現代物理科學大廈內容需要豐富
威縣二中 054700 張樹乙
現代物理科學大廈內容的更新和豐富是必然的，否則我們就無法更準確地反映物質世界的客觀運動規律物和本來面目。現代物理科學大廈只能無限地接近物質世界客觀運動規律物和本來面目，我們科學探究的一切行為的意義就在於此。
這是因為支撐這座物理科學大廈的兩大基礎或兩大支柱——廣義相對論和量子力學存在矛盾和衝突。這使得我們這座物理科學大廈的內容必須更新和豐富，因為二者無論如何也無法統一，因為二者之間沒有統一的基礎。然而這些正是科學進步的關鍵所在，因為只有當在科學研究和探索過程中出現矛盾的時候，才能推動科學和科學理論向前發展。
二者主要表現在描述微觀世界的量子力學與描述宏觀引力的廣義相對論在根本上存在矛盾和衝突，廣義相對論的平滑時空與微觀下時空劇烈的量子漲落相矛盾，這意味著二者不可能都正確。
廣義相對論的一切內容其實都是以光速為標準對物質世界進行考量和測量，包括我們已經發現的一切運動規律和一切物理現象。這樣考量和測量的結論是時間和空間是統一的，時間、空間和質量都是相對變化的；特別是相對論對引力現象做了顛覆我們想像的認知解釋，認為引力是時空彎曲的結果。
量子力學是以光速為標準進行研究和探索，因為量子行為的速度接近光速。而量子粒子的行為對於我們宏觀世界的人們來說又有測不準原理。所以相對論認知對於量子世界，時間、空間和質量等的變化都是不可準確測量性。
量子的空間效應和相對論的引力空間效應相差很大。
經典力學則以絕對空間和絕對時間為標準對物質世界進行衡量和測量，包括一切運動規律和現象，其結果是時間是絕對的，不變的；空間是絕對的，不變的；質量是絕對的，不變的。而以光速為標準測量的結果是時間是相對的，變化的；空間是相對的，變化的；質量是相對的，變化的。
相對論描述大質量物體周圍時空彎曲，時空相對獨立，時空既不屬於具有大質量的天體，也不屬於任何物質。量子力學描述量子的時空是劇烈的量子漲落，時空既不屬於該量子，也不屬於任何物質。經典力學描述的絕對時空更是不屬於任何物質，時間是絕對的，空間是絕對的。三者都沒有告訴我們時間屬於誰，空間屬於誰，能量屬於誰。
但是能量、空間和時間本來就是統一的，能量、空間和時間是同一事物的不同表現，三者必須統一於一個系統。相對論只是部分地完善了時間和空間統一，而經典的牛頓力學則更多地強調時間和空間的絕對獨立，割裂了空間與時間的關係。能量、空間和時間統一於一個系統，能量則表現這一系統運動的量化及其運動量的變化，空間則表現這一系統變化的完整統一性、獨立性、階段性和界限性，時間則表現這一系統的變化連續性、秩序性和周期性。同時，三者既有統一性，又有相對獨立性。能量和空間的統一則表現為能量與空間相互之間的一一對應和相互轉換的對稱關係，能量和時間的統一則表現為能量與空間相互之間的一一對應關係和相互轉換對稱關係的連續性、秩序性和周期性，空間和時間的統一則表現為時間就是變化的空間，空間就是靜止的時間。能量、時間和空間三者是不可割裂的統一關係。
所以要解決描述微觀世界的量子力學與描述宏觀引力的廣義相對論在根本上存在矛盾和衝突，這一問題，我們首先回到愛因斯坦的廣義相對論時空觀對牛頓經典力學的絕對時空觀的突破上。愛因斯坦的廣義相對論時空觀認為時間和空間都是相對的、變化的、統一的，時間就是空間，空間就是時間。愛因斯坦的廣義相對論時空觀顛覆了牛頓經典力學的絕對時空觀。但是愛因斯坦的廣義相對論建立的是統一的、平滑的時空觀，沒有把能量、時間和空間系統化，沒有把能量、時間和空間屬於誰的問題講清楚，廣義相對論時空觀仍然賦予時空很大的獨立性。在宏觀上，這種時空觀能夠解決宏觀引力問題，但在微觀上無法解決微觀粒子的時空劇烈漲落問題。這種時空觀把時空彎曲的效應變成運動，把時空彎曲變成運動的原因。但是，在微觀上無法解決微觀粒子的時空劇烈漲落問題。
