非上上志，无了了心:我的物理哲学之路－潘根

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我的物理哲学之路－潘根(实在没什么可发的了)
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00330907 纸席 发表于：02-10-12 18:28 [只看该作者]
科学出版社出版了我的《基础物理述评教程》(以下简称《述评》)，书中提
出了引－电统一场论，用逻辑方法导出了量子力学，对大爆炸宇宙论提出了尖锐
的批评．不少人对此发生兴趣，他们希望能知道与这些工作有关的背景．本文就
是为此而写，并顺便对最大概率原理、宇宙学原理、引力佯谬、粒子结构、电荷
失恒、超光速之类的问题作补充说明．

　　　　　　　　　　　　一、特殊的环境和经历

　　我的书具有鲜明的个性，这是由我所处的特殊环境和特殊经历决定的．

　　Ⅰ．特殊的家庭环境

　　我出身在江苏南通教师世家，祖父曾被清末状元张謇聘为家庭教师，父亲是
语文教师．家中有不少古书，文史类、伦理类、哲学类、书画类都有．因而我在
家中首先是受中国传统文化的熏陶．
　　父亲是个怪人，他不信鬼神，却喜欢结交和尚、道士，祭祖时也总是非常虔
诚．建国前，他每天早晨都要背诵中山遗嘱，晚上则背诵观音经．我在童年时代
常跟他到庙里去玩，站在旁边听他与和尚、道士聊天，
　　读初中时，我问起鬼神问题，父亲说：“我从来就不相信鬼神．孔夫子说祭
如在，这就表明他也不信鬼神，只是在祭祀时假定有鬼神存在．不能把祭祖当做
迷信，中国人烧纸类似于外国人献花圈，只是怀念的形式．一个人如果连父母都
不爱，还能相信他爱民吗？我念经只念观音经，只不过是一种精神寄托．我在通
州师范时有三个要好的同学，后来他们，一个成为红十四军的领导人，一个出家
当了和尚，一个蓄发成为道士．和尚工于书法，道士擅长绘画．其实，和尚并不
信佛，道士也不信仙，只是为了摆脱世俗的烦恼才以寺庙为栖身之地．我到庙里
去只是为了在工作之余放松一下，切搓诗文书画和哲学．哲学能使人进入高尚的
境界．佛、道、儒是不同的哲学，但都是教人从善．以善为本，存仁于心．家里
有不少哲学书，将来你应当读一点．要览百家之说，以防一家之偏．”
　　进高中后，语文课本里有了几篇古文．父亲翻了翻课本，说：“太少．搞现
代文也需要有古文根底．”随即拿出一本《论语》，说：“要从如何做人、如何
做学问学起．”我读了第一页，“子曰学而时习之不亦悦乎”，但怎么也不能使
我“悦”得起来．父亲也不勉强我，说：“挑你自己最感兴趣的书读吧．多读一
点总会有好处，但不要影响学校里的正常功课．”我对《庄子》较感兴趣，因为
它是通过故事来阐明哲理．它的第一篇就让我骑着鲲鹏入海上天．天之苍苍，其
本性也，其远无极．我顿时感到：万物都在宇宙之中，宇宙则在庄子书中．
　　先秦诸子的书很难读懂，那倒也好，学五柳先生不求甚解，读不懂就猜．猜
就是独立思考．猜对了等于读懂，猜错了就算是修正或发展了前人的思想．宋以

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后的书就比较好读了．父亲偶尔要考考我，发现我在某些方面是在胡说八道，便
取出明末哲学家王夫之的《船山文集》，说：“看来学古文需要由近及远．此书
深入浅出，值得一读．”此后不久，我就接受了王夫之的关于物质不生不灭和万
物统一于阴阳二气的思想．后来我把阴阳元气论同爱因斯坦的场本原论联系起来
思考，把阴阳二气理解为引力场和电磁场，我的引－电统一场论就是立足于此．
　　家中缺少科技方面的书籍，好在我家离当时全市最大的新华书店只有两三百
米，该书店里对于我来说是一个开架的图书馆，我在星期天多半是全天站在书店
里阅读，科普作品使我对多种学科产生了兴趣．特别是各种稀奇古怪天体的诱惑
力和宇宙的神秘性，使天文学成为我的业余爱好之一．高一时已经知道爱因斯坦
有限无界宇宙模型的大意，一度成为大爆炸宇宙论的虔诚信徒．后来进一步思考
并亲自论证，才认为大爆炸宇宙论是物理学有史以来最具有欺骗性的无稽之说．

　　Ⅱ．多变的专业方向

　　我于１９５７年考入南京大学物理系．该校有一个“庙小而菩萨大”的天文
学系．物理系所有的基础课和理论物理课都是与天文系合班上课，这种条件是国
内其他高校没有的，而天文学又偏偏是我的业余爱好，因而天文系的一些教材就
自然地成为我业余自学的对象．这是我与物理系的其他学生不同之处．
　　１９５８年教育革命开始，使我有机会在读完一年级之后就接下了研制红外
线防护镜的任务，随后创办工厂．这种实践使我意识到综合性知识的重要性．
　　１９５９年５月，我被分配到原子核物理专业．
　　１９６０年７月，在核物理专业刚读完三年级，就奉命转到无线电专业担任
预备教师，迫使我利用暑假补学无线电专业的电路分析课．
　　１９６０年９月初，我还没有来得及以预备教师的身份前往无线电教研室上
班，就接到“前往学校举办的自然辩证法学习班报到”的通知．
　　１９６１年２月回到物理系，承担电动力学与相对论习题课的教学任务．
　　１９６１年７月得到高教部关于预备教师一律回班学习的通知，重新成为学
生，但又一次以工作需要的名义要我改读半导体物理专业，因而整个暑假都用于
按新专业的需要来自学所缺的课，直到五年级第二学期才跟上同班同学的进度．
　　这种涉猎多种专业的求学经历不是一种享受，幸好物理系的不同专业有不少
课是相同的，而专业课又都比基础理论课易学．总算是熬了过来．

　　Ⅲ．多变的教学任务

　　１９６２年毕业留校，但不是留在半导体物理教研室，而是定位于纯属教学
编制的基础物理教研室，并担任学生的政治辅导员，兼任团总支副书记．这就意
味着，今后不仅没有机会接触科研设备，而且连接触教学仪器的机会也没有．
　　当年的教学编制与科研编制是分得很清的．科研人员可以兼搞教学，教学人
员如果主动要求兼搞点科研，那就会被认为是有“白专道路”之嫌，就要开会帮
助帮助你．政治辅导员又不同于一般教师，兼搞教学是可以的，但不能脱离他所
带领的年级，所以只能采用跟班教学的办法，每个学期换一门新的习题课．当年
的助教是要承担答疑任务的，要应付学生有可能提出的各种问题，总不能留给学
生一问三不知的印象，所以这种每学期都换新课的兼职教学工作是很苦的．

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　　１９７３年“复课闹革命”，文革前的骨干教师已有一批归天或靠边，我已
步入中年教师的行列，开始担任主讲教师．此后奉命对多门课进行教改试点，十
年里开了十门新课．不久就连续担任国家教委理科普通物理教材组秘书达十年之
久．秘书有起草会议纪要的义务，开会时不能思想开小差，被迫集思广益．
　　我的满荷的大班课教学任务从未能有一学期间断，因而在科研方面只能是利
用业余时间搞那种自选的不需要经费和设备的纯理论性课题．
　　这种特殊的背景，注定了我在教学和科研方面都有与众不同之处．

　　　　　　　　　　　二、对运动基本形式的认定

　　１９６０年暑假．
　　上文已经说过，我在读完三年级以后，突然接到由原子核物理专业调到无线
电专业的通知，迫使我自学无线电专业的课程．在这之前，我刚刚读完量子力学
课．电动力学和相对论课也只比量子力学早一个学期，因而印象也很深．相对论
使我明确了这样一点：四维空时框架应当适用于自然科学的一切领域．量子力学
使我获得这样的印象：波粒二象性似乎是物质在运动形式方面的基本特征．
　　在自学无线电专业课程的过程中，我发现了傅里叶分析这个数学工具的重要
性．在对无线电信号进行频谱分析时是使用一维傅里叶变换，在对光学信号进行
频谱分析时是使用二维傅里叶变换．我想到，完备的空时是四维的，因而产生出
这样的想法：如果把傅里叶分析应用于四维空时，那么就应当能得到具有普遍意
义的结果．于是发现：波动是一切物质运动的惟一基本形式．推论是：
　　１）未来的量子力学应当以波动一元论取代目前的波粒二元论，粒子应当是
波包，终极意义下的基本粒子根本不可能存在；
　　２）单色波是一切波的基本成分，它是连续函数，只在无限多种单色波叠加
之后才会出现间断区，这就表明连续性是绝对的，不连续性是属于假象；
　　３）连续性意味着因果律是绝对的，目前在量子力学领域内占统治地位的基
本观点应被推翻，量子力学迟早会回到爱因斯坦因果决定论的立场；
　　４）单色波在空间上和时间上都是无限的，因而宇宙应当是无限的．
　　作为一种数学工具，傅里叶分析应当是普遍适用的．因此，在认定波动是物
质运动的惟一基本形式之后，传统的那种把机械运动、热运动、电磁运动之类都
当做“基本运动”的观点，从此从我的脑海里一扫而空．在《述评》中，量子力
学所需的力学量算符全部是用四维傅里叶变换来导出的(见《述评》 p.670)；在
推导薛定谔方程时，也是以四维傅里叶分析为数学工具(见《述评》 p.809)．

　　　　　　　　　　　三、对物质基本成分的认定

　　１９６０年９月至１９６１年１月．
　　１９６０年暑假一过，我就进入了学校专为培训理科各系教师而举办的自然
辩证法学习班．郭影秋校长向学员们提出了“关起门来好好读书”的要求，又向
各系领导人打招呼：要把学习班看作是办在外地，不许以任何理由干扰学员们的
学习．这在当年政治运动连续不断的社会环境里，是极为难得有的读书机会．在
学员里，我是情况最特殊的一个，特殊之处是：
　　１）我是惟一的预备教师，年龄最小，孤身一人，因而读书的时间比任何人

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都多，每天的读书时间不少于１４小时，节假日也不例外．
　　２）我是惟一来自物理系的学员，并且是刚刚学过哲学气味很浓的相对论和
量子力学，是带着物理学中的哲学问题进入学习班的．
　　３）哲学本来就是我的业余爱好，上级指定的哲学著作多半是我过去已经自
学过的，所以我的大部分时间是用于阅读科学史、哲学史和逻辑学方面的著作．
　　４）由于在学习班里提出了一个与科技战略问题有关的哲学观点，使我意外
地结识了国内的一流天文学家戴文赛教授和一流哲学家孙叔平教授．
　　在引－电统一场论这个课题方面，有一半关键性的工作是在自然辩证法学习
班学习期间完成的．
　　在认定波动是物质运动的惟一基本形式之后，我的注意力就集中到“物质的
基本成分究竟是什么”的问题上．我把已有的物理学知识以及从科学史、哲学史
中学到的知识立即同这个问题联系起来，并注意到：古代哲学中的元素论、原子
论、元气论、道本原论、数本原论，实际上已经把“本原”的各种可能性都包括
了．因而认为：现实世界的本原物质应当是属于上述五种可能性中的某一种．要
想从中把具有现实性的那一种挑选出来，就应当提出一种让各学派都能接受的判
据．我注意到：尽管各种哲学流派在基本观点上有原则性分歧，但都认为基本的
东西应当具有简单性．因而可以把简单性原则当做一种判据．
　　光有“简单”这个概念还不够，因为不仅一元论、二元论是简单的，稍许复
杂一些的四元论、五元论也还是相当简单．因此，如果要把简单性原则当做判据
来使用，那么就应当首先对它所包含的概念进行规范．爱因斯坦所追求的简单是
指“尽量简单”，这是前人未能强调的．用数学语言讲，“尽量”就是表示要追
求极限．在物理学中，能让机械运动与随机运动共存的分支学科是热学，因而热
学能够最全面地反映自然，其中的熵增加原理清楚地反映了自然界具有追求极限
的自发倾向，因而我认为爱因斯坦的观点与现实世界的实际情形是一致的．
　　我同意简单性原则，但又认为应当把简单性与它的对立面复杂性统一起来认
识．简单性是就世界的本原本身来说的，由本原构成的展现在人们面前的现实世
界是表现为无限制的复杂性．如果本原只有一种，那就意味着不存在对立面，只
能形成单质的世界，单质的世界只能是表现为简单，这就与观察到的现实世界不
符．因此，叙述简单性原则时，应当把对立统一的思想包括进去．我所作的表述
是：尽量简单而又能保持对称性．这里是说“尽量简单”而未说“最简单”，没
有把话讲绝．最简单的对称性是两极对称，也就是说，自然界至少需要有一对最
基本的物质．实际上，只要有了一对最基本的物质，就总能通过各种组合、叠加
之类的方式得到任意复杂的事物，所以我在使用简单性原则时是选用两极对称．
　　我们首先看看欧洲特有的数本原论．该论是古希腊哲学家和数学家毕达哥拉
斯提出的，认为“数支配着世界”．当初的数是专指正实数．如今知道，完备的
数应当是复数，包含实数和虚数的对立统一，因而可以认为数本原论完全符合简
单性原则．但该论是把数与物的关系搞颠倒了．由于把数视为本原，所以不需要
考虑物质能否生灭的问题．目前宇宙学领域内的主流派也是完全不考虑物质能否
生灭的问题，认为单纯地从数学方程中就能导出整个物质性的宇宙．可以认为这
是数本原论的现代表现．
　　再看看中国特有的道本原论．该论是老子提出的，认为万物源出于道，复归
于道．道作为一种本原，不是静止的，它自身隐含着对立面．因而可以认为道本
原论完全符合简单性原则．但是，道不是物质，而是先天地生的、超物质的理性

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原则．在该论中，物质是能生能灭的．在欧洲，与道本原论类似的哲学是二十世
纪才出现的玻尔哲学．玻尔哲学实际上是直接来源于老子的道本原论，他把道解
释为非决定论意义下的随机性规律，并以不确定关系式为数学依据、以电子衍射
实验为实物依据，认定这种哲学为量子力学的灵魂，对隧道效应作出了违背能量
守恒原理的解释．这种观点至今统治着物理学界．
　　元素论、原子论和元气论都属于唯物论范畴，可被统称为物本原论．
　　古希腊哲学中的四元素论和中国的五行论最初是以探索基本物质为目的，后
来的事实表明，四元素或五行实际上是指四类物质或五类物质，每类物质都很复
杂，分明不符合简单性原则．
　　古希腊原子论中所说的原子就是今人所说的基本粒子，认为万物都是由基本
粒子构成．这种哲学观点在欧洲曾长期占主导地位，并且成功地指导了化学和原
子物理的发展．中国先秦哲学中的“至小无内的小一”也是基本粒子的意思，但
这种思想未能流传．如今，“万物由基本粒子构成”的思想在粒子物理领域内仍
占主导地位．目前人们预测，认为基本粒子总共有６０种．从基本粒子品种数量
方面看虽不够简单，但对称性倒是具有的．电子和夸克都存在着无法用参考系的
变换来消除的自旋，这就表明其内幕的复杂性使人们摸不着头脑，谈不上与简单
性原则一致．
　　元气论是中国特有的，萌芽于公元前七世纪的精气论，公元前二世纪明确为
阴阳二气，十一世纪时实现系统化，十七世纪时为王夫之所发展．王说：“阴阳
二气充满太虚，此外更无他物，亦无间隙．”该论显然完全符合简单性原则．在
欧洲，直到二十世纪二十年代，与元气论类似的哲学观点才由爱因斯坦提出，他
一开始就是立足于现代物理学．起初是因为受到德布罗意波的启发，提出“粒子
的每一运动都伴随着一个波场”的观点．这种提法是属于波粒二元论．后来他认
为，原则上应当能用逻辑方法从广义相对论中导出粒子，这就意味着已让粒子隶
属于波场．我把他的这种哲学称为场本原论．
　　我在中学时代已接受元气论，因而也容易接受场本原论．元气论中已经明确
元气只有阴、阳两种，但完全没有回答、并且完全没有条件回答“元气究竟是什
么物质”的问题，没有论证“为什么只有两种元气”的问题．场本原论中已经明
确地提出了引力场，但没有回答“总共有多少种场”的问题．我的想法是：元气
既然是“无间隙”的，那就应当正是今人所说的场，阴阳二气应当是代表有联系
的两种不同的场，引力场是其中之一，另一种应当是电磁场．
　　为什么说基本的场只有两种？为什么说基本的场应当是引力场和电磁场？我
是从以下三个方面来论证的：
　　１）利用简单性原则来论证，“场只有两种”是最简单的方案，根据“尽量
简单”的原则，应当认为该方案在各种可能的方案中是概率最大的一种．
　　２）利用数的特点来论证．我从自己所反对的数本原论中吸取营养，把“数
支配着世界”改为“数反映着世界”．也就是说，认为可以通过数的特点来认识
物的特点．完备的数只包含实数和虚数两部分，暗示着完备的物理量也应当是这
样．物理量的种类虽然很多，但都可以采用无量纲的形式．物理方程中的物理量
一旦采用无量纲的形式，那么就变为纯粹的数字关系．这就意味着：用数来描绘
基本物质时，只需考虑实与虚组成的一对矛盾．
　　３）利用粒子物理方面实验结果来论证．这一点是最重要的．尽管粒子的种
类很多，但描述它们的性能时都是以质量、电荷量之类为参数，意味着它们周围

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的场都是引力场和电磁场．粒子与反粒子相遇时都是化为光子．反过来，光子在
一定条件下也能产生出粒子和反粒子来．光子是电磁场，具有质量，因而应当伴
有引力场．
　　结论：万物皆由引力场和电磁场构成，别无他物．推论是：引力场和电磁场
都是以波的形式运动，意味着波动是物质运动的惟一基本形式．这个推论与用傅
里叶分析法导出的结论完全相同．
　　至此，我自己心里对基本物质的认识是已经清楚了．但是，能否说服别人则
是另一个问题．在我面前仍存在非常棘手的问题，因为道本原论和数本原论也都
符合简单性原则，它们与物本原论之间的分水岭是在物质能否生灭问题上，人们
在这个问题上的认识不是很容易统一的．

　　　　　　　　　　　　四、关于物质能否生灭问题

　　１９６０年１０月１日凌晨．
　　这一天正是国庆节，几十万人的游行队伍要提前四五个小时到马路上的指定
地段等候．无事可做，星空就成为我与蔡建华教授的聊天话题．我们从星星谈到
宇宙，从宇宙谈到物质．
　　蔡说：“爱因斯坦居然能用逻辑方法证明宇宙有限，这样的超人智慧不仅是
空前的，恐怕也是绝后的．”
　　我说：“但是，超人毕竟还是人，而不是神，仍可能有考虑不周的时候．宇
宙是否有限与物质能否生灭，实际上是同一个问题的两种不同的提法．如果爱因
斯坦的有限无界宇宙模型是正确的，那么物质就应当是凭空创生的，意味着要否
定物质不灭原理．这个原理是唯物论哲学的核心．它一旦遭到否定，唯物论哲学
以致整个物理学就都完蛋了．在我看来，物质不灭原理是可靠的．”
　　蔡说：“我们确实从未见过物质创生和消灭的事件，可是，从逻辑上讲，又
怎能凭眼前的经验就说生灭事件过去从未发生、并且将来也永远不可能发生呢？
所以，物质不灭，物质创生，都只不过是哲学信仰．信仰是靠不住的．真正可靠
是实验和逻辑．你说物质不灭原理是可靠的，你能用逻辑方法证给我看看吗？”
　　当时我被问住了．游行开始之后，我仍在思考这个问题．
　　我有个怪观点，就是，认为探索性的工作类似于写诗，需要有灵感．灵感是
外界景物诱发的结果．如果希望获得灵感，那就应当主动为“触景生情”创造条
件．因此，每当我碰到问题而又久思不得其解的时候，就索性决定把问题暂搁一
下，然后环顾周围的一切，并且希望看到尽量多的不同事物，看看在它们表现出
的多种情态之中，是否存在着一种与我所考虑的问题有相似之处的情态．
　　游行时，最具有动感的自然是游行队伍本身，其特点是具有整齐性，但不是
绝对整齐，而是存在着随机性的偏离现象．如果把“游行队伍具有整齐性”这句
话理解为物理学中的经验定律，那么就可用误差来衡量该定律的正确程度．这件
事启发了我，使我觉得可以利用概率论来估算物质不灭原理的置信度．
　　当天夜里，我还作了具体的计算．做法是：首先假定“物质不灭”和“物质
创生”这两种可能性都存在着，然后假定各种守恒定律的实验误差都有可能是由
物质创生或物质消灭引起的，最后用概率论计算出这两种可能性的概率，结果发
现，“物质凭空创生”的概率几乎等于零(见《述评》 p.3)．从此，物质不灭原
理就成为我心目中的不容怀疑的哲学信条．

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　　《述评》一书正是以物质不灭原理为基本的哲学信条．正因为承认物质不灭
原理，我才能让质量守恒原理和电荷守恒原理在引－电统一场论中处于基本定律
的位置．

　　　　　　　　　　　 五、关于宇宙是否有限问题

　　１９６０年１０月至１９６１年５月．
　　既已肯定了物质不灭原理，那么就必须认定宇宙具有无限性．一般说，从物
质世界的统一性角度看，确实应当允许利用物质不灭原理来推出“宇宙无限”的
结论．但现在不能简单地采用这种常规推理法，因为现代宇宙学是绕过了物质不
灭原理，在另一种逻辑体系里建立宇宙模型．人们可以简单地提出以下两条驳斥
物质不灭原理的理由：
　　１）有限无界宇宙模型是爱因斯坦亲自以广义相对论为理论依据、用逻辑方
法导出的．纯粹的逻辑推理还能有误差吗？
　　２）大爆炸宇宙模型能用电脑仿真实验来检验，人们已经从屏幕上看到了活
龙活现的宇宙大爆炸的景象．实验结果还能不正确吗？
　　单凭上面两条，行外人士还敢说半个“不”字吗？
　　前面我曾说过，我曾是大爆炸宇宙论的虔诚信徒，但后来变成为该宇宙论的
叛徒．这究竟是怎么回事呢？事情是这样：
　　１９５５年５月，爱因斯坦逝世后不久，报纸上有一篇悼文中提到：爱因斯
坦利用广义相对论导出了有限无界宇宙模型．当时我是南通中学高中一年级的学
生，弄不懂“有限无界”究竟是什么意思，于是到新华书店里查看了一本科普小
册子．这才注意到，悼文是说“利用广义相对论导出”，而不是说“单纯地利用
广义相对论导出”，也就是说，除了广义相对论以外，还需要有其它的论据．
　　根据广义相对论的基本原理，空间的几何性质由物质决定，因而一般是弯曲
的．弯曲程度要用空间曲率ｋ来描述．存在着以下三种可能性：
　　①如果ｋ＜０，那么就得到双曲型的罗巴切夫斯基空间；
　　②如果ｋ＝０，那么就得到平直的欧几里得空间；
　　③如果ｋ＞０，那么就得到椭圆型的黎曼空间．
　　上述三种可能性中，前两种空间都是开放的、无限的，后一种空间则是闭合
的、有限的．也就是说，宇宙不仅有可能是无限的，也可能是有限而无界的，都
不违背广义相对论的基本原理．至于现实的宇宙究竟属于这三种可能性中的哪一
种，这是广义相对论本身回答不了的，因为广义相对论提供的空间曲率ｋ是一个
抽象的代数符号，而不是具体的数值．所以，必须要有其它条件才能下结论．
　　１８２６年，奥伯斯曾证明：如果宇宙无限，那么利用光度学平方反比定律
就能证明天空无限明亮．这个与观测不符的论断叫做光度佯谬．１８９４年，西
利格证明：如果宇宙无限，那么利用牛顿引力理论就能证明空间引力场的强度是
发散的．这个与观测不符的论断叫做引力佯谬．爱因斯坦正是以“无限宇宙会导
致佯谬”为理由，才把“宇宙无限”的可能性排除了，结论只能是“宇宙有限而
无界”．可见，宇宙有限论实际上是以两个佯谬为基本论据．
　　爱因斯坦原先得到的是静态宇宙模型，不可能稳定．但其基本思路为后人沿
袭，使膨胀模型、大爆炸模型相继问世．这些模型都似乎合乎情理．
　　科普小册子里未用数学式对两个佯谬进行推导，但思路是清楚的．１９５８

