内容提要：物理学的最终目标就在于构建一个完整的物理宇宙图象，历史上曾经出现过三种物理宇宙图象，都因为企望能用一种规律囊括自然界的所有现象，最终均以失败而告终。我们依据中华传统的两系统结构论，结合爱因斯坦首倡的物质～空间系统论自然观，在中西文化优势互补的基础上构建了一个物理宇宙图象。依据这个物理宇宙图象，不仅可以将物理学、化学的主要内容基本上概括无遗，还可以对经典物理和现代物理的对应关系予以认定；不仅可以对物质、时间、空间和因果性等概念给出必要的修正，还可以预言未来物理学理论和研究的走向；不仅可以对空间作为动力学量给出明确判据,还可以阐明规律内在说的作用机制,让上帝从自然哲学的领地上永远“退休”。尤为重要的是，它不仅将物理学史上曾经出现过的三种物理宇宙图象包括殆尽，更是三者有机的综合和概括；并且可以对宇宙的自主演化、大千世界的纷纭万象及其宇宙间的天体运行等自然现象的第一因（the First Cause），都给出圆满的答案。在对上述这些问题进行了充分讨论之后，又提出了八个跟宇宙的组成、结构及其演化的基本规律相关的推论，有理有据地阐明了牛顿力学不属于物理学的范畴，包括引力在内的大统一理论根本就没有实现的可能，量子论和相对论根本就不能协调……

关键词：物理宇宙图象 两系统结构论 物质～空间系统论 有形和无形 正能和负能

在整体人类文明史上，中国、希腊、印度都是较早发展哲学理性的地区，通常被史学家称之为三大文明古国。大约在公元前6世纪～前4世纪，这三个地区就已经不同程度地产生了自然哲学，先民们在直接观察的基础上，总结出一些对自然现象认识的思辨结果，并开始设想宇宙是什么样子（即企望构想出整体宇宙的图象）。

近代科学虽说是古代各民族先进文化交流汇合的结果，更多、更直接的则是继承了希腊文化的传统；正如中国和印度的传统都有各自的长处和不足似的，勿庸讳言希腊的传统中同样地存在着不足。半个世纪以来，世界上越来越多的学者都在关注东西方文化的互补性，本文即是使用中国传统的自然哲学原理审视现代科学成果的尝试。

一、三种物理宇宙图象

物理学的终极目标是构建一个合理的宇宙（或曰世界）图象。真正具有物理学意义的世界图象，从17世纪开始先后出现过三种不同的形式，第一个是力学世界图象。

力学世界图象的要点是：把质量M作为最基本的物理实在，它们在接触力或超距力的作用下按力学定律运动。这种图象作为一种研究纲领，就是努力把一切现象都归结为力学现象，把一切规律都归结为力学规律。这种纲领一直影响到现代科学，20世纪一直被物理学家看好的基本相互作用统一的宇宙图象，依旧是这种纲领的延续，只不过是将“力”改称“相互作用”罢了。

由于力学世界图象在热、电现象领域遇到了困难，一些科学家就开始怀疑它的普遍有效性。马赫在《力学史评》（1883年）中曾经指出：自然界根本就不存在纯粹的力学现象，实际上运动总是结合着热和电磁的变化，并同时规定着运动；用力学规律描述自然现象并不比用热和电磁规律描述更基本。

麦克斯韦电磁理论的成功，使得电磁世界图象应运而生。这种图象把电磁以太和带电粒子看作唯一的物理实在，试图把一切自然规律都归结为电磁场方程决定的电磁以太的性质。

19世纪末，由于发现了催化现象不能用原子论解释，奥斯特瓦尔德就在《普通化学》（1893年）中提出了能量世界图象，认为世界上一切现象都只是由于空间和时间中的能量变化构成的，主张精密科学不必引入原子假说，只应该使用能量、压力和温度等直接可观察的物理量来描述，这三个量可以被看作是最普遍的基本概念。

由于这三种物理世界图象都是试图用一种特殊的自然规律来描述全部的物理现象，最终都以失败而告终。20世纪又产生了基本相互作用统一的世界图象，至今亦没有成功。

上述三种物理世界图象失败的原因，皆生之于一个唯字：唯质量，唯电磁和唯能量，根源在于西方哲学提供的唯物宇宙观。

400年来物理学的成果告诉我们：上述三种图象分别适用于用质量M、电量Q和能量ε度量的三个不同的系统，对应的物理客体构成粒子系统、电荷系统和量子系统。粒子、电荷和量子分别遵从不同的自然规律，虽说可以通过能量转化来沟通，但是物理学的传统只关注物质而不关注对能量的分析，却不能说不是最大的失误。

