读张一方教授赠书

读张一方教授赠书

（2010年3月15日）

去年夏季在云南大学会见了张一方教授，张教授是国内学术界对粒子物理和相对论研究颇有造诣，并有独立见解的学者。蒙将其著作《粒子物理和相对论的新探索》赠予我。对严谨的学术著作得静下心来仔细阅读，才能有所理解和教益的，所以直拖至今我才将该书初读了一遍。

总观而言，我与张教授的学术见解是基本相同的。我特别赞赏他的这一观点和态度：“科学的最高准则在于绝对尊重事实，在于必须能与实验相比较，能说明并预言实验事实，总之必须符合客观世界。为此不惜抛弃、修改、发展现有的任何概念、理论。这也是科学发展的一贯传统。”这的确是一个唯物主义者的正确态度，是一个严谨的学者应有的作为。现在有一小帮自封的“学者”，以他们极端的主观认识为标尺，无视已有的科学实验事实，以否定他们不认可的科学理论。他们公然将“实践是检验真理的唯一标准”诬为“熊理论”，鼓吹“物理学是从哲学发展起来的”，否认无论是自然科学还是社会科学及哲学都是由实践（生产实践、科学实践和社会实践）发展起来的，哲学又是随自然科学和社会科学发展起来的，这一马列主义的历史唯物主义和辩证唯物主义结论，反将他们这种极端的主观唯心主义和形而上学的反马列主义的态度标榜成马列主义的唯物主义和科学的观念。

张一方教授在进行学术研究时，在具体的物理问题上，总是将他的理论研究结果与科学界的实验数据相对照，这就将自己的研究与客观现实统一起来，使自己的研究工作与科学界同仁的研究工作联系起来，这样他的工作就建立在一个切实可靠的基础上，其成果就令人信服。这在他的粒子物理研究上表现得相当广泛和真切。

他提出：“高能时将出现新的统一的量子统计，与此相应，泡利不相容原理将不成立。统计性统一，则玻色子和费米子及其方程将统一。”

我的理论研究指出：当体系的能量级别越过一个阈值，粒子间的耦合距离接近到相当程度时，由于色电耦合和色磁耦合，类似于自旋相反的电子耦合成库柏对那样，费米子耦合成玻色子。从而导致两个结果：（1）费米子体系转化成玻色子体系，不再发生泡利不相容，统计性统一了；（2）体系的粒子数减少，状态数减少，强相互作用斥力减弱，体系可收缩到更紧密的程度。这个阈值点就是相变点，体系发生相变了，其物理特性也就改变了。

在我的著作中，我论述了物质以温度或能量级别为阈值点的各种相变，论述了各种物相的物质特点，将宇宙的物相分为二十四相，其中星际空间相（我们人类所处所见的就是这个空间）实际上是一个复合的物相空间。太阳是由日核、中介层、对流层、光球、色球和日冕组成的气体星球，各层的密度、温度和物理特性不同，但都可视为是各元素的等离子气体相。处于主序星阶段的恒星结构都与太阳相同。地球是由地核、地幔、地壳（包括岩层和水层）和大气层组成（大气层的顶层也是氢气层，再外面是e—p等离子层），虽有固相、液相、气相之分，但都为元素的原子、分子相。类地大行星的结构与地球类同。像土星、木星这类的气体大行星可能并没有岩层和水层组成的壳层，但显然与地球一样是由元素的原子、分子相构成的。太阳系中除太阳外的所有星体（小行星、卫星、彗星）和星际尘埃、星际气体都是由元素的原子、分子相构成的物质。但太阳与这些星体之间的星际空间除了引力场，则都为由太阳风和大行星的红外辐射及磁场所充斥的电磁场和电磁流体，而且，越接近太阳处温度越高，电磁场和电磁流体的强度也越大。科学家在低温实验时，发现水银在绝对温度4.15 K以下突然失去电阻，成为超导体。后来又发现二硼化镁晶体在绝对温度39 K以下转化为超导体。近二十年来科学家又发现了在液氮温度（绝对温度77 K）以上就发生正常电阻态转化为超导体的氧铜复合氧化物，相变温度最高的是汞、钡、钙、铜、氧的氧铜复合氧化物，临界转化温度为绝对温度133 K，它们被称为高温超导体。实际上这种温度远比喜马拉雅山顶和南极的气温（零下八十来摄氏度，约绝对温度190度）还要低得多。科学家指出：固体从正常电阻态转化为超导态是物质的价电子（或自由电子）耦合为库柏对，自旋效应被屏蔽的相变，也是电子由费米子转化为玻色子的相变。而在极高温时，粒子间距达到极其接近，粒子能量足够高时（例如，r＜10^-20 m，E＞10⁴ GeV，T＞10¹⁷ K时），夸克可能由色电耦合和色磁耦合，而由费米子耦合成玻色子，强力、弱力、引力和电磁力都统一了；在更高的温度时，粒子间距达到更为接近，粒子能量更高时（例如，r≤11L _pL，E≥10¹⁸ GeV，T＞10³¹ K时），胶子也可能由色电耦合和色磁耦合，由费米子耦合成玻色子，构成胶子球。因而，极高温、极高能与极低温时，物质都可能发生费米子耦合成玻色子的相变。不过，在极高温、极高能时（r≤10-³⁰ m，E≥10¹⁴ GeV，T＞10²⁷ K时），夸克也可能转化为胶子，物质就统一为单一的无静止质量及无形的物质——胶子了。而在胶子球中，量子统计也统一为玻色统计了。宇宙大爆炸初始的光球宇宙就是胶子球。这就是张教授所说的：“我们宇宙的极早期处于超高能态。”但“粒子在低能时具有对称性，在高温时具有统计性。”的论断并不太正确。物质在高能时也会有新的对称性，而低能时除了对称性仍是有统计性的。否则，就与高能时的粒子性和低能时的波动性所矛盾了^[1]。

