2 物理空间

物理空间是指人们借助于各种探测仪器所能观测到的最远距离以内的范围。目前这个范围大约是以银河系为中心半径为130多亿光年的区域。物理空间是物质的。这些物质是指实物和真空微粒凝聚态物质（简称新以太）。新以太物质充满了全部物理空间包括实物的内部。物理空间里没有虚空存在。随着我们探测到的最远距离的延伸，物理空间还会扩大。实际上，这个物理空间仅仅是无限空间的一部份。

2．1 物理空间中的实物

物理空间中的实物专指以质量为其特征的物质。

2．1．1 质量M的起源

关于“质量”（+M）的规定，我们有牛顿的循环定义：“物质的量是物质的度量，可由其密度和体积共同求出” 近代物理学所发现的基本粒子都有质量（+M）。根据《广义时空相对论》光子也有静质量 。并有质量——能量原理：质量和能量是相互依存的，有质量就必然有相随的能量，有能量也必然有相随的质量；没有不包含质量的纯能量（如传统意义上的光子），也没有不包含能量的纯质量（如处于相对静止的粒子）。

自300多年前牛顿给出质量的“定义”以来，关于质量的起源问题一直是物理学的前沿难题，至今也没有研究出结果。

1897年汤姆逊发现了电子。当时电磁理论已相当成熟，人们就试图寻找质量的电磁起源。数学家、物理学家庞加莱在研究洛仑兹电子论的不足时引进了“庞加莱张力”，“非常漂亮地保证了电子能量动量的协变性” 。然而，“庞加莱张力”的非电磁起源问题，使想约化经典力学为电磁理论进而找出质量的电磁起源的第一次努力，化为了泡影。

20世纪30~40年代发展起来的量子埸论，由于将电子视为质点，在探讨电子“裸质量”时，出现了无穷大的发散困难，从而使试图把质量完全归因于电磁相互作用的企图，在量子埸论中也彻底破灭了。

对质量起源的第三次冲击起于1961年哥德斯通提出的假设：如果不存在规范埸，则在真空基态上将出现一个静止质量为零的玻色子标量埸。但是实验中从未观测到这样的粒子。1964年希格斯假设：当真空中哥德斯通标量埸与外部规范埸相互作用时，哥德斯通标量埸被定域规范埸吸收，使规范埸的对称性产生自发破缺，从而使规范埸的“传播子”获得质量。1982年到1983年间鲁比亚和范得梅耳用实验测出了由1967年温伯格和格拉肖利用希格斯机制提出的弱电统一理论所预言的规范玻色子z的质量，使希格斯假设获得初步的成功。为使更多的另一类费米子质量也能从希格斯机制中计算出来，科学家们建立了电弱统一理论——标准模型。在标准模型中，所有基本粒子的质量都来源于电弱统一理论中的规范埸对称性自发破缺。基本粒子的质量被希格斯埸的真空期待值、规范耦合常数以及汤川耦合常数三项确定。但是由于前两项与基本粒子的种类无关，是普适常数，而汤川耦合常数却是对每一种粒子都有一个独立的参数值。正如我国科学家张 礼指出的：“耦合常数是‘用手放进去的’”理论给不出这些粒子的质量，而是你要多少就用手放进去多大的耦合常数” ，实际上这些参数的数目比质量参数的个数还要多。因此质量（+M）的起源问题至今还没有解决。

目前，科学家们把希望寄托在刚开始运作的欧洲核子中心（CERN）大型强子对撞机（LHC）上，希望具有大约7万亿电子伏特（）能量的质子发生对撞时，能撞出解开质量起源之谜的关键粒子——自旋为零的希格斯玻色子。人们正拭目以待。

2．1．2 负质量（-M）实物存在吗？

负质量物质是存在的。其实，正质量和负质量应该是共生的，是同一个事物的两个方面，两种对立的属性，产生正质量的机制的另一面也就是产生负质量的机制。这种机制现在只能推测它与电磁和“真空”结构有关，也与基本粒子内部的“基元粒子”的构成和运动有关。因此在还搞不清+M的本质和起源的情况下，不能否定负质量的存在。何况负质量的存在还有一些直接的证据：

