量子力学和广义相对论范文

导语：如何才能写好一篇量子力学和广义相对论，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

爱因斯坦通过著名的电梯假想实验，明确提出了万有引力定律中的引力质量和牛顿第二定律中的惯性质量的等效性，也就是著名的等效原理，而这是广义相对论的基石。牛顿的引力理论建立在平直的欧几里得空间，而爱因斯坦在利用等效原理找到了局部惯性系之后，使用相对论原理并且加上当时已经成功发展的描述弯曲时空的非欧几何（黎曼几何），建立了广义相对论理论。使用广义相对论能够精确地解释水星近日点的进动，所以广义相对论的第一次验证就是通过天文观测进行的。广义相对论的一个重要预言就是引力场中的光线偏折，而这个预言第一次得到验证就是通过日全食的观测，这个观测确立了广义相对论的正确性。

1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，而这就是物理光学的基础。在1814年～1815年之间，天文学家夫琅和费在太阳光谱中发现了很多谱线。1885年，天文学家巴耳末发现了符合已知氢原子谱线位置的经验公式。随后对原子光谱的进一步观测又发现了更多的谱线序列和经验公式。1913年，为了解释氢原子谱线位置的经验公式，玻尔建立了原子光谱的量子模型，成功解释了原子谱线的经验公式，奠定了原子物理的基础，量子力学也从此诞生。波尔作为量子力学的奠基人，于1922年获得了诺贝尔物理学奖。

因此天文学的观测研究对于建立牛顿力学、验证广义相对论和奠基量子力学的实验基础都功不可没，也可以说天文学研究奠基了包含牛顿力学的广义相对论和量子力学这两个现代自然科学的最重要的理论体系。

篇2

黑洞成为大众文化的一部分已有数十年了，在电影《星际迷航》中，它还扮演了主要的角色。这一点儿也不奇怪，这些恒星塌缩后的阴暗残骸，似乎专门用来引发我们最原始的恐惧：黑洞会将某些秘密隐藏在其帘幕之后(c包就是它的“事件视界”)，任何人或物只要坠落其中，就注定无从逃脱，所有被它吸入的东西，必然被彻底摧毁。

对理论物理学家来说，黑洞是爱因斯坦场方程式的一个解，而该方程式是广义相对论的核心。在广义相对论中，时空就像是由弹性材质所建构的，而物质与能量可将其扭曲，所造成的时空曲率又控制了物质与能量的运动，产生了我们所认知的重力。这些方程式清楚地预测，在时空中有些区域里的讯号无法传到遥远的观测者所在，这些区域就是黑洞。在黑洞内的“奇异点”，物质密度趋近于无限大，环绕其四周的空旷地带具有极强大的重力，没有任何东西(包括光)能够逃离。物理学家以事件视界将此重力强大的地带与其他区域分隔开来。在最简单的情况下，事件视界是个球体，若黑洞的质量与太阳相当，此球的直径只有6千米。

谈过了科幻与理论，那么实际的状况又是如何呢?各式各样精密的天文观测结果都指出，宇宙中确实存在一些超致密物体，它们完全不散发任何光芒或辐射。这些幽暗天体的质量在数个到数百万个太阳质量之间，而依据最优秀的天文物理学家估算，它们的直径范围则在区区数百千米到数百万千米之间，符合广义相对论对此质量范围内黑洞的预测。

但这些被观测到的、既幽暗又致密的物体，真的就是广义相对论预言的黑洞吗?虽然目前的观测与理论相当吻合，但理论本身对黑洞的描述却不太令人满意。尤其是，广义相对论预测在每个黑洞里都有颗“奇异点”，显示广义相对论在这里失效。广义相对论会失效，大概是因为它并未计人物质与能量在微观尺度上才会显现的量子效应。合并了量子力学的修正理论，一般称为量子重力论，将可带动理论物理领域的许多新研究。

对量子重力论的需求，引发了一些迷人的问题：被量子重力论修正过的黑洞会是什么样子的呢?它们会和古典黑洞大相径庭吗?或者古典叙述依然是可行的?研究显示，某些量子效应是可以完全避免形成黑洞的，取而代之的是被我们命名为“黑星”的天体，它的密度不会跳升到无限大，也不会被事件视界包覆。黑星是由空间本身支撑起来的，这种“建材”意外的坚固。

我们运用一种称为“半古典重力论”的古老方法得出这项结论，但我们并没有使用关于塌缩物质的所有假设，这样或许能够避免在那些研究中得出矛盾的结果。在量子重力论尚未完备的情况下，过去的30多年里，理论物理学家在分析量子力学如何改变黑洞时，都诉诸半古典重力论。半古典重力论将量子物理的观点，特别是量子场论部分纳入了古典的爱因斯坦重力理论中。

量子场论以充满空间的场来描述电子、光子、夸克等任何你想得到的基本粒子，这方式非常类似电磁场。量子场论的方程式通常是建立在平坦空间里的，也就是没有重力的空间，半古典重力论则使用在弯曲空间里构建出来的量子场论。

广义来说，半古典重力论所使用的策略如下：根据古典的广义相对论，当一群物质聚积成某一状态时，将产生某种特定的弯曲时空，但时空的曲率又会修改量子场的能量，受影响的能量再进一步改变时空曲率，如此不断循环。

这个做法的目标是要获得自我一致的解――一个弯曲时空，它的曲率产生于它所包含的量子场的能量。虽然重力本身还无法以量子理论来描述，但这种自治的解，在涉及量子效应与重力的许多情况下，应该可以相当近似地预测真实情形。半古典重力论以一种极“轻微”的方式，把量子修正加入到广义相对论里。因此，半古典重力论虽然仍以古典方法处理重力(也就是时空曲率)，但已考虑到物质的量子行为。

但是，这个方法立即遭遇到一个尴尬的问题：如果直接以它计算量子场的最低可能能量，也就是没有任何粒子出现时的能量(称为“零点能量”或“真空能量”)，会产生无限大的结果。事实上，这个问题老早就出现在一般的量子场论里(也就是在乎坦空间、没有重力的状况)。幸运的是，理论物理学家在预测不牵涉重力的粒子物理现象时，粒子的行为只取决于状态间的能量差，因此量子真空能量的值并没有任何影响；我们可以使用称为“重整化”的一种谨慎的减法技巧，以极高的精确度来计算能量差。

然而，当必须考虑重力时，真空能量就变得重要了。无限大的能量密度会产生极大的时空曲率，也就是说，

链接

2004年7月21日，在爱尔兰都柏林举行的“第17届国际广义相对论和万有引力大会”上。英国传奇科学家斯蒂芬・霍金教授宣布了他对宇宙黑洞的最新研究结果：黑洞并非如他和其他大多数物理学家以前认为的那样，对其周遭的一切“完全吞食”，事实上被吸入黑洞深处的物质的某些信息实际上可能会在某个时候被释放出来。

宇宙学家相信，太空中有许多类型的黑洞，从质量相当于一座山的小黑洞，到位于星系中央的超级黑洞。不一而足。科学家过去认为，从巨大的星体到星际尘埃等。一旦掉进去，就再不能逃出，就连光也不能“幸免于难”。而霍金教授关于黑洞的最新研究有可能打破这一结论。经过长时间的研究，他发现，一些被黑洞吞没的物质随着时间的推移，慢慢地从黑洞中“流淌”出来。

霍金关于黑洞的这一新理论解决了关于黑洞信息的一个似是而非的观点，他的剑桥大学的同行都为此兴奋不已。过去，黑洞一直被认为是一种纯粹的破坏力量。而现在的最新研究表明，黑洞在星系形成过程中可能扮演了重要角色。

