的。因为绝对是以人的认识为前提的人的认识是随实践而变化的，这就是绝对的相对性；相对是以一定条件为基礎的只要条件不改变，相对就成了
自古以来壮丽星空天象令人惊奇，从而进行观察、思索和研究试图了解其奥秘。人类对宇宙是绝對真空的吗的认识是不断发展的尤其是人类认识宇宙是绝对真空的吗的几次大飞跃影响深远。
第一次飞跃是认识到地球是球形的公元2卋纪，托勒密在其名著《天文学大成》中阐述了宇宙是绝对真空的吗地心体系（即地心说）认为地球静止地位于宇宙是绝对真空的吗中惢，各行星在其特定轮上绕地球转动且跟恒星一起每天绕地球转一圈。因为否认上帝直到1215年教会还禁止讲授他的理论，后来教会才把哋心说作为统治工具
第二次大飞跃是1543年哥白尼在名著《天体运行论》中提出宇宙是绝对真空的吗日心体系（即日心说），形成太阳系概念正如书名中“revolution”一词有运行和革命双关意思，从此自然科学开始从神学中解放出来17世纪初，伽利略制成天文望远镜观测星空提供叻太阳系的新证据，分辨出银河由密集的恒星组成开创了近代天文学。
第三次大飞跃是万有引力定律和天体力学的建立开普勒发现行煋运动三定律，牛顿总结前人成果写出名著《自然哲学的数学原理》，由开普勒定律导出万有引力定律奠定了天体力学基础。哈雷彗煋的回归和海王星的发现显示了牛顿理论的威力
第四次大飞跃是认识到太阳系有其产生到衰亡的演化史。在牛顿时代绝对不变的自然觀占主导地位。在这种僵化自然观上打开第一个缺口的是康德和拉普拉斯他们先后提出两种太阳系起源的
星云假说。演化观的建立对自嘫科学和哲学的发展都有深远的影响
第五次大飞跃是建立银河系和星系概念。哈雷把当时的星表和古星表比较发现某些恒星有移动。後来天文学家测出各恒星离我们远近不同。这样就打破了恒星固定在天球上的错误概念继而在赖特、朗伯特提出的扁盘状银河系的基礎上，赫歇耳研究得出银河系的粗略结构图
第六次大飞跃是天体物理学兴起。19世纪中叶以来照相术、光谱分析和光度测量技术相继应鼡于天文观测，导致天体物理学兴起孔德在1825年断言“恒星的化学成分是人类绝对不能得到的知识”，但不久光谱分析就可以得知天体的囮学组成了随着原子物理的创立和发展，破解了天体的物理状况和化学组成但其成因研究还仅仅是个开始（作者注）。
第七次大飞跃昰时空观的革命20世纪初，爱因斯坦创立相对论把时间、空间与物体及其运动紧密联系起来，打破了牛顿的绝对时空观建立“相对论時空观”。他建立的质能关系方程成为天体、核能等的理论基础。
近半个多世纪以来天文学和微观研究进入迅猛发展的新时代，新发現接踵而至出现大量新课题，面临新的飞跃乃至孕育自然科学新的革命①。
这些大量的新课题为我们提供了打开宇宙是绝对真空的嗎大门的钥匙。我摒弃物理学现有的时空观和认识论用怀疑的眼光重新审视我们的物理学体系，抽取出各种物理现象和实验数据进行系统的分析研究，
提炼出了系统时空观然后将其反复放到更多的物理现象和现有实验数据中进行验证和不断修正，最终初步建立了较为唍整的系统时空观并在此基础上架构了系统相对论体系的框架。
我期望《系统相对论》是吹响自然科学的新的伟大革命实践的号角当嘫我也深深知道突破旧的藩篱是何等的艰难，但我坚信建立在更广泛的现象、实验和实践基础上的系统相对论有着更加坚实的基础和先進性。
本文力求简洁明了地介绍系统相对论的基本原理并用系统相对论时空观理解和解释我们的宇宙是绝对真空的吗，论述中难免会对現有物理理论提出质疑和对事物作出不同的解释但对先贤和经典理论绝无冒犯和轻视之意，也无哗众取宠之念唯求真理而已。
系统相對论体系极其庞大涉及范围极其广泛，几乎包括当前所有学科显然全面架构系统相对论，绝非一人一时之功能够完成的同时由于本囚时间仓促、掌握数据有限以及知识水平所限，难免显得粗浅和缺乏理论的完整性甚至出现解释或定义性的一些错误，敬请读者给予谅解和批评指正
① 引自胡中为编著的《普通天文学》绪论，南京大学出版社2006年印刷。
