第2节　光学

2.1　波动微粒理论简议

物理模型与数学模型是为了描述物理事物性质而人为地设置的，最成功的模型所描述出的“图象”最接近事物本身，如果发现事件与模型不能完全相重合，则表明模型的局限性。 在光学理论发展史上，高估模型的涵盖范围将视野只瞄准一方而无视另一方的做法，使三百年前出现的两种关于光的模型形成了两种光的理论体系即波动论与微粒论。

不论是微粒模型还是波动模型都存在一个共同偏向：企图将越来越多的并不完全相同的有关物理现象全部纳入已方所建立的模型中。事实上，双方纳入“光”这一述语之中的已有以下不同事物：

1、狭义的光：那是牛顿和惠更斯时代的光，亦即可见光。

2、广义的光：可见光加上红外、紫外光。

3、无线电波，各种甚低频、超高频电波，波导中传播的“电磁波”。

4、x射线、 射线、紫外线。

5、宇宙射线。

以上五类不同物理事物每一类又包含一个区域。大体上说，在“同类”之间存在“量”的区别；在“各类”之间，存在“质”的区别。可见，用一个模型，不论波动理论还是微粒理论都“力不从心”；进一步分析，可以发现，“纯粹的波”乃是粒子的波动；“纯粹的射线”，可以视为静止粒子场和“群速”二者的叠加，因而其中也可能传递波动。所以，确实存在既含有波动性又含有微粒性的实况，但这同“二象性”是两回事，以第3类“电场的波”为例，它们的能量传递特点是通过电子“振荡”进行，第4类中的X射线的能量“给出”则表现为电子“发射”。作为粗略描述将它们同归入“电子运动”名下亦无不可但从物理角度则应视为两种不同性质的事物。往复运动和直线运动之间，绝不能划上等号。由此可见，一百年前，自“二象性”理论的出现到薛定谔方程，前人作出了巨大努力，意图调和“微粒、波动”二论，成果也令人瞩目，但并不足以抹平波、粒两种理论间的那条深沟，因为事实上有“不同”之处。不能因为那个方程已将“波、粒”均包含在内此问题便已得到“统一”，物理学需要机理，需从“理”方面理清二者的关系，理清它俩究竟是“两种物理事物”还是一种事物具有两种“表象”。　

在利用“光”这一名词时，需要考虑以上1、—— 5、的内容全包含在内是否合适。如力的矢量模型不排斥力线模型那样，波动理论同微粒理论如果能够“普适”不应相互排斥。 既然不能“普适”，要做到不随意开拓应用范围，舍去力不从心的那一部分，使其归入另一方的适用范围之内，这样才能形成二者相辅相成关系，分工合作。

可以看出，对于以上五类“光的成员”虽然研究得已经很多很多，但也还留有相当的空间有待进一步深入，用两种不同模型描述性质不同的两种事物可使理论更贴近物理真实。

但是，迄今对于以上本应归入两类的事物未能认真划分清楚，而是努力将它们粘合一起, 

笼统地将以上五类事物称之为“光”, 这种作法本身已超出了事情真象，在此基础上再提出“光具有二象性”离开真实更远。将一些事物罗列一起，从中得出共通规律的方法是加以概括抽象。但将两种不同事物罗列在一起说成是“一种具有两象性”的事物则是完全不同的做法。这并非抽象而是混淆。

对于“波、粒”两种事物，它们共同点是“演员”都是“粒子”，它们的不同点是运动和能量传递方式。此外，波的演员只有电子一种，射线中除了有两种基本粒子外，还有“复数粒子”，它们间既有共同点又有不同点，对此不能不同时看到。基本粒子中的引力子和由它聚合而成的“粒子”不能利用二阶微分关系描述其行为，同“波”不相关，不可以说，“它们是同一事物的不同表象”（即所谓“二象性”），更不能进一步过度开拓说“二象性并不特殊地是一个光学的现象，而有一般性的意义”。

波粒两种理论长期分道扬镳的主要原因正在于双方都“过度开拓”，如果仔细地梳理，上述五类事物必然分属双方。象X射线这种既是微粒束射又可能存在波动的事物也不能开拓为其它事物都具有这一性质。二象性应是一种客观存在的物理现象，但不能人为地施加于不具有此特性的其它事物，不能说X光同无线电波是“同一事物”。它们是不同事物，后者纯系波动，量子力学创造出“光子”一词之后，并没有创造出“波子”这个词来，在无线电振荡中，电子在器件内部运动，引起空间电场中电子振动，并不存在“粒子放射”。