1976年，霍金称自己通过计算得出结论，他认为黑洞在形成过程中，其质量减少的同时还不断在以能量的形式向外界发出辐射。这就是著名的“霍金辐射”理论。但是，理论中提到的黑洞辐射中并不包括黑洞内部物质的任何信息，一旦这个黑洞浓缩并蒸发消失后，其中的所有信息就都随之消失了。这便是所谓的“黑洞悖论”。

这种说法与量子力学的相关理论出现相互矛盾之处。因为现代量子物理学认定这种物质信息是永远不会完全消失的。如今，霍金终于给了这个当年自相矛盾观点一个更具有说服力的答案。霍金称，黑洞从来都不会完全关闭自身，它们在一段漫长的时间里逐步向外界辐射出越来越多的热量，随后黑洞将最终开放自己并释放出其中包含的物质信息。

即使是空间都能蕴藏极强大的重力，这与我们实际观测到的宇宙完全不符；过去10年来的天文观测指出，零点能量对宇宙总能量密度的贡献非常微小。半古典重力论并没有尝试去解决这个问题，但不论解决的方案为何，我们通常假设在平坦时空中，零点能量对能量密度的贡献一定会被抵消掉。这项假设与半古典真空一致：在每个地方的能量密度都是零，广义相对论因而预测出平坦的时空。

如果有某些物质出现，时空弯曲了，那必然改变量子场的零点能量密度，零点能量因而不再被精准抵消。较之于电荷会将介质极化的效应，我们说这多出来的能量是来自真空极化。

我们已利用质量与能量密度来描述半古典重力论的这些特性，但在广义相对论中，能够产生空间曲率的，并不只有这些东西，凡是重力物质所产生的动量密度、压力和应力，都会影响空间的曲率。在物理的研究上，有一项称为“应力能量张量”

(sET)的研究，可用来描述所有这些产生曲率的量。半古典重力论假设在平坦时空里，量子场的零点对sET的贡献刚好被完全抵消，在sET上应用这种相减法得到的结果，就称为“重整的应力能量张量”

(RSET)。

篇3

总之，事物的发展形式是复杂而多样的，有的事物的发展具有周期性特点，而有的事物不具有，具有周期性特点的事物的发展服从否定之否定规律，而不具有周期性特点的事物的发展则不遵循这个规律，这表明它并不是普遍适用的。这就要求人们在探讨事物发展变化时，从实际出发，对事物的发展作认真、细致的分析，而不要贴标签，更不要用它来为错误的理论辩护。

现代数学方法与物理学的第二次融合

现代数学方法中的群论在物理学中的应用也是不可忽视的，众所周知，我们周围的世界处在对称和不对称的矛盾同一之中，对客观世界对称性的研究，能帮助人们更深刻地认识各种物质的运动规律，欣赏客观世界的自然美。群论是研究系统对称性的十分有效的数学工具，在群论方法建立之初，伽罗瓦（Galois）就根据代数方程根的置换对称性证明了五次以上代数方程不能通过有限次加减乘除和开方运算求得方程根的精确解，第一次显示了群论方法在研究系统对称性中的巨大潜力。1890年费德罗夫(Federov)和1891年熊夫利（Schoenflies）相继用群论方法系统地解决了晶体分类问题，证明了具有周期性排列的规则空间点系共有230种，这是群论在物理中晶体分类问题中的一个杰出贡献。20世纪初物理学革命的另一项伟大的成就就是量子理论的建立，这与群论的发展是分不开的。随着人类对客观世界的认识逐步深入到微观领域，物质运动规律呈现出新的特征，实验和理论研究变得更加困难，量子理论建立后，对称性的内容更丰富了，更加迫切的需要深入研究微观系统的对称性质。用群论的方法研究量子系统的对称性，可以得到系统的各种定量或定性的重要性质，这些性质直接来自系统的对称性，与系统的具体细节无关。反之、对这些性质的实验检验，可以鉴别系统是否具有此种对称性，可以帮助探索系统的基本运动规律，因此、在对微观世界的深入探索中，近代物理理论和群论理论共同得到了迅速的发展，群论方法已经深入到物理学的各个领域。数学对物理的作用过去认为，归结起来是说数学是物理的语言，如广义相对论中黎曼几何的作用就是一种语言，但是在量子力学中，数学所起了魔术般的神秘作用，无论如何也不能认为数学只是语言了。翻开量子力学教科书，首先看到的是光的干涉，电子的散射实验的说明，然后表明光子，电子等的离子状态可以用波动函数，即属于某个Hilbert空间的向量来表示并导出若干状态的波动函数的迭加原理。迭加原理认为，状态A若是状态B与C的迭加，则A的波动函数就是B的波动函数与C的波动函数的线性组合，它是量子力学的基本原理。量子力学中首先把复杂至极的物理环境用唯一的波动函数（向量）来表示，从而进行简单化，数学化的处理，这就是数学艺术美体现。

结束语

篇4

斯蒂芬·威廉·霍金，1942年1月8日出生于英国牛津，英国剑桥大学著名物理学家，现代最伟大的物理学家之一、20世纪享有国际盛誉的伟人之一。

霍金21岁时患上肌肉萎缩性侧索硬化症，全身瘫痪，不能言语，手部只有三根手指可以活动。1979至2009年任卢卡斯数学教授，主要研究领域是宇宙论和黑洞，证明了广义相对论的奇性定理和黑洞面积定理，提出了黑洞蒸发理论和无边界的霍金宇宙模型，在统一20世纪物理学的两大基础理论，爱因斯坦创立的相对论和普朗克创立的量子力学方面走出了重要一步。

（来源：文章屋网 ）

篇5

一、问题的提出

引力、电磁力、强力、弱力这四种基本力是构成宇宙间万物的基石，对它们的理解自然也成了人们理解宇宙最基本的理论之一。长久以来人们提出了许多的理论来试图解释它们，这些理论最终筑成了四幢雄伟的力学大厦。它们分别是以牛顿力学为基础的经典力学、相对论、量子力学以及新兴的弦理论。虽然一路走来我们在认识这四种基本力的原理上撷取了丰硕的成果，但毋庸置疑至今我们仍未能彻底理解这四种基本力：弦理论的正确性还有待验证、相对论只解释引力。

在经典力学的关于这四种力的解释中，似乎有违背能量守恒原理之嫌。能量守恒原理告诉我们能量不可能凭空产生，所以宇宙间不应该存在永动机。但按照经典力学对四种基本力的解释，这四种基本力无疑都是推动其相关媒介物质的永动之源。例如按照经典的引力理论物体只要存在质量便会存在相应的引力，只要物体的质量不减少则引力不会减弱，所以地球亿万年来吸引着月球做绕地运动其引力却并没有衰减。而在此过程中由双方引力所导致的潮汐，地心岩浆变热等所需的能量似乎是凭空产生的。同理按目前的解释电子绕原子核运动是由于带正电的质子对带负电荷的电子的电磁引力所致，而质子和中子之所以会待在原子核中是由于强力所致，然而毫无例外的在上述两个例子中无论是导致电子运动的电磁力还是固定质子、中子的强力均不需要以消耗能量为代价，电磁力和强力无疑成了这些永动机永不枯竭的动力源。并且在经典力学的解释中还无法解释除引力之外的其余三种力，为什么既包含吸引力同时在粒子靠近到一定距离时有会表现出斥力，吸引力和斥力并存的机理是什么？