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年，我在学过微积分之后，独立地导出了两个佯谬．次年又在参考书上看到了奥
伯斯对光度佯谬的论证，还从爱因斯坦自己的书上看到了西利格对引力佯谬的论
证，发现我自己的证法与他们的证法完全相同，从此成为大爆炸宇宙论的虔诚信
徒．但是，１９６０年９月进自然辩证法学习班后不久就突然发现：大爆炸宇宙
模型意味着整个宇宙是从虚无中创生的．这种判断与十多年后霍金提出的“宇宙
创生于无”是相同的．所不同的是，霍金是肯定此结论，而我是否定此结论．
　　如果宇宙有限，那么就会违背物质不灭原理；如果宇宙无限，那么就会出现
引力佯谬和光度佯谬．由此可见，如果宇宙学是立足于广义相对论，那么宇宙无
限论就必须以物质不灭原理为基本论据；宇宙有限论必须以佯谬为基本论据．
　　既然这两种宇宙论都不违背广义相对论的基本原理，那么就得看谁的基本论
据来得可靠．因此，我立即重新审查当年我对两个佯谬所作的论证，但未能查出
问题．直到我与蔡建华先生辩论之后，才敢断言：物质不灭原理肯定没错．虽说
该原理是以经验定律为依据，未能绝对排除实验的测量误差，但两个佯谬也都是
由经验定律导出的，而且在所涉及的经验定律的数量和精度方面都不如前者．
　　既然已敢肯定物质不灭原理没错，那就表明两个佯谬的证法肯定有问题，只
要仔细检查，迟早会查出问题来．凭这种信念，我开始了新的核查过程．查了一
遍又一遍，查不出来就搁一两天再查．这项工作从１９６０年国庆节后开始，到
１９６１年５月，历时半年，终于发现：两个佯谬本身的逻辑前提，都存在着非
常隐蔽的错误．
　　奥伯斯在论证光度佯谬时，悄悄地使用了这样的一条假设：“星球是只能发
光、不能吸光的几何点式光源，宇宙空间是绝对透明的，没有任何尘埃．”西利
格在论证引力佯谬时，悄悄地使用了这样的一条假设：“引力是超距作用．”这
两条基本假设分明是与事实不符的．奥伯斯和西利格论证佯谬时所列出的前提条
件中，都没有明确地把上述假设写出来，演绎过程中也都是悄悄地使用．爱因斯
坦也是如此．我在１９５８年独立地导出这两个佯谬时也犯了同样的错误．这些
错误一旦纠正过来，两个佯谬就都消失了(见《述评》 p.823)．
　　对于一个理论体系来说，基本论据是最重要的．基本论据错了，其他问题就
根本无必要讨论了．就大爆炸宇宙论而言，即使不看它的基本论据，也还是不能
轻率地相信的．例如该论关于“宇宙的温度与宇宙半径成反比”的论断，分明是
与普朗克辐射定律对不上号的理论性错误；又如该论认为，由宇宙在４０万岁时
光子脱耦温度４０００Ｋ可以导出１５０亿岁时的现代宇宙背景温度３Ｋ，但这
两个数据与理论公式根本对不上号，甚至是数量级上的错误．理论公式方面和具
体数据方面都有错误，又怎能宣布“理论与观测相符”呢？
　　在广义相对论证明了“宇宙有限”和“宇宙无限”这两种可能性都与广义相
对论的基本原理不矛盾的情况下，既然宇宙有限论的基本论据(两个佯谬)已被证
明是属于虚构，而宇宙无限论的基本论据(物质不灭原理)经过概率论的考验之后
变得更为坚固有力，那么就应当完全可以肯定：大爆炸宇宙论一开始就是属于无
稽之谈，宇宙无限论在广义相对论框架内实属逻辑的必然性．
　　至于“大爆炸宇宙模型已被电脑仿真实验证实”之说，实属骗人．诚然，电
脑原则上能模仿任何自然现象，但唯独不能模仿宇宙大爆炸，这是因为大爆炸宇
宙模型的最大特色不是在“宇宙演化”方面，而是在“宇宙起源”方面以“无中
生有”的方式创生出宇宙．宇宙诞生之后的演化过程无疑可以用电脑来仿真，唯
独最初的“无中生有”是肯定模仿不了的．如果谁能在电脑开机之后不输入任何

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信号而居然能突然在屏幕上出现大爆炸图样，那就令人信服了．如果是要在输入
信号之后才出现大爆炸图样，那就表明是“有中生有”而非“无中生有”．
　　《述评》一书既然是以物质不灭原理为基本信条，那就意味着全书都是在宇
宙无限论的时空框架内．一个意外的发现是：只要以宇宙无限为前提条件，就能
单纯地用逻辑方法推翻超距作用观点(见《述评》p.66)．

　　　　　　　　　　　　六、对时间的定量化认识

　　仍然是在１９６０年１０月至１９６１年５月期间．
　　物质、空间和时间，是物理学中的三个最基本的概念，也是哲学中要讨论的
基本问题．恩格斯的《反杜林论》和《自然辩证法》都是自然辩证法学习班里规
定的必读教材，这两本书以及物理学史、哲学史方面的书里都讨论过这些基本概
念．物质和空间都是人们的视觉器官能够直接感知，比较好办．时间的概念太抽
象，就很难说清了．因此，时间成为我思考的重点对象．

　　Ⅰ．对时间的定性认识

　　历史上有不少人试图给时间下定义，但都不十分成功．
　　牛顿认为，时间是一种绝对的、均匀的、与任何外部事物都无关的流．这种
观点在物理学界统治了两百五十年．直到相对论问世之后，人们才知道牛顿的提
法是全面地错了．但是，我们还不能完全抛弃牛顿的提法，如果不承认时间的均
匀性，那么整个物理学就要彻底乱套了．如果允许有条件地继续使用均匀流逝的
时间，那么就应当从理性认识角度提出合乎逻辑的理由．
　　与牛顿同时代的哲学家莱布尼兹提出：时间是事物的序列．在我看来，这是
迄今最好的提法，但它被人们遗忘了．
　　我在思考时间问题时，想起了童年时代在农村碰到的一件事：邻家有人从外
地回家，天黑后走进乱坟仓，怎么也走不出来，吓得魂不附体．天明后总算是回
到了家，但发高烧、讲胡话．当天傍晚，他家请来神汉招魂．神汉装模作样，口
中念念有词：“×××回来吧！”随即用筷子将水滴入碗中．待积累了半碗水之
后，指着豆油灯的火苗在水中晃动的倒影给病人看，说：“这就是你的魂．喝下
去就没事了．”病人把“魂”喝进肚后就呼呼大睡了整整一昼夜，醒来后的第一
句话是：“我好象睡了一会儿．”但他的所谓“一会儿”实际上是２４小时．二
十多年后，我向自己提出了这样的一个问题：“病人为什么会有这种错觉？”答
案是：“病人全然不知道日月星辰已经转了一圈．他只记得入睡之前是傍晚，醒
来之时仍然是傍晚，似乎一切依旧，因而感觉不到时差．”由此，我得出这样的
结论：时间实际上是物质运动的表现．如果一切都处于静止状态，那么时间就失
去了意义．于是确立了这样的观念：运动是比时间更为基本的概念．运动是人们
的感觉器官能够直接感知的，时间是对运动的抽象．
　　人们清醒的时候总能感知时间的存在，即使周围环境未变也还是如此，这是
因为他总还会有自己的脉搏和呼吸．这时，我们至少可以把脉搏的序列或呼吸的
序列命名为时间．但是，脉搏和呼吸都是特例．我们还可以得到更多的实例，然
后从中把共性提炼出来，作哲学的概括，用“事物”这个术语来代表一切可能出
现的事情，这样就能得到莱布尼兹的提法．这种提法的好处是：抽象的时间一旦

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同直观的运动联系起来，它的实在性就不容怀疑了．
　　如果采用爱因斯坦的时空观，那么就会发现莱布尼兹的提法仍有历史的局限
性．各种事物之间可能有因果关系，也可能没有因果关系，莱布尼兹未能像爱因
斯坦那样把这两种不同的情况区分开来．如果没有因果关系，那么事物的序列就
不能具有确定性．因此，我把莱布尼兹的提法修改成：时间是由有因果联系的事
物构成的序列．这种提法中未说所涉及的序列是否均匀，因而仍然是定性的．但
这种提法已经明确地把时间同因果律联系起来，这就意味着肯定了时间的流逝具
有绝对的单向性．

　　Ⅱ．对时间的定量认识

　　时间的定性的定义未能使我满足．我向自己提出了“能否用逻辑方法给时间
以一种严格的定量化的定义”的问题．在探讨此问题的过程中，首先是受到热力
学中的“温度定理”的启发，认为有可能存在“时间定理”．接着是受到统计力
学中的“相空间”概念的启发，提出了“广义相空间”的概念．结果发现，利用
广义相空间的概念可以导出“时间定理”(见《述评》p.30)．
　　时间定理表明：各种运动都能用来标定时间．但是，一旦选定了其中的某一
种序列，那么其它的序列就不能被视为时间了．该定理中所涉及的任何一种序列
都是限于由有因果关系的事件组成的，因而时间的单向性是属于逻辑必然性．
　　时间定理不仅揭示了“时间是物质运动的表现”这个本质，而且一开始就能
明确地否定牛顿的绝对时间．
　　时间定理为时间的标定提供了理论依据．该定理允许时标具有任意性，因而
允许根据牛顿第一定律的要求来选取适当的时标(见《述评》p.34)．这样就使运
动学中的时间的概念同动力学中的惯性的概念一开始就结合在一起了，不仅选定
了时标，而且使牛顿第一定律成为纯理性的、绝对没有测量误差的基本原理．
　　我把这种对时间的认识同前面谈到的对物质基本成分、运动的基本形式结合
起来，作出的判断是：从感性认识的过程看，物理学中的最基本的三个概念是物
质、空间和运动；从定量测量的角度看，与这三个最基本的概念对应的基本量是
质量(包括电荷量)、长度和时间；从更深层次上看，质量是引力场和电磁场的自
相干和互相干的表现．对于建立整个物理学理论体系来说，三个最基本的原理是
惯性原理、相对性原理和等效原理．甚至可以把相对性原理理解为惯性原理的逻
辑推论．这就是我的引－电统一场论的基本指导思想．

　　Ⅲ．与时间有关的鸡毛令箭

　　１）牛顿时空观被否定之后，教科书里在时间问题上自然不宜再采用牛顿的
提法．二十世纪六十年代以后，许多书上把恩格斯的关于“空间和时间是物质的
存在形式”的提法拿来当做定义使用，这是不恰当的，因为恩格斯只是说空间和
时间都与物质有联系，而不是给空间和时间下定义．
　　如今有人说：“恩格斯是革命家而不是科学家．过去的书上实际上是拿着鸡
毛当令箭．”此话有点道理，但带有情绪和偏见．
　　革命家就不能有科学知识吗？革命家讲的话就一定是谬论吗？在空间和时间
问题上，与恩格斯的判断相反的判断是“空间和时间不是物质的存在形式”，能

　　　　　　　　　　　　　　　　　.10.


认为这种判断是真理吗？在我看来，在相对论问世之前，在牛顿的“时间与任何
外部事物无关”的观点占统治地位的历史背景下，能把空间和时间同物质联系起
来思考，已属很不容易．恩格斯确实不是自然科学方面的专家，但无疑是通晓自
然科学的革命家和哲学家．他的知识面以及对当时最新科学成果的理解深度，至
今仍非一般人所能相比．他的著作无疑应当算是十九世纪的思想家们留给后人的
精神财富的重要组成部分．对他作出评论，应当是在读过他的著作之后．
　　２）如今有些书上改用爱因斯坦“时间是幻觉”的提法．此提法是出自爱因
斯坦的一封吊唁贝索的书信，原话是：“过去、现在和未来之间的区别，只不过
是一种顽固地坚持着的幻觉而已．”这是为了安慰贝索的亲人而写下的话．搞科
学哪能随便把名人的吊唁信当做正式发表的学术论文来引用？科学家的话就能保
证句句是真理吗？在我看来，乱贴“时间是幻觉”的现象，实际上也有“拿着鸡
毛当令箭”之嫌，会在物理学界和哲学界引起思想混乱．
　　爱因斯坦从未专门对时间下过什么定义，但他的时空观在他的正式发表的相
对论中已经表述得很清楚．他在讨论“同时性”问题时，是把“有因果联系的事
件”与“无因果联系的事件”严格地加以区分的．因果律是他的基本信条．母子
之间的关系是因果关系，在任何参考系中，总是先有母后有子．这种先后次序是
绝对的．正是因为承认因果律，他才导出了“机械速度不可能超过光速”的著名
论断．如果两件事之间本来就无因果联系，那么谁先谁后就与选用的参考系有关
了，先后次序就可以通过参考系的适当的变换颠倒过来．只是在这种情况下，才
可以说先和后的差异只是人们的幻觉．即使是在这种场合，使用“幻觉”这个生
理学名词也还是属于“用词不当”，因为参考系之间的变换仍然是有规律的，是
能由不同的人得到相同的结果的．而任何人的幻觉都是不能由别人来重复的．爱
因斯坦那封唁信里所说“人们的幻觉”实际上是指：无因果联系的事物所表现出
的先后次序，是人们在各自选用的特定参考系里所得到的感觉，这种感觉到的先
后次序是因人而异的．当然，对于吊唁信里的用词，我们也无必要吹毛求疵．

　　　　　　　　　　　七、主攻课题的选定和实施

　　１９６０年１２月至１９６１年５月．
　　我在自然辩证学习班学习期间所思考的那些问题，虽然对于建立引－电统一
场论来说是重要的，但在当时根本没有考虑把统一场论选定为科研主攻目标．我
本来是喜欢实验性课题，学生时代就是因为研制红外线防护镜取得成功、并办厂
投产，才获得校级优秀学生称号．受此鼓舞，从此更加喜欢实验性课题，甚至立
即提出书面报告，要求在半导体材料方面开辟新战场，指望赶在外国人之前搞出
硅来．直到自然辩证法学习班结束之时，我仍未考虑过选择纯理论性课题．但最
终还是决定搞引－电统一场论，这个决定实际上是后来的环境逼出来的．

　　Ⅰ．选题指导思想的形成

　　１９６０年１２月下旬，自然辩证法学习班把“否定之否定”确定为讨论会
的专题．前一天晚上，我在阅读库恩的《科学史》一书时，有意识地从战略角度
留意自然科学的总体发展规律，特别是着重分析自然科学的现状，提出对策．我
注意到，自然科学自诞生以来，经历了三个大的阶段：

　　　　　　　　　　　　　　　　　.11.


　　１）公元七世纪以前，人类对于自然界的认识基本上是属于感性经验，谈不
上是科学．在这之后的大约五百年里，中国和希腊都出现了从一般哲理角度对各
种自然现象作综合研究的热潮，出现了自然哲学．此后一千多年中是在这种框架
内充实素材．这个时期的主要特征是“综合”．科学本身还缺少理性认识．
　　２）到了文艺复兴时代，各类素材已丰富到能够自成体系的阶段，此后就陆
陆续续从自然哲学的母体中分离出来，形成为彼此独立的分支学科．这个时期的
主要特点是分化．最初出现的一批巨人都还具有知识面广而深度不够的特点，直
到牛顿时代，自然科学仍带有相当浓厚的哲学气味．后来的分类研究就越来越各
自为政、老死不相往来了，全力充实本学科的内容，并使之系统化、理论化．这
种彼此独立的分类研究法在当时的历史条件下是加快了各分支学科的发展速度．
　　３）十九世纪后期，许多分支学科已进入枝丰叶茂的阶段，分支学科之间出
现了相互交叉、相互渗透的现象，显示出跨学科的综合研究法已成为可能，原先
彼此独立的静电学和静磁学仅仅是因为形式相似才硬拼在一起，此时已经以电与
磁在物质本质上的同一性为依据，把两者综合成为统一的电磁理论了，使物理学
出现了继牛顿以后的第二次飞跃．电磁理论向光学渗透，使光学发生了质变．热
力学向化学渗透，产生出物理化学，使化学发生了革命．相对论和量子论是物理
学的第三次飞跃．这一切，标志着自然科学跨进了一个新的以综合为主的时期．
　　在新时期里，尽管原有的分支学科里仍有大量的课题可用传统的分类研究法
来处理，甚至从实用角度来看仍然是社会眼前需要的主体，但从科学自身发展的
需要来看，传统方法提供的成果必然多半是增加同类型的枝叶．能够代表科学新
水平、并能加快科学发展速度的应当是新学科．新学科的出现，固然有可能是从
传统学科的某个质变点上生长出来，但更多的是要以跨学科的沟通为途径，甚至
在技术领域内的具有革命意义的课题也需要使用跨学科的知识．
　　次日上午，我在专题讨论会上把“综合为主”的观点提了出来．天文学系主
任戴文赛先生得知后非常欣赏，提议撰文发表．１９６１年１月，文成，又得到
副校长孙叔平先生的欣赏，立即在由他担任主编的《江海学刊》上发表出来，稍
后被《文汇报》转载．从此，“综合为主”就成为我科研选题的指导思想．有了
这种指导思想，并不意味着对综合性的纯理论题发生兴趣，当时我心里很明确的
一点是：学习班一结束，我就得回无线电专业，我应当在本专业范围内选题．同
样明确的是：要利用自己知识面较宽的特点，在技术领域内从事综合性的研究．

　　Ⅱ．主攻课题的确定

　　上述“综合为主”一文发表后，在全校教师中引起了几场大辩论，《人民日
报》也报道了这件事．我成为被围攻的对象．除了戴文赛先生慷慨陈词、力排众
议、继续撰文阐明“综合为主”思想以外，我听到的几乎是一边倒的反对声．特
别是个别老师有在反右斗争中培养起来的断章取义和骂人的习惯，刺伤了我的感
情．我属于“小”字辈，感到这种辩论会缺少平等待人的气氛，并觉得这种空对
空的辩论会只能是各说各的，是浪费时间，所以干脆退出会场．但不是认输．我
觉得，对于我来说，最重要的是要自己能拿出“综合为主”的成果来说明问题．
　　当时自然辩证法学习班已经结束，我正在担任电动力学和相对论习题课的教
学．由于是初次搞教学，又是碰到答疑任务较重的一门理论课，所以原先根本没
有考虑兼搞科研，更从未考虑搞引－电统一场论．但四月份的那场辩论会激怒了

　　　　　　　　　　　　　　　　　.12.


我，因而决定立即选个综合性的课题搞搞．起初不敢碰引－电统一场论，但又觉
得：眼下分明没有条件搞实验性课题；理论性的综合题多半是难啃的，虽说引－
电统一场论的难度可能更大，但惟有这个题目能同我目前的教学任务紧密结合起
来；我的知识面较广，特别是在天文学和哲学方面的知识，恰恰是能在引－电统
一场论课题中用得上的；我在基本物质、运动的基本形式等方面的新认识，很可
能是引－电统一场论所需的哲学信条．这样一想，就觉得还是该课题较为合适．
　　我征求了部分老师的意见，他们多半是善意地劝我放弃这个念头．惟有戴文
赛先生说：“有这种想法很好啊．自古英雄出少年，有志者事竟成．周期长的大
题目也总得有人搞．正因为周期长，就更应当由年轻人去碰．当然，风险是存在
的，要有作出牺牲的思想准备．探索性的工作哪能是只许成功、不许失败？科学
事业从来就是接力赛．大题目总是由小题目组成的，实施的时候还是要从小题目
入手．纵然最终目标达不到，阶段性的成果多少总能取得一些的．大题目上的阶
段性成果的科学意义未必比不上小题目上的完整的成果．所以，没有必要把大题
目看得那么可怕．我历来主张中国人要创立自己的学派．五八年就已经呼吁，今
后还要呼吁．如果大题目都是留给外国人搞，还能谈什么‘赶超’？”听他这么
一说，我就不再犹豫了．那一天是我永远难忘的，是１９６１年５月２０日，正
是我校一年一次的“庆祝校庆科学报告会”开幕式散会后，在大礼堂门口同戴先
生谈了十分钟，这十分钟决定了此后一辈子的道路．
　　大学毕业后，定位于教学编制，并且是担任政治辅导员．把这种现实情况同
当年的人事制度联系起来一想，就意识到：这辈子再也没有机会接触任何科研设
备了．于是铁了心，决定在教学等方面满工作量的情况下，一门心思把全部业余
时间放在不需要经费、不需要设备、不需要立项备案、自选的纯理论课题上．

　　Ⅲ．实施途径的选择

　　在同戴先生谈过心之后，当天晚上就开始考虑实施方案问题．我对爱因斯坦
的工作进行了分析，拿定的主意是：要相信爱因斯坦指引的方向，但决不能走他
走过的老路．
　　爱因斯坦的路子是：以广义相对论的基本原理为出发点，在一般的弯曲空间
里用逻辑方法导出一些结果来，然后利用对应原理把物理学的各分支学科统一进
来．这条路未必是绝对走不通，但难度肯定极大．如果说这条路对于爱因斯坦本
人来说是“此路难行”，那么对于我来说就是“此路不通”．
　　我决定采用相反的做法：首先在平直空间里改造现有物理学各分支的逻辑体
系，使基本假设减少到最低限度，然后根据各分支学科的共性，把它们纳入狭义
相对论的框架，最后把它们同等效原理联系起来思考，纳入广义相对论的框架．
　　广义相对论中涉及的弯曲空间有无限多种，面临着无限多个未知数，只能采
用高度抽象的数学式；狭义相对论涉及的平直空间只有一种，直观性强，而且现
有的物理学已经提供了大量的已知数．因此，料想我所选的路子有可能走通．
　　主攻目标和实施方针明确后就立即上马，并且最初的进展速度连我自己也感
到意外．１９6１年５月份完成了力学逻辑体系的改造，７月份完成了电磁学逻
辑体系的改造，紧接着就把牛顿引力论由静力学发展成动力学，１２月份完成了
狭义相对论意义下的引－电统一场论，都是在学生时代完成的．但随后就在量子
力学方面陷入了长达３９年之久的困境，直到２０００年７月取得全线突破．

　　　　　　　　　　　　　　　　 .13._
八、对力学逻辑体系的改造

　　１９６１年５月２１日．
　　这是主攻方向确定后的第二天．就是在这天晚上，整个工程正式开工，并且
在半小时里就完成了改造力学逻辑体系的工作．
　　我的非常明确的指导思想是：
　　１）要抓住孤立系统，因为孤立系统的行为与外界无关，具有基本的意义．
　　２）要让改造后的各分支学科的逻辑体系都能直接或间接地与狭义相对论挂
上钩，以便最终纳入广义相对论的框架．
　　３）真正的基本定律，一般应当能引入新的基本量．除了基本量以外，其他
的物理量要尽量用定义的方式来引入．与这些导出量相关的经验定律原则上应当
能用逻辑方法导出．
　　整个物理学中的最基本的概念是从力学中引入的，因而对物理学各分支的逻
辑体系逐个进行审查和改造的工作应当是从力学开始．

　　Ⅰ．对运动学体系的改造

　　当时我正在担任电动力学与相对论习题课的教学工作，该课在５月下旬进行
的教学内容恰巧是相对论力学．在５月２１日下午的科学报告会上，基础物理教
研室副主任沈世武先生作了一篇关于光速不变原理问题的报告．当天晚上开始思
考力学的逻辑体系问题．确切地说，应当认为这项工作是从早些时候思考时间定
理之时开始的．沈世武先生的报告促使我把光速不变原理同时间定理联系起来思
考，产生了建立光学时标的想法，再同相对性原理联系起来，就发现能用逻辑方
法导出光速不变原理(《述评》p. 178)．这就意味着，力学中的运动学部分一开
始就能进入狭义相对论的框架．

　　Ⅱ．对动力学体系的改造

　　力学中的基本量只有三个，长度和时间是单纯依靠运动学来引进的，质量是
动力学中惟一新出现的基本量，意味着动力学的三条基本定律中或许只有一条是
真正基本的定律．在牛顿三定律中，惟有第一定律所涉及的物体是孤立系统，因
而该定律肯定是真正的基本定律．该定律的推论是：
　　１．质量的概念与速度恒定性结合起来，就得到质量守恒原理．
　　２．恒定的质量乘上不变的速度，又得到动量守恒原理．
　　３．质量乘上任意常数，并以一个新的符号代表乘积，就得到新物理量．尽
管新物理量在本质上还是代表质量，但总可以取一个新名称．假如所乘的常数适
当，并将所得的量取名为能量，那么能量的定义式就可被称为质－能关系式，于
是又能得到能量守恒原理．

　　　　　　　　　　　　　　　　 .14.