可见“光的二象性”是一种模糊理论，它意图调和“波、粒”间的分岐，但却不能通过说理而使人信服。

可取的方法是承认波动、微粒为“光”这个大家族的两支，分清各自的部属，让“波粒”两种理论进行分工合作而不再分庭抗礼。

双方都不要力图涵盖对方，各论其是，将力不从心的对象移交给对方，各守边界，继续前进。

2.2 光学的界限

可见光、红外线（应正名为红外波）、紫外波（三棱镜折出的紫外“线”乃是电波）应当成为光学的涵盖区域，其它频率电波归入电磁领域，几种不同射线，应归入粒子物理。

经过梳理，“光学”方能有一个合适领域。

2.3测不准的真像

以上为波粒的分岐找出了原因，提出：解决分岐的做法是分工合作。

当前量子物理领域对这一问题采取的方法是加以调和，提出了二象性理论，上面已述及，此理论实质是“混淆”。

但是这种混淆却成为推导测不准关系方程的依据，“把粒子看作波包”，将表示粒子能量的式子同表示波包能量的式子用等号连接，由此便导出了著名的测不准关系方程。用于表明任何粒子所处的空间位置有一定“不确定”性，“不能准确地决定微观粒子的位置和动量”。 当今确实无法确定微观粒子的准确位置，甚至连微粒的粒数也不能确定，但这只是“其然”而不是“所以然”。微观粒子看不到，即使能看到，还存在“四维时空”的信息延迟问题，在第4章已讨论过，需要通过换算，才能使图象显示的位置成为真实位置。所以，微粒位置现在受测定方法限制，不能及时准确决定有其物理上的原因，由此不能用于证明测不准关系正确。恰恰相反，测不准关系借以建立的物理假定是不符合事物真象的，这主要在于“将波包、粒子”视为同一事物，前面物质演变、三级聚合已经找出了 “测不准”的实质：质子、中子乃是基本粒子的“微涡旋星系”原子是质子、中子的“涡旋星系”，在此情况下，当然不可能指出质子、中子的固定位置，因为它们高速涡旋不止。

而固体的原子、分子是“定位”了的，只要放大率足够，完全可以“看到”它们，不存在测不准问题，“测不准”只存在于原子内部和气体分子。 　

运动粒子具有动量是一回事，波动的电场传递能量是另一回事。在不同事物之间划上等号这种含混作法能得出的只会是不合实际的方程。

波同粒子束有严格区别，它们是数学上的“不同名数”，既不是一回事，也就不能划等号。波动是一种能量传递过程，能量不能游离于质量，因此，必须空间电场作介质；粒子束是运动的质量，二者的界限分明。

在波动微粒理论产生之时，“光”所指的只是可见光，现在看，可见光乃是电波，是空间电场的波动，今天的“光”已经包含以上5种相关而不相同的内容。有的有“二象”，有的并没有“二象”，需要理清实质，区别对待。

显然，“提出方程——验证方程——得出理论”不一定能够寻觅到客观机理，例如，虽然E=MC2方程准确合用，但是，由此如果结论为“质量变能量”就错了。确信物质不灭，便可能从机理上找到原子能MC2的真实来源。对于未知事件，寻觅机理与建立方程都是研究的入手，不能偏于“建立方程”一边。

2.4 光速

光为什么存在速度，前面已做过分析，波动理论已推导出计算光速的方程。在此要分析一下“真空中光速不变”这个命题，从以下三方面看：

1、光是怎样传播的？以上已叙述过，光是在电场中传播的波，离开电子便不能有电场，因此，真空中不存在“光”，当然也不存在“光速”。

2、1881年的那次迈克耳逊实验能结论为“光在真空中速度不变”吗？

那次实验是在地面上进行的，实验室大气相对稳定，因此电场平静，不论仪器如何回转，本来就不会发生光程差，干涉图象当然不变，不应用此证明“以太未漂移”，或是“运动物体长度缩短”，以及“真空中光速不变”等等。

那次试验同真空完全无涉。当然不能证明真空中的情况。

3、空间虽然比较“空”，但却找不出任何一方体积可以算作真空，粒子“自由”往来，物质不停运动，若取无限小的时间片断看，空间中实体所占比例极小极小，似乎真空占极大份额，但时间一旦延续，任何位置也不能保持真空。因此，即使空间，也难以存在“真空区域”。

综合以上三方面看，“真空中光速”不能成立，“不变”“守恒”等都落不到实处。

空间光速改变的实例是有的。因为，光经由电场传播，电场密度改变理当引起光速改变。空间电场在恒星附近不可能均匀，当光经过恒星附近时，先是由疏入密，到达最近点后转为由密入疏，快慢的连续改变使光路呈弯曲，类似于地面海市蜃楼现象，因此，这可以说是“空间海市蜃楼效应”，将这种现象的原因归于引力其实是一种误会。传递光的电子只在原地振动，并不因为有没有光经过而受到特殊作用。可以说均匀接受引力，在此情况下，不会引起“电波的弯曲”。