张一方教授指出：“强相互作用时间特别短，弱相互作用空间特别小。”“高能相当于很小的距离和极短的时间。”这个论断是很正确的。强相互作用耦合力特强，使粒子的状态迅速改变，所以，强相互作用持续的时间特别短。弱相互作用耦合力特别弱，粒子只有靠得特别近，才能发生耦合作用，所以，弱相互作用发生的空间特别小。强力和弱力都是短程作用，它们都是在高能物理实验和核反应中发现的。

张一方教授还指出：“任何物理理论的基本原理都应当是物理世界在某方面的基本特性的反映，它决定相应的数学工具，并由此定量描述而导出一系列可与实验相比较的物理结论。”“量子力学的物理基础和原理是波粒二象性。”“量子理论的发展方向可能是非线性化，我认为必须发展叠加原理和非线性算符。”“这种一般的叠加原理包括非线性叠加原理。”“非线性可导致对称性和统计性，广泛适用于整个宇宙。”这些观念也是非常正确的。

非线性的力学根源是交换力，也就是我说的度作用力——不同度规、不同自由度间的相互作用（交换）力。现实的物理过程不是单一的力学过程，总是多种因素共同作用的结果。而且，不是每种因素独立作用的叠加，每种因素的独立作用的叠加是线性叠加；实际情况是多种因素交织在一起的交互作用的结果，因而叠加的非线性是必然的。非线性作用的结果：一是产生系统结构自组织成有序结构，即产生对称性；二是产生系统运动、发展、演化的多样性，也就是系统运动、发展、演化的波动性、统计性。事实上，世界上一切实际事物（社会的、生物的、化学的、物理的）的运动、发展、演化都是由多种因素交织在一起的交互作用的结果，都是必然性和偶然性交织的结果。这就是为什么辩证唯物主义要说：事物的发生、发展、演化都是必然性和偶然性的结果。因而，必然因果律和统计律（统计因果律）都是事物的发生、发展、演化的规律。否定统计律（统计因果律）也是事物的发生、发展、演化的规律，只承认必然因果律才是事物的发生、发展、演化的规律，这不是辩证唯物主义，而是佛教徒的因果观念，用如此的观念去对待物理问题，还吹自己是遵循马列主义的唯物论，真是滑天下之大稽。

最早，人们把许多物理问题简化为由单一因素决定的，那是因为人们对问题分析和处理的数理能力太有限所致，只能以此来探索物理规律。后来，人们对问题分析和处理的数理能力提高了，就将多个因素同时考虑，但是将每个因素线性叠加，以此来求索问题的数理规律，这样对客观事物的认识有了长足的进步。随着探测技术和计算机技术和非线性数学的建立和发展，现在人们开始可以按物理问题的真实面貌进行研究了。人从孩提开始所接受的教育：数理知识和分析问题的方法，都是从简单到复杂，从最基本的数理知识逐步加深、复杂的，重复着人类对事物认识和探究的过程。有些人只经过了初期的数理教育，他们对物理问题的认识还很肤浅，对一些更深入的数理难以理解，这是可以理解和谅解的。但有些人不以为自己知识的不足和分析、理解问题能力的不足，将自己的非正确、非科学的认知吹嘘为绝对正确的，还想靠拉帮结派来强加给学术界和社会，那就不只是无知妄为，实是罪恶可憎了。

