abc2012
介绍一本关于对物质世界看法的书。
正文
由于无法将书中的图和公式写在博客里，如果对本书的内容感兴趣，可email：jyutao@yahoo.com得到免费全文。
英文版可在以下网址下载：由于英文版是通过出版商发表的。无法提供免费全文。见谅！
http://itunes.apple.com/us/book/unified-theory-of-matter/id496295676?mt=11
统一物质的理论 （Unified Theory of Matter）
姜玉涛（Yutao Jiang）姜慧怡（Huiyi Jiang）
2011.11
目 录
前言
第一章 物质的基本组成
第一节 电子湮灭实验
第二节 电场和磁场的关系
第三节 电场的基本性质及电子和正电子的结构
第四节 电子和正电子的作用
第五节 力
第六节 电荷
第七节 原子核的构成
第八节 重力场
第九节 M1=aM2 的物理意义
第十节 场密度
第十一节 低密度电场的带电粒子的存在
第十二节 物质的无边性及物体的相对意义
第十三节 真空
第二章 运动
第一节 为什么物体要运动
1） 滚动
2) 平动
第二节 运动的描述
第三节 动量和动能
第四节 速度和质量的关系
第三章 光
第一节 光子的运动（1）
第二节 光的波动性
1）介质波
2）非介质波
第三节 光子的吸收和发射
第四节 光子的运动（2）
第五节 光速
第四章 能量
第五章 一些其他的物理现象
第一节 质子的结构和稳定性
第二节 为什么核外电子的运动是量子态的？
第三节 中子的相对稳定性及其在原子核中的状态
第四节 核反应中粒子的复杂性
第五节 量子理论的成功及其局限性
第六节 中子星
第七节 黑洞
第八节 质量和重量
第九节 宇宙射线
第十节 红移和蓝移
第十一节 暗物质
第十二节 平行排布的电场
第十三节 反物质
第十四节 电子的自旋
第十五节 物质波
第十六节 力的统一
第十七节 变化的本质
第十八节 存在
第十九节 测不准原理
第二十节 守恒定律的绝对和相对性
第二十一节 物质时间和空间的关系
第二十二节 数学在物理学及科学中的作用
第二十三节 宇宙总结
前言
这是一本怎样的书哪？究竟什么人会对这本书感兴趣哪？我曾经把本书的主要内容寄给过一些做物理学工作的人。有些人提出理论物理怎么可能没有数学推导呢。我反复考虑了这个问题。但就目前的数学，至少就我的数学知识，我怎么也无法把书的内容用数学来表述。但本书所讨论的问题的确都是物理学上的基本问题，象力，电荷，能量等概念。不同的是讨论的出发点是从物质的基本组成入手的。这又象是化学工作者的思维方式。也许应该叫用化学的思维来解释物理问题更为合适些。所以说如果你认为自己有很好的数理基础，而又想更多了解一下其他人对物质世界的看法。你可能对此书感兴趣。也许你会发现合适的数学表述来完善书中的表述。如果你是化学家，而对一些基本的物理概念感兴趣，也许你会对本书感兴趣。
这本书从物质的基本组成入手，然后阐述了力的本质，物体为什么带电？能量到底是什么？物体为什么会动？光到底是什么？变化到底意味着什么？黑洞为什么会吸引所有的物体等等一系列问题。
第一章 物质的基本组成
科研的目的是认识物质世界，从而达到为我所用。所以说物质的组成及其性质应是科研的最为重要的部分。一旦我们知道了物质的组成和各组成的性质，他的一些其他性质就容易理解了。 就目前的科研结果。物质的组成可分为两大部分：一部分是粒子象电子，分子等等。另一部分则是场，象电场，重力场等等。现在的问题是这些粒子之间，场之间以及场和粒子之间是什么关系呢？这些关联又能告诉我们什么呢？究竟什么是物质的基本组成成分呢？
第一节 电子湮灭实验
基于狄拉克的预测，美国物理学家安德森（Carl D. Anderson）从实验中证实。当伽玛射线通过原子核附近的强电磁场时被分裂成两束带电的粒子：一束是带负电的电子，另一束是质量相同，但带相反电荷的正电子。反过来，当正电子和电子相遇时便会产生伽玛射线。
现在我们从组成上来讨论这一现象。我们知道伽玛射线是电磁波或者说是电磁场。当伽玛射线的电磁场和原子核附近的电磁场相遇时可能会有两种情况发生：一种是伽玛射线中的电磁场被分裂，这里的分裂是说电磁场被分裂成两种不同于电磁场的成分。一种成分形成了正电子，另一种变成了电子。另一种情况则是伽玛射线中的电磁场没有被分裂，而是结构发生变化从而形成了电子和正电子。
先来看第一种情况，如果说伽玛射线里的电磁场被分裂成两种不同的成分，这两种成分分别组成正电子和电子的话，那么电子和正电子该是分别由这两种成分构成。但实际的情况却是电子和正电子都是由电场包围着。另外从逻辑上讲如果原子核附近的电磁场能够分裂伽玛射线中的电磁场，他也应能够分裂他自己。这和实际的情况是不付的。因为原子核外围是由电场包围着的。
再来看第二种情况，伽玛射线中的电磁场没有被分裂，只是结构变化而产生了正电子和电子。那么就可以说电子和正电子是由电磁场组成的。这一点在传统的物理学上是很难接受的。但随着以下的讨论，问题会变得越来越清楚。
第二节 电场和磁场的关系
磁场是电场或带电粒子运动时产生的。即使是永久磁铁的磁场也是由于电子在磁铁内部做环流运动而产生的。我们可能会说运动的电场会变成磁场。如果这一说法成立的话，运动的电场会源源不断地变成磁场，最后电场将会消失而全部变为磁场。但事实上则不然。磁场只是伴随着电场而存在。这就说明磁场不是一种独立存在的物质。他是电场运动时产生的一种现象。
如果把第一节和第二节的讨论结果综合起来的话。我们就可以说，伽玛射线，电子以及正电子都是由电场构成的。下面我们来一步一步地讨论这种说法的合理性。
第三节 电场的基本性质及电子和正电子的结构
我们都知道电场是趋于相同方向取向而且密度均匀分布的。那么一组电场将会象图一的排布。这种排布在中间的部分是不会有问题的。但在边缘的位置就无法保证其密度的均匀性了。因为在边缘的位置，一面是一定密度的电场，而另一面电场的密度则为零。为满足其趋于均匀的性质，只有一种结构是合理的。那就是图二的状况，电场矢量呈辐射状排布。从外观上看整体象一个球。球的中心由于电场的相反方向的排斥而是空的。电场的密度从中心向外逐渐降低。由于电场的方向性，这种排布有两种可能：一是电场的方向指向球心，另一种是方向指向球外。而且两种可能是均等的。这刚好和电子和正电子的结构相吻合。
另外还有一种相对稳定的排布是环状排布（如图三）。我们将在以后讨论。
图一 平行排布的电场
图二 辐射状排布的电场
图三 环状排布的电场
接受这一观点的障碍在于我们通常认为场是无形的，无重量的东西。粒子则是有形，有体积的东西。其实场是伴随着粒子而存在的。如果粒子和场是分立的东西那么我们应该见到没有场包围的粒子。象没有电场的电子，或没有重力场的星体。但我们从来没见过这种物体。我们总是把场和粒子分开来讨论。从来没考虑过他们为什么总是共同存在。随着以下的讨论我们会看到电场并不总是松软无形的，电场的相对密度决定了场是否是松软的还是坚实的。
第四节 电子和正电子的作用
当电子和正电子相遇时(如图四)，由于他们电场的取向他们是相互吸引的。但随着彼此之间距离的接近，C1 和 C2位置的电场趋于反方向排布，以及弯曲部分的弯曲越来越大，排斥作用逐渐加大，最后将在某一点达到平衡。这便是伽玛射线的光子结构。以后在讨论光子的章节里我们会讨论为什么这种结构会使光子运动的很快。
图四 电子和正电子相遇
第五节 力
我们知道电子和正电子之间存在着吸引力。从我们以上的讨论不难看出：力是电场在趋于合理排布时所产生的一种现象。当电子和正电子被放到一个系统中，彼此的电场趋于向合理的结构过度。看上去他们之间有一种互相吸引的作用。我们以后的讨论会发现粒子和重力场都是由电场构成的。所以我们可以说力是构成物质的电场趋向合理排布所产生的一种现象。
第六节 电荷
当粒子被放到电场中如果粒子沿着电场方向运动我们称粒子带有电荷或带电。从我们得出的电子和正电子的结构看，他们是带电的。这和事实是相符的。如果粒子中的电场平行排布（如图一），那么粒子是不带电的。所以可以说电荷是电场辐射状排布所产生的一种现象。
第七节 原子核的构成
我们都知道核反应中无论放出的贝塔射线是电子还是正电子，反应过程中电荷是守恒的。我们前面已经讨论过电荷是电场辐射状排布所产生的一种现象。这就是说电子和正电子在核反应中从原子核内到原子核外其结构并没有发生变化。否则的话电荷不会守恒。从核反应所放出的阿尔法射线，贝塔射线和伽玛射线看。阿尔法射线是氦离子。伽玛射线是电子和正电子的结合。贝塔射线是电子或正电子流。从这一点看我们可以说原子核是由电子和正电子组成的。多个电子和正电子的组合在某些结构下是相对稳定的，这便是我们所见到的象质子，中子等粒子。所以我们可以说物体是由电子和正电子构成的。或者可以说物体是由电场够成的。
有人可能会想到核反应中所观测到的中微子或其他小于电子的粒子。这些将在核反应中粒子的复杂性一节讨论。但现在可以先将结论放在这里。那就是一切密度小于电子和正电子的粒子都是在核反应时形成的。
第八节 重力场
既然我们所见到的粒子是由电场构成， 那么又怎么来解释重力场呢？我们在前面已经讨论过物体是由电子和正电子构成。那么由于相同电荷粒子之间的排斥和不同电荷粒子之间的吸引。电子和正电子间排布一定是相间的(如图五所示)。同样道理，当两个物体相距一定距离时他们一定趋于相互吸引。这便是我们所见到的万有引力。其实重力场是方向交替的电场。物体外围的场的密度是和物体的质量成正比，和离物体的距离成反比的。所以万有引力和物体的质量成正比，而和他们之间的距离成反比。
图五 万有引力的本质
Christian Beck and Michael Mackey从实验中发现当电磁发射的频率低到某一值时。发射的光子便消失了。于是他们试图用暗能量来解释这种现象。其实这种现象刚好和我们讨论的重力场是交替的电场相吻合。由于重力场是低密度的电场，当光子的频率低到小于重力场的密度后光子的结构便会被破坏而消失。这种频率的极限应随着重力场密度的降低而降低。这也同时证明了重力场和电磁场间是可以相互转换的。关于Christian Beck and Michael Mackey实验的解释。建议读者在读完光子的吸收和发射以后再来读。放在这里只是为了全书的结构更规整。
综上所述我们可以说物质世界是由单一成分电场构成的。
说到这里人们自然会产生一个问题。既然所有的力都是电场之间的作用，那么为什么各种力之间作用的大小有着很大的差别那？以上只是讨论了力的本质。力的大小和物体的结构以及物体间的位置是相关的。这个问题我们放在力的统一一节讨论。
第九节 M1=aM2 的物理意义
现在来看一个不谋而合的例子。有两个物体，他们的质量分别是M1和M2。那么根据现代的物理学我们不难写出M1=aM2, a是两个物体质量差别系数。假设M1由两种基本成分组成，M2也由两种基本成分组成。那么M1和M2的质量怎么能进行比较那？只有当M1和M2构成于一个相同的成分时才能进行比较。这就是说尽管我们以前没有人明确指出所有物质构成于一个相同的组分，但我们一直在用着这一结论。
第十节 场密度
既然我们已初步认识到物质是由电场组成的。那么物质从组成到变化是遵循一个什么原则呢？这便是：场密度决定着物质的结构和变化。当两种结构的电场相遇时。低密度的电场会被迫沿着高密度电场的取向而取向。象电子和正电子，一旦中心部分的电场取向形成，外围的电场便会沿着相同方向延伸出去。当我们讨论完光子的结构后。我们会更清楚为什么光子会被物质吸收和发射。
我们已经看到。所谓的粒子是辐射状的电场。同时也已经看到，高密度平行的电场可以破坏掉低频率的光子。所以说我们任意通过的松软无形的电场对于低密度的光子则是不可逾越的。
从目前的结果看在辐射状排布的电场中，电子和正电子的中心部分具有最高的场密度。
第十一节 低密度电场的带电粒子的存在
我们已经说过电子和正电子的中心电场密度达到最大。那么类似结构但中心电场密度较低的带电粒子应存在。理论上讲任何密度低于电子和正电子的带电粒子都应存在。但由于它的低密度性，它会很快被破坏而变成光子。这在讨论完光子的形成后会变得更清楚。低密度的带电粒子是一个自然存在时间很短的粒子。这样我们就可以很容易理解the Fractional Quantum Hall effect了。
所以在原子核内部不会有其他低密度的电场的粒子存在。在核反应中产生的密度小于电子的粒子都是在反应过程中形成的， 象中微子等粒子。详细的讨论会在讨论核反应中粒子的复杂性里讨论。
第十二节 物质的无边性及物体的相对意义