　　打开物理学史，一眼就看到马赫对牛顿力学的批评．他认为牛顿力学体系中
存在着逻辑循环，认为牛顿第二定律实际上是力的定义式．我认为马赫的批评是
中肯的，但又觉得他的建议还不够漂亮，因为相对论已经表明牛顿第二定律只在
低速条件下才近似地成立，该定律不能使力的概念具有精确性．我注意到：动量
定理与第二定律在牛顿体系中是等效的，它在相对论力学中仍然严格正确．因而
意识到：应当从动量定理的角度引进力的精确的定义式．如果把动量的变化理解
为力引起的效果，那么就可以利用动量的变化率来量度力，这样就不仅使力有了
严格的定义，同时又得到了动量定理．利用低速条件对动量定理取近似，就得到
牛顿第二定律，这就表明该定律确实不是基本定律．
　　牛顿第一定律中所涉及的物体不能是几何点．如果是几何点，那么，一旦把
它同万有引力定律结合起来，就会出现自能发散问题．既然不能是几何点，而相
对论又不允许有理想化的刚体，那么就应当认为任何物体都能分割．因此，牛顿
第一定律又能被理解为质点组的能量守恒原理和质点组的动量守恒原理．如果把
这种质点组分为两半，再同力的定义式(即动量定理结合起来)，那么就能导出牛
顿第三定律(见《述评》p.59)．由此可见，第三定律中也不是真正基本的定律．

　　Ⅲ．运动学与动力学的统一性

　　在我的力学体系里，惯性参考系不是利用牛顿第一定律来定义的，而是以空
间属性为前提条件，单纯用逻辑方法确定(见《述评》p.28)．牛顿第一定律也已
不是经验定律，它与时标是用逻辑方法同时确定的，因而是不存在实验误差的基
本原理(《述评》p.34)．这就使运动学与动力学有机地统一起来．由此导出的一
切，只要未取近似，就都是严格的．但该体系未考虑引力效应，因而有局限性．

　　　　　　九、对电磁学逻辑体系的改造

　　１９６１年５月至７月．
　　接在力学后面，本应改造热学逻辑体系，但因误以为热学体系已经欧氏几何
化，所以就跳过热学，转向电磁学．
　　改造电磁学逻辑体系的工作并不像改造力学逻辑体系那样顺利，自１９６１
年５月下旬开始后的一个半月里，毫无进展．７月上旬，期末考试来临了，学生
们纷纷来问问题，问得最多的是：“位移电流究竟是怎么回事？”我解答后，他
们仍表示“很难理解”．他们说：在麦克斯韦方程组的四个方程里，除了磁场的
旋度方程以外，其它的方程都容易理解．我注意到：学生们能够接受的三个方程
都是直接来源于经验定律，惟独磁场的旋度方程与经验定律对不上号．与磁场有
关的经验定律是毕奥－沙伐尔定律和安培定律，由这些经验定律已经导出了稳恒
磁场的环路定理和旋度方程，学生们已经接受了，位移电流是麦克斯韦在没有任
何实验根据的情况下强行引入了旋度方程，学生感到困惑的正是在这方面．这也
难怪，当年开尔文读了麦克斯韦的论文之后也是接受不了，赫姆霍兹和玻尔兹曼
都是用了几年时间才算是弄明白了．这些大物理学家尚且如此，一般学生又怎么
可能立即理解呢？
　　学生的提问使我回想起自己做学生时的情景，记得当初我自己也曾感到位移
电流像是从天而降的，直到麦克斯韦方程组的自洽性得到证明之后，才相信了位

　　　　　　　　　　　　　　　　 .15.


移电流．麦克斯韦方程组的自洽性不能单纯地依靠该方程组本身的四个方程来证
明，在证明磁场的旋度方程与电场的散度方程之间的统一性时，必须利用电荷守
恒原理．具体做法是：首先要对磁场的旋度方程取散度，接着是电场的散度方程
对时间求偏导数，最后利用电荷电流连续性方程，这样才使自恰性得到证明．回
忆到这里时，我突然产生了疑问：为什么由四个方程组成的体系需要用五个方程
来证明它的自洽性？从逻辑上讲，这五个方程中必定有一个是不独立的．这时才
发现：在磁场的旋度方程、电场的散度方程和电荷电流连续性方程中，真正彼此
独立的方程实际上只有两个．利用这三个方程中的任意两个都能导出第三个．
　　电场的散度方程是库仑定律与叠加原理的推论，连续性方程是电荷守恒原理
的数学表述．这就表明：只要把库仑定律、叠加原理同电荷守恒原理结合起来就
可以导出位移电流．再利用总电流密度场的无散性，就可以导出磁场．如此得到
的是磁场所满足的微分方程．解此方程，并把它应用于稳恒电流，就可以得到毕
奥－沙伐尔定律(见《述评》 p.393)．在导出磁场后，借助于相对性原理，就可
以导出法拉第电磁感应定律．也就是说，整个电磁理论实际上只须以电荷守恒原
理、库仑定律、叠加原理、相对性原理为基本假设，缺一不可，多一不必．
　　由于已经使用了相对性原理，所以新体系直接进入了狭义相对论的框架．在
这种框架内，磁场完全失去了独立性，因而《述评》中把电磁学改名为电学．

　　　　　　　　　　　　十、狭义引力论的建立

　　１９６１年７月．
　　接在电学后面，本来应当能够自然地转向光学，但我没有这样做，而是立即
转向牛顿引力理论，因为发现：电磁学的这套新的逻辑框架完全能适用于牛顿引
力理论体系．引力理论中的质量守恒原理、万有引力定律在数学形式上分别地与
电磁理论中的电荷守恒原理、库仑定律相同，而叠加原理和相对性原理是两个理
论体系共同拥有的．可见，只要以质量守恒原理、万有引力定律、叠加原理、相
对性原理为基本假设，就能导出整个引力理论体系，而且是举手之劳．果然，紧
接在电磁理论之后，引力问题只用了半天时间就解决了．
　　如此建立起来的引力理论是在狭义相对论框架内，因而我把它称为“狭义引
力论”．该理论包含了牛顿引力论的全部内容，但其中的动力学成分是牛顿引力
论所没有的，因而它是把牛引力理论由静力学发展成为动力学．
　　狭义引力论还提供了一个令人吃惊的结论，即：引力场是一种具有负能量和
负质量的物质．这与电磁场的情况恰巧相反．这是因为：在库仑定律的数学表达
式中，比例系数是正的；而在万有引力定律的数学表达式中，比例系数前面要加
一个负号．其结果是：引力场的能量密度公式中就必定会比电磁场的能量密度公
式中多一个负号，否则就会触犯能量守恒原理．与此相应，根据质能关系式，引
力场的质量密度也只能是负的．
　　按理说，负质量的出现，应当是一个非常值得重视的事件，因为它预示着要
引出一些意想不到的新效应．但是，人们历来认为“质量只能是正的”，这种观
念是根深蒂固的．我在一次宴会上向朋友透露：“我已经导出了负质量．”朋友
说：“你是不是喝醉了？”我暗自感叹：“先入为主造成的偏见实在是太难纠正
了．学术界的偏见都是披着‘科学’的外衣，因而比宗教偏见更为顽固．”
　　我意识到，如果不拿出观测结果来，那么负质量就只能成为人们的笑柄．因

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此，我决定寻找证据．由于引力场是负质量物质，所以，与电磁辐射阻尼力相对
应的引力辐射阻尼力公式中也多一个负号，也就是说，引力辐射阻尼力实为牵引
力．把这种负阻尼力应用于双星系统，就可以证明，双星系统的公转周期是按负
指数律衰减的(见《述评》 p.784)．反之，如果引力辐射阻尼力是正的，那么双
星系统的公转周期就应当按正指数律增加．但是，很遗憾，我未能查到所需要的
资料．隔了１３年，即到了１９７４年，脉冲双星系统公转周期变化的现象才被
胡尔斯（R. Hulse）和泰勒（J. Taylor)发现．他们观测的数据虽不足以体现指
数律，但已表明脉冲双星系统的公转周期是在缩短而非增长．

　　　　　　　　　　 十一、引－电统一场论的建立

　　１９６１年７月至１２月．
　　在“电磁战役”和“引力战役”连续告捷后，立即拉开“引电战役”帷幕．
　　三大战役都是以“综合为主”为指导思想，但又有各自的特点．电磁战役中
是把“吞并”叫做“综合”，电和磁都是事先知道的，由电吞并磁；引力战役中
是把“网罗”叫做“综合”，类电的引力场ｇ是事先知道的，但类磁的ｂ场是事
先不知道的，只是根据相似性原理推测“水中有鱼”，然后撒下逻辑网；引电战
役将是把“联合”叫做“综合”，引、电双方已在同一个逻辑网中平起平坐，不
能指望相互吞并，只能促进联合．
　　既然已有现成的素材和现成的逻辑框架，那么就似乎能料定难度不大．我原
指望用半天时间拿下第三战役，并立即上马，但很快就发现此事不那么简单，因
为已有的信息只是表明引、电在形式上相似，不能认定它们能够像电、磁那样具
有本质上的统一性．
　　引电战役开始后不久，突然接到“预备教师回班学习”的通知，并说“由于
工作需要”，把我由无线电专业调到半导体专业．我顿时感到问题严重：大学五
年只剩下最后一年，虽说五年级课程较少，但我首先要补半导体专业四年级全年
的课．即使利用暑假自学一个学期的课，开学后仍然是双份学习任务．当时不是
采用学分制，我在核物理专业和无线电专业学过的课程都是半导体专业不能认帐
的．形势逼人，只好当机立断把引－电统一场论问题抛到脑后．
　　虽说已决定立即刹车，但实际上忘不掉．此后四个月里的零碎时间里还是经
常要想引－电统一场论问题．１１月中旬，学校开运动会，规定要全天观看．看
到运动员在到达终点后仍要向前冲一段路，我把这件事同正在思考的引电问题联
系起来，提出这样的问题：“假如这些运动员是质量为零的纯电荷，那么将会怎
样呢？”通过对这个问题的思考，我发现：电性也是一种惯性．理由是：在均匀
的、各向同性的、貌似绝对空虚的空间里，静止的电荷应当保持静止状态，否则
就会碰到这样的问题：原先静止的电荷为什么会得自发地向左运动而不是向右运
动．这种情况与“各向同性”是矛盾的．既然静止的电荷能够保持静止状态，那
么它在另一种惯性参考系中就应当是表现为“保持匀速直线运动状态”．由此可
见，电荷像质量一样，完全符合“惯性”的定义，单纯地用质量来量度惯性是片
面的．把这个结论与等效原理结合起来就可以证明：在引力场中，纯电荷所能获
得的引力加速度与纯质量获得的引力加速度应当完全相等．
　　１２月上旬，我把自学的两门课考掉了，顿时感到轻松了许多．一考完就开
始思考这样的问题：统一场论应当是具有完备性的理论，这就意味着要求物理量

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本身具有完备性．惯性作为一种最基本的观念，它必须要有完备的描述．如何让
一个物理量既能反映质量又能反映电荷量？突然想起去年此时在自然辩证法学习
班学习时思考过的毕达哥拉斯的数本原论，反其意而用之，把他的“数支配着世
界”的提法改为“数反映着世界”，从而作出判断：既然完备的数是复数，那么
完备的物理量就应当是复量．又想起电路分析课里把电阻和电抗统一于复阻抗而
获得完备性的事实，这种信念就坚定了．于是引进了“复质量”的概念，让它的
实部和虚部分别代表质量和电荷(反过来也行)．有了复质量，就可以用逻辑方法
定义“复动量”、“复力”等等．接着，我们就可以把质量守恒原理和电荷守恒
原理综合为统一的复质量守恒原理，把万有引力定律和库仑定律综合为统一的复
力定律，再加上叠加原理和相对性原理，就可以得到狭义相对论意义下的引－电
统一场论．它所使用的逻辑框架与电磁理论所使用的框架确实是完全相同的．在
这种体系中，复场的实部和虚部分别代表引力场和电磁场．
　　尽管我心目中早已把粒子理解为波包，但在此刻得到的理论中还是暂时把粒
子和场看作是并列的概念，因而这种理论是不彻底的场论．

　　　　　　　　　　　十二、在宇宙学上走过的路

　　１９６２年至２０００年．
　　上述不彻底的统一场论应当算是带有一定突破性意义的进展，但我还是决定
暂不公布，并且让它搁置了３９年．这是因为要考虑以下两个因素：
　　１）引－电统一场论不可能不涉及引力场，引力场总是要占据整个宇宙空间
的，这就必须同宇宙模型联系起来，不同的宇宙模型要求引－电统一场论采用不
同的形式．本理论既然是以复质量守恒原理为基本假设之一，那就意味着已经认
定宇宙是无限的，不得不批评爱因斯坦的宇宙有限论．一个尚未毕业的大学五年
级学生，居然要批评全球的头号权威，有哪个杂志敢发表这种文章？
　　２）爱因斯坦在１９１８提出的统一场论是要求“把力学、电动力学和量子
力学统一在单一的逻辑体系里”，如何用逻辑方法导出量子力学？这个问题困扰
了我３９年，直到２０００年７月才取得全线突破．
　　对于我来说，宇宙学问题已在心里有底，只存在如何说服别人的问题；而在
量子力学问题方面，还完全不知该从何处入手．因此决定：先将宇宙学方面已完
成的工作以及引－电统一场论所需的逻辑框架分阶段发表．我注意到：爱因斯坦
在论证有限无界宇宙模型时只使用了引力佯谬，未提光度佯谬问题．心想：如果
文章里要驳引力佯谬，那么，审稿人只要知道作者是学生，就能轻松地以“爱因
斯坦”这个名字为真理的判据来下结论了．因此，我决定先把光度佯谬当做孤立
的专题抽出来撰文，完全不提引力佯谬问题，也完全不提宇宙是否有限的问题．
　　１９６２年５月，我把题为《对奥伯斯佯谬的新探讨》的论文寄了出去，不
久退回．审稿人的意见有两条：
　　①文中的指数衰减律正是早已被否定的光子老化假说．
　　②文中未给出宇宙空间物质吸收系数β的具体数值，因而无法与观测对照．
　　审稿从来就是相互的，作者对审稿人写的评语也是要审查的．我的评论是：
　　１．光子老化假说是说光子在运动过程中能量不断减少，波长变大，表现为
红移．我文章里的指数衰减律是说星光在传播过程中必然会被宇宙尘埃之类的物
质吸收掉一部分，使光子数减少，光强度变弱，这与红移问题风马牛不相及．

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　　２．我确实未给出β的具体数值，确实无法与观测对照．如果能给出β的具
体数值，当然是最好．但这个要求实在是过分苛刻了．宇宙即使不是无限大，也
已是大到无法对β作直接测量的程度．奥伯斯佯谬说天空亮度是无限大．我虽未
给出β的具体数值，但已给出β的理论公式，已经肯定β大于零，从而肯定天空
亮度不可能是无限大．虽说是定性的判断，但把无限大纠正为有限大，这是质变
性的定性．探索性工作哪能像工程上那样按现成的格式来设计图纸？爱因斯坦在
探索宇宙模型时所给出的空间曲率ｋ不也是抽象的代数符号吗？后来，他虽然以
西利格用超距观点导出的引力佯谬为基本论据，选择了ｋ＞０，但还不是具体数
值．最后定出ｋ＝１，那是用猜测法，惟一的理由是：ｋ＝１是最简单、最优美
的方案．玻尔兹曼关于熵与热力学概率的对数成正比的著名公式，起初连一个抽
象的比例系数也没有给出，完全是定性的．如今人们看到的比例系数ｋ，那是隔
了二十多年之后由普朗克引入的．物理学中的许多基本常数，有哪一个是由提出
常数的人亲自测出的？β的具体数值是多少，应当是天文台的测量任务．科学事
业是社会性的，现代科学更是需要通过社会协作来逐步完善．诚如恩格斯在研究
科学发展史后所得出的结论：只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说．
　　退稿后，我未考虑答辩．心想：换一个人审，估计不会再提出光子老化，但
还会要你拿出β的具体数据来．这是由中国学术界的“不许假说问世”的“慎重
观”决定的，不是哪一个人的问题，而是有广泛社会基础的窒息性传统观念．
　　文革期间，觉得社会正处于由“测不准关系”支配的时期，因而未参加任何
群众团体．一门心思攻量子力学和统计力学，终于在文革结束后不久的１９７７
年用统计方法得到了β的具体数值．１９７８年５月在本校科学报告会上再次提
出充实了新内容的论文，但仍回避引力佯谬，最初的题目是《对奥伯斯佯谬和宇
宙背景辐射的新探讨》．戴文赛教授在病危期间两次嘱咐“赶快发表”．有人提
醒我：“还应当考虑引力佯谬．”使我意识到引力佯谬问题无法回避，于是立即
在文章里加了一节，将题目改为《对奥伯斯佯谬、西利格佯谬和宇宙背景辐射的
新探讨》，于１９７９年１月寄出．该文因编委会里有两派意见而搁浅．
　　１９８０年１０月，中国科技大学的副校长、宇宙学家方励之教授到我校讲
学，介绍并发挥老子的“道生一”和“有生于无”的哲学思想，阐述大爆炸宇宙
论的哲学意义．“一”是指“至大无外的大一”，即宇宙；至于“道”，老子说
它是“先天地生”的．方励之教授把“道”解释成“物理规律”．
　　散会时，我把自己的宇宙学论文手稿赠给了他，并提醒他：“奥伯斯的光度
佯谬中完全未考虑‘星球和宇宙尘埃都具有体积’这个无可争议的事实，人为地
使天空亮度的理论值变成为无限大．”他回答说：“即使考虑体积，也还是无济
于事．如果过去的时间已经是无限大，那么现代宇宙就应当是处于热平衡态，整
个天空到处都会像恒星表面一样明亮，还是与观测不符．”
　　光度佯谬的早期提法是以光度学平方反比定律为理论依据，该经验定律是早
已得到人们公认的，因而早期提法必须认真对待．对于光度佯谬的现代提法，我
本来并未给予重视，因为它是以宇宙热寂论为理论依据，而热寂论本身是至今尚
有争议的问题，不能拿来当做论据．但是，既然现代宇宙学掌权派坚持以热寂论
为论据，那么光度佯谬就仍然是悬案．对于宇宙无限论来说，两个佯谬中只要有
一个能够成立，就足以致命，因而不能不讨论“宇宙是否可能热寂”的问题．
　　我和方励之先生只交谈了几分钟，但这几分钟的谈话使我回家后思考了整整
一通宵．就是在那个不眠之夜，我构思了以下两个理想实验：

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　　１）“大爆炸实验”．该理想实验是模仿宇宙大爆炸，但只着眼于熵，因而
无必要考虑物质成分的变化．设想一团理想气体原先被约束在小区域内，某时刻
突然发生爆炸，出现与宇宙大爆炸有点类似的景象．然后利用理想气体熵的公式
进行计算，结果表明：如果宇宙无限，那么宇宙就无终态，宇宙熵无极限，熵增
加原理不能适用于无限宇宙；如果宇宙有限，并且有固定的边界，那么就能达到
热寂，但熵增加原理也只能保证在接近于平衡态时才成立(见《述评》 p.276)．
　　２）“热寂实验”．假定宇宙无限，并假定已处于热寂状态．系统处于平衡
态时，应当是在热作用、机械作用和质量作用三方面都达到平衡，与这些相互作
用分别对应的强度量温度、压强和化学势都不可以具有梯度，意味着所有的物质
都均匀地分布在整个宇宙空间．这种情况正是爱因斯坦设想过的静态宇宙．由于
存在引力相互作用，所以这种平衡只能是属于不稳定平衡，是不可能持久的．根
据金斯不稳定理论，这种系统必然自发分裂，然后其碎片在引力作用下收缩，势
能转化为动能，造成温度差，甚至引起化学反应、核反应，意味着力平衡、热平
衡、化学平衡全部消失．这就表明，熵增加原理不能适用于整个宇宙．
　　上述两个理想实验，分别从正、反两个方面排除了宇宙热寂的可能性．“热
寂实验”是对“大爆炸实验”的重要补充，但忘了把它写入《述评》，现在觉得
这是一个令人遗憾的疏忽．上述两个理想实验还表明：即使是有限大小的孤立系
统，当它离开平衡态很远时，它的熵并不是单调地增加．这就向人们提出一个问
题：即使对于有限大小的孤立系统来说，熵增加原理是否总能无条件地成立？
　　熵增加原理被认为是热力学第二定律的数学表述，后者是经验定律．我注意
到，该定律所依赖的实验都是在地球表面附近的实验室的尺度内完成的，实际上
未考虑引力场所能引起的效应．如果把范围扩大，疑点就出现了．例如，地球物
理学家们已经计算过地球的引力场在地表附近的大气中所引起的压强梯度和温度
梯度(见艾伦《物理量与天体物理量》 p.151)，这就带来了这样的问题：如果没
有温差，则压强梯度所应引起的漂移效应原则上可由引力作用来平衡；但温度梯
度是不可避免的，必然引起热扩散，这是引力场阻止不了的；压强梯度和温度梯
度有着相同的方向，因而不能指望单纯地利用压强梯度来与热扩散抗衡；惟一可
以考虑的方案是，让引力作用超过压强梯度引起的效应，相消一部分以后，使压
强的余下部分具有反向的梯度，但这种方案仍然无效，因为压强是与分子热运动
速度的一次方成比例，而温度是与分子热运动速度的平方成比例，所以热平衡和
力平衡根本不可能同时出现．
　　根据热力学的现有理论，系统只有在热平衡、力平衡和化学平衡都实现之后
才算是到达了平衡态，这时，系统内的温度差、压强差和化学势差都为零．这种
平衡态确实已被人们无数次地观察到了，但都是在引力效应可以忽略的条件下观
察到的．一旦引力效应不容忽略，那么就不仅温度差和压强差不可避免，甚至还
会出现化学势差，因为在压强和温度足够高处将会发生相变、化学反应以致核反
应．所以，单凭引力场的效应这一点，就完全可以肯定：不论宇宙是否有限，都
是在任何情况下都根本不可能到达热寂状态．
　　我审查了熵增加原理的推导过程，注意到：
　　１）克劳修斯是利用可逆循环导出熵(见《述评》 p.269)，这就表明，他只
是给平衡态的熵下了定义．从逻辑上讲，平衡态可以看作是非平衡态的极限，因
而由非平衡态的运动规律原则上可以推出平衡态的规律，可惜这个命题是不可逆
的．逻辑结论只能是属于逻辑前提中已经隐含的东西．因此，由平衡态的熵导出