光速，只在绝对均匀的介质中才可能“守恒”。

对此，有必要回顾一下哪些理论是建立在“光速在真空中不变”的假设之上，对此作出必要的再判断。

2.5 光量子 光子辨

光量子存在吗？如果光量子存在，它应当存在于所有的光中；如果它“有在有不在”，这种“存在”必然受到怀疑。

三棱镜对光的任意分合，实验结果稳定而可复现，这同光量子理论严重不合，因为解释不了运动粒子如何被三棱镜突然转变成不同方向？

这一事实也说明，量子理论只能很好地描述“射线”一类的粒子射束，移用于“波”的方面必然会表现出“力不从心”。

X射线等粒子射束投射到萤光物质上发光的现象是否证明电子转变为光电子呢？回答是，这是一种受激发光。电源冲激、甚至机械冲激均可以激发出“光”，古老的取火方式“钻木取火”、“燧石打火”也可激发出火光，不论用那种方式激发出的光，将它们通过三棱镜时，同样具有折射，这说明，各种引起视觉光感的都是波而不是量子。

那种“一对正负电子合成光量子”的理论只是一种并未获得可靠根据的假设而已。尽管这种说法可以回答某些问题，但是，如果它只能“局适”而不能“普适”，只能停留在假设上，不能成为正式理论。

只要将“光”锁定在同三棱镜折射相关的光上面。波动模型完全可以得心应手地应用且不会受到粒子理论的冲激，怎样对待除此之外的那些“光”呢？已经证明，企图将它们纳入一种模型是不合理的, 它们可以分别应用两个模型，但最重要的是一一探明其物理本质，只有清楚它们的真象后，才能在应用中选定合适模型，也不致因为不完全符合模型而感到不妥。

为了不因为述语的使用不当造成误解，所列的五类不同物理事物不应再用一个共同的名词，它们应按照各自的物理特征，分别采用：光、红外光、紫外光、紫光线、电波、电磁波、X射线、 射线、α射线、β射线、宇宙射线等词。

从名词上可以反映它们的主要物理性质是波动还是粒子射束。所有的波都是粒子的波；所有的电子射线中都可能传递波。若某些不同事物既有共同性又有个性，从物理上应当既反应它们的共性又反映出各自的个性。以往的波动、微粒二说以及二象性理论都未能做到这一点，因而带有片面性不能合乎那些事物的客观性质。

但迄今，并未有确实证据说明“光子”存在，但人们对它已形成较系统的观念，有文章说，光子可以前往未来，也可以回到过去，这说明，在“光子”观点基础上产生了进一步的误解，所谓“光子可以回到过去”包含了两件虚幻，一是“光子”，二是“回到过去”，在物理学上恰恰存在障碍。

在无法证实光子确实存在的同时，还存在无法证实“正电子”确实存在，若没有了“正电子”，也就没有了“光子”。

2.6 光波 电波 电磁波

长期以来，光波、电磁波含义相同，都用以涵盖上节所列的五类事物，这是波动理论的专用名词，至今还在不少场合下不假思索地如此使用。在此提出的是，这两个名词的物理含义有重要区别。

光波代表着从三棱镜中折射出的所有光，只有在这一区域内，使用“光波”，一词才算合适。

电磁波一词通常被用以代表“所有的光波、电波、电磁波”，但真正既具有电场波动又具有磁场波动，完全可以用麦克斯韦方程予以描述的“电磁波”是在波导中产生的行波或驻波，也唯有在波导中才出现磁波。为什么？因为波导由导电材料制成，当电波传递时，电流感应出磁场，出现与之相应的磁波。

在空间传递的电波、光波均不会存在磁波，当然，麦克斯韦方程对此是适应的，它有一个“导磁系数”，这个常数可以根据实际情况得出，所以不难通过常数设置使磁场为零。　

既然“电磁波”仅在波导当中才会存在，大多数情况下存在的只是“电场的波动”即电波，因此，同我们已经形成的印象明显不同的是，“电磁波”不能用以代表电波、光波。光学中不常用的“电波”一词其代表性强于光波、电磁波。 

第3节 热学

3.1 温度与物质 

似乎，任何物质都存在“温度是多少”的问题，也正由于相信这一点，所以，有文章中出现 “在大爆炸后大约百万分之一秒内，宇宙就冷却到10万亿摄氏度”。什么是“宇宙的温度”？“宇宙”指空间的所有物质还是包括空间在内？若指前者，那些“亚原子”的物质诸如基本粒子、介子、中子、质子等有没有温度这一事物？若指后者，没有粒子的虚空有没有温度高低之别？如何体现其温度？

可见，对于温度，需要界定是所有物质还是部分物质“具有”温度？温度究竟是什么？看来，温度只是原子外层电子的能态，可以说与内核的状态并不直接相关。有何根据？

根据之一是，物体表现热胀冷缩。胀，显示原子间距离增加，只有电子层轨道直径加大才会这样，就是说，电子能量增加，速度加快，离心力变大同温度增加相联系；根据之二是，温度升高，物体强度下降，化学活泼性增加，分子运动加快。这些都说明电子层直径加大后，核引力相对削弱；根据之三是，中子、质子可引起伤害，并不显示高温灼痕，中微子穿透物质而去也不引起温升，这些能量由核内粒子作为载体，可见“温度”只同原子外层电子的能量有关。