为了解决经典力学对四种基本力的解释中出现的诸多问题，量子力学提出了一种全新的理论来解释这四种基本力即标准模型理论。标准模型理论认为宇宙中所有的物质和力均是由粒子构成和产生的。这些粒子总体可分成两大类即费米子和玻色子，其中费米子构成了宇宙中所有的物质，而玻色子则是传递作用力的粒子。而四种基本力则是通过交换某种媒介粒子来传递的，这类媒介粒子统称为规范玻色子（也称“信使粒子”）。“信使粒子”告诉费米子应该表现出怎样的受力状态（吸力或是斥力），而力的大小则取决于“信使粒子”来回的次数，次数越多力就越强。同量子力学别的物理解释一样，这个解释对普通人而言是相当费解的。但这不是问题的关键，关键是这种解释从某种程度上来说只是一个假说，因为标准理论的成功需要依赖于一种非常重要的粒子：希格斯粒子。希格斯玻色子被认为是物质的质量之源，没有希格斯粒子标准模型将无法解释其它粒子的质量的来源。但这个重要的粒子至今仍未被实验所发现。如果最终被证实自然界中根本不存在希格斯粒子则标准模型理论的立论之基将被动摇。

本文则试图从一种全新的角度来解释这四种基本力即：用多维度空间形状效应来解释它们（以下简称S理论，S是英文单词shape的首字母）。之所以没有循着如今主流的量子力学来解释它们。主要是笔者觉得量子力学对我们这个世界的解释太过离奇，虽然量子力学在数学上非常成功但由它推出的物理解释却往往令人感到无比惊奇：平行世界、人择原理、薛定谔的猫以及在双缝试验中那个遍历了所有路径的电子等等。笔者认为必定是由于量子力学对这些力学现象本质存在着某种认识上的谬误，所以才导致了它在解释一些实验或计算结果时不得不采用一些非常不符合常理的解释。接下来您将会看到虽然没有用广义相对论和量子力学但S理论同样能解释这四种基本力起因及构成，并且更简洁更图形化，在逻辑上也不会引起人们过多的困扰因为S理论同经典力学理论一样同样认为宇宙万物是遵循严格的因果律的。

二、S理论的假说

同别的需要以消耗能量来维持的力有所不同的是，S理论认为认为我们所感知的由四种基本力所产生的那些力学现象实际是由一些复杂的空间形状所引起的。换句话说并不存在力学意义上的四种基本力，所谓的四种基本力是由不同纬度空间的几何形状所产生的（若非如此这些不需要能量的永恒之力将会凭空增加宇宙的总体能量）。

S理论认为我们的宇宙是由各种多维的空间嵌套而成的，并且这些空间嵌套还遵遁了这样一种原则即：高纬度的空间总是被包裹在低纬度的空间之内的，（例如我们所处的空间是三维的，原子所在的空间是四维的，原子中的电子是四维空间体，原子核是五维空间的，原子核中的质子和中子是五维空间体，质子和中子中的夸克是六维空间体……）。这样的表述既突兀又抽象肯定使您备感困惑，下面我将通过一个实例来向您解释S理论。

下图是一条一维细线。

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调整我们的视届，当我们用放大镜放大了几十倍后，我们就会看到一个二维的世界。

再次调整我们的视届，当我们用显微镜再次放大数十倍观察这个二维世界时，我们会发现构成它们的实际是一些三维的分子。

下面所描述的世界也超出了我们的感知，我们再次回到文字，并假设作为后续观测者的我们可以认知高维度的世界。当我们再次放大观察那些分子，S理论认为我们将看到四维构造的原子。放大这些四维构造的原子，S理论认为我们将观察到四维构造的电子和五维构造的原子核，依次类推我们将继续会观察到六维构造的质子和中子，七维构造的夸克…。S理论认为目前我们所能知道的最小的粒子，就是目前维度最高的空间构造，我们的世界便是这样由不同纬度的空间构造嵌套而成。并且S理论认为空间的维度越高越难在大尺度下维持稳定，所以通常维度越高的物体看起来就越小，但在高温高压的环境中，允许存在大尺度的高纬物体，S理论认为黑洞就是这样的星体。

S理论认为宇宙间的物质之所以会以这样一种空间嵌套的方式构成，是因为这样的方式产生的物质会是一种力学上相对稳定的空间结构（本句的解释请参阅下文）。

三、S理论对物体质量的解释及光子空间的特性

这样的空间嵌套会给我们带来的最直观的感知是什么呢？答案是质量！假设我们卷曲一根3CM长的一维细线，并最终使它变成一个二维平面世界的小球，现在我们将它重新放回到一维的世界中，如果一维世界有智能生命存在它会感知到什么？

它将不会看到一条3CM长的细线，它会看到一条短的多的细线（因为它看不到那个二维小球的别的部分），同时它会发现这条细线的周边空间发生了变化。如果这个一维空间上站着一个能感知二维空间的生物，它感知到的情况会真实许多：它会看到一个二维的小球，这个二维的小球压弯了周围一维的空间，如果它用手尝试去拾起那个二维小球，它会发现同周围占同样一维体积的物品相比它要重很多，这是因为实际上这个二维小球在那个一维世界中承载了比它所占空间多的多的一维空间，因此对一维世界而言它会显示出它同别的空间不一样的一个属性那就是质量！。

对我们人类而言我们所能感知的最高纬度是三维，我们也能清晰的感受到周围物体的质量，S理论认为那是因为组成它们的原子、质子、中子……实际是由更高纬度的空间所构成，所以它们实际上拥有比我们所能感知到的多得多的三维空间。

S理论认为站在我们人类可感知的视角，组成我们宇宙最基本的单位是单个电子（四维空间体）释放到三维的宇宙空间所占的空间体积，实际上也是单个光子所占的体积（以下简称光子空间）。在S理论中宇宙空间不等于真空（真空在S理论指宇宙之外的空间，后面将会再次提到这个概念），由于光子空间是三维空间中最基本的单元，所以它不能再压弯任何的三维空间，因此它不具有我们所能测量的质量。光子空间在静止状态时其质量为零动能也是零，当它运动时它将在三维世界展现其能量特性，由于其质量为零所以它能以三维世界最快的速度光速运行，那时它就是我们常说的光。光子空间的另一个特性是当它受力后可被压缩，压缩后形成我们常说的不同频率的光，并且最终它可被压缩进原子核中形成原子核中的四维空间体-电子。当它被压缩成四维空间体后它将在三维世界中展现其另外的一个重要属性：质量。

四、S理论对宇宙中四种基本力的解释

1. S理论对引力的解释

对于引力最初人们认为它可能是一种类似于人拉一个用绳子系住的小球然后舞动使之做圆周运动的拉力，但如前我们论述的这样的引力模型是有违能量守恒原理的。1916年爱因斯坦在其广义相对论中提出了一个新的引力模型，新的引力模型将引力描述成了时空的一种几何属性（曲率）；而这种时空曲率与处于时空中的物质与辐射的能量-动量张量直接相联系，其联系方式即是爱因斯坦的引力场方程（一个二阶非线性偏微分方程组）。根据引力场方程他认为大质量的物体会引起宇宙时空的弯曲从而引起引力。S理论的引力模型同广义相对论的引力模型大体是一样的，即S理论同样认为引力是物体的质量对空间的弯曲所引起的。但对这种引力模型的解释上S理论却与广义相对论迥然不同，S理论的解释相对而言要简单的多的多：如前文所述S理论认为我们的宇宙是由各种多维的空间嵌套而成的，那么在这种嵌套中最小的纬度是多少呢？就我们目前所知的应该是二维的。你也许会诧异我们所看到的空间不是三维的吗？没错，站在我们的视界上看我们周围的事物是三维的，但你如果有机会站在更高的角度俯视我们的宇宙，你会发现在宏观层面上我们的宇宙是二维的（目前有许多的观测证据表明我们实际生活在一张薄薄的宇宙膜上）。在这个二维的宇宙空间中星罗棋布的点缀着一些看起来是三维的星体，在这些星体的周围，三维的宇宙空间（站在星体的视角周边的世界是三维的）因星体的质量而弯曲从而产生引力。三维的宇宙空间之所以会被弯曲S理论认为，一是因为那些星体的组成物质实际上是由多种纬度的空间嵌套而成的，所以在三维空间中实际拥有比它所占的体积多得多的三维空间。二是由于宇宙的快速膨胀，在此过程中宇宙空间会推动其中的所有物质一起运动，由于星体的质量远大于同体积的宇宙空间，因此在受到同等推力的情况下它们的运动速度会比周围的宇宙空间慢，这就会形成一种类似于用网球拍兜住网球快速运动时的情景（此时网球会在网球拍中形成了一个凹陷）。

