侠骨柔情
浪迹天涯，追月寻梦
正文
作者 苟文俭
以量子力学（以后都记成是“QM”）、和相对论为基础的现代物理理论，实现了继牛顿力学以来人类时空观、物质观、自然观的革命性突破，不仅是当今粒子物理、原子物理、固体及分子物理、宇宙学的基础，是化学、及生物学及其它许多交叉学科的重要基础，也还成为了现代微电子与光电子技术、核技术、半导体技术发展的重要理论依据，形成了人类最伟大的科学革命，取得了包括太空技术、英特网在内的人类社会发展最辉煌成就。
对自然奥妙的探究，现代物理理论又还远远没有达到终点，全世界一流理论家们也都正在竭尽所能地推动着现代物理理论的进一步发展。熟悉现代物理理论现状的人们都明白，它的发展却面临了如下严酷现实：
1、对进一步探索的理性化思考，总是依赖于猜测与想像，以致于在整个现代物理理论逻辑体系中，人为地制造了形形色色的矛盾与疑难，构成了观念的极大混乱。
2、从弱电统一理论、量子色动力学、规范场的大统一理论、大爆炸的宇宙标准模型，直至超弦理论及M理论，进一步的发展确是向着未知因素增多、表述不确定性增大、可直接验证的经验实证的程度降低、理论自身制造的疑难也越来越多的方向。
（一）
现代物理学中，人类对自然奥妙探索的重点集中在了如下两个方向：
1、微观方向，已深入到了粒子内部。其探索内容，是组成粒子的基元及其相互联系规律如何，由此形成的物理理论，作者就称是粒子构成理论；其中使用量子场观念，类比量子电动力学（以后都记成是“QED”），在量子场规范对称理论框架下构建的标准模型，是人类在这个方向探索的最高成就。
2、宏观方向，已涉及到了全宇宙。其探索内容，是宇宙整体演化的统一性及其大尺度结构的规律性如何，由此形成的物理理论，一般也称是宇宙学理论；其中在宇宙大爆炸框架下使用广义相对论、核理论、热力学理论等已有理论构建的宇宙标准模型，是人类在这个方向探索的最高成就。
（二）
现代物理在微观方向探索的第一步，是1928年狄拉克在对电子个体存在受力的研究中，把QM与狭义相对论相结合，形成了量子场观念，创建了电子的相对论波动方程，以此为基础构建了电磁场的量子场理论，即QED。该理论在计算中引入了消除无穷大量的重正化技巧，在对带电粒子个体受电场力的描述中取得了巨大成功。
量子场理论有一个众所周知的事实，这就是它只能把粒子整体视为一个“点”，不能用来描述有大小的粒子。实际上，粒子又总是有大小的。量子场理论这一事实就表明，它只能用来描述粒子整体存在，不属于粒子构成理论，即它并不是可以描述粒子内部基元存在的理论。对此我国已故著名物理学家卢鹤绂院士就非常中肯地指出：这“可能意味着狭义相对论和QM的定律在很小的距离处终将垮台，小距离处目前的概念可能还需要修改”。（1）
自旋作为粒子自身的一种运动现象，因为它并不构成粒子位置的移动，就只有可能是产生于粒子内部的组成存在，但通过简单的数学分析就很容易得出：不论是从粒子整体存在考虑，还是从与构成普朗克量子相当的量子化存在考虑，自旋的粒子自身运动均完全背离了QM与狭义相对论。即QM与狭义相对论均无法理解产生了自旋的粒子内部存在“是什么”或“怎么样”。
以QM为基础发展量子场理论，测不准原理是最重要的表述依据和出发点。我们知道，测不准原理中运动粒子的位置和动量、或时间和动能具有互补性，是海森堡在分析粒子运动波函数ψ=Ae2лi〔px-Et〕/h的动量或能量取值时演绎出来的，它表现的是波动性粒子个体运动存在特性：我们既不知道粒子运动为什么会有这种存在特性，也并不知道组成粒子基元在粒子内部特殊空间的运动、与粒子个体在普通真空中的运动，是否遵循了相同规律，我们又有什么依据认为，基元在粒子内部特殊空间的运动也满足QM的测不准呢？
再说量子场观念依据的狭义相对论。狭义相对论中时空相对性效应，是有静止质量物体在真空自由运动的存在特性，而以光速运动的粒子、热力学系统、物体在受力中的静态平衡，就都不遵守狭义相对论规律。因此，狭义相对论也并非普通真理。而且，根据狭义相对论，只要粒子个体运动确定了，它自身的时空特性也就唯一确定，与组成粒子的基元在粒子内部空间怎样运动毫无关系。即对粒子测量具有的时空相对性，与基元怎样运动无关，而且我们的测量又只能是对粒子个体存在而言的。也就是说，对我们的实际测量而言，组成粒子基元的运动与我们可观测的时空相对性完全是两回事。
上述事实已经充分表明：微观方向使用量子场观念，类比QED确定粒子内部基元的存在规律，并没有逻辑上的必然性；现代物理学在微观方向深入到粒子内部、创建标准模型类比QED所做的探索，只是一个假命题，它作为用数学做形式化表述的物理模型，完全不具有形式化理论的公理系统自洽性的基本要求。即标准模型的公理系统并不是一个定义严谨的集合，从逻辑学考虑完全是不可信的。
也许正是因为有上述这些考虑，为标准模型做出卓越贡献的格拉肖，他在诺贝尔物理奖领奖演说词中就郑重其事地说：“让我强调一下，我并不相信这个标准理论作为一幅正确而完备的物理图象永远存下去……标准理论也许会作为终极理论的一部分而存在下去，也许终于证明是根本错误的”（2)。
（三）
现代物理理论在宏观方向发展，看看在宇宙学中使用广义相对论、核理论、热力学理论等已有理论构建宇宙标准模型的情形。
1、现实的原子核以组成原子的常温方式存在，其核理论也都还只是经验性的，并不能表述高能下的原子核。常温的原子核与高能碰撞的原子核遵守的是完全不同的规律。对以宇宙大爆炸的极限条件为环境的原子核，直接与物质的“原始汤”相关联，与地球上的常温原子核有完全不同的受力条件及存在方式，其规律性必然不同。
2、常温的热力学系统，其基本特性是向着熵增加的方向做不可逆变化；而对大爆炸产生宇宙的系统，是要产生出大尺度宇宙结构的系统，与热力学系统变化方向正好相反，它们有完全不同的生成结果，也就必然遵循完全不同的变化规则。
3、再说广义相对论，它的描述内容是引力场与万有引力，在根据该理论写出的宇宙学方程中，决定宇宙模式的宇宙物质相对密度只能依赖于观测，即理论的公理化系统本身并不能推导出表述宇宙模式的规律，这当然也就决不可能表述宇宙该“魂归何处”的宇宙演化和宇宙学大结构的产生。
上述简单的分析就充分表明：现代物理学在宏观方向，广义相对论、核理论、热力学理论等已有理论的公理系统、并不必然是构建宇宙标准模型的公理系统。现代物理学的宇宙标准模型充满了潜在变数，也完全不具有形式化数学理论的公理系统自洽性的基本要求，它并不可靠。对此可以用它需要用暗物质暗能量、来满足其形式化数学表述需要来加以证实。
在宇宙标准模型中：由于认为星系聚集成团块及星系中恒星转动，都是引力场提供引力实现的，据此使用爱因斯坦引力定律就断定宇宙有大量暗物质；对观测中的宇宙学红移，认为是空间膨胀所致，为了给膨胀加速提供动力，也断定宇宙中还存在有大量暗能量。
使用广义相对论，根据对观测事实上述理解还估算出：宇宙暗能量约占宇宙总物质的70%，暗物质约占30%，可观测的所谓普通物质仅约3%左右；这实在是微不足道的小不点。
为了用上述观念解释观测事实，宇宙标准模型还认为：暗物质也有惯性，能构成引力场并参与引力作用，服从力学规律；暗能量在宇宙中分布均匀，它构成了斥力，也同样满足力学规律。即普通物质在普通时空中遵守的引力规律，也同样适用于暗物质与暗能量。
我们知道，参与电磁作用的物质，由于有电磁辐射就一定可观测；暗物质暗能量由于不可观测，就一定不参与电磁作用；对此就称它们是电磁力缺失的物质。
大爆炸宇宙标准模型给出的我们这个宇宙生成过程是：在爆炸约为10-35s的创生期，宇宙物质以夸克、胶子、正负电子对、光子等粒子状态呈现，统一的超引力先分化出了强力、弱力、电磁力；进入到约100s这一早期时代，在膨胀温度下降过程中就有了质子、中子、电子等基本粒子，并出现了原子核及各种原子，引力就开始起作用了。当宇宙到达10万年之后，宇宙进入近期，由于引力作用也使宇宙均匀起来，并形成了各种尺度的天体及星系。