二、两系统结构论

华夏先民的自然观是两系统结构论：形而上者谓之道，形而下者谓之器；天下万物生于有，有生于无；万物负阴而抱阳，冲气以为和；阳极阳生，阳极阴生；阴生阳，阳生阴，其变无穷。阴阳范畴即是华夏先民对客观存在的最抽象概括，简言之就是：华夏先民认为自然界的客观存在应该被分为有形（形下）和无形（形上）两大系统。

18世纪的物理学就分牛顿范式和非牛顿范式；而今的物理学理论也分用量纲式中的M度量、量纲式中的L、T描述其运动，或者是用能量ε度量和相位描述的两大体系；巴里·派克在《爱因斯坦的梦》中写道：“当我们企图把牛顿经典理论应用于原子时，它失灵了；这时需要一个新理论（即量子理论）”（1-P77）。这话在逻辑上还隐含着将量子理论应用于质点（或曰粒子）时，同样也要失灵——两套理论适用于两类物理客体，已经是确定无疑的事实。

“我们首先把宇宙的物质内容分成两个部分：‘物质’即为夸克、电子和缪介子等粒子，以及‘相互作用’诸如引力和电磁力等等”（2-P38）。

霍金居然不顾忌在逻辑上犯错误，将物质分为物质和相互作用两部分，足以说明他的两难处境：两个“物质”必然应该有广义和狭义之分。很显然，广义的物质应该被分为两大类，这是近400年来物理学通过实证对哲学家抽象概括的修正，至今学界却都没有关注这一极其重要的成果。

哲学和科学，从人类文明初期至今，一直都是互动的。首先是人们积累了一些实践经验资料，哲学家就从中抽象出几条指导认知的原理；下一步是在这些原理指导下，有计划有目的地去进行实践。待到再积累了足够的资料之后，就必需立足于哲学已经达到的高度重新进行概括和抽象。实证资料的积累——哲学的概括抽象——重新积累——重新抽象，人类文明就是在这种科学与哲学互动共进的过程中发展前进的。

20世纪许多新理论、诸如相对论、量子论、系统论、混沌论和耗散结构论等的提出，要求首先应该从哲学上有所实破。恩格斯早就讲过：随着自然科学的每一个划时代的发现，唯物主义也必须改变自已的形式。

21世纪哲学理念的变革首先应该是改变自然观，即用中华传统的阴阳两系统相涵相因、易变会通、和谐互补的自然观，取代将客观实在统称为“物质”的唯物宇宙论，承认宇宙是由物质、空间两大系统构成的有机整体。

“量子论的实质”中有详尽的阐述，于此无暇赘述。

三、中华科学

中华科学是中华传统的两系统结构论与西方实证科学成果合璧的物理学理论。

简言之就是，当我们以中华传统的有形、无形两系统结构论的自然观，结合爱因斯坦首倡的物质～空间系统论，对物理学的全部成果进行审视后，勾勒出了一个物理宇宙图象如下图。图中的Z系统对应于有形、物质、经典物理学中的质点，由之构成现实世界；N系统对应于无形、空间、现代物理学中的量子，由之构成宇宙背景。

中华科学物理宇宙图象 24/2-2002

该图看起来非常简单，其内涵却极其丰富：不仅可以将物理学、化学的主要内容基本上概括无遗，还可以对经典物理和现代物理的对应关系予以认定；不仅可以对物质、时间、空间和因果性等概念给出必要的修正，还可以预言未来物理学理论和研究的走向；不仅可以对空间作为动力学量给出明确判据,还可以阐明规律内在说的作用机制,让上帝从自然哲学范畴内永远“退休”。尤为重要的是，它不仅将物理学史上曾经出现过的三种物理宇宙图象包括殆尽，更是三者有机的综合和概括；并且可以对宇宙的自主演化、大千世界的纷纭万象及其宇宙间的天体运行等自然现象的第一因（the First Cause），都给出圆满的答案。

首先、阐述宇宙的组成、结构及Z 、N两系统的关系。

1、宇宙的组成与结构:宇宙是由可以被隔离成独立个体的Z系统与呈连续态的N系统组合而成的巨系统。Z、N两系统的结构关系，华夏先民称之为“负阴而抱阳”，亚里士多德称之为“包容与被包容”，并指出被包容体有形，包容体无形——现实世界被包容在宇宙背景之中，犹如人类及地球上的万物被包容在空气之中似的。