1） 反质子的质量为负

1955年张伯伦和塞格里用伯克利的同步加速器发现如下反应：。 式中为反质子。显然为遵守质量守恒定律 的质量应为负；

2） 反中子的质量为负

1956年发现反中子，其反应式为： 。按现代物理学的解释，与质量一样，与质量也一样，而的质量大于的质量，上式要成立显然反粒子的质量应为负；

3） 衰变中的正电子质量为负

原子核衰变的反应式为： 由于质子质量小于中子，因此正电子质量应为负；

4） 太阳热核反应中质子——质子循环反应总的结果可写为： 另一种循环——碳循环总的结果反应式也与上式相同。显然只有 的质量为负才能保证质量守恒；

5） 正电子的质量无论理论上或是实验上都说明其质量为负

理论上，按1928年狄拉克提出的相对论波动方程，可以得到两个解：能量 ，取负能解且当电子静止时，则有；

1932年安德森根据赵忠尧的实验在云室中直接拍摄到正电子在磁埸中的径迹，并利用公式： 计算出正电子的质量与电子的质量相等，但电荷符号与电子相反。这里我们应特别指出，磁埸中的径迹测定，只能判断电荷的正与负，不可能测出质量的正与负。其实根据其能量为负，理应正确的称之为反电子，即质量与电子质量相等，符号相反；电荷与电子相等，符号也相反。我们认为质量的正负只能通过引力效应才能正确的测出。在重力埸中，让低速的反质子或者其它反粒子通过一个水平的完全电磁屏避的长直高真空管，看看它们向上偏离了多少就可以看出端倪。

2．1．3 负质量物质哪里去了？

当今在我们所能观测到的空间范围内没有直接找到反物质。大爆炸暴涨宇宙演化的标准模型由于所给出的正、反物质不对称值远小于实测值；超对称理论模型需要有到现在还未发现的希格斯粒子；轻子产生说由于还没有观察到中微子部份的电荷共轭（C）空间反演（P）变换被破坏的实验现象；因此现代物理学对这个问题，还没有解决

那么负质量物质哪里去了呢？其实负质量物质就在我们的身上和周围，而且可以分为两类。

一类是负质量实物物质，就象我们习以为常的以正质量实物物质构成的世界（正世界）一样，存在完全由负质量实物物质构成的世界（反世界）。在反世界里氢原子核心是反质子（），核外运动的是反电子（），我们称之为反氢原子。那么这个反世界在哪里呢？由于正、反物质间存在斥力，因此可以设想在广阔的宇宙中这个反世界就在正世界的周围，而正世界也在反世界的周围。对于正世界的星系边缘的恒星来讲，反世界对它的斥力与正世界星系中心对它的引力的方向是一致的，它所受到的向心力增大，使其绕中心运动的速度不再随距中心距离的增大而减小，好似凭空增加了这些星系的质量一样，这就生产了“暗物质”。而且还因为有反世界的斥力作用存在，才使得正世界的星系团能够保持现状而不散开。在正世界与反世界交界的区域还可能存在两种情况。一种是正反世界的物质相遇，比如反世界物质撞入正世界的弥散星云中，这就要发生湮没反应，1千克反物质在湮没过程中将放出的能量，这可能就是我们所观测到的全天几乎均匀分布的当今物理学还不能解释的暴事件。另一种可能是大质量的反物质撞入了正世界的弥散星云之中，反物质恒星逐步被湮没，持续发出可达的能量，这可能就是我们所测得的100多万个类星体的能量来源。而类星体的能量来源及其产能率（能量/单位质量）何以如此之高（光度达太阳光度的十万亿倍，是整个银河系的100倍），对当代天文学和物理学来说仍然是个谜。还应指出这种湮没过程还将发出高能电子束、高能量的质子束、中子束及其它粒子束，在地球上或者在月球上（更佳）建相应的接收站，应该能接收到。2008年11月英国《自然》杂志发表了我国南京紫金山天文台空间天文实验室主任常 进为第一作者的论文《宇宙电子在3000——8000亿电子伏特能量区间发现“超”》。这个“超”的含意是观测到的高能电子流量超过理论预计流量。论文中常进等认为或许是暗物质粒子湮没产生了“超”。然而正如前面我们所指出的所谓暗物质其实就是负质量物质，只有正、负质量的物质相遇才会发生湮没现象。“超”，间接证明了负质量物质的存在。那为什么我们只能间接的从以上四个方面观测或者感觉到反物质的存在，而不能直接看到这些反物质呢？有可能是反世界发出的光与正世界发出的光不同，比如，一个是左旋即E矢量左旋到H矢量为前进方向，另一个是右旋即E矢量右旋到H矢量为前进方向；又比如，两种光子自身的自旋方向相反。这样正、反世界彼此都接收不到对方发来的光，当然也就看不到对方。

