梅晓春 《现代物理学基础问题研究》.doc

现 代 物 理 学 基 础问 题 研 究梅 晓 春 (福州原创物理研究所)2009年9月目 录目 录.(1)前 言 我与相对论的四十年搏斗史从一个崇拜者到一个改造者的历程.(6)概 论.(12)第一部分 规范对称性与C, P, T对称性破坏一 非阿贝尔规范场运动方程规范变换必须满足的约束条件和希格斯机制的消除 (20) 1.1 非阿贝尔规范场运动方程规范变换必须满足的约束条件. (20) 1.2 非阿贝尔规范场理论中希格斯机制的消除和重整化. (24)1.3 弱电统一理论中希格斯机制的消除和重整化. (28)1.4 强破坏问题的彻底解决. (31)二 现有量子场论的变换规则必须重新定义. (33)2.1 Wigner时间反演方案存在的问题. (33)2.2 反幺正算符时间反演方案存在的问题. (37)2.3 三阶顶角重整化过程产生的T破坏. (44)2.4 现有量子场论的 C变换存在的问题. (46)2.5 现有量子场论的 P变换的问题存在. . (47)2.6 自能和真空极化重整化过程的C, P, T变换. (49)三 一种更合理, 更完美的变换方案与量子场论高阶微扰重整化过程产生的破坏.(51)3.1 量子力学运动方程的时间反演变换.(52)3.2 量子场论微扰论运动方程的时间反演变换.(54)3.3 量子场论新的变换. (56)3.4 量子场论新的变换. (69)3.5 量子场论新的变换. (74) 3.6 联合变换 . (78)3.7 电磁相互作用高阶微扰重整化过程产生的破坏.(80)四 电磁场规范变换的物理意义与效应的本质 (84)4.1 电磁场规范变换的物理意义 .(84)4.2 效应的本质.(87)第二部分 物质系统不可逆性和非线性起源五 电磁推迟相互作用与光的高阶受激辐射和吸收过程的时间反演对称性破坏(85)5.1 一阶过程的跃迁几率.(86) 5.2 一阶过程的时间反演 .(89) 5.3 二阶过程的跃迁几率 .(91) 5.4 二阶过程的时间反演 .(93) 5.5 二能级系统精确解及其时间反演 .(96)5.6 对激光物理学理论的影响. (98)5.7 时间反演对称性破坏原因的讨论. (100)六 电磁推迟相互作用与非线性光学过程的时间反演对称性破坏.(103)6.1 双光子二阶过程及其时间反演.(104)6.2 光学和频过程及其时间反演.(105)6.3 非线性光学极化率及其时间反演.(106)6.4 一般非线性光学过程存在的时间反演不可逆现象.(108)七 电磁推迟相互作用的量子力学表示与带电粒子散射过程的时间反演对称性破坏.(109)7.1 电磁推迟相互作用的量子力学表示.(109)7.2 带电粒子间散射过程的时间反演对称性破坏 (112)八 电磁推迟相互作用与铁电、铁磁介质中非线性现象的起源.(115)8.1 铁电、铁磁介质的唯象理论. (115)8.2 铁电、铁磁介质的极化磁化强度与宏观电磁场的非线性关系.(117)8.3 有序无序型铁电体的极化.(123)8.4 电磁推迟相互作用与宏观电磁场的本构方程.(126)九 经典统计物理学的动力学基础与时间反演可逆性佯谬的消除(127) 9.1 经典统计物理学中存在的基本问题.(127)9.2 洛伦兹推迟力和经典统计物理学的基本假设.(128)9.3 经典统计物理学的基本动力学方程.(133)9.4 平衡态统计分布.(133)9.5 BBGKY序列方程. (136)9.6 流体力学方程.(137)十 宏观物质系统热耗散性的起源与一般系统非平衡熵的定义(139) 10.1 电磁推迟相互作用与宏观物质系统的热耗散性. (139)10.2 一般系统非平衡熵的定义. (140)第三部分 时间、空间、引力和宇宙论十一 狭义相对论动力学方程没有相对性的证明.(148)11.1 运动方程的协变性不等于不变性.(148)11.2 牛顿力学运动方程的伽利略坐标变换.(150)11.3 狭义相对论运动方程的伦兹坐标变换.(151)11.4 运动速度的相对性破坏运动方程及其解的唯一性.