定义：

有形：能够直接被看到的感官知觉的对象。

任何放大仪器都可以被视为视觉的延伸。

无形：必须借助有形才可以被感官知觉的对象。

比如用磁针感知的磁场，用频谱仪感知的辐射等。

2、Z、N两系统的关系：构成Z系统万物的基本粒子——带电的质子和电子，

可以从N系统中创生，又可以湮灭为辐射能ε。大量生成质子和电子的机制，一是恒星内部尚不清楚的物理～化学反应，一是新星、超新星的爆炸；还可能存在第三种人类尚未发现的机制。由Z系统向N系统的转化，主要靠恒星等天体发射辐射能ε；这些辐射能的大量集结，将会通过爆炸等不同形式的演化重新复活为恒星——Z系统的最小单元个体粒子，跟N系统的最小单元个体量子h，可以通过过渡态的质子和电子相互“对流”转化，决定着整体宇宙的自主演化过程。

从微观角度讲，现实世界万物的结构，表面上皆由电磁作用来维系，实际上是通过辐射能ε进入粒子或从粒子中逸出，改变着物理客体的物理、化学性质，甚至决定着物种的创生或消逝——大千世界的纷纭万象，皆由N系统以辐射能ε的形式提供第一因；而由Z系统的万物展现被作用的结果。

为了避免由概念模糊而引起争议，该图象采用符号表示法：指代Z系统物理客体的用W，宏观上叫物体，微观上叫粒子，P^＋和e^－，分别叫质子和电子；指代N系统物理客体的有h，即通常所谓的量子，辐射能Eγ（即ε）指代h的基本特性。

3、Z系统的主要概念：Z系统指有形的现实世界的万物。

指代Z系统物理客体的用W，宏观上叫物体，微观上叫粒子；电荷P⁺和e^-是从N系统创生的直接产物，同时又是构成现实世界的基础；质量m、电量q分别是用于度量粒子和电荷的属性概念。另外还有可测量的与质量相关的能量Em，与电量相关的能量Eq ,属于由gR作用于m、ner^-1作用于q构成的复合概念.

4、N系统是通过“纯粹思维”所把握的客观实在，从麦克斯韦发现的“电磁波可以脱离开电荷独立存在和传播”，到爱因斯坦所谓的“没有以太的空间是不可思议的”，再到3k微波背景辐射被发现，这一系列实证成果都在告诉我们：空间中确实存在一种不能用M度量的物理客体。海森伯称其为“作为自然过程基础的真实理念”（3-P72）,爱因斯坦称其为“想象力的产物……它们不是思维的创造，而是既定的实在”（3-P337）,怀特海称其为“隐蔽处存在着一种神秘的实在，其实质是不能通过直接交流认识的”（3-P290）。

这个系统中指代物理客体的有h、即通常所谓的量子本身, Eγ（即ε）是指代h属性的概念；另外还有两个描述特殊结构的概念能位gR和电位 ner^-1,及其度量h的动量和能量的波长λ和周期T。

再加上适用于描述Z系统物体运动的长度l、时间t，仅此15个概念，已经可以将物理学最基本的物理量包括殆尽。

5、爱因斯坦于1946年就曾经指出：“迄今为止想把量子论和相对论融合起来的一切努力都遇到了抵制”（4-P36）。30余年后惠勒再次指出：“我们常说，物理学中最大的问题是协调量子论和相对论。我现在更显明地说：量子论和相对论根本不能协调”（5-P35）。

霍夫曼则说：“虽然在我们寻求知识当中，这两个理论一起作出了最深刻的进展，然而它们必将彼此为敌，要等到一个更加有力的理论把这两个理论都征服了，它们的根本分歧才会得到解决。新理论会消除我们现在煞费苦心获得的关于空间、时间、物质和辐射及因果性等的幻想”（6-P11）。

依据这个物理宇宙图象，可以肯定惠勒的说法是对的。引用这些话的目的是想说明，霍夫曼刚好把因果关系弄颠倒了：应该首先“消除我们现在煞费苦心获得的关于空间、时间、物质和辐射及因果性等的幻想”，才有可能得“到一个更加有力的理论”。因为牛顿那《自然哲学的数学原理》，并不是唯一的破解宇宙之谜的哲学原理，物理学家对数学的迷信有点太过头了。请不要忘记牛顿自己说过的话：

“我不得不把我们这系统的结构归之于一个全智的主宰”；“我们必得承认存在一个上帝”（3-P23）。

现在可以将我们依据这个物理宇宙图象得出的6个定义抄录于下：

宇宙（指universe而不是cosmos）是由物质和空间构成的巨系统。

边界条件是：宇宙之外再也没有任何基本存在。

物质：指用量纲式中M计量的、可以被分隔成独立个体的基本存在。

空间：指宇宙中除物质之外，用量纲式中L、T计量的所有空域。

质量M是用于计量物质的量的多少的基本物理量；

时间T是用于计量空间中任意一点弯曲程度的基本物理量；

长度L是用于计量空间中任意两点之间间隔的基本物理量。

在经典物理学中L用于度量欧氏几何的直线距离，在相对论和量子论中L用于度量非欧几何的弧线长度。

物理学量纲式中的T、L、M，都是用于计量客观存在基本特性的属性概念。物理学理论中用L、T的函数表述的物理量（比如g、gR、g_μν等），均为空间中的一种“实体”结构；而只用L、T描绘的“数学图像”，均为空间中存在的一种自然规律。