因为我们在本书的最后一节才会讨论宇宙的结构问题。从现在直到本书的最后第二节讨论的都是宇宙内的物质的问题。请不要混淆。
从物体的组成成分电场以及电场的性质我们不难看出，物体是没有严格的边界的。象电子，它的电场会延伸至很远直至它和另一个粒子相遇。重力场也是一样，它总是从物体表面发出直到它与另一物体相遇。从这一点看把粒子和场分立的来考虑是不切实际的。因为实际上它们从来没有分离开来，它们是物质的不同部分，我们通常认为分立的物体实际上是和其它物体通过电场相连接的。我们通常所说的边界只是基于我们的感官所定义的边界。从电场的水平看物体是没有边界的。
第十三节 真空
我们前面已经提到通常情况下我们总是认为物体是有质量和体积的东西，而场则是松软无形的。通过一系列的讨论我们可以看到，物体是没有一个严格边界的。我们通常所说的边界是人的感官或光子被反射时的边界。对于同一物体,不同的波长的光的反射界面是不同的。所以感受到的边界也是不同的。象我们可任意穿过的重力场对于低频率的光子则是无法逾越的。
由于物质的无边界的性质，只有在正电子和电子的中心和光子的双球的中心是没有电场存在的。我们通常所说的真空是没有粒子，象原子，分子的空间。但场和光子是存在的。
第二章 运动
尽管上一章我们说所有的物质都是相互连接着的，但当我们在对某一特定物体做研究时，我们还是将研究对象和其周围的环境分离开来的。象我们在研究桌子时我们是不会考虑他周围的重力场的。因此以下要讨论一些所谓分立物体的一些性质。首先从物体的运动开始。
运动可以说是贯穿于物理学的一个话题，从机械运动到相对论，运动几乎伴随于所有的物理学理论。下面我们将分两部分讨论运动，一是物体为什么要动，二是运动的绝对性和描述运动的相对性。
第一节 为什么物体要运动
我们已经讨论过构成物质的电场趋于均匀的排布。如果物体间电场不能满足这一性质时物体便要改变彼此的位置而使其达到这一状态。于是便产生了力和运动。
1) 滚动
象构成物体的电子和正电子的球状结构一样，电子和正电子组合的相对稳定状态也多半是球态，象原子核，星体等等。这种结构使其很难与其周围的环境达到平衡而使其静止。当两个球体相遇时，他们彼此以相切的方式接触。物体间试图通过滚动来达到平衡，但他们永远也达不到平衡，所以这种滚动便一直进行下去。由于物体质量的差别，质量小的物体总是绕着质量大的物体滚动。象电子绕着原子核的运动。这种运动中物体间没有静的电场的传递。光子的运动是最典型滚动运动。这将在第三章作详的的讨论。
2) 平动
现在来分析一个简单的电子在电场中的运动。由于外部电场的存在，电子内电场原有的对称结构被扭曲，电子为摆脱这种扭曲便运动，如果外部电场为单电子产生的，那么就是电子与电子之间的作用。我们知道电子与电子之间是相互排斥的。在两个电子被放到一起时必须有一定的外力来推动他们才能使他们接近，在外力作用时电子周围的电场密度加大。当外力突然消失时便会有一部分多余的电场仍然留在电子周围，由于排斥作用电子向相反的方向运动，这些多余的电场便随着电子而运动，从而使电子无法回到其对称的状态。电子便会以一定的速度运动直至他和其他物体相遇或与周围所接触的电场作用而使这部分多余的电场转移到被接触的物体，其速度才会降低下来。
在一个由多个电子和正电子构成的物体，象原子核所产生的电场中，电场的方向是交替的。在不带电的物体周围两种方向的电场密度相等（如图六）。如果物体中一种电荷多于另外一种电荷。那么电场的密度就会不相等。比方说一个带负电的粒子电场方向向外的密度就要小于电场方向向内的密度（如图七）。所以总体上看物体是带负电的。如果一个电子被放在这种场中电子是会受排斥的。但在这种状态下，电子和物体的作用依然是排斥的。造成电子运动的因素同样是由于一部分多余的电场使电子无法回到原来的对称结构。
无论在哪一种情况下都是由于一部分多余的电场造成电子的运动。这部分多余的电场就是我们所说的动量或动能。他在与其他物体碰撞时会转移到所碰撞的物体。从而使被撞的物体失去原有的平衡而发生运动。
同样的道理，物体由于失掉一部分电场而使原来的平衡被破坏，也同样会造成物体的运动。
总之，物体由于获得或失去一部分的电场而使物体失去原有的平衡，使其发生运动。
图六 中性粒子表面的电场
图七 带负电荷粒子表面的电场
第二节 运动的描述
我们通常用速度来描述运动。这便产生了一个新的问题。那就是运动的相对性。如图八两个相同质量的物体。B是静止的，A以一定的速度V向B运动。如果假定A是静止的，那么B则以速度-V再向A运动。这个问题的产生主要是由于我们用以描述速度的长度是一个相对量。比方说C和D间的距离可以是CD或-CD这完全取决于你怎样选择坐标系。同样的道理时间也是一个相对的量。
图八 物体运动示意图
如果从A和B相撞时电场的传递来看。假设碰撞时电场从A转移到B。无论我们定义什么样的坐标，电场的转移是一定的，总是从A到B。
理论上讲我们可以定义一个绝对静止状态，那就是一个完全不受任何外界电场影响的电子或正电子所处的状态。但由于物体间的无法分离性，这种状态实际上是不存在的。所以理论上讲运动是有其绝对意义的。相对运动的概念是来自于我们对运动的描述。以及实际上绝对静止状态的难以发现。
这里要提到一点关于运动中系统内部各部分的状态改变。比方说两个完全相同的物体，一个放在地面上，一个放在运动的车上，那么相对于地面上物体，车上的物体的内部结构是不同的，因为他比地面上的物体多了一部分使其运动的电场。比方说当我们推车的时候，我们通过推动而使一部分电场转移到车上，这些电场使车上物体内的每一个质点的结构发生了变化，因而整体发生运动。如果车上的物体和车之间绝对光滑，电场则无法充分转移，所以当车动时物体就不能和车一起运动而出现滑动。所以说运动物体中内部的各个质点必须都发生了状态或结构的改变，整个物体才会运动。这一例子说明同一物体在不同的运动状态下其内部结构是不一样的。
从以上的讨论看运动是对物体的平衡程度的量度。我们可以用相对运动来描述物体相对于参照体系的平衡程度。但我们必须清楚，参照体系本身可能也在运动。真正衡量物体是否平衡，必须参照绝对静止态的电子和正电子。
第三节 动量和动能
我们以前不清楚动量和动能是什么东西，事实上动量和动能都是用其产生的效果来描述的。象用mv来描述动量，1/2mv2来描述动能等等。同样的道理由于速度的相对性，物体的动量和动能也都是相对的。如果我们用电场转移的量来描述运动的话，动量和动能是有其绝对意义的。动量和动能就是在物体碰撞时发生转移的那部分电场的量度。
尽管现在我们已经知道了动量和动能是对物体作用时发生传递的电场的量度。但用电场传递的量来描述他们也是很难的，第一是他难以检测。第二是往往所传递的电场同时也有可能转变成其他的形式，象光，热等。
在电子沿原子核一类的滚动中，物体间没有电场的传递。我们依然用角动量和动能来描述这种运动，但这种角动量和动能和平动动能是不同的。他们代表着粒子间的距离和相互作用的强度。
第四节 速度和质量的关系
这里要说明一下物质的质量和运动是否有关联。根据下面爱因斯坦的公式似乎速度和质量是有关联的。比方说一个电子的速度要想达到光速其质量会是无穷大，实际上电子只要和一个质量相等的正电子结合，他的速度就可达到光速。所以说速度或者说运动是和质量没有关系的。运动主要取决于物体间的不平衡程度。质量的增加和减小都可能造成不平衡，从而使物体运动。运动是完全和结构有关的。
（无法把公式写在这里）
这里m是物体运动质量，m0是物体的静止质量
第三章 光
在电子和正电子作用一节，我们已经提到了伽玛射线的光子结构。不难想象其他低能量的光子应具有相同的结构，但密度比伽玛射线低。也就是说双球中心的电场密度比电子和正电子的中心密度低。伽玛射线是质量最大的光子。
第一节 光子的运动（1）
在第二章里我们分析了滚动，象电子绕原子核运动。其实光子的运动是分析滚动最好的例子。光子内的正电部分和负电部分是一个最为不平衡的组合。他们试图通过滚动来达到平衡，但他们永远也达不到平衡，因此他们便一直彼此滚动下去。但不同的是构成光子的正电中心部分和负电中心部分大小相同，质量相等。这样他们不会使一方绕着另一方运动。于是他们便以一定的速度向前运动，但彼此之间是转动的。这种运动看上去象齿轮运动。所以说运动是光子本身的特性。他的速度是由其自身决定的，与发光体的速度没有关系。但光子和所通过的介质间的作用是始终存在的，所以光速是受介质影响的。
如果在光子的正电中心和负电中心画一直线，那么光子的电场分布是轴心对称的。这就说光子向垂直于这一对称轴线的各个方向的运动是均等的。他的运动方向取决于他的起始状态。一旦他在某种作用下方向确定，他便会沿着这一方向以其固有的速度运动下去直至他和另一高密度的介质相遇，象光的反射和折射等，他的方向才会改变。但无论方向如何，他的运动方向总是和光子中心的对称轴相垂直的。
第二节 光的波动性
尽管我们常见的水波和光波都有波动的现象，但他们在波动的本质上是不同的。
1） 介质波：
最为常见的波动现象是水波。由于波源某一点的简谐振动，使得其他部分发生波动。这一种波动的特点是某一点的运动是简谐振动的，但整体是波动的。波动是借助水这种介质来实现的。由于介质的存在当两束波相遇时来自两束波的力在同一点可以相加减。那么波的干涉现象便很容易理解。
2） 非介质波： 光子的波动现象则不然。下面我们来详细讨论。
光在运动时并不需要借助某种介质。他是自己向前运动的。就多个光子而然，向相同方向运动的光子彼此是关联着的。这种关联同时存在于相邻的光束间。 如图九所示，很明显光束是波动的。光的波长就是两个光子间的距离的二倍。高密度的中心电场的光子相互间作用较强，所以波长较短。反之亦然。
图九 光的波动示意图
当两束光发生干涉时，光子不可能由于彼此的作用而消失。但由于相邻光束间光子的相互关联，使其在通过狭缝后再相遇时发生作用，因而出现了在某些区域密度增强，某些区域减弱。如图十所示。暗区的光子由于彼此的作用而在亮区出现。从而出现了干涉条纹。暗的部分是光子由于排斥而没有光子出现，亮的部分是光子相互吸引而出现的部分
图十 双缝干涉示意图
第三节 光子的吸收和发射
光子同时具有正电和负电中心，当光子和原子接近时，他的正电中心和负电中心同时被原子核和核外电子所吸引。由于光子内的电场的低密度性，光子内的电场被迫沿原子核内的电场取向，从而使光子被破坏。这便是光子的吸收。如图十一 。
由于吸收了光子的原子具有了多余的电场，使得整个原子能量增高，电子远离原子核。这就是我们所说的激发态。当电子回复到原来的状态时，这部分多余的电场便以平行的状态释放出。由于平行状态的电场的不稳定性。他会迅速形成光子或其他中心密度小于电子的带电粒子，但由于带电粒子不能象光子一样快速离开发光物体他便会很快被破坏最后变成光子。可见光子由于其快速运动的性质而使其得以长时间稳定存在。也正是光子的存在和运动使得物体间能量得以传递。才使我们的物质世界这样丰富多彩。
另一种可能是两个光子或多个光子可能结合在一起而形成一系列粒子。也就是我们以后要讨论的核反应中形成的中微子（neutrino），这种粒子类似于电子和正电子形成质子，中子等粒子，所以光束中会有中微子的存在。但由于其密度低，他们没有电子和正电子形成的粒子稳定，极容易在强电场下被破坏。
由于伽玛射线内的正电和负电中心的电场密度较大，原子内的电场无法破坏他的结构所以他可以进到原子核内部。
图十一 光子被吸收示意图
由于光子内电场的低密度性光子是可能容纳更多电场的，所以说光子可能发生耦合。如果两个光子的电场的量的加和等于或小于伽玛射线内的电场密度，他们就有可能发生耦合。比方说一个单一频率的光，就可能部分耦合成频率高于一倍的光。这种耦合极易发生在光子形成的时期。
第四节 光子的运动（2）
通过对光子的吸收和发射的讨论我们看出。光子在被吸收时并不象一般机械运动时电场是向固定方向传递的。他的所有电场是被分布在电子的跃迁或热振动等类似的运动上。而不是加在整体的平动上，所以说在这种情况下，光子看上去没有平动动能和动量。
当光子和物体相遇而发生反射时，光子可能失去一部分电场而使其能量减低。从而使反射光的能量低于入射光的能量。这种现象就是光照可以使被照射的物体获得动能而运动（solar sails）。光子失去的能量便是物体获得的能量。
另一点明显的现象是当光子从光疏介质进入光密介质时速度下降，但当光子回到原来的光疏介质时又回到了原来的速度。这在机械运动中是见不到的。比方说一颗子弹打到墙壁时他的速度会下降，当他穿透墙壁重新回到空气中他的速度不会回到其进入墙壁时的速度。子弹在穿透墙壁时失去了一部分动能或动量，因而速度下降。光子则不然，他的辐射状的电场是和其周围的环境相平衡的。那么随着外围的场的密度的减小，他的中心的电场密度便会减小，所以他的波长也会变大，速度亦会变大，反之亦然。但光子在整个运动过程中并没有失去任何电场。
