3、四個基本假設

3、四個基本假設

我認為是科學的想象力需要嚴謹的實驗證據支持。提出科學問題很重要，要勇于挑戰已

有的科學理論，勇敢的提出質疑，但是這種質疑絕不是胡思亂想，絕不是毫無根據的，狂妄

的去挑戰已有的真理，而是需要嚴謹的實驗作為依據。”“伽利略身上閃耀著渴望認識和駕馭

客觀世界的科學精神，宇宙的探索是永無止境的科學前沿，需要有志者像伽利略那樣，不畏

艱險，不斷探索、開拓新的科學領域，深化人類對宇宙的認識。 ---------路甬祥

恩格斯說：“只要自然科學在思維著，它的發展形式就是假設。”—————————

———————————————恩格斯

方程式之美, 遠比符合實驗結果更重要 -狄拉克

世界著名物理學家費恩曼：“重要的是要認識到，在今天的物理學中，我們不知道能量

究竟是什么” （《費恩曼物理學講義》第1卷P34）。美籍華人著名的物理學家、諾貝爾獎

金獲得者李政道把“一些物理現象理論上對稱，但實驗結果不對稱”、“暗物質問題、暗能量

問題”、"類星體的發能遠遠超過核能，每個類星體的能量竟然是太陽能量的10倍"、“夸克

禁閉”稱為是21世紀科技界所面臨的四大難題。

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愛因斯坦說：“適用于科學幼年時代以歸納為主的方法，正讓位于探索性的演繹法。由

經驗材料作為引導，??提出一種思想體系，它一般是在邏輯上從少數幾個所謂公理的基本

假定建立起來的。” 亞里斯多德學派指出:需要有未加定義的名詞-原始概念(如:點,線,面,

體).定義了公理,公設,創立了獨立的邏輯學,其中的基本邏輯規律:矛盾律和排中律,成為數

學中間接證明的核心.亞里斯多德的形式邏輯為歐幾里德演繹幾何體系的形成奠定了方法論

基礎.