2. S理论对电磁力、强力和弱力的解释

S理论认为原子在整体上看起来是一个四维的空间体，但其中的原子核是一个五维的空间体。五维的原子核因为其质量会弯曲周围四维的空间，这个因四维空间的弯曲而产生的引力便形成了电磁力的吸引力其大小同原子核的质量相关，而四维的原子球其本身弹性的球体则构成了电磁力的斥力。同理构成原子核内的6维的夸克将弯曲质子和中子内的5维空间构成了原子核内强力的引力效应，由于质子和中子所拥有的夸克是互补的（质子由2个上夸克1个下夸克组成，中子由1个上夸克2个下夸克组成）所以他们很可能以某种互补的空间形状紧密连接在一起，而5维弹性的原子核球体则构成了核内强力的斥力效应。当一个原子核内因某种原因拥有了过多的中子（中子和质子一般成对出现），此时原子原本稳定的空间力学平衡会被破坏掉，为维持原子整体的空间稳定，多余的中子会释放掉一些空间（一个四维空间体-电子）从而衰变成质子，使原子重新恢复稳定的空间形状。此过程中产生的力学效应便形成了我们可观测的弱相互作用。

原子核之所能弯曲周围的四维空间其原理同大型的宇宙天体能弯曲宇宙空间的的原因是一样的，即一是由于更高纬度的原子核所产生的质量效应二是由于因宇宙膨胀而快速运动的光子空间对不同质量的物体的推动速度是不一样的。

在弯曲的四维空间中被电磁力压缩成电子的光子空间，由内向外逐层覆盖在原子核周围形成电子轨道，并绕核快速的运动着。电子会绕着原子核运动S理论认为主要是三种力共同作用的结果，其一是原子核弯曲了核内的四维空间并由此而产生的电磁力；其二是因宇宙膨胀而快速运动的光子空间对它的推力；其三是由于地球的自转而产生的离心力；

五、S理论的相关公式

1．统一的四种相互作用力公式

由于S理论认为4种基本作用力都是质量对空间的弯曲所致，这也意味着用一种统一的理论来描述4种基本作用力是可能的。我们已经知道了在我们熟知的三维世界中万有引力可以用如下公式描述：

F=G*m*M/r^2，那么这样一个在三维世界中被验证的万有引力公式能否推广至所有的纬度世界呢？S理论认为这是可能的，但在推广至其他的纬度空间时应考虑不同的纬度空间之间的换算，因此一个适用于所有纬度空间的引力公式可能应是这样的：F=K*G*m*M/r^2,其中K为不同空间之间的换算系数。至于基本相互作用力中的斥力S理论认为也应有存在一种统一的力学描述公式。

篇6

本书旨在为博士生提供完全的、通过几何学和拓扑学起重要作用的物理系统实例。近年来出现了许多几何学和拓扑学的书籍，探究现代场论和其它一些物理实例，讨论了几何结构在描写诸如电子-磁单极系统、相对论自旋粒子或在一个非Abel YangMills 场中运动的粒子等各种物理理论中的重要作用。作者希望提供一种综合的处理方法，给出共同的指导原则而不只是罗列一些结果。从而满足青年学生和初入门的研究人员希望对相关主题快速了解的迫切需要。

作者们意识到，把几何结构引进来描写实际的动力学系统有各种可能的方法，但实际上，人们很难判断到底哪一种更好。在本书中作者们的抉择是：在一个给定物理系统的动力学描写中所有的几何结构都应当被动力学确定，与给定的动力学相容，并与相应的实验数据自洽。

对于本书追求的目标而言，作者们并不关心系统描述的具体尺度、它们是经典的还是量子的，也不关心做实验的解释即测量过程的理论描述。重点放在动力学理论的一些基本方面的数学理解。阐述处理动力学系统的一些标准思想。

全书内容共分10章：1.线性和非线性物理系统及它们的方程的一些例子；2.几何学和动力系统语言：线性范例；3.动力学系统的几何化；4.动力学系统的不变结构：泊松动力学；5.哈密顿和拉格朗日的经典公式体系；6.厄米空间几何学：量子演化；7.折叠与展开的经典和量子系统；8.可积与超可积；9.LieScheffers 系统；10.附录。

本书为了能适应广泛的读者，在风格上和内容的取舍上并非完全统一。有些部分面向只有线性代数与微积分学基本知识的读者。也有些用星号标出的内容用了一些更高等的数学，试图给出对一些主题的更深入理解。本书对于数学物理领域的教学与研究人员极具参考价值。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）

Ding Yibing，Professor

（The University，CAS）Fabio Botelho

Functional Analysis and

Applied Optimization in

Banach Spaces

Applications to NonConvex

Variational Models

2014

http：///book/

10.1007/978-3-319-06074-3

篇7

我们对物理这门学科并不陌生，早在17世纪，伟大的物理学家伽利略就曾想出用理想斜面来研究力和运动的关系。他开创了“观察实验、科学思维、与数学相结合的研究方法”，发现了惯性定律、自由落体规律、力学相对性原理，从此奠定了动力学的基础。而天才的物理学家牛顿将研究方法发挥到极至他在前人研究的基础上，采用归纳演绎、综合分析的方法，总结出牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学。同时也确立了他在物理学界至高无上的地位,并被称为经典力学之父。但是人创造了历史必然也会受到历史的制约，因此经典力学有其巨大的成就性，但其也存在着局限性。

一、经典力学的成就

经典力学理论体系的完美和实用威力的强大使物理学家相信,天地四方,古往今来发生的一切现象都能够用力学来描述.许多科学家宣称物理学的大厦已基本建成，留给后人的只是补充与完善。经过三次革命，第一次,是一位年轻的物理学家几乎仅靠单枪匹马之力引发的。他就是伟大的理论物理学家，阿尔伯特•爱因斯坦。19世纪末科学家们发现,当研究有关光的问题时,用经典物理的理论解释一些相关现象,就会产生尖锐的矛盾.为了解决这一矛盾,爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论；第的导火索是物理学史上的三大发现：伦琴发现X射线、汤姆生发现电子、贝克勒耳发现天然放射线 ,使物理学的研究从宏观领域进入了微观世界,人们发现,微观粒子所表现出的现象用经典物理理论根本无法解释，为了克服这一困难,德国物理学家普朗克大胆提出了量子的观点,爱因斯坦等物理学家又将量子论进一步丰富、发展，形成了现代量子力学理论.因此对其做出阐述是：经典物理对物理学思想和科学方法作了重点总结，它只适用于宏观低速的物体，相对论和量子论则适用于微观高速粒子的运动。因此，相对论和量子力学的建立,并不是对经典力学的否定。