第五节 光速
想象光的运动好比两个齿轮的转动。光的速度是由两种因素决定的：一是齿轮的半径，波长大的光子有较大的转动半径，那么他转动快些。另一是齿轮的转速，波长小的光子由于作用较强，转动的要快些。这两种因素是矛盾的。不过就光在光密介质中的速度和波长成正比看，齿轮的大小起决定性作用。
前面已经提到，我们所定义的真空是指没有原子和分子存在的空间，但我们无法摆脱场的存在。其实当光穿过玻璃一样的固体时，也只是那部分通过原子和电子间的间隙的电场的光子才能穿过物体，与原子和电子相遇的光子将会被反射。这和光子通过我们通常所说的没有原子和分子而有场的真空是一样的。光速在同一介质中是和波长成正比的，所以光通过我们通常所说的没有粒子的真空时，光速是和光的波长成正比的。所以说爱因斯坦的关于真空中光速是一常数是不对的。
第四章 能量
我们已经看到光子在吸收和发射时的变化。当光子被吸收时，他的原有的结构完全被破坏，构成光子的电场全部和物体的电场结为一体而使物体的能量增高。一般的物体在碰撞时只有很小一部分的电场发生转移或交换，所以我们可以看出，能量是低密度的电场在物体作用时发生了转换的那一部分。由于他的低密度所以他的质量通常被忽略。
严格的讲动能和动量是很难达到守恒的。因为电场是趋于向着平衡的方向排布，那么这部分使物体失去原有平衡的动量更会趋于向热的形式转变， 从而使物体达到一个新的平衡。不过在物体碰撞的瞬间，可以近似地认为动能和动量是守恒的。
以上的讨论也能帮助我们更好的理解为什么功在不引起环境变化的情况下可以转变成热， 而反之则不然。因为热是一种更能使物体趋于平衡的状态。
牛顿第一定律中所说的物体在没有受到外力作用下保持其匀速直线运动的说法是不正确的。首先不受外力的作用是不存在的。物体之间是通过电场连接在一起的，彼此之间是相互作用着的。再就是随着平动动量向热的方式转变，物体的平动动能在减小，速度也会减小。
由于物质的无边界的性质，只有在正电子和电子的中心和光子的双球的中心是没有电场存在的。我们通常所说的真空是没有粒子，象原子，分子的空间。但场和光子是存在的。由于场的存在，他可以和其他物体作用或进行传递。这便很容易理解为什么会有真空能量了（Vacuum Energy）。
第五章 一些其他的物理现象
第一节 质子的结构和稳定性 物体的稳定程度总是由其内部结构和外部环境两点决定的。现在来讨论质子内部结构的稳定问题。
我们都知道质子是一个稳定的粒子。根据以上的讨论我们已经知道他是由电子和正电子构成的。由于粒子间电场的存在，多个粒子结合而形成的大一点粒子时，其质量用简单的将小粒子加和显然是不准确的。比方说质子的质量是电子质量的1836.15267245倍， 但实际上他可能含有1835，1837或其他个正电子和电子。不过从质子带一个正电荷来看。质子应是电子的奇数倍。而且正电子数刚好比电子数多一。我们取一个离1836.15267245最近的奇数来讨论以下的问题。假设质子质量是电子的1837倍，实际上可能是1835或其他的数值。因为他带有一个正电荷，那么不难算出他含有（1837-1）/2=918个电子和919个正电子。这些电子和正电子是怎么排布的现在还不是很肯定。但这并不影响我们来理解质子的稳定性。要想使系统稳定，近似于球态的结构应是最为理想的。因为只有球态才能使相同的粒子所处的环境相同。那么不难想象质子的中心是一个正电子，然后电子和正电子一层一层向外排布。随着半径的增大每一层的电子和正电子的数量随之增加。为保持每一层的平衡，同一层的电子数和正电子数应是相等的。这种排布的问题是层与层之间的排布并不是以刚好相间的方式排布。粒子间会彼此调整来试图使自己平衡。由于电子和正电子的球态结构，这种平衡只能是动态的，也就是说粒子间试图通过运动来达到平衡但永远也达不到平衡。这也是很难确定质子内部电子和正电子排布的主要原因。
图十二是质子表面电子和正电子的排布。由于中心的正电子的吸引，电子位置的表面会略微下凹。下凹的程度随着层数的扩大而减小。从总体上看中心正电子的电荷平均分布在表面上。尽管总体上的带电量是一个正电荷，但随着表面积的增大，单位表面积的向外的电场强度减小。这势必导致其对下一层的作用减小。当这种排布达到某一层时，这种排布便不再稳定，这便是质子的边界。这里所说的稳定是指层与层之间的稳定。
图十二 质子表面示意图
由于质子带有一个正电荷。那么他试图吸引一个电子来使其稳定。但这个电子无法在质子的表面找到一个合适的位置来稳定整个系统，他便绕着质子运动。这就是氢原子。从电子以电子云的形态绕着质子运动看，质子内部粒子在不停的运动是合理的。由于质子内部电子和正电子的运动，质子外任何一点的电场的强度和方向随着时间是不断变化的。这样质子外的电子的运动会随着质子内的粒子运动而调整。电子离质子的距离是随着所在位置的场强和场的方向而变化的。把电子可能出现的位置画出来，就是我们所说的电子云。如果质子是一个完美的球，电子的运动轨道离质子中心应是固定的。以上讨论了质子稳定的内部因素。质子的稳定性是随着环境的变化而变化的。在“中子星”一节我们将看到这些。
第二节 为什么核外电子的运动是量子态的
讨论至此我们自然会想到另外一个问题。那就是为什么核外的电子是量子态的呢？这主要是质子的结构并不是一个完美的球，如果将质子中每一层的电子和正电子的中心用直线连接的话，我们将得到一个多面体。现在举个简单的例子。如果将一个长方体放到桌子上，只有当长方体的一个面和桌面平放才是稳定的。也就是说有六种稳定态。那些介于这六种状态之间的状态是不稳定的。构成质子的各层电子和正电子中心所组成的多面体之间也是在某些特定的状态下才稳定的。介于稳定态之间的过渡态是不稳定的。当光子被原子吸收后，来自光子的电场在整个原子中重新排布，他在改变核外电子的位置的同时，也改变着核内部的电子和正电子的排布。如果原子所吸收的光子刚好使整个系统达到一个稳定态的话。这种吸收是可能发生的。也就是一个相对稳定的量子态。所以说核外电子的量子化现象是核内结构变化的一个反应。一个明显的例子，正电子也带有一个正电荷，他和电子作用时就没有量子化的现象。
薛定谔方程所描述的量子态和原子核造成的量子态是怎样的关系呢？现在先看一下氢原子光谱，按照薛定谔方程的结果，氢原子光谱应是最为复杂的。因为氢原子只有一个核外电子，在所有允许的能级的跃迁都是可能发生的。在其他元素的原子中，随着核外电子的增多一些近核轨道被电子充填，所以有一些跃迁是不可能发生的。这样不同元素原子光谱随着核外电子数的增加应越来越简单。另外，由于各原子外围的轨道都是一样的。只是轨道间的能量差在不同的元素中是不同的，这可导致各元素原子光谱的发射频率不同，但光谱的模式应是类似的。比方说在元素周期表中钠以前的元素从高能级到3s轨道的光谱都应是一样的模式。只是发射的频率不同。但实际的情况并不是如此。氢原子的光谱最为简单，随着原子核外电子数的增加，光谱变得越来越复杂。原子光谱也不是按照一个固定的模式进行的。如果按照薛定谔的方程所描述的量子态，同一种元素的各同位素应该有同样的原子光谱。但实际的情况则不是这样的。
实际上薛定谔方程给出的是在一定能量状态下核外电子的排布。所以他在解释原子的化合价以及原子在化学反应中的行为时很成功。但他所描述的量子态的概念和实际原子光谱量子态不是一个意思。实际上的原子光谱的量子态是由于原子核的量子态决定的。比方说氢原子有一个质子，他的量子态应是最少的。他的光谱最为简单。他的同位素氕的原子核比氢原子核多了一个中子，他的量子态和氢原子是不同的。他们的光谱也是不同的。随着核内质子数的增加，核内稳定的量子态也在增加。光谱也就变得越来越复杂。
我们可以说一个核内的量子稳定态应对应一组薛定谔方程的解。这样可能会更有助于理解。所以说当原子吸收一个光子后不仅仅一个电子被激发，是整个原子被激发到下一个量子态。
第三节 中子的相对稳定性及其在原子核中的状态
下表是一组氦原子各同位素中中子的质量。从计算的结果看，中子在不同的同位素里的质量是不同的。这就是说中子不是一个质量固定的粒子。前面已经讨论了质子的稳定性是由其结构决定的。如果把质子中心的正电子换成电子，那么就是一个反质子。反质子和质子的稳定性应是相同的。质子与反质子相遇会彼此湮灭掉。质子和质子间的作用应是排斥的。如果两个质子间公用一个电子，他们是可以存在的，但两者的结构都和氢原子的结构类似。不会形成稳定的原子核。如果彼此公用一部分电子和正电子，使得彼此的结构都和质子一样，那么彼此的结构都会稳定如图十三所示。其实在原子核内部质子和中子是等同的，他们是均等的。所以中子在原子核内是稳定的。但当中子离开原子核后，他便不再稳定了。不同的原子核中质子和中子的公用部分可能发生在两个，三个或更多的质子和中子间。所以质量的损耗也不同。
（表）氦原子不同同位素中子质量的差别
氦同位素 He23 He24
电子质量（Me） 0.00054863
质子质量（Mp) 1.007825
氦同位素原子质量(Mhe) 3.016029319 4.002603254
氦原子核中的中子质量 （Mhe-2Mp-2Me） 0.999282059 （Mhe-2Mp-2Me） 1.985855994
氦原子核中每个中子质量 （Mn ） 0.999282059 0.992927997
质子和中子质量差 （Mp-Mn） 0.008542941 0.014897003
质量差折合成电子数 (Mp-Mn)/Me 15.57140678 27.15309576
从质子和中子在原子核中的结构看，质子中电子和正电子并不是一种最为合理的结构。电子和正电子在中子星中的结构应是更稳定的。 质子和中子公用的部分
图十三 质子和中子在原子核中的示意图
第四节 核反应中粒子的复杂性
我们已经讨论过原子核是由电子和正电子组成。他们的组合在某些状况下较稳定。核反应相当于原子核内部的粒子间的一次重组。在新的，稳定的原子核形成时，多余的粒子便会释放出来。常见的象伽玛射线，贝塔射线，等等。其实任何小于中子和质子的粒子都有可能出现，他们可能带正电，带负电和不带电。这也就是我们所说的介子（Meson）。
变化时，低密度电场没有足够的电场形成象电子一样高密度的粒子，一些电场密度低于电子或正电子的粒子便会形成，他们可能是光子，也可能形成多个正负电中心但每一个中心密度都低于电子的中心密度的粒子。他们可能带正电，带负电和不带电。一般带电的粒子容易被其他物体捕获而被破坏，中性的粒子可能有较长的存活时间。这主要是其不容易为其他带电体所吸引。这些中性的粒子就是我们所说的中微子（Neutrino）。但由于其低密度，他们会被高密度的电场破坏。象在Cowan–Reines neutrino experiment 中中微子被质子捕获而被破坏。其实中微子不是一个有固定质量的粒子，他是一系列的粒子。他的质量可以有很大的范围。这完全取决于有多少类似于光子的粒子加入到其内部，再就是每一个光子内电场的密度如何。目前普遍的观点认为中微子有很强的穿透力，很难捕获。其实他的穿透能力完全取决于他的内部粒子的电场密度。但无论如何他们是不会穿透原子核的。他的难捕获的一个主要原因是他内部的电场的低密度，这种低密度电场的粒子极容易被高密度电场破坏而消失。这就像伽玛射线的光子在近原子核的强场下可被分裂成电子和正电子。但低频率的光子则不能被分裂成带电粒子一样。因为低频率的光子在分裂中被破坏掉了。
另外一个敏感的话题是中微子的运动速度。其实中微子的速度和他的质量是同样不固定的。他的速度完全取决于构成中微子的类似于光子的粒子的电场密度和数量。象一个由长波长光子构成的中微子可能比短波长的光子的速度快。
第五节 量子理论的成功及其局限性
前面我们已经讨论过了原子稳定态的量子特性。尽管这和波尔假设有着一些出入。但这在解释原子光谱上是很合理的。薛定谔方程在假设原子核是球状的情况下给出了核外电子的排布。这在解释原子在化学反应中的行为时是非常成功的。但在量子力学中我们忽略了粒子外低密度的电场。这和我们研究椅子时忽略椅子周围的重力场是类似的。所以说量子力学理论是一个近似的理论。后来又发展出量子场理论。就场本身而言量子的概念显然是不对的。所以说量子场理论在某些特定情况下可能会给出一些与实际情况接近的结果。但其理论基础是不对的。
第六节 中子星