另一类就是存在在新以太中的正、反物质对中的反物质。这种新以太物质浸透了整个宇宙；不仅正、反世界之间，正、反世界的内部空间，而且正，反世界中的实物也是被充满的。新以太物质永远处于不停的运动之中，其运动的基本形式有三种：其一是涡旋运动。新以太围绕实物的涡旋运动是物理空间中的主要运动形式。地球周围的新以太有与地球自转方向相同的涡旋运动，地球表面附近的新以太的速度与地球表面自转速度一样，离地面愈高速度越小；太阳周围、银河系中及银河系周围都有与它们的转动方向相同的新以太物质的涡旋运动；超级银河系（上亿个银河系所形成的类似银河系结构那样的旋转银盘和银心，其半径上千亿光年的巨大天体结构）中及其周围也有与其自转方向相同的涡旋运动。其二是附着运动。在实物的表面相对实物静止且随实物一起的运动。比如地球表面就有一层密度均匀的跟随地球自转而又与地球表面保持相对静止的运动。其三是进退运动。为了保持实物内部以及实物表面一定的新以太的密度分布，实物周围的和实物内部的新以太将随着实物的运动而产生的一种运动。比如在地球前进方向上的新以太将进到地球表面，而原来地表上的新以太进入到地球内部维持原来的密度分布。而在相反方向上，将有新以太物质退出地球。

2．2 真空微粒玻色子凝聚态物质——新以太

2．2．1 新以太存在的根据

1． 卡西米尔效应——真空能的显现

1948年荷兰物理学家卡西米尔提出真空“零点能”是有其观察效应的。考虑真空中两块边长为的正方形金属板，当它们平行放置且相距为a时，两板间会有微弱的吸引力，其数值为：

上式对a积分则真空负能:

1996年华盛顿大学的Lamoreaur和Dev Sen对此方案进行了验证，测出的力与卡西米尔预计的结果相差约5%，稍后，加州理工学院的Mohideen等人，用原子力显微镜对卡西米尔力进行了测量，结果与理论值相差不到1%。

2． 阿哈罗诺夫——玻姆效应——真空以太传递电磁标量势

1959年阿哈罗诺夫和玻姆设计了一个装置简单的实验，希望能够考察在电磁埸矢势为零而其标量势不为零的地方，如果矢势发生变化那个地方的标量势变不变化，有没有可观察的效应。这个简单装置设计为：在电子束双缝干涉装置上添加一个密绕长直螺线管，此截流螺线管置于两缝的中间其轴与两缝平行。根据电磁埸理论，管内有矢势，管外无矢势但存在标量势。1960年查贝斯实现了这个方案，证实当管内矢势变化时，两电子束产生的干涉条纹确实发生了移动，且电子的相位移动量与计算值相符。由于该装置是置于真空中的，说明电磁埸的标量势是通过了真空的，如果真空真的空无一物，那标量势是如何作用于电子的相位呢？

3． 兰姆移位——氢原子内的电子与真空相互作用的显现

根据狄拉克相对论量子力学，氢原子的 能级与 能级是简并的，但是1947年兰姆和瑞瑟福采用射频波谱法测定的结果，两能级却相差，相当于（近期值为）说明这两个能级并非是简并的，出现了移位，这称为兰姆移位。量子埸论用“真空激发虚粒子”等办法进行理论计算，但至今仍很不完善，计算值比实验值校我们认为量子埸论将电子作为点粒子又不考虑电子与真空以太的相互作用，还引进虚粒子，显然与真实电子的物理存在差得太远。这也是狄拉克相对论量子论的缺陷之一。

4． 似乎已经有了利用真空能的装置

1） 我国发明家张裕光先生发明了《集成动量交换器系统》，将它安装在汽车上可以使汽车不再排放尾气。他在2007年11月广州国际汽车展上展出了这个系统。张先生解释道：“汽车尾气的零排放的关键是动量交换器产生的真空，从而产生负能，而负能同时湮灭部份气体，真空度越高，湮灭的气体就越多”。“不间断的在内部进行多次循环和动量交换，就不会有任何气体排放”。我们认为或许是由于高真空“负能”的作用，分子，原子被拆散成基本粒子，甚至新以太物质也被拆散将负质量释放了出来？这就使在亚原子层面上发生湮灭过程，不然怎么能说明空气中的氮分子和燃料中的碳原子也不从排气口出来呢？不见了呢？