這是因為牛頓經典力學、愛因斯坦的廣義相對論和量子力學三者都在不同程度上割裂了能量與空間之間的一一對應關係，能量變化和與之相對應的空間變化之間的一一對應關係。三者都沒有把能量與空間之間的一一對應關係，能量變化和與之相對應的空間變化之間的一一對應關係作為主要研究對象。牛頓經典力學、愛因斯坦的廣義相對論和量子力學三者都在研究「一」的問題和一個點的問題；而沒有研究「二」的問題和兩個點的關係問題。比如，研究一個物體，一個原子，一個量子粒子等等以及研究一個物體，一個原子，一個量子粒子等受力問題、施力問題和研究它們運動及運動規律問題。除去「一」的問題，我們還應該研究「二」的問題，我們應該研究「一」和「二」的關係問題，研究一個點與兩個點關係問題，研究兩個點相互作用形成一個點的問題，研究兩個點怎樣形成一個點的問題，研究兩個點形成一個點的規律問題。其實所有的物理量及其各種物理量之間對應關係式都與對能量與空間之間一一對應關係的描述有關，都與對能量變化與空間變化之間一一對應關係的描述有關；如果我們離開能量與空間相互之間的一一對應關係，如果我們離開能量變化與空間變化相互之間的一一對應關係，那麼我們就無法描述我們的物質世界。比如，萬有引力定律，庫侖定律，質能關係方程，得布羅意方程，海森堡不確定性原理等其實都與描述能量與空間相互之間的一一對應關係和能量變化與空間變化相互之間的一一對應關係有關。因為物質世界是具有立體空間結構的物質世界，物質世界是粒子性的。而物質世界最基本的空間關係是相鄰兩點之間相互否定、相互追逐和相互依存的一維直線空間關係以及這種兩點之間一維直線空間關係的變化關係，所有物質世界的立體空間關係都是由最基本的空間關係的兩點之間一維直線空間關變化而來。同時物質世界所具有的立體空間結構與能量系統的能量變化存在直接的因果關係，二者是一一對應關係，而最基本的能量的變化是兩個能量點之間相互追逐、相互否定並相互依存的能量與空間相互轉換對稱的變化，最基本的能量的變化關係是能量點的動能和動量與一維直線系統空間相互一一對應關係和二者之間相互轉換的關係，是能量與系統空間相互轉換的平衡關係。
物質世界的變化是有序的，同時也是無序的；物質世界變化的有序和無序是相對的。物質世界的變化是連續的，同時也是不連續的、間斷的。所以物質世界變化的連續性是相對的，物質世界的有序和無序是相對的；所以物質世界變化的連續性有條件的，物質世界變化的有序和無序也是有條件的。物質世界變化的連續性和間斷性、物質世界變化的有序和無序性均取決於能量與空間之間的一一對應關係，均取決於能量變化和與之相對應的空間變化相互之間的一一對應關係和相互轉化的對稱關係。
無論化學科學研究的不同原子之間組合變化，還是物理學上大質量宏觀物體的運動，還是微觀世界的微觀粒子的運動，他們的連續性、間斷性，有序、無序性都是相對的，都是因為能量與空間一一對應關係的實現，都是因為能量變化與空間變化一一對應關係和相互轉化對稱關係的實現。
在諾特定律中，連續性對稱與物理守恆對應關係是有條件的。這個條件應該是能量與空間的系統化以及能量與空間之間一一對應關係和相互轉化的對稱關係。如果這一條件不存在，那麼在諾特定律中，連續性對稱與物理守恆對應關係就無從談起。
牛頓經典力學認為：質量、時間和空間都是恆定的、不變化的，能量變化與空間無關，所以有質量守恆定律，能量守恆定律。其實這樣割裂了能量與空間之間的一一對應關係，能量變化和與之相對應空間變化之間的一一對應關係和相互轉化對稱關係。
愛因斯坦的廣義相對論，雖然在一定程度上闡述了能量與空間的關係，但它也如牛頓經典力學一樣，沒有把能量與空間之間的一一對應的關係考慮進去，沒有把能量變化與空間變化之間的一一對應關係和相互轉化的對稱關係考慮進去，沒有把能量與空間系統化。所以有質量與能量轉換方程，而在質量與能量轉換方程中沒有能量與空間之間的一一對應關係和相互轉化的對稱關係。但是在質量轉換為能量或者在能量轉換為質量的同時，必定有相應的空間變化與之一一對應，這同樣割裂了能量與空間的一一對應的關係，能量變化和與之相對應空間變化之間的一一對應關係和二者相互轉化的對稱關係。