二、经典力学的局限性

（一）绝对时间、绝对空间等基本概念引入。按照伟大的物理学家牛顿所阐述的是，绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而且由于其本性而均匀地、与任何其他外界事物无关地流逝着。绝对空间就其本性而言，是与任何外界事物无关而永远是相同的和不动的。绝对运动是一个物体从某一绝对的处所向另一绝对的处所的移动。但是莱布尼兹、贝克莱、马赫等先后都对绝对空间、时间观念提出过有价值的异议，指出过，没有证据能表明牛顿绝对空间的存在。爱因斯坦推广了上述的相对性原理，提出狭义相对论。在狭义相对论中，长度和时间间隔也变成相对量，运动的尺相对于静止的尺变短，运动的钟相对于静止的钟变慢。在广义相对论中，时空的性质不是与物体运动无关的：一方面，物体运动的性质要决定于用怎样的空间时间参照系来描写它另一方面时空的性质也决定于物体及其运动本身。另一方面量子论的发展，对时间概念提出了更根本的问题。量子论的结论之一就是：对于一个体系在过去可能存在于什么状态的判断结果，要决定于在现今的测量中做怎样的选择。这种现在与过去之间的相互关系，是与因果顺序概念十分不同的，暗含于时间概念中的因果序列要求过去的存在应是不依赖现在的。因此，用时间来描述事件发生的顺序，可能并不总是合用的。空间与时间是事物之间的一种次序，但并不一定是最基本的次序，它可能是更基本的次序的一种近似。

（二）牛顿虽然对引力作了抽象的、纯粹数学形式的概括，把它实际看作是一种直接的、即时传递的超距作用力。爱因斯坦的广义相对论对万有引力做出一种解释，就是时空本身是有弹性的，可以弯曲、伸展。当一个有质量的物体置于某一空间时，空间就会弯曲变形，质量越大，空间弯曲变形就越严重。那么，空间为什么会在有质量的物体周围弯曲呢？爱因斯坦也没能给出答案。所以，爱因斯坦的弯曲空间理论也没有说明引力的本质是什么。量子力学关于电荷间的电磁力和强子间的强相互作用力的传递原理的解释也没有说明引力的本质是什么。认为引力是通过引力场或引力子来传递的观点也未得到肯定，因而至今科学家也没有找到传递万有引力作用的引力子。

（三）在经典力学中物体的质量是恒定不变的，它与物体的速度或能量无关。在相对论中质量这一概念的外延就被大大地扩展了。.爱因斯坦著名的质能方程E=mc2使到原来在经典力学中彼此独立的质量守恒和能量守恒定律结合起来，成了统一的“质能守恒定律”，它充分反映了物质和运动的统一性。质能方程说明，质量和能量是不可分割而联系着的.一方面，任何物质系统既可用质量m来标志它的数量，也可用能量E来标志它的数量；另一方面，一个系统的能量减少时，其质量也相应减少，另一个系统接受而增加了能量时，其质量也相应地增加。爱因斯坦从力学的观点出发，考虑两个球体的弹性碰撞，利用动量守恒定理和相对论速度相加定理能够导出著名的质速度公式 ，该式说明，物体的质量不再是与其运动状态无关的量，它依赖于物体的运动速度。当物体的速度趋于光速时，物体的质量趋于无穷大。

（四）经典力学定律只适用于宏观低速世界，对于可与光速相比的高速情况和微观世界的适用问题，当时没有涉及也不可能涉及。

（五）在经典物理学中，最难使人满意之处恐怕莫过于对光的描述了。如果微粒说是正确的，那么人们不禁要问，当光被吸收的时候，组成光的粒子变成了什么呢？而且为了既表示可称量物质又表示光，必须在讨论中引入不同的实体，这无论如何也不能使人心安理得。

同样，纳入力学框架中的光的波动论也难以自圆其说。按照波动论，光被解释为充满宇宙空间的以太的振动。由于光是横波，因此以太必须具有承受切应力而不承受压应力的能力，又由于以太对可称量物质并不产生可观察到的阻力，它又必须具有极小的密度。为此，人们绞尽脑汁，臆想出种种以太模型。这种无所不能、无奇不有的以太反倒使人如堕五里雾中。在1865年，克劳修斯确立了热力学第二定律，该定律揭示出与热现象有关的物理过程具有不可逆性。在经典力学中，从来也未发现类似的情况，力学过程的可逆性是由普遍的力学原理作保证的。可是热力学第二定律也是普遍成立的，因此，这个矛盾是无法用力学的基本观念予以解释的。

篇8

双核？四核？你落伍了。据报道，国产手机厂商华为将推出A15架构的海思八核处理器，似乎预示着本年度将会是Android手机的八核元年。虽然持反对意见的一方认为，现在即便是四核处理器，仍存在能耗高、待机时间不足等问题，因此在电池续航技术未有重大突破的情况下，进一步推多核处理器只是“刻舟求剑”。但无论如何，华为正在缩短与全球一流处理器生产商之间的差距。

微点评：如果你有留意最新手机业界动态，想必你一定知道三星不久前也了旗下第一款八核手机处理器Exynos 5 Octa，而华为明显也不甘示弱。无论成败，国产厂商的这种进取精神让人佩服。

爱因斯坦又赢了：时空本质平滑

据美国太空网报道，根据一项最新研究表明，时空是平滑的而不是泡沫状的，这项研究成果可能意味着，在这方面爱因斯坦的理论战胜了其后的许多量子物理学家。在广义相对论中，爱因斯坦将时空描述为在根本上是光滑的，只有在受到能量或物质的作用下才会发生扭曲。然而一些量子物理学家们对此持有不同意见，他们认为时空并不是连续的，而是由大量微小的粒子组成的，这些粒子不断出现和消失。而根据此次最新的研究结果，在这个问题上爱因斯坦可能是正确的。

微点评：这项结果对于认为时空泡沫存在的量子论是一个重大打击，尽管这还并非致命性的一击。作为当代物理学的两大支柱，相对论和量子力学却在很多地方有相悖之处。这个成果，是爱因斯坦的胜利，但或许到爱因斯坦失败的那天，才是人类科技取得突破性进展的时刻。

陕西石茆遗址横空出世：或改写中华文明史

篇9

关键词：科学；诗性；创造；自由

中图分类号：G640文献标识码：A文章编号：1671-1610（2012）04-0000-0

一、科学理论也是一种“风、雅、颂”

长沙爱晚亭旁，有一方柱形石碑，名“放鹤”。除刻“放鹤”二字外，碑之四周还刻有“二南”诗：南宋岳麓书院山长张南轩之《清风峡》，和乾隆湖南学政钱南园之《九日岳麓》。

“二南”之思绪，均贯往古来今，通四方上下，因而出言成诗。这印证王国维所说：“诗人对宇宙人生，须入乎其内，又须出乎其外。入乎其内，故能写之。出乎其外，故能观之。入乎其内，故有生气。出乎其外，故有高致。”［1］14

杨振宁将诗和方程式相提并论：“诗是什么? 诗是思想的浓缩。你把非常复杂的思想用几行文字来表达，你写的就变成了一首非常美丽的诗，一首有强大感染力的诗。我们寻求的方程式其实就是自然的诗篇。”［2］ 156也就是，若说诗人“对景生天机，随心发匠巧”［3］，科学家则“情至不能己，氤氲化作诗。”［4］798

在徐光启眼中，几何像诗：“有三至、三能：似至晦，实至明，故能以其明明他物之至晦；似至繁，实至简，故能以其简简他物之至繁；似至难，实至易，故能以其易易他物之至难。易生于简，简生于明，综其妙在明而已。”［5］几何竟然有如此之妙！几何是诗还是诗化几何? 抑或造化是诗还是诗化造化?