当行星的密度变大时，原子核外的电子运动空间会越来越受到限制，最终电子和原子核结合到一起而使得我们所说的原子结构消失，质子的结构也同时消失。在这种结构中电子和正电子以更加密集的结构排布（如图十四）。由于这种结构使得原子核与电子间的空间消失，那么整个星体的密度会变得非常大。这就是我们所说的中子星。电子和原子核，质子和中子在靠近时会将它们之间多余的电场以光子的形式放出。所以星球在向中子星过度时会释放出很多光子。中子星的密度应比原子核的密度大。中子星已不存在我们所说的原子，也已不会有光子发射。所以人们说中子星是一个冷的星体。 这就是我们前面所说的质子在特定的外部环境下的不稳定性。
图十四 中子星中电子和正电子的密集排布。
第七节 黑洞
在讨论电子和正电子的结构的时候我们已经提到了除了辐射状的结构，电场还有一种相对稳定的结构，那就是他的环状结构。因为只有环状或球状结构才能保证电场的均匀性。由于这种环状结构的电场密度可以达到很高。所以他可以使电子和正电子的结构解体。这就是为什么他可以吸收所有的其他物体。从上面看他的结构象一个漩涡。这就是我们所说的黑洞。如图十五所示。
图十五 黑洞示意图，图中的箭头是指电场的方向
黑洞在形成前一定是先形成类似于中子星的高密度结构。这样的高密度能够保证其电场的密度足够高，从而有破坏其他星体的能力。这也是其能够存活的前提。低密度的电场也会形成类似的结构，但由于其低密度使其无法存活很长时间。
从结构上看象黑洞这种环状的结构显然没有辐射状结构的电子结构稳定。所以一旦他的密度达到一定程度或由于外来的因素使其密度产生很大的不均匀。他的结构就会遭到破坏而使其从新变回辐射状的电子和正电子的结构。从而形成新的星体。
第八节 质量和重量
尽管质量和重量的概念在初学物理时已经做过明确的表述。但在很多物理学问题的讨论时还是被混为一谈的。质量是指物体所含物质的多少。白话讲就是物体里含有多少东西。而重量是指物体与其他物体，象地球或月球所产生的力的作用。同质量的物体的重量是随位置的变化而变化的。那么现在来看一些说法的错误。我们经常说光子的静止质量为零，既然光子是电磁场，那么就是说他包含有某种物质。只是由于其结构的特殊性所以他必须运动，在任何情况下他都是有质量的。我们经常说某些粒子的质量为零，这种说法同样是错误的，即便是电场和重力场也是有其质量的。
第九节 宇宙射线
我们已经讨论了重力场的本质以及光的吸收和发射。那么星体在运行时由于他们之间的距离的变化，他们一直在做着光子的吸收和发射的运动。所以会有电磁波的发射和吸收。发射的电磁场就形成了宇宙射线。
第十节 红移和蓝移
当光从高密度的重力场运动到低密度的重力场时光的波长变大，反之光的波长则减小。我们称其为红移和蓝移。其实这一过程和光子从光疏介质进入光密介质时速度减小，从光密介质进入光疏介质时光的速度增加是一样的道理。
同样的道理电子以及所有的粒子的中心电场密度都是随着其周围环境的变化而变的。
第十一节 暗物质
暗物质是在用牛顿万有引力定律计算某些星体的作用时，由于计算结果和实际的值有着很大的偏差。所以人们认为系统中一定存在一种暗含的物质，是这种暗含的物质造成了偏差。这是一个典型的无限推广牛顿定律给我们带来的困惑。如果我们知道任何物体间的作用是和其结构和成分有关的话，我们便会集中精力去研究不同星体的结构和组成与其他星体的不同，而不会把精力放在寻找一种不存在的暗物质上。
第十二节 平行排布的电场
实际上，世界上的确存在很大量无法检测的物质。这就是存在于星体间的平行排布的电场，因为平行排布的场是无法用现在的检测手段检测到的。只有当他们形成象电子或光子一样的球状结构时才能被我们检测到。所以说这部分物质对我们来说是暗的。
第十三节 反物质
我们常见的物质是由带正电的原子核和带负电的电子构成。原子核带正电是因为组成原子核的正电子多于电子。如果电子多于正电子那么原子核就会带负电，这样的原子核将被正电子所环绕。这就是我们所说的反物质。当反物质和物质相遇时，核外的电子和反物质核外的正电子相遇而产生伽玛射线，然后带正电的原子核和反物质中的带负电的原子核相遇而发生类似于核反应的组合，产物可能是伽玛射线以及一些其他的粒子。由于这种作用，世界上的物质只能存在于一种形式，要么我们所见到的物质，要么我们所说的反物质。反物质只有可能存在于一些核反应后。但一旦他和普通的物质相遇便会消失。
第十四节 电子的自旋
由于电子的球状结构他很难和周围的环境达到平衡那么他便要向着平衡的状态运动。而球状的电子和球状的原子核只能以相切的方式接触，这造成了电子以滚动的方式无限地围绕着原子核运动。所以电子是有自旋的。其实星体运动也是一样，地球在进行公转时也在进行着自传。
第十五节 物质波
在讨论重力场时我们已经看到，除了象电子和正电子一样的单电荷粒子外，所有物体外围的场都是方向相间的。那么物体做相互运动时必定是波动的。对于体积小的物体，比如电子的波动现象要比体积大的物体比如篮球，更为明显些。这就好比在同样的水波中，一片树叶要比一艘轮船的波动更明显一样。
第十六节 力的统一
以上的讨论告诉我们所有的力都是由于构成物质的电场趋于均匀排布而产生的。既然所有的力都是电场之间的作用，那么为什么各种力之间作用的大小有着很大的差别哪？物体之间的作用力的大小是和他们之间的场密度成正比的。物体间的场密度是和物体的质量和物体间的距离有关的。同时物体的结构也影响电场的取向，从而影响物体间的所用。牛顿万有引力定律，库仑定律以及核内粒子间的近距离作用等只是近似的描述了一些特定情况下的作用。实际上的作用要复杂得？多。理论上讲每一对物体间，在每一个不同的相对位置，在每一个不同的时刻都应有不同的表示。因为物体内部的粒子是在不停地运动着的。再一个造成物体间作用复杂的原因是，随着物体间位置的变化，他们内部的粒子的排布也在变化。这类似于相互极化。
物体之间作用是吸引还是排斥是由电场的取向和物体间的距离决定的。比方说万有引力, 当两个物体相距一定距离时他们是吸引的。但随着物体的接近排斥作用增，这和电子与正电子作用形成光子的情况类似。这就是为什么下落的物体会停在地面上。
当然我们希望用一个简单的数学方程能解决所有的力的作用，但实际上是不可能的。为简化解决实际问题。我们可以在特定情况下用某种数学表示。但我们必须记住这种表示是做了一定的近似的。对一种数学表示的无限推广利用会给我们带来一些不正确的结果。这就是为什么在某些情况下牛顿万有引力和库仑定律计算的结果和实际会有偏差。
我们前面已经提到速度或运动是只和结构有关联的，那么不难看出，力是和结构和质量同时有关系的量。
第十七节 变化的本质
由于物质是由单一成分电场构成，那么物质间的变化只是一种结构的变化，由于结构的千变万化使得物质世界纷繁复杂。其实我们所说的化学变化也只是电子或原子及原子集团的迁移而造成的。对于电场来说也是一种结构变化。
第十八节 存在
我们说的物质的存在是指我们的感官或借助于某种检测系统能检测到的物质。检测系统是根据被检测对象和检测系统间发生作用而感觉到其存在的。如果被检测的对象和检测系统间没有作用我们认为物体是不存在的。
我们已经知道构成物质的电场间由于其趋于均匀排布的特点而产生作用。那么电场与其他物质间不存在这种排布规律，所以说我们无法检测到非电场物质的存在。世界上可能存在很多种其他种物质。但我们无法感觉到它。所以对于我们来说是不存在的。
第十九节 测不准原理
既然对物体的检测是基于检测系统和被检测物体间的作用。那么在作用时彼此都会发生变化。我们检测到的结果是变化后的物体的状态。所以说对物体的测量是无法测准的。
第二十节 守恒定律的绝对和相对性
通过以上的讨论，我们看到，电荷，动量，动能等都是电场的一种存在形式。所以说他们的守恒都是相对的。只能在一定条件下，或一定的误差范围内是守恒的。只有质量守恒是在任何情况下都成立的。
第二十一节 物质时间和空间的关系
物质是实实在在存在的东西，而时间和空间则是用来描述物质的，是数学概念。当前的物理学认为空间和时间决定了物质的运动和变化。于是便有了时间隧道，曲线空间的说法。现在我们来看其是否合理。
目前讨论很多的是时间隧道，也就是是否存在一个隧道使时间倒流。我们可假设这一隧道的存在。那么我们可以回到昨天。这就意味着你周围的世界都要变成昨天。那么从昨天到今天的变化都要向相反的方向变化。这种变化一定是违反所有的自然规律的。所以说时间隧道是不可能存在的。
这里我们还要讨论一下变化产生的原因。如果有一块铁，我们把它放在一个与其他物质隔绝的环境下，我们可以把它沿任何方向运动，放置任何长时间，它都将保持其原有状态。如果我们把它放在盐酸里，他很快就会和盐酸反应消失而变成别的东西。这就说造成物质变化的不是时间和空间而是其他的物质。这就说明物质的变化不是由时间和空间决定的。而是由与其相接触的其他物质有关的。但我们需要时间和空间来描述物质的大小，变化的快慢等等。
同样的道理物质的运动不是由于空间的形状决定的，而是由于其所处的环境中的其他物质决定的。象一个电子如果没有原子核的束缚他就不会沿着轨道运动。星体的运行也是一样的。
我们一直认为因为有了空间所以物质才能存在。实际上由于有了物质我们才定义了空间来描述物质。比方说我们说有没有空间实际上是指有没有物质的存在。如果没有物质空间永远会存在的。比方说一个屋子有没有空间是指屋子里有没有其他的物体。没有空间是指有其他的物体存在。我们不能人为的将空间挪走。
这也是本书的目的。我们要首先认识物质对象的组成和结构，然后用速度，长度来描述他。而不是建立一个空间和时间的模型来推导物质运动和变化的性质。这就是目前物理学中主要困惑。
第二十二节 数学在物理学及科学中的作用
最后在这里提一下数学在自然科学中的作用。这主要是因为目前的数学演绎在自然科学理论，特别是理论物理中的应用有着很多不妥当的地方。科学中的数学和纯粹的数学有着关联但又有着本质的不同。比方说一滴水加上一滴水，用纯粹的数学就会容易地得出结果是两滴水。但科学上得出的结果可能是两滴水，也可能是大一点的一滴水。大一点的一滴水可能是在平面上，也可能是在毛细管中等等。如果用数学来描述的话，每一种情况都要对应一套数学表述。同样的道理，当我们用数学来表述一种自然现象时，首先要清楚我们描述的对象到底是什么样的。在进行数学演绎时每一步都要以实际自然发生的情况为依据，而不是简单的数学演算。这样我们的结果才能如实地反应客观的事实，才是可靠的。比方说牛顿定律和库仑定律中的力，在他们建立起这套演算时，我们不知道力是什么，也不知道影响力的因素是什么。那么当我们用这一定律运算时就要想到他们可能在某些情况下不准确。能量，动量也几乎贯穿于所有物理学推导。但我们并不清楚他们是什么，所以有很多时候我们对一些数学演绎的结果变得不知如何解释。
第二十三节 宇宙
关于宇宙的形状以及他是有限的还是无限的问题一直是物理学以及人类感兴趣的话题。宇宙到底是什么样的哪？现在从构成物体的最基本粒子电子和正电子的结构来看这个问题。
我们已经讨论过电子和正电子的电场密度随着距离远离其中心而逐渐减小。这个递减规律是由电场本身的性质决定的。虽然我们还不清楚他的递减规律的数学表达。但当距离达到一定远的时候，电场的密度会降至为零。这也就是电子和正电子的边缘。这种完整的电子和正电子就是我们在第二章提到的绝对静止状态的物体。从星体间存在相互作用看，电子外的电场可以延伸到很远。可见完整的电子实际上是一个很大的粒子。在我们通常的环境下，这种状态是不存在的。因为电子和正电子外的电场密度在没有达到零点以前就已和其他粒子外的电场相遇了。
由于电场的递减速度是由电场本身的性质决定，中心电场密度低的粒子有较小的半径。
构成物体的基本粒子电子和正电子的相互吸引决定了宇宙内物体间应是互相吸引的。但当物体的体积达到一定程度后。物体便向着中子星，黑洞的方向演变。然后黑洞又崩塌变回成星体。所以说宇宙中物体不会聚成一块固体。物体间一直这么变来变去。在宇宙的边缘由于电子和正电子外的电场密度的递减，电场最后会降至零点。所以说宇宙应是近于球态的。外围是逐渐递减的电场。但宇宙的形态不是固定的，他是随着内部物体的运动而变化的。
自然界中可能存在其他的宇宙。其他宇宙也有可能和另外的宇宙重组成新的宇宙。
总结
本书以粒子之间，粒子与场之间以及场与场之间可以转换的事实为依据。论述了我们的物质世界是由单一组分的电场构成的。由于电场趋于同向和均匀排布的自然特性，因而产生了力，运动等现象。也由于电场的这些特性，使得电场以辐射状的结构存在。于是便产生了粒子，以及与粒子结构相关联的一系列自然现象。
对于任何的物体，象一个星体，一个生命等，都有其产生，发展和消亡的过程。我们可以用时间和空间来记录和描述这些过程。但就物质本身来看，他没有产生和消亡的概念，只有存在。时间对物质本身是没有意义的。
ISBN 978-0-9736133-5-3
英文版可在以下网址下载：由于英文版是通过出版商发表的。无法提供免费全文。见谅！
