物理科学探疑-物理新战线-物质作用原理的基础问题
物质作用原理的基础问题
志勰
简介：本文是在“万有引力的计算公式及“暗物质”的近似计算方法”基础上对场作用相关联的进一步的分析，讨论场的作用模式及传递模式的可能性问题，对两种场的作用模式进行了比较。
一、引言
在“万有引力的计算公式及“暗物质”的近似计算方法”中，提出了万有引力距离平方反比公式在对天体的引力计算中存在理论上的漏洞。引力不能穿透物质的基本粒子，这形成物质对万有引力的屏蔽。在对庞大天体的计算中，它导致对天体的质量计算偏小。根据惯性质量和引力质量（公转离心力和引力）对天体运行规律的计算模式，这种原理上的漏洞会造成暗物质最主要的来源。①在该文中，只提出了物质对万有引力屏蔽的这种特性，而没有从引力和物质具体的角度上提出确定性的作用模式。本文就来从一种更广义的角度上来处理这个问题，以及对传统科学的影响。
二、场的作用基础
在人类所察觉到的作用模式中，通过空间发生作用的不仅仅是万有引力，电磁场也是通过空间来和物质实体发生作用的。对于这类通过空间发生作用，我们不能通过确定的作用模式来得到作用本身实际的过程，而只能根据这类空间作用的数量关系,来完成对作用基于假设基础上的描述。在空间作用的客观经验事实，通过空间发生作用的数量关系上，存在一种通用的数量关系，并且成一种规律，这就是距离平方反比规律。我在以前相关的一些文章中②曾讨论过这个问题，是基于物质间作用传递的三个条件。即：
1、物质对外界的作用可以当作一个点源处理。
2、物质对外界的作用在空间的延伸过程中可以当作各向同性。
3、物质对外界的作用在延伸过程中其总量没有损耗。
这三个条件必须全部满足，才会严格的满足距离平方反比规律。
在“万有引力的计算公式及“暗物质”的近似计算方法”曾提到基本粒子单元有阻碍其它粒子、作用穿过的特性。这个特性使传递的作用本身随传递物质区域的距离增大会存在不同程度的衰减。对这个问题，在和Mr.H先生讨论中他曾经提到，“如果真能拦截引力，那这个世界就和谐了”③。我想或许Mr.H先生这个世界和谐就在于对宇宙并未曾因为引力而使整个宇宙凝聚在一起，这提供了另一种原因。这种解释比宇宙大爆炸对宇宙引力与动量的平衡更真实一些。这不是一个微不足道的问题，引力作用的机制关联到宇宙物质状态的本身。
但是对于这些空间的作用问题，我们不能确认这些空间作用的实际作用情况。在设计到实际的问题上，必然要和物质具体的作用形式联系到一起。而采用场这种朦胧的传统物质作用形式对于实际的作用并不能起到令人信服的科学上的解释。对于传统经典的满足场的作用的场物质，在这种具体的作用途径上就显得意义不大了。数学的形式——距离平方反比规律，也仅能是一种数与量的在传递作用过程中的理想形式，而不能具有客观实在性。这似乎是一种矛盾！
如果考虑作用传递过程中的实际的作用情况，那么就必不可少的要涉及到作用传递过程中的物质实体，即：作用体、作用传递体、被作用体。作用体和被作用体是很容易理解的，传统意义上说就是两个相互作用的场，然而，要谈到具体的作用过程，对于具体的作用形式，就变成一个空白的概念了。现在已有的概念都无法逃避这样一种现状！这是由如下特点决定的：
作用体和被作用体是一对因果关系，它们具有客观实在性。而作用传递体则变得无法确定了。传统观念中存在两种模式，一种是通过空间媒质来完成作用的传递，通常意义上类似于以太的性质，这种观点在20世纪以前是流行的解释；另一种是通过力子（传递力的微粒，如传递电磁作用的光子，传递万有引力的引力子，下面统称为力子）来完成作用的传递，它通常是一种粒子，现代物理观念中把它作为一种轻子。这两种作用传递体在作用的具体途径上都会面对物质基本粒子单元属性的问题，而在这种作用传递属性上，也只存在物质基本粒子单元是否允许其通过。