外层电子的动量同样可以表示为mv ，v是切线速度。在物质加热并发光时，此时电子的切线速度远小于光速。

原子中所有粒子都在高速转动，外层电子的质量m只占原子质量M的很小比例，其值小于1‰，由此可见，热能占物质总能量的份额不大。

3.1.1 绝对零度 温度是热能高低的指标，它表征原子外层电子的能量高低。温度的下界被定为“绝对零度”，物质由常温逐渐降温时，外层电子转速趋于降低，电子的离心力随着减少，它所保持的旋转半径相应减小，显示出“冷缩”。“绝对零度”意味着电子旋转速度“最低”，该原子已不能驱动其它原子“提高温度”，因此也就测不出它具有温度，这就是“绝对零度”。

这是否会生成超高密度物质？电子会向内靠拢到原子核内吗？实际情况表明，虽然，随着温度降低，材料抗拉强度下降，尺度也有所“冷缩”，但是并不太大，由常温降至绝对零度，线收缩率不超过1%。可见，温度下降不会产生中子星、质子星一类想象中的超高密度物质。此时因外层电子转速极低，对空间电场发出波动已不能被任何“热探测器”测到。但是， 通常达不到这种状态，因为空间众多恒星的热辐射使得空间任何物体难以达到绝对零度，从而，空间物质在某一很低温度时，已难以进一步降温。在空间这个能量流动场中，很难达到绝对没有能量输出的低能态。至于能不能导致“热寂”，后面将予以阐述。

3.1.2 最高温度 温度的上限并未具体确定，从物理上予以确定是必要的。物质的外层电子转速加快的极限是温度的上限。但是，对于不同原子，这个上限取值不能一致。因为，不同原子的外层电子的“甩脱”速度不一致，亦即每一原子的力线分配关系不能全同。

电子从运行轨道上甩出有内外两种原因，外因是受到外来热能激发，转速升高，到达界限后离心力使它们甩脱而去；内因是原子核反应，核内粒子全部离去，向心引力消失而引起电子离去。这两种情况发生的温度变化不相同，前者先显示升温后者则突然分散。

由此可见，难以象标定“绝对零度”那样标定出一个明确而通用的温度上限，不存在一个统一的上限。　

原子达到“最高温度”的一瞬，全部外层电子离去，立即转变为“没有温度”的核（将它说成是“绝对零度”亦无不可），出现了一种“热极变冷”的物理变化。

其实，当初引力子聚合“成长”时，也曾经历过这一阶段，那时，还没有形成外层电子。“热极”，又使原子恢复到这一状态。 　

普通物质发光时的温度约为摄氏1000度，温度的高低意味着电子层能量大小，不但“温度上限”是一个有待研究的课题，如何测量或标定也有待研究。

3.1.3 空间温度 从整个宇宙空间来考察温度：

1、恒星不断发射出物质又不断吸收物质，不断向空间发射热能，在此情况下“成长”，当体积越来越大时，心部核反应区域越来越大，一旦达到极限，全都急速膨胀，使自已消失于太空中，结束它放出热能的“历史”，这便是“超新星爆发”。

2、行星在运行中不断吸引星际物质而逐渐增大，一旦大到中心部位的压强已胜过原子电子层的斥力，使电子层垮塌，便发生核反应。并非很容易发生这种反应，必须压力达到象恒星心部的极高数值，至于地球之类的行星，即使心部压力也相当大，却远不能达到“压垮”原子电子层的程度；也并非氢原子在这种核反应中起“燃料”作用，即所谓“氢合成氦”。当压力高到这一反应阈值时，任何原子的电子层都被压垮从而引发原子核内质子、中子撞击，结果使原子核解体，基本粒子高速加热该星并飞入空间。就是说，行星必须成长到足够大才具备转化成为恒星的条件。

3、除行星、恒星外，空间存在大量星际物质，大的接近于小行星，最小的是基本粒子。大小之间存在一个“由小到大”的发展关系，以上三类物质都处在不停演变之中。如果单从热量和温度角度来考察，在这些不断演变的物质中：

第1类处于释放热能状态，不断的核反应提供热能输出。以太阳为例，它已经辐射热量若干亿年之久，如果没有心部的核反应，它恐怕早就冷却得同月亮差不多了。太阳不仅没有趋于冷却，由于吸引陨物，那些象太阳这样的恒星还在继续“长大”，输出热量不断增加，直至最终成为“超新星爆发”而消失。

第2类物体确实在不断通过辐射方式降低表面温度，它们似乎在趋向“热寂”，但同时也在成长过程中，有朝一日，当它们“发展”成为恒星时，便由降温转向急剧升温。此外，行星还有两种升温可能，一是陨物的动能转变为热能，二是放射性元素释放热能。

