）。正六面体的8个顶点均为正电子，12条棱由6个正电子和5个电子相间排列而成。正六面体内部正电子与电子的总数为11×11×11=1331个，其中正电子数666个，电子数665个。质子整体携带一个正电子电量。

二，     质子的外层吸附了大量的中微子和部分正微子与负微子。中微子，正微子，负微子在二粒三构理论中称为电磁以太物质。电子与正电子的质量相当，在实验探测中，质子质量是电子质量的1800倍，所以质子表层电磁以太的总质量与电子质量相比：1800-1331=469（倍）。故此，质子表面有一层较厚的电磁以太保护圈。

三，     中子内部也由电子与反电子（正电子）相间排列成正六面体。正六面体的8个顶点中，4个相对顶点为电子，另外4个相对顶点为正电子，12条棱均由6个电子和6个正电子相间排列构成。正六面体内部电子和正电子总数为12×12×12=1728个，其中正电子数864个，电子数也是864个。

四，     中子的外层吸附了少量的中微子及正微子负微子。在实验探测中，中子质量是电子质量的1801倍，所以，中子表层电磁以太总质量与电子质量相比：1801-1728=73（倍）。故此，中子表面有一层稀薄的电磁以太保护圈。

五，     质子与中子统称核子。我在2011年出版《宇宙的真谛》一书中，强调了核子的“保护圈”与“保护伞”两个概念。质子整体呈正电性，吸附的电磁以太物质较多，表层形成的保护圈较厚，所以质子在任何极端条件下（数亿度高温下）仍然十分稳定。在观测中，单独游离的中子，由于表层的保护圈很薄，十分不稳定，容易衰变，通常寿命只有15分钟。中子只有在质子旁边才能保持长期稳定，质子是中子的“保护伞”。原因是，携带正电荷的质子不但可以吸收携带负电的光子或负微子，而且可以排斥携带正电的正微子，使带电粒子不会伤害到中子。84号钋以上的重元素，中子数超过质子数过多，有些中子离质子较远，得不到质子电场的保护，容易衰变，所以重核具有放射性。中子衰变成电子和正电子，正电子很不稳定，很快衰变成正微子和中微子。重核的β衰变产物其中有电子流，正微子，中微子。

六，     核子的密度很大。在α粒子轰击金箔的实验观测中，探测到金原子核的密度是980万吨/立方厘米。所以核子的密度应在1000万吨/立方厘米以上。核子的硬度极大，从原子结构图可以看出，核子内部及表面的硬度比金刚石的硬度大多少个数量级难以估计。

七，     核力的本质。核子表面的保护圈使核子表面电子与正电子之间的电场处于闭合状态。只有核子剧烈振动，温度达到500万度，中子表面的电磁以太保护层蒸发或温度达到1亿度至1亿5千万度，质子表明坚硬较厚的电磁以太保护层蒸发以后，核子表面电场才会开放，此时，质子与中子，中子与中子发生热碰撞，可以发生核聚变。质子与质子由于都携带正电，发生相斥而不能聚合。核力的本质是库伦引力。

八，     典型的可控核聚变反应是氢核，重氢核，超重氢核聚变成氦核的聚变反应。

H₁²+H₁³——He₂⁴+n₀¹    2H₁²——He₂⁴    H₁¹+H₁³——He₂⁴

将氢，重氢，超重氢混合气体加温到成为高温等离子体达到500万度以上，用脉冲放电，惯性压缩，超强激光点火使核子强烈碰撞，使中子表层的电磁以太挥发，部分中子解体，然后电子，正电子，核子发生碰撞，正电子与部分电子解体，释放核能，高温等离子体的温度进一步上升到1亿度以上，此时，重氢核表面的保护层已经蒸发，重氢核与超重氢核发生碰撞，中子与中子，中子与质子的表面库伦引力，把两个重氢核聚合成氦核。控制点火和核燃料浓度，使反应堆的温度不会过高又不致于反应堆熄火，达到可控核聚变的能量输出。

除了磁约束高温等离子体托卡马克核聚变装置以外，还有惯性约束强激光或高能粒子束点火核聚变装置，此外，科学家还要有更大的视野，更多的方法，更高的智慧，探求新的途径。

九，     核能的本质。在裂变链式反应中，中子轰击重核，把连接重核的几个中子打出来，使重核裂变成两个较轻的核。质子数不变，中子数会减少。在聚变反应后，质子数也不变，中子数也会减少。核反应的质量亏损主要是部分中子解体，中子内部电子和正电子解体变成光子和以太物质释放出能量，这是核能的本质。在“二粒三构”理论中，一个电子含有约100亿亿个携带负电的光粒子。电子解体后，光粒子之间巨大的库伦斥力，急剧的体积膨胀和光辐射具有很大的能量。正电子所含有的光粒子数较少，解体后释放光粒子和正微子，中微子等以太物质，能量稍小。

十，     传统的β衰变，核子释放电子流在实验中得到无数次证实。1932年，美国物理学家安德森在拍摄宇宙射线穿过云室径迹时，发现正电子。这些实验观测都可以证明，电子与正电子是核子的组成部分。

2016年3月，中科院上海光机所强场激光物理国家实验室，超强超短激光（拍瓦飞秒激光装置）成功产生反物质实验，利用超强激光与高压氩气靶相互作用，成功分离出电子流与反电子流（正电子流）。强有力地证明了核子内部由电子与正电子构成的事实。对20世纪50年代以来国际物理学界逐步建立起来的高能粒子物理学夸克理论提出严峻挑战。

2017,01,16于上海

就我国发射“量子通信卫星墨子号”有感

宇宙研究网  吴东敏

近几年来，“量子通信”颇受关注。如果对量子通信的可行性与实用性在理论上和地面实验上还一片茫然的情况下就盲目地向天空发射量子通信实验卫星，势必造成巨大的资源浪费。

一，     关于量子通信的可行性问题

量子通信的基本问题是如何把信号（如：视频信号，音频信号，数据，多媒体信号）或经数字化后的信号调制到量子中去或者你们认为的量子态或量子比特中去进行发送，还有传输，接收，解码等许多具体操作问题。大家认为潘建伟和郭光灿两位院士非常有必要向国人详细解答。如果不谈上述这些问题，你们可能会被认为是一种学术忽悠或者欺诈。

以人们熟知的电视信号传输为例：电视信号包括7种信号（亮度信号，色度信号，行同步信号，场同步信号，色同步信号，行消隐信号，场消隐信号）首先进行编码，我国采用逐行倒相正交平衡调幅制，即PAL制，对射频载波进行调幅，然后与伴音调频信号一起输入到天线或有线电缆中去。音频视频信号对高频载波（微波，无线电波，红外光波，可见光波）进行调制，通常的调制方法有调频，调幅，调相三种，已经能够顺利地实现完成。在接收端经选频，放大，检波，解调，解码等程序实现音频视频信号的还原。

“波”可以实现连续信号的传输，在理论上可行，在实践上成功。现行的主要三种通信技术手段有：无线电通信，微波通信（卫星微波通信，手机通信），光纤通信都属于载波通信或称“波”通信。

量子作为不连续的分立粒子，容纳，接受连续的音视频数据信号的调制是一件不容易的事情。对于量子这个“妖精”的本来面目，前辈科学家普朗克，波尔，德布罗意，薛定谔，海森堡，狄拉克等权威人士始终没有认识清楚，请问两位院士你们认清了吗？量子的波粒二象性只是量子现象的表观特征，所有的量子理论仍在探索，验证之中。贝尔不等式不能说明什么问题，诸如此类理论来说明某些问题，证明某些问题都是苍白无力的，它仅仅供作思维问题上的参考而已。在量子的本来面目不清楚的前提下谈量子通信的信号调制，解调，解码问题为时太早。如果量子通信不成功，其趋势必然要搞偷梁换柱，移花接木，暗度陈仓，仍然回到“波”的通信中来，否则无法向国人交代。

二，     激光光纤通信

1960年，美国科学家梅曼发明了世界第一台激光器——红宝石固体激光器以来，激光器的类型和应用飞速发展。

在激光通信应用方面的科研有：激光光纤通信和激光大气通信（或称激光空间通信）。

激光光纤通信与电通信方式比较，有频带宽，容量大，信号传输质量高，抗电磁干扰，保密性强等许多优点，已经成为现代主要的通信手段之一。光纤通信的载波通常选在近红外波段，其波动性明显，粒子性较弱。在激光光源的输出端虽然掺有红外光量子，但在光路转弯半径较小处，光量子会从光导纤维的表层逃逸出来，因为光量子爱走直线。因此，光纤只能输送光波（光纤的全反射）而不是光量子。所以，激光光纤通信是光波通信而不是量子通信。

我认为由潘院士主导的北京至上海千余公里长程的光纤量子通信干线是不能实现量子通信的。理由如下：

为了提高光源的量子效应。1，选用绿色或蓝紫色激光；2光纤外表镀金属反射膜以防量子泄漏；3光纤或光缆直线布设。

但是，仍然有不可逾越的难题无法克服：

光量子穿越光导纤维的长度或深度十分有限，可能只有数百米光量子就被吸收殆尽了。总不能每百米就建设一个中继站吧！光在液态透光媒质水中的光速约为22万公里/秒，穿透深度在300米左右，可以从蛟龙号潜水器多次在马里亚纳海沟深潜观测实验中证实，海面下300米已是一片漆黑。光在固态透光媒质玻璃纤维中的光速约为20万公里/秒，穿透深度估计不会超过300米。如果只有300米的通信距离，即使可能实现量子通信，其实用性几乎没有多大意义。北京至上海的通信干线得建3000多个中继站呀！

由此看来，北京上海光纤通信干线只能是普通的激光光波通信，而不可能是量子通信。由于光纤中的光速只有20万公里/秒，北京至上海信号延时约5毫秒左右，要比两地之间的电通信还慢一些。但两地至赤道上空36000公里高度的同步卫星传送信号，往返加纬度距离在90000公里以上，比较距离增大90倍，信号延时约300毫秒。两地的光纤通信时间比同步卫星的通信时间缩短60倍，可不要误认为是超光速60倍，其实是距离缩短的缘故。光纤通信需要在每50到数百公里距离范围建立一个中继站。

三，     激光大气通信（空间通信和激光卫星通信）

大气对光的吸收和散射作用较强，早晨和晚边的太阳发红说明厚厚的大气吸收和散射了除红光以外的可见光。大气对红光和红外光的吸收很少。因此，激光大气通信采用红外波段的几个窗口为好。近红外波段800-1300纳米，1500-1900纳米为优选，中红外波段太赫兹波段8000-14000纳米，一般不采用，已经偏离激光通信范围。

近红外窗口基本上满足全天候激光通信的要求，是量子通信卫星选用的波段。

激光大气卫星通信要实现两地通信的同步接受跟踪难度较大，尤其是多地多用户的通信更是难上加难。高轨道的地球同步卫星离地太远；低轨道通信卫星离地约800公里，须建立许多个卫星构成的全球激光通信网络，激光束的方向性很强，只为少数用户服务，维护成本很大，在经济上很不划算，因此，实用性价值不高。而卫星的微波通信实现地面空间全覆盖，可容纳不计其数的（手机）用户同时使用。卫星微波通信是个好的方法，前景广大，应不断开发。而红外激光大气卫星通信则前途渺茫，人们应该抛弃这个研究项目。而我国发射的量子通信卫星更是荒唐，别说是量子通信不能实现，即使是实现了也无实用价值。真不应该把钱拿去做无价值的试验。

量子通信是个死胡同，自激光器发明以来的50多年中，无法统计有多少批次的科学家已经从这个死胡同里走进去又走出来。在科技发达的西方国家里，不乏智商低落的科学家，他们相信非局域性量子纠缠的超距作用，那是伟大的“神”的力量。这些洋垃圾传播到中国的时候，每位有头脑的科技工作者，科技爱好者应有独立思考的精神，不随波逐流。历史将会检验一切。

物理学研究需警惕唯心主义的“魅惑”

文/宇宙研究网网站站长   吴东敏

在物理学领域，超距作用是物理学史上出现的关于作用力及传递媒介的一种观点。这一观点认为，相隔一定距离的两个物体之间存在着直接，瞬时的相互作用，不需要任何媒质传递，也不需要任何传递时间。与之相对立的观点被称为近距作用或接触作用。

量子纠缠描述的是两个粒子互相纠缠，即使相距遥远距离，一个粒子的行为将会影响另一个的状态。当其中一颗被操作（例如量子测量）而状态发生变化，另一颗也会即刻发生相应的状态变化。

这几种观点自诞生以来，一直存在着此消彼长的相互博弈。

近代物理学400多年以来，从主流观点来看几乎所有的物理学家都认为，物质之间力的作用方式只能是近距作用，不可能是超距作用。

近代科学始祖笛卡尔提出的太阳系起源的“漩涡说”，曾经是17世纪最有权威的宇宙论。他认为宇宙空间中的物体不存在“超距作用”，并最早将亚里士多德的“以太”观念引入到科学里来，作为中间媒质传递力的作用，解释磁力和月球对潮汐的作用力。

早在牛顿以前，当时的大多数自然哲学家也都认为超距作用带有神秘色彩，而更倾向于近距作用观点。

1686年，牛顿提出万有引力定律，表达了天体之间或粒子之间的引力关系，但并未解释引力的传递过程和作用时间。从牛顿力学的观点，超距作用可以视为一种现象，也就是说牛顿的引力定律某种程度上支持超距作用观点，但牛顿本人并不认为引力是超距的，他相信以太的存在。只是由于人们没有找到以太存在的证据，以太模型也都存在缺陷，所以，牛顿的弟子认为以太并不存在，天体之间的引力是超距作用，可以认为是比光速快得多的瞬时作用。因此，把引力作用中的“超距”信条归之于牛顿是不正确的，而应归之于其学生。