为了宇宙标准模型形式化表述的自圆其说，宇宙又有约97%的暗物质与暗能量，即宇宙有约97%的物质缺失了电磁力。由此就又可以认为，在宇宙创生期，约有97%的物质统一的超引力并没有分化出电磁力，这就必然有如下理性推理。
宇宙生成过程中电磁力先于引力出现。暗物质与暗能量单独参与了引力作用、而不参与电磁力，这就只有以下两种可能：
1、宇宙中约97%的电磁力缺失的物质仍然保持在年龄约10-44s时、超引力还没有分化的创生期，这也要求温度极高（约1011K以上）、而且也并未膨胀。但现实宇宙根本就没有这样奇热的“火炉”。
2、宇宙生成过程根本就不是宇宙标准模型描述的那般情景，主流的标准模型表述的力作用统一、根本就不是那么一回事。
特别严重、而且显而易见的问题是：如果是约97%的物质不参与宇宙学演化，他们为什么不决定宇宙命运，而非得是约3%的物质把宇宙弄成了现在模样？又一个问题是，既然暗物质暗能量与普通物质一样也有惯性，也满足力学规律，它们为什么又变得不可观测？
显然，不论是上述哪一种可能，也都是宇宙标准模型、乃至现代物理理论的灾难。这样，从宇宙标准模型公理化系统就推出了在现代物理理论中完全矛盾的结论，完全违背了形式化公理化系统相容性的基本原则。为了与形式化数学相符，宇宙标准模型请出暗物质暗能量这个“尊神”，不是救了自己的驾，而是给自己捅了刀子。现代物理学在宏观方向，对宇宙探索形成的宇宙标准模型，不可靠不可信已是千真万确的了。
（四）
上述已有的结论是：现代物理学中，不论是微观方向深入到粒子内部的探索，还是宏观方向涉及的全宇宙，QM、相对论及现存理论的公理化系统，都不是进一步探索的可靠依据与出发点。
这一结论的实质是：美妙的QM与相对论虽然被证实是正确的，但它们都是有限真理。QM与相对论各自的公理化系统并不能完全相融，这就很明确的表明它们就都是有其自身适用条件的有限真理。
李政道教授2001年在北京人民大会堂的报告就指出，当今物理学有如下四大问题：（1）为什么三大作用的理论都是对称的，但实验结果却是不对称的，对称与不对称有什么关系?（2）为什么一半的基本粒子(夸克)不能单独存在，是看不见的?（3）为什么全宇宙中9O％以上的物质是我们看不到的暗物质?（4）至少知道了100万个类星体，每个类星体的能量是太阳能量的1015倍一l016倍，它们的巨大能量到底是从哪里来的?（3）
当今物理学有上述四大问题也就充分证明：现代物理学深入到粒子内部，或涉及全宇宙的探索，QM与相对论并不都有效，它们并不是解决自然界所有奥妙的普遍的终极真理。
不论是现代物理理论自身、还是用现代物理理论实现的探索，所有事实都清楚表明：现代物理学，不论是深入到粒子内部、还是涉及全宇宙的探索，对QM、相对论及其它现存理论的现代物理理论，都需要有革命性突破，从而使物理学实现又一次革命。
参考文献：
1、卢鹤绂，《高能粒子物理学漫谈》，上海科学技术出版社1979年版，第11页。
2、谢尔登•格拉肖，《趋向统一理论—织锦中的几个线头》，《世界科学》1995（3）。
3、新华网2001年10月7日专题报道：《李政道提出当代科学四大问题》。
物理学第三次革命探索（二）
物理学革命的基本特征
作者 苟文俭
如《物理学第三次革命探索（一）》所述：在对自然奥妙的探索中，不论是深入到粒子内部还是涉及全宇宙，对QM（量子力学）、相对论及其它现存理论的现代物理理论，都需要有革命性突破，从而使物理学实现又一次革命。
（一）
“物理学”即英语里的“physics”，最早见于古希腊亚里士多德的《物理学》一书。在古希腊，虽然阿基米德对力学的研究形成了著名的浮力原理，但古希腊的物理学涉及的是整个自然科学，研究的是自然界的总原理，实际是思辩的自然哲学。因此，从古希腊提出物理学以来，人类历史上对物理学整体观念实现的革命性突破已经经历了如下两次：
1、第一次革命性突破，应追溯到1543年哥白尼公开发表的《天体运行论》，后来又由伽利略开创了定量化的物理理论。
这一次整体观念的革命性突破、完成于以牛顿力学为核心内容的经典物理理论体系的形成。这也就实现了人类历史上物理学的第一次革命，它使物理学离开思辨哲学。如1590年伽利略在比萨斜塔所做的“两个铁球同时落地”的著名定量实验，就更正了亚里士多德关于“物体落下的速度和重量成比例”的错误论述这样，物理学的这一次革命纠正了亚里士多德的许多错误，也使物理学完全摆脱了神学的束缚，而成为了一门实证科学，开始了物理理论形式化的数学表述，把古希腊的物理学转变成了近代科学中最基础的学科。
2、第二次革命性突破，也可以上溯到1883年马赫在《力学史评》一书中对经典力学的批判，直到上世纪初QM与相对论的创立，把定量化的物理学深入到了细微的粒子世界、以及广袤的宇宙，以完全不同于经典物理理论的公理系统，再次改变了人们对物质世界的认识，将物理学再次引向了全新时代，实现了人类历史上物理学的第二次革命。
可以认为，物理学第二次革命完成于以相对论及QM为基础内容的现代物理理论体系。因此，如果我们实现了对现代物理学的革命性突破，也就在人类历史上实现了物理学的第三次革命。
（二）
完成物理学革命的物理理论的基本特征，即是本文所称的物理学革命的基本特征。
总结完成于经典物理理论与现代物理理论的两次物理学革命，从物理理论自身实现对描述对象表述的角度考虑，就很容易得到物理学革命有如下基本特征，对此也称是物理学革命的表述基本特征。
1、理论对描述对象的表述，都有由全新依据及出发点形成的公理系统。
物理理论的公理系统，包括物理理论的公理及表述需要的基本概念这两个部分。物理学中，物理理论的公理是对描述对象做形式化表述、构成物理理论逻辑体系的出发点，它来自人们的经验知识，是真的但不可证明，满足戈德尔不完全定理，即是一种不需要证明的自明之理。
经典物理理论表述依据，是建立在质点、连续化能量、静止时空的基本概念之上的，其公理是欧几里德几何公理及牛顿力学三大定律。对在经典物理描述的宏观低速范围建立起来的分析力学，这样的公理都具有能够推导出任何物理定理的完备性，具有它们不能彼此取舍的独立性，和相互无矛盾的相容性。因此可以认为，实现物理学的第一次革命的牛顿力学的公理系统，在经典物理描述范围内是自洽的完美的。
分析以QM与相对论的现代物理的公理系统：QM表述是建立在点粒子、不连续能量、时空不确定的基本概念之上的，狭义相对论则建立在质点物质可变、连续化能量、时空相对性的基本概念之上的，广义相对论则是建立在质点物质惯性质量与引力质量相等、连续化能量、非欧几里德几何时空的基本概念之上的。现代物理不同理论在它们各自描述范围，也都有由经验知识归纳总结出来的、可以导出其各自物理定理、相互不能取舍和无矛盾的公理。但很容易看清楚：形成现代物理不同理论的基本概念、及由经验知识归纳总结出来的公理，有些又是互不相容的。因此，现代物理理论体系虽然完成了物理学第二次革命，但其公理系统在现代物理理论描述涉及到的整个物质世界，又远远不及牛顿力学公理系统在经典物理描述范围内那么自洽和完美。
2、有完全不同的逻辑体系，对物质世界或自然界的理解，也都形成了完全不同的观念。
物理理论形式化表述体系，也称是物理理论逻辑体系。经典物理与现代物理由于各有完全不同的公理系统，其逻辑体系自然也就完全不同。这已是显而易见的事实了。
物理学对物质世界或自然界的理解，主要体现在物质世界的构成、运动与能量、时空等观念上。在古希腊的物理学中，物质世界由理想化的抽象原子构成，认为时空是一片混沌，自然现象由神主宰，没有明确的运动与能量概念。物理学第一次革命后，在经典物理学中，物质世界由形成元素的不可分的原子构成，认为时空绝对静止，天上与地上的运动都有统一的规律，也均可以用以某种形式连续变化的能量来表述。物理学第二次革命后，又形成了原子可分、元素可变、物质有波-粒二象性、能量分立、质能互换、时空随物质存在变化而变化等现代物理学的全新观念。
3、完成物理学革命的新理论，总是以已有的科学成果为发展起点，体现了对过去理论成果的全面继承。如经典物理理论，就完全继承了古代物理学原子论的科学思想，而现代物理理论，从夸克到超弦及形式化表述，既继承了古代物理学原子论的科学思想，也完全继承了伽利略物理理定量化的科学思想。而且，物理学的每一次革命，也都有效解决了过去旧理论完全不能解决的疑难问题。