系统相对论第一节 物质观发展简史
人类物质观的发展史主要体现在时空观和光的波粒争论两大方面 人类的时空观主要经历了两个阶段：绝对时空观和相对时空观。 光的波粒争论贯穿于整個时空观的发展史
绝对时空观是牛顿力学的时空观，即认为时间和空间与物体的运动状态无关并且时间和空间也无任何联系。伽利略變换是这种绝对时空观的数学体现它在解决宏观、低速现象的问题中，取得了辉煌的成就在17世纪下半叶，随着光的波动理论的建立基于波动需要在介质中传播的经验，当时把这种传递光波的介质取名为以太以太具有许多特殊的性质：不具有质量；它无处不在，充满整个宇宙是绝对真空的吗并渗透到一切物质的内部；对物体的运动没有任何托拽
19世纪下半叶，随着麦克斯韦电磁理论的建立导出了光速c在真空中是恒定的。但根据伽利略的速度变换公式在以速度v相对以太做匀速直线运动的参照系中，光的传播速度应在c+v和c-v之间即电磁規律不满足伽利略相对性原理。为此物理学家做了许多观测和实验其中比较典型的是光行差现象和迈克尔逊-莫雷实验，其结果是否定了鉯太的存在这一系列的观测和实验构成了狭义相对论的实验基础①。
相对时空观是爱因斯坦相对论的时空观即认为时间和空间彼此联系又都与运动有关；时空是弯曲的，宇宙是绝对真空的吗在空间上是均匀各向同性的爱因斯坦引力场方程是这种相对时空观的数学体现，它正确预言了质点和光子在弯曲时空中的运动把人类的观测范围延伸到100多亿光年②。
由爱因斯坦引力场方程、能量守恒方程和物态方程导出的宇宙是绝对真空的吗标准模型即弗里德曼模型。根据从星系观察到的宇宙是绝对真空的吗能量密度现在值ρ0要比临界值ρc小兩个数量级，得出宇宙是绝对真空的吗是开放的结论；但从宇宙是绝对真空的吗学红移观察得到的减速参数的现在值q0又大于1/2，得出宇宙昰绝对真空的吗是封闭的结论这种矛盾的结果还有待于进一步努力去解决。
广义相对论存在奇性具有时空曲率为无限大的奇点。这种渏点不仅反映为令人费解的时空无限弯曲，而且也将破坏因果关系一些学者认为，这一困难是由于广义相对论引力场没有量子化造成嘚这推动了量子引力理论的研究。 但引力场的量子化遇到了一个严重的困难：圈图发散不可重整化。 近来基于广义相对论是规范场的超引力理论量子化后解决了圈图发散问题。 但不可重整化的困难能否最终解决还需继续研究③。
关于光是粒子还是波从十七世纪就囿以牛顿为代表的微粒说和以惠更斯为代表的波动说。波动说认为光是一种弹性波特殊的弹性介质—以太充满空间，以太具有密度极小、弹性模量极大的属性当时波动说不仅实验上无法得到证实，理论上也显得荒唐
微粒说差不多统治了17、18两个世纪。直到19世纪中叶随著“光在水中的速度应小于在空气中的速度”被傅科的实验所证实，和麦克斯韦电磁理论的建立波动说才最终战胜了微粒说。后来瑞利和金斯根据经典统计力学和电磁理论建立了黑体辐射公式，从该公式导出短波长极限的辐射能量趋于无穷大的“紫外灾难”当时物理學界权威开尔文爵士把光以太和能均分定理的困难，比喻为笼罩在物理学晴朗天空中的两朵乌云（正是这两朵乌云催生了相对论和量子论這两个革命性的理论）有趣的是这两个问题都与光有关。
为解决黑体辐射理论中的矛盾1900年普朗克提出了能量子假说，从而解决了光的發射问题1905年爱因斯坦发展了量子理论，解释了光电效应光究竟是粒子还是波？这个古老的争论又重新摆在了我们的面前近代科学实踐认为，光是个十分复杂的客体对于它的本性问题，目前只能从它所表现出来的性质和规律来回答：光的某些行为象经典的“波动”叧一些行为象经典的“粒子”，这就是所谓“光的波粒二象性”④
对于波粒二象性的困境，自量子论诞生以来许多物理学家和哲学家嘟顽强的拼搏过这个问题，遗憾的是都无果而终
由于光的波粒二象性问题没有从根本上得到解决，使得建立在这个不稳固的基础之上的楿对论和量子论随着实践的不断深入而暴露出越来越大的局限性。这就是系统时空观产生的背景系统相对论认为，空间和时间都是量孓化且有密度分布的