从物理学理论中，杨振宁看到诗：“牛顿的运动方程、麦克斯韦方程、爱因斯坦的狭义与广义相对论方程、狄拉克方程、海森伯方程和其他五六个方程是物理学理论架构的骨干。……它们以极度浓缩的数学语言写出了物理世界的基本结构，可以说它们是造物者的诗篇。”［2］259

看一例，麦克斯韦的电磁理论，何诗性之有？当相对论出现时，发现它具有洛伦兹不变性；当量子力学出现时，发现它是相对论性的量子力学方程。当广义相对论出现时，只需加上一维麦氏理论就是广义相对论性理论；当自然界的基本相互作用出现统一的思想时，它又是最早和弱相互作用统为一体的理论。当几何概念运用到物理时，发现它居然是几何方程；当共形不变性进入物理学时，发现麦氏方程具有共形不变性。

杨振宁总结说：“这些方程还有一方面与诗有共同点：它们的内涵往往随着物理学的发展而产生新的、当初所完全没有想到的意义。”［2］259 物理学理论如诗，而诗无达诂。钟嵘论诗词之“赋、比、兴”：“文已尽而意有余，兴也；因物喻志，比也；直书其事，寓言写物，赋也。”［6］ 19故而科学理论特别具有诗“三义”［6］19中的“兴”义。这就是诗性在科学中的主要体现。

科学家和诗人一样，认为物含诗性。在科学家眼中，描述造化规律的方程式就是同“风、雅、颂”一般的诗章。

二、科学理论具有实用性和诗性

“凡诗之传者，都是性灵、无关堆垛”［4］146。杨振宁这样看“性灵”：“若直觉地把‘性情’、‘本性’、‘心灵’、‘灵魂’、‘灵感’、‘灵犀’、‘圣灵’（Ghost）等加起来，（性灵）似乎是指直接的、原始的、未加琢磨的思路。”［2］250“学物理的人了解了这些像诗一样的方程的意义以后，对它们的美的感受既直接而又十分复杂的。”［2］260

可是，科学理论必须具有实用性，实用性不但指能精确应用到解决已知体系中的问题，还指能精确预言到未知系统中的问题。既然如此精确，为什么还说科学理论还具有无法定量计算的“性灵”？

首先看无穷小和无穷大这两个概念。它们是数学分析的基础，也是现代物理的基础。宇宙之大，终归有限；物质之微，止于夸克。其小无内之无穷小和其大无外之无穷大，其实整体在经验之外。或者说只能局部地、近似地存在于现实世界。片面地强调实用性，其实是对人类理性设立的藩篱。只要逻辑自洽，无穷小和无穷大，是一个充满了想象力、探险精神的世界，是人类和自然交流的自由世界，而且远远还没有探索完毕。而每一项新的探索之后获得的结果，又无不具有极其广泛的实用性。

再看牛顿第二定律，是中学物理知识的必学内容。惯性系是牛顿第二定律的基础。何谓惯性系？物体在没有受到力的作用时，将保持匀速直线运动状态或静止状态的一个系统。可是，茫茫宇宙中，何处有惯性系？没有！或者说只能局部地、近似地存在。说惯性系是物质世界经验知识的总结是远远不够的。此“总结”，似乎机械抽取提炼可达，其实大谬，非性灵而不可达也! 因为惯性系整体在经验之外，仅仅存在理性和诗织的世界中。不过，惯性系的深刻性表现在它的终极性，也就是不存在比惯性系更“惯性系”的参照系，它是所有可能参考系的一个刚性边界。

实用性是科学理论的重要属性，但是把实用性当成科学理论的全部属性，则是对科学的扼杀。这一点和技术不同。科学的目的应当在于激发和满足人类的好奇心。科学理论是科学家缘物起意，乘物以游心的结果，居虚与实、抽象和具体、性灵和实用之间。

三、诗性自由是科学创造力的核心

爱因斯坦论理论物理方法的自由：自由创造（free invention）、自由创造、还是自由创造。［7］ 所以“一种理论可以用经验来检验，但是不存在从经验通往理论建立的任何通道。”［8］

诗，诗思与诗创造，都出于自由。王国维这样看诗人的自由：“诗人必有轻视外物之意，故能以奴仆命风月。又能重视外物之意，故能与花鸟共忧乐。”［1］ 14

杨振宁将科学创造的自由与诗创造的自由相提并论：“清朝陈廷焯曾于《云韶集》中说写诗达极高境界时有‘独来独往之趣’，做研究也如此。”［9］ 由此可说，科学创造的自由是一种诗性自由。

对科学知识的诗化理解的极致，在于创造出新的知识。而创造新的知识，又在于诗性自由。诗性自由能使科学家无视最开始时理论的“缺陷”，就是“轻视外物”的自由。任何伟大的思想的最初出现，一定朦胧、灵动，科学家的伟大在于他们依然直觉科学原理于千里之外，而终能“与花鸟共忧乐”。

爱因斯坦谈自己最伟大的发现时说：“我关于引力的一系列论文，是一连串的错误的步骤，不过，还是这些错误将我一步一步地引导了目的地。”［10］ 海森堡“真正让人震惊的能力，就是能模糊而不确定地，以直觉而不以逻辑的方式，觉察出控制宇宙的基本定律的本质性线索。”［2］320

1928年狄拉克最初发明一个电子运动的相对论性方程，发现其中有一个正电子的解。正电子是从何而来? 狄拉克假设存在一个负能级被填满了的电子海――狄拉克海，当其中的一个电子离开负能级的海后，会出现一个空穴，而这个负能级的空穴就是正电子！这个电子海不出现在实空间，而是能量空间。

自然界具有反粒子这是一个终极真理。但是，如何给出一个机制来说明存在性呢？狄拉克不惜发明出一个明显具有瑕疵的概念：无限深负能级狄拉克海及其空穴。这个瑕疵表现在，如何填满无限深的海？然后在这个海中的有限深度处还要激发出电子来？因此，可以想见这些概念后来很快就被量子场论中的反粒子概念所替代。但是“负电子的海洋”这样一个“虚无”的概念都是人类智力创造的巅峰之作，造化灵性的神来之笔，“照烛三才，晖丽万有，……；动天地，感鬼神，莫近于诗。”［6］ 15

1954年杨振宁创造规范场理论的时候，物理学界并没有一个特别大的困难或者迷惑等待一个革命性的理论去解决。而物理学史上，杨振宁之所以能列于爱因斯坦、狄拉克之后，也是因为这个规范场理论。“在1950年代，我们只觉得这篇文章很美妙。到了60年代，才觉察到它的重要性，及至70年代始晓得它对物理学是极为重要的。”［11］

这个理论最初的形式，只能描述无质量的场。对任何物理学家而言，这都是一个巨大的缺陷。杨振宁说：“我们发现我们不能对规范粒子的质量下结论，我们用量纲分析做了一些简单的论证，对于一个纯规范场、理论中没有一个量带有质量量纲。因此规范粒子必须是无质量的，但是我们拒绝了这种推理方式。”［12］“非阿贝尔情形比电磁学错综复杂得多。……带电规范粒子不可能没有质量。”［12］

科学创造的诗性自由，指引狄拉克、杨振宁等大家在已知理论的边缘处，跃身而起。尽管不知道所落何处，但是天空的浩淼，已经令心灵悸动。这也是物理学大发现的通则，举凡牛顿引入惯性系、爱因斯坦创造广义相对论、普朗克引入量子化假说、薛定谔写下薛定谔方程等，概莫能外。

四、科学教育应该以诗性自由为出发点和落脚点

诗性不唯文学艺术所独有，也不应唯文学艺术所独有。伟大的科学理论，大多具有诗性。这一等同性，可以追索到古希腊人对造化和诗词的理解，他们有一词 poiein 就同时兼有制造、创造性、诗词、甚至造物主（creator）等多方面的含义。