(155)11.5 运动相对性原理与光速不变原理不相容.(157)十二 经典电磁理论没有相对性的证明.(158)12.1 经典电磁场的相对论变换和直接洛伦兹变换.(158)12.2 电磁场相对论变换与电磁场运动方程的洛伦兹变换.(169)12.3 电磁场相对论变换导致的其他严重问题.(175)12.4 带电粒子任意运动推迟电磁场不满足宏观电磁场运动方程.(181)12.5 微观带电粒子推迟电磁场和宏观电磁场的关系.(186)12.6 推迟电磁场的相对论变换 .(189)12.7 电磁场的直接洛伦兹变换. .(192)12.8 介质中电磁场的相对论变换和直接洛伦兹变换.(197)12.9 电磁现象具有绝对性的其他实验证据.(199)12.10 结论.(202)十三 狭义相对论逻辑系统存在的基本问题.(203)13.1 采用纯惯性运动参考系建立时空理论的超验性.(203)13.2 参考系相对运动速率与光速不变的相容性和一致性问题.(206)13.3 狭义相对论的基本时空佯谬不可消除.(211)十四 由加速过程产生的运动速度和运动质量的绝对性.(220)14.1 由加速过程产生的运动速度和运动质量的绝对性. .(220)14.2 引入不等价惯性参考系的必要性.(227)十五 度量尺度可变的绝对时空理论第三种逻辑一致、更为合理的时空理论.(230)15.1 不等价惯性参考系之间光速不变性与洛伦兹收缩的绝对性.(231)15.2 等价惯性系之间洛伦兹收缩的表观相对性.(236)15.3 绝对静止参考系存在的必然性和必要性 .(239)15.4 超光速运动可能性问题的讨论. (241)15.5 Sangac效应和光行差现象与运动的绝对性.(243)15.6 绝对时空背景中的多普勒频移.(250)十六 度量尺度可变绝对时空中的动力学.(253) 16.1 绝对静止参考系的运动质量、能量动量和动力学方程.(253)16.2 地球运动参考系的运动质量、能量动量和动力学方程.(255)16.3 绝对静止参考系与不等价惯性参考系间力的变换.(258)16.4 地球运动参考系与不等价惯性参考系间力的变换.(259)16.5 力矩平衡佯谬的消除.(260)十七 度量尺度可变的绝对时空中的电动力学.(263)17.1 地球参考系与一般参考系的电磁场运动方程及其变换.(263)17.2 地球参考系与绝对静止参考系的电磁场运动方程及其变换.(267)十八 引力与惯性力的不等价性和广义相对性原理的不可能性. (270)18.1 物体静止在引力场中所受合力为零，时空如何弯曲？.(270)18.2 等价原理与运动相对性原理不相容 . (273)18.3 引力与惯性力不等价 .(274)18.4 强等价原理和广义相对性原理的不可能性 .(276)18.5 非惯性运动参考系和引力场时空弯曲的等效性问题 .(279)18.6 用等价原理解释光谱引力红移存在的逻辑问题 .(281)十九 细圆环和双球体引力场的奇点与爱因斯坦引力场方程的合理性问题. (284) 19.1 细圆环静态质量轴对称分布引力场 .(285)19.2 双球体静态质量轴对称分布引力场 .(291)19.3 一般情况的讨论 .(292)二十 采用标准尺标准钟对弯曲时空引力问题的计算与广义相对论的实验检验.(295)20.1 采用标准尺和标准钟进行计算和度量的必要性.(294)20.2 球对称引力场施瓦西度规的坐标变换.(297)20.3 采用标准尺和标准钟对广义相对论实验的重新计算.(299)二十一 建立在爱因斯坦引力场方程球对称解基础上的牛顿引力修正公式 (304) 21.1 变换到平直时空中描述的施瓦西测地线方程和修正的牛顿引力公式 .(304) 21.2 有静质量的粒子在球对称引力场中的运动 .(307) 21.3 光子在球对称引力场中的运动 .(310) 21.4 光子在球对称引力场中的动力学方程 .(314) 21.5 引力红移和引力场中多普勒频移的修正公式 .(318) 21.6 地球引力场改变光速的实验检验 .