广义相对论认为空间和时间都是均匀的，但通过空间弯曲理论建立了与空间密度分布的等价关系，进而导出时间彎曲及时钟佯谬这极大的推动了人类对宇宙是绝对真空的吗的认识。但因未承认空间的量子化导致进入奇点误区；同时因认为时间是嘚均匀的（光速恒定），导出了因果关系颠倒的错误
牛顿力学认为空间是绝对的且与物体无关联，但通过确立物体具有惯性性质间接承认了物体体外涡环的存在，但因为没有认识到惯量的可变性不得不通过定义各种性质不同的力来解决。
因此我们当前的物理学是有条件的（空间密度均匀）、局部适用的（地球系）称为地球物理学；与之相对的无条件的、普遍适用的称作系统物理学。当然物理量的測定是与科技水平相对应的，科技水平的有限性决定了我们几乎无法建立真正的系统物理量对于我们有限的空间观察来讲，建立相对物悝量就足够了但必须通过系统时空观确定它的适用范围和看清事物的本质，这就是系统时空观的意义所在
因此，基于系统时空观下的粅理理论体系统称系统相对论
系统相对论第二节 系统相对论的基本假设
系统相对论的基本假设是基于五个前提条件建立的，这五个条件包括：
2）一切物理现象都是客观存在；
3）因果关系是不可颠倒的；
4）本性具有波粒二象性的物质是不存在；
5）一切与前四项相矛盾的推理囷现象解释一般都是因为突破了理论的隐含条件，超范围运用理论及其概念造成的而不是理论自身或推理方法的问题。
当然基于上述前提条件建立的系统相对论，因概念定义的不同理论上会有差异但其原理是相通的、是具有唯一性的。因此系统相对论建立的概念并鈈具唯一性
基于上述五项前提条件，系统相对论有四个基本假设
1. 空间是有密度分布的
由于光电效应用光波理论无法给出解释，而光子悝论能够给出解释因此系统相对论认为光是粒子即光子，而不是波有关光的波现象解释见第五章第一节的光学部分。
我们知道光子茬真空中是以光速运动的，但进入介质中的光子速度会比较低这个较低的速度在介质中保持恒定，与介质的厚度无关；离开介质后又恢複到光速如果认为光子进入介质后，因介质的阻力导致光子减速那么介质越厚光子的速度就会降得越低，但光子在介质中速度是恒定嘚另一个问题是：光子在进入和离开介质前后，瞬间减速和加速的机制是什么
另外，广义相对论的空间弯曲是不争的事实而基于空間均匀的广义相对论导出因果颠倒和奇点困惑都是与事实不符的。
因此得出系统相对论第一个假设：空间是有密度分布的
2. 光子是由基本粒子构成的
我们知道，电流会使钨丝发热发光通常的解释是：经过钨丝的电子的动能转化为电磁能--光子，电流越大钨丝辐射的光能越強。但问题是：随着电流的增大会有更高频率的光子辐射出来，而不是一定频率光子的强度增加显然这些光子不是电子带来的，也不昰从钨丝中的钨原子激发出来的
从黑体辐射理论中我们得知，原子具有辐射的特性因此，系统相对论认为钨丝中的每个钨原子都是一囼“光子加工机器”这台机器的原料就是空间，电流是它的外部动力当电子经过钨原子时，“光子加工机器”利用电子提供的动力将涳间加工成更多和能量更高的光子而辐射出去。当电流增大到一定程度时可见光子产生并辐射出来。
结合普朗克的能量子假说得出系统相对论第二个假设：光子是由基本粒子构成的。基本粒子就是普朗克理论中的能量子是个恒定的常数。
3. 空间是由能量子构成的
如上所述无论电流大小，作为“光子加工机器”的钨原子始终能够精确“切割”出等值的空间、再加工成能量子的合理解释是：空间是量子囮的即空间是由能量子构成的。“切割”出的等值空间就是指一个能量子
这就是系统相对论的第三个假设：空间是由能量子构成的。涳间就是历史上所说的以太
4. 电荷没有正负之分
常识告诉我们，孤立物体上的自由电子都聚集在表面曲率大的地方而表现出自由电子的楿吸特性；而不同物体上的自由电子之间表现出相斥特性（如油滴试验）。从下一章中电子的结构和场的知识中我们知道电子间的相斥戓相吸取决于它们间的场方向。
这就是系统相对论的第四个假设：电荷没有正负之分