在“SU（3）理论的质量、寿命公式和它们的统一性”一文中，张教授导出二级近似公式中，荷电重子的质量公式：M^（2^）＝M^（1）+ Q［d ₁（Y+ Q/2）- d ₀］，显示了电荷电量Q对于惯性质量的贡献。这表明惯性质量与引力质量等同（从牛顿到爱因斯坦都持这一观点）的观念并不正确。我的理论研究指出：任何相互作用对惯性质量都有贡献，物质（或物体）的惯性质量是它所受的各种相互作用的综合效果。

在“粒子主要性质的规律表”一文中，张教授指出：全部强子的质量、寿命可以列为一个规律表，而且共振态宽度公式和质量公式形式相同，量纲也相同，仅具体的值不同。在“统一的粒子衰变公式及其动力学基础”一文中，他又发现：基态粒子的所有重要的衰变道与已知的某些共振态的衰变道都可以由某几类勒让德函数的平方描述，它与△I＝1/2的规律结合，就与实验精确符合。对类似的衰变道，衰变公式相同；对同类粒子，耦合常数保持不变。这就表明：强子必有更深层次的内部结构。量子色动力学说：强子是由夸克和胶子构组成的。由于夸克和胶子迄今还没被发现，怀疑者不少。国内有层子说，张教授有沙子（Sandon）说，我们看到的宏观沙子，大有豆粒的，小又如尘埃。引申到微观层面，不同的大小是否是同一层面的物质，很难让人明确。因而，引入这一观念意义不大。张教授提出了粒子的自相似多层嵌套结构。并以无穷嵌套来计算其分维，这又似层子说。混沌理论的自组织、自相似——我所说的似对称——非全同的对称性的确是客观存在，但量子存在最小的极限（张教授也承认这一点）。无穷嵌套只能作为数学计算的一种方法，物理现实是不可能的。

张一方教授指出：“粒子处于不同的奇异性或电荷态，可以唯象地以广义空间（自旋空间、同位旋空间和U旋空间）的振动——转动态来描述。也就是电磁、强、弱相互作用的动力学特征以对应的广义空间的运动学状态来表示。”这的确是当代物理学家，特别是量子物理学家的较一致的做法。这一方面表示牛顿力学的三维空间、一维时间向高维（多维）的广义空间的推广，对于唯象地揭示引力、电磁力、强力、弱力的动力学特性是有效的、有益的。因而，相对论和统一场理论的努力方向是正确的，具有其合理性、科学性。当然，广义空间的振动——转动并非三维空间中力学的机械振动——转动，而是一种与机械力学似对称的运动学特征而已。一些反相对论和量子论的人对此的无知妄论是无济于事，白费力气的。

张一方教授指出：“狭义相对论有两条基本原理：一、狭义相对性原理；二、真空中光速不变原理。”而一些反相对论者，煞有介事地说什么“光速不变原理”，并将其强加于爱因斯坦相对论，以此大批相对论，一则说明了，这些自封的“学者”对于光速的基本物理知识和相对论的无知，二则表明了他们的不择手段！

张教授在“低速、长距离时的时间相对性和引力场中的一些基本问题”一节中指出：“在经典力学中，空间已经认为是相对的，即物体的空间位置在不同的参考系中是不同的，其数学表述为：X′＝X+ vt；……时间的相对性绝不仅仅是高速时的效应，它还有第二个适用范围：在低速长距离时，时间也是相对的……t′＝t+ vX/c²”；因而，他对牛顿的绝对时间的众所周知限制条件：低速，提出了一个以前被人忽略却也是必不可少的第二个限制条件：短距离。张教授导出的方程明确地表明了，即使是牛顿力学，时间和空间也是彼此密切相关，并非各自独立的，而且与相对运动速度v密切相关。那些喋喋不休地反对爱因斯坦相对论的时间、空间相对性，鼓吹绝对时间和空间的反相大师，实在是既不了解相对论，又不了解牛顿力学，实际上还只是个物理学的门外汉。