对于第一种空间媒质来说，如果物质基本粒子单元允许其通过，那么物质基本粒子单元必然也是一种空间媒质，而无法将这个物质基本粒子单元对外提供的作用叠加上，因此它将不在是一个作用体。而如果不允许通过，那么传递体传递的作用则对其产生作用，或者被反射，或者被吸收，并因此引起其存在状态发生改变。
对于力子来说，如果物质基本粒子单元允许其通过，那么物质基本粒子单元必然不是基本的，还会存在更微观的结构。物质基本粒子单元必然不能被力子穿过。也就是说物质基本粒子单元将阻碍力子通过，并从而发生作用。而Mr.H先生提到“一个基本粒子到底是完全吸收了还是部分吸收了”④，力子的发射与吸收本身是现代物理对于微观作用的解释。发射机制的本身还需要做进一步的假设，并且这种假设是无法证明的。当然，以目前来看。第一种通过空间媒质来解释的传递作用也是无法证明的，至少到目前为止是这样。在电磁作用中，将光子作为电磁力子还有待商讨的，至少静电场和静磁场是无法采用电磁波、光波的方式来说明的。而采用光子来作为电磁力子和引力子作为引力是存在区别的。
采用空间媒质来传递作用比力子传递作用更有优越性，这种优越性不仅仅是最少假设解释最多的优先问题，在空间作用模式本身上也是最简单的。这一点和现代的物理学理论的方向上是不同的。如果我们要将场的作用推到客观实在性的前提上，并且去研究数与量微量的理论上的区别，那么理论模式的本身则是必须要进行选择的。
由于场力子发射-吸收模式是现在物理学中最主要的模式，下面主要讨论这种模式。
三、场的作用模式
现有的物质作用及规律提供给了我们两点基础：
1、在满足作用传递三个条件基础上的的距离平方反比规律。
2、微观到客观实体上的作用体和被作用体的物质基本粒子单元，会阻止媒质的作用通过。
前者是理论上的数与量关系，而后者则是是否发生作用的根据。现有的物质作用及规律提供给我们的这两点基础是矛盾的。其中第二点无法满足第一点中的第三个条件：物质对外界的作用在延伸过程中其总量没有损耗。从而使第一点距离平方反比规律在客观事实上不能严格成立。而在客观事实上，第二点中，处理作用体和被作用体两个相邻质点间的作用时，都可以采用第一点距离平方反比规律进行理论上的数量关系处理。在这种矛盾中，可以完美的处理作用的问题。这两点作用基础在具体的作用模式上会反映出区别。
如图：
图中是四个物质基本粒子单元，姑且称之为基本物质单元A、B、C、D。AB和AC两对质点之间的作用可以看作相邻两点之间的作用，它们之间的作用数量关系是严格的距离平方反比关系，而AD两质点之间的作用则由于B、C两质点的存在必然会对AD两质点之间的作用存在干扰，BC两质点会反射或者吸收穿过它们空间的作用，从而AD之间的实际作用不再严格遵守距离平方反比规律。不论是电磁作用还是万有引力作用，都是适用的。
从上述的分析中我们可以看出存在两种作用模式，一种是反射，另一种是吸收。那么是不是可以像和Mr.H先生讨论中他提到的“可以假设部分穿过”④，假设部分穿过所穿过的必然不是基本物质单元。如果采用力子来承担作用的传递者，那么不存在部分穿过，不是反射，必然就是吸收。而采用媒质来作为作用的传递者。质点A的作用试图穿过B、C质点截面的作用必然也会被屏蔽，该作用在通过B、C截面后，由于空间的各向同性，则会由于张量的属性，进而作用逐渐重新弥漫在传递的空间上。但是在作用量上，我们考察对外传递的作用总量，如图：
质点A对外总的作用在穿过质点的每个球面时，该球面作用总量会减少该点截面的作用量。假设基本物质单元的半径为r，两质点间距离为L，一个基本物质单元对外总的作用为1,则基本物质单元发出的球面作用每通过一个基本物质单元，剩余作用量为（基本物质单元截面积与两点为半径的球面的比值）
。损耗量为
。采用媒质对外传递的作用，不存在反射。
3、吸收和发射的区别