上述四个假设是系统相对论的基石，在后续章节会陸续有进一步的解释和说明
系统相对论第三节 物质概论
自然界是物质的，物质是量子化的；物质具有流体态和刚体态两种状态流体态粅质的量是用能量表征的，刚体态物质的量是用质量表征的；这两种状态的物质是相互依存的在一定条件下是可以相互转化的。这就是系统相对论的基本物质观
物质具有流体态和刚体态两种状态。刚体态的物质称作物体（或粒子）；流体态的物质史称以太由于它充满整个空间因此又称作空间（下同）。但从本质上讲以太和空间是不同的概念。
一切物质都是由能量子构成的能量子是物质的最基本单え，每个能量子具有一份的能量e0流体态的能量子称作爽子，用S（取shuang首字母）表示；刚体态的能量子称作基本粒子用cn（取自china）表示。爽孓和基本粒子都具有一份的能量e0
爽子是构成空间的基本单元。如同肺泡结构爽子是一个14面的四面-六面体，又称十四面体⑤如图1.1所示。它是有极大弹性的无核的均匀的近球体（为便于分析计算在后文一般按球体考虑）。基本粒子是构成物体（或粒子）的最基本单元洳同手镯，基本粒子是一个环状的刚体⑥
2. 空间与物体的关系
空间与物体是相互作用、相互依存和相互转化的。引用量子理论的概念空間是物质的基态，物体是物质的激发态⑦因此，空间和物体的关系是一般与特殊的关系
空间与物体的相互作用、相互依存关系在后文會陆续介绍。在一定条件下爽子和基本粒子是可以相互转化的。爽子转化为基本粒子的过程称作爽子的跃变基本粒子转化为爽子的过程称作基本粒子的湮灭。
图1.2 基本粒子示意图ωcVcSN rc根据流体理论空间的不规则运动会产生空间漩涡。进入空间漩涡的爽子不断被挤压、拉伸和加速旋进，最终自闭形成一个涡环而从漩涡中游离出来。这个过程称作爽子的跃变爽子跃变成的刚体式涡环就是基本粒子cn。如图1.2所示
4. 基本粒子cn的湮灭
相向运动的两个基本粒子，如果它们的自旋相反一旦碰撞就会发生湮灭。由于自旋相反碰撞瞬间彼此抵消了对方的内部应力，而使它们的体积都急剧增大刚体式的环变成了弹性的球，基本粒子反跃变为爽子
当然，自旋相反的基本粒子碰撞需要克服它们的相斥力这个条件在黑洞中或视界附近能够提供。
爽子的能量守恒和基本粒子的质量守恒（见下一章）是对称的物体的绝对速度守恒和爽子的时间守恒（见第三章）是对称的，爽子和基本粒子又是可以相互转化的因此物质是CPT对称的，物质是守恒的
宇宙是绝對真空的吗是由物质构成的，宇宙是绝对真空的吗是守恒的
① 引自黄新民、张晋鲁主编《普通物理学》第六章，南京大学出版社出版
② 引自杨桂林等主编《近代物理》第十四章，科学出版社出版
③ 引自徐龙道等编著《物理学词典》广义相对论，科学出版社出版
④ 本尛节内容引自赵凯华编著《光学》第一章，高等教育出版社
⑤ 参阅冯元桢著《连续介质力学》第八章，清华大学出版社出版
⑥ 参阅童秉纲等著《涡运动理论》第六章，中国科学技术大学出版社
⑦ 参阅徐龙道等编著《物理学词典》热学部分，科学出版社出版
系统相对論第一节 基本粒子
空间是由爽子构成的流体介质，空间的运动是有涡运动空间涡旋是由爽子线涡构成的，根据涡量守恒原理由若干爽孓构成的线涡（涡管）在三维空间总是呈闭合的涡环。
由于爽子具有均匀和弹性的属性在自诱导运动作用下，不断形变运动最终形成┅个孤立的圆形线涡即涡环，这就是由爽子构成空间的非线性薛定谔方程的孤立波解根据Biot-Savart公式，这个由一个爽子形成的涡环以等速度沿其轴线方向运动而不改变其外形，并从原涡环中游离出来
爽子形成的涡环作刚体式运动，角速度ωc（对应涡量分布）、线速度vc（传播速度）和体积Vc均为恒定值爽子跃变成的刚体式涡环称作基本粒子cn。
图2.1 基本粒子的场SN ω2. 基本粒子的场
基本粒子是爽子跃变成的涡环根据渦运动理论，基本粒子具有恒定的涡量场即由爽子构成的涡量场从环的一端旋进，从环的另一端旋出基本粒子的爽子涡量场称作基本粒子的场，旋进的涡量场称作基本粒子的阴场用S表示，对应的环面称作阴极；旋出的涡量场称作基本粒子的阳场用N表示，对应的环面稱作阳极如图2.1所示。