http://itunes.apple.com/us/book/unified-theory-of-matter/id496295676?mt=11
统一物质的理论 （Unified Theory of Matter）
姜玉涛（Yutao Jiang）姜慧怡（Huiyi Jiang）
2011.11
目 录
前言
第一章 物质的基本组成
第一节 电子湮灭实验
第二节 电场和磁场的关系
第三节 电场的基本性质及电子和正电子的结构
第四节 电子和正电子的作用
第五节 力
第六节 电荷
第七节 原子核的构成
第八节 重力场
第九节 M1=aM2 的物理意义
第十节 场密度
第十一节 低密度电场的带电粒子的存在
第十二节 物质的无边性及物体的相对意义
第十三节 真空
第二章 运动
第一节 为什么物体要运动
1） 滚动
2) 平动
第二节 运动的描述
第三节 动量和动能
第四节 速度和质量的关系
第三章 光
第一节 光子的运动（1）
第二节 光的波动性
1）介质波
2）非介质波
第三节 光子的吸收和发射
第四节 光子的运动（2）
第五节 光速
第四章 能量
第五章 一些其他的物理现象
第一节 质子的结构和稳定性
第二节 为什么核外电子的运动是量子态的？
第三节 中子的相对稳定性及其在原子核中的状态
第四节 核反应中粒子的复杂性
第五节 量子理论的成功及其局限性
第六节 中子星
第七节 黑洞
第八节 质量和重量
第九节 宇宙射线
第十节 红移和蓝移
第十一节 暗物质
第十二节 平行排布的电场
第十三节 反物质
第十四节 电子的自旋
第十五节 物质波
第十六节 力的统一
第十七节 变化的本质
第十八节 存在
第十九节 测不准原理
第二十节 守恒定律的绝对和相对性
第二十一节 物质时间和空间的关系
第二十二节 数学在物理学及科学中的作用
第二十三节 宇宙总结
前言
这是一本怎样的书哪？究竟什么人会对这本书感兴趣哪？我曾经把本书的主要内容寄给过一些做物理学工作的人。有些人提出理论物理怎么可能没有数学推导呢。我反复考虑了这个问题。但就目前的数学，至少就我的数学知识，我怎么也无法把书的内容用数学来表述。但本书所讨论的问题的确都是物理学上的基本问题，象力，电荷，能量等概念。不同的是讨论的出发点是从物质的基本组成入手的。这又象是化学工作者的思维方式。也许应该叫用化学的思维来解释物理问题更为合适些。所以说如果你认为自己有很好的数理基础，而又想更多了解一下其他人对物质世界的看法。你可能对此书感兴趣。也许你会发现合适的数学表述来完善书中的表述。如果你是化学家，而对一些基本的物理概念感兴趣，也许你会对本书感兴趣。
这本书从物质的基本组成入手，然后阐述了力的本质，物体为什么带电？能量到底是什么？物体为什么会动？光到底是什么？变化到底意味着什么？黑洞为什么会吸引所有的物体等等一系列问题。
第一章 物质的基本组成
科研的目的是认识物质世界，从而达到为我所用。所以说物质的组成及其性质应是科研的最为重要的部分。一旦我们知道了物质的组成和各组成的性质，他的一些其他性质就容易理解了。 就目前的科研结果。物质的组成可分为两大部分：一部分是粒子象电子，分子等等。另一部分则是场，象电场，重力场等等。现在的问题是这些粒子之间，场之间以及场和粒子之间是什么关系呢？这些关联又能告诉我们什么呢？究竟什么是物质的基本组成成分呢？
第一节 电子湮灭实验
基于狄拉克的预测，美国物理学家安德森（Carl D. Anderson）从实验中证实。当伽玛射线通过原子核附近的强电磁场时被分裂成两束带电的粒子：一束是带负电的电子，另一束是质量相同，但带相反电荷的正电子。反过来，当正电子和电子相遇时便会产生伽玛射线。
现在我们从组成上来讨论这一现象。我们知道伽玛射线是电磁波或者说是电磁场。当伽玛射线的电磁场和原子核附近的电磁场相遇时可能会有两种情况发生：一种是伽玛射线中的电磁场被分裂，这里的分裂是说电磁场被分裂成两种不同于电磁场的成分。一种成分形成了正电子，另一种变成了电子。另一种情况则是伽玛射线中的电磁场没有被分裂，而是结构发生变化从而形成了电子和正电子。
先来看第一种情况，如果说伽玛射线里的电磁场被分裂成两种不同的成分，这两种成分分别组成正电子和电子的话，那么电子和正电子该是分别由这两种成分构成。但实际的情况却是电子和正电子都是由电场包围着。另外从逻辑上讲如果原子核附近的电磁场能够分裂伽玛射线中的电磁场，他也应能够分裂他自己。这和实际的情况是不付的。因为原子核外围是由电场包围着的。
再来看第二种情况，伽玛射线中的电磁场没有被分裂，只是结构变化而产生了正电子和电子。那么就可以说电子和正电子是由电磁场组成的。这一点在传统的物理学上是很难接受的。但随着以下的讨论，问题会变得越来越清楚。
第二节 电场和磁场的关系
磁场是电场或带电粒子运动时产生的。即使是永久磁铁的磁场也是由于电子在磁铁内部做环流运动而产生的。我们可能会说运动的电场会变成磁场。如果这一说法成立的话，运动的电场会源源不断地变成磁场，最后电场将会消失而全部变为磁场。但事实上则不然。磁场只是伴随着电场而存在。这就说明磁场不是一种独立存在的物质。他是电场运动时产生的一种现象。
如果把第一节和第二节的讨论结果综合起来的话。我们就可以说，伽玛射线，电子以及正电子都是由电场构成的。下面我们来一步一步地讨论这种说法的合理性。
第三节 电场的基本性质及电子和正电子的结构
我们都知道电场是趋于相同方向取向而且密度均匀分布的。那么一组电场将会象图一的排布。这种排布在中间的部分是不会有问题的。但在边缘的位置就无法保证其密度的均匀性了。因为在边缘的位置，一面是一定密度的电场，而另一面电场的密度则为零。为满足其趋于均匀的性质，只有一种结构是合理的。那就是图二的状况，电场矢量呈辐射状排布。从外观上看整体象一个球。球的中心由于电场的相反方向的排斥而是空的。电场的密度从中心向外逐渐降低。由于电场的方向性，这种排布有两种可能：一是电场的方向指向球心，另一种是方向指向球外。而且两种可能是均等的。这刚好和电子和正电子的结构相吻合。
另外还有一种相对稳定的排布是环状排布（如图三）。我们将在以后讨论。
图一 平行排布的电场
图二 辐射状排布的电场
图三 环状排布的电场
接受这一观点的障碍在于我们通常认为场是无形的，无重量的东西。粒子则是有形，有体积的东西。其实场是伴随着粒子而存在的。如果粒子和场是分立的东西那么我们应该见到没有场包围的粒子。象没有电场的电子，或没有重力场的星体。但我们从来没见过这种物体。我们总是把场和粒子分开来讨论。从来没考虑过他们为什么总是共同存在。随着以下的讨论我们会看到电场并不总是松软无形的，电场的相对密度决定了场是否是松软的还是坚实的。
第四节 电子和正电子的作用
当电子和正电子相遇时(如图四)，由于他们电场的取向他们是相互吸引的。但随着彼此之间距离的接近，C1 和 C2位置的电场趋于反方向排布，以及弯曲部分的弯曲越来越大，排斥作用逐渐加大，最后将在某一点达到平衡。这便是伽玛射线的光子结构。以后在讨论光子的章节里我们会讨论为什么这种结构会使光子运动的很快。
图四 电子和正电子相遇
第五节 力
我们知道电子和正电子之间存在着吸引力。从我们以上的讨论不难看出：力是电场在趋于合理排布时所产生的一种现象。当电子和正电子被放到一个系统中，彼此的电场趋于向合理的结构过度。看上去他们之间有一种互相吸引的作用。我们以后的讨论会发现粒子和重力场都是由电场构成的。所以我们可以说力是构成物质的电场趋向合理排布所产生的一种现象。
第六节 电荷
当粒子被放到电场中如果粒子沿着电场方向运动我们称粒子带有电荷或带电。从我们得出的电子和正电子的结构看，他们是带电的。这和事实是相符的。如果粒子中的电场平行排布（如图一），那么粒子是不带电的。所以可以说电荷是电场辐射状排布所产生的一种现象。
第七节 原子核的构成
我们都知道核反应中无论放出的贝塔射线是电子还是正电子，反应过程中电荷是守恒的。我们前面已经讨论过电荷是电场辐射状排布所产生的一种现象。这就是说电子和正电子在核反应中从原子核内到原子核外其结构并没有发生变化。否则的话电荷不会守恒。从核反应所放出的阿尔法射线，贝塔射线和伽玛射线看。阿尔法射线是氦离子。伽玛射线是电子和正电子的结合。贝塔射线是电子或正电子流。从这一点看我们可以说原子核是由电子和正电子组成的。多个电子和正电子的组合在某些结构下是相对稳定的，这便是我们所见到的象质子，中子等粒子。所以我们可以说物体是由电子和正电子构成的。或者可以说物体是由电场够成的。
有人可能会想到核反应中所观测到的中微子或其他小于电子的粒子。这些将在核反应中粒子的复杂性一节讨论。但现在可以先将结论放在这里。那就是一切密度小于电子和正电子的粒子都是在核反应时形成的。
第八节 重力场
既然我们所见到的粒子是由电场构成， 那么又怎么来解释重力场呢？我们在前面已经讨论过物体是由电子和正电子构成。那么由于相同电荷粒子之间的排斥和不同电荷粒子之间的吸引。电子和正电子间排布一定是相间的(如图五所示)。同样道理，当两个物体相距一定距离时他们一定趋于相互吸引。这便是我们所见到的万有引力。其实重力场是方向交替的电场。物体外围的场的密度是和物体的质量成正比，和离物体的距离成反比的。所以万有引力和物体的质量成正比，而和他们之间的距离成反比。
图五 万有引力的本质
Christian Beck and Michael Mackey从实验中发现当电磁发射的频率低到某一值时。发射的光子便消失了。于是他们试图用暗能量来解释这种现象。其实这种现象刚好和我们讨论的重力场是交替的电场相吻合。由于重力场是低密度的电场，当光子的频率低到小于重力场的密度后光子的结构便会被破坏而消失。这种频率的极限应随着重力场密度的降低而降低。这也同时证明了重力场和电磁场间是可以相互转换的。关于Christian Beck and Michael Mackey实验的解释。建议读者在读完光子的吸收和发射以后再来读。放在这里只是为了全书的结构更规整。
综上所述我们可以说物质世界是由单一成分电场构成的。
说到这里人们自然会产生一个问题。既然所有的力都是电场之间的作用，那么为什么各种力之间作用的大小有着很大的差别那？以上只是讨论了力的本质。力的大小和物体的结构以及物体间的位置是相关的。这个问题我们放在力的统一一节讨论。
第九节 M1=aM2 的物理意义
现在来看一个不谋而合的例子。有两个物体，他们的质量分别是M1和M2。那么根据现代的物理学我们不难写出M1=aM2, a是两个物体质量差别系数。假设M1由两种基本成分组成，M2也由两种基本成分组成。那么M1和M2的质量怎么能进行比较那？只有当M1和M2构成于一个相同的成分时才能进行比较。这就是说尽管我们以前没有人明确指出所有物质构成于一个相同的组分，但我们一直在用着这一结论。
第十节 场密度
既然我们已初步认识到物质是由电场组成的。那么物质从组成到变化是遵循一个什么原则呢？这便是：场密度决定着物质的结构和变化。当两种结构的电场相遇时。低密度的电场会被迫沿着高密度电场的取向而取向。象电子和正电子，一旦中心部分的电场取向形成，外围的电场便会沿着相同方向延伸出去。当我们讨论完光子的结构后。我们会更清楚为什么光子会被物质吸收和发射。
我们已经看到。所谓的粒子是辐射状的电场。同时也已经看到，高密度平行的电场可以破坏掉低频率的光子。所以说我们任意通过的松软无形的电场对于低密度的光子则是不可逾越的。
从目前的结果看在辐射状排布的电场中，电子和正电子的中心部分具有最高的场密度。
第十一节 低密度电场的带电粒子的存在
我们已经说过电子和正电子的中心电场密度达到最大。那么类似结构但中心电场密度较低的带电粒子应存在。理论上讲任何密度低于电子和正电子的带电粒子都应存在。但由于它的低密度性，它会很快被破坏而变成光子。这在讨论完光子的形成后会变得更清楚。低密度的带电粒子是一个自然存在时间很短的粒子。这样我们就可以很容易理解the Fractional Quantum Hall effect了。
所以在原子核内部不会有其他低密度的电场的粒子存在。在核反应中产生的密度小于电子的粒子都是在反应过程中形成的， 象中微子等粒子。详细的讨论会在讨论核反应中粒子的复杂性里讨论。
第十二节 物质的无边性及物体的相对意义
因为我们在本书的最后一节才会讨论宇宙的结构问题。从现在直到本书的最后第二节讨论的都是宇宙内的物质的问题。请不要混淆。