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非平衡态的熵(即广义熵)是违背形式逻辑的基本原则的．
　　２）尽管逻辑上不允许由平衡态的熵导出广义熵，但事实上以往的教科书里
都已经导出了广义熵(见《述评》 p.271)．这就奇怪了．仔细一看才发现：以往
教科书里实际上是利用早期热质说中的热质守恒定律来推导的，而热质守恒定律
只有在机械作用和质量作用都不存在时才能成立(见《述评》 p.272)，所以如此
得到的熵增加原理只能保证在系统已经接近于平衡态时才是靠得住的．
　　这样看来，把熵增加原理说成是热力学第二定律的数学表述，并不是完全正
确的．确切地说，应当是：熵增加原理是热力学第二定律在近平衡条件下特有的
数学表述．它不能成为宇宙热寂论的依据
　　１９８６年，在华东六省一市物理学会联合年会上，我第三次提出《对奥伯
斯佯谬、西利格佯谬和宇宙背景辐射的新探讨》．此后《天文学报》编委会表达
了准备发表的意向．我研究宇宙学，是为了替引－电统一场论选定空时框架，既
然我的宇宙观即将与读者见面，那么引－电统一场论所需的逻辑框架就也该是到
了应当让读者初步了解一下的时候了，心想：“第一步应当是要让读者熟悉一下
逻辑框架．如果一开始就提出负质量、虚质量之类的概念，那就又不知道要搁浅
多少年．从策略上考虑，最好以电磁理论教学研究的名义发表．”于是写了一篇
题为《略论电磁理论的基本假设和逻辑体系》的论文．高教出版社的编审胡南奇
教授立即来函，表示“非常欣赏”．于是，该文和上面提到的宇宙学论文都是在
１９８７年分别在《教材通讯》和《天文学报》上与读者见面，后者立即被国外
期刊 《Chinese Astronomy and Astrophysics》全文译载．
　　１９８８年，我开始考虑建立自己的宇宙模型．我注意到：尽管大爆炸宇宙
模型能提供一幅合乎情理的宇宙演化(不是指“宇宙起源”)的图像，但它在反物
质、宇宙射线的来源、γ射线大爆发等方面遇到的困难是无法排除的．１９９６
年，我在研究了黑洞理论之后，就发现那些问题在宇宙无限框架内是很容易解释
的，于是提出“岛－洞宇宙模型”，但论文受阻．这时才意识到：功利问题不是
政界特有的，只要传统的“文责共负”的观念未能被“文责自负”取代，就不能
指望让反潮流的学术论文在学术杂志上与读者见面．每个时代都有占统治地位的
学说，在不同的时代以不同的方式扼杀异端．所以，在人类只知道有理数的时代
里，毕达哥拉斯的门徒竟因利用三角形证明了无理数的存在而被抛入大海；在中
世纪，哥白尼的日心说只能秘密出版；在封建社会向资本主义社会过渡时期，赫
姆霍兹的能量守恒原理只能自费出版，鲍耶的非欧几何只能以数学游戏的名义放
在书的附录里出版．血淋淋的科学史提醒了我，使我于２０００年作出决定：把
自己的宇宙模型放在教材正文后面的探索篇里，让后人评说．

　　　　　　　　　　 十三、对热学逻辑体系的改造

　　１９８１年１２月．
　　１９６１年以后的将近２０年里，我的注意力一直放在毫无进展的量子力学
上，看来是很大的失策．如果早一点把注意力转移到热学和光学上，那么就或许
能早很多年打破僵局．直到１９８０年才发现，在宇宙学领域内还有十分棘手的
熵增加原理要解决．此时实际上已接触到热学的深层次问题，但着眼点不是放在
热学体系上，因此，在１９８１年弄清了熵以后，就又回到量子的死胡同里．
　　幸好社会处在变革时期，偶然性往往会迫使人们调整计划．十年“文革”使

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教师队伍出现半代人的断层，恢复高考制度后的第四年使学生队伍出现洪峰，改
革开放使青年教师出现了出国热和下海热．一学期只教一门课和专教某一门课的
传统不能在所有教师身上都继续实行，年富力强的中年教师自然是首当其冲．这
年１２月份接到通知，要我下学期同时开出电路基础和热学这两门互不相干的课
程．我过去教过很多门课，惟独没有教过热学，于是只好把满脑子的量子丢到一
边，立即转向热学．也正是在备热学课的时候完成了改造热学逻辑体系的工作．

　　Ⅰ．关于热力学的逻辑体系

　　十九世纪中期，在热力学开始形成体系之时，它的基本假设只有两条，即热
力学第一定律和第二定律．二十世纪初增加了一条第零定律和第三定律．从此人
们就一直认为该理论体系需要有四条彼此独立的公设．但我注意到，该理论体系
中只有内能和熵是真正具有基本意义的态函数，温度实际上是导出的．为什么拥
有四条基本假设的理论体系只能提出两个具有基本意义的态函数？这使我想起力
学中的牛顿三定律所涉及的基本量只有一个的情景，因而产生出一种直觉：热力
学中真正基本的定律很可能只有两条．
　　在判断问题时，凭直觉作出初步的判断虽不是总能十分可靠，但直觉常常是
属于各种可能性中的概率最大的那一种，因而常常能使人少走一点弯路，带有指
导性意义．在热力学问题上，我凭直觉作出的初步判断是：内能和熵分别属于第
一定律和第二定律，因而这两条定律应当是基本的．有了这种初步的判断，接下
去就直接思考“如何证明其余两条定律不是基本定律”的问题．这个问题实际上
包含两个命题，分别讨论：
　　１）首先是从逻辑学角度进行分析，发现：由第零定律和第二定律都能独立
地导出温度定理，第零定律与温度定理之间存在可逆性，第二定律与温度定理之
间却不存在可逆性．这就表明：第零定律与温度定理是等效的，第二定律与温度
定理是不等效的．于是得出结论：第二定律中已经隐含着第零定律，但它们是不
等价的．第零定律只涉及平衡态，第二定律则是把平衡态与非平衡态联系在一起
了．因此，第零定律肯定不是真正基本的定律(见《述评》 p.268)．
　　尽管第零定律不是真正基本的定律，但从教学角度看，温度是最能反映热运
动特性的物理量，应当让它尽早出现，所以《述评》中还是把第零定律单独列出
来，并且放在最前面．
　　２）接着考察第三定律．该定律是能斯特发现的．我注意到，能斯特本人不
承认该定律有资格摆在基本定律的位置上，他把可逆卡诺循环同第二定律的开尔
文表述结合起来，三言两语就把第三定律导出了，用的是反证法．
　　在中国，王竹溪先生的《热力学》是影响最大的热力学教材，是我学生时代
的主要参考书，我至今仍认为，从总体上看，这是一本难得的好书．惟独在第三
定律问题上我不能同意我所敬重的前辈．
　　站在这两位卓越的科学家之间，我只能把亚里斯多德“真理更可贵”的格言
当做惟一正确的指导思想．我注意到：
　　①能斯特所使用的是很典型的反证法，在逻辑上找不出任何漏洞．
　　②王先生首先是从认识论上驳能斯特，但他在这一点上是很典型的实证论．
　　③王先生接着是利用熵增加原理来驳能斯特，却在基本概念上犯了物理学中
的大忌，他在比较两个态的熵值时使用了两个不同的参考点．熵函数是一种态函

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数，类似于保守力场中的势能函数，要在公共的参考点选定之后才能对某两处势
能的高低进行比较．王先生正是在这个关键性问题上疏忽了．
　　最后，我按王先生所允许的方法，同样是以熵增加原理为理论依据，还是导
出了第三定律(见《述评》 p.290)．至此已能肯定：热力学逻辑体系里的四条基
本假设中，确实只有第一定律和第二定律是真正的基本定律．
　　顺便指出：
　　１．我的证法与能斯特的证法是等效的，但能斯特的证法要比我的证法简单
得多．在《述评》里，我的任务是要对两种相反的观点进行鉴定，如果仍然是采
用能斯特的反证法，那就分明是没有说服力的，因而不得不按王先生所能同意的
方式来论证．但从教学角度讲，不会有哪一种证法能比能斯特的证法更好．
　　２．一旦用逻辑方法导出第三定律(此时宜改名为定理)，那就会使该定律在
教学中不再属于“难关难点”．虽说它本来是经验定律，但它不能像库仑定律之
类的经验定律那样用成对的实验数据来说明问题，因为它是属于否定式命题，是
说某种极限“不可能达到”，但实验只能证明“未能达到”，在逻辑上不能等同
于“不可能达到”．该定律又不同于热力学第二定律那样的否定式命题，因为热
传导、摩擦生热等方面的单向性事例是人们在日常生活中随时能够获得的，而第
三定律所涉及的低温条件是在课堂里无法提供的．一旦改用逻辑方法导出第三定
律，那就不仅提高了理论的置信度，而且也使学生容易接受．

　　Ⅱ．关于统计力学的逻辑体系

　　在完成了热力学逻辑体系的改造之后，我把注意力转向统计力学．这时，从
方法论上讲，我采用的是一种基于逻辑必然性的类比法．
　　类比法有两种，一种是以形式上的相似性为依据的，另一种是以本质上的同
一性为依据的．前者是基于偶然性和可能性，带有碰运气的成分，但碰上的概率
相当大，因而不失为一种重要的方法．后者是属于内在联系决定的必然性，原则
上是一定能够成功的．热力学和统计力学是从不同角度研究同一个物理对象，这
就意味着这两种理论体系在本质上是同一回事，因而它们在基本假设和基本方程
方面都应当有基于逻辑必然性的一一对应的关系．
　　但是，我注意到，在以往的两种理论体系中，并不是在一切方面都表现出对
应关系．例如，统计力学中未出现与热力学第零定律、第三定律对应的定律，也
未出现与热力学基本微分方程相对应的统计力学基本微分方程．热力学的理论并
没有把物理问题分为经典问题与非经典问题，统计力学有经典统计和量子统计之
分，缺少描述共性的方程．
　　根据“应当一一对应”的原则，应当认为：凡属于已经对应的部分，就应当
肯定下来；凡属于缺少对应关系的部分，如果不是属于多余的，那就必定是属于
遗漏．凭这种认识，我决定仿照改造后的热力学逻辑体系的格式来改造统计力学
的逻辑体系．于是，立即仿照热力学第一定律和第二定律写出了与此相对应的统
计力学第一定律和第二定律，并写出了数学表述．但是，当我试图单纯地依靠这
两条基本定律导出与热力学基本微分方程相对应的统计力学基本微分方程时，就
发现这是不可能的．而在引进了近平衡条件(见《述评》 p.311)之后，就在几分
钟里导出了统计力学基本微分方程(见《述评》 p.312)．至此，改造统计力学逻
辑体系的工作就完成了．

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　　在新体系中，除了两条基本定律以外，实际上，近平衡条件也应当算是基本
假设，因此，明确一点讲，应当把这种统计力学称为“近平衡态统计力学”．与
此对应的热力学应被称为“近平衡态热力学”．
　　在《述评》一书中，在介绍统计力学时，已经明确地列出了近平衡条件．而
在介绍热力学时，还是基本上采用传统写法，只在“插话”里评论传统理论时提
出了近平衡条件．实际上，在热力学里也必须明确地把“近平衡条件”列入基本
假设的行列，否则广义熵的前提条件就缺乏充分性．如果没有广义熵，那么热力
学基本微分方程就根本建立不起来．
　　改造后的逻辑体系具有以下优点：
　　１．新的逻辑框架非常简洁，容易掌握．
　　２．统计力学基本微分方程对经典统计和量子统计都适用．
　　３．热力学中的熵Ｓ和统计力学中的拉格朗日乘子α、β、γ的物理意义分
别是什么，本来都是很费口舌的问题．如今只要把热力学基本微分方程同统计力
学基本微分方程对照一下，用不了十分钟，这四个参数的物理意义就全清楚了．
　　４．利用统计力学中的近平衡条件，很容易排除宇宙热寂的可能性．这是因
为“广义坐标不变”是两类近平衡条件之一．体积是任何一种热学系统都要使用
的一种广义坐标．对于无限大的宇宙来说，体积是无限大．从数学角度讲，无限
大不是确定的数，因而宇宙根本不存在“体积不变”的情况，这就意味着整个宇
宙永远不存在近平衡条件，因而熵增加原理对于整个宇宙来说根本不能适用．
　　改造热学逻辑体系的工作只用了半个月的时间，但这项工作实际上应当是从
开始研究熵增加原理之时算起，前后总共用了大约一年时间．

　　　　　　　　　　 十四、对光学逻辑体系的改进

　　１９８２年１月至６月以及１９８４年１月至９月．
　　就在改造热学逻辑体系的工作完成后不久，本校安排给我的两门课还没有开
始，又要我在同一学期里开第三门课．这是因为，南方的广西大学在教师队伍青
黄不接以及出国热、下海热方面造成的形势比我校更为严峻，他们学校物理系理
论物理专业毕业班的课已开不出来了，于是向我校、北大和华中理工大学求援．
　　当时已临近寒假，我校所有教师下学期的任务已经安排就绪，很难调整．主
管教学的老师是我的隔壁邻居，他在当年的历史背景下哀求教师上课有多难，我
是看在眼里．近水楼台先得月，他把这个美差交给了我，要我把下学期在本校的
两门课集中在前半学期上完，后半学期到广西大学开傅里叶光学．这样，对于我
来说，是创造了一项在一学期里开三门不同课程的迪尼斯纪录．
　　真是酸甜苦辣难逆料，原先总以为这是苦差使，到了广西以后就发现这是难
得有的美差，因为在本校时总会有开会之类的杂差、家务和社交活动，到广西后
这一切就全免了；讲义是我在１月份专为此课编写的，根本不需要备课．每周除
了上１０节课以外，其它时间全部由自己支配．晚上看露天电影，白天就闲得难
受了．这就为改进光学逻辑体系之事提供了充裕的时间，而且此事与教学任务是
紧密结合的．不仅如此，对光学的深入思考还为量子力学问题提供了线索．
　　其实，麦克斯韦电磁理论问世之后，波动光学已被纳入电磁理论体系，已经
有了新框架．我只是重新梳理了一下，使线索更加清楚一些，所以我在这方面的
工作只能算是“改进”而不能说是“改造”，但含有“纠错”的成分．

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　　我的比较特殊的工作是针对以往教材中的旧痕迹来进行的．菲涅耳创立波动
光学时是采用以太模型，这个模型在本质上是错的．后来人们引进了电磁波的模
型，但多半只使用电场波，不提磁场波，使许多公式与电磁场理论对不上号．有
些教材中还说菲涅耳反射折射公式是波动光学的理论基础．实际上该公式在理论
上是有一点毛病的，只是在实验精度范围内还经得起检验．我是搞电动力学的出
身，所以轻轻松松地利用电磁场理论导出了所有的公式，而且未取任何近似．结
果发现：用同一个界面模型可以同时地把波动光学中的与界面有关的反射、折射
方面的六条定律从同一组方程里同时地全部推导出来(见《述评》 p.581)．这就
表明，它们是同一条定理的不同侧面，因而我把它们合称为“界面定理”．有了
这条定理就能发现以往教材中的失误，还发现著名的布儒斯特定律并不是严格的
定律(见《述评》 p.590)，半波损失理论也有小毛病(见《述评》 p.592)，光波
在各向异性介质中的传播机制也需要进一步推敲．
　　上述工作，大部分是在广西大学完成的．回到南京后进行了复核．
　　在光度学方面，人眼的光见度函数是整个物理学中惟一未能进入理性认识阶
段的部分，因为它不是单纯的物理问题，还涉及到生理学和生物进化等方面的问
题．从理性方面看，它连初步的定性解释也没有；从感性方面看，它连一个粗糙
的经验公式也没有．我在学生时代已看到了这一点，但未深究．１９８４年，因
病在夜间猛咳时感到额前有闪光，于是思考视觉机理．根据人眼的光学结构，把
多光束干涉理论、谐振理论、波导理论以及各种换能机制联系起来思考，导出了
人眼的光见度函数(见《述评》 p.642)，最后利用生物进化论中的自然选择律确
定了公式中的参数，填补了生理光学在理论方面的一个空白点．这年９月，在全
国光学年会报告了这项工作．

　　　　　　　　　 十五、在量子力学问题上死灰复燃

　　１９８２年６月至７月．
　　我在广西大学的课虽说是安排在５月１０日以后的半学期，应当有两个多月
的时间．但总共只有５０学时的课，每周１０学时，所以用不了半个学期就把教
学任务完成了．１９８２年６月２０日回到南京，离暑假还有２０多天．由于那
个学期完成了三门课的教学任务，工作量已经是其他教师的两倍，所以这最后的
２０多天就不再向我布置教学任务了，这是我一生中获得的惟一的一次全脱产搞
科研的机会．先是用两天时间复核光学公式，接着就又回到了量子力学问题上．
　　我在学生时代，由于在狭义相对论框架内取得了势如破竹式进展，因而曾相
信自己有能力导出量子力学，并已设想分三步走：首先是导出普朗克公式，接着
是导出德布罗意公式，最后是导出薛定谔方程．现在看来，这种次序是对的，并
且后来实际上也正是这样做的．但在实施过程中有一些插曲，这是因为第一步就
未能跨得出去，单单一个普朗克能量子公式竟把我难住了二十年，而且是仍然毫
无线索．心想：过去的二十年正是我精力最充沛的青壮年时代，未来精力走下坡
路的二十年内就算是有幸终于成功地迈出了第一步，还能有精力迈出第二步和第
三步吗？因此，我在量子力学这个方向上实际上已经不抱希望了．
　　新的动力是在１９８２年６月狄拉克给我注射了强心针之后才获得的．狄拉
克说：重正化法则是人为规定，而不是自然规则．他还预言：也许最终会证明爱
因斯坦是对的．这是１９７５年他在澳大利亚新南威尔斯大学发表的演说里提出

　　　　　　　　　　　　　　　　 .25.