为了避免物理学概念和哲学概念的混淆可能带来的歧义，在未来的物理学理论中应该完全采用符号表示法，使用Z系统、N系统、M、T、L替代物质、空间、质量、时间、长度五个概念。

那些有志于创造“一个更有力的理论”的人们，不妨可以依据这种新定义去探寻一下试试。最起码可以消除掉近400年来由于一直忽视时间T和空间的不对等性，而使用“空时”或“时空”之类错误概念带给你的许多麻烦和悖论，使你明确了解量纲式中的L、T两个量真正的物理意义。如果想更深入彻底地消除“幻想”，可以读一读“物质 空间和时间的逻辑关系”及“确立正确的L-T观”。

其二，讨论经典物理学与现代物理学三大理论之间的对应关系与本质差异。

从图中不难看出，物理学所研究的能量只有三种：与质量M相关的Em=mgR，与电量Q相关的Eq=Kqner^-1（K仅用于统一主单位）和与辐射相关的Eγ（ε）=hν=h/T。

Em和Eq均由Z、N两系统所共同决定，只有Eγ属于N系统所独有，据此可将物理学理论分为分别跟Em、Eq、Eγ相关的三大理论体系。

1、经典物理学是关于“能被看到和摸到的感官知觉的对象”（爱因斯坦语）的理论，适用于跟日常生活环境及与现实生活相关的自然现象。可以分为跟Em相关的经典运动学，跟Eq相关的电磁学，跟Eγ相关的热学三大理论体系。历史上出现的力学、电磁学和能量物理宇宙图象，就分别适用于这三个不同的学科。由于力学系统的质点，电磁学系统的电荷和热学系统的辐射能ε，各自遵从不同的规律，想用任何一种规律去描述三大理论系统，都必然注定会以失败而告终。

由于经典物理学以“能被看到”为认识的基点，在不知道实际作用机制情况下，产生的“质量作用于质量”、“电荷作用于电荷”观念，实际上都属于一种假象。使用L、T的函数表述的场概念的引入是一大进步，但是对电磁场和引力场究竟是什么，尚缺乏必要的了解。

所谓的场，表示的只是N系统对M或Q的作用，是一个属性概念，并不指代实际的物理客体，直到现在物理学界并没有意识到场和M、Q是对等的，而跟粒子和电荷都不具有对等性。不同的场所指的都是N系统中一种特殊结构的某种特性。“全空间充满着相互作用着的各种不同的场”（7-P387）——只需要将其中来自牛顿力学的错误观念“相互作用着”去掉，改为“使用表述空间属性的L、T的函数描述”，就既纠正了传统对“场”概念的错误诠释，又可以真正排除掉“第一推动”对科学家的困扰。

N系统属于“经验的方法已经不再中用，只有理论思维才能有所帮助”（8-P465）去把握的抽象结构，实际上就是爱因斯坦那“既定的实在”和怀特海那“神秘的实在”，由它作用于M或Q可以产生能量效应，保证了它不失客观的实在性。“世界上一切现象都只是由于空间和时间中的能量变化构成的”，只需要去掉“和时间”这话就非常正确，但这里的能量仅指Eγ；能使质点或电荷运动的都不是能量，而是N系统中的特殊结构gR或ner^-1对M或Q作用的结果。

2、被称为20世纪四个超级物理学理论的狭义、广义相对论，量子力学和量子场论，都是关于N系统的规律及其制约着质点做自然运动、制约着辐射能ε频率变化的理论；量子场论是关于Eγ和E_q通过粒子的电结构变化相互转化的理论。

有意思的是广义相对论、狭义相对论和量子论适用的范围，跟经典运动学、电磁学和热学相互重合。差异仅在于原来认为是质量作用于质量、电量作用于电量和用分子运动论解释热现象，变成了空间度规张量g_μν作用于m、电磁场作用于Q和Eγ从粒子中自主“逸出”或“浸入”。原来被视为物理事件在其中发生、发展的空间，居然变成了“第一推动者”，而不再是“被动的背景”；“引力场直接同空时度现性质发生关系……它一身而二任，既规定了四维空间在每一点的度规性质，同时也表示了各点的引力场”（9-P83）——实际上所谓的“引力场”，只不过是由“弯曲空间”显示出的作用于M的一种特性而已。