2） 据北京航空航天大学高 歌教授讲，2006年12月南非科学家研制成功300千瓦真空能发电机，后来德国人将这台装置连同专利一起购买了，并于2007年将这台装置在慕尼黑展览。

3） 2006年8月几位匈牙利的科学家向全世界宣布，他们研制的第一台真空能发动机开始发电了，他们还邀请了几位美国知名物理学家去仔细的考察了他们的装置，考察结束后还签署了法律文件，并在网上公布。

4） 对于已经被确认了的“冷核聚变”和用激光照射电解池阴极会激发过热的效应以及Moller的原子氢过热发生器等一批“过热”装置的机理探讨中，有的科学家认为是利用了真空零点能。例如我国航空航天大学江兴流教授就提出涡旋力学提取真空零点能的挠埸理论，这个理论被认为能够较好的解释上述实验的结果。

2．2．2 新以太物质的结构及其性质

1） 新以太物质的结构

新以太物质即真空微粒玻色子凝聚态物质。正如作者在《真空微粒标量埸初探》一文中所提出的，新以太的结构应遵循任何粒子内部都含有正、反物质，正、负电荷构成的对立的物质埸。这条原理的提出是基于：A。高能高子束实验表明中子内部既有正电荷也有等量的负电荷；对质子的深度非弹性电子散射实验表明质子内部也有负电荷；B.复旦大学教授倪光炯，陈苏卿在《高等量子力学》一书的最后总结和讨论中提出：“任何粒子都毫无例外地是不纯的，在它的内部总隐藏有两个对立的埸 和 ，具有,式的空间——时间反演对称性，它反映了粒子与反粒子的对称性，第三种等价的说法是质量反演对称性： ”。C.受到西安电子科技大学罗恩泽先生提出的“电磁埸与引力埸统一的真空微粒结构模型”的启发。

基于上述原理和质量——能量原理，我们假设真空中充满了正、反物质对组成的、电中性的、静止质量为零的真空微粒。这种真空微粒是自旋为整数的全同粒子，相互之间存在着磁吸引力，在低温下将形成凝聚状态，称为真空微粒玻色子凝聚态物质，即新以太。

设 为量子电荷 ，有正有负； 为量子质量，也有正有负。在满足 和 的条件下，与 组合的系统结构中，只有一种基本结构是可能的、合理的、稳定的。即量子电荷质点（）位于中心，相距的量子电荷质点以速度 绕其作园周运动。该系统的结合能小于零，系统是稳定的。

2） 新以太物质结构的特点

上述结构显示真空微粒是一个电偶极子和质量偶极子并存的结构。作园周运动的结果将在空间形成旋转电偶极子电埸和旋转质量偶极子力埸，并形成“基元磁埸”。由于系统结构的不对称性，它所形成的势埸不仅是旋转变化的，也是不对称的，并且还有不均匀的旋转磁埸。

3） 新以太物质势埸函数分析的初步结果

由基本结构我们可以作出某一瞬时的势函数分布图，由此分析可得以下初步结果：A.要进入真空微粒的内部是不可能的，因为要越过无穷大势垒或无限深势阱，可以认为在物质结构的这个层面上存在“量子空间”和“量子时间”。这是将量子电荷质点作为质点模型的必然结果；B.系统的结合能巨大，约 数量级；C. 距真空微粒远时，电势将起主要作用，近时，引力势起主要作用。在时万有引力常数将变小；D .空间任一点的势函数为负。或许这就是真空零点能和“暗能量”的来源；E. 近代物理标准模型中的“希格斯机制”要求一个实数的平方小于零，数学上这是不可能的，但在这里该实数被看成是两项的差，一般情况下，即 时自然是负值；F.基元磁埸的大小和形态是确定的。新以太物质间有磁相互作用力。

2．3 新以太存在的意义

新以太物质如果确实存在，就将从根本上暴露当代物理学存在的问题和缺陷，对物理学将起到颠覆性的作用。

首先我们来看一看经典力学。牛顿第二定律是经典力学的动力学方程，即： 。 这个公式是不考虑物体在运动路径上与新以太介质的相互作用，认为从t=0到t 这段时间内物体在真空中运动。如果考虑物体与物体内、外新以太介质的相互作用，这个公式还成立吗？