张一方教授还指出：“时间膨胀必须在同点测量，长度收缩必须在同时测量。”反对爱因斯坦相对论的尺缩钟慢的人往往对此缺乏认识。

张教授在“狭义相对论基本原理的重新表述和多时空体系”一文中提出：“C _h为多时空体系的光速。”——这一点与我的研究真是不谋而合！

他又指出：“爱因斯坦敢于抛弃同时的绝对性，指出时空是相对的。这应当是普适的，不依赖于特殊的光速是否恒定。”“光线在引力场中弯曲，光速是可变的。”“超光速极可能像超音速、契伦科夫辐射。”“时间和空间有最小的量子单位。自然界中能量、质量和时间、空间必然是密切联系、不可分割的。”“复数维表示分维随时间或能量的变化。”“粒子间的相变也就相当于分维不同的复维。”——这些观点也都与我的研究是不谋而合的。

张一方教授指出：“随着物理学的发展，他的复杂性也在不断地增大。复杂性必然产生模糊性。因此，相应地一定存在模糊物理。……数学从精确数学、统计数学发展到模糊数学，物理学也是从精确物理、统计物理发展到模糊物理。”“光和粒子的最本质的二象性，就是亦彼亦此的模糊性，具有粒子性又有波动性。”“自然界中就不存在任何绝对纯的理想物态，这就必然导致模糊性。”这些见解是非常正确的。一些人的知识和认识至今还停留在科学发展的初期阶段，对现代科学理论感到不可理解。这只有自己端正学风，加强学习才能解决的。

张教授说：“测不准原理是一种典型的模糊关系。……这是整个量子理论的基础之一。”我的研究指出：测不准原理是测量精度有限律——不管技术发展多高，测量误差不可避免，精度有一客观的极限。这是时空有最小的量子极限所决定的。

至于说到：“能量、动量越高，时空域越小，波动性越难显示。”——我认为应是随机性越难显示。波动性仍是显示的，只是波长短而频率高而已。波动性与随机性、模糊性不是相同的概念。例如，激光具有波动性，它是波长和频率单一的光波，它往往能量、动量很高，所占的时空域也小。

“对黑洞泡利原理可能不适用。”——我的研究表明：在黑洞内的广大范围内，泡利原理仍是适用的。仅在黑洞中心的白洞——物质高度致密的区域内，泡利原理才不适用。

张一方教授指出：“任何理论都有一定的适用范围。”这是非常正确的。超出了适用范围，任何科学理论都会发生谬误，至少是不太确切。牛顿力学适用于远低于光速的宏观运动；狭义相对论适用于高速（近光速）的惯性运动，非惯性的（有引力或转动的）高速（近光速）的运动应用广义相对论。根据我的研究，在极高物质密度和强场下，爱因斯坦相对论也是有问题的。在宇宙的早期（暴涨期和快涨快转期）及宇宙的收缩期，现行的爱因斯坦相对论误差会很大，仅在宇宙的缓转缓涨期（目前及今后相当漫长的时期），现行的相对论才是适用的。

反相会的一个头目说：“双手运动可以检验相对论”。双手运动是不规则运动，又是远低于空气音速（要知道，好的短跑运动员也只10 m/s左右的速度，其手的摆动与腿几乎是同步的）的低速运动（如是打太极拳，速度更低），何来“检验相对论”！就是用牛顿力学，凭这位先生的数学水平，我也可以料定他是无力写出运动方程的，对于这样缺乏基础的物理知识的人，能与之研讨物理问题么？更何况他还是个不得不自认的谎言者！

有人说：“高速列车上的时钟会比地面上的时钟慢”，这也是不正确的。就是磁悬浮列车最高的速度还是比现行的喷气客机的飞行速度低，也即远低于空气音速的低速运动，不要说轨道不是笔直的（即使直的，因地面也是地球表面的曲率），因而不是惯性运动。就是按牛顿力学，运动距离不够长，无法检测钟慢效应的。就是利用超音速飞机或人造卫星来检验狭义相对论，也是不确切的。一则运动速度仍远低于光速，二则它不是惯性运动。用广义相对论来计算，是很复杂、困难的，何况就是人造卫星还受高空阻尼作用。但长时间后，可用张一方教授从牛顿力学推导出的二个公式进行估算。对于宇宙飞船长时间后的飞行误差，也可用这两个公式进行估算。

【注释】

[1]于2010年3月15日本文定稿时，我即发邮件给张教授
　　张教授阅后在回信中说：
　　附：
　　吕锦华教授：
　　您好，谢谢！只是“在高温时具有统计性”并不排斥对称性。张一方