4、都完成了物理学逻辑体系的大综合。如经典物理理论中，牛顿的《自然哲学的数学原理》就形成了综合表述所有机械运动的逻辑体系，麦克斯韦电磁理论则是综合表述电、磁、光的逻辑体系，而现代物理则又是综合表述不同性质力的逻辑体系。
5、理论描述范围都实现了新的扩展。如由于能量守恒原理的发现、麦克斯韦电磁理论的成就以及分子运动论的建立，经典物理就包罗了大至日月星辰，小至原子、分子的运动，而现代物理理论则试图囊括小至基元、大到宇宙学大尺度结构的所有实际可能的物质存在。
（三）
每一次物理学革命，最终不仅会引起人类理解物质世界观念的根本转变，也引起了人的思维意识、观察手段、生活方式的根本性转变。因此，在社会学意义上，物理学革命就还表现了以下两个不容忽视的方面。
1、第一个方面，是每一次物理学革命都带动了人类自然科学、哲学、思想的大飞跃，也带动了各个领域的技术革命，推动了人类社会巨大进步，为人类文明开辟了新纪元。
如实现第一次物理学革命的牛顿力学创立以后的一两百年间，不仅自然科学界，连心理学、经济学和社会学工作者，都企图用力学的方式来解决它们各自的问题；而经典热学则带来了以蒸汽机的使用为标志的人类社会的第一次工业革命，经典电磁理论则又使人类社会从机械化跃变为了电气化，实现了机械能、光能、热能、电能间的相互转化，形成了人类社会的第二次工业革命，并进一步转变为了西方的近代工业文明，使人类在政治、技术、社会形态等各个方面都跃上了一个新台阶。
又如实现第二次物理学革命的的现代物理理论，就为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学的发展奠定了理论基础，开创了人类文明史上的信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术领域的革命，不仅极大地再一次推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，而且也引起人类劳动方式和生活方式的变革，使人类社会生活和人的现代化发展到了今天这样的高度，形成了人类文明史新的里程碑。
2、任何历史时期，人们过去思维习惯形成的常识常理，也就成为了这个历史时期的社会主流价值观。革命对认识观念的革命性突破，也总是要背叛社会的常识常理，背叛主流的价值观。在物理学领域，物理学革命自然也要背叛现存物理学形成的主流价值观，这也首先就表现在对坚持现实主流价值观的权威的冒犯。这就是物理学革命在社会学意义上表现的不容忽视的第二个方面。
如狭义相对论中，运动的尺要缩短钟要变慢,任何物体运动速度都不可能超过光速。这些显然都为十九世纪的物理常识所不容；又如QM的波粒二象性、物理量的不可对易性、不确定度量关系、互补原理等等，也都与典型物理概念格格不入。
社会学意义上物理学革命在这个方面的表现，对物理学的革命者来说往往要付出巨大代价。对此最典型的事件，就是在十六世纪物理学第一次革命开始期间，欧洲的布鲁诺为宣传地球不是宇宙中心、一切自然现象都有共同的物质基础、自然界万物皆处于普遍联系与不断运动之中等朴实的物理学观念，由于是对当时罗马天主教教义主流价值观的背叛，竞被判死刑而被活活烧死。
当然，在人类文明高度发展了的今天，我们并不担心开展物理学第三次革命、就会被坚持物理学主流价值观的权威们判死刑烧死，但在我国一些坚持物理学主流价值观的人，他们不仅把QM及相对论这些相对真理捧成了与宗教教义无异的绝对真理，更是以此招摇过市，唯我独尊、排斥学术异己，对敢于对这种绝对化价值观说“不”的人之厌恶，与当年罗马天主教徒厌恶布鲁诺并无什么两样。
在社会学意义上，物理学革命上述这两个方面的表现，也就构成了物理学革命的社会学基本特征。
（四）
总结物理学革命的表述基本特征，在逻辑上物理学革命又具有以下基本特征：
1、对实现了革命的物理学理论，其依据及出发点是全新的公理系统，这就注定了会形成新的逻辑体系，是有全新逻辑体系的全新物理理论。
2、对实现了物理学革命的全新物理理论，作为理论表述出发点的公理，及作为描述依据的基本概念，都是从自明的经验知识归纳总结出来的，是真的但又不是由任何现存理论演绎出来的。
3、实现物理学革命的全新物理理论也总是对过去全部理论成就的继承，也总是对物质世界整体存在的描述，实现的也总是物理学整体观念的革命性突破。
上述这些也就统称是物理学革命的逻辑学基本特征。据此，我们就很容易澄清关于物理学革命的如下两种不确切或不正确的说法。
第一种说法，出现在一些史学家对二十世纪物理学史的回顾。他们认为二十世纪物理学发生了三次革命：第一次革命始于1900年普朗克的能量子假说，完成于QM；第二次革命完成于爱因斯坦创立的相对论，二十世纪下半叶出现的非线性科学，它发现了混沌现象及其非线性规律，是人类认识自然的一次飞跃，标志人类认识自然由线性现象进入非线性现象，被认为是继QM与相对论之后，二十世纪物理学的第三次革命。
实际上，QM也好，相对论或非线性科学也好，它们描述的都是物质世界的各个不同领域，是对物质世界各个不同领域、分别实现的认识论观念的革命，不是物理学整体观念的革命性突破，不满足物理学革命的逻辑学基本特征的上述第三条，不属于可以描述物质世界整体存在的物理学第三次革命。
第二种说法，出现在当今一些立志对物理理论创新的探索者，他们根据数学规律、或哲学原理，通过对现代量子场论或宇宙学理论的某些修正，得到了不同于量子场论或宇宙学理论的一些新结果，于是就认为自己实现了物理学的革命。
根据数学规律或哲学原理，通过修正现代量子场论或宇宙学理论得到的新理论，不论解决了现代物理学的什么困难，在观念上对QM与相对论实现了多少突破，因为不满足物理学革命逻辑学基本特征的上述第一条和第二条，也都不能称是物理学革命。
物理学第三次革命探索（三）
实现物理学第三次革命的标准与要求
作者 苟文俭
实现物理学第三次革命的标准与要求，是指实现物理学第三次革命的物理理论应该满足什么要求，以及具体应该怎么去做才算是在进行物理学第三次革命，而不是讲物理学第三次革命已经做了些什么。
如《物理学第三次革命探索（二）》所述，物理学革命有其表述基本特征，以及社会学和逻辑学基本特征，这就规定了实现物理学第三次革命的严格标准，也规定了我们到底应该怎么去做，才能称得上是物理学的第三次革命。
（一）
根据物理学革命的表述基本特征，从物理理论自身实现对描述对象表述的角度考虑，对实现物理学第三次革命的理论本身必须严格满足以下要求。
1、在对描述对象的表述中，要有不同于QM与相对论的、由实现表述的出发点及表述依据的公理系统。也就是说，探索创建实现物理学第三次革命理论的出发点，既不是微观方向上的量子场规范理论的公理，也不是涉及宇宙学范围的广义相对论的公理，因此，在创建实现物理学第三次革命理论时，它的公理系统必需离开QM与相对论另起炉灶。
对实现第三次革命的物理理论的公理，称是物理学第三次革命公理；理论表述依据的基本概念，也称是物理学第三次革命的基本概念。容易理解：与运动有关的这种基本概念，就不可能是QM中对粒子个体运动存在描述使用的波-粒二象性、能量动量测不准，而与时空有关的这种基本概念，也决不可能是相对论中的时空相对性、或弯曲黎氏空间等等。
物理学第三次革命的基本概念及公理形成的公理系统，也称是物理学第三次革命的公理系统。
2、有完全不同于QM与相对论的逻辑体系，对物质世界或自然界整体的理解，也一定形成了完全不同于QM与相对论的观念。
对实现了物理学第三次革命的物理理论的形式化表述体系，也即是实现物理学第三次革命理论逻辑体系，它也应完全不同于现代物理逻辑体系。
3、全面实现了对物理学历史的继承，对现代物理理论，也既要与已有的所有有效描述自洽，也还要实现对已有成果的全面继承，并能够解决现代物理理论不能解决的疑难问题。