的．当时中国正处在文化大革命时期，所以未能有机会及时得到这条消息．七年
后我从广西回到南京后不久，偶然从一本旧杂志里读到了这篇演说词，使我非常
吃惊．为什么吃惊？因为我清楚地记得，这位相对论性量子力学的创始人、诺贝
尔物理学奖获得者，当初是玻尔学派里的一员大将．半个世纪之后，居然在玻尔
观点仍占统治地位的背景下突然倒戈，这是万万想不到的．他为什么要倒戈？
　　狄拉克晚年的反常表现使我联想起爱因斯坦和玻尔晚年的反常表现：
　　爱因斯坦在那围绕量子力学观点的论战中孤立了一辈子，真是四面楚歌．要
是换上别人，恐怕早就该顺应潮流认输了．但他不但不认输，还要在临终前一个
月借母校百年校庆的机会撰文发泄他对物理学界现状的不满，在绝境中仍能以挑
战的口气重申自己的信念．支持这种信念的根据是什么？
　　爱因斯坦要是生活在三百年以前，不是也会像伽里略那样遭到教会的审判和
流放异乡吗？伽里略逝世后隔了三百年，罗马教皇终于替他平了反．如果再过三
百年，物理学和哲学的联合法庭会不会对爱因斯坦的观点作出新的判决呢？
　　与爱因斯坦相反，玻尔在那场论战中获得了举世公认的胜利者的桂冠，但他
在临终前一天还要重新推敲几十年前爱因斯坦提出的光子箱实验，这又是说明了
什么？人们都是以此来证明玻尔在治学态度方面的严肃性，并以此证明非决定论
是经过千捶百炼的．我却认为：这件事固然是体现了他的一丝不苟，但也正是他
心虚的表现．
　　将心比心，就容易识破别人的心态．我在小学时代已承认“２＋３＝５”是
真理，此后几十年中再也没有推敲这个命题．我并不认为这是不严肃的表现，因
为我认为，任何一个有理智的人都不会愿意在绝对有把握的问题上浪费时间．所
以，玻尔晚年的表现使我产生出这样的疑问：如果他对自己观点的信任程度就像
相信“２＋３＝５”那样坚定，还会认为在推敲了几十年之后直到临终之时仍有
必要作最后一次斟酌吗？
　　曾有人说：“写圣经的人离上帝最远．”当然，科学不是宗教，把此话用在
科学家身上并不妥当．但从认识论的一般规律上看，人们对任何事物的认识都需
要有个过程，因而在需要公开表态的时候总会有“绝对有把握”、“基本上有把
握”、“不太有把握”、“完全无把握”等种不同的背景．科学家们通常会得坚
持“绝对有把握”的判断，充实“基本上有把握”的判断，反复推敲“不太有把
握”的判断，决不在“完全无把握”的情况下作出不留余地的判断．任何一个在
别人眼中是神的人，在他自己心目中总是清醒地知道自己是凡人．这是常理．因
此我认为：玻尔本人对待自己提出的非决定论，并不像他的信徒们那样虔诚．
　　上述情况表明：在非决定论已经取得统治地位之后的半个世纪里，在那些开
天辟地的伟大人物心目中，从来就没有认为量子力学已有定论．我心想：大人物
可以继续思考，为什么对小人物就只许旁听、不许插嘴呢？
　　当然，我也可以仅从评论员的角度谈论上述问题．但我个人还有一个特殊的
背景，就是：我毕竟已在二十年前完成了狭义相对论意义下的统一理论，并且最
近从广西回来后又已意识到也能把热学和光学纳入狭义的引－电统一场论，也就
是说，基础物理学的五大分支已有四大分支能够统一起来，如今只剩下最后一个
分支了，总觉得半途而废太可惜．虽说可以考虑先发表已统一的部分，但预料新
理论中的“负质量”、“虚质量”、“虚力”之类的概念肯定会受到传统观念的
强烈排斥，因而量子问题将会在全部工作中处于举足轻重的位置．正是因为有这
种特殊的背景，所以最终还是决定要啃量子力学这块硬骨头．

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十六、哲学观点上的新一轮较量

　　１９８２年６月至９月．
　　在我作出上述决定之后，接着就考虑今后的做法问题．
　　首先是对过去二十年中在量子力学问题上毫无进展的严酷事实进行反思．过
去的想法是：哲学上的争论争不出结果来，如果我能单纯地从数学和物理学的角
度用逻辑方法导出整个量子力学，那么前人在哲学领域内留下的悬案就能自行结
案了．因此，注意力一直放在“如何导出普郎克公式”等问题上，而把前人的论
战中涉及的问题丢在一边．这就意味着，只能以个人的数理知识为惟一基础，而
不是历史地把自己安置在接力赛的接棒区域内．
　　既然过去已经碰了钉子，那么就应当及时调整做法．新的战略思想是：把普
朗克公式等方面的问题暂搁一边，重新回到前人争论过的问题上来．在大人物争
论的时候，历来是不许小人物插嘴的，但总不能阻止小人物喃喃自语．既然我是
物理学工作者，那就应当是参战者，而不能只当个观战者．我注意到，当年玻尔
学派总是主动进攻，爱因斯坦学派则是只顾招架．我觉得，今后爱因斯坦学派应
当考虑以其人之道反治其人之身，以夺取主动权．
　　当年的论战是从粒子模型方面开始的，薛定谔的波动力学中的粒子是采用波
包模型，海森伯的矩阵力学中的粒子是采用几何点模型．为了维护各自的粒子模
型，才使论战转移到哲学方面的决定论与非决定论之争．在这场论战中，玻尔学
派拿出的三大法宝是：
　　１．在模型方面，波包必然会色散，而现实的粒子分明是稳定的．
　　２．在数学方面，不确定度关系式证明了粒子的动量和位置不能同时确定．
　　３．在实验方面，电子的点染式衍射图样证明了量子行为不遵守因果律．
　　针对上述三个问题，我做了以下三件事：

　　Ⅰ．证明海森伯模型比薛定谔模型更不稳定

　　我注意到：人们历来只审查薛定谔的波包模型，从不审查海森伯的几何点模
型．学术法庭上的这种偏袒一方的做法是不公平的．
　　既然双方都承认波粒二象性，又都承认相对论，那么就不妨以此为判据．假
如粒子是几何点，那么它的波动性就必定不是真正的波动性，而应当是振子的振
动性．振子相当于时钟．根据相对论，运动钟要变慢，意味着振子运动时的振动
频率小于静止时的频率．同样是根据相对论，知道粒子运动时的能量应当大于静
止时的能量．而德布罗意波的能量公式表明粒子的能量是同频率成正比的，这就
意味着粒子运动时的频率大于静止时的频率．可见这种频率应当是波的频率，而
不可能是振动频率．也就是说，粒子确实应当是波包而不能是几何点．几何点模
型必然导致粒子自能发散，与观测不符；几何点无法解释粒子的自旋；几何点在
隧道效应中的行为与能量守恒原理不能相容．这些情况是波包模型碰不到的．至

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少在这几个方面波包模型已胜几何点模型一筹．
　　对于几何点模型在上述几个问题上陷入困境的事实，玻尔学派只是简单地把
这些事实当做非决定论的证据，然后反过来用非决定论来解释这些事实．
　　另一方面，玻尔学派指摘波包必然色散，认为几何点具有稳定性，而几何点
的稳定性又从未得到证明．我承认，波包模型确实存在着有待进一步探讨的色散
问题，但是，如果让波包的尺寸趋于零，所得到的难道不正是几何点吗？几何点
在数学上需要用狄拉克δ函数来描述．如果对δ函数作傅里叶展开，那么就会发
现，几何点模型同样存在色散问题，而且更为严重．也就是说，色散问题是波包
模型与几何点模型共同要解决的问题．如果要以“色散”的罪名来判处波包以死
刑，那么又凭什么能让几何点逃脱同样的罪名呢？

　　Ⅱ．证明不确定度关系式可被理解为相干度关系式

　　我在阅读物理学史时已看到类比法的重要性，因而首先问自己：在我自己有
的知识领域内，能否找到与不确定度关系式相似的数学式？这个问题很快就得到
了肯定的答案．这是因为，不久前还在广西大学讲授傅里叶光学，已经多次碰到
与不确定度关系式极为相似的式子．傅里叶光学的主要特点就是用傅里叶分析的
方法是对光学信号的空间频谱进行分析．把此法应用于单缝衍射问题时，得到空
间频谱宽度与缝宽度之间的关系式．该公式两边同乘以普朗克常数，再利用德布
罗意波的动量公式，就得到动量与位置之间的不确定度关系式．
　　与此类似，又能在无线电理论里找到例子．把傅里叶分析法应用于分析方波
信号的时间频谱时，就能得到时间频谱的宽度与方波在时间上的宽度之间的关系
式．该公式两边同乘以普朗克常数，再利用德布罗意波的能量公式，就得到能量
与时间间隔之间的不确定度关系式．
　　上述两个例子根本未涉及测量的随机性偏差问题，由此得出的结论是：这时
的所谓不确定度关系式，实际上是描述波包在四维空时中的相干度与四维动量空
间中的相干度之间的制约关系式，完全属于决定论．
　　再来看看海森伯的不确定度关系式．他首先假定粒子是几何点式的，接着就
假定△ｐ和△ｘ分别代表动量的和位置的随机性测量偏差，然后利用方差理论导
出这两个测量偏差的平方所满足的关系式，开平方后就得到了人们常见的那种不
确定度关系式△ｐ△ｘ～ｈ，最后用这个式子来论证非决定论．从逻辑上看，这
种证法是属于同义反复，不能说明任何问题．从实际处理过程中看，已经偷换了
概念，以方差代替了实际的测量．实际的测量偏差是同平均值相比较而言的，总
是有正有负，平均偏差恒为零．方差只能是正的，开平方时把负根遗漏了，而负
根与正根总是对称的，合起来仍等于零．在随机性测量中，因果律被掩盖了，取
平均就是要把因果律从中分离出来，方差则是专门用于描述随机性，哪能以随机
性来否定因果性？因果次序是不可逆的，但统计方法允许使用加法交换律，允许
某次测量中的动量偏差与其它任一次测量中的位置的偏差纠缠在一起，这就设置
了多种可能性，数学上允许的可能性哪能无条件地代表物理上的现实性？

　　Ⅲ．用实验对决定论和非决定论进行鉴定

　　我觉得玻尔学派的三大法宝已被我破了两个，士气大振，此后几天就全力思

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考电子衍射实验问题，甚至走路和吃饭时也在思考．但很快就发现这个问题非常
棘手，因为实验提供的事实是不容否定的，这是我信奉的基本原则．幸好偶然碰
到了与电子衍射实验似乎毫不相干的两件事，使我受到启发，发现决定论还没有
到达山穷水尽的境地．情况是这样：
　　１）一天下午偶然路过哲学教研室门口，当时该教研室的主任夏基松教授正
在路边与一位年轻人讨论毛泽东晚年的题为《人的正确思想是从哪里来的？》的
论文．年轻人问：“人的错误思想是从哪里来的？”夏回答说：“错误的思想也
是来源于实践．实践提供的是素材，要经过人脑的分析、整理、加工才能成为认
识．经验本身的局限性与主观因素都会起作用，所以不同的人有可能对同一件事
作出完全相反的判断．”我一听，暗中叫绝：“问题提得好，答得也精辟．有了
正面又有了反面，就全面了．墨子非常重视实践，所以他在科学上的成就能够超
过同代人；但也正因为实践使他知道鬼火总是来自坟墓，所以才在他的著作中留
下了骗人的明鬼篇．玻尔哲学是否类似于明鬼篇？爱因斯坦并不否定随机性，只
反对对随机性事件作非决定论的解释．为什么就不可以尝试从决定论的角度来解
释电子衍射实验呢？”
　　作为哲学方面的两种流派，决定论与非决定论的分水岭不是在“是否承认随
机性”方面，而是在“是否承认因果律”方面．同一个物体经历的一切事件之间
都具有因果关系．两个物体分别经历的事件之间一般不具有因果联系，无因果联
系的事件必然表现出随机性．随机性的系统总会保持随机性，由随机性的原因必
然导致随机性的结果，这也是因果律的体现．所以，决定论意义下的随机性与因
果律总是统一的．非决定论的随机性在空间上是超距的，在时间上是超时的．
　　爱因斯坦在相对里把“有因果联系的事件”同“无因果联系的事件”严格区
分开来，在统计物理里把“群体的随机性”同“个体的可跟踪性”严格地区分开
来．这在他的著作中以及他与海森伯争论的时候(见《述评》 p.792)，都已经表
达得很清楚．爱因斯坦是用推理的办法，以“电子的轨道明明在云室里是能看见
的”这个事实为根据，推断出“电子在进入原子之后仍应有轨道”；海森伯是用
实证法，以“电子在原子里的轨道是看不见的”为根据，证明“必须放弃轨道的
概念”，犹如说：尽管某人在屋子外面明明是沿某条路线行走的，一旦进了屋子
就不能让我们看见他了，因而就不能证明他在屋子里的行动仍然需要沿某种路线
进行．我相信爱因斯坦的推理，但实证论者根本不承认推理，这就难办了．
　　２）就在我苦于不知该如何对决定论和非决定论进行鉴定的时候，得到了关
于《全国综合性大学和师范院校物理实验教学研讨会》由我校筹备的消息．我在
大学毕业后已经整整二十年未接触实验，所以该研讨会本来与我无关，但会议名
称里的“实验”二字提醒了我，因为玻尔的非决定论正是以电子衍射实验为实验
依据．想起当年与蔡建华先生辩论物质生灭问题时的情景，记得当时我是别出心
裁地采用了用数学方法来论证哲学命题，因而产生了这样的念头：“这次要别出
心裁地用实验方法论证哲学命题，看看能否在随机性问题上为爱因斯坦的决定论
提供实验依据．”于是设计了“豆粒实验”(见《述评》 p.328)，亲自动手制作
了实验设备．实验结果完全证实了爱因斯坦的看法：随机性完全不会使粒子的运
动失去可跟踪性．该实验虽未直接解释电子衍射实验，但它表明：随机性不是只
能由非决定论来解释，决定论同样有发言权．现在回过头来一想，觉得：即使不
用逻辑方法导出量子力学，也已有条件在１９８２年就让量子力学在观点上回到
决定论的立场，至少应当允许两种观点平起平坐．但是，在９月份的实验教学研

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讨会介绍该实验时，为了切合“教学”这一主题，我只说该实验表明麦克斯韦速
度分布律对微观粒子和宏观物体都适用，可在气体分子运动论方面的教学中用肉
眼可见的豆子来模拟气体分子．后来该实验被列入物理系学生普通物理实验课里
的选做实验，突出了教学，竟使我自己也忘了最初设计该实验时的主要意图．
　　除了“豆粒实验”以外，我还设计了直接模拟电子衍射实验的“弹簧衍射实
验”．该实验是以弹簧代表电子，以弹簧内的驻波场代表电子内的驻波场．让弹
簧从高处自由下落，并穿过狭缝，观察它在地面上的落点所造成的图样．我指望
获得有规律的衍射图样，并在家里进行了试验，但未发现预期的疏密条纹，因而
在《述评》中未提及该实验．如今非常后悔，因为我认为：对于因果决定论和非
决定论来说，弹簧衍射实验即使未提供预期的疏密条纹，仍不失为具有决定性意
义的判据．我的实验之所以未能达到预期的效果，是因为：
　　①实验中涉及的高度差只有两米，因而弹簧落点的偏离度较小．
　　②弹簧内虽允许有驻波场存在，但必须是在受到外力激发之后才会出现驻波
场．实验中用的弹簧，在到达狭缝之前，它的驻波能量实际上早以转化为热运动
能量．也就是说，它的波动性已经消失了，本来就不该出现疏密条纹．
　　如果上述两条原因是正确的，那么，只要设法让弹簧内保持有驻波场，并且
让狭缝与地面之间有足够大的高度差，那么就还是应当能观测到疏密条纹．
　　尽管该实验中未出现疏密条纹，但已能肯定：弹簧动量的改变，只能是弹簧
同狭缝边缘相互作用的结果．设想弹簧是半径为Ｒ的弹性球，如果它能穿过宽度
为２△ｘ的狭缝，那么它与狭缝边缘发生碰撞的概率就为Ｒ／△ｘ．惟有那些与
狭缝边缘发生碰撞的弹簧能够改变动量，因而动量的平均改变量△ｐ应当正比于
与碰撞概率，即△ｐ∝Ｒ／△ｘ，或写成△ｐ△ｘ∝Ｒ的形式．这正是不确定度
关系式．我们可以把Ｒ理解为波包的尺寸，它总是大于零．特例Ｒ＝０是代表几
何点模型．当然，缝宽不能为零，所以，只要Ｒ＝０，就必定有△ｐ＝０，意味
着几何点式的粒子不可能发生衍射．由此可见，电子衍射实验恰恰是对海森伯几
何点式粒子模型的否定，证实了薛定谔波包模型的正确性．

　　　　　　　　　　　　十七、普朗克公式的导出

　　１９８２年９月至１９９６年６月．
　　１９８２年完成的上述三件事，对于我来说，是扭转了决定论在过去的论战
中所处的被动挨打的局面．这些工作只是表明：应当重新考虑量子力学在哲学信
条方面的基本立足点．但这不是我的最终目标，我的目标是要完成爱因斯坦的遗
愿，要把量子力学纳入引－电统一场论的逻辑框架．因此，１９８２年以后，我
就重新回到了“如何导出量子力学”的问题上．
　　确切地说，思考普朗克公式问题是从１９６１年开始的．那年用逻辑方法导
出了麦克斯韦凭空假定的位移电流，极大地鼓舞了我．接着就提出“普朗克凭空
提出的能量子是否也能用逻辑方法导出”的问题．但是，２０年的苦思冥想未能
获得任何线索．１９８２年在决定论方面所取得的三项进展，虽然提高了我的士
气，但过去二十年中在普朗克公式问题上消耗了我的全部青春年华而又毫无进展
的情景还记忆犹新，因而普朗克公式问题仍然使我望而生畏．在这种情况下，我
觉得应当改变战略方针，曾考虑：跳过辐射场，直接从建立粒子模型入手．理由
是：量子力学可以直接从粒子的德布罗意公式开始．粒子是有限的客体，并有现

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成的物理参数，因而以为建立粒子模型的工作也许要比解决普朗克公式问题容易
些．如果能借助于粒子模型导出德布罗意公式，那么就说不定能把光子当做实物
粒子的特例而反推出普朗克公式，即使反推失败，也不妨碍量子力学的建立．
　　在各种粒子中，电子自然是最值得关注的，因而电子成为我１９８３年的工
作重点．我认为自旋是电子最重要的内秉性质．根据相对论，物体如果不是以光
速运动，那么就总能在适当的参考系中静止下来．但电子自旋是不能通过参考系
的变换来消除的，这就表明：电子内的物质应当是以光速运动，它应当与光子类
似，其真正的静止质量应当为零，表观的静止质量实际上应当是它以光速回旋引
起的动质量．这样，电子质量和自旋就有了定性的解释．
　　１９８４年９月，我向华东六省一市物理学会联合年会提交了题为《电子的
固有回旋运动》的论文．回旋模型虽然只是定性的，但其直观的物理图像还是有
启发性意义的．后来导出德布罗意公式，实际上正是以该模型为基础．
　　当我把电子的质量、经典半径和光速代入回旋模型计算后，我就失望了，因
为得到的自旋角动量的理论值竟比观测值小两个数量级．如果要让理论值与观测
值相符，那就意味着要让回旋速度比光速还要大两个数量级．这件事本来应当是
提供了个非常有价值的信息，因为“超光速”恰恰是解释德布罗意波的相速度的
超光速现象所需要的．但当时我还未对德布罗意波的特点作深入细致的研究，于
是被“超光速”吓住了．只好立即刹车．认为：平直空间里的辐射场不会碰到超
光速那样的难题．因此，最终还是决定先搞普朗克公式问题．
　　但是，平直空间里的道路并不平坦，因为面前总是存在着伸手不见五指的浓
雾．自１９８４年９月开始，此后的１２年中仍然是摸不着头脑．最后，为陷入
山穷水尽境地的我指明了出路的，竟是河边的一只青蛙．
　　说来也真是离奇，上课地点的突然改变，使我有缘碰到青蛙．我校有江南校
区和江北校区．江北校园里有河塘，这是江南校园里所没有的．我历来在江南校
区上课，只在１９６５～１９９６年度到江北上了一年课，此后又回江南．
　　１９９６年６月的一天，班车到达江北后还要过半个小时才上课，我便到河
边散步，脑子里想着普朗克公式．突然，一只青蛙跳入水中，发出了“普朗”一
声，同时在水面激起了一些波圈，使我立即把“普朗克”同“波”联系起来．顿
时恍然大悟：“对了，辐射场是电磁波．维恩的振子模型不能代表波，瑞利和金
斯把热运动分子的能量均分原理应用于波也是错误的．黑体盒是驻波腔，腔内的
辐射场应当满足驻波条件，驻波场的频谱是不连续的．黑体辐射谱是指系统处于
平衡态下的谱，应当遵守基尔霍夫辐射定律．”利用驻波条件可以证明单色波基
本单元的能量与频率成正比，但比例系数有任意性，需要加一个约束条件才能获
得确定性．基尔霍夫辐射定律是普适原理，意味着提供了一种约束条件．能量公
式只描述能量与频率之间的关系，受约束的自然只能是比例系数．”于是立即掏
出香烟盒，匆匆在烟盒上推导起来，居然在上课前的十分钟里就导出了普朗克的
能量子公式(见《述评》 p.800)．
　　更令我吃惊的是，历来认为普朗克公式不属于经典物理学范畴，但我偏偏是
用经典物理学方法导出的．证明了普朗克原先坚持了十多年的观点是正确的．
　　能量子公式虽是普朗克提出的，但他本人曾长期为此非常不安．在经过１４
年的思考之后，他的公式早已得到世人公认，并且已开始考虑提名他为诺贝尔物
理学奖候选人，他本人却考虑公开宣布放弃这个公式．最终算是被人说服了，还
不知道是不是真的想通了，反正后来是再也不提这件事了．

　　　　　　　　　　　　　　　　 .31.


　　　　　　　　　　　十八、视在超光速效应的导出

　　１９９６年６月至１１月．
　　德布罗意波的能量公式在形式上与普朗克的能量子公式完全相同，我已敢肯
定：这绝非偶然．因此，在导出普朗克公式之后就想顺手摘下德布罗意公式这个
果子．但是，实际困难远比预期的要大得多．在连续思考了一个月之后，终于意
识到：这个果子不是在经典物理的世界里，看来还得走爱因斯坦的路，要用广义
相对论导出粒子．但是，爱因斯坦自己用了３７年时间未能走通这条路．一想到
这种历史教训，我就顿觉心寒胆颤．不过，那个月里也不是一无所获，我已意识
到：对于推导德布罗意公式来说，普朗克的能量子公式无疑应当是基础，关键是
要解决超光速问题．

　　Ⅰ．超光速问题的现实性

　　对于我来说，超光速并不是一个很陌生的问题，因为已经碰到过好多次：
　　第一次是在１９６０年暑假期间自学波导理论的时候，发现波导管里的波速
大于光速，我把它称为假超光速．四十年后，美国科学家从实验室观察到了这种
超光速现象，轰动了全球．
　　第二次是在１９８１年得知：美国加州理工学院的皮尔孙 (T. J. Pearson)
自１９７７年７月至１９８０年７月的连续观测发现: 类星体3C273 的中心核朝
西-西南方向存在着视速度为９.６ｃ 的射电源．这件事轰动了全球．
　　第三次是在１９８２年搞光学的时候，注意到：塞格纳克(Sagnac)环路干涉
实验可用超光速和亚光速来解释．
　　第四次是在１９８４年提出电子回旋模型之后不久，当我把电子的质量和经
典半径代入模型作了计算之后，发现电子自旋角动量的理论值的上限仍比观测值
小两个数量级，这就意味着要让线速度比光速大两个数量级才能使理论值与观测
值相符．这件事曾使我对电子回旋模型失去信心．
　　第五次是在１９９６年７月探讨德布罗意公式的时候得知：德布罗意波的相
速度的理论值本来就应当超过光速．这件事曾使我相信：从定性的物理图像方面
看，电子回旋模型是可取的．

　　Ⅱ．引力场的视在超光速效应

　　尽管我已意识到德布罗意公式问题的最终解决要以超光速问题为突破口，但
在“能否突破”和“要用多长时间才有可能突破”的问题上心里完全没有底．我
不得不决定把这件事暂搁一下，这是因为《述评》一书被纳入教育部下达的“面
向２１世纪”教材建设计划已经一年有余，这百万字的教材编写必须在进入新世
纪之前交稿，并且只能是利用业余时间来写作，只好把德布罗意公式丢到脑后．
　　自１９９６年７月放暑假之时起，我的精力就集中到了教材上．全书的第一
篇是力学，一个暑假下来就基本上完成了．力学篇的最后一章是相对论力学，在
原计划里是限于介绍狭义相对论．但在写完这一章之后突然向自己提出了一个问
题：要不要在教材里介绍一点广义相对论？如果要介绍，则该如何写？对于这个
新问题，当初的想法是：

　　　　　　　　　　　　　　　　 .32.