在两种作用的假设模式中，反射和吸收存在区别。这种区别就是反射的作用不会消失，该作用会改变方向，不会在初始的传播球面上。在对外界作用时，反射掉的作用不会在相同时间内和前方的物质发生作用,其在初始传播球面上和吸收掉是等效的。由于作用方向发生改变，反射掉的作用会变得复杂，它和质点间的作用方向将会变得不可预测。它的传播会形成一个以反射质点为中心的球面，相当于以反射质点为球心的作用源。假设反射的质点也同时发射作用，那么反射掉的作用和发射质点发出的作用在传播方向上将会叠加。 当然，这仅仅是我们的假设，实际上这种反射模式并不可靠。下面我们来看。
4、作用模式的可行性
对于基本物质单元对外发射的力子，有多大的可行性呢？
首先它不具有质量，如果具有质量，那么我们将无法采用恒定的质量来描述物质⑤。同样也无法采用现有的力学模式来进行解释这种基本的作用，质量的动量模式只能说明这种发射接受模式是斥力的作用结果，而不是引力结果。对于物理学而言，将是不可想象的。那么就只有一种方法来对力子进行解释，它不具有质量。不具有质量的作用和具有质量物质之间的作用同样也是不可想象的。因为没有任何力学物理规律对它进行确定性的描述，换句话说不存在因果律。
根据常规的物理间的作用规律来对场力子进行描述，会碰到这种无法回避的死角，要么我们彻底否定这种解释模式，要么就要建立新的规律来对这个领域进行假设。就像量子理论一样，去做关于可能性的假设，然后再根据相关的物质现象来在可能性的基础上得到可能性的证实。比如原子核外电子轨道及电子的自旋来对应光谱线的某种解释。这只是可能性的对应。
在这里举两个例子：
一个是对彗星拖尾的解释：彗星的尾巴通常被认为是太阳风中的高能粒子以及太阳光的光压导致彗星拖尾的出现。另一种原因也可能导致这种现象出现。这种原因就是彗星周围的尘埃本身的惯性，在随彗星在轨道的运行中本身就会形成这种拖尾现象。即便没有太阳发射的高能粒子（太阳风）、太阳光压作用于其身上，也会成这种拖尾现象。我认为后者才是主要的原因。前者太阳风和光压对彗星尘埃拖尾的解释所占的比重是可以忽略的。就像地球的空气一样，地球每天都会存在潮汐的作用，大气潮汐不是因为太阳风和太阳光压的作用，使地球拖尾，反而相反，地球表面面向太阳的大气厚度要大于背向太阳的大气厚度。这是因为地球轨道是接近圆形的轨道。地球大气的惯性运动拖尾没有扁椭圆轨道的彗星明显，彗星的体积也小，引力也小，而地球恰好相反，引力大。在几种可能性中，我们有可能忽略掉真实的东西，而将可能性比较小的当做客观事实的真实。
另一个是电荷运动的磁作用，“当一个电荷相对于一个参照系统运动的时候，这个电荷在垂直于运动方向的这个参照系统里会产生磁场，或者说磁的作用。如果磁场是一种物质的话，那么所产生的磁场不能叫做产生了新的物质。因为电子所运动的空间和参照系统的空间，是相同的空间，我们不能说一个参照系统里存在磁的场物质，而另一个参照系统中不存在这种场物质。因为空间是共用的。”⑥对于场力子发射机制来说，仍然不能合理解释。电与磁看作不同属性的作用，而不是场力子的发射和吸收作用。
这样场力子发射的模式来解释物质的基本作用，可行性就接近零了，或者说几乎没有这种可行性。那么传统的这种作用模式只能看作我们为了解释作用而假设的一种途径。一种虚拟的力学模式。如果坚持它的存在，那只能是一种非力学的模式。采用非力学的模式来解释力的作用就会变得匪夷所思了。而另一方面，这种场力子传递过程中的另一个特征也说明了这方面的特点。
四、场力子的过程
传统物理学中存在的四种基本的相互作用，就存在四种基本的场力子，来对应这四种基本的相互作用。而这四种基本的相互作用中，强相互作用和弱相互作用只存在于比原子核直径还要小的空间距离上，那样小的空间距离上我们是无法实验验证的，只具有假设推定的意义。在这里也不予主要讨论。那么可以讨论的只有万有引力作用和电磁相互作用了。万有引力和电磁作用的速度现在公认是常数C。