4、物理学第三次革命理论逻辑体系、应比现代物理逻辑体系的综合性更强。这就要求不仅完全克服了QM、狭义广义相对论逻辑体系各自的不协调，是统一表述所有不同性质力的逻辑体系，也还要为表述物质世界统一性及其各个方面提供有效描述要素，向能够表述“包罗万象” 的物质世界迈出一大步，或者就可以是表述“包罗万象”的物质世界的逻辑体系。
5、描述范围会超过现代物理理论，不仅要从组成粒子的基元扩展到宇宙学的大尺度结构，也还可以自动涉及物质世界“包罗万象”的所有不同领域不同方面。
（二）
根据物理学革命的社会学基本特征第一个方面的表现，实现第三次革命的物理理论、一定会再次带动人类自然科学、哲学及思想领域的大飞跃，也会带动各个不同部门的技术革命，要在更高层次上推动人类社会进步，为人类文明开辟又一个新纪元。由此就容易理解：实现物理学第三次革命的物理理论，也一定会成为现代科学，包括自然科学的各个分支、社会学各个领域开创全新的研究起点，必将摧生出今天所没有的新技术，有效解决人类生存面临的现实问题，而且也必然再次改变现代人的思想观念、生活方法，从而构成人类社会在政治、技术、社会形态等各个方面，都跃上了一个我们现在还很难描述的新台阶。
实现物理学第三次革命的物理理论，还会违背今天由现代物理理论形成的常识常理，要背叛今天物理学常识常理形成的主流价值观，这当然也会首先表现在要冒犯坚持当今物理学主流价值观的权威。这就是物理学革命在社会学意义上表现的不容忽视的第二个方面、对物理学第三次革命构成的又一个社会学标准。
物理学第三次革命这种社会学基本特征的直接结果，是实现革命的新理论总会被主流置之不理，会被某些物理学权威极力阻挠或反对。在物理学史上就有很多这类事例。如爱因斯坦的光量子量论和光电方程，当时就“遭到了冷遇。人们认为这种把光看成是粒子的思想与麦克斯韦的电磁理论抵触，是奇谈怪论。甚至量子论假说的创始人普朗克也表示反对。”（1）普朗克的量子假说（2），卢瑟福的原子核模型（3），在提出来的最初好几年也均无人问津。
如我国著名物理学家倪光炯教授所述：“全部科学史表明：当一种成熟的理论或观点已被绝大多数人所接受后，便形成所谓‘主流’，研究中随大流或‘赶热门’便成为了常见现象。然而自然界比人更富想象力，新的较大的发展，要求越出主流，另辟蹊径，要求抛弃一些过去的成见（或偏见），即要求一个研究者及时而坚决地改变自己原来不正确的思想。事实上，很少有人能做到这一点”。（4）
在当今，由于QM与相对论的成功在人们心中树起了丰碑，也构成了至高无上的权威，其成见或偏见已是根深蒂固，进行物理学第三次革命要突破它们，离开它们，不仅会有某些物理学权威极力阻挠和反对，也更需要我们在情感上承受很多，这也就更是困难重重了。
面对物理学第三次革命社会学特征的影响，在当代，我们每个人、特别是物理学工作者，都面临了支持、推动或阻碍物理学第三次革命的决择。
（三）
根据物理学革命的逻辑学基本特征，实现物理学第三次革命的物理理论，在逻辑上必须满足如下要求。
1、形成逻辑体系依据和出发点，既不是量子场理论的公理化系统，也不是相对论的公理系统，而是物理学第三次革命的全新公理系统。
实现物理学第三次革命的物理理论的表述对象，是“包罗万象”的物质世界。因此，实现物理学第三次革命的物理理论的全新公理，不仅应当克服现代物理不同理论的公理相互之间的不自洽和不完美性，在对“包罗万象”的物质世界描述的形式化表述中，还必须具备形式化数学理论的公理如下一般特性。
（1）能推导出包括生命及宇宙学在内、描述物质世界“包罗万象”的各个方面的物理定理，使物理学第三次革命的公理具有完备性。
（2）不同公理内容不可彼此替代，即物理学第三次革命的公理还具有独立性。
（3）不同公理内容相互无矛盾，包括推导出的描述“包罗万象”的物理定理无矛盾，使物理学第三次革命公理彼此也具有相容性。
2、在实现第三次革命的全新物理理论中，理论表述依据的基本概念，及作为理论形式化表示的公理，也满足了戈德尔不完全定理：它们都是来自物质世界中普遍的经验知识的归纳总结，是自明的真的，但决不可能由某个理论推导出来。
实现了第三次革命的物理理论、应当属于物理理论创新的第一流研究成果，其探索的可靠方式只能是分析归纳法，而不是形式样化表述演绎法，对此倪光炯教授也有深刻总结；他说：“物理学史表明，真正重要的第一流研究成果，从来不是靠演绎法推算出来的，而是靠分析归纳法”，“演绎法当然也很重要，但它的结论实际上早已隐含在大前提之中了”；“从‘战术’上看，做演绎法似乎很保险，但从‘战略’上看却不见得。”（5）
3、不仅是对包括现代物理理论在内物理学历史成就的继承，包含了现代物理理论的合理内容，也总是对“包罗万象”的物质世界整体存在表述，也构成了全新的整体观念。
根据以上论述，物理学第三次革命就还应当有以下两个特点：
1、物理学第三次革命的全新观念，不是象二十世纪初的QM、相对论及二十世纪下半叶出现的非线性科学那样，只是在物质世界各个不同领域分别形成了革命性突破，而是物理学整体观念的革命性突破。
2、物理学第三次革命，不是通过对现代量子场论或宇宙学理论的某些修正、来得到了一些不同于量子场论或宇宙学理论的新理论或新结果，它不论是公理系统，还是逻辑体系的形式化表述，都具有完全不同于现代物理理论的彻底性。
（四）
粒子的基本组成单位，也就是构成物质世界的最基本单元，一般也称是基元。基元实现存在的具体方式称是基元存在内容。由基元组成的物质世界的所有客观存在之物，都统称是客体。当然，基元也属于客体。客体实现存在的具体方式，也称是客体存在内容。
物质世界构成于粒子，产生出物质世界“包罗万象”的最终根源，都只能由基元存在内容来决定。即实现第三次革命的物理理论、要表述“包罗万象”的物质世界，就应当以基元存在内容为依据。
我们又怎么样才能寻觅到有确定存在内容的基元呢？对此物理学的事实使我们很容易有如下两点理性化的思考：
第一点：基元应当首先组成粒子，而粒子就产生于受激发真空，说明基元一定存在于真空，因此真空有可以形成基元的基本组成单位，对此就称是真空基本单位，它也仍是客体。
第二点：我们只能以真空受激发的可判定事实为依据去认识真空基本单位，而真空基本单位又只会是存在于真空受激发的“点”位置。由此就可以确定：真空被激发“点”位置的可判定事实，也就是确定其存在内容的依据了。
由于真空基本单位也属于客体，它的存在内容与由它产生的可判定事实之间的相互关系，就必然遵循一般客体存在内容、与一般客体产生的可判定事件之间相互关系的一般规律。因此，我们就可以从物质世界最普遍的客体存在事实中、归纳总结出客体存在内容与由客体产生的可判定事件之间相互关系的一般规律，由于这是认识基元存在内容的第一个规律，因此这也就是物理学第三次革命在物理上的第一公理。
再以上述第一个公理为依据，根据从真空“点”位置受激发的现象事实，就可以得到真空基本单位有什么存在内容的具体结论；由于这是具体认识基元存在内容的第二个规律，因此它也就是物理学第三次革命在物理上的第二公理。
根据上述论述不难理解：构成表述物质世界“包罗万象”的物理理论逻辑体系的出发点，即实现物理学第三次革命的公理化体系中，物理上的公理，也就是弄清楚基元存在内容到底“是什么”的两个规律；而实现物理学第三次革命的基本物理概念，也就只能从基元存在内容来归纳抽象。
把对真空的探索、视做是解决现代物理理论问题的关键，这也是现代物理学界的普遍共识。但用物理学第三次革命的视角去考虑，对真空的探索就不仅仅只是解决现代物理理论问题的关键，而是构建物理学第三次革命公理系统的依据，其中最根本之处就在于，我们在观察真空时，千万不要戴量子场规范理论的“有色眼镜”。即要实现物理学第三次革命，在对真空的认识上、就应当离开由量子场规范理论形成的常理或常识。
参考文献：
1、2、3，郭奕玲 沈慧君，《物理学史》，清华大学出版社，第240页、238页和265页。
4、5，见《文科物理 －物理思想与人文精神的融合》结束语，倪光炯、王炎森著，高等教育出版社，2005年7月版；转引自2005年12月16日《科学与人文论坛》第二版。