第3类物质以基本粒子为最小，它们在从恒星中飞出后，开始进入聚合阶段，但在聚合成为原子之前，因为没有外层电子，无所谓温度与热量。

原子形成后，方才与温度发生牵连，这些很微小的物质因不能被光学仪器或眼睛见到，是地地道道的暗物质或隐物质。隐物质在空间热惯性十分微小，因此，其温度同所在空间的“能态”很容易一致，即接近绝对零度，但是，当它们继续聚合成较大物体后，由于碰撞，时或升温，温度升高后通过辐射而降温。

若绝对没有骚动，空间电场平静，对于物质来说，相当于绝对零度。此时，任何具有温度的物质，将引起电场骚动，结果将能量转给电场，物质便处于逐渐降温的趋势之中。实际空间有数量众多的恒星存在，所以空间电场不会静止，这就是任何物质在空间电场中不可能降温到绝对零度。当它低于空间电场的能态时，将受到激励发生升温。

大大小小的空间物质处在不断聚合之中，它们的温度通常较低，在聚合的碰撞中时或改变温度，当聚合到一定尺度后，逐渐增大了热惯性，冷却时间渐渐变长，到了地球这样的状态，要使平均温度下降一度所需时间已经需要若干“年”。

三类不同情况的物质有的向外“输出热能”，有的“不能发热”而随环境改变温度状态，有的随着聚合由不能发热而转变为“输出热能”，“输出热能”的物体发展到一定程度突然“散去”，成为空间的微粒。这一切，处在不断演变、不断循环之中。演变中既不减少物质和热量，也不增加物质和热量。亦即，“热效率”为100%。演变的动力为“引力”，引力永远使物质趋向于聚合。聚合到了“极限”却引起碰撞而分散，分散后又趋向于聚合……。

以上是大自然的整体情况，由此可见，人们因为观察到物质趋向于降温而担心热寂虽然可以理解，但看到的只是事情的一角，从全局说，升温、降温、发热、吸热的状态都存在，都在不停演变之中且又永远不停地演变下去，没有任何“热损失”。对宇宙而言，总能量既然不会改变，任何一个物体或星体的温度变化“无关大局”。

恒星不断发出微粒，“超新星”一颗接一颗爆发，行星不断演变为恒星，星际隐物质不断聚合增大。在这些演变中，任何物质不能保持一种状态而不改变——除却两种基本粒子自身。 演变所需时间，短的以若干分之一秒计，长的需要若干亿年。在此过程中，各种物质保持着动态的比例。有的在降温过程中，有的在升温过程中；有的由降温演变为升温，也有由升温演变为降温，升温与降温源于不同机制，互不相干。

人们有必要只注意其中的一部分情况而发生担心吗？

宇宙难道会消失热量而趋于“热寂”吗？会使一切达到一个平均温度而不再存在温差吗？有必要担心水力资源很快消失吗？因为水总是向低处流。所有的这类担心是不必要的。

3.2 熵（Entropy)

熵的物理本义是水蒸汽的“比热”，因为它不象其它“比热”那么相对恒定，而是随温度改变，因此被看作一个变量，由此产生了“熵”这个专门述语，随着蒸汽机逐步退出动力机械行列，蒸汽特性渐渐显得生疏，熵在物理学和工程热力学中的一席之地已大大缩小，现在对它感到陌生便很自然。

但在熵开始退缩之时，它被人赋予了新的内涵，使其显得深奥而具学院韵味。凡是“有序”程度降低，亦即混乱程度增加，被称为“熵值增加”，反之则为降低。进入信息时代的今日，“信息紊乱”也被称为“熵值增加”。地球环境污染，人的健康程度恶化，都被称为“熵值增高”。有人则说：人类进食是为了“增加负熵”，至于“宇宙的熵”、“黑洞的熵”、“暗物质的熵”等已成为显目的课题。

至此也可以看出，经过开拓以后的熵已经远远离开了原先的定义。其物理含义趋于模糊；其边界不能确定；难以用简单叙述或某一物理模型加以表达。

研究似乎方兴未艾，但是，以“黑洞的熵”而论，至今并未见过或测量过黑洞，它有没有熵？如果不能加以验证，立论是正确的呢还是不正确的呢？

对于熵的开拓是无可厚非的，但如果开拓之后还要留在物理学之内，开拓理当合乎物理规律。首先要明确定义，开拓之后，什么是熵？它是不是依然随温度而改变？“秩序、信息”同熵究竟如何相关？现在，依然保留了符号S作为熵的代表，重要的是给它以明确定义，熵是从对水蒸汽性质研究得出的，当改变它的含义时，也需要从物理上给以界定，防止模糊化，似是而非应摈除在物理学之外。物理学尊重的是真实。

当有人说“人类进食为了增加负熵”时，同生理学家说的“人类进食为了提供新陈代谢所需物质和能量以及生理消耗”相比，哪一种说得接近真实呢？如果是后者，是否说明熵的这类开拓并不可取呢？