(320)二十二 建立在平直时空基础上的引力理论. (322) 22.1 有静止质量的粒子间的引力相互作用. (323) 22.2 的粒子与光子间的引力相互作用 .(326) 22.3 在平直时空中描述的引力的其他性质 .(326)22.4 绕地球轨道运动陀螺的进动（实验）(327)22.5 对“先驱者号反常”现象进行解释的可能性.(330)二十三 罗伯逊沃克度规存在的问题与暗能量不可能存在的证明.(332)23.1 罗伯逊沃克度规导致伽利略速度相加规则.(332)23.2 宇宙学运动方程中应当采用动态的能量动量张量.(337)23.3 暗能量不可能存在的证明. .(339)23.4 罗伯逊沃克度规存在的其他问题.(341)二十四 漩涡星系引力场和旋转曲线的严格计算和暗物质问题.(346)24.1 前言.(346)24.2 半径有限质量均匀分布薄圆盘的引力场和旋转曲线.(349)24.3 银河系的旋转曲线.(352)24.4 一般漩涡星系旋转曲.(357)24.5 非重子暗物质问题的讨论.(358)二十五 采用动态能量动量张量和随动坐标描述均匀各向同性膨胀宇宙的不可能性现代宇宙学标准理论面临危机.(359)25.1 随动坐标在平直时空度规基础上描述膨胀宇宙的不可能性.(360) 25.2 采用随动坐标在球对称度规基础上描述膨胀宇宙的不可能性.(366) 25.3 采用一般坐标来描述均匀膨胀宇宙的不可能性. (371)二十六 建立在平直时空基础上的宇宙学理论.(373)26.1 描述宇宙膨胀的参考系的选择. (373)26.2 宇宙膨胀过程的速度和加速度 .(373)26.3 宇宙学红移和高红移超新星哈勃图 .(377)26.4 哈勃常数、宇宙年龄和非重子暗物质.(383)26.5 宇宙膨胀动力学方程 .(384)后 记 . .(389)附录一 梅晓春物理博客文章.(392)1. 希格斯粒子不存在.(392)2. 时间反演可逆性问题的起源与现状 .(394)3. 时间反演不可逆性问题的最终解决方案.(399)4. 经典电磁理论不存在相对性.(402)5. 狭义相对论逻辑系统存在的基本问题.(404)6. 第三种时空理论.(408)7. 引力几何化描述的不可能性.(411) 8. 现代宇宙学标准理论面临危机.(414)附录二 提出八条基本原则证明爱因斯坦时空引力和宇宙学理论基础存在严重缺陷.(417)附录三 范良藻“论爱因斯坦圣经十戒与梅晓春挑战现代物理八条”.(420)我与相对论的四十年搏斗史 从一个崇拜者到一个改造者的历程自从爱因斯坦建立相对论以来，现代物理学取得辉煌成就，但也导致无数疑惑和困难。爱因斯坦相对论体系是一个美女与怪兽混成的复合体，让人爱憎交织。我与其中的物理怪兽争斗了大半生，自信胜负已见分晓。回顾从一个崇拜者变成一个改造者的历程，清点一下爱因斯坦理论中哪些东西值得保留，哪些东西应当被抛弃，即有助于物理学的未来发展，也有助于其他人正确认识相对论。我是在文革上山下乡期间，在乡村夜幕的煤油灯下看到“相对论”三个字的。当时在读马克思和恩格斯的选集，查阅苏联哲学家尤金编的一本哲学词典时，看到了“相对论”这个词条，就立即被深深地吸引住了。我完全没有想到世界上还有这样奇妙的理论，光的速度是不变的，而时间和空间却是会变化的。人们对世界的看法是相对的，因为运动和静止是一个相对的概念。一个孪生兄弟到宇宙空间旅行回来会变年轻，岂不是“怀旧空吟闻笛赋，到乡翻似烂柯人”吗。还有引力场使空间使弯曲，而人类却像在弥勒佛大肚皮上爬行的臭虫，对此一无所知。这个理论把人类的想象力发展到了极至，真是妙不可言, 言不可及。当时我才十几岁，对爱因斯坦的崇拜之情油然而生，就像现在的初中小女生，看见娱乐明星如痴如狂。心想这辈子就干这个行当，再也别无选择了。于是花了几年时间猛补中学阶段的数理化，又生吞活剥地读完大学物理系初年级的数学、物理课程。初生牛犊不怕虎，便一头扎进相对论，想弄出点什么。我进入福州大学时，已是文革后期。物理杂志开展相对论问题的讨论，这类文章我每期必读。