1837年，法拉第提出电场，磁场的概念，用电力线，磁力线来表达电磁相互作用，用“场”的概念取代以太和用电磁以太来表达物质的近距作用。之后，麦克斯韦用偏微分方程组来描述电场，磁场及其性质，被很多物理学家视为经典电磁场理论而接受。这些研究促进了超距作用的衰落和近距作用的确认。再后来，爱因斯坦沿着麦克斯韦的思路，修改了牛顿的万有引力概念，也用“场”的概念和引力场偏微分方程来表达引力，用引力场取代笛卡尔的以太，物理学家们同样接受。而他认为真空中光速是一切物理作业传播速度的极限，也就排除了瞬时超距作用的可能性。

可以看出，这些物理学家的共同观点是：用物质（以太或场）的近距作用形式来传递相互作用，而不相信物质之间存在超距作用。

爱因斯坦引力场方程是条难解的二阶非线性偏微分方程，它的两个近似解史瓦西解和克尔解都把爱因斯坦时空导入奇点。对此，霍金在其名著《时间简史》中说道：“经典广义相对论由于预言无限大密度的点而预示了自身的垮台。”虽然霍金对大爆炸理论的修正，及黑洞引力效应，面积定理，无毛定理，量子效应等理论的建立做出了决定性贡献，但他本人并不相信广义相对论和大爆炸理论，也不相信自己的黑洞理论，这也是他把虫洞和时间旅行等科学幻想也写进了他的书中的原因。只是20世纪20年代以后，爱因斯坦是世界物理学权威，像霍金这样的身份地位怎敢触碰广义相对论这条红线，因此在表达自己观点的时候他都比较隐晦，而许多教授学者甚至霍金身边的弟子都没有读懂霍金的《时间简史》，不理解霍金的真正灵魂。

其实，从20世纪70年代起，霍金投入到“量子引力”理论研究之中，他认为，天体之间的引力作用是通过被称为“引力子”的虚粒子的不断交换来实现，这种引力子非常奇妙，它没有质量，天体会连续不断地发射引力子传递引力作用，使天体互相吸引。

现代高能粒子物理学认为，宇宙中的一切结构皆由62种“费米子”和“玻色子”构成，其中由13种被称为自旋分别为0，1，2的“玻色子”传递力的作用，引力子是玻色子的一种。还有传递电磁力的玻色子“光子”，传递弱力的三个重矢量玻色子，传递强核力的8个“胶子”，这表明天体之间的引力作用，原子核与电子之间的电磁作用，核子之间的强作用，核子内部的弱作用，都是近距作用，它们两者之间并不是一无所有或空无一切的超距作用。

显然，近距作用是近代和现代物理学界中物体与物质粒子相互作用的主流观点。近距作用与超距作用两种不同观念是区别唯物主义与唯心主义的分水岭与试金石。支持近距作用观点是近代400年从哥白尼，伽利略，笛卡尔，牛顿，胡克，库伦，惠更斯，法拉第，麦克斯韦，赫兹，开普勒，普朗克，爱因斯坦，霍金等几乎所有物理学家的共识，是数千年人类文明从神学走向科学的重要标志。

当然，自然科学发展总是在艰难曲折中不断前进的，“量子纠缠”观点的产生，发展就是其表现之一。

20世纪初，德国物理学家普朗克在黑体辐射实验中发现能量与频率成正比关系E=hf，显示了h成为最小能量单位，被称为最小“能量子”或“量子”，频率f的数值是自然数列，所以，能量是一份一份像粒子，能量是不连续的。普朗克自己都无法相信这个“量子”观念，然而这个设想与实验结果却十分相符。后来，爱因斯坦提出“光子”概念，其实，光量子才是量子力学的基石，逐渐发展成为一门真正的科学——量子力学。对于量子力学基本原理的诠释理解在科学界始终存在不同的观点。1935年，“量子纠缠”观念被爱因斯坦-波多斯基-罗森桥（爱·波·罗或EBR）等三人作为一个悖论的质问提出，被作者称为“鬼魅般的超距作用”。爱因斯坦咒骂超距作用为鬼魅作用，是因为人们认识宇宙问题的思想方法牵涉到是否符合哲学和逻辑学定律定理等重大问题。爱因斯坦“上帝不掷骰子”的决定论量子力学与波尔的概率论量子力学之间产生了严重分歧。海森堡的“不确定性原理”是世界上不可回避的基本原理，对于粒子的位置与速度不能同时被精确观测到，遵守统计规律的概率论量子力学才与实验现实相符。尽管如此，持续了20多年的爱因斯坦波尔之争，爱因斯坦至死坚持不相信量子力学是完备的科学。由此可见，对于不能直接观测到的微观世界现象的规律是不能用一两个，三五个实验就能够证明而使人信服的，宇宙的复杂程度是人们难以想象的。爱因斯坦如此执着和自信是基于他对唯物主义哲学的信任。在小的局域范围内，量子之间的纠缠或相互作用，可能有人们未知的物质在传递力的作用。非局域大距离的量子纠缠指的是两个或多个量子系统之间存在瞬时的强关联，它们之间无须任何媒质，那也是绝对不可能的。

20世纪下半叶起，西方物理学在发展中渗透进了更多的唯心主义设想，可能把物理学研究引向歧路。重新提出“量子纠缠”与“超距作用”就是其中一个例子。中国科技大学常务副校长，中国科学院院士潘建伟日前主持的“量子隐形传态项目组”于2013年测出，量子纠缠的传输速度至少比光速高4个数量级（10000倍以上）。他们宣称量子纠缠的实在性，非局域性，隐变量以及测量等量子力学问题在量子计算和量子通信研究中起重要作用。对此，我感到十分震惊，有以下疑问和建议：

1，为了消除学者的误会，潘院士可先说明一下本项目中的量子概念指的是“粒子”还是“波”；

2，电子，离子，核子是能量子，算不算本项目中的量子？电子计算机与量子计算机有什么不同？

3，本项目中相互纠缠的量子是光子，电子，原子还是其它粒子？

4，对纠缠量子的制备和纠缠效应的测量是本项目的重要部分，应向社会公布量子纠缠原理的实验设备，实验仪器，实验器材，实验程序和实验报告，也便于广大科学研究者，科学爱好者对本项目的实验结果，包括“量子纠缠”及“超距作用”等问题深入了解，提出质疑；

5，量子纠缠的传输速度比光速快10000倍，是如何测算出来的，可靠吗？

6，所谓的两个或多个量子系统之间的量子纠缠极有可能是一种无线遥控装置，它可能工作在微波，远红外或近红外，可见光波段范围内某个未开发的区域之中，虽然隐秘性很好，但不可能是超距作用。另外，测出来的传输速度比光速快10000倍，由于传输距离，所需时间如此之短，可能在皮秒，飞秒数量级，如果仪器工作在某非线性区域，会产生差之毫厘谬以千里的后果，如再加上计算方法一旦有误，测算结果会严重失真。超光速问题是敏感问题，是不能随便下结论的，须十分谨慎。

7，近距作用长期是学术主流，爱因斯坦-波多斯基-罗森桥思想实验提出的EBR悖论被广为接受，潘院士研究团队的研究理论和结果与之显然有出入，孰是孰非，是科学界十分重大的事件。建议中国科学院拿出必要的实验研究经费或在某科委科协主持下召集科学工作者组成项目组，制作必要的设施，直观清晰地验证“量子隐形传态研究项目组”的量子纠缠效应和超距作用实验的真实性，科学性；

8，从正反两个方面进行科研项目的研究可提高研究效率，促进和加快研究步伐，可更有效地防止研究误入歧途，可相对节省科研经费，另外，本项目是极为重大的项目，不管结果如何，只要做好能说明问题的实验，都是对人类科学的重大贡献。

怀疑批判精神是科学永葆青春的必要动力。请原谅我对“量子隐形传态项目”提出的“挑战”，追求真理是科学工作者人生的最大愿望。

《今日中国》杂志2016年03月两会特刊科技栏目第52-54页发表上述文章（图片从略）。

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《宇宙的真谛》讲座第一讲，第二讲

吴东敏

第一讲   宇宙的定义

科学的宇宙观念主要有两种：经典的宇宙观和相对论宇宙观。在两种宇宙观里，宇宙的定义是完全不同的。

一， 经典的宇宙观，空间–时间–物质概念。

什么是宇宙？经典的或称牛顿时代的宇宙观念认为：宇宙是物质结构，是万物的总称。在天文观察或者观测中，宇宙泛指总星系（指所有的星系）。宇宙包含总星系占据的空间和这一空间中的一切物质粒子及其物质结构。宇宙中的物质结构始终随时间不断地发生变化并且在广大空间里处于不断地运动之中。

什么是空间？什么是时间？在人们的传统观念中，空间就是“空”的空间，是容纳万物的场所。时间就是光阴岁月，它永不停止，永远向前流逝。在传统的或称经典的牛顿时代时空观念里认为：世界万物（宇宙万物）都在共同的三维立体空间与共同的时间里运动演化。在物理定量上，空间与时间又是一种尺度或者工具，就像人们生活中的度量衡工具一样，是绝对的。三维空间用来度量宇宙万物之间的距离与位置，时间用来度量每个空间状态先后间隔过程的长短。空间和时间是客观存在的，不为人们意志为转移，不能因为某人没有看到空间，时间就认为空间时间不存在，也不能认为在人类或其它物种没有产生之前和消失之后，空间时间不会存在。这样就可以消除“人择原理”引起的无意义的纷争。时间空间不是物质，仅仅是一种存在而不是实在。空间和时间观念通常作为高等生命——人类大脑中的思维意识而存在。普通动物，植物，微生物，它们虽然在空间里生存，但是，它们并没有空间时间存在的观念和意识，也不能因为这些生物没有意识就认为空间时间不存在。没有空间和时间的存在，就没有不断演化中的宇宙，万物在空间中存在，在时间里演化是永远不变的真理。

在经典的宇宙观里，空间绝对静止，连续不变，各向同性，尺度无限。空间不包括空间中的任何物质（基本粒子，以太等），指的是绝对虚空或绝对真空的场所。这种把物质从空间中独立出来是一种研究方法，一种把复杂化为简单的方法。空间就是“空”的空间，是任何粒子都不存在的空虚的空间。这样，通常的物质及其它如暗物质，以太，场，引力，电磁力，真空能等物质与物质现象就无法在空间中躲藏起来，就可以避免有些科学工作者研究员高级教授在研判中堕入到唯心主义的歧路中去，甚至拔不出来。把物质独立出去以后，剩下的则是一个绝对静止，尺度无限，连续不变，各向同性的人们常知或者熟悉的几何空间，称为欧几里得几何空间（欧氏空间）。这样就可以自然地把黎曼空间，罗氏空间，高维空间等畸变空间理念从欧氏空间里请出去。因为只有在欧氏几何空间里的物理理念才符合人类生存，生产，生活的正常习惯。假如，爱因斯坦的弟子认为，由于地球的存在，地球表面及附近的空间会畸变成黎曼空间的话，他们首先必须详细提供地球如何能使空间歪曲的充分的物理理由。这种物理理由至今没有人能够提供，今后也不可能有人能够提供。因为地球引力只对物质的质量产生作用，不可能对空间发生作用。对于卡拉比–丘成桐多维空间也是如此。宇宙的物理问题与数学游戏应该严格区别出来。

在空间中，我们不管往哪个方向看，其尺度都是无限大，就像无限大的半径，其球的体积无限大。或者以空间中某一点为原点，它的前后，左右，上下的尺度均为无限大，空间的体积等于无限深乘以无限宽乘以无限高等于无限大，这一点一直为人们所理解。前后，左右，上下三条相互垂直的直线构成了三个相互垂直的平面，这三个平面决定的空间，就是人们常知的三维空间。三维空间中某一点，比如天空中飞机的位置，我们可以用经度，纬度，高度三个坐标尺度来表示它的位置。空间尺度的计量单位主要有：国际标准米（m）,微米（μm），纳米（nm），千米（km），光秒（ls），光年（ly），天文单位（日地距离），千秒差距（kpc），兆秒差距（Mpc）。

除了绝对的欧氏数学空间观念以外，有不少物理学家和物理学研究者提出了相对的物理空间观念，把他们认为存在的暗物质，暗能量，宇宙弦，各种场物质，以太物质，量子类圈体，旋进量子，光子海，磁单极子海，超流体，太极子，宇宙子，斥力子等等不能直接观察到的物质包含在空间中，表示空间的特性，演变出形形色色的多种空间观念及其理论。在此须要特别提醒，在设想解释物质粒子相互作用，及其形成的物质结构时，不要误入再次的，主观意想的，唯心主义的，脱离物理定律的歧途之中，请始终不要忘记：任何物理空间必须以一无所有的不含有任何物质的三维的几何空间为背景。

时间永远流逝，永远向前，它的连续性，单向性就像一条有方向性的直线。在数学里可用数轴表示。时间没有开始，也没有结束，它是无限的。在人们的思维中，时间可以向前看50亿年，500亿年，5000亿年……，也可以倒溯到过去的50亿年，500亿年，5000亿年……，你想时间多长就有多长，全凭你的想象力。时间在描述宇宙物质运动演化时，它是矢量，表示物质运动顺序的单向性，人们把它比喻成流水，总是向前，不能倒流；此时的时间，表示物质运动的时间坐标在移动。但通常的时间是标量，表示两个空间物质状态的时间间隔。时间间隔的计量单位主要有：秒，毫秒，微秒，纳秒，分，小时，日，月，年（回归年），万年，亿年。时间的计量方法主要有：铯原子钟的铯衰变辐射周期法。当地太阳时认定法（当地两个相邻太阳最高点时的时间间隔为一日，太阳最高点定为当地时间12点）。格林尼治时间测量法（相邻两次穿过国际日期变更线上某地的时间间隔为一日）。天文时间观测法（相邻两次在某天文台同一位置同一方位观测到某星座恒星的时间间隔为一回归年）。全球GPS系统同步时间定位法（统一的地球时间）。美籍物理学张操教授把如小时，日，月，年等表观的，通常的，可感觉的，外部的（精确的或者不精确的）量度看成是牛顿物理绝对时间观中的相对时间。与现实生活中的时间观念比较相符。他认为：“时间的定义不应该局限于一种特定的物质运动，例如光的运动。时间(和空间)是比光速更为基本的物理量。世界上即使没有光线，也照样有时间的定义。”绝对时间中的“秒”与认为是相对时间中的日（地球自转一周所需的时间），月（月球公转一周所需的时间），年（地球公转一周所需的时间）之间的换算差异诞生了现代天文历法。采用阳历闰年，阴历闰月等方法来加以调节。满足人们的生产需要和生活习惯。