若说污染为“熵值增高”，从语言多样化来说，无非增加一种熟习物理的人不难听懂的说法。但是若要作为物理参量对待“熵”，就需确定污染同熵值之间的函数关系。

宇宙的熵，黑洞的熵，它们是否属于热力学范畴？如果是，熵便离不开温度和热量，还离不开水蒸汽。没有温度热量当然不存在熵；不是水蒸汽，对象的“比热”不必改称为熵。

宇宙中的亚原子物质，不具有“外层电子”，无所谓温度和热能，因此不存在“熵”，这类物质是物质聚合中的初始“聚合小组”，中子、质子在聚合为原子之前，也不存在熵值。

以上这些，都是需要加以理清的，否则，关于熵的理论难以落到实处。

3.3　热力学第二定律和“热寂”

热力学共有两条定律，第一定律本来是物理学的基本规律，就是能量不灭定律，第一章已有论证，此处不再重复；第二定律则常被不合理地开拓应用范围。此定律的实质是：热机作功以发生温度差为必要条件，没有温差，热机不能作功。并由此推断，热能只能由高温传向低温而不能逆传递。但是，这个工程中适用的规律却被有人用于证明“热寂”。从物理上说，热量总由高温向低温流动，万物似乎将逐渐趋于消失温差，于是出现了“热寂论”。

对此，有的作者给以“谬论”、“给物理定律以绝对意义”、“反动、唯心”等贬义描述，但是并未能据理作出有力论争。

问题何在？这同“测不准关系”可以用来证明中微子等没有质量类似，在理论尚未完善之时，存在局部“真空”，学者努力填补它们，填补得正确便是理论的进展，反之则形成了 误论。正、误的判断，当然要以已知规律为依据，“热寂”恰恰不符合能量不灭规律。

迄今物理学由分门别类的学科所组合，“宇宙是否趋于热寂”这个问题从力学、光学、声学、电学……等等哪一门学科均难以回答。

在物质聚散循环过程中，温度、热能是物质的状态，辐射定律则用方程定量地表达了热量由高温向低温流动的规律。这是事情的一部分。

与以上同时存在的物理事件还有热能由低到高。正如3.1中说过的，恒星核反应引起原子解体，电子飞出，使恒星物质升温，这只服从物质聚散演变机制，同热力学第二定律无关。

有了高温恒星才有了温度由高到低。这两类不同机制在宇宙中同时存在，互不影响，这是真实较全面的情况。所以，宇宙既不会趋于“热寂”也不会只是发热而不辐射降温，保持相对的动态平衡。升温、冷却都是物质“聚散”演变中的现象，演变“主旋律”是物质聚合，聚到极限转变为“散”，直至彻底分散。

热力学第二定律本身是正确的，但要注意到它只是一则“局适”规律，其应用范围远小于热力学第一定律，所涉及的物理事物必须在此规律复盖领域内，不能任意开拓它的应用范围，此定律的应用范围到底多大？

热力学第二定律（1850年）可从玻意耳定律（1662年）和盖•;;;;;;;;;吕萨克定律（1809年）推导出来。综合这两个定律可以得出气体温度、压力、体积三者间的相互联系。以气体为作功介质的热力发动机，通过气体膨胀作功，作功结果必定是气体的体积增加、温度压力下降。反之，有温差才能实现能量输出。热力学第二定律写为：“不可能制造出一种循环动作的热机，它只使一个热源冷却来作功，而其它物体不发生任何变化”。

可以看出，定律适用于内燃机或外燃机，据此，不能制造出单热源热机。还可推测，物体温度不可能自动由低升高。界限既定，诸如以水、风、电等为动力的机械就不受此定律制约。当环境温度较低时，物体温度虽然总是倾向于下降，但不能说根据此定律自然界不存在温度由低变高的机制。离开原子，谈不上温度，　如X射线的不同能态就不由温度显示。对于亚原子物质，没有“温度”这一能量形式，也不适用热力学第二定律，真空，亦如此。所以，由“第二定律”能否推测宇宙将趋于热寂呢？答案自然是否定的：不能！

第4节　电学 　

4.1　电的正负

4.1.1 正电流与负电流 

指直流电的流动方向，亦即电子在导体中的的流动方向。

4.1.2 正电极与负电极

指直流电的电流流入与流出的电极。

4.1.3 正电荷与负电荷

（1）材料表面原子电子层分布失匀，密度偏高为“带负电荷”；密度偏低为“带正电荷”。

（2）由引力子聚合而成的“粒子”，发出较形成万有引力为多的引力线，被认为“带正电荷”；电子，发出斥力线，被定义为“带负电荷”。

4.1.4 正电压与负电压

指电容器两极电子密度高低；电压高于零还是低于零。

4.1.5 正离子与负离子

指化学离子外层电子比正常原子多余还是不足

以前议论过，所谓电的正负，在电路是指电流方向，其它情况中的正负，指的是电子密度偏稀还是偏密，或电子数量偏少还是偏多，从上述5种事物也可看出，演员只有一个，就是电子。这一观点有没有例外呢？会不会某种带正电是由于“正电子”存在呢？