读后却疑云渐生，相对论中原来还存在如此多的逻辑悖论，世界上竟然还有这么多人对它不认可。我曾试图当个相对论的捍卫者，破解时空悖论之谜。为此绞尽脑汁，费尽心思，却一无所获。实在走不出怪圈，只好叛出教门，以求解脱。因此读者诸君千万不要以为我天生反骨，本人早年对爱因斯坦实在粉丝的很。就像现在某些相对论专家，尽管论文百出著作等身，对爱因斯坦理论体系本质的认识，实在也是粉丝的很。爱因斯坦提出狭义相对论时仅二十六岁，由于时代和条件的局限，许多因素未能考虑，其理论有欠缺并不奇怪。奇怪的是爱因斯坦身后不到六十年，竟被祭到圣坛捧为神灵。即使爱因斯坦本人再现江湖，也不想变成这种角色。一个世纪后人类的实验技术和眼界大有长进，对其理论进行修改已势在必行。现代科学的崛起只是近四百年的事情，与人类进化的历史相比，尚属幼年。物理学家岂能声称相对论是绝对真理，不容讨论，不容修改。对于持这种立场的人，希望不要过于偏执，先以平等探讨之心读完此文集，看还能言之凿凿否？当时物理杂志也在讨论相对论质能关系，物体的质量与能量到底是什么关系，二者是否能互相转化。对此进行了思考，就产生了我的第一篇相对论论文。结论是要看质能公式中的到底是什么，如果是总能量，质能关系就写为，表示能量与静止质量成正比。如果是动能，则应当写为，多了一个负号，表示静止质量转化成动能。这个结果在今天看来也是正确无比，我竟能修改相对论公式！当时欣喜若狂，立即将文章投到物理杂志。几个月后得到一盆冷水，一封我后来习以为常的退稿信，冷冰冰的就几个字，“本刊不拟刊登”。质能关系问题至今网上还在争论，而我的这篇论文躺在抽屉里已经三十多年。哪个朋友有兴趣，谁要送给谁。它给我的教训是，你对相对论有意见尽可以对天说对地说，但不可以对物理杂志说。我有一位朋友写了一篇批评相对论的文章，到一家物理专业杂志去投稿，竟被编辑撵出门去。编辑大人说，我们这里只有相对论专家，没有反相对论专家，你的稿子没有人审。这事真够滑稽的，编成小品可上春晚。更何况你想修改爱因斯坦的公式，在他的镖车里搭上你的一点私货，别说没门，连窗都没有！使我开始对爱因斯坦理论产生厌恶感的，是黑洞问题。花了大量的时间和精力，才啃下前苏联人写的那本著名的黎曼几何与张量分析。以为进入广义相对论，会看到一片碧海晴天，雄关万里。结果却发现到处是深不见底的丑陋黑洞，到处是时空错位和无穷扭曲。许多数学上貌似有理，物理上莫名奇妙的东西，像非洲荒原上的苍蝇，缠着你嗡嗡叫，赶也赶不走，躲也躲不开。我至今一直无法理解，为什么那么多物理学家会对奇异性黑洞感兴趣。难道他们没有读过物理学史，不知道无穷大意味着理论本身出问题，在无穷大的地方一切数学物理的计算都是没有意义的吗？为了证明黑洞理论是虚幻的，我严格按爱因斯坦引力场方程，通过对克尔纽曼解的变换，计算了一个细圆环和两个球体叠加在一起的引力场。结果发现不论的质量是多少，在细圆环中心和两个球体的接触点都会出现空间奇异性。也就是说按广义相对论，你的钥匙圈和你太太戒指环的中心有个黑洞。 当你把两个健身球捏在手中时，你就捏住了一个黑洞！真是要多荒唐有多荒唐。我把这文章给搞引力的人看，个个目瞪口呆。问他还信不信爱因斯坦，回答说大家都信他也只得信。还有更让人受不了的就是时空坐标的随意变换，美其名曰为运动方程的协变性。在一个参考系中搞不定的问题，就到另一个参考系中去搞。就像上街买鞋子，合适你就穿走，不合适你就脱掉。阿拉伯罩衫和比基尼短裤随意乱套，人头马和二锅头混着喝。你说人是猴子变的，回答正确！你说猴子是人变得，回答同样正确！一切全凭自由率性，科学的确定性和唯一性荡然无存。物理学家难道不知道，与时间有关的非线性变换导致非惯性运动，按照等效原理就是导致不同的引力场？我的天哪，这就是爱因斯坦的引力世界？这就是作为现代物理学基础之一的广义相对论？ 我相信一定是爱因斯坦引力理论在什么地方出了问题，便对其基础进行了彻底的检查。最后的结论是，引力的几何化描述是不可能的。众所周知广义相对论采用弯曲时空来描述引力场，在这个理论中已经没有引力，只有时空弯曲。在任何合格的广义相对论教科书中，一开始都要讨论弯曲时空的测量问题。