（原文来自： http://bbs.voc.com.cn）
以量子力学（以后都记成是“QM”）、和相对论为基础的现代物理理论，实现了继牛顿力学以来人类时空观、物质观、自然观的革命性突破，不仅是当今粒子物理、原子物理、固体及分子物理、宇宙学的基础，是化学、及生物学及其它许多交叉学科的重要基础，也还成为了现代微电子与光电子技术、核技术、半导体技术发展的重要理论依据，形成了人类最伟大的科学革命，取得了包括太空技术、英特网在内的人类社会发展最辉煌成就。
对自然奥妙的探究，现代物理理论又还远远没有达到终点，全世界一流理论家们也都正在竭尽所能地推动着现代物理理论的进一步发展。熟悉现代物理理论现状的人们都明白，它的发展却面临了如下严酷现实：
1、对进一步探索的理性化思考，总是依赖于猜测与想像，以致于在整个现代物理理论逻辑体系中，人为地制造了形形色色的矛盾与疑难，构成了观念的极大混乱。
2、从弱电统一理论、量子色动力学、规范场的大统一理论、大爆炸的宇宙标准模型，直至超弦理论及M理论，进一步的发展确是向着未知因素增多、表述不确定性增大、可直接验证的经验实证的程度降低、理论自身制造的疑难也越来越多的方向。
（一）
现代物理学中，人类对自然奥妙探索的重点集中在了如下两个方向：
1、微观方向，已深入到了粒子内部。其探索内容，是组成粒子的基元及其相互联系规律如何，由此形成的物理理论，作者就称是粒子构成理论；其中使用量子场观念，类比量子电动力学（以后都记成是“QED”），在量子场规范对称理论框架下构建的标准模型，是人类在这个方向探索的最高成就。
2、宏观方向，已涉及到了全宇宙。其探索内容，是宇宙整体演化的统一性及其大尺度结构的规律性如何，由此形成的物理理论，一般也称是宇宙学理论；其中在宇宙大爆炸框架下使用广义相对论、核理论、热力学理论等已有理论构建的宇宙标准模型，是人类在这个方向探索的最高成就。
（二）
现代物理在微观方向探索的第一步，是1928年狄拉克在对电子个体存在受力的研究中，把QM与狭义相对论相结合，形成了量子场观念，创建了电子的相对论波动方程，以此为基础构建了电磁场的量子场理论，即QED。该理论在计算中引入了消除无穷大量的重正化技巧，在对带电粒子个体受电场力的描述中取得了巨大成功。
量子场理论有一个众所周知的事实，这就是它只能把粒子整体视为一个“点”，不能用来描述有大小的粒子。实际上，粒子又总是有大小的。量子场理论这一事实就表明，它只能用来描述粒子整体存在，不属于粒子构成理论，即它并不是可以描述粒子内部基元存在的理论。对此我国已故著名物理学家卢鹤绂院士就非常中肯地指出：这“可能意味着狭义相对论和QM的定律在很小的距离处终将垮台，小距离处目前的概念可能还需要修改”。（1）
自旋作为粒子自身的一种运动现象，因为它并不构成粒子位置的移动，就只有可能是产生于粒子内部的组成存在，但通过简单的数学分析就很容易得出：不论是从粒子整体存在考虑，还是从与构成普朗克量子相当的量子化存在考虑，自旋的粒子自身运动均完全背离了QM与狭义相对论。即QM与狭义相对论均无法理解产生了自旋的粒子内部存在“是什么”或“怎么样”。
以QM为基础发展量子场理论，测不准原理是最重要的表述依据和出发点。我们知道，测不准原理中运动粒子的位置和动量、或时间和动能具有互补性，是海森堡在分析粒子运动波函数ψ=Ae2лi〔px-Et〕/h的动量或能量取值时演绎出来的，它表现的是波动性粒子个体运动存在特性：我们既不知道粒子运动为什么会有这种存在特性，也并不知道组成粒子基元在粒子内部特殊空间的运动、与粒子个体在普通真空中的运动，是否遵循了相同规律，我们又有什么依据认为，基元在粒子内部特殊空间的运动也满足QM的测不准呢？
再说量子场观念依据的狭义相对论。狭义相对论中时空相对性效应，是有静止质量物体在真空自由运动的存在特性，而以光速运动的粒子、热力学系统、物体在受力中的静态平衡，就都不遵守狭义相对论规律。因此，狭义相对论也并非普通真理。而且，根据狭义相对论，只要粒子个体运动确定了，它自身的时空特性也就唯一确定，与组成粒子的基元在粒子内部空间怎样运动毫无关系。即对粒子测量具有的时空相对性，与基元怎样运动无关，而且我们的测量又只能是对粒子个体存在而言的。也就是说，对我们的实际测量而言，组成粒子基元的运动与我们可观测的时空相对性完全是两回事。
上述事实已经充分表明：微观方向使用量子场观念，类比QED确定粒子内部基元的存在规律，并没有逻辑上的必然性；现代物理学在微观方向深入到粒子内部、创建标准模型类比QED所做的探索，只是一个假命题，它作为用数学做形式化表述的物理模型，完全不具有形式化理论的公理系统自洽性的基本要求。即标准模型的公理系统并不是一个定义严谨的集合，从逻辑学考虑完全是不可信的。
也许正是因为有上述这些考虑，为标准模型做出卓越贡献的格拉肖，他在诺贝尔物理奖领奖演说词中就郑重其事地说：“让我强调一下，我并不相信这个标准理论作为一幅正确而完备的物理图象永远存下去……标准理论也许会作为终极理论的一部分而存在下去，也许终于证明是根本错误的”（2)。
（三）
现代物理理论在宏观方向发展，看看在宇宙学中使用广义相对论、核理论、热力学理论等已有理论构建宇宙标准模型的情形。
1、现实的原子核以组成原子的常温方式存在，其核理论也都还只是经验性的，并不能表述高能下的原子核。常温的原子核与高能碰撞的原子核遵守的是完全不同的规律。对以宇宙大爆炸的极限条件为环境的原子核，直接与物质的“原始汤”相关联，与地球上的常温原子核有完全不同的受力条件及存在方式，其规律性必然不同。
2、常温的热力学系统，其基本特性是向着熵增加的方向做不可逆变化；而对大爆炸产生宇宙的系统，是要产生出大尺度宇宙结构的系统，与热力学系统变化方向正好相反，它们有完全不同的生成结果，也就必然遵循完全不同的变化规则。
3、再说广义相对论，它的描述内容是引力场与万有引力，在根据该理论写出的宇宙学方程中，决定宇宙模式的宇宙物质相对密度只能依赖于观测，即理论的公理化系统本身并不能推导出表述宇宙模式的规律，这当然也就决不可能表述宇宙该“魂归何处”的宇宙演化和宇宙学大结构的产生。
上述简单的分析就充分表明：现代物理学在宏观方向，广义相对论、核理论、热力学理论等已有理论的公理系统、并不必然是构建宇宙标准模型的公理系统。现代物理学的宇宙标准模型充满了潜在变数，也完全不具有形式化数学理论的公理系统自洽性的基本要求，它并不可靠。对此可以用它需要用暗物质暗能量、来满足其形式化数学表述需要来加以证实。
在宇宙标准模型中：由于认为星系聚集成团块及星系中恒星转动，都是引力场提供引力实现的，据此使用爱因斯坦引力定律就断定宇宙有大量暗物质；对观测中的宇宙学红移，认为是空间膨胀所致，为了给膨胀加速提供动力，也断定宇宙中还存在有大量暗能量。
使用广义相对论，根据对观测事实上述理解还估算出：宇宙暗能量约占宇宙总物质的70%，暗物质约占30%，可观测的所谓普通物质仅约3%左右；这实在是微不足道的小不点。
为了用上述观念解释观测事实，宇宙标准模型还认为：暗物质也有惯性，能构成引力场并参与引力作用，服从力学规律；暗能量在宇宙中分布均匀，它构成了斥力，也同样满足力学规律。即普通物质在普通时空中遵守的引力规律，也同样适用于暗物质与暗能量。
我们知道，参与电磁作用的物质，由于有电磁辐射就一定可观测；暗物质暗能量由于不可观测，就一定不参与电磁作用；对此就称它们是电磁力缺失的物质。
大爆炸宇宙标准模型给出的我们这个宇宙生成过程是：在爆炸约为10-35s的创生期，宇宙物质以夸克、胶子、正负电子对、光子等粒子状态呈现，统一的超引力先分化出了强力、弱力、电磁力；进入到约100s这一早期时代，在膨胀温度下降过程中就有了质子、中子、电子等基本粒子，并出现了原子核及各种原子，引力就开始起作用了。当宇宙到达10万年之后，宇宙进入近期，由于引力作用也使宇宙均匀起来，并形成了各种尺度的天体及星系。
为了宇宙标准模型形式化表述的自圆其说，宇宙又有约97%的暗物质与暗能量，即宇宙有约97%的物质缺失了电磁力。由此就又可以认为，在宇宙创生期，约有97%的物质统一的超引力并没有分化出电磁力，这就必然有如下理性推理。
