关于提出新的物质范畴的几个问题，本文主要内容关键词为：几个问题论文,范畴论文,物质论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、波粒二象性阈值范围的突破
波粒二象性是微观粒子的基本属性之一。例如基本粒子原子、电子、质子、中子、夸克等，它们有时显示出波动性（这时粒子性不显著），有时又显示出粒子性（这时波动性不显著），理论物理学界把这种在不同条件下分别表现为波动和粒子的性质，称为波粒二象性。在20世纪初，科学家首先发现，光在光电效应等现象中显示出粒子性；在干涉、衍射等现象中则显示出波动性，由此得出光具有波粒二象性的结论。其后到20年代，又发现原来认为只有粒子性的实物粒子如电子等，也能发生衍射现象。这里说的衍射现象是指波在传播过程中经过障碍物边缘或孔隙时所发生的衍展现象，如水波遇障碍物而衍展出波纹的情况。实验表明，电子等基本粒子也具有波动性。
现代科学确认，粒子的质量或能量愈大，波动性愈不显著，所以日常所见的宏观物体（地球、太阳、星系）实际上可以看作只具有粒子性（实粒子）而无波动性，那么是否存在只有波动性而无粒子性且以虚粒子形式存在的物质呢？
二、爱因斯坦相对论揭示了宏观物质世界的规律性
相对论是本世纪初由爱因斯坦在总结实验事实的基础上建立和发展起来的关于物质运动与时间空间关系的理论。在这之前，人们根据经典时空观解释光的传播等问题时，发生了一系列尖锐矛盾。相对论针对这些问题，建立了物理学中新的时空观和可与光速（30万公里／秒）比拟的高速物体的运动规律。相对论分为两个部分：1、 狭义相对论（1905年建立）。基本原理是：（1）相对性原理，即在任何惯性参考系中， 自然规律都相同。（2）光速不变原理，即在任何惯性系中， 真空光速C都相同。 由此得出时间和空间各量从一个惯性系变换到另一个惯性系时，将会出现下列情况：量度物体长度时，将测到运动物体在其运动方向上的长度要比静止时缩短（尺变短）；与此相似，量度时间进程时，将看到运动的时钟要比静止的时钟行进得慢（钟变慢）；物质质量m 随速度V的增加而变大，其关系式为：
式中m。将为静止质量；物体质量m与能量E之间满足质能关系式E＝mc[2]。 以上结论与实验事实相符合，但只有在高速运动时，效应才显著。在一般情况下，相对论效应极其微小，因此，经典力学可认为是相对论力学在低速情况下的近似。 2、广义相对论（1916年建立）。基本原理是：（1）广义相对性原理， 即自然定律在任何参考系中都有相同的数学形式。（2）等价原理， 即在一个小体积范围内的万有引力和某一加速系统中的惯性力相互等效。由此可知，万有引力的产生是由于物质的存在和一定的分布状况使时间和空间性质变得不均匀，即所谓时空弯曲所致。地球围绕太阳转，其轨道可以看作是时空弯曲的原因。并在此基础上建立了引力场理论，而狭义相对论则是广义相对论在引力场很弱时的特殊情况。光线在引力场中发生弯曲、较强的引力场中时钟较慢。
根据相对论原理，可以准确地测定出行星运动轨道。显然爱因斯坦将宏观物质世界限定在四维时空，物质运动的速度限定在光速以下，并且运动形式全部具有粒子性。那么，是否存在四维以上的多维时空，物质运动的速度起步就是超光速，并且运动形式全部具有波动性呢？而且这种物质是以虚粒子构成，因为空间的高度弯曲所致，它充满空间而不占有空间。
三、量子力学理论揭示了微观物质世界的规律性
本世纪20年代中期，由普朗克和海森堡创立的量子力学理论，揭示了微观物质世界物质运动的规律性。这个理论的基本观点如以上介绍的波粒二象性原理，即在微观物质世界，基本粒子既具有粒子性，又具有波动性这种一身兼二任的特性。微观物质世界基本粒子的运动不能用爱因斯坦的相对论原理来解释，即不能用通常的宏观物体粒子运动的规律来描述，于是产生了量子力学理论。量子力学理论有一个著名的观点，即测不准原理。在实验室中，科学家对一个基本粒子的运动速度测得愈准，而对它所处的位置就愈测不准，反之亦然。但是根据量子力学原理及相应的数学公式计算，解决微观粒子运动的问题时，得到的结果与实验完全相符合。因此，量子力学理论的建立，大大促进了原子物理、固体物理和原子核物理等学科的发展，并标志着人们对客观规律的认识从宏观物质世界深入到了微观物质世界，扩展了人类的物质观。那么，人类对于物质世界的认识是否就仅停留在微观物质世界这个层次上呢？绝对不是。从一定意义上说，微观物质世界只是由宏观物质世界进入到一个更新的物质世界的过渡层，或者说是一个中间环节。因而量子力学也只是和相对论原理相对应的必将产生的新的物理学定律的一个桥梁；未来世纪的年轻一代的科学家将沿着相对论——量子力学铺就的道路，一定会概括出新的物理学定律来。