宇宙是物质结构，是万物的总称。什么是物质？物质既是一种存在，又是一种实在。它有形状，有尺度（大小），有质量，有特性（电荷）等。不具有形状，尺度，质量，特性的存在，就是非实在，非物质。这样就可以把物质与非物质的概念区分出来。

大部分物理学家把物质分为两种形式，一种是有形有质量的实体物质，另一种是有能量无形状的物理场物质。把场物质定义为特殊物质。可以暂定为特殊物质的有：各种场，以太，超流体等等。特殊物质是人们在不了解自然现象的本质情况下的设想，有待人们揭开它的本质。

宇宙中只有物质与非物质，没有特殊物质的观念可以把物质的概念统一起来，避免在学术研究中因为概念的演变引起无休止的争议。物质是不依赖人的主观意志为转移的客观实在。携带质量和能量（或电荷）是物质的基本特征。通常物质（基本粒子及其结构）必须具有几何形状和空间尺度。

古希腊科学家亚里士多德认为地球上的物质由水，气，火，土等四元素组成。古希腊哲学家德谟克利特认为一切物质均由许多“原子”排列组合而成。现代粒子物理学认为，一切物质（物质结构）由62种基本粒子构成。它们是：36种夸克，12种轻子，14种玻色子。但是，62种粒子的形状，尺度，质量，性质没有明确规定，距离定义它们为物质粒子还遥遥无期，目前仅仅停留在模糊的设想之中。在我的“二粒三构”理论学说中，一切物质结构均由两种基本粒子构成，它们有质量，有电荷，有形状，有尺度。二粒三构理论学说是《宇宙的真谛》的核心部分。

宇宙在尺度上是有限的，还是无限的？有部分物理学家把空间当成宇宙，由于空间无限大，所以他们认为宇宙的尺度无限大。在经典的宇宙观里，宇宙是万物的总称，假如无限大的空间里都存在着物质结构，则我们可以说宇宙无限大。

在20世纪40年代以前，大部分科学家都相信宇宙无限大。在天文观测中，遥远星座在天球投影的位置角度，年复一年始终没有变；人们也祈盼着恒星（太阳）永远不老，宇宙永远不朽不变。即使空间中的恒星不断地消亡，但是又会不断地产生，宇宙是永恒的，在时间上，宇宙没有开始，也没有结局。所以把这种在宇观大尺度结构基本不变的宇宙称为“稳恒态宇宙”或称“稳态宇宙”。后来，有些科学家以为宇宙是从大爆炸开始，从很小变成很大，而且越变越大（宇宙不断膨胀），那么这个宇宙是有限的。因为有限的爆炸膨胀速度乘以有限的膨胀时间等于有限的宇宙尺度（s=vt）。如果这个宇宙越来越大，宇宙中物质的平均密度越来越小并趋向于零，然后整个宇宙在广大的空间中慢慢地消失，科学家称这种宇宙的结局为开宇宙。反之，如果宇宙的体积反变缩小，越来越小，物质的平均密度越来越大，最后收缩成为一点或很小的体积，科学家称这种宇宙的结局为闭宇宙。

在传统经典的宇宙观里，宇宙尺度可能存在如下几种状态：

1， 空间无限大，空间里布满物质结构（星系结构）。宇宙是无限的。

2， 空间无限大，宇宙里包含的物质结构（星系结构）只占据部分空间。宇宙是有限的。

3， 空间无限大，宇宙是有限的。空间里存在许多个宇宙，甚至无限个宇宙。

二， 相对论时空观。

20世纪初，爱因斯坦先后发表了被称为狭义相对论和广义相对论的文章。经爱因斯坦的弟子学习总结后，形成相对论时空观。在相对论里，宇宙的定义发生了变化。什么是宇宙？宇宙就是时间和空间，合称为“时空”。此谓：“四面八方（空间）为宇，古往今来（时间）为宙。”当然也包括时空中的物质。按照人们的传统观念，空间无限大，时间无限长，宇宙尺度应该无限大。但是在这里，时间与空间也可以是有限的，它可以从某一时刻，某一大小开始到某一时刻结束。时间与空间是宇宙的主体，再也不是度量工具。相对论时空观把时间与空间两个完全不同的量结合起来成为“时空”一个概念：时间不能完全脱离和独立于空间，而必须和空间结合在一起形成所谓“时空”的客体。把三维空间加一维时间发展成为“四维时空”（闵氏时空）的相对论宇宙观。

随时间变化的三维空间中的物质运动，其图像简单直观。可以用电影摄影机来比喻，它以每秒24格的频率连续拍摄，将活动图像分解成24幅静止的图像来研究，把复杂化为简单。在电影放映机里又可以用每秒24格的速度播放，还原物质的真实运动。其它，如用于人体健康检查的CT扫描拍摄也与此雷同。把时间与空间独立开来，有利于人们认识世界。而“四维时空”把时间与空间结合在一起，把简单化为复杂，把人们的大脑渐渐地向歧路中引进，五维时空，十维时空，28维时空直至M理论认定的11维时空。时空如此复杂，那么在复杂时空中运动的物体和人类将如何生存？高维时空能为时空隧道，时间机器等荒唐的怪物，提供理论基础。对于人们现实的生存生活则没有任何物理意义。空间和时间是非物质性质的存在，把空间量子化，时间量子化，所谓空间量子尺度为10-35m，时间量子尺度为10-43s，量子化的空间与时间是可以分离的，不连续的。显然是无稽之谈，十分荒谬！

对于爱因斯坦本人来说，他还是奉行传统经典的宇宙观念，为了得到一个稳定的宇宙，曾在他的方程中加了一个宇宙常数项。在膨胀宇宙的发现和确认以后，爱因斯坦后悔自己错了。

相对论建立在相对性原理，光速不变，等效和广义协变性原理上。在光传播需要时间和天体的引力场对时空影响作用的现象和原理来看，遥望夜空的星象，并非实际的星图：1，数千年，数万年前的星光到现在才进入我们的眼帘，其实际位置早已偏离。2，星系之间的相对位置与状态的表观现状，与其实际状况可能大不不同。3，远处星光穿过临近星体（主要指太阳）到达地球，远处星体的表观位置与实际位置不同而发生视差。4，地球的自转，公转，太阳绕着银河系中心的复杂运动，又使人们的观测复杂化。

在地球上看宇宙，或者说在星系里（银河系）看宇宙，只能看宇宙的局部，是在看宇宙的过去。比如说，我们观测太阳是在看它8分20秒前的样子，因为阳光从太阳走到地球这段距离需要的时间是8分20秒。看仙女座大星云（编号为M31）是在看它220万年前的模样，因为M31与地球的距离约220万光年。许多旋涡星系的平面是斜着倾向地球，它的一侧与另一侧与地球的距离相差数万光年，因此，人们拍摄到这样的星系的模样非其真实的样子，两侧相差数万年时间。所以，在地球上看宇宙犹如坐井观天，瞎子摸象，无法把宇宙的全部图像或者局部图像描述出来。看到的图像大部分不正确，不精确。要了解宇宙的全部结构和宏观模样，就须要一个共同的时间，共同的空间，也就是说人们的认识必须回到牛顿时代以来经典的空间时间观念上来，通过多种方法途径，多种技术手段，逐步建立直观的宇宙结构模型。目前，螺旋结构的银河星系模型已经比较直观地呈现在人们的面前，我们的太阳位于英仙臂和人马臂之间的猎户支臂外侧，距离银心2.7万光年的位置上。宏观的宇宙图像和模型不能建立在可变的相对论时空里。在传统的牛顿时空观念里，人们考虑到光速不变，光传播须要时间，天体结构，天体力学，天体物理学方面的问题，客观地探测宇宙结构的真实模型及其演化规律。在传统的宇宙观里，宇宙，空间，时间，物质等概念清晰，条理分明，各行其道，表述简单。避免了相对论时空观把时空物三者融合在一起的复杂性及其引起说不清道不明的无休止的百年之争。当初，爱因斯坦对迈克尔逊和莫雷的光速测量实验感到十分兴趣，把光速不变的实验结果引进他的论文中，用光速去度量时空，是赶时髦的冲动。对于光的本性本质问题，笛卡尔，牛顿，惠更斯，麦克斯韦，爱因斯坦，霍金等大批科学名家始终没有搞清楚。在光速的本质问题完全不清楚的前提下，把光速不变原理作为相对论中的重要理论依据是十分不妥当的。这是相对论从诞生之日起就受到许多著名物理学家质疑的根本原因之一。

爱因斯坦是伟大的学者，在科学研究上有其不可磨灭的功勋，但不是他的相对论。最著名的是他的质能等价方程E=mc2，是核能研究的理论基础。目前为止，还没有找出更合适的方程取而代之。出于原子弹的威力，爱因斯坦登上世界科技高峰的最高宝座。许多人把爱因斯坦一般的甚至错误的东西视为至宝是可以理解的。青山遮不住，毕竟东流去，相对论及其宇宙观现基本上已被人们所抛弃。当代前沿科学家，实验物理学家基本上不相信相对论。霍金在《时间简史》第九章时间箭头里说过：“任何这些可能性都不符合我们所观察到的情况。然而，正如我们看到的，经典广义相对论预言了它自身的崩溃。当时空曲率变大，量子引力效应变得重要，并且经典理论不再能很好地描述宇宙时，人们必须用量子引力论去理解宇宙是如何开始的。”所以，把霍金列为“当代最重要的相对论家”是张冠李戴，完全不合适的。霍金讲解相对论，但是不相信相对论，也不相信大爆炸理论，他相信的是量子力学和超弦理论。作为一种理论，只要主要部分的某一点被证伪，这个理论就要放弃。还没有被证伪的，可以暂时保留下来进行继续考证。许多民间科学工作者已经发现相对论的弊端，试图把爱因斯坦和相对论作为大老虎打，全面揭露，无情批判，进行了几十年还不休止其诚是可嘉的。相对论淡出空间物理学是必定无疑的，也不要期望有一天某位主流物理学家出来宣布：相对论是错误的。如果要宣布，早在20世纪80年代世界主流物理学界就可以宣布广义相对论和大爆炸理论死刑。因为爱因斯坦是祖师爷，多少徒子徒孙仍然直接或间接在享受着他的俸禄。何况这种理论引发的无意义的争论对社会并没有产生实质上的危害。其实，作为科学研究，批判相对论不是目的。

霍金在《时间简史》中说：“科学的终极目的，在于提供一个简单的理论来描述整个宇宙。”大道至简，理论以简单朴素为美。其实质却能无所不至，万象包罗，而且尽可能地做到定性明确定量简单，能告诉大部分人们而不是少数科学家：我们赖以生存的宇宙的真谛所在？

三， 宇宙学公理，小结。

自从古希腊科学家哲学家亚里士多德和德谟克利特以来，至今已有2400多年的历史，人类可以归纳出如下有关时间，空间，世界万物的宇宙学公理：

1， 时间空间是不以人类主观意志为转移的客观存在。时间空间是虚的存在而非物质性的存在（非实在或者虚在）。

2， 世界万物是不以人类主观意志为转移的客观存在。世界万物是实的存在（实在）。

3， 世界万物始终随时间不断地发生演化，并在空间中处于绝对运动的状态之中。

4， 时间具有连续性，顺序性，单向性。时间犹如光阴岁月，江河流水永不停息，均匀流逝，勇往直前。空间是承载世界万物的场所。空间绝度静止，尺度无限，各向同性。

5， 时间空间是表述万物运动的两个不同的物理量，物质的运动轨迹可以由它的空间坐标和时间坐标移动轨迹来表述，但它们不是物质，只有数学度量。

2400年来，人类形成了传统的，经典的宇宙观念，后来被称为牛顿时代的宇宙观：“什么是宇宙？宇宙就是世界万物。”通俗认为包括太阳，月亮，星星，大地。泛指总星系及其占据的空间以及空间中的一切物质结构和一切物质粒子。经典的宇宙观念把宇宙定义为“万物”。描述的是实在的物质第一性的宇宙。它是唯物主义哲学宇宙观，自然科学的基石。近100年来，出现了相对论的宇宙观念，把宇宙定义为“时空”。描述的是虚拟的非物质性的宇宙。它是四大宗教里唯心主义哲学的延续和演变。西方国家神的意志推动下的时空大爆炸，与东方中国盘古王开天劈地，然后万物生机盎然，如出一辙。演变成意识第一性，物质第二性的唯心主义哲学宇宙观。这种非物质性的宇宙演化，把没有物理特性的简单的欧氏空间，唯心地设想成各种歪曲空间，黎曼空间，高维空间。但是，始终难以找到空间畸变原因的可靠的物理解释。