将近100年来，这些问题一直困扰着世界上许许多多哲学家和科学家，至今都没有一种能被广泛接受的见解。在确立了物质和空间对等、时间T和空间不对等、时间T、长度L和质量M对等的观念之后，既然已经认识到“空间在每一点的度规性质，同时也表示了各点的引力场”，牛顿的引力理论也就该“寿终正寝”了。因为广义相对论告诉我们的是：由于物体受到空间中三维圆球的作用，有一种向球心聚集的倾向，其直观效应就是牛顿所谓的引力。如果不信，你可以去看看漩涡对漂浮物的作用。

空间中用L、T的函数表述的物理量（如g_μν、g）代表N系统中一种结构的特性，由它决定着现实世界中物体自然运动的轨迹。能被看到的天体运行、自由落体等一切自然运动，皆由空间中的球结构为之提供第一推动，公式mV²=mgR和mV²=2mgR所揭示的，即是决定上述两种运动的自然规律。

其三、关于连续可分和量子化问题。

问起经典物理学和现代物理学的差异，通常的回答都是：前者是连续的，后者是量子化的。连续的，是连续可分的略语；量子化的，指最终是不可分的。

有趣的是二者研究的对象和这种说法恰好正相反，即经典物理学研究的客体都是不连续的（即可以被分隔成独立的个物）；而现代物理学研究的客体却是连续态，根本就没有办法将它从N系统中隔离出来予以研究。

为什么关于“连续”的说法会出现如此“镜像”差异，这就必须从哲学上“无限可分”的观念谈起。“三尺之箠，日取其半，万世不竭”——三尺长的马鞭，每日减去一半，将会无限期地被分隔下去。这个命题仅属于一种哲学思辨，并不具有实际的意义：三尺长的马鞭日取其半，只需要五天已经长不足寸，还能作为策马的工具吗？

在讨论“量”的变化时，绝不应该忽视“质”；纯粹地从抽象的量的角度讨论问题，往往会坠入虚无境地，对研究实际存在之物的物理学，并不具有实际意义。

关于物体的有限或无限可分问题，同样不应该只注重量而不考虑质。对于Z系统的质点而言，只能分到p^＋和e^－；实验早已证明采用质子对撞方法得到的，只能是比质子能量大得多的“碎片”，而寿命皆小于10^-8秒，用瞬息万变予以形容都极不恰当，更主要的是这些“碎片”都不具备Z系统的物理客体用M度量的最基本特性。

依据物质～空间系统论，所谓的基本粒子只能属于Z系统，N系统中根本就不能使用粒子这个概念。粒子物理学中所谓的200多种粒子，除质子和电子之外，实质上都是N系统分裂—组合—再分裂—再组合的动态过程，其寿命都比中子还小10⁹倍。故而用连续可分和量子化区分经典物理和现代物理就很不恰当。

所谓“连续”的经典物理研究的对象是分立态，所谓“量子化”的现代物理研究的对象却是连续态；经典运动学中的“惯性系”研究非自然运动，“非惯性系”却研究自然运动；经典运动学研究相对运动，相对论却研究绝对运动——物理学理论中存在着许多“镜像”的说法，根源皆出在近代物理学以“能被看到和摸到的感官知觉的对象”为基点，凡有作用就必须找一个能被看到的作用者，导致了迄今为止上帝依旧还在科学的殿堂上徘徊。比如说太阳作用于地球，倒也还可信；如果像银河系似的，中心并不存在可视的天体，它所率领的如此庞大的家族，又是受什么东西吸引的呢？在无可奈何的情况下，就相继产生了暗物质、黑洞、暗能量等许多“莫须有”的概念。

四、图象所包含的物理意义

1、图象正中的三条虚线，揭示出了宇宙自主演化的机制。。

宇宙中同时发生着由Eγ创生出M和Q，或者是由M和Q湮灭为Eγ的自主演化过程。故而可以肯定宇宙既没有起点，也没有终点；宇宙既是由N系统包容着Z系统的统一自洽的有机整体，又是Eγ和M相互转化的过程。

2、Z系统中那条斜线揭示出，构成现实世界万物的基本粒子就是质子和电子。由于在二者之间储存了不同量值的与电量相关的Eq，才会有不同结构的原子、分子和万物。由Eγ和Eq的相互转化，引起了自然界的千变万化；宇宙背景为之提供变化的第一因，而由现实世界的物体展示这种作用的结果。