从物体的组成成分电场以及电场的性质我们不难看出，物体是没有严格的边界的。象电子，它的电场会延伸至很远直至它和另一个粒子相遇。重力场也是一样，它总是从物体表面发出直到它与另一物体相遇。从这一点看把粒子和场分立的来考虑是不切实际的。因为实际上它们从来没有分离开来，它们是物质的不同部分，我们通常认为分立的物体实际上是和其它物体通过电场相连接的。我们通常所说的边界只是基于我们的感官所定义的边界。从电场的水平看物体是没有边界的。
第十三节 真空
我们前面已经提到通常情况下我们总是认为物体是有质量和体积的东西，而场则是松软无形的。通过一系列的讨论我们可以看到，物体是没有一个严格边界的。我们通常所说的边界是人的感官或光子被反射时的边界。对于同一物体,不同的波长的光的反射界面是不同的。所以感受到的边界也是不同的。象我们可任意穿过的重力场对于低频率的光子则是无法逾越的。
由于物质的无边界的性质，只有在正电子和电子的中心和光子的双球的中心是没有电场存在的。我们通常所说的真空是没有粒子，象原子，分子的空间。但场和光子是存在的。
第二章 运动
尽管上一章我们说所有的物质都是相互连接着的，但当我们在对某一特定物体做研究时，我们还是将研究对象和其周围的环境分离开来的。象我们在研究桌子时我们是不会考虑他周围的重力场的。因此以下要讨论一些所谓分立物体的一些性质。首先从物体的运动开始。
运动可以说是贯穿于物理学的一个话题，从机械运动到相对论，运动几乎伴随于所有的物理学理论。下面我们将分两部分讨论运动，一是物体为什么要动，二是运动的绝对性和描述运动的相对性。
第一节 为什么物体要运动
我们已经讨论过构成物质的电场趋于均匀的排布。如果物体间电场不能满足这一性质时物体便要改变彼此的位置而使其达到这一状态。于是便产生了力和运动。
1) 滚动
象构成物体的电子和正电子的球状结构一样，电子和正电子组合的相对稳定状态也多半是球态，象原子核，星体等等。这种结构使其很难与其周围的环境达到平衡而使其静止。当两个球体相遇时，他们彼此以相切的方式接触。物体间试图通过滚动来达到平衡，但他们永远也达不到平衡，所以这种滚动便一直进行下去。由于物体质量的差别，质量小的物体总是绕着质量大的物体滚动。象电子绕着原子核的运动。这种运动中物体间没有静的电场的传递。光子的运动是最典型滚动运动。这将在第三章作详的的讨论。
2) 平动
现在来分析一个简单的电子在电场中的运动。由于外部电场的存在，电子内电场原有的对称结构被扭曲，电子为摆脱这种扭曲便运动，如果外部电场为单电子产生的，那么就是电子与电子之间的作用。我们知道电子与电子之间是相互排斥的。在两个电子被放到一起时必须有一定的外力来推动他们才能使他们接近，在外力作用时电子周围的电场密度加大。当外力突然消失时便会有一部分多余的电场仍然留在电子周围，由于排斥作用电子向相反的方向运动，这些多余的电场便随着电子而运动，从而使电子无法回到其对称的状态。电子便会以一定的速度运动直至他和其他物体相遇或与周围所接触的电场作用而使这部分多余的电场转移到被接触的物体，其速度才会降低下来。
在一个由多个电子和正电子构成的物体，象原子核所产生的电场中，电场的方向是交替的。在不带电的物体周围两种方向的电场密度相等（如图六）。如果物体中一种电荷多于另外一种电荷。那么电场的密度就会不相等。比方说一个带负电的粒子电场方向向外的密度就要小于电场方向向内的密度（如图七）。所以总体上看物体是带负电的。如果一个电子被放在这种场中电子是会受排斥的。但在这种状态下，电子和物体的作用依然是排斥的。造成电子运动的因素同样是由于一部分多余的电场使电子无法回到原来的对称结构。
无论在哪一种情况下都是由于一部分多余的电场造成电子的运动。这部分多余的电场就是我们所说的动量或动能。他在与其他物体碰撞时会转移到所碰撞的物体。从而使被撞的物体失去原有的平衡而发生运动。
同样的道理，物体由于失掉一部分电场而使原来的平衡被破坏，也同样会造成物体的运动。
总之，物体由于获得或失去一部分的电场而使物体失去原有的平衡，使其发生运动。
图六 中性粒子表面的电场
图七 带负电荷粒子表面的电场
第二节 运动的描述
我们通常用速度来描述运动。这便产生了一个新的问题。那就是运动的相对性。如图八两个相同质量的物体。B是静止的，A以一定的速度V向B运动。如果假定A是静止的，那么B则以速度-V再向A运动。这个问题的产生主要是由于我们用以描述速度的长度是一个相对量。比方说C和D间的距离可以是CD或-CD这完全取决于你怎样选择坐标系。同样的道理时间也是一个相对的量。
图八 物体运动示意图
如果从A和B相撞时电场的传递来看。假设碰撞时电场从A转移到B。无论我们定义什么样的坐标，电场的转移是一定的，总是从A到B。
理论上讲我们可以定义一个绝对静止状态，那就是一个完全不受任何外界电场影响的电子或正电子所处的状态。但由于物体间的无法分离性，这种状态实际上是不存在的。所以理论上讲运动是有其绝对意义的。相对运动的概念是来自于我们对运动的描述。以及实际上绝对静止状态的难以发现。
这里要提到一点关于运动中系统内部各部分的状态改变。比方说两个完全相同的物体，一个放在地面上，一个放在运动的车上，那么相对于地面上物体，车上的物体的内部结构是不同的，因为他比地面上的物体多了一部分使其运动的电场。比方说当我们推车的时候，我们通过推动而使一部分电场转移到车上，这些电场使车上物体内的每一个质点的结构发生了变化，因而整体发生运动。如果车上的物体和车之间绝对光滑，电场则无法充分转移，所以当车动时物体就不能和车一起运动而出现滑动。所以说运动物体中内部的各个质点必须都发生了状态或结构的改变，整个物体才会运动。这一例子说明同一物体在不同的运动状态下其内部结构是不一样的。
从以上的讨论看运动是对物体的平衡程度的量度。我们可以用相对运动来描述物体相对于参照体系的平衡程度。但我们必须清楚，参照体系本身可能也在运动。真正衡量物体是否平衡，必须参照绝对静止态的电子和正电子。
第三节 动量和动能
我们以前不清楚动量和动能是什么东西，事实上动量和动能都是用其产生的效果来描述的。象用mv来描述动量，1/2mv2来描述动能等等。同样的道理由于速度的相对性，物体的动量和动能也都是相对的。如果我们用电场转移的量来描述运动的话，动量和动能是有其绝对意义的。动量和动能就是在物体碰撞时发生转移的那部分电场的量度。
尽管现在我们已经知道了动量和动能是对物体作用时发生传递的电场的量度。但用电场传递的量来描述他们也是很难的，第一是他难以检测。第二是往往所传递的电场同时也有可能转变成其他的形式，象光，热等。
在电子沿原子核一类的滚动中，物体间没有电场的传递。我们依然用角动量和动能来描述这种运动，但这种角动量和动能和平动动能是不同的。他们代表着粒子间的距离和相互作用的强度。
第四节 速度和质量的关系
这里要说明一下物质的质量和运动是否有关联。根据下面爱因斯坦的公式似乎速度和质量是有关联的。比方说一个电子的速度要想达到光速其质量会是无穷大，实际上电子只要和一个质量相等的正电子结合，他的速度就可达到光速。所以说速度或者说运动是和质量没有关系的。运动主要取决于物体间的不平衡程度。质量的增加和减小都可能造成不平衡，从而使物体运动。运动是完全和结构有关的。
（无法把公式写在这里）
这里m是物体运动质量，m0是物体的静止质量
第三章 光
在电子和正电子作用一节，我们已经提到了伽玛射线的光子结构。不难想象其他低能量的光子应具有相同的结构，但密度比伽玛射线低。也就是说双球中心的电场密度比电子和正电子的中心密度低。伽玛射线是质量最大的光子。
第一节 光子的运动（1）
在第二章里我们分析了滚动，象电子绕原子核运动。其实光子的运动是分析滚动最好的例子。光子内的正电部分和负电部分是一个最为不平衡的组合。他们试图通过滚动来达到平衡，但他们永远也达不到平衡，因此他们便一直彼此滚动下去。但不同的是构成光子的正电中心部分和负电中心部分大小相同，质量相等。这样他们不会使一方绕着另一方运动。于是他们便以一定的速度向前运动，但彼此之间是转动的。这种运动看上去象齿轮运动。所以说运动是光子本身的特性。他的速度是由其自身决定的，与发光体的速度没有关系。但光子和所通过的介质间的作用是始终存在的，所以光速是受介质影响的。
如果在光子的正电中心和负电中心画一直线，那么光子的电场分布是轴心对称的。这就说光子向垂直于这一对称轴线的各个方向的运动是均等的。他的运动方向取决于他的起始状态。一旦他在某种作用下方向确定，他便会沿着这一方向以其固有的速度运动下去直至他和另一高密度的介质相遇，象光的反射和折射等，他的方向才会改变。但无论方向如何，他的运动方向总是和光子中心的对称轴相垂直的。
第二节 光的波动性
尽管我们常见的水波和光波都有波动的现象，但他们在波动的本质上是不同的。
1） 介质波：
最为常见的波动现象是水波。由于波源某一点的简谐振动，使得其他部分发生波动。这一种波动的特点是某一点的运动是简谐振动的，但整体是波动的。波动是借助水这种介质来实现的。由于介质的存在当两束波相遇时来自两束波的力在同一点可以相加减。那么波的干涉现象便很容易理解。
2） 非介质波： 光子的波动现象则不然。下面我们来详细讨论。
光在运动时并不需要借助某种介质。他是自己向前运动的。就多个光子而然，向相同方向运动的光子彼此是关联着的。这种关联同时存在于相邻的光束间。 如图九所示，很明显光束是波动的。光的波长就是两个光子间的距离的二倍。高密度的中心电场的光子相互间作用较强，所以波长较短。反之亦然。
图九 光的波动示意图
当两束光发生干涉时，光子不可能由于彼此的作用而消失。但由于相邻光束间光子的相互关联，使其在通过狭缝后再相遇时发生作用，因而出现了在某些区域密度增强，某些区域减弱。如图十所示。暗区的光子由于彼此的作用而在亮区出现。从而出现了干涉条纹。暗的部分是光子由于排斥而没有光子出现，亮的部分是光子相互吸引而出现的部分
图十 双缝干涉示意图
第三节 光子的吸收和发射
光子同时具有正电和负电中心，当光子和原子接近时，他的正电中心和负电中心同时被原子核和核外电子所吸引。由于光子内的电场的低密度性，光子内的电场被迫沿原子核内的电场取向，从而使光子被破坏。这便是光子的吸收。如图十一 。
由于吸收了光子的原子具有了多余的电场，使得整个原子能量增高，电子远离原子核。这就是我们所说的激发态。当电子回复到原来的状态时，这部分多余的电场便以平行的状态释放出。由于平行状态的电场的不稳定性。他会迅速形成光子或其他中心密度小于电子的带电粒子，但由于带电粒子不能象光子一样快速离开发光物体他便会很快被破坏最后变成光子。可见光子由于其快速运动的性质而使其得以长时间稳定存在。也正是光子的存在和运动使得物体间能量得以传递。才使我们的物质世界这样丰富多彩。
另一种可能是两个光子或多个光子可能结合在一起而形成一系列粒子。也就是我们以后要讨论的核反应中形成的中微子（neutrino），这种粒子类似于电子和正电子形成质子，中子等粒子，所以光束中会有中微子的存在。但由于其密度低，他们没有电子和正电子形成的粒子稳定，极容易在强电场下被破坏。
由于伽玛射线内的正电和负电中心的电场密度较大，原子内的电场无法破坏他的结构所以他可以进到原子核内部。
图十一 光子被吸收示意图
由于光子内电场的低密度性光子是可能容纳更多电场的，所以说光子可能发生耦合。如果两个光子的电场的量的加和等于或小于伽玛射线内的电场密度，他们就有可能发生耦合。比方说一个单一频率的光，就可能部分耦合成频率高于一倍的光。这种耦合极易发生在光子形成的时期。
第四节 光子的运动（2）
通过对光子的吸收和发射的讨论我们看出。光子在被吸收时并不象一般机械运动时电场是向固定方向传递的。他的所有电场是被分布在电子的跃迁或热振动等类似的运动上。而不是加在整体的平动上，所以说在这种情况下，光子看上去没有平动动能和动量。
当光子和物体相遇而发生反射时，光子可能失去一部分电场而使其能量减低。从而使反射光的能量低于入射光的能量。这种现象就是光照可以使被照射的物体获得动能而运动（solar sails）。光子失去的能量便是物体获得的能量。
另一点明显的现象是当光子从光疏介质进入光密介质时速度下降，但当光子回到原来的光疏介质时又回到了原来的速度。这在机械运动中是见不到的。比方说一颗子弹打到墙壁时他的速度会下降，当他穿透墙壁重新回到空气中他的速度不会回到其进入墙壁时的速度。子弹在穿透墙壁时失去了一部分动能或动量，因而速度下降。光子则不然，他的辐射状的电场是和其周围的环境相平衡的。那么随着外围的场的密度的减小，他的中心的电场密度便会减小，所以他的波长也会变大，速度亦会变大，反之亦然。但光子在整个运动过程中并没有失去任何电场。
第五节 光速