而且都信誓旦旦地说，弯曲时空中必须采用标准尺和标准中来测量。因此在进行具体计算时，就需要将用坐标尺和坐标钟的度量结果转化成用标准尺和标准钟的度量结果。然而奇怪的是从爱因斯坦开始，谁都没有这样做。计算具体引力问题时从来都是直接用坐标尺和坐标钟，然后就将计算结果与地球近平直时空中的观察直接进行对照，并声称广义相对论得到实验证实。于是我就用标准尺和标准钟，对现有被认为证实广义相对论的几个实验进行重新计算。结果是太阳引力场中雷达波延迟的理论值仅是实际观测值的53%；水星近日点进动角的理论值是实际观测值的4.8倍，而且符号相反。也就是说按严格合理的计算方法，广义相对论的预言与观察不符，爱因斯坦引力理论实际上并没有得到实验证实！除非广义相对论描述的已经是平直时空中的结果，但这又与爱因斯坦引力理论的基本前提相矛盾。再回过头来考察广义相对论的基本假设，等价原理的合法性时，我居然发现了一个令人哭笑不得的悖论。按等价原理，一个物体静止在引力场中时要变形（空间弯曲）。但如何才能使一个物体静止在引力场中呢？这需要另一个反作用力与引力平衡，二者相互抵消，合力为零，物体才能静止。但如果合力为零，物体就是处于自由状态，空间如何弯曲？或者用广义相对论的语言，引力使时空弯曲，需要有另外一个力使时空产生反向弯曲，物体才能静止在局部平直时空中。物体静止在地球表面时，反作用力就是物体与地球表面物质之间的电磁力，地球引力与电磁力互相抵消。同样静止在非惯性参考系中的物体也需要有一个力来与惯性力平衡。在非惯性参考系上观察，物体所受合力也为零。比如静止在转动圆盘上的物体与盘面之间的摩擦力与惯性力平衡，而摩擦力的本质也是电磁力。因此一个物体静止在引力场中其时空不可能弯曲，就像一个带电体静止在电磁场中时空不可能弯曲一样。爱因斯坦引力理论最初的出发点就是错的，其后全世界的物理学家都跟着错，导致一代一代的谬种流传。爱因斯坦引力场方程唯一有价值的东西是球对称施瓦西解，除此之外并没有给出其他真正具有价值的东西。实际上如我证明，只要将施瓦西解转换成平直时空的引力公式，得到牛顿引力的修正公式，就能同样解释物体太阳弱引力场中的运动。完全没有必要对引力采用弯曲时空几何化的描述，却可以彻底摆脱时空奇异性和参考系任意变换带来的不确定性。引力理论必须回到平直时空的动力学描述的传统上来，这样才能真正消除爱因斯坦引力理论与量子力学描述方式之间存在的巨大鸿沟。只有在这样基础上，物理学四种相互作用的统一才是可能的。上世纪九十年代中，我有幸在北大物理系旁听了俞允强教授的宇宙学课程。由于受文革极左思潮的影响，我以前一直以为宇宙学是一门伪科学。直到完整地听完这门课，才知道已经可以将宇宙学当作一门科学来研究了。尤其是宇宙学中基本粒子只有三代的证明，给我极其深刻的印象。宇宙学居然可以为粒子物理学指点迷津，真是匪夷所思。还有就是宇宙微波背景辐射给出的曲线与普朗克黑体辐射曲线的符合程度，简直让我胆战心惊。更妙的是从微波背景辐射的对称性分析，宇宙学家已经找到绝对静止参考系。但这与狭义相对论的论断相悖，搞相对论的人实际上都心知肚明。说到这里又要回到时空相对性问题，这是相对论最受争议的部分。一般人对相对论的非议主要集中于此，经历了百年大混战，至今硝烟不散。原因在于狭义相对论的数学非常简单，具有初中水平就能看懂。但它的物理含义极其晦涩，让人难以琢磨。卷入其中后我发现，正反双方常常对狭义相对论都有误解。反对相对论的大多是民间人士，其中有些人看问题非常深刻，战斗力很强。但也有些人数学物理学知识有限，常在很简单的问题上出错。我曾在网上与一个人讨论，他试图证明洛伦兹变换的数学推导是错的，我试图让他明白洛伦兹变换的数学没有问题，他的所谓证明是错的。然而尽管我费尽口舌，就是无法说服他，反而被他认为我是维护相对论的顽固分子。维护相对论的一般都是主流物理学界的人，但我发现许多人维护相对论不是因为他真的懂相对论，而是因为他相信相对论是对的。我曾与一位物理学博士讨论时空佯谬问题，他坚持认为，由于光速不变，在静止参考系中观察光的波前是一个球面，在运动参考系中观察光的波前就变成一个椭球面。