第二讲  质量与能量

一， 质量与能量的定义。

在牛顿力学中，物质具有质量和能量。质量与能量是物质的两个基本特性,这是区别物质与非物质唯一的重要标志，凡是物质必须具有一定数值的质量和能量。

质量是定义物体或物质含有物质多少的一个物理量值。质量大小表示物质或物体含有物质数量的多少。在这个定义下建立起来的牛顿力学定律里，物体质量的大小显示了物体惯性能力的大小，质量越大，惯性能力或者效应越强。同时，物体的质量的大小也显示了物体抵抗外力或产生引力效应能力的强弱，质量越大引力效应越大。在相对论里，爱因斯坦根据牛顿力学里的这两个效应，用运动和力的角度去理解与发展和重新定义质量，引进了“惯性质量”和“引力质量”两个概念，把牛顿力学里，质量是物质多少的概念演变成相对论质量，提出静止质量和运动质量概念。生活在地球赤道上的人类，时时刻刻跟着地球以每秒大约465米的速度自转，以每秒大约30公里的速度绕太阳公转，又以每秒大约250公里的速度随同太阳绕银河系的中心转动，银河系又有可能以更大的速度在空间中运动，宇宙中没有静止的物质和天体，何谓静止质量？所以判定静止质量与运动质量没有具体标准和现实意义，会把事件变得愈加复杂。在牛顿力学中，物体的质量的大小与其运动状态和运动速度无关，始终不变，牛顿力学中的质量定义才是客观地表达物体或物质性质的一种基本物理量。在相对论力学里，物体的质量与其运动速度有关，速度越大，质量越大，而且这种质速关系是非线性关系。物体在运动过程怎么能够获得更多的质量呢？似乎十分荒唐的唯心设想对表示物质性质不会有任何贡献，只会增大事物的复杂性。与此相反，中国重庆有位学者认为：物体的质量随着其运动速度的增大而减小，当物体的速度达到光速时，质量减小到零，这位学者的设想与推导似乎也很正确，并没有什么问题。然而，物质的速度达到光速时，质量到底是零还是无穷大？反正，运动中的物体的质量无法直接测量，胡说八道都行。但是，它们违背了哲学，逻辑学的原理。相对论力学的质量概念来自牛顿力学质量定义之下，却又演变出否定牛顿力学质量的定义，是自相矛盾的舍本求末，违背了逻辑学的“同一律”。相对论力学源自于牛顿力学，却偷换了牛顿力学最根本的质量定义，模糊了质量与动量的概念，设想了相对论动力学方程，从逻辑上讲，这条方程是不允许的，也不可能得到实验的验证。所谓的验证，必须重新引起人们的深思。相对论力学不是牛顿力学的发展，而是基本概念上错乱发展的产物。数百年实验证明，牛顿力学才是近代科学最完美而不可动摇的经典理论。

能量的定义是物质运动做功能力的一个物理量值。能量大小表示物体或物质做功能力的大小。物质能量的扩散传递与转换通过力的形式发生作用，人们称它为“能力”比较合乎常理。通常的能量类型主要有：机械能（动能，势能），热能，电能，磁能，电磁能，化学能，光能，核能等等。

机械能是物质的速度和所处的位置具有的能量。

热能是物质粒子无序自由的无规则振动具有的能量。

电能是带电物质与带电物质之间具有的能量。

磁能是磁性物质与顺磁性物质之间具有的能量。

电磁能是原子核与核外电子之间具有的能量。

化学能是电子，离子之间的电磁结合具有的能量。

光能是光子质量具有的动能和光波具有的波动能量。

核能通常人们以为是核子之间的结合能。

从以上可以看出，在各种能量中，人们无法找到离开物质的能量。 同样，人们也无法找到没有质量的物质。已知的世界万物都是如此。如果我们设想有一种没有质量的物质或者基本粒子，唯物主义者认为，应该拿出一张纸，把它的结构图形画出来，赋予它有一定的形状，尺度，性质，结构；才能向他人说明该粒子是如何与其它物质之间产生相互作用。然而人们会发现，这种粒子的结构图形是画不出来的。即使画上一个圆圈，圆圈的中心空空的没有质量，人们很容易理解，如果有人问，圆圈是什么物质材料怎么没有质量？就难以回答。更难的是，一个没有质量，没有电荷的粒子是如何与其它物质发生作用？还得要设想除了引力，电磁力，强力，弱力四种相互作用以外，还要发现第五种自然力。发现第五种自然力可能是超难问题。但科学家妄想用一种避开自然力的说辞如耦合，场效应之类加以敷衍，演变出一种机制。目前最“成功”的是希格斯玻色子在希格斯场机制下能使粒子获得质量，竟然能使部分科学家相信，还能获得诺贝尔奖。这个世界上，前沿物理荒唐之事层出不穷，一种研究，只局限于搞学术研究的小圈子里的部分人所主宰，不可能让圈外人提出质疑，说白了是少数几个人说了算，怎么能证明它的正确与否？这是人类科学的悲哀！

自然界所有的能量均由物质所携带，物质携带质量和能量是物质的基本特性。物质之间的相互作用力是因，运动变化是果，有因才有果，因果律不能颠倒。

二，质能方程。

1，牛顿力学的质能方程：E=mgh+mv2/2

这是一条最完美，最精确的质能方程。它表示处在地球引力范围内的地球表面物质的能量等于其位于该处相对的引力势能与其动能的和。它至今仍然是现代水力发电站设计的理论基础，在世界范围内，它已经通过不计其数的实际验证。在此不必细说，估计没有人提出异议。

2，爱因斯坦的质能等价方程：E=mc2

这是一条最重要的质能方程。是核能研究和核电站建造的主要理论基础。物质的能量由它的位置和速度来决定，本方程缺少位置项，只有速度项，显然是一条不完全方程。在牛顿力学质能方程里，如果估计势能mgh等于动能mv2/2的情况下（即：mgh=mv2/2时），此方程就变成爱因斯坦的质能方程E=mc2。所以，我们可以把爱因斯坦的质能方程看成近似的基本正确的质能方程。所以，我认为爱因斯坦质能方程是牛顿质能方程的特例，而不是发展。

验证爱因斯坦方程的精确性虽有困难，但是至今仍然无法找到更加合适的方程取而代之。

一条不很精确的方程也可以用其它参数加以调节，把它变成十分精确的方程并不奇怪，例如，把核燃料利用率数值进行调整会使E=mc2变得十分精确。

爱因斯坦的质能方程显示了核反应中的核材料的质量亏损化作光子，中微子，以太等其它粒子质量的同时放出核子之间的结合能。它应该理解成质能等价方程而不是质能互换方程。请不要把它理解成质量可以变成能量，能量可以变成质量。在核反应过程中质量始终守恒，在这里，质量守恒定律依然是不可否定的宇宙学基本定律之一。许多物理学家把质量守恒定律，能量守恒定律演变成质能守恒定律，这个微小的差别，把质量能量混为一谈，不知不觉会把现代科学引向歧路。许多前沿物理观念的设想就是从这个错误观念开始，导致物理学前景依旧一片茫然。

3，相对论质能方程： E=m0c2/√1-v2/c2

20世纪30年代以后，粒子加速器的开发制造和不断改进，能量从1MeV以下的低能加速器到如今的1TeV以上的超高能加速器，能量提高百万倍以上，科学家发现，被加速的带电粒子束流的速度始终不能突破光速，并遵循上述质能方程。因为它源自相对论质速方程m=m0/√1-v2/c2 ，所以称为相对论质能方程。

相对论质能方程限制了光子的质量m0必须为零，光子在作光速运动时，E=0/0=等于任何数，方程成立；如果m0是不为零的任何数，则任何数除以零等于无穷大，光子的能量将变成无穷大，方程将不能成立。本方程也限制了任何物质的运动速度必须小于光速，否则，质量能量出现虚数，显然违背物理规律。然而，光子的能量不可能无穷大，光子的质量也不可能是零，有许多实验如康普顿散射实验效应，光电效应实验能够证明光子具有一定数值的质量，动量与能量。

宇宙中白矮星的数量很多，白矮星是恒星燃烧了数亿年后衰老的恒星，质量大约减小了一半。恒星燃烧把自身的质量以光子辐射和恒星风抛洒暗物质粒子（中微子和其它粒子）的形式带走了天体的质量，仍然遵守质量守恒定律。在相对论的指导下，在天文观测方面，前沿科学家为了满足相对论的须要，把光辐射列为能量辐射而不是物质质量辐射的范畴，把宇宙物质结构的组成列为：能量73%，暗物质23%，通常可见物质4%，虽然没有大错，但须要重新审视。

为了使相对论质能方程不与质量守恒定律相悖，本人在2004年写有文章《爱因斯坦方程的再讨论》发表在西陆网现代物理争鸣论坛上。把光速分为绝对真空光速和相对真空光速，绝对真空是没有任何物质的欧氏几何空间，相对真空是含有暗物质，以太，场物质的物理空间。物理真空中的光速始终略小于绝对真空中的光速，这样，相对论质能方程就允许光子携带较小的质量下可使方程仍然成立。后来几年，我发现相对论是一个不可验证的理论，只会引起人们无意义的争论不休，所以把空间分为绝对真空和相对真空并没有多大意义。更重要的是，当我发现光的本性以后，认为光不可能在绝对真空中长久辐射，因为光结构在绝对真空辐射中散架了；前沿科学家观测到宇宙空洞，辐射到宇宙空洞中的光突然寂灭可以得到证明。

三，能量的起源与自然的力。

能量起源于力，但能量有别于力。力有三要素：大小，方向，作用点；力是矢量。能量有大小，但方向和作用点不是唯一的，而经常是多个方向，多个作用点，所以能量是标量。能量是力做的功，能量也表示物体做功的能力。物质能量的传递，交换与转换的微观过程须通过力的相互作用来完成。人们在长期的科学总结中，发现了4种自然的力：万有引力，电磁力，强核力，弱核力。我把它们细分为6种力：

1，万有引力，或称牛顿力。它是基本粒子或者物质结构的质量之间的相互作用力。

2，电力 ，或称静电力或库仑力。它是基本粒子或物质结构的电荷之间的相互作用力。

3，磁力。它是磁性物质之间的相互作用力。

4，电磁力。它是电子之间或者电子与原子核之间的相互作用力。它也存在于某些天体之间的相互作用力。

5，强核力。核子之间的结合力。

6，弱核力。核子内部的离散力。

进一步的研究表明：6种力的本质只有两种力：牛顿力和库仑力。它们分别是基本粒子或者物质结构的质量或者电荷之间的相互作用力（详细分析请看后文）。所以，一切物质的能量起源最终归结于牛顿力和库仑力。可谓：“没有力？哪有能？”

某些权威的物理学家认为宇宙中的能量分为正能量和负能量，这是没有物理根据的不正确的说法，认为宇宙的正能量等于负能量，总能量等于零，它违反了质量守恒定律和能量守恒定律。能量是标量不是矢量，也不分正负，能量的最小值是没有能量即零能量，宇宙可以从无到有，但构成宇宙的基本粒子不能从无到有，基本粒子的能量也不能从无到有，宇宙的总能量等于构成它的一切基本粒子能量的总和。宇宙始终遵守质量守恒，电荷守恒，能量守恒定律。通常有些人们把正义的能力称为正能量，不在此例，它不属于物理学范畴。

四， 质量的自聚性和能量的离散性。

1， 引力，重力，重量和质量。

我在网上看到许多学者教授对引力，重力，重量，质量的概念理解不同，纠缠不清。在此首先表示我的看法：

处于地球表面的人类在生活工作活动中，经常感觉到我们身边的各种物质物体都具有重量，那是因为这些物体具有重力，重力是地球对物体的引力，重力和引力的单位在标准国际单位制中用牛顿和达因来表示（1牛顿=105达因）。重量是重力大小的量值，重量的大小本应该也用牛顿来表示，但是，按照人们的生活习惯，重量的单位采用公斤（kg），克（g）来表示。并设置在常温常压下（摄氏20度，海拔为0米时，一个标准大气压时）物体的重量等于物体的质量，即1公斤的重量等于1公斤的质量。1公斤质量的物体，不管它置放在海平面还是放在珠穆朗玛峰上，或者月球表面或者火星表面，它的质量始终是1公斤，因为它所含有的物质的多少没有变化。1公斤质量的物体在海平面，在高山上，在月球上，在火星上，在飞船上，它的重量是各不相同，因为它在不同的地方所受到的引力大小各不相同。重量表示重力的大小，物体的重量与它接受到的引力等值。

2， 质量的自聚性。

地球表面所有物质物体以及地球内部的一切物质都具有重力，重力的方向都指向地球的中心。这表示构成地球的所有物质的质量具有自聚性。地球的中心，包括地球的质心，地球的重心，地球的几何中心三者几乎重合在一点。通常的质量的自聚性指的是构成物体的各个质点向物体的质心自聚的特性。质量的自聚性可以很容易地由牛顿的万有引力定律得到理解，它是构成物体的所有质点的万有引力的合力表现出来的特性。

我们看到气态的云雾凝结成球形的小水珠下落到地面；我们看到铸造工厂里有许多熔融态的金属凝结成球形的小珠子；中国女航天员在飞船中的物理实验，看到失重状态的液态水凝聚成水球在空间中漂浮。这些都是物质具有质量自聚性的杰作。由此，我们会理解高温气态的恒星为什么会呈球形；我们也会判断出地球，月球，水星，金星，火星的早期曾经经历过高温熔融状态。

3， 能量的离散性。

物质的能量包括机械能，热能，电能，磁能，电磁能，化学能，光能，核能等。地球物理学研究认为，地球的结构由地壳，地幔，地核构成。地球内部物质的温度和压力随着深度的增加而不断增高，使熔融态的岩浆除了有地心的引力，又有以热能为主引起的离散力，这种离散力的微观本质是电磁斥力。地壳的厚度约8到40公里，在地壳板块较薄弱的区域经常发生火山爆发或发生地震。这证明构成地球物质由于携带热能而具有离散性。地球内部各个质点的离散力与它的重力方向相反，由于热能带来的高温高压，离散力大于重力，它试图冲破地壳的阻力，迸发出来。

恒星燃烧发出的各种巨大的能量，其本质主要是氢聚变产生的核能。能量的离散特性主要表现在天体的高温高压和以光辐射与粒子抛洒为主要方式。

物质物体具有质量的自聚性与能量的离散性是物质的基本特性。这种特性，也可以用人类的活动来理解，宇宙中一切物质和物质现象包括人类的活动，如一个党派，一个团体，一个企业，一个企业集团也都同样具有自聚性和离散性两个方面。