3、中间那条带双箭头的竖线揭示出，粒子由于电结构的变化将会放出Eγ，Eγ进入粒子后有可能会变成Eq被储存起来，从而引起粒子M的增小或减大。这种能量转化既是大千世界纷纭万象的“第一推动者”，又严格遵守N系统损失931MeV能量，Z系统增加1.66×10^-27kg质量的规律。属于传统的热学和现代的量子论研究的内容。

4、左边那条联系Z、N两系统的斜线揭示出，N系统中表述三维圆球特性的gR，是使Z系统中的物体做自然运动的“第一推动者”。广义相对论揭示出的“用L、T的函数表述的空间度规性质”是“动力学的量”，就正确地揭示出了一切自然运动的因果关系；牛顿所谓的“质量对质量的吸引”，只不过是一种臆想而已。

5、右边那条斜线揭示出，存在于N系统中的ner^-1作用于电量Q，既是决定粒子电结构的“主宰”，又可以转化为粒子的Em使电荷做自然运动。属于传统的电磁学、现代理论中的狭义相对论与量子场论共同研究的内容。

最后谈一下未来物理学发展的方向，必须以能量彻底取代力学概念体系，究竟应该如何起步，我们认为应该从区分正能、负能做起。

能量，在经典物理学理论中是个标量，而在热学和化学中已经有+Q、-Q之分（仅指是放热还是吸热），现代物理学理论中也不乏“质量能总是正的”、“引力能总是负的”等说法。这种对能量精细区分的做法，也确实代表着物理学理论的进步。遗憾的是物理学界依旧沿袭牛顿理论以效应命名能量的陋习，迄今都不清楚能量究竟有多少种。

上述物理宇宙图象已经告诉我们：能量仅有与质量相关的Em，与电量相关的E_q和与辐射相关的Eγ三类；而Eγ与Em、E_q又存在着本质差异，现代物理学中通常所谓的能量，即专指Eγ而言。

在深入讨论自然界能量转化的规律时，首先应该定义正能和负能。

正能：能够被直接用来做功的能量。比如物体的动能mV²、辐射能Eγ。

负能：需要由人直接或间接做功，最终被储存到N系统中的能量。比如物体的势能mgR、被储存在粒子中的Eq。

先讨论Em：与质量相关的能量传统称为机械能，依据上述定义，仅需要将势能和动能分别改称负能和正能即可；当正、负能发生转化时，改变的仅是用L、T表述的物理量，而m却恒定不变，故而可以认定所改变的只是N系统中的量值，即N系统是作用者，而Z系统只是被作用者。

现实世界中的自然运动，均属于正、负能转化的过程。只需要将动、势能转化，改为正、负能转化，就不难解释自然运动的实质及作用机理。

再看Eγ：传统立足于现实世界的物体称Eγ为吸收或放出，是一种倒置的说法，实质上是在不同的能量环境中，Eγ可以自主地进入或逸出 ，Eγ总表现为主动的作用量，而粒子仅展示现象。Eγ的进出是因，粒子的变化是果。

在由于Eγ的进出引起变化中，Eγ在N系统中自由传播时为正能，转化为E_q被储存到原子、分子的相空间之后，被称为负能。

最后讨论E_q：当E_q以Qner^-1形式储备在粒子的相空间时是负能，转化成电荷运动的mV²时为正能。粒子的荷质比制约着正、负能转化的当量关系。

沿着这条理路深入探索下去，用正、负能转化解释所有的自然运动和自然变化，并不存在太多困难。重要的是要把场概念换成势概念，实际上这两个概念在场论中本来就是相通的。

至于牛顿力学体系，本来就不属于物理学的范畴。

恩格斯指出，在牛顿力学体系中永远存在着“用人力同天然的吸引作斗争的必要性”，“在纯粹的地球上的力学中，推斥的或上升的运动一定是人工造成的”（8-P496）。

怀特海的话更是一针见血：“牛顿所谓的力，不管表现为何种数学公式，都不过是上帝施予的外加条件而已”（3-P278）。

而牛顿自己的说法则还要更露骨些：“我不得不把我们这系统的结构归之于一个全智的主宰”；“我们必得承认存在一个上帝”（3-P23）。

但是，这种理论应用于解决现实生活中的实际问题时却非常实用，依旧可以照用不误。有兴趣者可以从“对牛顿力学体系的否定”中看到详尽的阐述，于此不再赘言。

五、八个推论

依据物理宇宙图象，可得如下推论：

推论一 宇宙是由Z系统（具备有形、能被感官直接感知、用量纲式中的M度量之特点）和N系统（具备无形、不能被感官直接感知、用量纲式中的L、T度量之特点）组合而成的巨系统。二者呈被包容和包容的关系，前者传统谓之物质，由之构成现实世界；后者传统称为空间，即是宇宙背景。物理学必须持物质～空间系统论的自然观。