宇宙生成过程中电磁力先于引力出现。暗物质与暗能量单独参与了引力作用、而不参与电磁力，这就只有以下两种可能：
1、宇宙中约97%的电磁力缺失的物质仍然保持在年龄约10-44s时、超引力还没有分化的创生期，这也要求温度极高（约1011K以上）、而且也并未膨胀。但现实宇宙根本就没有这样奇热的“火炉”。
2、宇宙生成过程根本就不是宇宙标准模型描述的那般情景，主流的标准模型表述的力作用统一、根本就不是那么一回事。
特别严重、而且显而易见的问题是：如果是约97%的物质不参与宇宙学演化，他们为什么不决定宇宙命运，而非得是约3%的物质把宇宙弄成了现在模样？又一个问题是，既然暗物质暗能量与普通物质一样也有惯性，也满足力学规律，它们为什么又变得不可观测？
显然，不论是上述哪一种可能，也都是宇宙标准模型、乃至现代物理理论的灾难。这样，从宇宙标准模型公理化系统就推出了在现代物理理论中完全矛盾的结论，完全违背了形式化公理化系统相容性的基本原则。为了与形式化数学相符，宇宙标准模型请出暗物质暗能量这个“尊神”，不是救了自己的驾，而是给自己捅了刀子。现代物理学在宏观方向，对宇宙探索形成的宇宙标准模型，不可靠不可信已是千真万确的了。
（四）
上述已有的结论是：现代物理学中，不论是微观方向深入到粒子内部的探索，还是宏观方向涉及的全宇宙，QM、相对论及现存理论的公理化系统，都不是进一步探索的可靠依据与出发点。
这一结论的实质是：美妙的QM与相对论虽然被证实是正确的，但它们都是有限真理。QM与相对论各自的公理化系统并不能完全相融，这就很明确的表明它们就都是有其自身适用条件的有限真理。
李政道教授2001年在北京人民大会堂的报告就指出，当今物理学有如下四大问题：（1）为什么三大作用的理论都是对称的，但实验结果却是不对称的，对称与不对称有什么关系?（2）为什么一半的基本粒子(夸克)不能单独存在，是看不见的?（3）为什么全宇宙中9O％以上的物质是我们看不到的暗物质?（4）至少知道了100万个类星体，每个类星体的能量是太阳能量的1015倍一l016倍，它们的巨大能量到底是从哪里来的?（3）
当今物理学有上述四大问题也就充分证明：现代物理学深入到粒子内部，或涉及全宇宙的探索，QM与相对论并不都有效，它们并不是解决自然界所有奥妙的普遍的终极真理。
不论是现代物理理论自身、还是用现代物理理论实现的探索，所有事实都清楚表明：现代物理学，不论是深入到粒子内部、还是涉及全宇宙的探索，对QM、相对论及其它现存理论的现代物理理论，都需要有革命性突破，从而使物理学实现又一次革命。
参考文献：
1、卢鹤绂，《高能粒子物理学漫谈》，上海科学技术出版社1979年版，第11页。
2、谢尔登•格拉肖，《趋向统一理论—织锦中的几个线头》，《世界科学》1995（3）。
3、新华网2001年10月7日专题报道：《李政道提出当代科学四大问题》。
物理学第三次革命探索（二）
物理学革命的基本特征
作者 苟文俭
如《物理学第三次革命探索（一）》所述：在对自然奥妙的探索中，不论是深入到粒子内部还是涉及全宇宙，对QM（量子力学）、相对论及其它现存理论的现代物理理论，都需要有革命性突破，从而使物理学实现又一次革命。
（一）
“物理学”即英语里的“physics”，最早见于古希腊亚里士多德的《物理学》一书。在古希腊，虽然阿基米德对力学的研究形成了著名的浮力原理，但古希腊的物理学涉及的是整个自然科学，研究的是自然界的总原理，实际是思辩的自然哲学。因此，从古希腊提出物理学以来，人类历史上对物理学整体观念实现的革命性突破已经经历了如下两次：
1、第一次革命性突破，应追溯到1543年哥白尼公开发表的《天体运行论》，后来又由伽利略开创了定量化的物理理论。
这一次整体观念的革命性突破、完成于以牛顿力学为核心内容的经典物理理论体系的形成。这也就实现了人类历史上物理学的第一次革命，它使物理学离开思辨哲学。如1590年伽利略在比萨斜塔所做的“两个铁球同时落地”的著名定量实验，就更正了亚里士多德关于“物体落下的速度和重量成比例”的错误论述这样，物理学的这一次革命纠正了亚里士多德的许多错误，也使物理学完全摆脱了神学的束缚，而成为了一门实证科学，开始了物理理论形式化的数学表述，把古希腊的物理学转变成了近代科学中最基础的学科。
2、第二次革命性突破，也可以上溯到1883年马赫在《力学史评》一书中对经典力学的批判，直到上世纪初QM与相对论的创立，把定量化的物理学深入到了细微的粒子世界、以及广袤的宇宙，以完全不同于经典物理理论的公理系统，再次改变了人们对物质世界的认识，将物理学再次引向了全新时代，实现了人类历史上物理学的第二次革命。
可以认为，物理学第二次革命完成于以相对论及QM为基础内容的现代物理理论体系。因此，如果我们实现了对现代物理学的革命性突破，也就在人类历史上实现了物理学的第三次革命。
（二）
完成物理学革命的物理理论的基本特征，即是本文所称的物理学革命的基本特征。
总结完成于经典物理理论与现代物理理论的两次物理学革命，从物理理论自身实现对描述对象表述的角度考虑，就很容易得到物理学革命有如下基本特征，对此也称是物理学革命的表述基本特征。
1、理论对描述对象的表述，都有由全新依据及出发点形成的公理系统。
物理理论的公理系统，包括物理理论的公理及表述需要的基本概念这两个部分。物理学中，物理理论的公理是对描述对象做形式化表述、构成物理理论逻辑体系的出发点，它来自人们的经验知识，是真的但不可证明，满足戈德尔不完全定理，即是一种不需要证明的自明之理。
经典物理理论表述依据，是建立在质点、连续化能量、静止时空的基本概念之上的，其公理是欧几里德几何公理及牛顿力学三大定律。对在经典物理描述的宏观低速范围建立起来的分析力学，这样的公理都具有能够推导出任何物理定理的完备性，具有它们不能彼此取舍的独立性，和相互无矛盾的相容性。因此可以认为，实现物理学的第一次革命的牛顿力学的公理系统，在经典物理描述范围内是自洽的完美的。
分析以QM与相对论的现代物理的公理系统：QM表述是建立在点粒子、不连续能量、时空不确定的基本概念之上的，狭义相对论则建立在质点物质可变、连续化能量、时空相对性的基本概念之上的，广义相对论则是建立在质点物质惯性质量与引力质量相等、连续化能量、非欧几里德几何时空的基本概念之上的。现代物理不同理论在它们各自描述范围，也都有由经验知识归纳总结出来的、可以导出其各自物理定理、相互不能取舍和无矛盾的公理。但很容易看清楚：形成现代物理不同理论的基本概念、及由经验知识归纳总结出来的公理，有些又是互不相容的。因此，现代物理理论体系虽然完成了物理学第二次革命，但其公理系统在现代物理理论描述涉及到的整个物质世界，又远远不及牛顿力学公理系统在经典物理描述范围内那么自洽和完美。
2、有完全不同的逻辑体系，对物质世界或自然界的理解，也都形成了完全不同的观念。
物理理论形式化表述体系，也称是物理理论逻辑体系。经典物理与现代物理由于各有完全不同的公理系统，其逻辑体系自然也就完全不同。这已是显而易见的事实了。
物理学对物质世界或自然界的理解，主要体现在物质世界的构成、运动与能量、时空等观念上。在古希腊的物理学中，物质世界由理想化的抽象原子构成，认为时空是一片混沌，自然现象由神主宰，没有明确的运动与能量概念。物理学第一次革命后，在经典物理学中，物质世界由形成元素的不可分的原子构成，认为时空绝对静止，天上与地上的运动都有统一的规律，也均可以用以某种形式连续变化的能量来表述。物理学第二次革命后，又形成了原子可分、元素可变、物质有波-粒二象性、能量分立、质能互换、时空随物质存在变化而变化等现代物理学的全新观念。
3、完成物理学革命的新理论，总是以已有的科学成果为发展起点，体现了对过去理论成果的全面继承。如经典物理理论，就完全继承了古代物理学原子论的科学思想，而现代物理理论，从夸克到超弦及形式化表述，既继承了古代物理学原子论的科学思想，也完全继承了伽利略物理理定量化的科学思想。而且，物理学的每一次革命，也都有效解决了过去旧理论完全不能解决的疑难问题。