基本假設:1、電磁質量間不存在萬有引力，數值在實數集上呈量子分布，具有波粒二象

性；引力質量間不存在Coulom力，數值在實數集上呈連續分布,單個物

體或基本粒子的引力質量可以被任意分割，相互之間存在萬有引力和弱

相互作用，不具有波粒二象性。

2、電磁質量與引力質量可以互相轉化，在轉化過程中作用力大小不變。

3、引力質量與電磁質量之間沒有相互作用，當電磁質量與引力質量結合在

一起時，電磁質量之間具有庫侖力和強相互作用。

4.只具有電磁質量的粒子為波色子，遵循波色——愛因斯坦統計；同時具有

引力質量和電磁質量的粒子為費米子，遵循泡利不相容原理。

自旋為半整數（1/2，3/2…）的粒子統稱為費米子，服從費米-狄拉克統計。費米子滿足

泡利不相容原理，即不能兩個以上的費米子出現在相同的量子態中。 輕子，核子和超子的

自旋都是1/2，因而都是費米子。自旋為3/2，5/2，7/2等的共振粒子也是費米子。費米子

(fermion)：費米子是依隨費米-狄拉克統計、角動量的自旋量子數為半奇數整數倍的粒子。

費米子遵從泡利不相容原理，得名于意大利物理學家費米。根據標準理論，費米子均是由一

批基本費米子，而基本費米子則不可能分解為更細小的粒。基本費米子分為 2 類：夸克和

輕子。而這 2 類基本費米子，又分為合共 24 種味道 (flavour)：12 種夸克：包括上夸克 (u)、

下夸克 (d)、奇夸克 (s)、魅夸克 (c)、底夸克 (b)、頂夸克 (t)，及它們對應的 6 種反粒子。

12 種輕子：包括電子 (e)、渺子 (μ)、陶子 (τ)、、中微子νe、中微子νμ、中微子ντ，及對

應的 6 種反粒子，包括 3 種反中微子。中子、質子：都是由三種夸克組成，自旋為1/2。

奇數個核子組成的原子核。(因為中子、質子都是費米子，故奇數個核子組成的原子核自旋

是半整數。) 由全同費米子組成的孤立系統，處于熱平衡時，分布在能級εi的粒子數為，

Ni＝gi/（e^(α+βεi）+1）。α為拉格朗日乘子、β＝1/（kT），有體系溫度，粒子密度和粒子質

量決定。εi為能級i的能量，gi為能級的簡并度。根據自旋倍數的不同，科學家把基本粒子

分為玻色子和費米子兩大類。費米子是像電子一樣的粒子，有半整數自旋(如1/2，3/2，5/2

等)；而玻色子是像光子一樣的粒子，有整數自旋(如0，1，2 等)。這種自旋差異使費米子

和玻色子有完全不同的特性。沒有任何兩個費米子能有同樣的量子態：它們沒有相同的特性，

也不能在同一時間處于同一地點；而玻色子卻能夠具有相同的特性。 基本粒子中所有的

物質粒子都是費米子，是構成物質的原材料(如輕子中的電子、組成質子和中子的夸克、中

微子)；而傳遞作用力的粒子(光子、介子、膠子、W和Z玻色子)都是玻色子。費米子(fermion)：

自旋為半整數的粒子。比如電子、質子、中子等以及其反粒子。它們符合泡利不相容原理，

以及費米－狄拉克統計：由全同費米子組成的孤立系統，處于熱平衡時，分布在能級εi的

粒子數為，ni＝gi/（e^(α+βεi）+1）。α為拉格朗日乘子、β＝1/（kt），有體系溫度，粒子密

度和粒子質量決定。εi為能級i的能量，gi為能級的簡并度。

在一組由全同粒子組成的體系中，如果在體系的一個量子態(即由一套量子數所確定

的微觀狀態)上只容許容納一個粒子，這種粒子稱為費米子。費米子所遵循的統計法稱為費

米統計法。費米統計法的分布函數為式中n(ε)為體系在溫度T達熱平衡時處于能態ε的粒子

數；α為溫度和粒子總數的函數。

費米子，得名于意大利物理學家費米.玻色子是依隨玻色-愛因斯坦統計，自旋為整數

的粒子。玻色子不遵守泡利不相容原理，在低溫時可以發生玻色-愛因斯坦凝聚。玻色子包

括：.膠子-強相互作用的媒介粒子，自旋為1，有8種;光子-電磁相互作用的媒介粒子，自旋

為1，只有1種這些基本粒子在宇宙中的“用途”可以這樣表述：構成實物的粒子(輕子和重子)

和傳遞作用力的粒子(光子、介子、膠子、w和z玻色子)。在這樣的一個量子世界里，所有

的成員都有標定各自基本特性的四種量子屬性：質量、能量、磁矩和自旋。 這四種屬性

當中，自旋的屬性是最重要的，它把不同將粒子王國分成截然不同的兩類，就好像這個世界

上因為性別將人類分成了男人和女人一樣意義重大。粒子的自旋不像地球自轉那樣是連續

的，而是是一跳一跳地旋轉著的。根據自旋倍數的不同，科學家把基本粒子分為玻色子和費

米子兩大類。費米子是像電子一樣的粒子，有半整數自旋(如1/2，3/2，5/2等)；而玻色子是

像光子一樣的粒子，有整數自旋(如0，1，2等)。 這種自旋差異使費米子和玻色子有完

全不同的特性。沒有任何兩個費米子能有同樣的量子態：它們沒有相同的特性，也不能在同

一時間處于同一地點；而玻色子卻能夠具有相同的特性。 基本粒子中所有的物質粒子都

是費米子，是構成物質的原材料(如輕子中的電子、組成質子和中子的夸克、中微子)；而傳

遞作用力的粒子(光子、介子、膠子、w和z玻色子)都是玻色子。由于同向電流相互吸引，

因此費米子的自旋方向必須相反。

在1954年致玻姆(D．Bohm)的信中，愛因斯坦陳述了自己對非空時的看法：“用像場這

樣的基本概念如果不可能作客觀描述的話，那么人們就不得不尋找完全避免連續區(連同空

間和時間)的可能性。但是對于哪一類基本概念能夠用于這樣的理論，我卻一無所知。”在

1949年對門格爾(K．Menger)的答復中，愛因斯坦表明：“所以要堅持連續區，并不是由于

偏見，而是由于我已經不能想出任何有系統的東西來代替它。”把這兩段話聯系起來，我們

不難看出，相對于他所寵愛的連續場論，非空時的實在論思想對愛因斯坦來說是可以接受的

選擇物。由于廣義相對論只研究引力場-----引力質量，因此在實數集上是連續的，愛因斯

坦在一定程度上是正確的。

由基本假設可知萬有引力定律與Coulombs law本質是一樣的，即可以將萬有引力定

律從引力質量推廣至電磁質量，它們是一個問題的兩個方面，從而解決了困繞物理學界多年

,

的難題——Coulombs law與萬有引力定律相似性的本質。

間隔性原理依賴于實在論的描述（實在的狀況或狀態）和因果聯系，這必然不容許遠隔

的實在事物相互有直接的因果影響。如果我們要在空時背景中追求實在論的描述，愛因斯坦

就要求該背景遵循他的間隔性原理。間隔性是愛因斯坦空時理論的必要部分，雖然空時描述

和間隔性在實在論綱領內是次要的。由于引力質量與電磁質量之間沒有相互作用力，因此

愛因斯坦對于量子力學的批判具有一定的局限性。筆者認為既然引力質量在實數集上連續

分布，那么引力波是不存在的，光電效應就是電磁質量轉化為引力質量的一個實例。

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