　　１）在整个二十世纪里，最具有革命意义的物理思想是爱因斯坦在其广义相
对论中提出的．在即将进入２１世纪之际，总不该让教材基本上停留在１９世纪
的观点上．这部分内容，纵然不在课堂上讲授，也还是应当扼要地写入教材．
　　２）按照传统的写法，需要使用非欧几何那一套繁琐的数学工具，这对于低
年级的基础课来说是肯定行不通的．
　　３）有些书里已作了新的尝试，利用分析力学中的达朗伯原理引进广义相对
论的基本思想．然后在一些具体课题上直接列出结论式．但此法欠妥，因为分析
力学完全是采用牛顿时空观，在这个根本性的问题上，绝对时空观恰恰是广义相
对论所不能容忍的．在具体课题上，如果只列出结论式，而不交代思路，那么学
生就根本不能从中学到物理思想和分析问题的方法，读了也不会有收获．物理如
果不讲理，那就不能叫做物理．所以，我主张，要么不写，要写就应当能让学有
余力的学生读懂大意．
　　究竟该如何写，一时也拿不出办法．到了１１月初，在为期中考试命题时突
然获得了灵感．有一道考题说：一质点在重力作用下沿光滑曲面下滑，试求其脱
离约束时的速率．如果直接用牛顿第二定律处理，沿曲面积分，那就类似于广义
相对论中用高斯坐标系处理弯曲空间里的问题，是很麻烦的，实际上是根本行不
通，因为题中未给出曲面的具体方程．但是，如果改用机械能守恒原理，那就根
本不需要考虑曲面的形状，很快就能得到结论．这使我受到启发，认为：如果改
用能量观点，那就无必要考虑空间是否弯曲的问题，意味着可以绕过繁琐的非欧
几何．于是决定在相对论力学那一章里加一节“广义相对论新论”．该节在物理
思想方面仍然是属于爱因斯坦的，但在数学上辟了新途，只使用普通的微积分知
识．结果不仅导出了行星近日点进动、引力红移、光线偏转、黑洞等方面的著名
公式，还导出了前人未发现的“视在超光速效应”(见《述评》p.218)．

　　Ⅲ．类星体3C273的超光速之谜

　　上文提到: 类星体3C273的中心核朝西-西南方向存在着视速度为９.６ｃ 的
射电源．这件事至今被认为是自然之谜．我对此所作的解释是：类星体3C273 的
中心核本身不是射电源，而应当是一个黑洞．黑洞是不可能发射射电信号的．那
个超光速的射电源应当是在该黑洞的视界外侧不远处的中子星，只因黑洞的视界
半径不大，才使射电源看上去像是类星体3C273 的中心核．它的超光速现象实际
上是黑洞的引力场效应．既然它的视在速度已比光速ｃ几乎高一个数量级，那就
表明它的本地速度已接近于ｃ．因此，我们利用视在速度与本地速度之间的关系
式(见《述评》p.218)可以推断：该射电源所在处的引力势为－０.４５ｃ2．
　　粒子德布罗意波的相速度的超光速现象实际上也是属于此类情形．

　　Ⅳ．塞格纳克效应之谜

　　塞格纳克干涉仪是一种旋转的系统．同一束光通过分割波面法和两块反光镜
得到传播方向的两束光，它们分别沿顺时针方向和逆时针方向循行一周后发生干
涉．历史上，人们曾利用该实验来非难光速不变原理，证法是：
　　设干涉仪旋转引起的牵连速度为ｖ，光路的周长为Ｌ，实验室参考系中的光
速为ｃ．从转动参考系中看，如果采用经典物理观点，则由伽里略速度合成原理

　　　　　　　　　　　　　　　　 .33.


可知，顺钟向和逆钟向的光速分别为(ｃ＋ｖ)和(ｃ－ｖ)，由此计算出的光程差
为２Ｌｖ／ｃ，与实验吻合；如果采用狭义相对论中的光速不变原理，那么顺钟
向和逆钟向的光速就都应等于ｃ，光程差为零，与实验不符．
　　显然，经典观点用在解释该实验时是讲得通的，光速不变原理倒似乎有问题
了．但是，一旦抛弃光速不变原理，那么就有更多的实验无法解释了．后来人们
指出：塞格纳克干涉仪工作时是一种旋转的系统，不属于惯性参考系．如今的光
学书上都说：“塞格纳克效应要用广义相对论来处理．”但是，如何用广义相对
论来处理，至今未见报道．我在１９８２年曾尝试用广义相对论来处理，虽未能
成功，但发现以往教科书上的说法有问题．理由是：
　　１）即使假定有一种100kHz的超高速马达来带动塞格纳克干涉仪，所能提供
的牵连速度ｖ仍然远远无法同光速ｃ相比．也就是说，这种非惯性参考系中的引
力效应非常微弱，不可能引起显眼的光程差．
　　２）塞格纳克干涉仪中的环形光路是在等势区内，不存在引力势差．即使不
采用正圆形的环路，也还是无必要考虑引力势差，因为光束的入口和出口实际上
是在同一个地方．也就是说，即使让ｖ接近于ｃ，也还是不需要考虑引力效应．
　　最近才发现：塞格纳克效应是由多普勒效应引起的．为了识破这一点，应当
设想光源在实验室参考系中是静止的．这是因为，光波一旦离开了光源，就无必
要考虑“光源本身是否在运动”的问题了，我们总可以认为光波是从实验室参考
系中的某个静止的次级波源发出的．如果一开始就采用转动参考系，那就会使问
题复杂化，因为光波在转动参考系中不是沿直线传播的．我们可以设想次级光源
是在靠近两块反光镜的地方，每块反光镜里都有它的像，这两个像可被理解为两
束反射光的光源．从转动参考系中看，反射光的光源是在以速度ｖ靠近或远离反
光镜，因而应当出现多普勒效应．利用多普勒红移公式(见《述评》 p.212)来计
算，得知两束光的光程差为２Ｌｖ／(ｃ2－ｖ2)1/2≈２Ｌｖ／ｃ．

　　Ⅴ．波导管里的超光速之谜

　　上文提到，我在１９６０年阅读波导理论的时候已经注意到：电磁波在波导
管中的轴向速度是超光速的．这件事当时就引起了我的思考，但很快就把事情的
真相弄清楚了．当时我只是把它当做读书过程中碰到的暂时性疑点，所以没有把
它当回事认真对待，因为它既不能证明波导理论有问题，又不能证明相对论有问
题．事情在我这里就一溜而过了．四十年后，美国科学家在实验室里观察到了这
种所谓“超光速”现象，媒体抢先把它公诸于世，于是轰动全球，迫使有关科学
家匆匆发表声明：“不是相速度超光速，而是群速度超光速．”让世人留下“群
速度可以超光速”的印象，这倒是真正成为问题了，因为相对论中所说的“机械
速度”恰恰是群速度而不是相速度．群速度是粒子的整体速度，是不能超过光速
的；单色波的相速度与群速度是一回事，也不能超光速；多色波里的不同成分可
以有不同的相速度，某些成分的相速度超过光速是可以的．人们在分析波谱时可
以单纯地从数学意义上把超光速的单色成分分离出来，但在现实的物理实验中把
它抽出来上是做不到的，因为这是波群内的相互作用引起的非线性效应，一旦抽
出来就失去相互作用的条件．事实上，在量子力学中，粒子的德布罗意波的相速
度通常超过光速，而群速度（即粒子的整体运动速度）总是低于光速，这是早已
有结论的，而且是能用数学方法来证明的(见《述评》 p.666)．

　　　　　　　　　　　　　　　　 .34.


　　关于波导管里的电磁波，应当注意：波的相干性有“时间相干性”和“空间
相干性”之分．时间相干性是直接由因果律决定的，空间相干性是超时的，也就
是说，发生在同一个波面上的任意两个事件之间都不存在因果联系．在谈论“超
光速是否可能”的问题时，如果紧紧抓住因果律不放，那么就能保证作出正确的
判断．在分析波导管里的电磁波时，可以根据惠更斯－菲涅耳原理画出波场的直
观图象来，并记住，子波源与子波圈上的任意点之间的关系都是因果关系，连续
的具有因果联系的事件只能是发生在同一条波线上；还要记住波的叠加原理，记
住波场中的每一种成分都遵守洛仑兹波动方程．这样就不难作出如下结论：
　　在波导管内(为简单起见，假定管内是真空，端面的法线与管轴平行)，电磁
波的相速度和群速度都等于光速；轴向速度等于光速与入射角的余弦之比，超过
光速；波前的速度沿轴向的分量等于光速与入射角的余弦之积，小于光速．轴向
速度是由有因果联系的沿波线的纵向速度矢量(它等于光速)与超时的横向速度矢
量合成的，不受因果律限制，因而可以超过光速；波前的速度沿轴向的分量是有
因果联系的沿波线的速度矢量的分量，仍能建立因果联系，因而不得超过光速．

　　　　　　　　　　　十九、德布罗意公式的导出

　　２０００年５月１０日．
　　在导出了视在超光速效应之后，我实际上已经完全有条件立即导出德布罗意
公式，而且只要有半个小时就足够了．但是，当初我对广义相对论问题的思考只
是为了教学，我头脑里惟一明确的是：“我手上正在编写的教材必须在进入２１
世纪之前完成全部书稿．”因此，在全书未完稿之前，其它的一切都被抛到了脑
后，这就使推导德布罗意公式的工作推迟了四年．
　　２０００年５月１０日，《述评》原计划中的四篇全部完稿．直到此时才定
下心来思考德布罗意公式，并且非常意外地在半小时里就导出了．这是因为此时
的条件已是成熟到“一点就破”的程度，与此有关的条件是：
　　①１９６０年已经明确：万物由引力场和电磁场构成，波动是物质运动的惟
一基本形式．
　　②１９８２年排除了粒子的几何点模型，并利用波包模型揭示了不确定度关
系式的决定论本质．
　　③１９８４年的电子回旋模型已使我头脑里有了很直观的物理图像：粒子是
辐射场的驻波包．
　　④１９９６年６月利用平直空间里的黑体辐射腔导出了普朗克能量子公式．
　　⑤１９９６年８月虽未能导出德布罗意公式，但已经非常明确：在经典物理
学框架内导出德布罗意公式是不可能的，最终要依靠广义相对论来解决问题．
　　⑥１９９６年１１月完成的广义相对论新论，对于解释德布罗意波的特点来
说，提供了直接用得上的理论工具．
　　⑦２０００年１月以来，直到《述评》完稿之时为止，是编写量子物理，头
脑里除了量子还是量子，并已从原子物理领域走进核物理领域和粒子物理领域．
　　把上述条件联系起来，就不难发现德布罗意公式问题应当按以下步骤处理：
　　１．把黑洞理论应用于粒子，设想稳定的粒子是依靠自身引力作用构成的微
观黑洞．这样，波包模型的色散问题就自然不存在了．
　　２．微观黑洞内的物质是辐射场，它的视界相当于黑体腔的壁．如果观测者

　　　　　　　　　　　　　　　　 .35.


是在这种微观黑洞内，那么就不必考虑引力效应了，因而可以直接把辐射场的普
朗克能量子公式搬过来．
　　３．对于微观黑洞外面的观测者来说，是隔着引力场观察，要考虑引力场的
效应，因而普朗克能量子公式的形式会不会变化还需要研究．但是，利用引力红
移公式很容易证明，引力势只是使辐射场的频率发生变化，完全不影响普朗克常
数的数值．这样，就获得了德布罗意波的能量公式(见《述评》 p.801)．
　　４．四维空时中的傅里叶变换表明，波的相位实际上就是四维位矢与四维波
矢量的数性积，它是不变量．它乘上普朗克常数之后，与相对论中的动量－能量
守恒方程一对照，再将德布罗意波的能量公式代进去，就能得到德布罗意波的动
量公式(见《述评》 p.804)．
　　５．粒子附近的引力场很强，利用引力场的效应很容易证明德布罗意波的相
速度的超光速现象是属于逻辑必然性(见《述评》 p.805)．
　　至此，德布罗意波的全部特征就都得到严格的证明．

　　　　　　　　　　　 十九、薛定谔方程的导出

　　２０００年５月至８月．
　　德布罗意公式的导出，意味着引－电统一场论从此从狭义相对论领域跨进了
广义相对论的境地，实现了从波到粒子的突破，此后不再需要在基本观点方面发
生质的飞跃．我意识到这件事也许应当算是物理学史上的重要事件，因而立即在
电脑里写下：“２０００年５月１０日夜里１１点０６分完成了计划中的《基础
物理述评教程》的全部手稿，接着就在１１点３２分用逻辑方法导出了德布罗意
公式．与普朗克公式、德布罗意公式相比，薛定谔方程理也许只是小菜一碟．预
料爱因斯坦的遗愿将会在今天的最后２８分钟里成为现实．”
　　作出上述判断的根据是：既然已经肯定粒子是波包，那就自然应当是用波函
数来描述．在结构化学教材里，薛定谔方程是利用单色平面波来引入的，只要把
哈密顿算符作用于单色平面波的函数，用不了一分钟就能得到薛定谔方程．此法
虽只具有“用特例来验证”的意义，但因一般的波都是由单色波叠加而成的，所
以，只要把一般的波函数作傅里叶展开，就可以仿照结构化学教材里的办法来导
出薛定谔方程．就工作量方面看，无非是增加一分钟来书写傅里叶展开式．一旦
采用任意波函数的傅里叶展开式，那就不只是验证了，而是证明薛定谔方程普遍
成立．早在１９８２年下半年阅读徐光宪先生的《物质结构》一书时，我就已经
有了这种想法．遗憾的是：这种想法只是留在脑子里，一直未把它写到纸上来．
　　我兴致勃勃地立即开始工作，这次当然是要动笔了．写出两个式子之后就立
即发现：问题远非原先想象的那样简单．因为一般函数的傅里叶展开式应当是积
分式，用哈密顿算符作用后，得到的仍然是积分式，而薛定谔方程应当是本征值
所满足的偏微分方程．原先以为能在２８分钟里完成的工作，竟是一场比普朗克
公式、德布罗意公式还要艰苦得多的攻坚战．攻到第二天，忘了吃早饭，一直攻
到中午，毫无进展．身体缺糖虚脱了，才知道必须补充燃料．饭后午睡时仍抑制
不住兴奋状态，于是索性攻到晚上，还是毫无进展．
　　这场攻坚战与前两次不同，当年思考普朗克公式和德布罗意公式的时候，都
是感到完全摸不着头脑，攻一阵子也就只好算了，所以总是断断续续地干．这次
是，动笔几分钟之后就已经得到了一个式子，这个式子只比薛定谔方程多一个积

　　　　　　　　　　　　　　　　 .36.


分号．显然，只要能把这个积分号消掉，就意味着大功告成．这个积分号就像是
一个玻璃瓶子，它让你看到瓶子里的果子，钓你的胃口，却又不让你拿到果子．
　　我总感到目标就在眼前，但要跨出这最后一步竟是如此之难．连续攻了一个
半月，瓶子依然毫无裂缝．我越来越感到疲劳，到了６月下旬就支撑不住了．从
镜子里看到了自己憔悴的面容，不禁感到有点辛酸：“一晃四十年已过，难道当
真只有通过隧道效应才能拿到果子吗？看来这辈子是没有希望了．”幸好这种沮
丧情绪还没有超过果子本身的吸引力，我只是稍许放松了一下，但未停止思考．
　　７月上旬的一天凌晨，我被鸟叫声唤醒，比平时早一个多小时．天还不怎么
亮，但再入睡是不可能了，于是索性坐起来欣赏这悦耳的声音，并试图判断鸟的
位置，但做不到，因为我意识到自己所听到声音是衍射波．接着就联想起电子衍
射实验，终于恍然大悟：“积分号一般是消不掉的，除非被积函数里包含狄拉克
函数．应当从粒子波函数的特殊性方面进行分析．当年玻尔学派的三大法宝中已
被我破了两个，还留下一个电子的点染式衍射图样问题．点染式在数学方面应当
与脉冲函数有关．也许应当从电子衍射实验中寻找出路．”
　　我把电子的衍射与声波的衍射进行了比较．声波要依靠空气分子来传播．声
场中的分子总是既要作声振动，又要作杂乱无章的热运动，因而声波必定是概率
波，它的衍射图样也应当是点染式的．但是，如果没有声源，也就不会有衍射花
样．这就表明声源与衍射图样之间的关系是因果关系．点染式则是表明随机性的
原因必定产生随机性的结果，这也是由因果律支配的．因此，声波是一种遵守因
果律的概率波．与此类似，电子枪发射电子是随机性的，但电子本身就是引力波
和电磁波构成的波包，因而电子束也是同时含有随机成分和相干成分，两种成分
也都应当分别遵守因果律(见《述评》 p.806)．我又回想起１９８２年暑假里未
能成功的“弹簧衍射实验”，想象着有驻波场的弹簧与狭缝边缘相碰后偏转，偏
转角度的大小由驻波的相位决定．想到这里，就立即起床，很快就导出了薛定谔
方程(见《述评》 p.809)．确实只用了半个小时的时间．
　　粒子波函数的完备形式中应当包含两种成分，其一是随机性脉冲函数，其二
是粒子本身固有的波函数．这两种函数分别使用实验室参考系和本地参考系．本
地参考系是跟随整个粒子一道运动的，可在粒子上找一个特殊的点(例如质心)代
表整个粒子，这个点叫做“代表点”．粒子本身是一个波包，波包内的各点与代
表之间应当存在相干关系．本地坐标系的原点取在代表点上．随机性脉冲函数是
用于描述粒子的代表点在实验室参考系中的随机性位置，固有波函数是用于描绘
波包内任意点的状况，使用相对于代表点而言的位矢．显然，波包上的点在实验
室参考系中的位矢，应当等于这些点在固有参考系中的相对位矢与代表点在实验
室参考系中的位矢之矢量和．
　　一旦代表点的位置被选定在实验室里的某个点上，波包上的点在实验室参考
系中的状况也就完全确定了．但代表点的位置是随机性的，因而波包在实验室参
考中的波函数应当等于随机性脉冲函数与粒子固有波函数的卷积积分．
　　值得注意的是：随机性脉冲函数是由随机性脉冲组成的，每个脉冲都是用狄
拉克δ函数描述的，因而随机性脉冲函数与固有波函数的卷积积分实际上是固有
波函数的线性组合．在有了这样的认识之后，就按以下步骤来处理：
　　１）将完备的波函数在四维空时内展开成傅里叶积分．
　　２）将德布罗意公式代入上述傅里叶积分．
　　３）将总能量算符和四维拉普拉斯算符（即四维空时中的与三维空间内的拉

　　　　　　　　　　　　　　　　 .37.


普拉斯算符相当的算符）作用于上述用傅里叶积分描述的波函数．如此得到的方
程一般仍应具有积分形式，但因随机性脉冲函数具有特殊性，所以如此得到的方
程实际上已经是本征函数的偏微分方程(见《述评》p.810，注意：初版(36)式等
号右边漏了一个负号，(37)式中的静止能量平方项前面的负号应改为正号)．
　　４）将狭义相对论中的动量－能量守恒方程代入上述偏微分方程，就能得到
粒子在自由空间的运动方程．
　　５）将上述运动方程应用于势场中的局部惯性系，然后利用广义相对论提供
的引力效应因子，就能得到粒子在势场中的运动方程．
　　６）上述粒子在势场中的运动方程中的粒子能量，就是指德布罗意公式描述
的粒子能量，是把粒子的固有静止能量包括在内的．如果扣除静止能量，那么就
得到著名的薛定谔方程．
　　一旦导出了薛定谔方程，那就不仅意味着基本上完成了量子力学的推导，也
不仅意味着让量子力学回到了因果决定论的立场，还意味着在统一场论方面基本
上达到了爱因斯坦在１９１８年提出的“把力学、电动力学和量子力学统一在单
一的逻辑体系里”的指标．
　　２０００年８月，我在《述评》中增添了“探索篇”．
　　全书完稿之时，回想起１９６０年初次与戴文赛先生见面时的谈话以及后来
所走过的道路，颇有感触，于是填了一首“醉太平”词：
　　　　　　壮志易立，知音难逢．幸得先生激励，百折仍从容．
　　　　　　评千年事，留万古风．自古新说和寡，不图眼前功．

　　　　　　　 二十一．对热学逻辑体系的进一步改造

　　２００１年１０月．
　　经典物理学的四大分支是力、热、电、光．我在写“探索篇”的时候，注意
力是集中在引力场和电磁场方面，接着是把注意力转移到量子和宇宙上，未考虑
经典力学、热学和光学．但是，如此得到的理论体系已经包含了相对论力学和电
学，相对论力学在低速条件下取近似就得到经典力学，光学则是电磁波理论在光
学波段的表现，惟独未能把热学同统一的理论挂上钩．统一的物理学如果未把热
学统一进来，那就不能算是真正的统一．直到全书定稿之后才发现这一点，只能
感到遗憾．如果统一的物理学能够包括热学，那就意味着热学的基本定律能在大
框架内单纯地用逻辑分析法得到．这件事确实是能做到的．

　　Ⅰ．热力学第一定律的导出

　　在物理学发展史上，热力学第一定律不是力学中的机械能守恒原理的简单推
广，而是独立提出的经验定律．它最初在迈尔那里并没有精确的实验数据，而且
带有直觉和哲学思辨的成分．稍后在焦耳那里是以热功当量实验为依据，虽有较
精确的实验依据，但限于热与功之间的当量关系．到了赫姆霍兹手中，就比较全
面了，但在推广过程中还是带有直觉和思辨的成分．
　　作为经验定律，热力学第一定律在客观上具有严格的正确性是可能的，但从
认识上论上和逻辑上讲，科学的方法论是不允许否定测量误差的．所以，对于经
验定律，我们只能说它在测量精度允许的范围内是正确的，并能说，随着实验精

　　　　　　　　　　　　　　　　 .38.


度的不断提高，它的可信程度也越来越高．但是，只要没有脱离经验归纳法，我
们就永远不能把话讲绝．
　　如今，我不是把热力学第一定律放在热力学本身的框架内来认识该定律，而
是把热力学看作是物理学整体的一个有机的组成部分．我所考虑的，并不是设法
让该定律建立在精度更高的实验基础之上，而是探讨是否能从已知的一般原理中
导出该定律．我在完成了改造力学逻辑体系的工作之后，就已经认为：放在物理
学整体框架里来看，热力学第一定律不是基本定律，而是惯性原理的推论．
　　在我改造过的力学逻辑体系中，惯性原理是借助于时间定理用逻辑方法确定
的，不存在测量误差．该原理中所涉及的孤立物体可以具有任意的复杂性，惟独
不允许是几何点．因而它的质量或能量可以包括一切可能形态．还应当注意，改
造过的力学已能包括相对论力学，因而分析问题时可以使用相对论的知识．
　　力学中的一个具有启发性意义的例子是由动能方面的柯尼西定理提供的．该
定理说：质点组的动能等于质心动能与整个系统在质心参考系中表现出的动能之
和(见《述评》p.88)．
　　如果把柯尼西定理应用于处于平衡态下的气体系统，那么整个系统在质心参
考系中表现出的动能就正是分子热运动的平动能量之和．如果气体系统还未处于
平衡态，那么就可以把大系统分为很多个足够小的子系统，子系统可以无限地接
近于平衡态．每个子系统都有自己的质心参考系，因而可首先把柯尼西定理应用
于子系统，这样就可以知道：整个大系统在质心参考系中表现出的动能，应等于
两部分能量之和：其一是全部子系统内的热运动的平动能量，其二是全部子系统
的质心在大系统的质心参考系中的平动能量．子系统的质心在大系统的质心参考
系中的平动是表现为漂移运动，因而这部分能量不属于热运动能的范畴，而应当
算是机械运动能量．如果分子之间有相互作用，那就无非是把势能加进来．如果
要考虑分子本身的结构，那就利用相对论中的质能关系式把分子的静止能量引进
来．分子的这种所谓静止能量，实际上是指分子在自己的质心参考系中的各种能
量的总和，可以细分为分子的振动能、原子的静止能量．原子的静止能量也是由
多种类型的能量构成的．如果认为引力场和电磁场是万物的基本成分，那么就能
意识到各种不同类型的能量都是两种场在各种不同层次上的相互作用的不同表现
形式．因此，可以认为：惯性原理已经包含了热力学第一定律的全部内容．惯性
原理的绝对严格性，保证了热力学第一定律具有绝对的严格性．
　　基于上述认识，如果把热力学从物理学整体中分离出来自成体系，那么就应
当认为热力学第一定律是绝对没有误差的基本定律．

　　Ⅱ．热力学第二定律的导出

　　热力学第二定律在形式上是表现为自发过程的单向性，在本质上是反映因果
律在个体行为中的先后次序的绝对性和在群体行为中的先后次序的相对性．爱因
斯坦利用因果律证明了光速是机械运动速度的极限．接着就发现，自然界里除了
存在着有因果联系的事件以外，还存在着用光速信号也无法取得联系的事件．对
于无因果联系的事件来说，因果律不能适用，这些事物之间的关系应当是随机性
的，这是因为时间的先后次序已失去了绝对性．在广义相对论中，实际上涉及无
限多种参考系，不能继续使用机械观．我对热力学第二定律的认识，就是以上述
认识为基础，所作的思考是这样：

　　　　　　　　　　　　　　　　 .39.