量子力學也只是從能量變化的力學角度思考問題，只是對微觀粒子的運動狀態中微觀粒子的速度、位置、出現存在等因素和問題進行思考。所以有量子粒子行為的測不準原理，量子粒子出現與存在具有概率性。但是在微觀領域要否認微觀粒子的速度、位置、出現存在等因素和問題是非常困難的。在量子粒子的運動速度接近光速的情況下，空間對該量子粒子的影響越來越大，其系統能量與其系統空間的一一對應的關係，系統能量變化和與之相對應系統空間變化的一一對應關係和二者相互轉化的對稱關係更加緊密。不思考能量與空間的一一對應的關係，不思考能量變化和與之相對應空間變化的一一對應關係和二者相互轉化的對稱關係，就無法解決量子力學中一些問題。
因為量子粒子的運動速度接近光速的情況下，量子粒子本身的質量、能量、體積（系統空間）、空間位置、時間等等與宏觀物體的運動狀態下的這些因素都發生了變化。但是無論從宏觀運動到微觀變化，還是從微觀變化到宏觀運動，在物質的運動和變化過程中，對於一個確定的物體來說，該物體的空間變化與其能量變化始終是一一對應的，而且物體的空間結構和能量都始終的變化的。
因此，不考慮這種能量和空間相互之間的一一對應關係，不考慮這種能量變化與空間變化相互之間的一一對應關係和二者之間相互轉化的對稱關係對於現代物理學理論的發展是有所欠缺的。
能量與空間的關係問題不研究清楚，能量屬於誰、空間和時間屬於誰的問題不研究清楚，能量、空間和時間是否是系統化的問題不研究清楚，對於現代物理學理論的發展就有所欠缺。我們對於時空觀的認識沒有更大的突破，現代物理學理論也就不會有更大突破。我們除去對時空相對性的研究，還必須把時間、空間、能量系統化，否則我們的現代物理學理論就不會有更大的發展。如果我們的時空觀不能得到進一步，那麼我們的現代物理學理論研究就有所欠缺，更不能得到偉大的突破。
所以，現代物理科學大廈不考慮、不思考能量與空間相互之間的一一對應關係問題；能量變化和與之相對應的空間變化相互之間的一一對應關係和二者之間相互轉化的對稱關係問題；不考慮、不思考能量、空間和時間的系統化問題，就會出現物理科學大廈傾倒的問題。
在另一方面，牛頓經典力學、愛因斯坦的廣義相對論和量子力學三者都立足於力的概念來研究物理學問題，來思考物理學問題，來探究物質世界。而由力的概念引出的力學觀點是建立在人的感覺經驗基礎之上的方法和觀點，這其實是以在感覺基礎之上的力為研究對象來研究和探索物理學問題。三者都沒有能夠建立在能量與空間之間的關係基礎之上來研究和探索物理學問題；都沒有能夠建立在時間與空間的由來基礎之上來研究和探索物理學問題；都沒有能夠建立在能量的由來基礎之上來研究和探索物理學問題。三者的能量觀、時空觀都沒有意識到能量、空間和時間都是系統化的，都沒有把能量、空間和時間都系統化；沒有能量與空間相互之間是一一對應關係的意識，沒有能量變化和與之相對應空間變化相互之間是一一對應關係和二者是相互轉化的對稱關係意識。三者都程度不同的割裂了能量與空間的一一對應關係。
因為任何能量、空間和時間都屬於系統，不屬於系統的能量、空間和時間都是不存在的。對於任何一個相對獨立能量系統都有其系統內部能量與其系統空間，並且二者又是相互轉化的對稱關係。即任何一個相對穩定和相對獨立能量系統其系統內部能量與其系統空間都是相互轉化並對稱的平衡關係。其系統內部能量與其系統空間既相互對立，又相互統一，並且在該能量系統內能量與空間的相互轉化對稱始終存在著一個動態的相對穩定的平衡。所以，能量與空間是一一對應的，能量變化與空間變化是一一對應的。能量與空間的一一對應，能量變化與空間變化的一一對應其實是二者的相互轉化對稱關係。能量可以轉化為空間，空間可以轉化為能量，在任何一個相對穩定和相對獨立能量系統內，二者都存在相互轉化對稱的相對穩定的動態平衡。