4、都完成了物理学逻辑体系的大综合。如经典物理理论中，牛顿的《自然哲学的数学原理》就形成了综合表述所有机械运动的逻辑体系，麦克斯韦电磁理论则是综合表述电、磁、光的逻辑体系，而现代物理则又是综合表述不同性质力的逻辑体系。
5、理论描述范围都实现了新的扩展。如由于能量守恒原理的发现、麦克斯韦电磁理论的成就以及分子运动论的建立，经典物理就包罗了大至日月星辰，小至原子、分子的运动，而现代物理理论则试图囊括小至基元、大到宇宙学大尺度结构的所有实际可能的物质存在。
（三）
每一次物理学革命，最终不仅会引起人类理解物质世界观念的根本转变，也引起了人的思维意识、观察手段、生活方式的根本性转变。因此，在社会学意义上，物理学革命就还表现了以下两个不容忽视的方面。
1、第一个方面，是每一次物理学革命都带动了人类自然科学、哲学、思想的大飞跃，也带动了各个领域的技术革命，推动了人类社会巨大进步，为人类文明开辟了新纪元。
如实现第一次物理学革命的牛顿力学创立以后的一两百年间，不仅自然科学界，连心理学、经济学和社会学工作者，都企图用力学的方式来解决它们各自的问题；而经典热学则带来了以蒸汽机的使用为标志的人类社会的第一次工业革命，经典电磁理论则又使人类社会从机械化跃变为了电气化，实现了机械能、光能、热能、电能间的相互转化，形成了人类社会的第二次工业革命，并进一步转变为了西方的近代工业文明，使人类在政治、技术、社会形态等各个方面都跃上了一个新台阶。
又如实现第二次物理学革命的的现代物理理论，就为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学的发展奠定了理论基础，开创了人类文明史上的信息技术、新能源技术、新材料技术、生物技术、空间技术和海洋技术领域的革命，不仅极大地再一次推动了人类社会经济、政治、文化领域的变革，而且也引起人类劳动方式和生活方式的变革，使人类社会生活和人的现代化发展到了今天这样的高度，形成了人类文明史新的里程碑。
2、任何历史时期，人们过去思维习惯形成的常识常理，也就成为了这个历史时期的社会主流价值观。革命对认识观念的革命性突破，也总是要背叛社会的常识常理，背叛主流的价值观。在物理学领域，物理学革命自然也要背叛现存物理学形成的主流价值观，这也首先就表现在对坚持现实主流价值观的权威的冒犯。这就是物理学革命在社会学意义上表现的不容忽视的第二个方面。
如狭义相对论中，运动的尺要缩短钟要变慢,任何物体运动速度都不可能超过光速。这些显然都为十九世纪的物理常识所不容；又如QM的波粒二象性、物理量的不可对易性、不确定度量关系、互补原理等等，也都与典型物理概念格格不入。
社会学意义上物理学革命在这个方面的表现，对物理学的革命者来说往往要付出巨大代价。对此最典型的事件，就是在十六世纪物理学第一次革命开始期间，欧洲的布鲁诺为宣传地球不是宇宙中心、一切自然现象都有共同的物质基础、自然界万物皆处于普遍联系与不断运动之中等朴实的物理学观念，由于是对当时罗马天主教教义主流价值观的背叛，竞被判死刑而被活活烧死。
当然，在人类文明高度发展了的今天，我们并不担心开展物理学第三次革命、就会被坚持物理学主流价值观的权威们判死刑烧死，但在我国一些坚持物理学主流价值观的人，他们不仅把QM及相对论这些相对真理捧成了与宗教教义无异的绝对真理，更是以此招摇过市，唯我独尊、排斥学术异己，对敢于对这种绝对化价值观说“不”的人之厌恶，与当年罗马天主教徒厌恶布鲁诺并无什么两样。
在社会学意义上，物理学革命上述这两个方面的表现，也就构成了物理学革命的社会学基本特征。
（四）
总结物理学革命的表述基本特征，在逻辑上物理学革命又具有以下基本特征：
1、对实现了革命的物理学理论，其依据及出发点是全新的公理系统，这就注定了会形成新的逻辑体系，是有全新逻辑体系的全新物理理论。
2、对实现了物理学革命的全新物理理论，作为理论表述出发点的公理，及作为描述依据的基本概念，都是从自明的经验知识归纳总结出来的，是真的但又不是由任何现存理论演绎出来的。
3、实现物理学革命的全新物理理论也总是对过去全部理论成就的继承，也总是对物质世界整体存在的描述，实现的也总是物理学整体观念的革命性突破。
上述这些也就统称是物理学革命的逻辑学基本特征。据此，我们就很容易澄清关于物理学革命的如下两种不确切或不正确的说法。
第一种说法，出现在一些史学家对二十世纪物理学史的回顾。他们认为二十世纪物理学发生了三次革命：第一次革命始于1900年普朗克的能量子假说，完成于QM；第二次革命完成于爱因斯坦创立的相对论，二十世纪下半叶出现的非线性科学，它发现了混沌现象及其非线性规律，是人类认识自然的一次飞跃，标志人类认识自然由线性现象进入非线性现象，被认为是继QM与相对论之后，二十世纪物理学的第三次革命。
实际上，QM也好，相对论或非线性科学也好，它们描述的都是物质世界的各个不同领域，是对物质世界各个不同领域、分别实现的认识论观念的革命，不是物理学整体观念的革命性突破，不满足物理学革命的逻辑学基本特征的上述第三条，不属于可以描述物质世界整体存在的物理学第三次革命。
第二种说法，出现在当今一些立志对物理理论创新的探索者，他们根据数学规律、或哲学原理，通过对现代量子场论或宇宙学理论的某些修正，得到了不同于量子场论或宇宙学理论的一些新结果，于是就认为自己实现了物理学的革命。
根据数学规律或哲学原理，通过修正现代量子场论或宇宙学理论得到的新理论，不论解决了现代物理学的什么困难，在观念上对QM与相对论实现了多少突破，因为不满足物理学革命逻辑学基本特征的上述第一条和第二条，也都不能称是物理学革命。
物理学第三次革命探索（三）
实现物理学第三次革命的标准与要求
作者 苟文俭
实现物理学第三次革命的标准与要求，是指实现物理学第三次革命的物理理论应该满足什么要求，以及具体应该怎么去做才算是在进行物理学第三次革命，而不是讲物理学第三次革命已经做了些什么。
如《物理学第三次革命探索（二）》所述，物理学革命有其表述基本特征，以及社会学和逻辑学基本特征，这就规定了实现物理学第三次革命的严格标准，也规定了我们到底应该怎么去做，才能称得上是物理学的第三次革命。
（一）
根据物理学革命的表述基本特征，从物理理论自身实现对描述对象表述的角度考虑，对实现物理学第三次革命的理论本身必须严格满足以下要求。
1、在对描述对象的表述中，要有不同于QM与相对论的、由实现表述的出发点及表述依据的公理系统。也就是说，探索创建实现物理学第三次革命理论的出发点，既不是微观方向上的量子场规范理论的公理，也不是涉及宇宙学范围的广义相对论的公理，因此，在创建实现物理学第三次革命理论时，它的公理系统必需离开QM与相对论另起炉灶。
对实现第三次革命的物理理论的公理，称是物理学第三次革命公理；理论表述依据的基本概念，也称是物理学第三次革命的基本概念。容易理解：与运动有关的这种基本概念，就不可能是QM中对粒子个体运动存在描述使用的波-粒二象性、能量动量测不准，而与时空有关的这种基本概念，也决不可能是相对论中的时空相对性、或弯曲黎氏空间等等。
物理学第三次革命的基本概念及公理形成的公理系统，也称是物理学第三次革命的公理系统。
2、有完全不同于QM与相对论的逻辑体系，对物质世界或自然界整体的理解，也一定形成了完全不同于QM与相对论的观念。
对实现了物理学第三次革命的物理理论的形式化表述体系，也即是实现物理学第三次革命理论逻辑体系，它也应完全不同于现代物理逻辑体系。
3、全面实现了对物理学历史的继承，对现代物理理论，也既要与已有的所有有效描述自洽，也还要实现对已有成果的全面继承，并能够解决现代物理理论不能解决的疑难问题。
4、物理学第三次革命理论逻辑体系、应比现代物理逻辑体系的综合性更强。这就要求不仅完全克服了QM、狭义广义相对论逻辑体系各自的不协调，是统一表述所有不同性质力的逻辑体系，也还要为表述物质世界统一性及其各个方面提供有效描述要素，向能够表述“包罗万象” 的物质世界迈出一大步，或者就可以是表述“包罗万象”的物质世界的逻辑体系。