4， 天体的自转与粒子的自旋。

除了地球日以继夜的自转以外，科学家在天文观察中发现，几乎所有的球形天体都是自转的。天体为什么会自转？我们应该找出它的主要原因。天体质量的自聚性和能量的离散性使天体处于自聚引力和离散力的平衡状态，这种平衡是不稳定的，一旦天体表面某一质点受到外力的作用，根据力合成的平行四边形法则，质点会有一个切线方向的分力，驱使天体开始转动。开始转动的天体，每个质点的离散力向质点运动方向倾斜，分力加大，使转动速度加快；速度越快，每个质点的离散力越向运动方向倾斜，切线方向的分力变得越大，使转动加速，直到天体达到最大的自转速度。

天体自转的角速度与天体质量的乘积表示天体的自转角动量，它的大小取决于天体的能量大小（或者离散力的大小），这是内因，当然，天体自转角动量的大小还与天体的外部环境有关，这是外因。内因与外因共同决定天体的自转角速度。发光发热的天体具有较高的能量，因此具有较大的自转角动量。科学家可以观测天体的自转角动量来估算天体的能量并可获得天体内部结构方面的部分相关信息。

对于微观粒子，科学家在长期反复的研究中发现它们有自旋的性质，如离子，原子核，电子，光子等。由于它们携带电荷，构成每个微观粒子内部的每个质点携带同性电荷，它们彼此之间的库仑斥力使它们具有离散性。处于质量自聚引力与电荷离散力平衡的微观粒子一旦表面受力，粒子则会产生振动；由于力合成的平行四边形法则，质点在切线方向产生分力，使粒子开始转动，转速越大，每个质点的离散力越向转动方向倾斜，驱使转动的分力更大，转速会越来越大，直至达到最大值。粒子自旋的角动量数值的大小取决于粒子的电荷与质量的比值，这个比值称为粒子的荷质比。所以，微观粒子荷质比越大，粒子自旋角速度越大。这样，可以帮助人们估计出微观粒子之间在空间中运动和相互作用方面许多相关的性质和规律。

五，宇宙的纯朴性和复杂性。

我们的宇宙是物质性的宇宙。宇宙的演化，归根结底是宇宙物质物体的质量与能量发生运动和变化。任何物体由基本的物质构件组成，基本粒子所谓的“基本”，表示它既不能消灭，又不可创生，也不可以再分，它们是组成基本物质结构的原始材料。数量庞大的基本粒子及其结构，形成了五彩缤纷的复杂世界，它们把上百类自然科学及其分支从根本上联系在一起。科学家都相信宇宙是纯朴的，纯朴就是朴素简单，它是由基本粒子排列组合而成的物质结构的运动变化。科学的目的是不断探求更深层次的基本构件，反复多次地从底到顶，从顶到底，梳理推导，总结研判，直至发现基本粒子的原型及其性质。基本粒子非常纯朴，它们在通常的三维空间中存在，没有遇到卡拉比丘空间流形，它们不懂得加减乘除和复杂的数学，更不知麦克斯韦方程组，薛定谔方程，爱因斯坦场方程是什么？基本粒子与基本物质结构在相互接触时只表现为吸引作用或排斥作用。粒子的质量引力和电性引力能使各种各样的物质结构形成，电性的能量离散斥力能使物质结构发生运动变化。

宇宙的复杂性表现在：宇宙中只有相似，而没有相同的物质结构与运动状态。从物质的表观特征来看，有人找过，在地球上找不到完全相同的两片树叶，两粒砂子，两个指纹；找不出两个完全相同的人，即使是同一个人，他的昨天与今天不同，早上与晚上不同；追溯到构成这些物质结构体的不同与变化，以至找不出完全相同的的原子，电子，甚至基本粒子。虽然我们不能观察基本粒子的表观特征与内部结构，但我们可以判断它们不能处于相同的状态（位置与速度）所表现的特征。不同粒子的排列与组合数非常巨大，构了非常复杂的宇宙。所以，在宇宙中很难找到统一的“放之四海而皆准”的绝对真理。宇宙中的真理都是局部适用的相对真理。质量能量的运动变化不可能全部按照规则定律来进行，常常是确定性与随机性相伴随，有序与无序相连接，简单与复杂相交融，表现出宇宙演化的混沌性，无规性。宇宙是个复杂的大系统，宇宙学与系统科学，混沌科学的研究应该联系起来，并不仅仅是相对论与量子力学。

     在《宇宙的真谛》一书的前言中，吴东敏向从事最前沿科学研究的物理学家们提出如下挑战性的疑难问题：

   1，为什么强核力的作用那么短程？（约为2.0×10^-15m之内，核子直径约为1,6×10^-15m) 如果两个核子稍微离开，强核力为什么立即消失？强核力的本质是什么？为什么强核力有渐近自由的性质？

   2，以氦原子核（α粒子）为例，请计算出它的质子与中子之间的万有引力；质子与质子之间的库仑斥力；质子与中子或中子与中子之间的核力；然后进行比较，以了解它们之间相差的悬殊性。

   3，为什么聚变反应能释放巨大的能量？核能的本质是什么？

   4，为什么弱核力的作用比强核力更短程？为什么弱核力比万有引力大得多？弱核力的本质是什么？为什么弱作用宇称不守恒？

   5，为什么宇宙中只形成原子而不能形成反原子？（从原子的本质结构及其性质来解释）。

   6，你知道可见光子，伽马光子，激光光子的内部结构吗与性质吗？

   7，为什么光具有波粒二像性？请从光的内部结构特性来解释。

   8，光（包含电磁波）辐射为什么具有能量？光为什么能长距离长时间辐射？

   9，在白炽灯发光的时候，你知道从钨丝里发出的光是来自何方？白炽灯熄灭后，光到哪里去了？

   10，LED光源（发光二极管）是怎样发光的？描述电变成光的过程？

   11，蜡烛燃烧是化学反应，蜡烛发出来的光来自何方？它是如何发光的？

   12，原子如何发光？一切发光现象的共同之处在哪里？

   13，电磁波的热效应随着波长的增大（从可见光到近红外，远红外，微波）越来越明显，为什么？但到了波长更长的无线电波段，波长更大而没有感觉到有更大的热效应？

   14，分子的无规则运动叫热运动，热来自哪里？“温度”的真正本质是什么？

   15，为什么导电性能好的金属，它的导热性也好（比如：金，银，铜，铝）？而非金属的导电导热性能差？

   16，为什么迈克尔逊和莫雷在1887年的实验（简称MM实验），不能作为证明“以太”不存在的实验证据？（实验结果的解释争论了18年，导致了相对论的产生，宣判了“以太”的死刑。）

   17，为什么声音的传播速度那么慢，光的传播速度那么快？你能说出它们的传播过程和实质吗？

   18，电场，磁场，引力场是什么样的物质？它们有何区别？

   19，广义相对论预言的“引力波”，为什么至今尚未探测到？

   20，科学家掀起的寻找“磁单极子”（磁荷）的狂潮，为什么80年来一直找不到？

   21，在你两手上的两块磁铁，当两手靠近时有磁铁相斥或者相吸的感觉，请你说明它们的工作原理，磁力线是什么物质？它是怎样形成的？为什么它有力的作用？

   22，在真空中的两片平行的金属板之间的吸引压力（卡西米尔效应）是由平行板之间的空间中的虚粒子的数目减小引起的吗？为什么？你有何不同的见解？

   23，导体里的自由电子移动速度很慢，而电流的传导速度却等于光速。如今的世界，电的应用到了相当发达的程度，但是，电流的真正本质问题一直困扰着人类，你能解开这个谜吗？

   24，导线作切割磁力线运动，导线的两端为什么会产生电动势？请说出发电机的原理，磁如何变成电？磁和电有何区别？

   25，金属罩为什么有电屏蔽作用？说明其工作原理。铜罩或铝罩为什么有磁屏蔽作用？

   26，为什么电子束具有波动性？物质波（德布罗意波）的波动性是如何形成的？其波长为什么与动量成反比？

   27，为什么有些导体在接近摄氏零下273度（绝对零度-273.15度，即0开尔文）时变成超导体？

   28，为什么反光镜要镀金属膜（银，铜，铝等）？请说明原理。

   29，太阳风里含有什么物质？太阳风是如何形成的？太阳黑子是什么？为什么成周期性变化？

   30，在日食时人们观测发现，远处恒星的光向太阳偏折现象，是因为太阳对光的引力形成的吗？

   31，数百年来，形成地球磁场原因的学说主要有12种，但都不完美，请你用磁的本质问题来描述复杂的地球磁场形成的真正原因（包括地磁偏角，极光现象的原因）？

   32，雷电现象与阳光有什么关系？为什么雷雨多半发生在午后和上半夜？云带电的主要原因及其机理是什么？

   33，星星为什么喜欢相聚在一起？（星系，星系团，星团等。）

   34，星系的分布（10^8光年尺度以上，体积尺度1亿立方光年以上测量）为何如此均匀？

   35，宇宙膨胀的真正原因在哪里？膨胀的动力在何方？

   36，宇宙中为什么有如此之多的暗物质，暗能量？它们是何物？来自何方？如何演化？

   37，你知道“宇宙空洞”是何物？

   38，星系际介质是如何形成和演化的？

   39，天体M1（蟹状星云）为什么有如此强的辐射（可见光，红外，紫外，X，伽马光子辐射）？天体M1可能的演化趋势怎样？

   40，月球绕着地球转，行星绕着太阳转是有序运动；而电子绕着原子核转是无序运动，它没有固定的轨道，人们不能确定某一时刻电子的确定位置。为什么？原子为什么不会塌缩？

  41，为什么物质的粒子小到原子核，电子有自旋的性质？大到天体有自转的性质？假如人类使地球从由西向东转变为由东向西转，对人类有何影响？

  42，我们从何而来？为什么会站在这里？向何处去？（问题的实质最终归结为：宇宙的起源？演化？结局？）

    要回答以上问题，敬请研究“二粒三构”理论学说。

宇宙的真谛

——破译宇宙密码解读系列近代物理重大难题

吴东敏编著

由北京艺术与科学电子出版社出版发行

本书被出版社评为2011年度优秀出版物奖

（目录）

序言一：挑战前沿的探索……杜建平

序言二：为真理而战的勇士…程仕林

不是前言的前言

第一章 宇宙
一，传统的宇宙观，空间—时间—物质
二，相对论的时空观
三，稳恒态宇宙论
四，大爆炸宇宙论
五，无边界宇宙论
六，简述循环宇宙论

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二粒三构理论中的电磁本性

二粒三构理论中的电磁本性

（兼评麦克斯韦方程组）

宇宙研究网站长  吴东敏

一,物质内部的深层结构

1897年，是法拉第逝世30年后，麦克斯韦逝世18年后，英国物理学家汤姆逊在阴极射线中发现电子。

1911年，英国物理学家卢瑟福在α粒子散射实验中发现原子的核式结构。又于1919年，在镭放射的α粒子轰击氮原子核实验中发现质子。

1932年，英国物理学家查德威克在α粒子轰击金属铍的实验中发现中子。

1932年，美国物理学家安德森在拍摄宇宙射线穿过云室的径迹时发现正电子。

经过90余年的科学历史考验，证实了上述发现的可靠性。人们通常见到的宇宙物质，由质子，中子，电子所构成，呈现出大千世界其简单性，朴素性的一个侧面。

二十世纪30年代以后，各类粒子加速器的发明，正负电子对撞机的制造，核技术与激光技术和大型质子对撞机和各类探测设备的出现。对质子，中子，电子，正电子的内部结构进一步探索。在气泡室里观测到质子破碎后的碎片径迹里发现夸克。高能粒子科学家认为：质子，中子可能由不同表现的36种夸克所构成，由8种传递力的胶子把它们连在一起。

“二粒三构”理论却不以为然，认为宇宙的简单性不容推倒。多次重复β衰变观测实验证实：电子是原子核的组成部分。质子和中子均由不同数量的电子与正电子所构成，已被许多实验所证明，并成功地从原子核中分离出正负电子流。多次的正负电子对撞实验和大型强子对撞实验表明：质子解体和正负电子解体剩下的只有光辐射。

二粒三构理论认为：电子和正电子内部均由数量很大的D粒子（光粒子）和M粒子（以太粒子）所构成，D粒子与M粒子是不可再分的终极粒子，大约由50%的D粒子和50%的M粒子构成了整个宇宙。中国学者吴东敏根据科学界的各种观测实验作出总结，已经巧妙的推算出D粒子（光粒子）与M粒子(以太粒子）的质量，尺度，密度，体积，电荷，自旋，相互作用等具有物质性质方面的基本数据。由两种基本粒子构成的三种基本物质结构，包含了宇宙中的一切物质结构，物质运动，物质现象，包含了宇宙的全部。《二粒三构理论学说原理》是一种完备的物理理论，是宇宙终极理论的候选者。

二，导体，绝缘体，电阻物质

铜，铝，金，银，铁等金属物质原子之间的广大空间中，常有许多携带负电的自由电子，能够吸附进入到金属导体中的正微子，使之不容易从导体中逃逸出去，直至达到最大的饱和状态，由于正负电相互平衡，这些金属物质通常处于不带电的状态。金属中的电子和正微子气体是可以自由流动的电流物质，所以，称这些金属为导体。此外，电解质溶液，燃料电池气体和其它等离子体含有携带电性的阴阳离子，可称为离子导体，则另有别论。

自由电子在导体中的主要作用是提供具有负电场的空间环境，自由电子的数量越多，它们能够吸附正微子的数量越多，它们之间成正比例关系。在导体中，自由电子与正微子气体之间的关系犹如人与人影的关系，人始终不变，但影子会变，影子时长时短，时隐时现。