我告诉他这不是相对论，按相对论在静止参考系中观察，光的波前是一个球面；在运动参考系中观察，光的波前仍然是一个球面。但他就是听不进去，在论文中坚持用他的理解方式进行计算，得出不存在时空佯谬的结论，而且居然还能发表！这种现象具有普遍性，许多相对论专家实际上也都这样干。比如对于有名的滑落佯谬，W. Rindler1961年在美国物理学杂志发表文章，声称解决了这个问题。但你只要看看他的原文，就会觉得真是太滑稽了。W. Rindler认为在一个惯性系上物体是直的，在另一个惯性系上物体会变弯。这是相对论吗？还有更著名的双生子佯谬，许多相对论专家认为问题已经解决。但他们的所谓解决方案也存在类似的低级错误，根本不足为凭（详细讨论见本文集13.3节）。然而即使你指出他们的错误，也从来没有人会认错。我与不少人辩论，到最后谁对谁错大家都心知肚明，但对方就是不肯说相对论错了。在这场混战中，相对论专家的不认错程度与反相对论草民的不认错程度是一样的。这种现象真是非常有趣，它仅在相对论中独有，在其他学科中没有，在科学史上也看不到。陷入这种问题讨论，将是纠缠不清的，我希望能另辟它径。于是把目光转到电磁场理论和狭义相对论的动力学方程，看看那里是否存在破绽，结果很有斩获。经典电磁场理论历来被认为是狭义相对论有效性最成功的范例，电磁场运动方程的洛伦兹不变性被认为对物理学具有最基本的意义。然而一个非常简单的事实是，单个带电粒子产生的推迟电磁场不满足宏观电磁场运动方程，因而也就不可能满足相对性原理。此外宏观电磁场相对论变换会导致电磁场运动方程解的唯一性破坏，以及其他非常不合理的结果，使得经典宏观电磁理论也不可能存在相对性。狭义相对论运动学的相对性问题乱成一团，但其动力学方程的相对性却从来没有人怀疑过。然而我稍作考察就发现，狭义相对论中所谓四维力的洛伦兹变换实际上只是四维加速度的变换，不是真正的力的变换。按照四维力正确的洛伦兹变换，狭义相对论动力学方程在洛伦兹变换下不可能保持不变。运动速度的相对性也会导致运动方程及其解的唯一性被破坏，运动相对性原理与光速不变原理实际上是不相容的。经过长期思考，我对狭义相对论的改造方案是，放弃相对性原理，保持光速不变原理。考虑到只有通过加速过程，才能使两个原先静止在一起的参考系达到相对运动状态，引入不等价惯性参考系概念，将时空理论建立在动力学的基础上。由此得到一个没有任何逻辑矛盾、很合理的，度量尺度可变的绝对时空理论，简称第三时空理论。它与宇宙膨胀论的要求相一致，可以为现代宇宙学提供坚实物理基础。这种理论是对牛顿时空理论和爱因斯坦时空理论进行调和的产物，可以说是中国人的中庸之道应用于物理学时空理论的结果。虽然本人从来不想中庸，但除此之外似乎别无出路。然而对于宇宙从一个奇点的爆炸而生的观念，我一直是从心理上拒绝的。这不是数学物理版的上帝创世说吗？西方人的原始世界观中有这种极端的东西，东方人的世界观讲究生生不息，无穷轮回，没有这种一次性生成的概念。此外还有宇宙常数带来的困扰，其中又有莫名其妙的无穷大。但事情还没完，1998年美国人和欧洲人宣布宇宙加速膨胀和存在暗能量，这不是旧以太理论复活了吗？爱因斯坦当年提出相对论，就是为了将以太扫地出门。爱因斯坦的后代子孙竟如此没出息，一百年后又把被祖宗驱逐出境的亡灵请回来了。我觉得有必要仔细考察一下这事的来龙去脉，于是就有了暗能量不存在的证明。问题在于宇宙学中用罗伯逊沃克度规作为基本时空框架。但该度规导致膨胀宇宙中天体发出的光满足伽利略速度相加规则，破坏现代物理学中光的运动速度与光源的运动状态无关的基本原则，也就是说宇宙学的基本假设与狭义相对论的光速不变原理互相矛盾。因此罗伯逊沃克度规至多只能视为牛顿力学意义上的时空结构，用于描述宇宙低速膨胀过程；不可能作为任何现代相对论意义上的时空框架，描述高速膨胀的宇宙过程。通过高红移超新星的观察与宇宙学理论拟合得到的，存在暗能量和宇宙加速膨胀的推论，在物理学上是没有根据的。还有就是宇宙中占26%的非重子暗物质问题，也是宇宙学中吸引眼球的大问题。天文观察表明漩涡星系的旋转曲线是平坦的，然而按现有理论的近似估计，旋转曲线应当是向下弯曲的。