　　１．孤立的单体系统只能是用惯性定律描述，不属于热学的研究对象．
　　２．孤立的双体系统在经典力学中有完全确定的解析解．只要系统的能量足
够低，一般是有完全固定的闭合的轨道．但经典时空观是错的，如果改用广义相
对论来分析，那么就会发现：正像行星轨道的近日点必定会发生进动那样，粒子
的轨道不可能是闭合的，但应当是在不动的平面上．我们可在该平面上以系统的
质心为中心、以粒子所能达到的最远距离为半径，画一个圆，并把该圆划分为任
意多个面积相等的格子(实际上还应当把动量空间也分为很多格子)，以这些格子
代表粒子的状态．那么就会发现：只要允许观测时间无限延长，那么粒子就总能
经历所有的状态．
　　人们也许会说：“这正是玻尔兹曼的各态经历假说，早已被否定．”
　　我说：“否定过的东西不是不可以翻案．当年的判决是以玻尔的非决定论为
法典，在我看来，这部法典本身就是错的．也许将来人们会得同意，替各态经历
假说翻案，乃是物理学进程中的一件大事，它关系到量子力学该落脚于何处的问
题．”
　　这里要提请人们注意，我在这里不是以各态经历假说为前提，也不是以某种
哲学信条为出发点，而是仅以广义相对论揭示的近日点的进动为根据，单纯地用
逻辑方法导出“各态经历”．不论格子小到怎样程度，只要时间足够长，就总能
使所有的格子都能被粒子占领．如果时间无限延长，那么，从极限意义上讲，就
应当允许格子无限地趋于几何点．也就是说，粒子不只是可以进入任意有限大小
的格子，而是原则上允许出现在连续分布的任意点上．这就是广义相对论应用于
双体系统时所应得到的“各态经历”结论，是属于逻辑必然性，丝毫未涉及哲学
信仰问题，因而我把它称为“各态经历原理”．
　　我们原则上可以记下粒子在各格子里停留的时间，然后除以总时间，就得到
分布函数．该分布函数的形式与所用总时间的长短有关，一般不是连续函数．但
是，如果让总时间趋于无限大，那么就应当得到确定的连续函数．
　　在引力效应可以忽略的场合，不需要采用广义相对论．但是，只要采用狭义
相对论，双体系统的轨道就仍不能闭合，因而仍能得到“各态经历原理”．
　　３．孤立的三体系统即使是在经典力学中也不可能有解析解．这时即使不采
用相对论的观点，也可以断定各粒子的轨道一般不是在同一平面上．因而应当采
用三维空间内的格子，然后仿照处理两体系统的办法来处理．能得到三维的分布
函数．多体系统当然更复杂，但照例能够处理．
　　４．如果三体系统、多体系统是由几何点式的粒子组成的，那么就在原则上
允许所有的粒子都在同一个平面上．但是，如果粒子是波包，那么碰撞事件就是
不可避免的．波包本身具有自相干性，但各波包之间不存在互相干性，因而各粒
子的轨道都不可能保持在任何固定的平面上．”
　　５．现在考虑Ａ、Ｂ两个系统，它们有相同的边界条件，粒子种类、数量以
及总能量都相同，但初始条件不同．我们能够作出这样的判断：
　　①这两个系统在任何时候都不会有相同的状态；
　　②根据各态经历原理，如果Ａ系统能在t'时刻处于Ｘ态，那么Ｂ系统就迟早
会在某个t"时刻到达Ｘ态；
　　③根据因果律，Ａ系统能在t'时刻以后经历的态与Ｂ系统在t"时刻经历的态
应当是相同的．
　　６．如果用照相机摄下系统的状态，然后对这些照片进行统计，那么就能找
出各段时间里出现次数最多的那一种状态．这种“出现次数最多的状态”不是惟

　　　　　　　　　　　　　　　　 .40.


一的，但是，时间间隔越长，差别就越小，趋于数学上的完全确定的极限．这是
因为：时间越长，初始条件所起作用就越小；如果时间无限延长，那么上例中的
t'时刻以前及t"时刻以前的状态就可以忽略了，意味着Ａ、Ｂ两系统有相同的终
态．把系统终态的惟一性同因果性事件的次序不可逆性结合起来，就能得到“孤
立系统的状态单向地向终态变化”的结论．这个结论实际上就是统计力学中的最
大概率原理，在宏观上表现为热力学第二定律．
　　７．由于系统内的大部分事件之间不存在因果关系，所以单向性不能排除统
计涨落．也就是说，概率较大的态不能保证比概率较小的态出现得晚些．观察到
的概率曲线应当是用“视觉暂留时间”和“曝光时间”内的平均概率密度来描绘
的．系统接近于终态时，曲线可以具有单调上升的特点；系统离终态较远时，曲
线应当显示出波浪式上升的特点；即使是在接近于终态时，如果允许曝光时间足
够短，那就也应当是显示出波浪式上升的特点．
　　８．对长时间积累的大量照片进行统计时，每张照片都是只使用一次．根据
加法交换律，按照片的先后次序进行统计与打乱后进行统计，所得到的结果总是
相同的．也就是说，尽管物理现实的因果次序是不可逆的，但在事后用数学方法
进行统计的时候，概率论本身所允许的加法交换律是超时的．因此，对统计结果
作出决定论的解释，或是作出非决定论的解释，都是能讲得通的．
　　因果律是讲物理现实的惟一性和必然性，加法交换律是指数学方案的多样性
和可能性．惟一性是属于多样性中的一种，必然性是属于可能性中的一种．不能
认为在其它的可能性未被排除之前就认定自己已经拿到手的那种可能性是不容怀
疑的必然性．在这里，我们面前的物理命题和数学命题是不可逆的．我在量子力
学和宇宙学方面正是用这种观点审查玻恩对波函数所作的解释和迪克等人对宇宙
背景辐射所作的解释．
　　这种逻辑思维原则不是我的发明创造，前人早已有之，在爱因斯坦那里最为
突出．爱因斯坦在用广义相对论揭示出宇宙的三种可能的模型之后，不是随手从
中抓出一个来认定为必然性，而是利用引力佯谬排除了其中的两种可能性之后才
让有限无界宇宙模型由可能性转移到必然性的位置上．这在科学方法论方面是完
全正确的．问题是出在引力佯谬上．我在论证宇宙的无限性时仍然是采用爱因斯
坦的方法，只是以经受过检验的物质不灭原理取代了虚构的引力佯谬的位置．
　　９．如果承认因果律，那么就能推断：一旦按照片的先后次序排列，就可发
现每个粒子的轨道都是连续的．
　　１０．同一张照片所纪录的发生在同一平面上的事件，被认为是“同时”发
生的，但这种同时性是相对特定参考系而言的，它们之间实际上不能建立因果联
系，因而不受因果律支配．但是，把前一时刻的随机性局面同每个粒子自身经历
的各事件之间的因果关系联系起来思考，就能断定后一时刻的局面仍必定保留着
随机性，这是因果律在随机性群体行为方面的体现，在本质上是反映各个粒子自
身受因果律支配．
　　上面的分析表明：热力学第一定律和第二定律都可用逻辑方法导出，整个热
学理论可以看作是相对论力学的逻辑延伸．热力学第一定律是严格正确的．第二
定律所描述的单向性如果是指因果次序的不可逆性，那么该定律就也是严格正确
的；如果单向性是指概率或熵的单向变化，那么第二定律就只能是限于描述近平
衡态的自发倾向．

　　　　　　　　　　　　　　　　 .41._
二十一、关于大统一场论物理图像的思考

　　当年爱因斯坦提出统一场论这个课题之时，还未发现强作用和弱作用，因而
他最初设想的统一场论实际上是专指引－电统一场论．我的最终目标并不是限于
他在１９１８年提出的那些指标，而是希望有朝一日看到力学、热学、电学、光
学、量子力学、核物理学、粒子物理学、宇宙学全部统一起来．当然，这不是一
个人的事情，我也从未认为我个人有能力走到终点．科学事业是一种接力赛，我
是在爱因斯坦基本思想的指导下接在他后面走了一段路．四十年过去了，上天不
会再赐给我四十年．未走完的路应当由年轻人继续走下去．
　　我不可能把曾经思考过的问题都写进《述评》．未能来得及写入书的那些问
题并不等于不重要，也未必都是因为不成熟．遗漏的重要问题应当补充进来．不
成熟的东西是很难由正式的学术刊物发表的．但是，不论是否成熟，毕竟是已经
思考了几十年，并且多半是从方法论的角度把物理学中的问题和物理学界的各种
观点当做逻辑学上的命题来思考的．纵然我的看法是错的，也至少能从反面让后
人少走一点弯路．人到了这个年龄，“测不准关系式”就要起作用了，这是不可
抗拒的自然规律．因此，我觉得还是应当争取在晚年的不测事件到来之前把已经
初步推敲过的物理模型、特别是在方法论方面的观点提出来，供后人参考．

　　Ⅰ．在三位大师面前

　　我们面临的是物理学中最大的课题，有无正确的指导思想，极为重要．
　　在任何时代，权威人士的影响都是不可低估的．请一位大师来作报告，门口
窗口都挤满了人．听懂了，就说“有道理”；听不懂就更佩服了，说：“真是高
深莫测啊！”会后津津乐道，说某某大师是这么这么说的．甚至有可能像中世纪
搞经院哲学的人那样，或是像文献派学者那样，把某大师的某句话抽出来当做大
前提，建立一套理论体系．审稿人一看是大师提供的前提，胆子就大了，于是集
中精力审查下文有无逻辑错误．逻辑无误，“科研成果”也就立即被认定．
　　我也喜欢听大师的报告，并谨记先父“要览百家之说，以防一家之偏”的遗
训，希望多请几位大师．物理学中最基本的问题必然与相对论、量子论、宇宙论
有关，于是一下子请来三位顶尖级大师，他们是爱因斯坦、玻尔和霍金，让他们
在同一个报告厅里按年龄顺序发表演说．
　　爱因斯坦说：上帝不会掷骰子．
　　玻尔说：上帝有时会掷骰子．
　　霍金说：上帝不仅掷骰子，而且高兴起来就会把骰子掷到不见踪影．
　　天哪！三位大师三种说法，该相信哪一位大师？本来是希望大师们为我们指
路，现在倒好，无所适从了．不过，我还是很高兴，因为从中悟出一点道理：在
自然之谜面前，大师们实际上也是凭直觉说说的，都不能保证不说错话．
　　我觉得从未听过如此过瘾的报告．收获至少有以下四条：

　　　　　　　　　　　　　　　　 .42.


　　１）大师们都有扎实的数理根底，都有明确的哲学观点，都是尊重前人而又
不盲从前人，都是敢想又敢说，不怕讲出错话被人嘲笑．我想，这才是真正的科
学家应有的素质．
　　２）大师们在使用逻辑方法方面是相同的，而在哲学观点方面有可能完全相
反．因此，在逻辑前提不需要涉及哲学观点的场合，他们多半能做到英雄所见略
有同；而在不能回避哲学观点的场合，就有可能作出完全相反的判断．
　　３）如果只碰到一位大师，那就很可能不加思索地跟着他跑．现在是同时碰
上观点不同的三位大师，这才发现：必须兼听，独立思考是惟一出路．
　　４）哲学是以事物的共性为研究对象，基本的哲学观点只有对立的两类，几
千年以前已经出现，几万年以后还是那两类．所以，在兼听了几位大师的报告之
后，最终总得听从其中某一位大师的话．该听谁的话？最好不要急于下结论，因
为任何时候都有“多数派”和“眼前功利”的现实，一旦让“害怕孤立”的心态
同现实条件联系起来，那就无“独立思考”可言了．
　　历史是面镜子，过去和未来是在镜面的两侧．我想回顾一下原子物理学的历
史，提一个问题：“第一个原子模型是谁提出的？第一把把量子假说应用于原子
结构的是谁？”多数人回答说：“第一个原子模型是卢瑟福提出的，第一把把量
子假说应用于原子结构的是玻尔．”教科书上就是这么说的．我说：“不对！第
一个原子模型是Ｊ．汤姆孙在１９０４年提出的，第一把把量子假说应用于原子
结构的是哈斯在１９１０年做的事．卢瑟福模型和玻尔模型是先后于１９１１年
和１９１３年问世的．”
　　汤姆孙因在１８９７年发现了电子而成为世界级的物理学大师．这个成果使
他的原子模型能在物理学界统治七年之久．玻尔是因为慕名才到汤姆孙那里当研
究生，只因不同意导师的原子模型才改投到卢瑟福门下，他是在选定卢瑟福模型
为立足点之后才取得了成功，并因此而获得了诺贝尔物理学奖；哈斯则是以汤姆
孙模型为立足点，虽也发表了轰动一时的论文，但离真理越来越远．当然，汤姆
孙和哈斯的失算不应当成为别人嘲笑的理由，他们毕竟是在探索真理，他们的首
创精神还是应当受到肯定．中国学术界有一种值得注意的倾向：自己拿不出像样
的货色来，还要嘲笑别人的探索性工作，这是一种不健康的学术气氛．
　　原子问题毕竟还比较容易用实验来鉴定，不涉及物质能否生灭、宇宙是否有
限之类的哲学问题．在物质本原问题上，哲学观点是绝对不能回避的，而且只有
两种可能性可供选择，要么是离真理越来越近，要么是离真理越来越远．二者必
居其一．如此看来，选取立足点是万万不能大意的．
　　英国哲学家培根为何坚决反对盲从权威，看来是有道理的．所以，在方法论
方面，我的主张是：首先要看大前提是否正确，不必考虑该前提是由谁提出的．

　　Ⅱ．广义相对论对引力佯谬的否定

　　大统一场论应当是在怎样的时空框架内建立？在这个问题上，选对和选错的
概率各占一半．一旦选错，就会使整个理论体系离真理越来越远．
　　在二十世纪的所有物理学家中，贡献最大和影响最大者莫过于爱因斯坦．他
的思想，无论是正确的部分，还是错误的部分，都将继续影响后人．
　　爱因斯坦最初提出有限无界宇宙模型的时候，是以西利格的引力佯谬为惟一
论据．我在《述评》中已经指出：只要抛弃超距观点，引力佯谬就自然消失了．

　　　　　　　　　　　　　　　　 .43.


　　此刻我要补充说的话是：“其实，利用广义相对论本身的基本原理，能够更
简单、更彻底地排除引力佯谬．”
　　爱因斯坦自己已经承认，他最初提出的静态宇宙模型是错误的，并说这是他
一生中的最大失误．在这之后，我们自然应当是改用动态模型来分析问题．
　　在描述动态宇宙时，也必须使用参考系．如果要让理论公式能与观测进行对
照，那么就应当以观测者所在之处为参考系．地球不能依靠自身的引力场来作加
速运动．与地球的尺寸相比，其它天体与地球之间的距离都可近似地认为是“物
理无限大”，也就是说，它们向地球提供的引力场都几乎是均匀的．均匀的引力
场叠加后得到的合场仍然应当是均匀的．从恒星参考系中看，地球是在这种相当
均匀的引力场中作加速运动，因而地球本身是一种非惯性参考系，应当存在惯性
力场．根据等效原理，均匀的引力场能被惯性力场完全抵消，完全类似于爱因斯
坦的升降机实验中的情形．因此，地球上的人测量到的引力场实际上几乎完全等
于地球本身提供的引力场．不论宇宙是否有限，也不论宇宙空间内的物质向地球
提供的引力场强大到何种程度，都会被反方向的、同样强大的惯性力场抵消，这
是等效原理的要求．由此可见，引力佯谬违背了广义相对论本身的基本原理．
　　在我看来，爱因斯坦的学说在最基本的方面是完全正确的，只是在极个别的
具体问题上值得商榷．说得明确一点，就是，他的最大失误是误用了现成的引力
佯谬，导致有限无界宇宙模型问世．当代的宇宙学，恰恰是把爱因斯坦学说中的
这个不幸的错误确定为立足点．如果爱因斯坦还活着，他大概会像当年对待弗里
德曼那样认真听取后生们的意见、并重新审查自己的学说．但是，如今他只能是
像偶像那样在正确的学说和错误的学说方面都成为人们心目中的保护神．

　　Ⅲ．关于宇宙学原理是否可信的问题

　　各种宇宙模型都提出或默认这样一条假设：宇宙在大尺度上是均匀的和各向
同性的．这条假设叫做宇宙学原理问题．
　　我曾同戴文赛先生讨论过，他主张完全抛弃宇宙学原理．他认为：正像宇宙
膨胀论把局部空间膨胀的事实无限制地推广到整个宇宙空间那样，宇宙学原理是
把局部空间的均匀性当做整个宇宙空间具有均匀性的证据，这在哲学方面是属于
先验论．他认为：如果认为宇宙是无限的，那么物质世界的层次就也应当是无限
的．因此，从科学方法论上讲，应当是分层次研究．正像人们在研究宏观世界和
研究微观世界时已经采用的做法那样，在研究更大或更小的物质层次时，要根据
特定的层次提供的经验事实来判断均匀或不均匀所涉及的范围．
　　我完全同意戴先生的观点，并用类比法论证了宇宙学原理的疑点．譬如，从
宏观角度看，可以认为房间里的空气是均匀的．但是，一旦把尺度扩大到整个地
球的大气层，这种均匀性就不存在了；如果把尺度缩小到微观区域，气体的均匀
性也会消失．又譬如原子，电子和原子核的分布显然是不均匀的．但是，一旦把
尺度收缩到原子核里，那么又会发现核子是均匀分布的．对于宇宙空间，人们虽
已发现，在超过了３千万光年的尺度以后，物质就出现了越来越均匀的趋势，并
且我们无法用逻辑方法排除“物质在整个宇宙内具有均匀性”的可能性，但同样
也无法用逻辑方法排除“物质在望远镜尚未达到的尺度上再次出现不均匀性”的
可能性．如果把这个区域同已经研究过的宏观世界、微观世界进行类比，那么就
应当认为宇宙学原理与实情不符的可能性更大．

　　　　　　　　　　　　　　　　 .44.


　　既然两种可能性都存在着，而又无法作出令人信服的判断，那么在处理问题
时就宜选用概率较大的那种可能性．
　　但是，在纠正引力佯谬和光度佯谬时，我仍然是假定物质在整个宇宙空间内
具有均匀的分布(见《述评》 p.66，826)，在建立我自己的宇宙模型时甚至还明
确地列出了宇宙学原理(见《述评》 p.832)．人们有可能因此而认为我相信宇宙
学原理．其实，如果读者细心一点，那么就会发现，我的书中在列出了宇宙学原
理之后，又指出：这种均匀性是否当真出现过，这对于我们要探讨的问题来说并
不重要，重要的是要看它最终会演化成什么样子(见《述评》p.836)．也就是说，
无必要强调宇宙学原理．
　　既然认为宇宙学原理靠不住，那么又为什么要在我的书里保留它的位置呢？
这里要提请读者注意，我并不是真心承认宇宙学原理，实际上只是从“物理无限
大”的意义上保留宇宙学原理的实用价值．物理无限大在本质上是有限大．在处
理实际问题时，如果以数学上的无限大代替物理上的有限大，所引起的偏差可以
忽略不计，那么从方法论方面看就应当是允许的．我的想法是：
　　１）宇宙学原理在目前是得到多数人承认的．作为教材，不能不介绍多数人
的观点．即使不同意多数人的观点，也应当是首先让读者知道多数人的观点，然
后保留自己的意见．宇宙学原理实际上只是来源人们的直觉，当然靠不住；我不
相信它，也是凭直觉，说服不了别人．承认或不承认该原理，实际上不会影响具
体论题的最终结论，既然这样，那就无必要一开始就在该原理问题上顶牛．
　　２）引力佯谬和光度佯谬都是以“物质均匀分布”为前提，如果我以“物质
分布不均匀”为前提，而多数人又不承认这个前提，那么，即使能排除佯谬，也
不会得到人们承认．
　　３）天文观测资料已表明：宇宙空间在小于３千万光年的尺度上不均匀，大
于此尺度后就趋于均匀．这就表明：宇宙学原理至少在已观测到的尺度范围内是
符合事实的．如果我不只是要否定佯谬，还要让自己得到的公式能同观测进行对
照，那么就还得在３千万光年的尺度以内采用“不均匀”的模型，在更大尺度上
采用“均匀”模型．虽说“均匀”区域未必是无限大，但已能把它理解为“物理
无限大”．这样，我们就能在数学方面获得便于计算的好处．这种处理法如果有
不正确之处，那也必定是指：在超过数百亿光年的尺度上，有可能存在不均匀性
的情况，这种不均匀性被人为假定的均匀性取代后，就会产生偏差．但是，正因
为那个区域离观测者非常遥远，所以实际上可以忽略．
　　４）在建立宇宙模型时，虽一开始就假定均匀，但一旦把它同引力作用联系
起来，就立即发现这种系统不可能稳定，因而均匀性很快就被破坏了．读者如果
细心的话，那么就不难发现，我提出的宇宙模型表明：在大于３００亿光年的尺
度上(见《述评》 p.834)，宇宙空间是不均匀的．如果把空间物质的密度估计得
低一点，那也只是让均匀物质区域增加到９００亿光年的尺度．也就是说，现实
的宇宙不会让宇宙学原理的适用范围超过９００亿光年的尺度．宇宙学原理在我
的工作中只是属于多数人能够接受的、假想的初始条件，这种初始条件实际上根
本不具有现实性，而又不影响最终的结论．

　　Ⅳ．大统一场论框架内的核物理和粒子物理

　　量子力学中的薛定谔方程只是用于描述粒子的轨道运动，而不是描述粒子内

　　　　　　　　　　　　　　　　 .45.