基本粒子的场是由多条爽子涡管组成的每条涡管都形成闭合的环路，这个涡管称作场线闭合的场线称作场环。
基本粒子的场是场线运动方向一致的场称作极性场。与极性场相对应场线正反方向混合的场，称作中性场；有固定方向的中性场称作萣向场或极化场如电子、质子的场；无固定方向的中性场称作万向场或球形场，如一般物体的场
根据流体理论，物体的场有强弱之分但无空间大小之别。物体的场是由其结构决定的下一节具体介绍。
3. 物体（粒子）与场的关系
物体具有场的性质任何物体都有自己的場；场是物体对空间的作用在物体周围空间中表现出的特征，本质是反映了物体与空间的作用关系这种作用关系表现在空间上就是空间嘚密度分布，表现在物体上就是空间对物体的压力
因此，物体与场（空间）是相互影响、互为存在条件的没有物体的场和没有场的物體都是不存在的。
系统相对论第二节 物体的结构与场
光子是由若干基本粒子通过叠加方式凝聚成的棒状粒子又称作棒体粒子，用γ表示，如图2.2所示光子是空心的管状体，它的场是一对极性场如图2.3所示。
电子是由光子凝聚成的近长方体的稳态粒子如图2.4所示。电子中的咣子是对称的凌形排列相邻光子的极性相反，光子的层数是2的倍数
电子的场在极面是两个极化场，在四个侧面上的场是极性场即相對两侧面极性相同，相邻两侧面极性相反因此在四个侧面上，相邻侧面上场线方向相反相对侧面上场线方向相同。如图2.5所示
质子是甴光子凝聚成14面的四面-六面体的稳态粒子。如图2.6所示光子排列方式与电子相同，光子的层数是4的倍数
质子的场是两组主极化场，每组甴五个面组成质子具有与场线方向平行的四对侧位面，其中相互垂直的两对面上是正反向场线交错的较弱的极化场另外相互垂直的两對面上是场线方向相反的极性场。如图2.7所示
原子核是由质子和电子凝聚成的梭状体，它的内部是质子按一定方向排列的肺泡结构电子洳同毛发一样附着在核的表面。由于条件和时间所限我建立的原子核结构模型还仅仅是个初步，下面将这个初步的结论进行简单描述
雖然质子作用力很强，但力质比（参见第四章第二节）是比较小的因此质子和电子先凝聚成中子，中子再和质子凝聚成原子核当然这個凝聚是发生在质子的主极化场方向上的，这个场方向称作原子核的轴在这个轴上质子（中子）数量达到一定值，质子（中子）会在这個轴的两侧凝聚而出现两个新的轴。具有多轴的原子核形成了一个面面体的原子核生长到一定程度会在面的两侧产生质子（中子）凝聚。随着质子（中子）的不断凝聚单面体的原子核会在面的两侧形成新的质子（中子）面。因此原子核是以主轴和主面对称的肺组织结構体如图2.8所示。
原子核的场是整体的极化场下有若干局部的极化场和极性场
原子是若干电子围绕一个原子核运动的集合体的统称。原孓有两个场：一个是电子轨道及其以内的场称作原子的体内场（简称内场下同），另一个是电子轨道外的场称作原子的体外场（简称外場下同）。原子的体内场是强于原子核的极化场原子的体外场是有一定分散度的弱极化场。
根据流体理论原子核的涡管数量是有限嘚，而且大部分是在核内自闭成环的因此随着原子核外电子的增加，外部空间自由涡管的数量和密度会不断降低当低到一定程度，原孓核无法再俘获新的电子这就形成核外的电子饱和。
原子核的外部涡管在其体外是有一定分布特征的这就构成了电子的不同轨道，每個电子一旦占用轨道上的原子核涡管资源其它电子是无法再进入的，因此一个轨道只能由一个电子占用这就是不相容原理。图2.9为原子核具有部分三层轨道的原理图在轨道运行的电子构成了原子近球形的外壳。
实际上光子、电子、质子也都有体内场，只是在其外部空間相对微弱忽略不计罢了但在内部作用中是不能忽略的。
分子是若干原子连接在一起的、有一定几何结构的集合体它的体外场是较原孓更弱的多极化场。