四、提出超微观物质世界的物质范畴
1、如果我们以微观物质世界为基点， 沿着爱因斯坦指出的道路观察，得出的结论自然是相对论的观点，即宏观物质世界全部具有粒子性，且运动的速度是低于光速。
但是如果我们违背了爱因斯坦的旨意，仍以微观物质世界为基点，于是就合乎逻辑地得出一个新的结论，即在这里存在一个超微观物质世界，是一个尚未被人类发现和认识的新的物质世界。其基本特征是：物质的运动只具有波动性，其运动速度起步就是超光速，由于空间的高度弯曲，它充满空间而不占有空间。这种物质不表现为实粒子，而是虚粒子。基本形态是高能量的信息团；并且以超光速的速度快速地收敛和发散。
2、借鉴中国古代传统文化中的阴阳学说， 将上述物质范畴可进行重新划分，这就是：将宏观物质世界和微观物质世界中主要具有粒子性、次要具有波动性的微观粒子一起划归为阳性物质世界；将超微观物质世界和微观世界中主要具有波动性、次要具有粒于性的微观粒子一起划归阴性物质世界。这样整个宇宙就区分为阳性物质世界和阴性物质世界两大部分。这两个物质世界是以对立统一的形式存在的，即阴阳互根，负阴抱阳，负阳抱阴。阴阳两个物质世界的质量（能量）是对等的，相同的，而且在一定条件下还在互相转化。显然，提出超微观物质世界，拓宽和发展了马克思主义的物质观。这里需要指出的是，在物理学上人们对阳电和阴电的概念容易接受，但在探索新的物质范畴时，却对阳性物质世界和阴性物质世界的概念不容易接受，这里除了与中国传统文化的糟粕把阳间与阴间对立起来，并把阴间描述得阴森可怕的封建迷信邪说有关系之外，还与人们的思想不够解放有关系，就是说，不容易跳出旧的观念的束缚，总是用旧眼光看待新事物。实际上，这里提出的阳性物质世界和阴性物质世界与所谓的阳间和阴间，是根本不同的两个概念，甚至是风马牛不相及的东西。
3、可见，当年爱因斯坦提出相对论时， 在向我们打开宏观物质世界的大门的同时，却顺手关上了超微观物质世界的大门，因为他将物质运动的速度限制在光速以下，且只具有实粒子性，这就无异于彻底禁锢了后来者头脑的思维。因此，从总体上看，我们人类迄今对于宇宙的认识，充其量只认识了阳性物质世界的一部分，而对于阴性物质世界还全是茫无所知。我的任务只是打开被爱因斯坦关上的宇宙的另一扇大门。由于我的知识结构和认识能力所限，还根本不可能进入到阴性物质世界去探索它的物质运动规律，只能留给21世纪的年青的科学家去探索。由此可以预见，在未来世纪，一定会出现像爱因斯坦、普朗克和海森堡那样的大物理学家，它将是对超微观物质领域规律的数学或物理学的科学表述。让我们热烈地期待着他们吧！
4、一个困难的问题仍然是来自爱因斯坦的相对论。 根据爱因斯坦相对论公式，物质质量m随速度V的增加而变大，当V 的速度大到超过光速时，物质m的质量会出现无穷大的趋势。 世界上哪里有这样质量大的物质？又哪里有这样高的速度呢？这是长期以来让无数探索者困惑的事情，也由此窒息了人们对问题的进一步探讨。那么如何解决这个难题呢？其实马克思早就说过，困难的产生和解决困难的条件是一并存在的。而解决这个困难的条件则是从100多亿年前宇宙形成时开始的， 这就涉及到宇宙大爆炸理论。
1948年，科学家乔治·伽莫夫和他的学生拉夫·阿尔法发表了《宇宙热大爆炸理论》，指出约在100亿至200亿年之前，一次大爆炸之后产生了宇宙。宇宙大爆炸理论业已被科学界承认。这是从普遍观测到的红移现象（星体的光离我们愈远，颜色愈变成暗红）得到证实的。现代科学推测，宇宙在大爆炸时，其体积已被压缩到零存在，所以是无限热。大爆炸后1秒钟，温度降低到100亿度，这个温度大约是太阳中心温度的1千倍。此刻宇宙的一些物质主要包括光子、电子、 中微子（极轻的粒子，它只受弱力和引力作用）和它们的反粒子，还有一些质子和中子形成。运动速度在光速以下。由于这些粒子存在角动量，所以从形成的一刻起就被推动着旋转，而不是上帝将其踢了一脚旋转的。宇宙的另一些物质也随着另一些粒子被“冲气”（老子语）推进到超过光速而产生。这样，阴阳两种物质同时产生即标志着阴阳开合。