通常，自由电子在导体中的流速很小（小于1米/秒），而正微子在导体空间中的流速可以很大，甚至可以超过光速。华裔美籍的张操教授等科学家曾经多次做过可重复性的电流的超光速实验。

中微子可以在导体中自由进出，在空间中含量比例不大，它在导体中对正微子气体的流动产生阻碍作用，它是电阻物质。在绝对零度（-273.15摄氏度）时，中微子完全失去动能，可以吸附更多的以太粒子后转化成为正微子，这时候，导体的电阻几乎为零。

干燥的木头，通常的塑料，油漆，环氧树脂，陶瓷，玻璃，尼龙线，橡胶棒等非金属物质内部的广大空间中，由于缺少自由电子，不能形成内部的空间负电场，对进入的正微子，中微子，负微子均无束缚作用，这些以太物质在非金属物质内部空间中的浓度很低，所以缺乏电流物质电子和正微子。因此，这些非金属材料，其电阻率非常大，成为电的绝缘体。

三，电磁以太与电磁力

1，电磁以太物质。

正微子，中微子，负微子称为电磁以太物质，其粒子尺度非常小，分别约为10^-20 m，10^-21 m，10^-22 m。在各种不同空间环境中，其数量会以一定比例存在以太泡沫之中，这些粒子通常在其平衡位置中作无规则的运动碰撞，这种状态称为“热振动”。经典的理论认为，“热”的本质是一批分子的热振动，分子振动碰撞产生热。作者认为：分子由原子构成，原子之间存在负电斥力，不可能产生接触碰撞。能够产生碰撞的是分子引力携带的电磁以太之间大量的可能性接触。所以，热的本质不是分子的振动碰撞，而是物质分子携带的电磁以太粒子的振动碰撞。电磁以太之间的可能性接触几率与平均振幅的大小由温度的高低测量出来，显示这批粒子振动的激烈程度。

电磁以太中的正微子是最重要的粒子，虽然未被科学家发现，但是它无处不在。它主要来源于太阳风，也可由中子内部的正电子发生衰变产生出来。

中微子主要来源于太阳风，呈电中性，非常弱小，是被动粒子，不会乱飞乱串，但有很强的渗透性。大功率强子对撞产生的最强的中微子辐射也不可能穿过地壳，更不能穿透地球。

负微子在太阳风中的含量极低。在自然空间中，负微子由正微子中微子的碰撞和阳光照射中产生。常出现在雷电现象，静电现象，极光现象，地光现象等非常状态之中。

电磁以太粒子不自旋，所以不具有磁性。电磁以太也属暗物质粒子，由光粒子吸附大量的以太粒子所构成，电磁以太粒子密度虽然极大，但在空间和物质内部的以太泡沫中，其每立方厘米的含量或者存在浓度却很小。

2，电压，电流

一段铜导线内的自由电子与正微子气体处于电平衡状态时，其两端的电位相同，两端无电压。如果正微子气体在外力作用下向一端运动，而自由电子运动太慢或不向这端运动时，导线的两端会产生电位差，即产生电压。如果有一股正微子气体以一定的初速度冲向导线的一端，使这端的正微子气体浓度增加，也会使两端产生电位差而形成电压。比如导线在磁场中的切割运动。

电源两端和用电器连接成闭合回路，两种载流子电子和正微子都会在回路中流动，形成电流。但是，两种载流子在回路中的流速却不一样。而且，自由电子只能在回路里流动，正微子气体可以在回路里，也可以在回路外流动，部分正微子可以逸出回路，跑到导线的外部空间里去，空间中的正微子又可以跑到回路里来。如果把两只电流表分别串联在电源的两端，指示的读数相同，表示流出电源的电流等于流入电源的电流。

3，粒子自旋  磁力与电磁力

二十世纪二十年代，从事量子力学研究的科学家发现微观粒子有“自旋”的內禀特性。这是二十世纪最伟大的发现之一。中国学者吴东敏在《宇宙的真谛》讲座中，解释了粒子自旋和天体自转的力学原因。

电子自旋，牵动着被电子吸附的电磁以太气体发生旋转，形成旋涡状结构，结构中有大批电磁以太粒子有序地围绕电子中心作旋转运动。粒子之间相对静止下来时，粒子之间的万有引力发生作用，表现在粒子运动的前后方向，和内层粒子与外层粒子的每层之间，互相靠拢。由于粒子的密度很大，粒子之间的距离很小，每层之间的粒子数量之多。这种粒子层间的万有引力非常强大，这个万有引力叫磁力，磁力由非常多的电磁以太粒子在有序运动（包括有序转动和有序平动）中产生。

电子的荷质比很大，自旋角速度和线速度很大，所以电子旋涡具有很大的磁性。因此，电子在磁场中会受到力的作用，磁与磁发生力的作用的原因是，两者旋转的电磁以太泡沫结构发生同向相吸或者异向相斥作用。原子核的荷质比较小，自旋的角速度较小，但线速度较大，所以原子核携带的以太旋涡物质也具有大的磁性。在原子内，电子与原子核的相互作用除了电相互作用外，还有磁相互作用，这种联合作用叫作电磁相互作用，相互作用的力叫作电磁力。

磁力有方向性，并遵守安培定则。把一批电磁以太粒子看成顺时针旋转的话，反向我们的是北极（N极），指向我们的是南极（S极）。两个磁体，自旋方向相同表现出磁引力，自旋方向相反表现出磁斥力。如果两个自旋的电子距离较小，自旋方向相同，它们之间除了电性斥力外，还有相互吸引的磁引力。在原子中，自旋的原子核表面的电磁以太旋涡外部，是原子的最内层，这层只能容纳两个电子（3号元素锂以上的原子），而且两电子的自旋方向必须相同。这种一个原子核挑着两个电子的扁担型的棒旋结构，会阻挡外层电子不能被原子核吸收，这是原子不会塌缩的原因。

四，原子的自旋与铁磁物质

物质具有质量和能量。质量的自聚性与能量的离散性是物质的基本特性。表现在物质内部具有质量的自聚引力和能量的离散斥力。带电粒子（电子或原子核）自旋的主要原因是粒子内部这两种力的作用点不同，产生力偶所导致的结果。而且，带电粒子的荷质比越大，粒子的自旋角速度越大。通常的原子，整体处于电中性，荷质比等于零，所以除了铁磁物质之外的通常原子不会产生自旋，也不具有磁性。

铁钴镍等金属的原子有自旋的特性。经过判断，它们的原子核自旋的速度很慢，核外空间的电磁以太物质的数量较多，会导致原子整体有较慢速度的自旋运动。因此，这些原子也会牵动周围空间中电磁以太物质一起转动。所以，铁钴镍原子具有磁性。自旋的原子就是前辈科学家认为的“磁畴”或者磁单极子假设。由许多铁磁物质合金构成的原子团也会产生自旋，自旋线速度更大，表现出磁性更强。硬铁磁物质以钕铁硼合金为典型，软铁磁物质以坡莫合金为代表。

铁钴镍金属晶体的原子分布在晶格中，通常它们各自的自旋运动是杂乱无章的，原子间的磁性相互抵消，所以这些金属整体通常不具有磁性。如果在外力的诱导下，这些金属原子的自旋会立即趋于相同的方向，全部左旋或者全部右旋，随原子自旋的电磁以太结构相互吸引，会形成强大的磁力。

以圆柱体永久磁体为例。当它受电磁激励（充磁）后，成为一块具有南极（S极）和北极（N极）的永久磁铁，能吸引铁磁物质，元素的原子在金属晶体的晶格中是自旋的。原子自旋会牵动周围空间的电磁以太物质一起旋转。

如下图1：左边为圆柱型磁体截面示意图，黑点表示原子，箭头表示电磁以太粒子流旋涡及其旋转方向。小的原子以太旋涡，会聚集成很大的旋涡。每层截面之间会有很大的磁力。如下图2：为圆柱体磁体形成的旋涡结构示意图，磁体的内部和外部形成整体的反时针方向的磁结构。磁力线方向始终与旋涡面垂直。

图1                                  图2

五，电流的磁效应和通电螺线管

为什么当电流过导线时，导线周围会产生磁场？其本质是什么？在导线的两端接直流电源，导线中有电流通过，电流的大小可以看电流表的读数，此时在导线周围的磁针发生转动，磁力线是大小不同的无数个同心圆。原理是：导线就像非常“空”的管子，通电时，正微子气体立即从管子流过，由于电子是粒子，管内的负电场不是很致密，会有部分的正微子从管壁的各个方向快速逸出，形成无数条以正微子为主的电磁以太物质流（形成过程中由于碰撞作用，正微子减少，中微子负微子增多）如下图3所示。由于粒子质量间的万有引力作用，相互吸引形成磁力。磁力的方向与正微子流垂直，把圆周的磁力方向连接在一起就成了闭合的圆形，每层所有的磁力线构成无数个同心圆。

如果螺线管两端接直流电源，螺线管的导线就有电流通过，正微子气体立即从导线各处的表面逸出，在螺线管的外部和内部产生无数条正微子流，正微子流与导线表面垂直，如下图4所示。同样，正微子流由于粒子质量的万有引力而相互吸引，形成很大的磁力。磁力的方向与正微子流垂直，如果把它们连接起来，形成了由内到外再回到内部的无数条闭合的回路。磁力线的方向可有安培定则来判断。

图3  从导线截面逸出的无数条粒子流           图4 通电螺线管截面逸出的粒子流

以上就是电变成磁的本质原因。这个过程，电流物质正微子的总数量没有变化，只是其中有部分正微子从导线内部向外部逸出形成的效应产生磁。磁的本质是大批以太物质有序运动（平动或者转动）产生的现象，磁力的本质是万有引力。前辈伟大的科学家安培，高斯，法拉第，麦克斯韦由于当代科学技术水平的限制，尽管竭尽全力，还是只看到表面现象，没有看清其中的本质。磁场与电场的概念是法拉第在非常困惑的时候提出来的，麦克斯韦也不知道电场磁场内部的物质结构和运行机制，麦克斯韦设计并经后人总结出来的四条偏微分方程只不过是一种脱离物理的数学表述。本文作者上半辈子从事电动机，发电机，各类变压器，各类电焊机及其电子技术方面的维修，制造，设计工作，用到是电工学的定律方程，从未享受过麦克斯韦方程组有何实际方面的应用。用麦克斯韦的四条偏微分方程去理解，解释，描述电场，磁场，电磁感应现象是否会把简单的物理问题复杂化？其中如真空磁导率，真空介电常数，电荷密度，电流密度，电位移矢量等虚拟的，不确定性的，无法测量的量引入到方程中来，使方程失去了价值。

六，关于麦克斯韦方程组

积分形式的麦克斯韦方程组描述在某一体积或某一面积内的数学模型。表达式为：

∮_s D·dS=q₀                （1） 描述电场性质的高斯定律    q₀=∭_v ρdV                  

∮_s B·dS=0                 （2） 描述磁场性质的高斯定律                      

∮_t E·dl= -∬_s ∂B/∂t·dS           （3）  描述变化的磁场产生电场的法拉第定律                        

 ∮_t H • dl=I₀ ＋∬_s ∂D/∂t·dS  （4） 描述传导电流和变化的电场产生磁场。安培-麦克斯韦定律  I₀=∬_s J▪dS              

微分形式的麦克斯韦方程组是对场中每一点而言。可写成：

_▽▪D=ρ                          

_▽▪Β=0

_▽×Ε=   -∂Β/∂t 

_▽×H= J+∂D/∂t          _{D=εΕ    Β=μΗ   J=σΕ}  

方程组中的主要概念有：电场强度E，电位移矢量D，磁场强度H，磁感强度B,还有：电荷密度ρ（表示单位体积含有多少电荷量q），电流密度J（表示单位面积的电流量I）。与此相关的还有电介常数ε，磁导率μ，电导率σ。

麦克斯韦方程组的缺点和弊病主要有以下几个方面：

1，从物理层面上看，麦克斯韦方程组中的高斯电定律，高斯磁定律的积分形式与微分形式没有物理错误。∮_s D·dS=q₀=∭_v ρdV ，∮_s B·dS=0,表示闭合微曲面电位移矢量积分等于源电量，也等于电荷密度与微体积乘积的积分。闭合微曲面的磁通密度的积分等于零，表示进入曲面的磁通量与该曲面出去的磁通量相同，抵消后等于零。▽·D=ρ，▽·B=0,表示电场的散度微分等于该曲面的电荷密度，磁感强度（B=μH）的散度微分等于零，表示磁场是闭合的，无源的，任何曲面的磁通的代数和等于零。就像自来水厂的总流量等于千家万户的水流量的总和（积分），千家万户水流量等于自来水厂总流量的微分。这两条方程逻辑思维简单，但实用意义不大。没有看清场的物理本质，却把简单的问题复杂化。

2，麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律有错误。∮_t E·dl=-∬_s ∂Β/∂t·ds 与▽×E=-∂Β/∂t ，表示闭合微曲线内的电场变化率的积分等于微曲面内磁通密度变化率的积分，或者电场强度的旋度等于磁通密度（或磁通量）的变化率。法拉第在条形的永久磁铁快速插入和抽离螺线管时，接入螺线管两端的电流计发生左右摇摆的实验中得出结论：插入抽离的速度越快，电流计左右摆动的幅度越大。永久磁铁的磁性越强，电流计左右摆动幅度越大。证明，感生电场与螺线管内的磁感强度或磁通量的变化速率成线性关系。从实验中得出法拉第电磁感应定律，麦克斯韦用上面的偏微分方程来描述。其实，这种描述是片面的。有如下两个著名的例子：图5：“法拉第圆盘”是法拉第发明的机械能转为电能的发电装置，被称为世界上第一台发电机。图6：“单极感应”发电装置实验示意图。这两套实验装置，当转动法拉第圆盘或转动单级感应圆柱体永久磁体时，穿过回路的磁通量不变，磁通量的变化量为零，但能产生电势差使回路有电流通过。证明麦克斯韦方程组中的法拉第电磁感应定律并不成立。