物质，是物理学理论中误用的一个哲学概念，必须彻底予以废弃。所有的物理量均为属性概念，物理学根本就不研究物质本身。

推论二 从电荷由Eγ创生或湮灭为Eγ可知，微观上宇宙中的最小单元个体只有三种：粒子、电荷和量子。物理学方程中最重要的五个物理量：质量M、电量Q、能量ε（即Eγ）和时间T、长度L，前3个分别指代粒子、电荷和量子的本质特性，后两个指代N系统的持续性和广延性，用L、T的函数所描述的物理量，指代的实体是存在于空间中的一种特殊结构。

依据上述两个推论可知，宇宙是由N系统包裹着Z系统的永恒存在；宇宙是粒子和量子以电荷为过渡态相互转化的无始无终的过程。

推论三 自然界的能量只有跟质量M相关的Em，跟电量Q相关的Eq，跟辐射相关的Eγ（即ε）三种。物理学理论亦分三大体系：经典物理学的运动学、电磁学和热学就分别研究跟这三种能量相关的自然现象，但是始终存在一个“第一推动”的问题无法回答。现代物理学的广义相对论、狭义相对论和量子论，也分别研究属于这三个范畴的自然现象，对“第一推动”给出的回答是：宇宙间所有的自然运动和自然变化，皆由N系统为之提供第一因（the First Cause），而由Z系统展示被作用的果。

推论四 大千世界纷纭万象的起因，皆源自于正能Eγ进入粒子后转化为负能Eq被储存在原子、分子的相空间；或者是由于粒子的电结构变化导致Eq转化为Eγ而放出。在这种转化的过程中，严格遵守N系统损失931MeV能量，Z系统增加1.66×10^-27kg质量的规律。

自然界所有的自然变化，皆由物体所处的外界环境所决定——“外因是变化的条件，内因是变化的依据”的说法应该颠倒过来，改为宇宙背景中不同的能量环境为一切自然变化提供必要的依据，而物体本身仅只是能不能观察到现象的条件而已。

推动五 构成现实世界的最基本粒子只有质子P⁺和电子e^-。

粒子物理学的分类法，根本就没有抓住微观上最小单元的本质差异，致使将能或不能用M度量的Z、N两系统中的单元个体混为一谈，是粒子物理学的最大失误。采用对撞的办法一直对撞了几十年，并没有得到一种比中子寿命更长的、用M度量的粒子，究竟应该从中悟出点什么道理呢？

由质子和电子构成现实世界时，在不同的层面上都有不同量值的ε参与，比如最简单的氢原子就可以释放出不同的ε；原子的结构越复杂，相空间中储备的ε种类也就越多。这种理论必须回答的一个难题是，构成原子核的中子由何而来？

中子发现后，海森堡曾经提出“中子是质子和电子的复合体”的猜测；后来就因为“这种推测与角动量守恒相矛盾”（7-P420），最终被否定。费米给出的结论是，中子可以衰变成质子而放出电子和反中微子。

依据物质～空间系统论的自然观，质子和电子属于物质的范畴，而反中微子则属于空间中传播的一种能量ε；如果我们不把中了叫做“质子和电子的复合体”，而称其为0号元素的原子核，一来跟其它元素的原子核会发生衰变并无差异，二来又不需要遵从角动量守恒定律，问题就可以解决了嘛。对于这个问题，将另外专门撰文讨论，此处无暇赘述。

这个推论可以简单概括为：质子和电子在反中微子的参与下构成0号元素的原子核——中子，进而由0号元素的核和1号元素的核（质子）在不同能量值ε的参与下构成一百多种原子核；由于宇宙背景中不同的ε，被储存到不同数量的电子与相对应的原子核之间，于是就构成了自然界中那些不同结构的原子。

由质子和电子构成现实世界时，在原子核、原子、分子等不同层面上，均有宇宙背景中不同的ε的参与。未来科学应该沿着这条极其简明的思路去求证。

推论六 从开普勒的行星轨道第三定律 R³/T²=K，与行星的质量M无关；到由伽利略自由落体公式变形而来的V²=2gR；再到由惠更斯圆运动公式变形而来的、计算卫星轨道使用的最基本方程V²=gR，所描述的均为空间作用于M、使物体做自然运动的基本规律。广义相对论使用空间度规所描述的规律，跟上述定律一脉相承，与牛顿所谓的引力丝毫没有关系；用L、T的函数表述的物理量，指代的是空间中的一种实体结构，由之作用于M将导致现实世界中的物体做正、负能转化的自然运动，是宇宙背景作用于现实世界的一种最基本的机制。