想象光的运动好比两个齿轮的转动。光的速度是由两种因素决定的：一是齿轮的半径，波长大的光子有较大的转动半径，那么他转动快些。另一是齿轮的转速，波长小的光子由于作用较强，转动的要快些。这两种因素是矛盾的。不过就光在光密介质中的速度和波长成正比看，齿轮的大小起决定性作用。
前面已经提到，我们所定义的真空是指没有原子和分子存在的空间，但我们无法摆脱场的存在。其实当光穿过玻璃一样的固体时，也只是那部分通过原子和电子间的间隙的电场的光子才能穿过物体，与原子和电子相遇的光子将会被反射。这和光子通过我们通常所说的没有原子和分子而有场的真空是一样的。光速在同一介质中是和波长成正比的，所以光通过我们通常所说的没有粒子的真空时，光速是和光的波长成正比的。所以说爱因斯坦的关于真空中光速是一常数是不对的。
第四章 能量
我们已经看到光子在吸收和发射时的变化。当光子被吸收时，他的原有的结构完全被破坏，构成光子的电场全部和物体的电场结为一体而使物体的能量增高。一般的物体在碰撞时只有很小一部分的电场发生转移或交换，所以我们可以看出，能量是低密度的电场在物体作用时发生了转换的那一部分。由于他的低密度所以他的质量通常被忽略。
严格的讲动能和动量是很难达到守恒的。因为电场是趋于向着平衡的方向排布，那么这部分使物体失去原有平衡的动量更会趋于向热的形式转变， 从而使物体达到一个新的平衡。不过在物体碰撞的瞬间，可以近似地认为动能和动量是守恒的。
以上的讨论也能帮助我们更好的理解为什么功在不引起环境变化的情况下可以转变成热， 而反之则不然。因为热是一种更能使物体趋于平衡的状态。
牛顿第一定律中所说的物体在没有受到外力作用下保持其匀速直线运动的说法是不正确的。首先不受外力的作用是不存在的。物体之间是通过电场连接在一起的，彼此之间是相互作用着的。再就是随着平动动量向热的方式转变，物体的平动动能在减小，速度也会减小。
由于物质的无边界的性质，只有在正电子和电子的中心和光子的双球的中心是没有电场存在的。我们通常所说的真空是没有粒子，象原子，分子的空间。但场和光子是存在的。由于场的存在，他可以和其他物体作用或进行传递。这便很容易理解为什么会有真空能量了（Vacuum Energy）。
第五章 一些其他的物理现象
第一节 质子的结构和稳定性 物体的稳定程度总是由其内部结构和外部环境两点决定的。现在来讨论质子内部结构的稳定问题。
我们都知道质子是一个稳定的粒子。根据以上的讨论我们已经知道他是由电子和正电子构成的。由于粒子间电场的存在，多个粒子结合而形成的大一点粒子时，其质量用简单的将小粒子加和显然是不准确的。比方说质子的质量是电子质量的1836.15267245倍， 但实际上他可能含有1835，1837或其他个正电子和电子。不过从质子带一个正电荷来看。质子应是电子的奇数倍。而且正电子数刚好比电子数多一。我们取一个离1836.15267245最近的奇数来讨论以下的问题。假设质子质量是电子的1837倍，实际上可能是1835或其他的数值。因为他带有一个正电荷，那么不难算出他含有（1837-1）/2=918个电子和919个正电子。这些电子和正电子是怎么排布的现在还不是很肯定。但这并不影响我们来理解质子的稳定性。要想使系统稳定，近似于球态的结构应是最为理想的。因为只有球态才能使相同的粒子所处的环境相同。那么不难想象质子的中心是一个正电子，然后电子和正电子一层一层向外排布。随着半径的增大每一层的电子和正电子的数量随之增加。为保持每一层的平衡，同一层的电子数和正电子数应是相等的。这种排布的问题是层与层之间的排布并不是以刚好相间的方式排布。粒子间会彼此调整来试图使自己平衡。由于电子和正电子的球态结构，这种平衡只能是动态的，也就是说粒子间试图通过运动来达到平衡但永远也达不到平衡。这也是很难确定质子内部电子和正电子排布的主要原因。
图十二是质子表面电子和正电子的排布。由于中心的正电子的吸引，电子位置的表面会略微下凹。下凹的程度随着层数的扩大而减小。从总体上看中心正电子的电荷平均分布在表面上。尽管总体上的带电量是一个正电荷，但随着表面积的增大，单位表面积的向外的电场强度减小。这势必导致其对下一层的作用减小。当这种排布达到某一层时，这种排布便不再稳定，这便是质子的边界。这里所说的稳定是指层与层之间的稳定。
图十二 质子表面示意图
由于质子带有一个正电荷。那么他试图吸引一个电子来使其稳定。但这个电子无法在质子的表面找到一个合适的位置来稳定整个系统，他便绕着质子运动。这就是氢原子。从电子以电子云的形态绕着质子运动看，质子内部粒子在不停的运动是合理的。由于质子内部电子和正电子的运动，质子外任何一点的电场的强度和方向随着时间是不断变化的。这样质子外的电子的运动会随着质子内的粒子运动而调整。电子离质子的距离是随着所在位置的场强和场的方向而变化的。把电子可能出现的位置画出来，就是我们所说的电子云。如果质子是一个完美的球，电子的运动轨道离质子中心应是固定的。以上讨论了质子稳定的内部因素。质子的稳定性是随着环境的变化而变化的。在“中子星”一节我们将看到这些。
第二节 为什么核外电子的运动是量子态的
讨论至此我们自然会想到另外一个问题。那就是为什么核外的电子是量子态的呢？这主要是质子的结构并不是一个完美的球，如果将质子中每一层的电子和正电子的中心用直线连接的话，我们将得到一个多面体。现在举个简单的例子。如果将一个长方体放到桌子上，只有当长方体的一个面和桌面平放才是稳定的。也就是说有六种稳定态。那些介于这六种状态之间的状态是不稳定的。构成质子的各层电子和正电子中心所组成的多面体之间也是在某些特定的状态下才稳定的。介于稳定态之间的过渡态是不稳定的。当光子被原子吸收后，来自光子的电场在整个原子中重新排布，他在改变核外电子的位置的同时，也改变着核内部的电子和正电子的排布。如果原子所吸收的光子刚好使整个系统达到一个稳定态的话。这种吸收是可能发生的。也就是一个相对稳定的量子态。所以说核外电子的量子化现象是核内结构变化的一个反应。一个明显的例子，正电子也带有一个正电荷，他和电子作用时就没有量子化的现象。
薛定谔方程所描述的量子态和原子核造成的量子态是怎样的关系呢？现在先看一下氢原子光谱，按照薛定谔方程的结果，氢原子光谱应是最为复杂的。因为氢原子只有一个核外电子，在所有允许的能级的跃迁都是可能发生的。在其他元素的原子中，随着核外电子的增多一些近核轨道被电子充填，所以有一些跃迁是不可能发生的。这样不同元素原子光谱随着核外电子数的增加应越来越简单。另外，由于各原子外围的轨道都是一样的。只是轨道间的能量差在不同的元素中是不同的，这可导致各元素原子光谱的发射频率不同，但光谱的模式应是类似的。比方说在元素周期表中钠以前的元素从高能级到3s轨道的光谱都应是一样的模式。只是发射的频率不同。但实际的情况并不是如此。氢原子的光谱最为简单，随着原子核外电子数的增加，光谱变得越来越复杂。原子光谱也不是按照一个固定的模式进行的。如果按照薛定谔的方程所描述的量子态，同一种元素的各同位素应该有同样的原子光谱。但实际的情况则不是这样的。
实际上薛定谔方程给出的是在一定能量状态下核外电子的排布。所以他在解释原子的化合价以及原子在化学反应中的行为时很成功。但他所描述的量子态的概念和实际原子光谱量子态不是一个意思。实际上的原子光谱的量子态是由于原子核的量子态决定的。比方说氢原子有一个质子，他的量子态应是最少的。他的光谱最为简单。他的同位素氕的原子核比氢原子核多了一个中子，他的量子态和氢原子是不同的。他们的光谱也是不同的。随着核内质子数的增加，核内稳定的量子态也在增加。光谱也就变得越来越复杂。
我们可以说一个核内的量子稳定态应对应一组薛定谔方程的解。这样可能会更有助于理解。所以说当原子吸收一个光子后不仅仅一个电子被激发，是整个原子被激发到下一个量子态。
第三节 中子的相对稳定性及其在原子核中的状态
下表是一组氦原子各同位素中中子的质量。从计算的结果看，中子在不同的同位素里的质量是不同的。这就是说中子不是一个质量固定的粒子。前面已经讨论了质子的稳定性是由其结构决定的。如果把质子中心的正电子换成电子，那么就是一个反质子。反质子和质子的稳定性应是相同的。质子与反质子相遇会彼此湮灭掉。质子和质子间的作用应是排斥的。如果两个质子间公用一个电子，他们是可以存在的，但两者的结构都和氢原子的结构类似。不会形成稳定的原子核。如果彼此公用一部分电子和正电子，使得彼此的结构都和质子一样，那么彼此的结构都会稳定如图十三所示。其实在原子核内部质子和中子是等同的，他们是均等的。所以中子在原子核内是稳定的。但当中子离开原子核后，他便不再稳定了。不同的原子核中质子和中子的公用部分可能发生在两个，三个或更多的质子和中子间。所以质量的损耗也不同。
（表）氦原子不同同位素中子质量的差别
氦同位素 He23 He24
电子质量（Me） 0.00054863
质子质量（Mp) 1.007825
氦同位素原子质量(Mhe) 3.016029319 4.002603254
氦原子核中的中子质量 （Mhe-2Mp-2Me） 0.999282059 （Mhe-2Mp-2Me） 1.985855994
氦原子核中每个中子质量 （Mn ） 0.999282059 0.992927997
质子和中子质量差 （Mp-Mn） 0.008542941 0.014897003
质量差折合成电子数 (Mp-Mn)/Me 15.57140678 27.15309576
从质子和中子在原子核中的结构看，质子中电子和正电子并不是一种最为合理的结构。电子和正电子在中子星中的结构应是更稳定的。 质子和中子公用的部分
图十三 质子和中子在原子核中的示意图
第四节 核反应中粒子的复杂性
我们已经讨论过原子核是由电子和正电子组成。他们的组合在某些状况下较稳定。核反应相当于原子核内部的粒子间的一次重组。在新的，稳定的原子核形成时，多余的粒子便会释放出来。常见的象伽玛射线，贝塔射线，等等。其实任何小于中子和质子的粒子都有可能出现，他们可能带正电，带负电和不带电。这也就是我们所说的介子（Meson）。
变化时，低密度电场没有足够的电场形成象电子一样高密度的粒子，一些电场密度低于电子或正电子的粒子便会形成，他们可能是光子，也可能形成多个正负电中心但每一个中心密度都低于电子的中心密度的粒子。他们可能带正电，带负电和不带电。一般带电的粒子容易被其他物体捕获而被破坏，中性的粒子可能有较长的存活时间。这主要是其不容易为其他带电体所吸引。这些中性的粒子就是我们所说的中微子（Neutrino）。但由于其低密度，他们会被高密度的电场破坏。象在Cowan–Reines neutrino experiment 中中微子被质子捕获而被破坏。其实中微子不是一个有固定质量的粒子，他是一系列的粒子。他的质量可以有很大的范围。这完全取决于有多少类似于光子的粒子加入到其内部，再就是每一个光子内电场的密度如何。目前普遍的观点认为中微子有很强的穿透力，很难捕获。其实他的穿透能力完全取决于他的内部粒子的电场密度。但无论如何他们是不会穿透原子核的。他的难捕获的一个主要原因是他内部的电场的低密度，这种低密度电场的粒子极容易被高密度电场破坏而消失。这就像伽玛射线的光子在近原子核的强场下可被分裂成电子和正电子。但低频率的光子则不能被分裂成带电粒子一样。因为低频率的光子在分裂中被破坏掉了。
另外一个敏感的话题是中微子的运动速度。其实中微子的速度和他的质量是同样不固定的。他的速度完全取决于构成中微子的类似于光子的粒子的电场密度和数量。象一个由长波长光子构成的中微子可能比短波长的光子的速度快。
第五节 量子理论的成功及其局限性
前面我们已经讨论过了原子稳定态的量子特性。尽管这和波尔假设有着一些出入。但这在解释原子光谱上是很合理的。薛定谔方程在假设原子核是球状的情况下给出了核外电子的排布。这在解释原子在化学反应中的行为时是非常成功的。但在量子力学中我们忽略了粒子外低密度的电场。这和我们研究椅子时忽略椅子周围的重力场是类似的。所以说量子力学理论是一个近似的理论。后来又发展出量子场理论。就场本身而言量子的概念显然是不对的。所以说量子场理论在某些特定情况下可能会给出一些与实际情况接近的结果。但其理论基础是不对的。
第六节 中子星
当行星的密度变大时，原子核外的电子运动空间会越来越受到限制，最终电子和原子核结合到一起而使得我们所说的原子结构消失，质子的结构也同时消失。在这种结构中电子和正电子以更加密集的结构排布（如图十四）。由于这种结构使得原子核与电子间的空间消失，那么整个星体的密度会变得非常大。这就是我们所说的中子星。电子和原子核，质子和中子在靠近时会将它们之间多余的电场以光子的形式放出。所以星球在向中子星过度时会释放出很多光子。中子星的密度应比原子核的密度大。中子星已不存在我们所说的原子，也已不会有光子发射。所以人们说中子星是一个冷的星体。 这就是我们前面所说的质子在特定的外部环境下的不稳定性。