图5  法拉第圆盘

图6  单级感应

法拉第用条形磁铁插入抽离使螺线管内的磁通量发生改变，产生感生电动势或者感生电流。此时，螺线管中的导线与磁力线发生相对切割运动也会产生动生电动势。动生电动势与切割面积（切割长度×切割幅度），切割速率密切相关。所以，法拉第电磁感应定律的偏微分方程应修改成：∮_tE·dl=-∬_s ∂Β/∂t·ds -∬_s ∂S/∂t ·ds·sinθ （θ为导体切割方向与磁场方向的夹角）。微分形式的偏微分方程修改成：▽×E=-∂B/∂t – ∂S/∂t·sinθ。表示闭合微曲线电场变化率的积分等于微曲面内磁通量变化率的积分加上微曲面的面积切割速率的积分。或者电场强度的旋度等于磁通量的变化速率加上导体切割面积的速度变化率。总之，总电场的大小等于感生电场加动生电场，其电场方向相反，添加负号。

3，麦克斯韦方程组中的麦克斯韦-安培定律方程是模棱两可的方程。是麦克斯韦对安培“电生磁”现象总结后的补充。∮_tH·dl=∬_sJ·ds+∬_s ∂D/∂t·ds与▽×H=J+ ∂D/∂t 。表明闭合微曲线内磁场强度的积分等于其电流密度积分（传导电流）加该曲面内电位移变化率的积分，或者磁场强度的旋度等于电流密度加电位移的变化量。电位移矢量D可以理解成电势差与电导率形成的位移电流。 ∂D/∂t 为位移电流与时间的偏导数，可视为位移电流密度。可以把电流理解成两部分：一部分为无功电流或传导电流，由导体中电子流动所产生。另一部分为有功电流，由导体中的电磁以太（正微子）产生的会做功的电流。

对于电流的磁效应，光效应，热效应和所有用电器，但凡进入用电器的电流与流出这些用电器的电流数值相同，传导电流不会损失不会减小不会做功。会做功的位移电流无法用电流表测量，但会消耗会损失，会产生具体的效应（如磁现象，热现象，光现象等等）。麦克斯韦-安培的电生磁的偏微分方程，不但适用于电磁现象，也适用于电光现象，电热现象，把方程左边换成发光强度，热流强度就行。

为什么流过螺线管的电流不发光不发热？为什么流过电阻丝的电流不产生磁性？为什么永久磁体没有电流过会有磁性？为什么木头燃烧没有电流过会发热发光？说明电生磁，电生热，电生光只是表面现象，我们的科学前辈并没有认识到电的本质，磁的本质，热的本质，光的本质。许多实验表明，磁并非电所生，安培磁的“分子电流假设”并不正确。

再看麦克斯韦-安培的“电生磁”偏微分方程，并不完善。以通电螺线管为例，如果螺线管使用的导线足够细，通电后把导线烧热或烧红，就不能生“磁”，只能生“热”生“光”。 用不同材料（铜丝或电阻丝），不同粗细的导线，不同尺度（长度/直径），不同环境温度（地球赤道或南北极）等因素都会对螺线管的磁场强度产生影响。由于这么多自变量的出现，麦克斯韦方程组中的麦克斯韦-安培“电生磁”方程不具有可靠性。

4，由于麦克斯韦方程组引入许多虚拟的抽象的难以测量的概念，如电位移矢量D，电荷密度ρ，电流密度J，介电常数ε，磁导率μ，电导率σ等，不但不能帮人类解决处理实际问题，而且给法拉第“场”概念假设变得更加复杂和深奥。用数学分析的方法处理物理问题，目的是希望对物理问题在定性和定量方面提供支持，而不是反面。麦克斯韦方程组开了一个非常不好的头，就是用数学工具去绑架物理问题获得成功，导致薛定谔二阶偏微分波动方程和爱因斯坦二阶偏微分引力场方程能够登上现代物理的舞台。也导致“场”概念被滥用。如光子场，量子场，空间场，真空场，恒星场，引力场。也有学者提出，矢量场，标量场，统一场，离子场，原子场，以太场等等概念。把未知的问题纳入到“场”内，再大做文章。

5，用麦克斯韦方程组去描述电场磁场与物理现实并不相符。电场只有散度（通量）而无旋度（环量），磁场只有旋度而无散度。电磁场有散度又有旋度。无旋度的就不是“场”，作者认为法拉第“电场”概念的设想可以抛弃，磁场和电磁场的概念可以暂留下来，直到人们习惯直接用场物质去思维和处理具体物理问题的时候。

汤姆逊发现电子以后，人类开始认知“电”是物质的一种性质，自然界中离开质量的独立的“电荷”并不存在。静电学，电动力学，电磁学，量子力学，微电子学中，所有严格的数学描述，都应把质量和引力包含在内，不容忽略。因为电相互作用（静电力）和引力相互作用（万有引力）是自然界最基本的相互作用。

6，磁生电的道理其实很简单。举个简单的比喻，能让小学生也能听懂：狭长的沟道里有两种灰尘粒子，一种很大比作电子，一种很小比作正微子。我们拿着扫帚（比作磁体）或者鸡毛掸子，在沟道中打扫灰尘，发现小的灰尘跑的很快，大的灰尘跑的很慢。原来在一起的两种粒子分开很远，相当于形成电势差或电压。往一个方向打扫相当形成直流电，前后往复打扫相当形成交流电。扫帚或鸡毛掸子有大有小相当磁铁的磁性大小，它是工具。没有人们消耗力气和能量（力×力臂，牛顿米或焦耳）就不能产生电压。扫帚不到，灰尘不能自行跑掉。就如，把导线放到磁铁旁边，是不能生出电，只有把磁铁在导线旁边晃来晃去，或者把导线在磁铁旁边晃来晃去才能产生电。磁在常见的直流发电机和交流同步发电机中同样是工具，没有变化和消耗，消耗的则是机械能，输出的是电能。

2022,06,16     浙江嘉兴

二十世纪人类最伟大的杰作—P-N结

（兼简述光的本性，电的本性）

宇宙研究网站长  吴东敏

二十世纪人类最伟大的杰作—P-N结，它彻底改变了人类文明。P-N结是半导体二极管的核心构件，从结的两端分别引出一根电极就成了二极管，两根电极分别叫正极和负极。

二极管的主要特性是，它具有单向导电的作用。把通常的7号电池的正极与二极管的正极连接，把电池的负极与二极管的负极连接，二极管就有电流通过，如果接反了极性，二极管就没有电流通过，这就是二极管的单向导电作用。P-N结的用途非常之大，人类制造出来的P-N结总数按地球70亿人口去分，每人可以分到多少万个？如果去统计的话，一定不是一个小的数字。

一块太阳能电池板就是一个P-N结，一个发光二极管（一个LED照明灯）就是一个P-N结。这些P-N结形体比较大。最小的P-N结存在于芯片之中，芯片别名叫大规模集成电路。指甲盖大小的芯片中，含有数亿个P-N结已经比比皆是，如果2纳米的芯片制造出来以后，单个芯片的P-N结数量将可以达到数百亿个以上。

一，制作P-N结的半导体材料

半导体材料有单质和许多合金化合物。最典型而且用途最广的是硅（元素符号Si，原子量28），地球中硅含量非常高，占25.7%，通常以硅氧化物和硅酸盐的形式存在，以硅为主的岩石，沙土，玻璃，水泥，陶瓷，无处不在。把硅提纯出来制取多晶硅，单晶硅。用于太阳能电池板的单晶硅材料其纯度达99.99%以上，制造芯片的单晶硅纯度更高，达到九个九。单晶硅的电阻率较高，叫作本征半导体。掺有少量三价元素硼的单晶硅的电阻率迅速降低，成为P型半导体，多数载流子是“空穴”，通常叫作“空穴”型半导体。掺有少量五价元素磷的单晶硅的电阻率迅速降低，成为N型半导体，其中多数载流子是电子，通常叫作电子型半导体。

二，二极管

二极管的种类繁多。按照功能用途分类，主要有：普通二极管，检波二极管，整流二极管，限幅二极管，调制二极管，混频二极管，开关二极管，变容二极管，稳压二极管，阻尼二极管，发光二极管（单色，双色，多色，红外，激光），光敏二极管，恒流二极管，双基极二极管，隧道二极管，金属-半导体二极管（肖特基二极管），等数十个种类。它们在制造时形成的P-N结由于材料不同，掺杂元素及其分量各异，还有工艺不同，形成的P-N结的大小尺度厚度电性不同，使二极管有各种各样不同的伏安，频率，温度，击穿及其它光电特性，制成各种不同用途的二极管。

按照制造结构分类有：点接触型二极管，合金型二极管，平面型二极管，台面型二极管，键型二极管，扩散型二极管，外延型二极管，合金扩散型二极管等多种。

三，三极管

把两个P-N结巧妙地制造在一起，就成了三级管，有P-N-P和N-P-N两种形式。可以引出三个电极，分别称为：发射极，基极，集电极。在场效应三极管（便于大规模集成）中分别称为：源极，栅极，漏极。与二十世纪初期发明的玻璃真空电子三极管的阴极，栅极，阳极相对应。

1948年第一个晶体三极管诞生在美国贝尔实验室，用半导体锗材料制作，这是如今电子时代开启的里程碑标志。此后十多年，由半导体硅材料制造的硅二极管，硅三极管的出现，现代电子技术才真正开始飞速发展。

由两个P-N结构成的三极管有电流或电压的放大作用。用基极偏流控制集电极电流，或者用栅极偏压控制漏极电流，可以使三极管工作在截止区，放大区，饱和区（也叫导通区）。

工作在放大区的三极管可实现对电压，电流，功率的放大作用，可实现振荡，变频和对高频电流，中频电流，视频音频电流的放大。使现代电子通信成为可能。

工作在截止区与饱和导通区的三极管可构成开关电路，传输0与1两种数字信号，多个三极管和二极管构成的逻辑门电路，有与门电路，或门电路，非门电路，与非门电路，或非门电路及其组合成的逻辑运算和操作电路，使现代电子计算成为可能。

故此，由P-N结构成的三极管把现代电子通信和电子计算两大类科学有机地联系在一起，改变了这个世界。

四，P-N结的工作原理

这里仅以LED光源与太阳能硅光电池为例阐述P-N结的工作原理。这两个都是二极管，一个属于电光器件，另一个是光电器件，都涉及到光的本性和电的本性问题。趁此机会，也回答我的书《宇宙的真谛》前言中提出的第10条问题：“LED光源（发光二极管）是怎样发光的？描述电变成光的过程？”

光的本性，电的本性是宇宙难题。近代科学400年以来，伟大的科学巨匠自从笛卡尔，牛顿，惠更斯，胡克，库仑，法拉第，高斯，安培，麦克斯韦，赫兹，薛定谔，德布罗意，玻恩，汤姆逊，普朗克，爱因斯坦等物理学大佬，直至如今的科学界，始终都没有把光电的本质真正认识和辨别清楚。有的认为光是微粒，有的认为光是波，光的波粒二像性一直困扰着科学界。有的认为电是一种微粒（电荷），是一种“场”，是一种“波”。直到1897年，汤姆逊发现了“电子”的存在和对荷质比的测定，1909年密立根对电子电量和质量的测定与计算，才进了一大步。接下来的问题是电子为什么会发光呢？从事带电粒子加速器，正负电子对撞机，大型强子对撞机，同步辐射光源，自由电子激光器等科技前沿研发和工作的科学家对光与电的本质认识清楚了吗？如果认识清楚了，就不是宇宙难题！

1，电子与正电子

1897年，汤姆逊在阴极射线研究中发现电子。1932年，安德森在威尔逊云室（带电粒子径迹探测器）里拍摄射线径迹时发现正电子。二十世纪三十年代又发明了带电粒子加速器，经过不断改进发展，现代的同步辐射加速器和对撞机的制造给国计民生和科技进步带来飞速发展。中国也不甘落后，通过技术引进和发展，上世纪九十年代，北京正负电子对撞机同步辐射装置（第一，第二代光源）已有15条光束线和相应的实验站，用于物理，化学，生物，医药，材料等科学研究方面。中科大合肥国家同步辐射实验室，建成了800MeV，流强为100到300mA的电子储存环和200MeV电子直线加速器作为注入器的第二代同步辐射光源。上海张江同步辐射光源是第三代世界上性能最好的高能光源。这些高纯度高亮度光源与对撞机的工作物质是电子束流和正电子束流。

获得高强度电子束流的办法比较简单一些，由热电子辐射，加速，聚焦可以获得，把它导入加速器中加速，获取能量达到1.5GeV以上的高能电子束。

正电子束流的获得比较不容易，正电子存在于原子核内，用低能加速器把电子束加速到100MeV以内，对原子核进行轰击，使核內质子或中子解体，再用电场或磁场分离出正电子束流，然后加速，再导入储存环。在此插句题外话，2016年3月，中科院上海光机所用强激光（拍瓦飞秒级装置）对高压氩气靶照射，敲开了氩原子核，也分离出电子流和正电子流。这两个实验强有力的支持了“二粒三构”理论学说原理，沉重地打击了原子核由夸克构成的高能物理（物质由62种粒子构成，其中36种夸克12种轻子，14种玻色子）神学理论。

高能电子束流转弯时从弯道切线方向辐射出强光。正负电子对撞计实验发出的只有强烈光辐射。在这两个实验中，中国学者吴东敏于2010年建立了电子与正电子的结构模型。在模型中，电子与正电子由许多D粒子（光粒子）和M粒子（以太粒子）所构成。从此，“二粒三构”理论学说浮出水面。

电子的密度比原子核的密度还要大，超过1000万吨/立方厘米，一个电子的内部约有100亿亿颗光粒子。光粒子携带负电，光粒子之间必须通过尺度很小，密度很大，携带微量正电，且荷质比很小的以太粒子，作为中介粒子，把所有光粒子连接起来。强大的万有引力与库仑引力使电子成为非常稳定的粒子。