所以，能量、空間和時間都是系統化的，能量、空間和時間都統一於能量系統的觀點；能量與空間是一一對應的，能量變化與空間變化是一一對應的觀點；和能量與空間相互轉化對稱的觀點應該是現代物理學大廈的又一基礎和支柱。如果有了這種能量、空間和時間都是系統化的以上觀點，那麼描述微觀世界的量子力學和描述宏觀引力的廣義相對論在根本上存在的矛盾和衝突才有望解決。
無論牛頓的經典力學、愛因斯坦的廣義相對論，還是量子力學都不應建立在力，這種感覺驗證的直覺概念和觀點基礎之上，而應該建立在更根本的基礎之上。這個基礎即是：能量與空間的一一對應關係；能量、空間和時間都是系統化的，任何能量、空間和時間都屬於系統，不屬於系統的能量、空間和時間都是不存在的；能量和空間是相互轉化的對稱關係，並且任何一個相對穩定和相對獨立能量系統,其系統內部能量與其系統空間存在相互轉化對稱的動態平衡和一一對應關係，二者既對立又統一，二者既相對獨立存在，又統一於同一個能量系統。二者對立於相互轉化，統一於能量系統。這或許應該是使現代物理學大廈免於傾倒崩塌，而又獲得重新建立的又一基礎。
所以，現代物理學大廈的另一個堅實基礎應該是能量與空間的一一對應關係，能量變化與空間變化的一一對應關係；能量與空間轉化的一一對應關係和相互轉化對稱關係；能量與空間的對立統一關係，即能量與空間既統一存在於一個能量系統，能量是空間的能量，空間是能量的空間，二者相互獨立而又存在相互依存的關係；和二者既是相互獨立存在，又的相互轉化關係；和二者既相互獨立存在又相互轉化對稱，並且二者之間存在相互轉化對稱的動態平衡關係。
現代物理學大廈有了以上能量時空觀，也許才有望解決描述微觀世界的量子力學與描述宏觀引力的廣義相對論在根本上存在的矛盾和衝突。
比如，「弦理論」認為所有最基本粒子，包含正反夸克、正反電子、正反中微子等等，以及四種基本作用力「粒子」都是由一小段不停抖動的能量弦線所構成，而各種粒子之間的差異，只是這種弦線抖動的方式和形狀不同而已。
「弦理論」沒有涉及能量弦線抖動方式、形狀與該粒子的能量之間一一對應關係；弦理論」沒有涉及能量弦線抖動方式、形狀的瞬間空間形式與該粒子的能量之間一一對應關係；弦理論」沒有涉及能量線弦抖動方式、形狀空間量與該粒子的能量之間一一對應關係，以及空間變化量與該粒子的能量變化量之間的一一對應關係和相互轉化對稱關係。該粒子作為一個能量系統，其空間量是該粒子的系統空間，而與之一一對應的則是該粒子的能量系統內部能量。其系統空間與其內部能量存在相互依存的轉化對稱關係和一一對應關係，也就是這個抖動的能量弦線所創造的形狀及其變化，體積及其體積變化與該粒子的內部能量之間有一一對應關係，而且是相互依存的轉化對稱關係。其體積的減小必定帶來該粒子內部能量的增大，空間轉化為能量；反之，其體積的增大必定帶來該粒子內部能量的減小，能量轉化為空間。而這種粒子系統空間與其粒子內部能量存在的相互依存的轉化對稱關係和一一對應關係也許應該是現代物理學大廈又一基礎。這是無論經典力學、廣義相對論，還是粒子力學的標準模型理論、「弦理論」都鮮有涉及的內容。因為以上理論都沒有能量和空間系統化的觀點，沒有能量與空間之間相互依存並轉化對稱的觀點，沒有能量與空間及其變化存在一一對應關係的觀點，而這些內容恰恰能夠解決廣義相對論與量子力學二者之間的衝突和矛盾問題。
因為宏觀廣義相對論的引力問題所涉及的能量系統或稱運動系統，其系統空間是一維直線空間，其運動關係表現為物體的動能變化與一維直線空間變化一一對應關係，以及二者相互轉化對稱關係。
而「弦理論」在微觀世界下時空劇烈的量子漲落問題所在的系統空間是高速運動的立體封閉空間，其運動關係表現為量子粒子形狀大小與其能量大小一一對應關係，以及二者相互否定、相互依存、相互轉化對稱的變化關係。對於在微觀世界下時空劇烈的量子漲落問題的理解在於解決量子粒子形狀大小與其能量大小一一對應關係問題、在於解決量子粒子形狀變化與其能量大小變化一一對應關係問題和二者的統一性問題。如何建立量子粒子形狀變化、大小變化與其能量大小多少變化一一對應關係，以及二者相互轉化對稱關係？這種關係到底是怎樣一種關係？是什麼樣的數量關係和邏輯關係？應該是量子力學的一個基礎問題。