5、描述范围会超过现代物理理论，不仅要从组成粒子的基元扩展到宇宙学的大尺度结构，也还可以自动涉及物质世界“包罗万象”的所有不同领域不同方面。
（二）
根据物理学革命的社会学基本特征第一个方面的表现，实现第三次革命的物理理论、一定会再次带动人类自然科学、哲学及思想领域的大飞跃，也会带动各个不同部门的技术革命，要在更高层次上推动人类社会进步，为人类文明开辟又一个新纪元。由此就容易理解：实现物理学第三次革命的物理理论，也一定会成为现代科学，包括自然科学的各个分支、社会学各个领域开创全新的研究起点，必将摧生出今天所没有的新技术，有效解决人类生存面临的现实问题，而且也必然再次改变现代人的思想观念、生活方法，从而构成人类社会在政治、技术、社会形态等各个方面，都跃上了一个我们现在还很难描述的新台阶。
实现物理学第三次革命的物理理论，还会违背今天由现代物理理论形成的常识常理，要背叛今天物理学常识常理形成的主流价值观，这当然也会首先表现在要冒犯坚持当今物理学主流价值观的权威。这就是物理学革命在社会学意义上表现的不容忽视的第二个方面、对物理学第三次革命构成的又一个社会学标准。
物理学第三次革命这种社会学基本特征的直接结果，是实现革命的新理论总会被主流置之不理，会被某些物理学权威极力阻挠或反对。在物理学史上就有很多这类事例。如爱因斯坦的光量子量论和光电方程，当时就“遭到了冷遇。人们认为这种把光看成是粒子的思想与麦克斯韦的电磁理论抵触，是奇谈怪论。甚至量子论假说的创始人普朗克也表示反对。”（1）普朗克的量子假说（2），卢瑟福的原子核模型（3），在提出来的最初好几年也均无人问津。
如我国著名物理学家倪光炯教授所述：“全部科学史表明：当一种成熟的理论或观点已被绝大多数人所接受后，便形成所谓‘主流’，研究中随大流或‘赶热门’便成为了常见现象。然而自然界比人更富想象力，新的较大的发展，要求越出主流，另辟蹊径，要求抛弃一些过去的成见（或偏见），即要求一个研究者及时而坚决地改变自己原来不正确的思想。事实上，很少有人能做到这一点”。（4）
在当今，由于QM与相对论的成功在人们心中树起了丰碑，也构成了至高无上的权威，其成见或偏见已是根深蒂固，进行物理学第三次革命要突破它们，离开它们，不仅会有某些物理学权威极力阻挠和反对，也更需要我们在情感上承受很多，这也就更是困难重重了。
面对物理学第三次革命社会学特征的影响，在当代，我们每个人、特别是物理学工作者，都面临了支持、推动或阻碍物理学第三次革命的决择。
（三）
根据物理学革命的逻辑学基本特征，实现物理学第三次革命的物理理论，在逻辑上必须满足如下要求。
1、形成逻辑体系依据和出发点，既不是量子场理论的公理化系统，也不是相对论的公理系统，而是物理学第三次革命的全新公理系统。
实现物理学第三次革命的物理理论的表述对象，是“包罗万象”的物质世界。因此，实现物理学第三次革命的物理理论的全新公理，不仅应当克服现代物理不同理论的公理相互之间的不自洽和不完美性，在对“包罗万象”的物质世界描述的形式化表述中，还必须具备形式化数学理论的公理如下一般特性。
（1）能推导出包括生命及宇宙学在内、描述物质世界“包罗万象”的各个方面的物理定理，使物理学第三次革命的公理具有完备性。
（2）不同公理内容不可彼此替代，即物理学第三次革命的公理还具有独立性。
（3）不同公理内容相互无矛盾，包括推导出的描述“包罗万象”的物理定理无矛盾，使物理学第三次革命公理彼此也具有相容性。
2、在实现第三次革命的全新物理理论中，理论表述依据的基本概念，及作为理论形式化表示的公理，也满足了戈德尔不完全定理：它们都是来自物质世界中普遍的经验知识的归纳总结，是自明的真的，但决不可能由某个理论推导出来。
实现了第三次革命的物理理论、应当属于物理理论创新的第一流研究成果，其探索的可靠方式只能是分析归纳法，而不是形式样化表述演绎法，对此倪光炯教授也有深刻总结；他说：“物理学史表明，真正重要的第一流研究成果，从来不是靠演绎法推算出来的，而是靠分析归纳法”，“演绎法当然也很重要，但它的结论实际上早已隐含在大前提之中了”；“从‘战术’上看，做演绎法似乎很保险，但从‘战略’上看却不见得。”（5）
3、不仅是对包括现代物理理论在内物理学历史成就的继承，包含了现代物理理论的合理内容，也总是对“包罗万象”的物质世界整体存在表述，也构成了全新的整体观念。
根据以上论述，物理学第三次革命就还应当有以下两个特点：
1、物理学第三次革命的全新观念，不是象二十世纪初的QM、相对论及二十世纪下半叶出现的非线性科学那样，只是在物质世界各个不同领域分别形成了革命性突破，而是物理学整体观念的革命性突破。
2、物理学第三次革命，不是通过对现代量子场论或宇宙学理论的某些修正、来得到了一些不同于量子场论或宇宙学理论的新理论或新结果，它不论是公理系统，还是逻辑体系的形式化表述，都具有完全不同于现代物理理论的彻底性。
（四）
粒子的基本组成单位，也就是构成物质世界的最基本单元，一般也称是基元。基元实现存在的具体方式称是基元存在内容。由基元组成的物质世界的所有客观存在之物，都统称是客体。当然，基元也属于客体。客体实现存在的具体方式，也称是客体存在内容。
物质世界构成于粒子，产生出物质世界“包罗万象”的最终根源，都只能由基元存在内容来决定。即实现第三次革命的物理理论、要表述“包罗万象”的物质世界，就应当以基元存在内容为依据。
我们又怎么样才能寻觅到有确定存在内容的基元呢？对此物理学的事实使我们很容易有如下两点理性化的思考：
第一点：基元应当首先组成粒子，而粒子就产生于受激发真空，说明基元一定存在于真空，因此真空有可以形成基元的基本组成单位，对此就称是真空基本单位，它也仍是客体。
第二点：我们只能以真空受激发的可判定事实为依据去认识真空基本单位，而真空基本单位又只会是存在于真空受激发的“点”位置。由此就可以确定：真空被激发“点”位置的可判定事实，也就是确定其存在内容的依据了。
由于真空基本单位也属于客体，它的存在内容与由它产生的可判定事实之间的相互关系，就必然遵循一般客体存在内容、与一般客体产生的可判定事件之间相互关系的一般规律。因此，我们就可以从物质世界最普遍的客体存在事实中、归纳总结出客体存在内容与由客体产生的可判定事件之间相互关系的一般规律，由于这是认识基元存在内容的第一个规律，因此这也就是物理学第三次革命在物理上的第一公理。
再以上述第一个公理为依据，根据从真空“点”位置受激发的现象事实，就可以得到真空基本单位有什么存在内容的具体结论；由于这是具体认识基元存在内容的第二个规律，因此它也就是物理学第三次革命在物理上的第二公理。
根据上述论述不难理解：构成表述物质世界“包罗万象”的物理理论逻辑体系的出发点，即实现物理学第三次革命的公理化体系中，物理上的公理，也就是弄清楚基元存在内容到底“是什么”的两个规律；而实现物理学第三次革命的基本物理概念，也就只能从基元存在内容来归纳抽象。
把对真空的探索、视做是解决现代物理理论问题的关键，这也是现代物理学界的普遍共识。但用物理学第三次革命的视角去考虑，对真空的探索就不仅仅只是解决现代物理理论问题的关键，而是构建物理学第三次革命公理系统的依据，其中最根本之处就在于，我们在观察真空时，千万不要戴量子场规范理论的“有色眼镜”。即要实现物理学第三次革命，在对真空的认识上、就应当离开由量子场规范理论形成的常理或常识。
参考文献：
1、2、3，郭奕玲 沈慧君，《物理学史》，清华大学出版社，第240页、238页和265页。
4、5，见《文科物理 －物理思想与人文精神的融合》结束语，倪光炯、王炎森著，高等教育出版社，2005年7月版；转引自2005年12月16日《科学与人文论坛》第二版。
（原文来自： http://bbs.voc.com.cn）
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