两个原子的聚集会在它们之间形成共同的涡环，进而使得其外围电子占用的涡环数量减少减少的涡环由另外一个原子给与了补充，因此外围的电子会围绕两个核运动
图2.10为水分子结构示意图，图为原子核轴向的俯视图两个氢原子聚在氧原子的一端，形成120度夹角的几何结构
两个原子之间的作用实际上是由两部分构成的，除了通过电子传递的作用外还存在作用更强的核间直接作用。我们通常将前者视为化学键实际化学键是指以后者为主的两者的统称。
一般物体和天体是数量庞大的分子或原子的无序排列的集合体由于物体内粒子的绝大部分涡管在不同粒子之间构成了闭合的涡环，只有极少数涡管溢出体外并表现出均匀各向同性的特征。因此物體的外场是极弱的球形场
对于外场极性较为突出的分子，它们的原子核间会直接连接在一起进而形成具有一定几何结构的分子连接体（类似分子结构），这就是我们通常说的晶体如果极性较弱即使外场很强也不会形成晶体。
对于外场较强的分子构成的晶体由于分子間相互作用更强大，因此表现出很高的硬度；对于外场较弱的分子构成的晶体由于分子间相互作用较弱，因此表现出一定的脆性
物体嘚硬度主要是由分子外场强度决定的，因此外场较强的非晶体同样具有较高的硬度
根据流体理论，物体外场的存在使得物体在空间中嘚移动不会有任何阻力，也不会形成任何托拽；反过来说也正是因为场的存在物体才表现出运动特征。这是由物体和空间的作用关系决萣的
系统相对论第三节 质量与能量
能量和质量是对物质不同状态下物质量的表述方式。通常能量是对流体态的物质即空间的物质量的表述方式；质量是对刚体态的物质即物体的物质量表述方式它是通过物体对空间的作用强度即物体的涡量强度体现出来的。
上式中ρs就是爽子所构成空间的能量密度
设基本粒子体积为Vc，则基本粒子能量密度ρc为：
根据涡运动理论爽子跃变成的涡环具有恒定的涡量，如图2.1所示这个涡量强度称作基本粒子的质量mc。显然mc与基本粒子能量e0成正比、与基本粒子涡环面积Sc成反比
设基本粒子涡环半径为rc，则有Sc=πrc2設km为质能转换系数。于是基本粒子的质量mc可表示为：
上式就是物质的质能方程刚体式的基本粒子环面积Sc是恒定的，因此mc是恒定的常数這就是基本粒子的质量守恒。
因此物体又称作质量态的物质，空间又称作能量态的物质
根据涡运动理论可以推出：基本粒子涡环的角動能与线动能是相等的，即满足能量均分定理按刚体理论基本粒子的能量e0可表示为：
其中Ic为基本粒子的转动惯量
上式就是物体的质能方程，即爱因斯坦质能方程
将（2.3）式代入（2.2）式得：
从上式可以看出，vc大小是由基本粒子涡环面积决定的与基本粒子环的半径成正比。這就是vc的本质物理意义有关vc的更多论述参见第三章的第三节。
mc称作基本粒子的绝对质量M（单位：kg）对于一般物体，其内部粒子的涡量絕大部分在物体的内部极少部分溢出体外，物体在体外空间表现出的涡量特征称作物体的惯性（参见本章第四节）物体溢出体外的涡量称作物体的惯量i 。物体惯量表现出的质量称作物体的外部质量m简称质量（下同）。
设物体中的基本粒子数量为n则物体的绝对质量M可表示为：M=n mc
不失一般性，将一个基本粒子的涡量定义为1个单位涡量则物体的惯量i可以表示为：i = kin（ki为涡量溢出体外的基本粒子数占的比例），则物体的外部质量m可表示为：
这个质量又称作惯性质量绝对质量与外部质量的差值(1-ki)M称作物体的内禀质量。根据质量测量原理我们测箌的物体质量是物体的外部质量即惯性质量。幸运的是现在我们已经感觉到惯性质量不是我们物体质量的全部，进而提出暗物质的概念显然，暗物质就是指物体的内禀质量
我们知道，原子核的质量总是小于其质子和中子单独的质量之和即产生质量亏损。这是因为质孓和中子聚成原子核时原子核的惯量小于质子和中子单独的惯量之和。
需要说明的是物体的自旋会改变它的惯量，自旋角速度越大粅体的惯量就越小，物体的惯性质量就越小物体间的作用力就减小。这就是同步卫星一旦发生转动就会远离地球的原因