因為如果沒有能量變化，那麼就沒有粒子的抖動方式和其形狀大小的變化；反之，如果沒有粒子的抖動方式和其形狀大小的變化，那麼就不能體現量子粒子能量的存在以及能量變化的存在。能量與空間、能量變化與空間變化二者是相輔相成的關係，是相互否定、相互依存和相互轉化對稱的關係，是對立統一的關係，是一一對應關係。從另外一個角度思考，量子粒子的能量變化和形狀變化又是源一的，即哲學上的一元論。中國古代哲學就有「一生二，二生三，三生萬物」的樸素的哲學思想。
所以，我們可以這樣認為：能量、空間、時間都是系統化的。能量和空間是相互轉化的對稱關係，是相互依存的關係，二者是相互對立統一的關係。能量可以轉化為空間，反之，空間也可以轉化為能量。能量和空間既相對獨立，又相互對立統一。相對獨立是指每一個量子粒子既都具有一定量的能量，又具有一定的空間形狀和體積，二者必須統一於該量子粒子能量系統，正因為二者相互轉化，相互依存，才時刻保證了該量子粒子的存在，所以二者統一於該能量系統的存在。
只要這一量子粒子存在，那麼它的形狀和能量就存在；只要這一量子粒子存在，那麼它的形狀變化和能量變化就存在；只要這一量子粒子存在，那麼它作為一個能量系統，其系統能量和其系統空間之間的相互轉化對稱關係就時刻存在，並且二者的相互轉化就始終存在著一個相互轉化對稱的動態平衡。如果二者之間相互轉化的對稱動態平衡不存在了，那麼也就意味著該量子粒子的不存在。
比如電磁波。任何波長的電磁波都具有波粒二象性，其粒子性則既表現能量變化，又表現形狀變化的空間變化，表現二者存在相互轉化對稱的動態平衡。電磁波的能量變化和空間變化都具有相對固定的周期性，二者一一對應關係為：
(一）
或者（因為，，因為電磁波的波長、頻率和能量時刻都在變化）
m c²和ｈν表示電磁波的份能量，或光子的能量，λ表示電磁波的波長並表示空間變化，ν表示電磁波的頻率。
（二） 。 表示電磁波的動量，λ表示電磁波的波長，同時也表示光子做周期性運動創造並形成系統空間形式。光子的動量與其創造並形成系統空間形式相互轉換。
光波也屬於電磁波，也遵循以上規律。無論可見光光譜的紅移，還是藍移，只要光子存在，那麼都遵循以上規律：能量與空間之間的一一對應關係，同時也是能量與空間之間的相互轉化對稱關係。可見光光譜的紅移表明光子的系統空間增加，即光的波長增長，而光子的份能量減少；相反，可見光光譜的藍移表明光子的系統空間減小，即光的波長縮短，而光子的份能量增加。
不光電磁波和光遵循這一規律，任何量子粒子都必須遵循能量與空間的一一對應關係，同時也必須遵循能量與空間的轉化對稱關係。
力也是能量與空間的轉化關係過程中的一種表現，在能量轉化為空間，或空間轉化為能量的過程中，這種轉換具有選擇性，所以力不僅具有大小，也具有方向性。
力不僅能表現系統能量與系統空間相互轉化對稱的動態平衡，也能表現這種關係的破裂。以及表現不同能量系統之間的能量與空間的轉化關係。
力是一種經感覺驗證的感覺體驗，不是物質變化的原因，力不是物質世界變化的源。而能量與空間一一對應關係和能量與空間的瞬間轉化關係是物質世界變化的源。在任何能量系統內，其內部能量與其系統空間的相互轉化關係，以及這種相互轉化關係的動態平衡是物質存在及其變化的本源。
對於任何能量系統，其內部都存在能量與空間的一一對應關係，都存在能量變化與空間變化的一一對應關係。這種關係的存在又是因為能量與空間的相互轉化，以及二者相互轉化動態平衡關係的存在而存在。
這種關係表現為
或者
V表示量子粒子的體積，表現空間的量以及空間變化，mc²表示能量系統的內部能量。
所以，廣義相對論的引力現象所涉及的空間是一維直線系統空間，而量子力學的微觀量子粒子所涉及的空間是立體封閉系統空間，也許它們是存在不同系統空間內的不同問題。用相同的物理學方法去解決不同相同空間內的物理學問題，那必定產生衝突和矛盾。如果在各自的系統空間內，用不同的規律解決不相同物理學的問題，那麼二者之間的衝突和矛盾自然不存在。