要解释这个观察结果只有两种方法，一是假定漩涡星系中存在大量的暗物质，二是修改牛顿引力理论。对此问题我和徐宽、俞平先生合作，采用计算数值计算方法，得到一个完全意想不到的结果。牛顿引力理论诞生至今三百多年，按理说已经被了解的很清楚了。然而偏偏有一个非常基本问题没有弄清楚，那就是半径有限的物质薄圆盘均匀分布的引力场。困难在于积分函数形式太复杂，圆盘边界点上存在无穷大，以至于无法得到引力场分布的解析形式。我们采用计算机数值计算方法，严格按牛顿引力理论计算，结果表明半径有限的物质圆盘均匀分布引力场的旋转曲线是向上弯曲的，在边界点上达到极大（无穷大）。因此只要令圆盘物质密度以某种方式变化，在盘边界上密度为零，就可以得到有限且平坦的旋转曲线。也就是说漩涡星系漩涡曲线的平坦性实际上是牛顿引力理论的本来面目，我们根本不需要漩涡星系中存在大量的，比重子物质多6倍的非重子暗物质的假设！其实从根本上说，宇宙学中的暗能量和暗物质的假设都是引力几何化描述导致的恶果。爱因斯坦用弯曲时空来描述引力，时空弯曲程度由物质密度决定。然而实际测量表明宇宙空间是平直的，按宇宙早期的暴涨理论，时空也应当是平直的。因此宇宙学家认为，当前的宇宙物质密度必须等于1。然而天文学观测表明宇宙物质密度只有0.04，其间存在巨大的缺口。宇宙学家就不得不七拼八凑，凑出暗能量密度等于0.7，暗物质密度等于0.26的结果。为了寻找这种子虚乌有的东西，目前世界上不知有多少物理学家和天文学家在瞎忙，不知有多少财力物力正在被浪费，有多少年轻学子正在误入歧途。自然界本来的面目被完全扭曲，主流学术界正通过现代传媒对大众进行史无前例的误导，铺天盖地的奇谈怪论正被当成科学真理来传播。这种局面难道必须尽快予以纠正，物理学家们应当猛醒，否则物理学必将在大自然的铁壁面前碰得头破血流。在几十年的研究过程中，我给出时空相对性不可能的证明，引力几何化不可能的证明，黑洞不存在的证明，暗能量不存在的证明，漩涡星系中不可能存在大量非重子暗物质的证明，宇宙学必须采用动态能量动量张量，导致爱因斯坦引力场方程在宇宙学中不适用的证明，并在平直时空的基础上建立起新一代时空、引力理论和宇宙论。我的另外一大块工作是粒子物理学的对称性问题。我给出希格斯粒子不存在的证明，建立新的更为完美、更为合理的C，P，T变换理论。在微观电磁相互作用第一性理论的基础上，彻底消除了时间反演不可逆性佯谬，为平衡与非平衡统计物理学奠定了统一的动力学基础。一百五十多年以来，从玻尔兹曼到普里高津，这些先驱者艰苦奋斗尚未完成的事业，在这里有望画上的一个完美的句号。如此等等，我在物理学研究上应当也算是一个小财主了。然而在向国内外物理刊物投稿的过程中，我遇到了难以想象的困难。开始时我过于乐观，心想将如此重鼎之作交予尔等，能不换回几声叫好？然而真实的情况是，十几年下来，大多论文都被拒绝。许多刊物的编辑干脆不送审就退稿，有些刊物虽然送审，但审稿意见近乎胡说八道。有的刊物投稿一年多仍不给答复，追问几次后编辑回信说，审稿人不肯提供审稿意见。个别刊物甚至因为审稿人不肯给出意见，无法正面回答我的追问，偷偷地把我的户头给取消了。天下之大，无奇不有，真可谓“我本将心托明月，奈何明月照沟渠”。物理学杂志的编辑和审稿人到底这么啦？爱因斯坦理论存在如此基本的错误，居然也敢掩盖！引力相互作用理论的研究被引导到完全错误的方向，竟然不允许人提出批评和纠正。对爱因斯坦理论真的不能动一根毛？按照这种逻辑物理学岂不已经到顶了。如果这样，找些物理工匠做事便了，还要尔等物理学家何用。不是一直强调原始创新吗，如此重要的研究成果居然被弃如破履。物理学还有真理可言吗？对这种基础科学的创新研究，同行评审制度的缺陷实在太大。难道真如费米所说，做这种事情的人最后不是饿死就是要发疯？我原本一介书生，不是多事之人，只想有张书桌，安心做点学问。然而为投稿之事，与物理杂志和审稿人苦斗十几年。原本希望问题能在学术界范围内，通过正常渠道得到合理解决。但事到如今，空耗口舌，纵有耐心，也时不待人。实在腻透与主流物理学刊物之间的扯皮，不得不另谋它路。