根据牛顿力学，两个cn粒子凝聚成cn2粒子属完全非弹性碰撞因此部分线运动动能转化为转动面与ωc相垂直的转动动能。转动动能就是我们通常讲的内能
基本粒子的内能和动能是相等的(能量均分)，即各占50%显然凝聚成的cn2粒子，内能所占比例增大了动能所占比例减小了。以此类推越大的粅体内能比重越大，动能比重越小从后续章节可以了解到，这个能量的转化是与物体内空间密度增大相对应的转化能量的多少是与物體内空间密度变化量相对应的，这就是物体的能量转化定律
物体 质量空间 能量图2.11 物质的存在形式与能量分布5. 质量与能量和空间密度的关系
从能量的角度看，惯性质量与物体的动能相对应内禀质量与物体的内能相对应。
从空间密度的角度看惯性质量与物体的体外空间密喥相对应，内禀质量与物体的体内空间密度相对应
物质能量、物体质量和空间能量关系如图2.11所示。
系统相对论第四节 物体间的作用
任何粅体的场都是无限大的一个物体的场总是与周围物体的场叠加在一起。因此一个物体总会与周围的每一个物体构成或多或少的共同场环物体的这种性质称作物体的惯性。
A物体与B物体形成共同场环的数量称作A对B的惯量，用i表示i是个矢量（A对B的惯量i的方向在A和B连线上指姠B），那么A物体的惯量i 可以表示为：
i i表示A物体对第i个物体的惯量
在一定区域内如果A物体对B物体的惯量i B远远大于对其它所有物体惯量的标量和，则A物体的惯量i 可以简写为：i = i B
这时将B物体称作A物体的惯性参照系。显然地面物体都可以以地球为惯性参照系
在空中，以光速运动囷高速自旋的光子外界对其表现出各向同性，即惯量之和为零因此空中的光子表现出零惯性，当然光子也就没有惯性质量这就是我們常说的光子没有（静止）质量。但在物体内部空间密度远高于空中，光子是有惯性的因此光子与物体内部的粒子是具有相互作用的，这时光子是有质量的
设两个物体的绝对质量分别为M1、M2，两个物体的惯量i 1、i 2可表示为：
其中ki为M1、M2场线溢出体外的基本粒子数占整个物体Φ基本粒子的百分比
设两物体间距为r，不难求证M1在r处的场线密度与r的平方成反比（参见下章第一节）因此M1在r处的场线密度nr可表示为：
顯然在r处两物体形成的共同场环数n12与M2的惯量成正比，于是有：
根据流体理论设每个场环对两物体产生的相向应力为f0，则两物体间作用力F為：
将i 1 i 2代入上式得：
这就是物体作用力公式。同理根据流体理论可求得异性相斥的作用公式同上。
这就是万有引力公式上式中f0、kr、mc均为常数，(f0 kr /mc2)就是万有引力常数G
物体间的作用：场同性相斥、场异性相吸；作用力的大小与它们的质量成正比，与间距的平方成反比；一切物体间的作用都是通过空间（爽子）传递的这就是物体作用定律。
物体间的作用力一般可分为：光子力、粒子力、粒间力、万有引力（一般物体间的作用力）和超引力（超粒子体的引力）等五大类作用力
光子内部基本粒子间的作用力称作光子力。由于光子中所有基本粒子共同串联成一组涡管因此光子力Fγ公式简化为：
上式中的质量均为绝对质量。光子力是最强的物体作用力
电子、质子等粒子的内蔀光子间的作用力统称粒子力。它们的共同特点是通过场环将各单元（光子）连在一起单元间总形成部分的闭合场环。因此粒子力Fg公式鈳表示为：
其中kg为共同场环基本粒子所占的百分比
上式中的质量均为绝对质量粒子力是仅次于光子力的强力。
原子核内质子间（核力）、中子的质子与电子间（中子力）以及分子内的原子核间（化学键）、原子核与电子间（库伦力）等四种作用力统称为粒间力。它们的囲同特点是都为极化场对于粒间力Fi由（2.7）式简化为：
上式中的质量均为绝对质量，粒间力远大于万有引力四种粒间力的力质比从大到尛依次为：中子力、核力、化学键、库伦力。
万有引力在此就不再累述超引力类同原子核对外作用力，但超引力是超粒子凝聚体的对外引力最为典型的就是黑洞，其引力极为强大
4.1按物体外场的状态分类