部的运动．以往的量子力学中已涉及到电子的自旋，但那是硬拼上去的，讲不出
道理，甚至是矛盾的．一旦把电子当作几何点，也就无自旋可言了．电子自旋问
题实际上应当是属于粒子物理的研究对象．
　　在我的脑海里，引力场和电磁场是惟一的基本物质，它们统一于复场．复场
的实部和虚部分别代表引力场和电磁场．各种不同的粒子只不过是驻波包的不同
模式，原则上应当能利用复场的特性来导出．我相信自己已获得了定性的物理模
型，但定量的模型还有待探索．
　　复质量密度正比于复场强度的平方，复场强度在数学形式上是实数与虚数之
和，所以，复场强度的平方展开后，就应当出现两个平方项和一个交叉项．两个
平方项分别代表引力场的负质量密度和电磁场的正质量密度，这两部分之和就是
实际可以观测的质量密度；交叉项是虚质量密度，实际上正是电荷密度．根据这
种认识就能作出如下推断：
　　１）粒子外面的引力波和电磁波多半来源于随机性发射的行波，两种成分互
不相干，因而交叉项的统计平均值为零，意味着电荷不能出现在粒子外面．
　　２）粒子内部的引力波和电磁波都是由共同的边界条件决定的驻波，因而自
相干和互相干总是同时存在着．
　　３）自相干是粒子质量的来源．正质量具有收缩性，负质量具有扩张性．只
有在收缩性超过扩张性的前提下才能形成粒子，因而粒子的净质量只能是正的．
　　４）互相干是粒子电荷的来源．引力波与电磁波之间存在相位差，相位差有
大于零、等于零、小于零三种可能，因而粒子有负电性、电中性、正电性之分．
　　５）对于稳定的粒子来说，复场波的驻波场是稳定的，因而其质量和电荷量
都是恒定的．对于不稳定的粒子来说，衰变过程是驻波向行波转变的过程．
　　６）驻波可以有多种不同的模式，因而能构成多种不同的粒子．质量小的粒
子内可以有巨大的正质量和几乎同样巨大的负质量．电中性的粒子内可以有电偶
极以致多极结构．
　　７）强力和弱力是来源于多极结构，在本质上仍然是引力和电磁力．多极子
场的作用半径总是很短的，原子核物质的均匀性是多极子场作用半径短的表现．
　　８）引力场与电磁场各自的模式一旦确定，粒子的质量和自旋角动量也就完
全确定，但相位差可以不同，相位一旦倒转，粒子的电性和自旋磁矩也就必然发
生相应的倒转．粒子与它的反粒子之间的惟一差别是在相位差的正负号方面．
　　９）电子是微观黑洞，其内部波函数的径向部分也许应当用低阶的球贝塞耳
函数与引力效应因子的乘积来描述，中心是引力波的节点和电磁波的腹点，视界
是引力波的腹面和电磁波的节面．巨大的正质量集中在中心附近，稍小一些的负
质量集中在视界附近．波函数的横向部分也许是由频率相同的引力子和光子组成
的，它们在黑洞视界的赤道附近回旋．它们的叠加区域表现为电荷．自旋角动量
和磁矩正是由回旋的引力子和光子共同提供的．引力子是负质量粒子，具有扩张
性，因而不能独立存在．
　　１０）μ子、τ子都有可能是电子的激发态，它们之间的主要差别是在波函
数的径向部分．
　　１１）中微子是由偏振方向相互正交的行波光子和行波引力子组成的，因而
不具有电性，并且静止质量为零．行波光子比行波引力子稍许瘦些，因而动质量
不为零．
　　１２）中微子穿越介质时，它的引力场和电磁场都能与介质发生作用，很可

　　　　　　　　　　　　　　　　 .46.


能引起色散．这大概就是太阳中微子失踪案的谜底所在．
　　１３）夸克也许与电子有类似之处，分数电荷或许是与特定的驻波模式相联
系的．
　　１４）在探讨强子结构时，夸克理论还是有用的，但未必是惟一的途径．如
果夸克本身具有稳定性，那么它就应当是一种微观黑洞．而黑洞是不能发射粒子
的，所以应当认为各种不同层次的粒子之间的相互作用都是通过连续分布的场来
实现的．

　　Ⅴ．电荷守恒原理的局限性

　　１９９８年１１月，教育部理科物理学和天文学教学指导委员会在杭州举行
工作会议的时候，复旦大学物理系倪光炯教授在会上散发的一篇研究简报说：在
核物理过程中，测量结果与电荷守恒原理的偏离度已经超过了测量精度，这就表
明电荷守恒原理在核物理过程中也许并不严格守恒．
　　那份研究简报与会议主题没有多大关系，只是顺便发给与会者，而不是会议
要讨论的问题．但我还是情不自禁地在开会时表态说：“这是一项很有启发意义
的重要工作，它表明：随着实验仪器精度的提高，传统观念中严格成立的原理应
当接受新的检验．我们在写教材时应当注意把有关的学术动态写进去，促进学生
们独立思考．如今大家都在谈素质教育．一谈到素质，就似乎是专指音乐欣赏之
类．但我认为，对于科学工作者来说，除了专业素质以外，最重要的素质应当是
指对新事物的敏感、洞察事物的能力和独立思考的习惯．”
　　倪先生的这项工作之所以引起我的高度重视，是因为我在１９６１年１２月
已经用引－电统一场论证明了电荷守恒原理在核物理过程和粒子物理过程中不能
成立．该原理类似于历史上的热质守恒定律和宇称守恒定律，是来源于特定条件
下的实验．早先是富兰克林根据莱顿瓶的充放电实验提出了电荷守恒的论断，该
实验以及后来的电工技术中实际上只涉及电子的运动，后来电解液、半导体、等
离子体等方面涉及的运动电荷虽不限于电子，但都没有涉及核物理过程和粒子物
理过程．因此，正像宇称守恒定律向弱作用过程推广之前需要重新论证那样，把
电荷守恒原理应用于核物理过程和粒子物理过程之前也应当重新论证．
　　我原先打算在《述评》中讨论这个问题，但倪先生的那份研究简报被我遗失
了，而又不宜推迟《述评》的交稿日期，只好暂时不提．其实，读者如果细心的
话，利用我书中提供的线索(见《述评》 p.812)也不难作出同样的判断．复场的
复质量密度公式中的虚数项是引力场与电磁场的交叉作用项，引力波与电磁波之
间即使是处于正交状态，也只能使交叉项的统计平均值为零，而不是表明电荷在
粒子外面的空间里严格地等于零．在稳定的粒子内部，引力波与电磁波之间是相
干的，交叉项具有稳定性，因而电荷是守恒的．而在不稳定的核或粒子发生变化
的时候，从波的角度看，是驻波向行波转化、再由行波在新的边界条件下形成新
的驻波的过程．在全过程中，初态和终态都是属于某种条件下的本征态，因而最
终的电荷量仍可能与初始值相同，但中间过程的任一瞬态都不是本征态，因而电
荷不可能始终守恒．
　　在狭义相对论框架建立引－电统一场论的时候，是把“复质量守恒原理”列
为第一条基本假设，该原理是由质量守恒原理和电荷守恒原理合并而成的，也就
是说，电荷守恒原理已经是属于逻辑前提的组成部分．这就来了问题：既然逻辑

　　　　　　　　　　　　　　　　 .47.


前提中已假定电荷守恒，为什么会导出“电荷并不严格守恒”的结论呢？
　　关于这个问题，我要说，该理论没有错，实际上不存在逻辑矛盾，因为我们
只是在该原理能够成立的场合使用该原理．我在书中已经指出：“复质量本来只
是被理解为粒子的属性”(见《述评》 p.789)．
　　尽管引－电统一场论是把“万物皆由引力场和电磁场构成”作为对物质世界
的基本认识，以弄清复场运动规律为根本任务．但从研究方法上讲，我们不可能
一开始就把看不见、摸不着、弥漫状的场单独抽出来研究，必须首先考虑检测手
段，于是就把万有引力定律和库仑定律拿过来，把它们综合成“复力定律”．在
该定律中，受力的复质量粒子是用于对复场进行检测．在最后得到的复场方程组
中，检验用的粒子实际已经被消去了，因而该方程组是限于描述复场本身的运动
规律．在导出了复场的能量密度公式之后，利用质能关系式就得到了复场的质量
密度公式(见《述评》 p.811)．
　　在建立这种理论体系的全过程中，我们实际上是像电动力学中那样把粒子和
场看作是两种不同的物质．复质量守恒原理是用限于应用于粒子，未考虑粒子本
身固有质量和固有电荷的变化．在这种情况下，电荷还是应当守恒的，根本不存
在逻辑矛盾．一旦在“复质量守恒原理能够成立”的条件下揭示了复场本身的运
动规律，我们的目的就算是达到了．
　　在这之后，是把这种已经独立于粒子之外的复场运动规律应用于处理各种不
同的具体问题．当它应用于稳定粒子的时候，就得出“稳定粒子的复质量是守恒
量”的结论；当它应用于不稳定粒子和不稳定的原子核的时候，就得出“不稳定
的粒子或原子核在其衰变进程中一般不遵守复质量是守恒量”的结论．

　　　　　　　　　 二十二、对戴文赛思想的回忆

　　戴文赛先生早年留学英国剑桥，生前是我校自然辩证法研究会副会长、天文
学系主任、《天文学报》主编、中国天文学会副理事长．他于１９７９年与世长
辞，如今天空中有一颗小行星叫做“戴文赛星”．
　　应当指出，我的工作与戴先生的支持是分不开的．不能说我的思想是来源于
他，实际情形是因为观点本来就相同才谈得非常投机．我的思想首先是来源于王
夫之的元气论，后来是把元气论同爱因斯坦的场本原论联系起来而形成自己的思
想体系，是戴先生的热情鼓励使我变得坚定不移．当年我在统一场论这个课题上
是因为举棋不定才决定请他帮我拿定主意，这才有后来发生的一切．我在宇宙学
方面得到了他的具体指导，因而非常了解他的宇宙无限论立场．
　　戴先生去世以后，他的宇宙观被人们颠倒了．这种颠倒虽是出于真情、善意
和误解．但是，如果死者有知，难道会乐意让自己的基本观点被人曲解吗？我虽
不是天文学界的人，但在同他讨论哲学和宇宙学问题方面，我大概应当算是他在
外系招收的惟一的学生．在我的宇宙学论文中已经吸收了他的一些思想，遗憾的
是，他本人未专门发表宇宙学论文．因此，我决定在本文中回忆他同我谈话的内
容，并公布他给我的亲笔信．算是对他有个交代，也是为了不给自己留下遗憾．
　　这里需要扼要地回顾一下历史．在宇宙学领域内，由于１９６５年发现了宇
宙背景辐射、并被说成是大爆炸宇宙论的决定性证据，从此，大爆炸宇宙论就逐
渐成为国际上的主流派．在中国，毛泽东在文化大革命后期提出：宇宙在大的方
面和小的方面都是无限的．从此，国内出现一边倒的宇宙无限论．实际上，人们

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对自然之谜的认识完全相同是不可能的．诚如毛泽东所说：“党外有党，党内有
派；党内无派，千奇百怪．”其实，在自然科学方面也是如此．当时国际上的宇
宙无限论者和宇宙有限论者仍然在公开争论，中国清一色的宇宙无限论者实际上
有真心的宇宙无限论者和口头的宇宙无限论者之分．
　　１９７６年，毛泽东去世．１９７８年，开始拨乱反正．同年，诺贝尔物理
学奖颁奖仪式上宣布大爆炸宇宙论由假说晋级为科学，从此国内杂志上就见不到
宇宙无限论者的文章了，原先的口头宇宙无限论者也公开了地下工作者的身份．
　　１９７９年，戴文赛先生去世后不久，悼念文章里把他说成是捍卫宇宙有限
论的大无畏战士，说：即使是在宇宙无限论占统治地位的时代里，他仍然敢公开
宣布宇宙膨胀是不容否定的事实．悼文的作者们肯定是出于善意，总是希望死者
能够尽量多地戴上光环．从动机和感情角度看，是无可非议的．然而，对科学工
作者的评价总得尊重死者本人的观点和尊重史实，评价可以有伸缩性，史实不能
更改．不错，当今是宇宙有限论占上风，你赠给死者的算是光环；如果有朝一日
翻了案，你善意加给死者的光环不就会立即变成为暗环吗？

　　Ⅰ．关于“宇观”概念的提出

　　实际上，戴先生阐述自己的宇宙无限论的思想要比毛泽东早十多年，他从来
就不是口头宇宙无限论者．１９６２年，他与正陆 土炎教授联名撰文在哲学月刊
上提出了出“宇观”的概念．关于这个新概念，我比陆知道得更早．我书中提到
的１９６０年底的“一次私下谈话”(见《述评》 p.1)，实际上就是指他同我本
人之间的一次谈话．当时是因为他欣赏我提出的“近代自然科学的发展应以综合
为主”的观点，建议撰文发表，托天文系的一位教师捎口信表示希望见见我．次
日见了面，这才使我结识了他．他得知天文学是我的业余爱好，便把话题转到宇
宙问题上，说：“宇宙是无限的，因而物质世界的层次也应当是无限的，微观以
内有超微观，宏观以外有超宏观……我想把超宏观的一个与宏观最接近的层次称
为宇观．”他希望我把“宇观”概念带到自然辩证法学习班上去讨论．所以，我
早在１９６０年就已经知道他是宇宙无限论者．
　　说到“宇观”概念，我想顺便提一提我的岛－洞宇宙模型的建立过程：
　　①在戴先生去世十多年后，我在思考宇宙射线的来源问题时，想起了他对物
质层次的看法，这才意识到“宇观”概念的重要性，由此萌生出“岛－洞宇宙模
型”的粗胚，提出“宇观岛”和“宇观洞”的概念．
　　②我注意到，何祚庥先生是同意大爆炸宇宙模型的，但他所说的宇宙大爆炸
与霍金等人所说的宇宙大爆炸不是一回事．他主张把“无中生有”改为“有中生
有”．如果承认“有中生有”，那就只涉及到“宇宙演化”，而谈不上“宇宙起
源”．在这种情况下，物质不灭原理仍然得到尊重．我意识到，这种有中生有式
的大爆炸模型在描绘宇宙的演化图像方面优于我的岛－洞模型．但又注意到：只
要大爆炸是指整个宇宙的总体爆炸，那就始终无法解释宇宙射线的来源．
　　③张邦固先生创立的恒星起源动力学提醒了我：如果恒星的母体物质比形成
超级恒星所需的物质还多得多，那么宇宙的局部大爆炸就会成为必然性．于是决
定保留大爆炸宇宙论中的合理成分，也就是说，在岛－洞模型中引入宇观级规模
的局部大爆炸．这样，岛－洞模型就不仅能同样令人满意地解释大爆炸模型所能
解释的一切，而且能以逻辑必然性的方式解释大爆炸宇宙模型所无法解释的宇宙

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射线的来源来源问题，还为γ射线大爆发和超新星爆发提供了充足的能源，此外
还一劳永逸地消除了反物质的困扰．
　　此后，我努力试图推翻自己的模型，但想不出有什么新问题能够难住岛－洞
模型．

　　Ⅱ．关于“宇宙膨胀不容否定”问题

　　戴先生确实说过“宇宙膨胀不容否定”的话(见《述评》 p.5)．我听到此话
不是在毛泽东在世之时，而是在１９７７年５月份的学校自然辩证法研究会成立
大会上和７月份的该研究会物理系分会成立大会上．当时他是学校自然辩证法研
究会的副会长，我是物理系分会的召集人，所以两次会议我都在场．他的报告的
主题是：哲学不能代替自然科学，但正确的哲学观点无疑能帮助人正确地分析问
题．对于同一个事实，由于哲学观点不同，就很可能作出相反的判断．为了阐述
这种观点，他便把“星系退行”作为例子提了出来，说星系退行的事实是不容否
定的．接着就指出：星系退行只能证明宇宙的局部在现阶段在膨胀；孤立地把局
部膨胀的事实外推到整个宇宙，这在哲学上是属于先验主义．他提出：对于宇宙
的研究，应当是根据观测资料发现新的物质层次，逐步深入．主张根据实际观测
到的尺度，把现阶段的宇宙学理论称为“宇观理论”．我很赞成这种观点，并正
是因为受到这种提法的提示，才在８月份为自己刚出世的孩子取名为“宇观”．

　　Ⅲ．反潮流的表态

　　就在大爆炸宇宙论由假说晋级为科学的那一年，即１９７８年，他在给我的
信中明确地说宇宙有限论是唯心主义．这封信至今还保留在我身边，全文如下：
“潘根同志：
　　我以极大的兴趣读了你的论文，希望这篇论文在修改和适当压缩以后能在某
刊物上发表出来．
　　一假设存在着宇观物质、宇子，这在哲学上是完全无误的，所需要的就是充
分的科学根据，以达到令人信服的程度．类似的想法已有一些人提出．例如苏联
L.E.Gurevich在Astrophysics and Space Science 38(1975)67-78页《论总星系
的起源》中认为存在着‘宇宙学场’，或叫Λ场(场方程Λgik项)，即‘半真空’．
由它产生了重子，轻子，光子，介子．他也谈到‘负万有引力’．方励之近年来
研究的真空态，实质上也差不多．
　　二方励之等所推出的 ｒ＝ｋ(ｚ－0.19ｚ2)只适用一小类的类星体，并不能
普遍适用于星系．你的文中，好些公式却是从它导出的，这些公式似乎不能说是
普遍适用的．
　　三国内许多人批判宇宙膨胀论并没有错，因为棍子只打在它的唯心主义部分
宇宙有限论，并未否认它的一些科学内容仍可采用，所以没有必要为它‘抱
不平’．
　　四１１页．‘广义宇宙学原理’是否必要？我认为可以完全抛弃‘宇宙学原
理’．宇宙间物质具体如何分布，如何随着时间演化，这些都应当根据观测资料
逐步了解，而不应当先验地断言宇宙从大的方面是均匀的，各向同性的,稳定的．
　　五８页．Ｖr＝ｃｚ＝Ｈｒ 不能说此式是对大爆炸宇宙论的支持．事实上它

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以及其他好几种宇宙模型，都考虑高次项(加速或减速)．
　　六３８页．天体一般的‘视向速度’(径向速率)并不是用哈勃公式Ｖr=Ｈｒ
表示的，此式只用于星系的宇宙学红移．
　　七３９－４０页．这两页的论述同今天的恒星演化理论和能源理论不符合．
要否定已被公认的理论，须举出足够的令人信服的理由．
　　八４０页．恒星质量小于 １.３Ｍ⊙的最后演化为白矮星，质量在１.３和
３.０Ｍ⊙间的演化为中子星，质量大于３.０Ｍ⊙的先爆发为超新星，抛掉部分
物质，残核成为中子星．不是白矮星演化为中子星．
　　　　此致
　　　　　　　敬礼
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 戴文赛
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　五月十九日”
　　上面的信是戴先生在１９７８年５月１９日夜里写的．当时他正患肺癌住在
中山陵疗养院．那天白天一整天，他都是在为第二天上午的庆祝校庆科学报告会
开幕式和下午的天文学系报告会准备学术报告．晚饭后就立即写这封信，并嘱咐
他的夫人一定要在当夜亲自将这封信送到我本人手上．
　　后来我发表的宇宙学论文中已采纳了戴先生提出的修改意见．

　　Ⅳ．呼吁创立学派

　　５月２０日上午，在庆祝校庆科学报告会开幕式上，戴先生发表了题为《用
辩证唯物主义指导科学研究》的论文，该文是由他的学生曲钦岳教授（如今是中
国科学院院士和第三世界科学院院士）代读的．在这之前，他由人搀上讲台讲了
几句：“中国人要树立信心，要相信自己的能力．这是首要的．譬如在天体演化
方面，外国人提出了那么多的假说，我看没有什么了不起，我们也完全有能力提
出．但是，有能力提出并不等于有勇气提出，我们在这方面不如外国人．五八年
提出‘赶美超英’口号的时候，我就建议过，中国人要创立自己的学派．今天我
还要呼吁：中国人要创立自己的学派！”他每讲一句话都要多次被猛烈的咳嗽打
断，但听得出来，他动了感情．
　　实际上，他不只是呼吁，而是早已行动起来．在文化大革命后期，他发起组
织天体物理讨论班，把我校、紫金山天文台、上海天文台和中国科大的一批中青
年天文学工作者组织起来，用制度化的学术讨论会来推动科学研究．曲钦岳、汪
珍如、方励之等一批卓越的天体物理学家就是在那个时候露出锋芒的．当时他同
我谈过创立学派的重要性，说：“我从英国回来后，就感到人家的做法还是有可
取之处的，要洋为中用．学术研究固然要以埋头苦干为基础，但还需要交流、切
搓，要有学术气氛．以往那样不行，一篇文章发表了，既听不到附和声，又听不
到反对声，自生自灭，那就失去了学术研究的意义．达尔文的进化论如果没有赫
胥黎的大力宣传，那就很可能是长期无人理睬．五八年我就呼吁创立学派，没有
搞得起来．这次搞天体物理讨论班，就是希望中国有自己的学派．要让学术讨论
会制度化．做了工作才能提得出报告，有了报告，文章也就出来了．文章多了才
能造成声势，使学术气氛成为社会性的风气．剑桥大学的师生在喝茶、吃饭、散
步时常把学术问题当做话题，科学人才的成长也要靠气氛来熏陶．小小的丹麦有
世界一流的哥本哈根学派，德国有哥廷根学派，美国的普林斯顿研究院实际上也

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是学派．苏联也有学派，但气氛不太好，莫斯科学派与基辅学派有对立情绪．我
们搞学派要容纳不同的学术观点，坚持和风细雨式的讨论．”

　　Ⅴ．主张改革审搞制度

　　校庆那天下午，他不顾癌病的折磨，坚持要亲自作关于小行星起源问题的报
告，劝阻不住．他说：“恐怕是最后一次了．把一些想法留给你们继续思考．”
　　报告之后，许多人护送他回家．离开他家时，他的夫人追了出来，说：“文
赛有话要跟你说．”我便回到他的卧室．他说：“没有别的事，就是希望你那篇
论文赶快发表．要抓紧时间，同外国人争时间争速度．我是不行了，未来中国的
科学事业要靠你们这批敢想敢说的年轻人．文章有创见，可能会受到阻力．今后
可考虑争取上海台李珩台长的支持，他是热心人．”
　　接着就转了话题，说：“在英国，发表有创见的论文比较容易，因为人家有
规章：两个审稿人中只要有一个人主张发表，那就一定能发表．我国的做法正好
相反，只要有一个人不赞成发表，那就不能发表．因为国情不同，观念不同．既
无把握肯定又无把握否定的文章要不要发表？英国人主张发表，认为这是对科学
上的新思想持慎重的态度，中国人则认为这是与科学的严肃性不符的．我在主持
天文学报期间里，经常跟编委们讲这个问题．让人家发表不同的学术观点，并不
等于同意人家的观点．七审八审看起来好像很慎重，把时间耽误了，让外国人抢
先发表．学报本来就应当是发表各种学术观点的园地，你不同意他的观点，也可
以发表反驳文章嘛．毛主席主张在学术问题上要注意保护少数，这个思想是很重
要的．虽说道理是这样，做起来就不容易了．社会观念不是那么容易改变的．看
来目前的审稿制度必须改革，否则会影响中国科学事业的发展速度．制度要靠人
来执行，所以，从根本上说，要改变社会观念．”人之将死，其言也善；胸怀祖
国，放眼未来．
　　戴先生去世后不久，《天文学报》的常务编委张守中先生说：“戴先生在世
时，几乎每次开会时都要讲：只要文章里没有明显的错误，逻辑上能够自圆，就
应当发表．学报是学术论坛，是供大家讨论学术问题的园地，要不折不扣执行百
花齐放、百家争鸣的方针．”
　　当年我还年轻，如今也已进入晚年．但愿戴先生病危期间发出的肺腑之言能
在中国科学界引起讨论．
　　一颗名叫“戴文赛”的小行星在太空里缓缓移动，它深情地俯视着自己的祖
国，并随时准备热烈欢迎来自祖国的宇宙飞船．











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