在正、负电荷相消过程中，是“正、负电子相消”呢还是“偏密”处电子流向“偏稀”处呢？事实是，在这种“相消”过种中，只有电量十分巨大、电压十分高才会使电流经过的介质发出火花或光晕，当电流较小或电压较低时，电荷的“中和”并不发光；此外，由电引起发光并不仅静电如此，交流电、直流电同样如此。于是，说“正负电子结合转变成为光子”缺少普遍性，交、直流电均不存在“正电子”，由此看，电的正、负，不能看做“正电子”存在的证据。发光现象也不能说成“正、负电子合并成为光子”。

带静电物体的同性相斥、异性相吸是静电的规律还是有条件的行为呢？

根据第2章，基本粒子的力线有两种，即引力线与斥力线，带负电物体的“同性相斥”是“电子对电子”，斥力线同斥力线作用生成斥力F2, 所以相斥；带正电物体是否也同性相斥？在原子核中的表现并非如此，以氦核为例，两“枚”带正电的质子不仅吸在一个核中，而且再吸住两枚“中子”，还要参与吸住两份电子绕它们旋转。这当然并非证明“同性相吸”。机理在于，吸力并非由电子的“正、负”，也并非遵守“同性、异性”规则，而是源自引力线。原子外层电子之所以不离去，是由于它们的斥力线同核内质子中子的引力线相互作用形成了引力F3。这里不能引用人性化的“同性、异性”熟语描述，根不能将此当成规则。

“带正电”的质子能够“吸引电子”是因为它发出引力线。“中性”的中子比质子的质量大，合理推测是它内部含有电子份量，这是它对于外电子“不感兴趣”的原因（但它依然发出较少引力线）。于是，质子、中子共同点是都发出引力线，因此它俩之间相互吸引，并由引来电子外层，形成原子，所以，物质的“相吸”，吸力来自质子、中子，实际便是来自引力子的引力线。当然，由于 “聚合效应”剩余力线密度随聚合度增加而越来越弱，这是由强作用力逐渐下降最终减弱到“万有引力”的机制，这也是引力子、“介子”、质子、原子、宏观物质之间的引力越来越“弱”的原因，10公里/秒速度足以使成形物体在相撞中撞得面目全非，要使中子、质子、在相撞中解体则需达到亚光速。因此，对电力的相吸，需要将视角移到电子之外，电子对电子的相斥，是一种自然现象，并不存在“同性电子”、“异性电子”之分，宇宙中没有“正电子”的存身之所。空间布满电子形成空间电场，物质中电子在原子外层回旋并参与中子组成，如果凭空有了一枚“正电子”，它将存身何处？

至于“正电子”难以存在的理由，以上第2章第3节已有。

所以电的“正负”不能用于指“电子的正负”。持“正电子存在”观点者，应努力证明，它可能存身何处？带正电荷的粒子流能够说成是“正电子流”吗？有何种事实可以确证它的存在。

4.2　对电子质量再认识

从电磁学的篇幅占了物理学的大约1/3可见，对这方面的认识是相当广泛和深入的。既发现了一大批规律也建立了许多物理模型和数学模型，形成了整套理论。静电理论、电磁理论、交直流理论、电子发射理论、电场理论各自成为体系、分工合作组成电学理论，显得完整、成套。

对于电子，据现有理论，它的质量约为10-28克，半径2.8×10-13厘米，电量为4.8×10-10静电单位。这一认识存在一定局限，在第2章已有分析。其质量约在10-36克。

对电子认识的不足和对基本粒子的认识有关，迄今被认为是基本粒子的至少已有十二种，这种认识无疑影响了对电子注意力。第2章已说过，电子质量比上述数值要小得多。也还有人怀疑电子是否具有质量，在此有必要再强调，理论上电子必定有质量，亦即，质量不可能为零，理由是：

1、它作为力的发出者，同类之间存在斥力，它同原子核之间，存在引力，如果没有质量（就是真空），真空则不会发出力线也不会发生力，力只能从质量发出。

2、物质是基本粒子的“积分”，基本粒子是物质的“微分”。作为构成物质两种基本粒子之一的电子可以说成“微分”，相对于积分说，微分是无限小，“接近于零”，电子的质量很小很小，若用“克”做单位表示，需要在小数点后加上30个以上的零！但是，有个原则：“无限小”、“趋近于零”却不等于零。若等于零，积分就是零。能否面对一堆物质，说它质量为零？

3、测不准关系似乎表明微粒不能准确地被确定它的位置，只能以概率方式。这使人对其到底有无质量引起怀疑。在第2节《光的二象性》对此曾提出过，测不准关系式的不妥在物理观念上面，将两件不同物理事件判定为“相等”，从而在两个算式中间划上等号，这个等号划不得，划不出一项物理真实。相反，必将难以合乎真实。