其次量子力学中薛定谔线性微分方程也认为空间是虚空，不考虑微观粒子与新以太的相互作用，致使方程的定态解成了不确定的概率波函数，进而出现玻尔的互补原理和海森堡的不确定关系。量子力学的另一形式是哈密顿原理，此原理的基础是哈密顿函数S，它等于拉格朗日函数对时间的积分。这个积分认为微观粒子从 到 的时间内所经历的空间是虚空，不存在与新以太物质间的非线性相互作用，这反映在拉格朗日函数只包括粒子的动能和相关的势能上。因此，量子力学理论中是无论如何也得不到自由粒子的亮孤子解的，而这本应是理所当然的事。作者在《自由粒子满足的非线性薛定谔方程及其亮孤子解》一文中引入了自由粒子与“真空”的非线性相互作用项，成功的解得自由粒子的波函数 ，它不是定态解而是一个亮孤子。这就说明哥本哈根学派对波函数的概率解释是不符合客观实际的。

在量子埸论中规范埸是其核心，其表述的主要形式则是费因曼提出来的路径积分公式：

式中N为归一化常数， 为积分体积元， K为当 时处于 的系统到 t时跃迁到 的跃迁概率振幅，s 为系统的作用量：

式中L为拉格朗日函数。这就是量子埸论中的基本物理原理，称为量子作用量原理，它贯穿了整个量子埸论，成了主体和支柱。但从 到 之间的积分路径上被认为是虚空，不考虑新以太介质的存在。因此量子埸论存在的根本问题除粒子的点模型外，就是这里讲的承认虚粒子真空，而不仅仅是什么费因曼路径积分公式“在数学上不是严格定义的”问题。

在狭义相对论中，为了研究粒子运动，在应用最小作用原理时存在两个问题。其一。正如夏烆光先生指出的是犯了一个错误：人为地在积分 前面冠以负号。“其根本原因在于：经典理论对于间隔平方的理解上存在错误”。——只有强加以负号才能使有虚数（）的积分有最小值。其二，在上述积分变为对时间的积分 时，拉格朗日函数L中只有动能和势能，而没有粒子在积分路径上与“真空”的相互作用，没有粒子与新以太介质的相互作用引起的能量变化。

以上从我们对经典力学、量子力学、量子埸论和相对论的分析中可以看到，它们都认为“真空”即虚空，不考虑粒子与新以太的非线性作用，因此，这些理论都得不出微观粒子的正确解——稳定亮孤子解。这充分证明这些理论都存在根本的问题和缺陷。

如何修正呢？作者在对自由粒子满足的NLSE 的研究中发现，如果将速度为、 质量为m 的自由粒子的总能量公式修正为：

当 时，“静止”粒子的总能量（=总内能）为

上两式中的和E式括号内的均为自由粒子与新以太物质间的相互作用能。这时系统的哈密顿算符为 最后一项正是孤立子的束缚能，等于 。这样拉格朗日函数也就应加上粒子与新以太物质间的相互作能一项。

对于孤立的静止的粒子与其内部和外部的新以太介质的相互作用能，表现为它的束缚能。由于宇宙辐射埸的长期作用，粒子所在的物理空间已达到动态平衡的绝对黑体空间状态，其温度为 这个 的能量就来源于此。根据杨金城先生的研究结果 。杨先生正确的指出：“最可几速率状态对应的能量最低”而不是方均根速率。再由角动量守恒且粒子处于最低能量状态，则 应成立。说明微观粒子是在半径为 的球面上以速率 运动，这是一个球量子。这是物理空间中所有微观粒子和物体的本底运动。而原子核外的电子，除此运动外还有沿一个环面的螺旋运动，它具有环量子的三旋运动特征。当微观粒子的势能进一步降低时，其 也将进一步缩校

如果将上述微观粒子总能量公式（静止的和运动的）应用于经典力学的动力学中，我们会发现在F力的作用下，粒子速度从0增加到 时，其总能量的增量和总内能的增量相等为：

这增加的能量就是粒子与新以太介质作用的相互作用能，来源于F力 。表明外力F的功不仅仅是 ，还有上述的总内能的增量。当 很小时，上面的无穷级数可忽略，经典力学近似成立；但当 很大时，甚至 时，就不能忽略了，这一点有可能有助于我们理解考夫曼的电子质量——速度关系的实验。