大学教育的灵魂在于培养创造性［13］ ；大学科学教育的灵魂更在于培养创新性。科学教育，作为专业教育，主要目标是培养科学工作者照观、探索、领悟世界的能力，发现、描述、解释世界本质规律的能力，以及呈示、传播其发现、描述与解释的能力；科学理论史已经表明，这些能力的高下与诗性自由的多少之间存在密切关联。作为通识教育，不论设定目标是什么，根本目标应该拓展创新意识与提升创新能力；无论在什么领域，创新意识的强弱与创新能力的高下和诗性自由的多少之间，也都存在紧密联系。

实用性或功利性是科学理论的重要属性，但是，如果教育片面强调科学理论的实用性与功利性目标而忽视其诗性自由，就如抽取锦缎经纬线中之经或纬线，科学理论将形存而神失。只有理解了科学知识的诗性，才能实现从经验真实到理性真实的飞跃；只有理解了科学创造的诗性自由，才能从理性真实到诗化真实的飞跃，然后回到经验真实。科学教育应该以诗性自由为出发点和落脚点。

参考文献

［1］王国维．人间词话［M］．上海：上海世纪出版集团，2009.

［2］杨振宁，翁帆．曙光集［M］．北京：三联书店，2008.

［3］袁枚．小仓山房文集（一）［M］．周本淳，标校．上海：古籍出版社，1988：115.

［4］袁枚．随园诗话［M］．顾学颉，校点．北京：人民文学出版社，1982.

［5］徐光启．徐光启集（上册）［M］．王重民，辑校．北京：中华书局，1963：77.

［6］钟嵘．诗品［M］．周振甫，译注．北京：中华书局，1998.

［7］Einstein, A. On the Method of Theoretical Physics ［J］. Philosophy of Science, 1934,1(2): 163-169.

［8］Einstein, A. Geometry and Experience ［G］ // Einstein, A. Sidelights on Relativity. New York: Dover Publications, 1983: 25.

［9］杨振宁．陈省身教授小传 //徐胜蓝，孟东明．杨振宁传．上海：复旦大学出版社，1997：215.

［10］Pais，A．上帝难以捉摸，……――爱因斯坦的科学与生平［M］．方在庆，李勇，等，译．广州：广东教育出版社，1998：313.

［11］张奠宇．杨振宁和当代数学［M］// 杨振宁．杨振宁文集（下）．张奠宇，编．上海：华东师范出版社，1998：728.

篇10

关键词：布朗运动 量子力学 物质场 波动函数

引子：这篇论文是洗衣服时出现的一些现象，让我很好奇，所以我开始了对布朗运动的研究。

布朗运动：悬浮微粒永不停息地做无规则运动的现象（说明一下：永不停息是不存在的，长时间或较长时间，人们是可以接受的），很对不起大家，刚开始就要括号说明，只是现在的定义，真是永不停息。布朗运动的例子特别多，大家很容易见到，如把一把泥土扔到水里搅合搅合，或在无风的情况下对着阳光观察空气中的尘粒等等，现在这些类似运动都称为布朗运动。

1827年，植物学家R·布朗首先提出发现这种运动。在他之后的很长时间，人们对布朗运动进行了大量的实验、观察。最后古伊在1888-1895期间对布朗运动提出自己的认识：

布朗运动并不是分子运动，而是从分子运动导出的一些结果能向我们提供直接和可见的证据，说明对热本质假设的正确性。按照这样的观点，这一现象的研究承担了对分子物理学的重要作用。

古伊的文献产生过重要的影响，后来贝兰（我们第一个实验测量原子大小的人）把布朗运动正确解释的来源归于古伊。实话实说，古伊的文献太重要了，在我看来：一语中的。太对了，古伊是归纳总结的天才，也是真正从实验的角度来解释布朗运动的第一人。

古伊的话有三个重点：

一、布朗运动不是分子运动。

二、说明热本质假设的正确性(下面会专门论述热的本质问题）。

三、利用分子布朗运动的结果来承担对分子物理学的研究。

1905年爱因斯坦根据分子运动论的原理提出布朗运动理论，同时期的斯莫罗霍夫斯基作出同样的成果。

爱因斯坦在论文中指出：按照热的分子运动论，由于热的分子运动大小可以用显微镜看见的物体悬浮在液体中，必定会发生大小可以用显微镜观测到的运动，可能这里所讨论的运动就是布朗运动，观测这种运动和预期的规律性，就可能精确测量原子的大小，反之证明热分子运动的预言就不正确。这些是爱因斯坦的研究成果。

现在人们认为这是对布朗运动的根源及其规律性的最终解释，我认为不是。这是爱因斯坦成功的利用布朗运动的原则创造性提出热分子运动论，利用这一理论可以测量分子原子的大小，把布朗运动近似为热分子运动论。或许是天意，爱因斯坦的论文我怎么看都有绝对论的意思。“有大小可以用显微镜看见的物体悬浮在液体，必定会发生大小可以用显微镜观测到的运动”。运动的绝对性，不过这里他说的是发生相对于物质本身的运动，可能这是相对论的名称来源吧。我的评价：初级的绝对论。在绝对论中只要有物质存在就有物质运动，运动是绝对的。爱因斯坦的热分子运动论：舍本取末，换句话说他把布朗运动等同于分子运动了，认为热分子运动引起了的不规则运动，就是观察到的布朗运动。既然相对论是初级的绝对论，我今天提出绝对论，那么所有爱因斯坦做过的事情，我可能都要去做一遍。布朗运动不是热分子运动，但是可以引起热分子运动，爱因斯坦的成果只是利用了布朗运动引起的热分子运动，他没有分析布朗运动的根源：物质为什么会存在布朗运动。当显微镜越来越清晰的时候，爱因斯坦的扩散统计方程就不能适用了。

现在随着科学的不断进步，量子理论对真空涨落的认识不断加深，量子理论也对布朗运动的根源给出自己的看法，同样今天绝对论也给出自己对布朗运动的认识：

一、布朗运动不是分子运动，或者说不是单个粒子间的运动。

二、布朗运动是一个由点到面，再由面到点的运动形式。

三、布朗运动是与波动函数有关的物质运动的一个特性。

布朗运动不是分子的运动或者说不是单个粒子之间的运动，为什么这么说呢：一滴水融入大海永不干涸（永字应为长时间，不过人们习惯认识，所以没有改为长时间）大海汹涌澎湃，一盘水很容易平静。相比之下，为什么有如此巨大反差：物质场运动的叠加效应，滴水穿石的道理也是如此。

简单的一滴水为什么能够融入大海呢？正像洗衣服为什么能把衣服洗干净，洗不干净会在衣服干后留下许多渍迹一样。液体的形态对物质运动产生了如何的影响呢？这是我们应该思考的问题，这里我引入二个概念：物质场与波动函数。

说一下自己的看法：一滴水的运动比如一个粒子的运动，大海是一个物质场，一盆水也是一个物质场，同样一滴水也可是一个物质场，那么一个电子也可是一个物质场，也就是说一个量子可以看作是一个物质场，量子的运动可以当成物质场在运动。

其实为了研究布朗运动，引入物质场这个概念，把物质现实中的存在状态看成是一个物质场的存在，相信大家能够理解。把物质形态存在的状态不去看它把当成一个独立的物质场存在，比如一块铁、一块钢、一块砖，我们都把它当成一个独立的物质场存在，那么这个物质场中的电子、原子、质子等粒子都是这物质场的一部分，那么这物质场中的一切物质都应是这物质场的一部分。