庞加莱猜想被完全证明，结合宇航实践积累的数据，不难算出包裹地球的三维空间中，在距地心6.6×10⁶m以外的任何一个地方，根本就都不存在牛顿所谓的“引力”效应；只有在半径不大于6.6×10⁶m的范围内，物体才会遵守V²=2gR沿着曲线轨道落入球心。在半径大于6.6×10⁶m之后，将遵守V²=gR做圆运动，随着R的增大椭圆的长轴亦逐渐增大，直至离开这个三维圆球进入渐近平坦空间。

牛顿所谓的引力，是封闭空间中的三维圆球作用于M，使物体向球心聚集的直观效应，跟中心有没有大质量天体丝毫没有关系。银河系的结构即是最有力的证据；也可以从漩涡周围的漂浮物，经常会围绕着中心“打旋儿”，偶而又会被“吸入”中心这种司空见惯的现象中悟出这个道理来。

推论七 由于广义相对论所揭示的，是在大尺度1.496×10¹¹m（等于地球到太阳的距离）上由宇宙背景以用L、T的函数表述的物理量，作用于现实世界中M的规律；而量子论则是在使用纳米10^-9m或埃10^-10m的非常小尺度上，由N系统中最小单元h的振动所传递的能量ε，进出于粒子的相空间，通过与Eq的相互转化决定着大千世界纷纭万象的规律。惠勒说二者“根本不能协调”没错儿！

进一步考察的结果还可以发现：想把所谓的引力也包括在内的大统一理论，根本就没有实现的可能。从物理宇宙图象中不难看出，狭义相对论和量子论所研究的物理客体，都跟辐射能ε直接相关，“量子电动力学的有效范围已表明，它只成功地适用于电磁相互作用”（7-P492）。而广义相对论所揭示的则是空间以用L、T的函数表述的物理量，作用于现实世界中M的规律，跟辐射能ε根本没有任何关系；更何况在物质～空间系统论的框架中，不但根本就不存在牛顿所谓的引力，甚至就连“力”这个概念都应该被能量所取代。在“空间中的三维圆球”和“对牛顿力学体系的否定”中，有更为详尽的阐述。

推论八 依据物理宇宙图象，必需由上帝安排“奇点”的宇宙标准模型——大爆炸～膨胀宇宙论根本就不能成立。

因为该模型依据的是哈勃定律，拙作“宇宙并非在膨胀的验证”（10）中依据平直而各向同性的宇宙学原理,不仅精确计算出了“当△λ/λ～2.5×10^-15时，引力效应/哈勃效应=7.88×10²s/（7.5×10^-8s）=1.5×10¹⁰”，还提出了一个验证实验方案。

综上所述，物理学依据第一哲学提供的物质一元论自然观，300余年来虽说成效非常卓著，却始终跟上帝脱不开干系。现代物理学的重要理论均揭示出，作为第二哲学的物理学，必须持物质～空间系统论的自然观；在此基础之上，我们又解决了物质和空间对等、粒子和量子h对等，时间T和空间不对等、光ε和粒子不对等的问题；并且对物理学量纲式中的M、L、T给出了明确的定义。进而还构建起了一个两系统、三态模式的物理宇宙图象。

依据物理宇宙图象，我们不仅找到了自然科学理论中“规律内在”的实证依据，阐明了所有自然运动和自然变化的作用机制，彻底戳穿了牛顿所说“我们必得承认存在一个上帝”的谎言，还勾勒出一个未来物理学发展的基本方向。

该理论是东西方文化互补的产物，是中华传统的两系统有机互补、和谐统一的系统论自然观，跟西方实证科学成果合璧的结果。

由于本人才识所限，又是试图“闯新路”式的初次尝试，不当之处肯定不少，公开发表以就教于大方之家。

参 考 书 目
（1）(美)巴里·派克著 爱因斯坦的梦 湖南师范大学出版社 1989年
（2）(英)霍金著 杜欣欣等译 霍金讲演录 湖南科技出版社 1995年
（3）文池主编 宇宙简史 线装书局 2003年
（4）H.Goldstcin, Classical Mechanics,c hap.6, Addison-Wesley,Cambridge,Mass,1953.
（5）（美）惠勒著 物理学和质朴性 安徽科学技术出版社 1982年
（6）B·霍夫曼著 马元德译 量子史话 科学出版社 1979年
（7）董光璧等著 世界物理学史 吉林教育出版社 1994年
（8） 马克思恩格斯选集第三卷 人民出版社 1972
（9）倪光炯等著 近代物理 上海科技出版社 1979年
（10）周吉善 宇宙并非在膨胀的验证 济源职业技术学院学报 2003年3期