是否要改进探测技术和工具以期能观察到更细小的运动粒子？如果“测不准”为真，等于否定这种努力的必要性。但“测不准”既是建立在非真的物理假定基础之上，其不真实性肯定无疑。何况“测不准”本身并不能否定微粒存在质量，只是对微粒位置作出了不正确分析。将技术上当前难以做到的事说成不可能做到而已。

4.3 电与磁 磁的实质

关于电磁互生的规律，以往已有楞茨定律、左手定律、右手定律。若问电流经过线圈为什么产生磁力？导线切割磁力线为什么产生电流？这属于进一步追问了一层为什么，对此需要再深入分析。在上面1.3中，曾叙述了由电生磁的机制，即原子外层的电子轨道由均布趋于有序时，在电子减少密度的方向漏出引力线，是产生磁引力的原因，磁斥力则来源于电子间的斥力。

在变压器和发电机中，存在一个与此相反的过程，磁铁中有序旋转的电子驱动线圈中的电子运动，形成“变电、发电回路”。从原子核中漏出的引力线，其实是引力子发出的，作为磁力的引力、斥力，依然是来自引力子与斥力子的力线，由此可见，磁力并非另外一种特别类型的力。

至此，已经将此前物理界认定的四种不同类型的力，全都同引力子斥力子确立了关系。它们其实是斥力、引力两种力，之所以在“量”的方面显示差异是由于物质分布状态不同引起力线分配不同——即聚合效应——所导致的。所以，这也可以看作力线模型适用的实例。

4.4 空间磁场

电磁理论应当能解答以下两组问题：

（1）地球磁场是怎样发生的？它为什么受太阳黑子、原子爆炸等事件的影响？居里点为何对地球不起作用？

（2）宇宙中的星体普遍存在磁场吗？宇宙空间存在磁场吗？宇宙射线中的粒子具有磁性吗？

地球磁场的令人困惑之处在于人们总倾向于认为地心类似于一个大型永久磁铁，但是地心的温度远高于居里点从而难以确信这块磁铁存在。另一方面，又设想不出产生电磁作用的机制，所以，至今不能确立地磁来源的理论。

这里面临的除了物理问题外，还有一个分析问题。首先，地磁肯定是由一定机制发生，其次，应“忍痛割爱”舍去肯定不可能的因素。居里点是一项比较普遍性的规律，所以，需要舍弃地磁是“永久磁铁”的可能性。所以，只有努力寻找电磁方面的原因。

地球有可能是一个球形的巨大电磁铁吗？这要看它有无作为电磁铁的条件：一是外部有电流环绕着它旋转；二是内部导电。“粗看”似乎条件不足，能肯定的只是内部具有一定导电性，但“细看”一下，条件恰恰具备。地球四周分布着空间电场，充满分布状态和运动状态的电子，地球在不停地自转。相对地看，这同地球静止不动而空间大量电子围绕地球转动，从“励磁”角度说，并无区别！

所以，确实存在电磁机制，使地球成为悬浮于空间的一个巨大的球形电磁铁。既然不是“永久磁铁”，也就不存在“居里点”问题。

这一解答能经受检验吗？首先可以用右手定律核对一下，地磁的北极恰恰是可以同电磁铁北极相吸的极（即相当于电磁铁的南极）。至于地理极与地磁极的差异，可以考虑为地心内部导磁性不均匀所致。

地磁的决定因素既然是空间电场与自转，任何影响这两个因素的物理事件自然能引起地磁变化。第一组问题中的其它问题也就趋于易答。这里需要讨论的是太阳黑子问题，因为这也是一个至今原因未定的问题，既然它会影响地磁，黑子肯定引起了太阳辐射电场的变动。

这个变动来自太阳内部还是外部？黑子既具有周期性，又具有突发性，来自外部的可能更大。因为，太阳经常不断吸引周围物质作为陨落物，如果陨物块度特别大，一旦坠入，它吸热熔化、蒸发，在太阳表面形成一团温度较低的气团维持一定时间，这种情况是可能的。它的出现，当然要对太阳的电子辐射发生一定影响，由此波及到地球附近的空间电场乃是理所当然。

对空间众多恒星作何评估呢？电场充斥于太空，星球是否普遍存在自转？内部是否导电？对这两个问题答案应当倾向于肯定。因为，当星体逐渐增大时，所引来物质不可能恰好对准重心坠落，因而具有一定角动量，这种动量是随机的，存在正负相消因素，因此自转速度不可能太大，所以星体较普遍地存在转速较低的自转是可能的。它们内部能否导电？远星光谱中似乎未能肯定均系绝缘成份，因此导电性难免，无非大小不同。

以上描述相当于说恒星较普遍地存在不同强度的磁场。

最后，总结电与磁的关系是，磁引力由原子的电子轨道分布趋于不均匀且有序时核内透出的引力线产生；磁斥力则源于电子间的斥力虽同称“磁力”，但并不是一回事。

因此，磁，并不是一种“力的类型”，也不是物体的一个特殊状态，而是导电原子容易出现的现象。