正电子由许多正微子依靠万有引力并克服正微子之间库仑斥力而结合在一起，稳定性很差，通常只存在于原子核中。正微子由光粒子吸附大量的携带正电的以太粒子构成，万有引力和库仑引力使正微子成为较为稳定的粒子，呈正电性。正微子的结构稳定性大大超过正电子。

2，电子发光与光的本性（简述）

由于电子的荷质比很大，所以电子是自旋速度很大的粒子，它通常吸附了空间中存在的大量正微子，中微子等以太物质，构成一个高速自旋的电子旋涡状态的结构。正微子，中微子，以太粒子来自太阳，是太阳风的主要成分。游离的以太粒子数量很大，在空间中形成泡沫结构，扩散到整个太阳系所有空间之中，它是光和万有引力的传播媒质。

在加速器半径较大的圆形轨道中，电子携带着旋涡物质一起加速。如果要在轨道某几处建立工作出口，就要使电子束流发生转弯，由于惯性，在转弯处，旋涡中的正微子中微子被挤压并从切线方向甩出，其表面的以太物质脱落，会形成大量的游离裸光粒子，一批光粒子之间，由于库仑斥力非常大，它们会在以太泡沫中以光的速度辐射出强光。发光的波长与频率由这批粒子周边的以太泡沫浓度或者密度和厚度来决定，如果以太泡沫越浓越密（泡沫越小）越厚，则光子辐射阻力越大，此时光粒子之间的距离就越小，表示辐射波长λ越短，光的频率f会越高，表达式：f=c/λ。

宇宙中一切发光现象的本质相同，必须出现大量的游离的光粒子存在于以太泡沫结构中形成光源。原子核外高速运行的电子发生轨道转移，电子旋涡物质受到挤压甩出脱落，都会产生数量大小不同的游离光粒子，形成光源。如蜡烛木材燃烧，钢铁等金属烧红，陶瓷烧制，气体放电等等不计其数的发光例子的原理相同。属于电子外表旋涡结构的电磁以太（正微子，中微子）发光，简称电子发光。

在正负电子对撞机中，正负电子内部结构解体，外部的正微子，中微子解体，大量的光粒子在库仑斥力的作用下，产生强烈的光辐射。

在核裂变，核聚变，恒星燃烧等核反应中，有一部分电子和正电子对撞解体成为光粒子，光粒子之间巨大的库仑斥力，辐射时会产生巨大的能量。这就是核能的本质。

宇宙中所有的发光现象按光源的本质归纳为两大类：电磁以太发光（包括通常的电子发光）和电子解体发光。

3，电流物质（载流子）与电的本性（简述）

正微子从未引起科学家的重视。正微子是最重要的粒子，直径尺度约为10^-20 m，密度约为1000万吨/立方厘米以上，携带微量正电。银铜铝等金属导体内部，有许多携带负电的自由电子。空间中来自太阳的大量正微子进入导体内部被电子的电场所吸引，正微子只进不出，所以在金属内部的正微子浓度很大。空间中的中微子不带电，进到导体内部后，又可以从导体中出来，所以在金属内部的浓度不大，它是电阻物质。空间中的负微子虽然含量很小，但由于导体中电子负电场的斥力，被拒止而不能进入到导体内部。尼龙线，通常的塑料，陶瓷，木棍等非金属物质，由于内部自由电子的数量微乎其微，因此，其内部的正微子数量少的可怜，所以不导电，成为绝缘体。

导体中有许多正微子呈气态，成为“电子气”。单个正微子的体积比电子约小1000万亿倍，是携带正电的电流粒子，也是半导体理论中，P型半导体内的“空穴”物质，是携带正电的多数载流子（简称多子）。电子在P型半导体中是少数载流子（简称少子）。

电子是携带负电的电流物质，它在导线中的流速很慢，经科学家测量，流速不到每秒1米，在发电，输电，配电系统中，电子不能成为输运电能的主要电流物质，但它是在导线内部广大空间中建立负电场的不可缺少的载流子。在半导体理论中，电子是N型半导体中的多数载流子（简称多子）。

几乎所有的电流效应都由导体中的正微子产生，如：电流的热效应，光效应，磁效应，霍尔效应，微波效应，趋肤效应等等。

人类把水力，火力，核能，燃料，风能通过水轮机，蒸汽轮机，内燃机或直接转化为机械能，带动机械式同步发电机输出电能，供日常生产生活需要。发电机有型号大小，发电方式，同步转速的不同，制成不同的发电机。但其发电原理是相同的：线圈绕组（导线）在直流电磁铁产生的恒定磁场里作机械切割运动，驱使导线内的正微子向导线的一端驱赶，形成导线两端的正微子气体浓度差（称电动势或称电压），许多导线的两端串联一起，形成较高的电压。用导线输出电压到各种用电器，形成正微子气体的流动（产生电流）。

其他的发电方式有：各种化学电源（干电池，铅蓄电池，锂离子电池等），燃料电池，磁流体发电，太阳能光伏发电等。主要载流子都是正微子气体。

4，LED光源发光原理

二极管中，P型半导体与N型半导体之间，由于载流子的相互扩散作用，N区中的电子受到P区正电的吸引跑到P区的界面内，P区中的空穴（正微子气体）受到N区负电的吸引跑到N区的界面内，达到饱和状态，形成一个较薄的P-N结。在P区接电池正极，N区接电池负极时，在电压的驱动下，正微子气体进入P区后受到P-N结的N端电子的吸引，由于粒子速度的惯性作用，很快地穿过P端到达N区，形成较大的正向电流。如果电池反接，进入N区的正微子气体，受到P-N结P端正微子气体的正电斥力，被拒之而不能穿过P-N结，不能形成反向电流（反向电压较高时有非常小的反向漏电流）。如果把电子看成载流子，在二极管中流动，表现的情况与上述相同。这就是所有二极管或P-N结单向导电的工作原理。

LED光源是一个特殊的二极管，与其它二极管不同的是使用的半导体材料不同。通常有镓（Ga），砷（As），磷（P），铝（Al），氮（N），铟（In）等元素的化合物，有：磷化镓（GaP），砷化镓（GaAs），镓铝砷（GaAlAs），氮化镓（GaN），铟镓氮（InGaN）等等多种化合物。以氮化镓（GaN）为例，它是全球热点研究的第三代发光二极管（电照明）的主要材料。氮化镓的电阻率很大，掺杂后可以制成p型（P-GaN）和N型（N-GaN）半导体，它们具有工作电压高，导通电阻低，开关频率高等优点。在两块半导体之间由于渗透扩散作用会产生单向导电的异质结。在正向电压的驱动下，载流子进入异质结会受到结中带电离子的加速，发生碰撞。正微子或电子旋涡物质的正微子中微子表面的以太粒子发生脱落成为裸光子，大量的裸光子互相排斥瞬间产生光辐射。镓的熔点很低，它在其化合物中常以离子态存在，使化合物电离，对载流子有吸引，加速，碰撞作用，它像“剃刀”一般剃除正微子中微子表面的以太粒子成为裸露的光粒子，库仑斥力使无数光粒子发生光辐射。不同材料的发光颜色不同，覆盖频率几乎从红外到紫外整个波段范围。发光二极管的电光转换效率可以达到80%，工作寿命达到十万小时。

5，太阳能硅电池发电原理

太阳电池有多种多样，有硅太阳电池，薄膜太阳电池，化合物太阳电池，有机半导体电池等。硅太阳电池以单晶硅太阳电池的光电转换效率最好，可以达到23.4%，是当今世界广泛采用的光伏发电方式。其主要部件是太阳能硅片，实质上就是一个面积较大的面接触型的二极管，每片含有一个P-N结。

通常太阳电池硅片的制造方法简述如下：把制成的P型半导体单晶硅锭，在线切割机上用微晶碳化硅（SiC，金刚砂，硬度9）磨料进行切片。每片厚度约为0.2-0.3mm。再对硅片表面用含有氢氧化钾的碱醇混合液进行清洗制绒，使其增加对太阳光的吸收率。然后将硅片的一面用三氯氧磷（POCl3）在高温下进行磷扩散，表面的P型单晶硅转换成N型。在P型与N型之间形成一个P-N结。再对N型表面用导电银胶印制电极。电极线宽通常为0.2mm的条格型。N型表面作为采集太阳光的正面。

硅电池的发电原理通常认为；当太阳照射到P-N结时，产生电子-空穴对，并在内建电场的作用下，电子驱向N型区，空穴驱向P型区，从而使N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，于是在P-N结的附近形成了与内电场方向相反的光生电场。在N区与P区间产生电动势。当接通外电路时便有了电流输出。这种用以每秒30万公里速度的光粒子在P-N区打击出无数“电子-空穴对”的理论是现代理论物理学家的经典解释，且问：a，太阳光子是击中哪区的电子呢还是原子核呢？b，在任何情况下，怎么会有电子驱向N型区，空穴驱向P型区的现象？岂不是电的同性相斥变成同性相吸吗？显然，这种权威解释不能服人。

太阳硅电池的发电原理到底怎样？首先从光的本性开始。2003年，中国学者吴东敏从通常使用的平面镜做了实验，把太阳光用镜子反射到室内光线很暗的墙面上，出现一个很亮的光影。其实这种实验很多人小时候都做过，只是没有引起重视而已。从镜子制造工艺知道，玻璃表面用化学方法，沉积了一层粒子极小的非常致密的银子。由于银铜铝等金属，在原子之间都有一批自由电子，形成致密的负电场。可以断定：光子必须携带负电。这样才能使每秒30万公里速度的高密度粒子改变方向，反射出来。接触距离趋向无穷小，库仑斥力趋向无穷大。

阳光照射到硅电池板上，进入N区到P-N结的P端（异性相吸）但不能穿过P-N结的N端（同性相斥），使大量光子速度由每秒30万公里立即降到0。速度为0的光子立即吸收空间中的以太粒子成为负微子（不可能变成为电子）。大量的负微子集聚，使N极携带负电，与P极产生电势差。单片太阳电池的电压为0.5-0.7伏。直射光子与散射光子都能产生光伏电压。当外电路接通后，正极的正微子通过电路跑到负极与负微子复合，形成电流。

国外的太阳硅电池与中国不同，经常采用在N型单晶硅片上生长出P型单晶硅的方法，制造P-N结。太阳光从P区射入，进到P-N结的N端外侧（同性相斥），不能进入P-N结，因此在P区聚集了大量的光子，同样，静态的光子吸收以太粒子后产生了大量的负微子，使P极携带负电，与N极产生电势差。所以不管太阳硅电池的P极还是N极朝向太阳，都能发电。朝太阳的这面永远是电池的负极。也是因为光粒子携带负电的原故。

以上才是太阳硅光电池发电的真正原理。
（此文被《中国科学家年鉴 2022》收录 见第261-263页）

2022，04，15  于浙江嘉兴

人类把不可能变成可能

人类把不可能变成可能

宇宙研究网   吴东敏

地球之大，人类似乎不可能称出地球的质量是多少？英国物理学家化学家亨利·卡文迪许做到了！

电子之小，人类至今没有工具和方法捕捉到单个电子，似乎不可能称出单个电子的电量和质量是多少？美国实验物理学家罗伯特·安德鲁·密立根做到了！

比电子尺度小百万倍的光粒子，人类可能永远无法捕捉到单个光粒子，似乎不可能称出单个光粒子的电量和质量是多少？中国学者吴东敏做到了！

一， 亨利·卡文迪许 （Henry Cavendish ），生卒1731–1810年间，于1798年用卡文迪许扭秤实验精确测量出万有引力常数G的数值：G=6.754×10^-11m³ kg^-1 s^-2 , 与现代调整值G=6.673×10^-11 m³ kg^-1 s^-2 ，相差无几，计算出地球的质量，因此，卡文迪许被誉为第一个称出地球质量的人。

二， 罗伯特·安德鲁·密立根（Robert  Andrews Millikan），生卒1868–1953年间，于1909年与其学生福莱柴尔在物理实验中首次测量出单个电子的电荷量e=1.592×10^-19 C（库仑），现代调整值为e=1.602×10^-19 C，相差无几，根据电子的荷质比，很容易计算出电子的静止质量m_e =9.109×10^-31 kg。密立根的主要物理依据为：

1，汤姆逊（1856年-1940年）于1897年在阴极射线实验研究中发现电子，并测定电子    的荷质比。

2，密立根油滴实验。

3，求大量多次实验中，油滴电荷量测定值的最大公约数。

三，中国民间学者吴东敏（Wu Dong Min），于2011年计算出D粒子（光粒子）的质量m_d =7.373×10^-51 kg，光粒子的电量e_d =-1.2966×10^-39 C。吴东敏的主要物理依据为：1，普朗克黑体辐射实验和能量量子化公式E=hν 。

2，爱因斯坦光量子学说及质能等价方程E=mc² 。

3，正负电子对撞机实验及后产物测定。

4，吴东敏的电子内部结构模型。

5，汤姆逊阴极射线研究及其荷质比测定。

6，密立根油滴实验及其电子电量测算。

四，中国民间学者吴东敏（Wu Dong Min），于2011年在电子与正电子内部结构模型中，预言M粒子（以太粒子）的必然存在，并于2018年估算出以太粒子的质量m_m =4.718×10^-58 kg，又于2022年估算出以太粒子的电量e_m =4.065×10^-68 C（库仑）。吴东敏的主要物理依据为：

1，牛顿万有引力定律方程：F=Gm₁ m₂ /r² 。

2，卡文迪许扭秤实验及万有引力恒量G的测定。

3，库仑静电力定律方程：F=kQ₁ Q₂ /r² 。

4，库仑（C.A.Coulomb,法国物理学家，生卒1736-1806年间）扭秤实验及静电力恒量k的测定。

（此文被《中国科学家年鉴 2022》收录 见第264页）

2022,04,03    于嘉兴

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