假设基本粒子单元是我们这个世界存在的最基本的基本物质粒子，那么它必须具有基本的属性和特征，即：
同一种基本粒子的同一性⑦
所有的可看作同一种基本粒子的物质粒子都必须是相同的。这种相同是存在属性的相同，相同条件下对外反应的相同，其中力学属性必须是相同的。
但是这样一种属性需要建立在空间的某种作用背景属性上的相同⑦。这对于场力子发射吸收机制来解释物质间的相互作用就变的意义不大了。场力子发射机制缺乏这种物质背景基础。即便在这样的情况下我们仍然假设场力子发射机制是物质间作用的途径，那么场力子的运行速度则变成一个困难的问题！
所有的这种基本作用传递的速度为什么会是相同的光速呢？为什么是唯一确定的恒值？如果这几种基本作用的场力子不具有同一性，那么又是什么样的机制导致它们的运行速度会相同呢？
比如电子，质子它们本身具有质量，可以发射万有引力作用的力子。同时本身携带电荷，也可以发射电、磁作用力子。它们发射的机制可以确定是不同的，一种来源于质量，一种来源于电磁属性。场力子运动速度相同，可以推断具有某方面的共性。另一方面，真空的介电常数和磁导率确定所有的电、磁场力子速度相同（这一点已经引入空间背景的属性），那么万有引力的场力子又是通过什么样的方式来确定所有的引力场力子都具有相同的速度呢？
比如我们随机的将身边的石子投递出去，投递的距离必然也是随机的。如果要让这些投递出去的石子具有相同的速度，那么我们必须根据力学的规律来严格控制自己的投递的力量。假设我们身边的石子都具有相同的质量，那么我们只要重复一个相同的力学过程就可以了。我们可以这样假设任意的条件，那么一个问题就来了，场力子发射体是从那里获得这些完全相同的力子呢？这些场力子的来源问题在场力子的发射机制上会成为最大的问题。要保持不断的产生作用，就需要不间断的发射这些场力子。
另一个问题是我们重复投递石子的过程，是因为在一个相同的力学环境中来做这件事情，这个力学环境就是牛顿第二运动定律严格成立的范围。而在微观，相同的力学环境对于所有的物质场来说几乎是不存在的，原子核种类的不同就会导致这种力学环境的差异，不同元素的原子核之间它们的场分布规律必然不同。
我们投递石子在水中和在空气中、真空中，介质环境的不同，投递的石子的有效穿越距离会发生变化。那么场力子穿越物质任意厚度如何完成无损耗的过程，我想这样的假设根本就是不需要去考虑的问题，因为没有这种可行性。
即便从量子论的角度上来看这个问题，原子中的电子发射一个光子，都会存在一个轨道的跃迁。从高能轨道状态到相对的低能轨道状态。重复相同的过程会需要一个能量的来源。显然这个能量的来源也是一个问题。
可以看到，从可行性的角度考虑，对场力子发射的机制的合理性没有肯定性的。这说明对基本作用解释模式采用空间介质假设，更可能接近客观事实的真实。将场的作用传递交给空间介质去完成，完全是由空间介质的属性决定。空间介质来完成这个作用的传递，在传递方面要比场力子要优越得多，可以回避掉场力子模式进行假设的不可能。
五、物质基本粒子单元对物质作用屏蔽对传统科学的影响
现代物理学的理论几乎都是建立在数学基础上的模型理论，大多着重数学的严密分析而忽略掉客观事实中的物质本身的属性。在实践的客观领域由于客观事实的检验而没有多大的纰漏，但对于在此基础上外推的物质领域的理论，尤其是离现实比较远不能实践的领域，就显现出致命的漏洞。这是物理学在十九世纪末放弃自然哲学而注重数学所发展的必然结果。物质基本粒子单元对物质作用屏蔽这个理论上的新发现，对传统科学的影响也主要在这些方面。它会使传统理论中忽略掉这个作用的领域变得不符合客观事实。下面我们就分开来看：
1、对天体物理学的影响