一个统一的物质场。对于运动而言，物质场有整体的运动，也有物质场的内部运动：质子、电子、中子等微粒之间的运动，比如我用力去拿一件东西，我的全部身体都在运动，手的运动和身体内部的运动时截然不同的，但作为一个整体，我把东西拿了起来，而东西作为一个完整的物质场表现是被我拿了起来，整个的分子、原子、电子构成的物质场共同被我拿了起来。

诸如这些运动是整体的完整的物质场，对另一个完整的物质场的作用，牛顿力学已经很好的应用到多个方面，宏观物理研究的物体很明确，运动也很明显，都可以准确测量计算。为什么这里一定要强调完整的物质场呢？一滴水进入了大海之后，这一滴水的完整物质场依然存在，而变成大海的物质场一部分，这一滴水所有的运动，所有的信息都变成了大海物质场的一部分，大海的每一滴水都是一个完整的物质场，但都是大海物质场的一部分，大海有每一滴水的信息 ，但当空气蒸发水蒸气时，大海不会单独让哪一个完整的小水滴去蒸发，而是大海整个的一个物质场在做蒸发这件事，与个体的物质场的状态关系不大。

可能从小水滴到大海大家觉得不直观，在量子力学把电子看成小水滴，把一个物质粒子看成大海，或者几公斤的金属板看成大海，相信这样我们的科学人士都能够理解。

光电效应的原理：把光子看成一个物质场，把金属板看成一个物质场，光照到金属板上，放出电子（当然需要一个极限频率）是一个物质场对另一个物质场的反应，那么释放的电子是物质场的整体行为，不是单个电子吸收能量而释放出来。极限频率，用水吸收80卡的热量才能变成水蒸气来说明吧，80米的水位永远流不出100米的大坝。每个物质场都有自己的固有频率，超过这个频率的东西来破坏它，这个物质场就发生变化用大锤去打东西，物质会反应不同的。

另一个问题：固体微粒之间结合很好，但是一个个的原子又是相互隔开，可是这一个个原子又构成统一的物体。为什么？：波动函数，物质的特性是一个个小的原子共同表现出的特性，两块铁融化后能够形成一块铁，人类有无数的合金材料以及其它合成物质，为什么这些材料表现出了原来不同的特性呢，物质场的特性为什么变化呢？

物质的特性变化了，那么每一个小的物质场的特性也会变化。一般情况下原子不可能变，合金状态的原子也未变，那么什么变化了呢？量子的运动方式变化了，也就是电子和质子以及其它的微粒运动形式变化了，整个的物质场的量子波动函数变化了。

波动函数是为了形象说明布郎运动的本质引入的一个物质特征，一个物质场的波动函数体现物质作布郎运动的能力，也体现了物质场内部物质运动能力。波动函数是物质场与物质场之间结合（叠加）能力的一种体现。一个物质场中会有很多不同的波动函数如：分子之间，原子之间，电子之间，质子之间，原子于分子之间，电子与原子核之间，质子与中子之间等等许许多多的量子之间。波动函数是物质运动的一种能力的体现。

当然这个概念也很符合量子力学的波动方程的需要，那就是所有的物质场都有自己的波动函数，而且不止一个。当波动函数达到一定数值，物质场之间既可融合。这样虽然原子之间的距离是分开的，但是电子之间的物质场却可以是融合在一起的（当然还有比电子更小物质，那它们的物质场更会融在一起）

波动函数越高，物质融合的越快，反之越慢，诸如扩散现象，渗透等等，固体之间的波动函数低，所以最好融化或锻打成液态式的结合，需要外部的力量加大它的波动函数。波动函数是物质作布郎运动的一种能力，我更愿意认为波动函数是物质运动的一种能力（在绝对论中运动是物质的生命）。与物质本身的温度有关，与外界的干涉有关。例如：加热气体，溶液或用力搅拌溶液等等会增波动函数值。（下面我们还要专门研究热的本质问题）

用一个方程式来表达吧。

H值=H℃温度+Hoi外部干涉，H：波动函数。其实我的波动函数和量子力学中的的物质波不是完全相同。

波动函数是物质场的特性，是物质生命能力的一种体现。表现在粒子上，粒子就具有波动性，同时物质运动一定需要能量的，也一定出现物质的波动。所以不是粒子具有波粒二象性，而是物质场具有波动函数。就象一整铁的内部具有轻微的布郎运动，也就是说这块铁的所有原子、分子、电子等等一切粒子都在做一定的布郎运动。所有的粒子都具有这块铁的物质特性。也就是所有的粒子都有自己相应的波动函数。这与这块铁的运动和外界条件都有关系。就比如大海是所有的水滴和水中的悬浮物体构成一个统一的物质场，是所有的物质场的叠加效应，如果你取出一滴水，那么这一滴水就不属于大海了，它和大海就毫不相干了，完全是不同的物质场了。

说到这些，大家可能会乐了，我也很乐的：这就是我们量子力学上著名的不确定原理和测不准原理，因为你要对这一个量子测量，那你就要破坏这个粒子在物质场的状态，你永远不能无法精确测量一个量子系统。因为你测量一滴水的结果就会脱离大海这个物质场。这一滴水在大海里就和大海一样大，除非有测大海一样大的仪器，否则无法测量这一滴水在大海中运行状态。但是我们可以运用统计学对整个的物质场的运动进行统计。我们可以计算大海每天蒸发了多少吨的水，但不可以说是那一吨水。

其实量子力学碰到的最大问题，不是实验不能证明。而是无法说明粒子为什么不可测，而且无法确定位置，因为任何一个物质场都是一个面，一个量子只是一个点，而运动和变化是物质场与物质场之间发生的，与单个的粒子运动关系不大。当然也不能说一点没有，就象人与人打架一样，是两个物质场在运动，打在手上，而全身都难受，手痛得最厉害。是整个物质场在对外界的物质场共同的感受。可不是只是手不舒服，所以我们能够精确地确认各个量子运动叠加之后统计结果（宏观物理），但我们不能很精确一个物质场内部的那一小点起作用。物质是整体运行的，当外部的物质变化时内部的物质也会有相应变化的，量子运行方式会发生一些改变。

量子力学从来没有从一个面去研究物体，只注重了一个点，而经典物理只注意宏观物理现象的规律性，也就是注意面了。

量子力学注重研究了物质场的内部运动：单个粒子的运动（点）。经典物理学：牛顿力学，相对论只注重了物质场与物质场的外部运动（面）。

而布郎运动是把物质场的内部和外部运动结合一起的表现运动，是点到面，再面到点全过程，所以对布郎运动的研究也是一个科学研究物质运动史的一个缩影。

人对事物的认识总是渐近的，按照绝对论的原则，弧立的事情是不存在的，所有的系统都是宇宙整体的一部分，所有的运动都是宇宙生命的一种体现。

现在用量子理论中的概念说明热的本质问题：热量只是能量的一种表现形式。热的来源一般是：化学反应，物理作用（包括核反应），能量转化。等等的这一切源于：量子运行方式的改变。量子运行只会一个场，一个场的变化，也就是说量子运动只可123456 不会连续不断 没有0.1，0.2，0.3，0.4等等。量子的运行方式改变只可这个场直接到那个场，要么吸收一定能量，要么释放一定能量。水分子或者是固态，或是气态，液态，没有中间的状态。能量有许多表现形式，而热量是能量的一种表现形式，所以我们可以测定温度等等现象。量子运行方式改变了，物质的特性也就改变了。烧火做饭，木柴变成灰烬，原子一个不少，电子一个不少，可是它们之间的运行方式改变了，能量或释放了或吸收了，物质也就变化了。