自古天下大道非一条，何况现在已到了互联网时代。承蒙中国科学院科学时报副总编李占军先生慧眼识珠，2008年10 月17日发表了我的文章“提出八条基本原则，证明爱因斯坦狭义、广义相对论和宇宙学理论基础存在严重缺陷”。时任中国科学院网站主编的李存富先生路见不平拔刀相助，将此文放到科学院网站“学者视点”栏目，多次置顶长达几个月。使我的理论和所遇到的问题为社会和物理学界所知。我的新浪博客有大量的讨论，每天收到的电子邮件让我应接不暇。许多读者详细阅读了我放在中国预印本服务系统网中的“现代物理学基础问题研究”文集，与我进行了广泛深入的讨论。其中包括中国科学院院士，工程院院士，研究所研究员，大学物理学教授和学生，以及众多民间业余研究学者。国内著名学者，中国科学院力学研究所研究员范良藻先生侠肝义胆，在科学时报发表长文“论爱因斯坦圣经十戒和梅晓春挑战八条”，对我进行大力声援。中国工程院院士，物理学家高伯龙先生在科学时报上撰文，称赞这事体现了科学时报令人钦佩的民主风格和敢于让百家争鸣的精神。所有这些都表达了社会大众和学界有识之士对打破学术壁垒，提倡学术民主，提高我国基础科学创新能力，推进科学进步的强烈愿望。近一年来我网友和学者们进行了广泛深入的探讨，包括言辞激烈的针锋相对，与心平气和的君子之辩。这种交流使我受益菲浅，所得极多。许多朋友非常认真地读了我的文集，指出其中几个公式的错误，使之能得以更正。讨论使一些原来比较含糊的概念变得清晰化，文章的条理性和说服力大大提高。本文集新版的问世包含了各位朋友的智慧与真诚，有些新增加的章节直接来源于那些知名和不知名朋友的建议与启发。许多朋友对我的理论进行了充分的肯定，他们的鼓励和支持使我更加意志坚定，信心百倍，去迎接未来的挑战。我知道自己并不孤独，在我身后有众多优秀的年轻朋友和睿智的学界名流，这是中国科学的未来和希望所在。在此我要感谢福建师范大学物理系前系主任李述华教授和杨亚天教授。二十年前我在他们的理论物理研究生班旁听，了解了统计物理学中存在的基本问题和非线性动力学系统理论。与现今流行的做法一样，我当时也试图从宏观的角度破解时间反演不可逆性佯谬，提出一个又一个方案。李述华先生则一一加以剖析，一一予以否定。这种朋友加师长式的讨论使我明白，这个问题在宏观物理学范畴内是不可能得到解决的。这是一个方向性的领悟，使我最终走向微观解释。其结果就是本文集第一、二章中的内容，所涉及的范围和深度远远超出我原先的想象。如果没有当年与李述华先生的君子之辩，何来现在的明空之作。科学讨论需要平等的交流平台，任何凭着话语权的优势，压制不同学术意见的行为都是科学探索和创新的大敌。我也要特别感谢中国科学杂志和那位不知名的审稿人，以及编辑朱全娥女士。该刊G辑2007年第5 期中英文发表我的论文“电磁推迟相互作用与光的高阶辐射吸收过程的时间反演对称性破坏”，使我在现代物理学铁桶一般不可撼动的领域中打开一个缺口。物理学界历来认为电磁相互作用满足时间反演不变性，我的论文是离经叛道的。但审稿人认为我论文揭示的对称性破坏现象实际上存在，并提出非常中肯的修改意见，支持我论文的发表。如果其他杂志的审稿人也能像这位审稿人那样，具有这种境界和胆识，我的事情就不至于变得如此复杂和艰难。同时我也要感谢中国科学院高能物理研究所前学术委员会主任杜东生先生，多年前受他邀请我在高能所做过短期访问学者。在这期间我了解了粒子物理学中的CP破坏问题的来龙去脉，产生了彻底解决希格斯机制问题的初步想法，其结果就是现在的希格斯粒子不存在的证明。通过近一年来的论战和探讨，我可以负责地对朋友们说，我在科学时报文章中提出的八条原则至今无人能够撼动，爱因斯坦理论需要从根本上进行改造的局面已经不可动摇。就像科学史上的其他曾经辉煌过的理论一样，爱因斯坦理论体系已经完成了它的历史使命。一场物理学新革命的浪潮已经风生水起，其洪流将势不可挡。新一代的时空、引力和宇宙学理论必将在这场革命中横空出世，再一次改写物理学的光荣历史。任何因循守旧、固步自封，试图阻挡科学进步的人必将受到历史无情的嘲笑。中华民族在世界科学舞台上重新崛起的力量和现实是任何人都阻挡不了的！梅晓春 2