天体物理领域是人类实践在近几百年之内不可能达到的地区，对于它们的理解依赖于常规的科学经验，其中引力就是其很重要的基础领域。物质基本粒子单元对物质作用屏蔽将导致现在天体的质量和其产生的引力不是对应的，利用恒星的引力及其行星公转的离心力所建立的等量方程，将不再成立。这直接关系到天体的质量和引力的关系上，也关系到宇宙的质量问题①。
对于天体的内部，引力导致的恒星内部压力状态将会改变。
2、对广义相对论的影响
广义相对论是和狭义相对论相对应的，是关于时间和空间处理非惯性参照系的协变理论，普遍认为引力所导致的空间弯曲是广义相对论的重要结论。广义相对论会由于这个物质基本粒子单元对物质作用屏蔽的量，而使常规质量导致的引力偏小而使空间弯曲的量偏大。
3、对黑洞理论的影响
恒星在其演化末期发生塌缩，其物质致密程度到引力可以足使光子都不能逃逸的时候，在这个边界内就会形成黑洞。在这种计算中，都是将这个天体给与某一确定位置处的质点的引力采用整个天体的质量来计算的。物质基本粒子单元对物质作用屏蔽使这种计算方法不再成立。物质越致密，那么物质基本粒子单元对物质作用屏蔽程度越强，当物质基本粒子单元紧密到一个挨一个的时候，那么距离天体某一确定距离处的引力则趋向于一个最大值。引力仅与该点和这个收缩天体的视面积有关，而和这个天体的质量、体积没有关系了。这个天体表层的物质会将其内部物质的引力屏蔽掉。
一个关键的问题就产生了。塌缩后的这个天体的引力对距离它某一点的引力的最大值，是否可以达到光也不能逃离的程度，如果不能，那么黑洞就是不存在的。有的朋友一定会问，这个最大值是多少呢？这恐怕会让你失望了，确定得说，连估算值目前都没有，目前在对基本物质单元不了解的情况下，讨论这个问题是没有意义的。
4、对微观领域的影响
物理学的发展方向是趋近于精确的了解微观物质世界的运动变化本身，不仅仅是工程技术上的需要。当然，在微观的工程技术上我们现在的技术也达到了一个原子粒子的微观层次，而人类还在追求更深的精度，挑战对物质敬畏的极限。那么对于物理世界的理论理解上，我们选择的理论模式和假设的途径同客观事实的本身越来越不是无足轻重，而是变得越来越重要。而像场作用传递是空间介质模式还是场力子发射模式这样的问题在未来对微观物质了解的需求上，相信在科学史上很快就会达到，而不是象现在可以看作两种等效的模式了。而与微观的物质结构、微观的作用方式也会在工程技术上关联使用到。
微观粒子不能当作宏观的粒子看待这一点已经在上个世纪认识到，但是对于处理微观粒子的行为模式采用掷股子的方式相信在未来的不久也会被抛弃掉。利用时空协变的相对论系统来处理物理理论系统关系以及采用量子论这种可能性的解释途径来和微观世界的真实对应将会不能满足物理工程技术的发展。而基本物质单元对作用的屏蔽就是这样的趋势，它直接关联到微观物质世界的存在属性及行为方式。单纯对应化的数学模式将会在物理中的作用减弱。
2009.1.17晨
参考：
①万有引力的计算公式及“暗物质”的近似计算方法
②电荷的属性——以及基本电荷相互作用的特点、物体作用的基本定律与绝对参照系统等
③网上的实时交流:Mr.H先生提到“其实你的假设是很诱人的，如果真能拦截引力，那也就存在中性物质了。有了中性物质，那这个世界也就和谐了 ”。我当时是这样解释的，“这不是引力拦截的问题，是引力在对外作用过程中，引力传递要通过粒子的区域，粒子不允许通过，这样才会存在作用” 。他又提到“那就是完全吸收？”。对于这种仅能凭物质在空间物质中穿过的可能性，我只是确认了“它只是作用的一种形式 ”。
④这个问题也和Mr.H先生讨论过,如下是有关的部分讨论：
Mr.H先生： |
⑥电磁理论的极限与扩展
⑦时间和空间的逻辑结构之二——空间和物质的关系
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