被宇宙大爆炸时的“冲气”推进到超过光速的那些粒子，其体积向零缩小，而质量（能量）向无穷大增加，解决这种对抗性矛盾的唯一办法只能是继续发生粒子“小爆炸”，于是这就解决了两个问题：一是具有超过光速的推动力；二是这些质量（能量）无穷大的粒于在“小爆炸”之后，其能量（质量转化）依然存在，但却是以虚粒子的形式存在。所以整个阴性物质世界和阳性物质世界是在宇宙大爆炸发生的一刻同时形成的。
5、科学已经证实有超光速的物质存在。例如， 科学家已经测定出莫扎特第40交响曲在演奏时，产生的微波能以4.7倍光速穿过12 厘米的空间。当代杰出的物理学家、天文学家史蒂芬·霍金指出，在宇宙中的黑洞中，不断有以超光速的粒子逃逸出来。我们大脑的思维波也是超光速的，据测定它至少相当于光速的25倍。
五、关于反物质的发现及其意义
1996年1月4日，英国《泰晤士报》首次报道，位于日内瓦的欧洲粒子物理实验室，科学家们使用低能反质子环型加速器生成了一束疾速消逝的反氢原子，其衰变周期是百万分之三十秒，即稍纵即逝。关于反物质，1929年英国物理学家狄拉克就有预言。到了1956年，反粒子的存在已被确认，但未找到。正负电子、正负质子相碰，立即会在爆炸声中湮灭，也已被后来的实验证实。这次发现反氢物质（元素）意义非常重大。
目前的门捷列夫元素周期表上共列有111种普通元素， 反氢物质的发现，将在元素周期表普通元素的阴影对称部位，即所谓反元素周期表的系统中增加一种元素——反氢原子（-H）。由此推之，其他110 种普通元素也都有相对称的反元素。这些反元素的存在是毫无疑问的，虽然它们都还未在实验室中找到。
关于反物质，有两个问题提出来需要认真讨论。它们是：
1、反物质是以衰变的形式存在的。现在已经知道， 反氢物质的衰变周期是百万分之三十秒。可以预见，其他110 种反物质都有不同的衰变周期。如果以反氢物质的衰变周期百万分之三十秒为一个计量单位，随着实验的相继成功，其他110 种反物质不同的衰变周期都以此为参照进行计量，这就像马克思对价值在质上作了分析之后又用劳动时间对其进行计量（价值量）一样，意义十分重大。至少将衰变了的（看不见摸不着）反物质，变之为可以在量上表示的东西，从而具有实用性。
那么反物质衰变了，是否就不存在了，或者就消灭了呢？根本不是。我认为它是以衰变的形式存在的，正象将零不能理解为无或没有，而是将它理解为零存在形式一样，正因为有零存在形式，才能引出正数和负数。这里说的反物质以衰变的形式存在，意义还在于：如果说它们不是以衰变的形式存在，那倒糟糕了，它们和111种普通元素相碰撞， 就会在一声巨大的爆炸声中湮灭，那么我们这个世界早就不存在了。而我们现实世界仍然存在着，就反证了这些反物质确实是以衰变的形式存在的。另外，从对立统一的观点看，有正物质就有反物质，反物质的存在是没有什么疑义的，而且它们也只能以衰变的形式存在。1996年中国科学院制造的阿尔法磁谱仪搭乘美国飞船到太空寻找反物质，当时我看了新闻，就说是找不到的，因为反物质是以衰变的形式存在的嘛。
现在又该提出另一个问题了：既然111 种普通元素组成了大千世界，如它们组成分子、蛋白质、生命，那么以衰变形式存在的111 种反物质元素是否也应该对应地组成一个相反的大千世界，如它们组成分子、蛋白质、生命？在理论上说也应该是这样的。这也就解释了史蒂芬·霍金在《时间简史——从大爆炸到黑洞》一书中预见的有一个反人、反你存在的观点。因此，可以说我们每一个人都有自己的反人，不过你不要相信霍金说的不要和你的反人握手或者接吻，否则会在一声爆炸中两个人都会湮灭殆尽。你可以尽情和你的反人亲密地在一起，没有任何危险，因为他（她）是以衰变的形式存在的，虽然如此，这种真实的存在形式却不应该否认。
2、反物质只是阳性物质的负物质，还根本不是阴性物质。 根据对立统一规律可知，整个宇宙包括阳性物质世界和阴性物质世界。阳性物质一分为二为阳性物质的正物质（阳+）和阳性物质的负物质（阳－），阳性物质的负物质即是上边讲到的反物质。阴性物质一分为二为阴性物质的正物质（阴+）和阴性物质的负物质（阴－）。他们还可以再细分下去，即所谓“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”因此，我们人类至今对于宇宙的物质世界的认识还只是很少一部分，对未知世界的探索还有着十分漫长和遥远的路程。随着科学技术的发展，人们对未知世界的认识将会不断地由必然王国走向自由王国，整个阴性物质世界的高能量（超光速）将会用来更好地造福人类，如解决能源危机、火箭的推进速度、遥远宇宙天体的通讯技术以及人类自身的生命长寿等问题。