图十四 中子星中电子和正电子的密集排布。
第七节 黑洞
在讨论电子和正电子的结构的时候我们已经提到了除了辐射状的结构，电场还有一种相对稳定的结构，那就是他的环状结构。因为只有环状或球状结构才能保证电场的均匀性。由于这种环状结构的电场密度可以达到很高。所以他可以使电子和正电子的结构解体。这就是为什么他可以吸收所有的其他物体。从上面看他的结构象一个漩涡。这就是我们所说的黑洞。如图十五所示。
图十五 黑洞示意图，图中的箭头是指电场的方向
黑洞在形成前一定是先形成类似于中子星的高密度结构。这样的高密度能够保证其电场的密度足够高，从而有破坏其他星体的能力。这也是其能够存活的前提。低密度的电场也会形成类似的结构，但由于其低密度使其无法存活很长时间。
从结构上看象黑洞这种环状的结构显然没有辐射状结构的电子结构稳定。所以一旦他的密度达到一定程度或由于外来的因素使其密度产生很大的不均匀。他的结构就会遭到破坏而使其从新变回辐射状的电子和正电子的结构。从而形成新的星体。
第八节 质量和重量
尽管质量和重量的概念在初学物理时已经做过明确的表述。但在很多物理学问题的讨论时还是被混为一谈的。质量是指物体所含物质的多少。白话讲就是物体里含有多少东西。而重量是指物体与其他物体，象地球或月球所产生的力的作用。同质量的物体的重量是随位置的变化而变化的。那么现在来看一些说法的错误。我们经常说光子的静止质量为零，既然光子是电磁场，那么就是说他包含有某种物质。只是由于其结构的特殊性所以他必须运动，在任何情况下他都是有质量的。我们经常说某些粒子的质量为零，这种说法同样是错误的，即便是电场和重力场也是有其质量的。
第九节 宇宙射线
我们已经讨论了重力场的本质以及光的吸收和发射。那么星体在运行时由于他们之间的距离的变化，他们一直在做着光子的吸收和发射的运动。所以会有电磁波的发射和吸收。发射的电磁场就形成了宇宙射线。
第十节 红移和蓝移
当光从高密度的重力场运动到低密度的重力场时光的波长变大，反之光的波长则减小。我们称其为红移和蓝移。其实这一过程和光子从光疏介质进入光密介质时速度减小，从光密介质进入光疏介质时光的速度增加是一样的道理。
同样的道理电子以及所有的粒子的中心电场密度都是随着其周围环境的变化而变的。
第十一节 暗物质
暗物质是在用牛顿万有引力定律计算某些星体的作用时，由于计算结果和实际的值有着很大的偏差。所以人们认为系统中一定存在一种暗含的物质，是这种暗含的物质造成了偏差。这是一个典型的无限推广牛顿定律给我们带来的困惑。如果我们知道任何物体间的作用是和其结构和成分有关的话，我们便会集中精力去研究不同星体的结构和组成与其他星体的不同，而不会把精力放在寻找一种不存在的暗物质上。
第十二节 平行排布的电场
实际上，世界上的确存在很大量无法检测的物质。这就是存在于星体间的平行排布的电场，因为平行排布的场是无法用现在的检测手段检测到的。只有当他们形成象电子或光子一样的球状结构时才能被我们检测到。所以说这部分物质对我们来说是暗的。
第十三节 反物质
我们常见的物质是由带正电的原子核和带负电的电子构成。原子核带正电是因为组成原子核的正电子多于电子。如果电子多于正电子那么原子核就会带负电，这样的原子核将被正电子所环绕。这就是我们所说的反物质。当反物质和物质相遇时，核外的电子和反物质核外的正电子相遇而产生伽玛射线，然后带正电的原子核和反物质中的带负电的原子核相遇而发生类似于核反应的组合，产物可能是伽玛射线以及一些其他的粒子。由于这种作用，世界上的物质只能存在于一种形式，要么我们所见到的物质，要么我们所说的反物质。反物质只有可能存在于一些核反应后。但一旦他和普通的物质相遇便会消失。
第十四节 电子的自旋
由于电子的球状结构他很难和周围的环境达到平衡那么他便要向着平衡的状态运动。而球状的电子和球状的原子核只能以相切的方式接触，这造成了电子以滚动的方式无限地围绕着原子核运动。所以电子是有自旋的。其实星体运动也是一样，地球在进行公转时也在进行着自传。
第十五节 物质波
在讨论重力场时我们已经看到，除了象电子和正电子一样的单电荷粒子外，所有物体外围的场都是方向相间的。那么物体做相互运动时必定是波动的。对于体积小的物体，比如电子的波动现象要比体积大的物体比如篮球，更为明显些。这就好比在同样的水波中，一片树叶要比一艘轮船的波动更明显一样。
第十六节 力的统一
以上的讨论告诉我们所有的力都是由于构成物质的电场趋于均匀排布而产生的。既然所有的力都是电场之间的作用，那么为什么各种力之间作用的大小有着很大的差别哪？物体之间的作用力的大小是和他们之间的场密度成正比的。物体间的场密度是和物体的质量和物体间的距离有关的。同时物体的结构也影响电场的取向，从而影响物体间的所用。牛顿万有引力定律，库仑定律以及核内粒子间的近距离作用等只是近似的描述了一些特定情况下的作用。实际上的作用要复杂得？多。理论上讲每一对物体间，在每一个不同的相对位置，在每一个不同的时刻都应有不同的表示。因为物体内部的粒子是在不停地运动着的。再一个造成物体间作用复杂的原因是，随着物体间位置的变化，他们内部的粒子的排布也在变化。这类似于相互极化。
物体之间作用是吸引还是排斥是由电场的取向和物体间的距离决定的。比方说万有引力, 当两个物体相距一定距离时他们是吸引的。但随着物体的接近排斥作用增，这和电子与正电子作用形成光子的情况类似。这就是为什么下落的物体会停在地面上。
当然我们希望用一个简单的数学方程能解决所有的力的作用，但实际上是不可能的。为简化解决实际问题。我们可以在特定情况下用某种数学表示。但我们必须记住这种表示是做了一定的近似的。对一种数学表示的无限推广利用会给我们带来一些不正确的结果。这就是为什么在某些情况下牛顿万有引力和库仑定律计算的结果和实际会有偏差。
我们前面已经提到速度或运动是只和结构有关联的，那么不难看出，力是和结构和质量同时有关系的量。
第十七节 变化的本质
由于物质是由单一成分电场构成，那么物质间的变化只是一种结构的变化，由于结构的千变万化使得物质世界纷繁复杂。其实我们所说的化学变化也只是电子或原子及原子集团的迁移而造成的。对于电场来说也是一种结构变化。
第十八节 存在
我们说的物质的存在是指我们的感官或借助于某种检测系统能检测到的物质。检测系统是根据被检测对象和检测系统间发生作用而感觉到其存在的。如果被检测的对象和检测系统间没有作用我们认为物体是不存在的。
我们已经知道构成物质的电场间由于其趋于均匀排布的特点而产生作用。那么电场与其他物质间不存在这种排布规律，所以说我们无法检测到非电场物质的存在。世界上可能存在很多种其他种物质。但我们无法感觉到它。所以对于我们来说是不存在的。
第十九节 测不准原理
既然对物体的检测是基于检测系统和被检测物体间的作用。那么在作用时彼此都会发生变化。我们检测到的结果是变化后的物体的状态。所以说对物体的测量是无法测准的。
第二十节 守恒定律的绝对和相对性
通过以上的讨论，我们看到，电荷，动量，动能等都是电场的一种存在形式。所以说他们的守恒都是相对的。只能在一定条件下，或一定的误差范围内是守恒的。只有质量守恒是在任何情况下都成立的。
第二十一节 物质时间和空间的关系
物质是实实在在存在的东西，而时间和空间则是用来描述物质的，是数学概念。当前的物理学认为空间和时间决定了物质的运动和变化。于是便有了时间隧道，曲线空间的说法。现在我们来看其是否合理。
目前讨论很多的是时间隧道，也就是是否存在一个隧道使时间倒流。我们可假设这一隧道的存在。那么我们可以回到昨天。这就意味着你周围的世界都要变成昨天。那么从昨天到今天的变化都要向相反的方向变化。这种变化一定是违反所有的自然规律的。所以说时间隧道是不可能存在的。
这里我们还要讨论一下变化产生的原因。如果有一块铁，我们把它放在一个与其他物质隔绝的环境下，我们可以把它沿任何方向运动，放置任何长时间，它都将保持其原有状态。如果我们把它放在盐酸里，他很快就会和盐酸反应消失而变成别的东西。这就说造成物质变化的不是时间和空间而是其他的物质。这就说明物质的变化不是由时间和空间决定的。而是由与其相接触的其他物质有关的。但我们需要时间和空间来描述物质的大小，变化的快慢等等。
同样的道理物质的运动不是由于空间的形状决定的，而是由于其所处的环境中的其他物质决定的。象一个电子如果没有原子核的束缚他就不会沿着轨道运动。星体的运行也是一样的。
我们一直认为因为有了空间所以物质才能存在。实际上由于有了物质我们才定义了空间来描述物质。比方说我们说有没有空间实际上是指有没有物质的存在。如果没有物质空间永远会存在的。比方说一个屋子有没有空间是指屋子里有没有其他的物体。没有空间是指有其他的物体存在。我们不能人为的将空间挪走。
这也是本书的目的。我们要首先认识物质对象的组成和结构，然后用速度，长度来描述他。而不是建立一个空间和时间的模型来推导物质运动和变化的性质。这就是目前物理学中主要困惑。
第二十二节 数学在物理学及科学中的作用
最后在这里提一下数学在自然科学中的作用。这主要是因为目前的数学演绎在自然科学理论，特别是理论物理中的应用有着很多不妥当的地方。科学中的数学和纯粹的数学有着关联但又有着本质的不同。比方说一滴水加上一滴水，用纯粹的数学就会容易地得出结果是两滴水。但科学上得出的结果可能是两滴水，也可能是大一点的一滴水。大一点的一滴水可能是在平面上，也可能是在毛细管中等等。如果用数学来描述的话，每一种情况都要对应一套数学表述。同样的道理，当我们用数学来表述一种自然现象时，首先要清楚我们描述的对象到底是什么样的。在进行数学演绎时每一步都要以实际自然发生的情况为依据，而不是简单的数学演算。这样我们的结果才能如实地反应客观的事实，才是可靠的。比方说牛顿定律和库仑定律中的力，在他们建立起这套演算时，我们不知道力是什么，也不知道影响力的因素是什么。那么当我们用这一定律运算时就要想到他们可能在某些情况下不准确。能量，动量也几乎贯穿于所有物理学推导。但我们并不清楚他们是什么，所以有很多时候我们对一些数学演绎的结果变得不知如何解释。
第二十三节 宇宙
关于宇宙的形状以及他是有限的还是无限的问题一直是物理学以及人类感兴趣的话题。宇宙到底是什么样的哪？现在从构成物体的最基本粒子电子和正电子的结构来看这个问题。
我们已经讨论过电子和正电子的电场密度随着距离远离其中心而逐渐减小。这个递减规律是由电场本身的性质决定的。虽然我们还不清楚他的递减规律的数学表达。但当距离达到一定远的时候，电场的密度会降至为零。这也就是电子和正电子的边缘。这种完整的电子和正电子就是我们在第二章提到的绝对静止状态的物体。从星体间存在相互作用看，电子外的电场可以延伸到很远。可见完整的电子实际上是一个很大的粒子。在我们通常的环境下，这种状态是不存在的。因为电子和正电子外的电场密度在没有达到零点以前就已和其他粒子外的电场相遇了。
由于电场的递减速度是由电场本身的性质决定，中心电场密度低的粒子有较小的半径。
构成物体的基本粒子电子和正电子的相互吸引决定了宇宙内物体间应是互相吸引的。但当物体的体积达到一定程度后。物体便向着中子星，黑洞的方向演变。然后黑洞又崩塌变回成星体。所以说宇宙中物体不会聚成一块固体。物体间一直这么变来变去。在宇宙的边缘由于电子和正电子外的电场密度的递减，电场最后会降至零点。所以说宇宙应是近于球态的。外围是逐渐递减的电场。但宇宙的形态不是固定的，他是随着内部物体的运动而变化的。
自然界中可能存在其他的宇宙。其他宇宙也有可能和另外的宇宙重组成新的宇宙。
总结
本书以粒子之间，粒子与场之间以及场与场之间可以转换的事实为依据。论述了我们的物质世界是由单一组分的电场构成的。由于电场趋于同向和均匀排布的自然特性，因而产生了力，运动等现象。也由于电场的这些特性，使得电场以辐射状的结构存在。于是便产生了粒子，以及与粒子结构相关联的一系列自然现象。
对于任何的物体，象一个星体，一个生命等，都有其产生，发展和消亡的过程。我们可以用时间和空间来记录和描述这些过程。但就物质本身来看，他没有产生和消亡的概念，只有存在。时间对物质本身是没有意义的。
ISBN 978-0-9736133-5-3
评论
jerrytao
2012-02-11 23:15:27
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太多谬论了.
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