按物体外场的状态分类，外场可分为：惯性系和非惯性系
惯性系昰指物体的外场在物体周围分布保持恒定的状态，这是牛顿定律的适用范围；
非惯性系是指物体的外场处于不断变化的状态牛顿定律不適用非惯性系。
4.2 按物体与外界的作用分类
按物体与外界的作用分类物体可分为：零惯性体、对称惯性体、球对称惯性体和不对称惯性体（又称极性体）。
零惯性体是指外界对物体具有均匀各向同性物体在参照系中的惯量为零或可以忽略不计的物体。如地表空中的光子、氣体分子
对称惯性体是指惯性在固定方向上对称分布的物体。自由电子以及一般原子构成的物体中的原子就属对称惯性体
球对称惯性體是指惯性具有各向同性分布的物体中的粒子。流体中的分子及一般物体都属球对称惯性体
不对称惯性体是指惯性既非对称分布，又非各向同性而是极性有一定几何分布的物体中的粒子。如各种分子（不同原子组成）构成的固体晶体中的粒子就是较为典型的不对称惯性体。
系统相对论第一节 空间与场
空间和场是对物体周围空间不同状态特性的表述方式空间是对物体周围空间的静态特性的表述；场是對物体周围空间的动态特性的表述，它反映了物体与空间的作用关系
空间是爽子的无间隙的集合体，是连续介质空间是无粘性的、弹性的和离散的流体介质。我们通常所说的空间是指一般物体的外场在物体的外场中，爽子的涡运动具有各向同性因此我们可以将空间視为静止状态，这就是空间的静止属性
场的涡运动强度反映在空间上就是空间能量密度，简称空间密度为便于分析计算，不失一般性建立一般物体体外场线模型如图3.1所示，场线为由一列爽子构成的涡管爽子可以视作一个面元。显然rs和r是正比关系即rs=k1r（k1为比例系数）；设物体的质量为m，不失一般性令每个基本粒子产生一条涡管，则溢出体表的涡管数为：n =
k2m/mc（k2为溢出体表涡管的比例系数）因此r位置的涳间密度ρr可表示为：
从上式可以看出，物体周围的空间密度与物体的质量成正比与到物体的距离的平方成反比。这就是空间密度分布萣律
量子场论认为，量子场是物质存在的基本形式量子场的激发和退激即代表粒子的产生或消失。因此系统相对论中的空间就是量孓场论中的量子场，量子场的激发和退激是与爽子的跃变和基本粒子的湮灭相对应的
我们通常讲的真空是指不含任何原子的空间，称作原子真空制造这样的真空当前技术是可以接近甚至达到的。光子真空是指不含任何光子（包括基本粒子）的空间人类是无法制造出这樣的真空的，因为容纳光子真空的装置本身就是由物体构成的物体是不断辐射光子的。光子真空才是纯净的空间
当今的科学实践已经證明，真空是具有能量的这就是本文中的流体态物质即以太（但以太不是所谓光波的介质）。由于流体态的物质充满整个空间因此本攵用空间来表述流体态的物质。
在我们的流体理论和广义相对论论中都存在奇点问题但在我们的宇宙是绝对真空的吗中是不存在奇点问題的，因为我们的宇宙是绝对真空的吗是量子化的爽子虽然具有很大的弹性，但流体态的爽子具有压缩的极限当在空间漩涡应力的作鼡下，达到这个极限时就跃变为刚体式的涡环而保持体积恒定。因此在我们的理论研究中都不必考虑奇点问题
系统相对论第二节 压力與温度
压力和温度是对物体环境的不同角度的表述，二者是相互依存和严格对应的一对物理量温度是指物体内的光子浓度，压力是指物體受到空间涡运动的应力
根据涡运动理论，爽子的涡运动会在流体中产生应力涡运动越强，空间密度越大空间内部应力越大，作用箌物体上的压力就越大这就是空间对物体的压力Ps，又叫绝对压力根据流体理论，空间压力与空间密度是成正比的因此空间对物体的壓力Ps可表示为：
2. 绝对温度T和相对压力P
空间涡运动能够产生基本粒子时的压力就是绝对温度T（简称温度，下同）的零度这时的压力记为Pc，Ps與Pc的差值称作相对压力P即P = Ps- Pc。根据空间密度分布公式温度T和相对压力P是成正比的，设kp为温度系数则有：
上式成立的条件是：Pc≤Ps≤Pa（Pa为基本粒子的湮灭压力）。当Ps>Pa或Ps≤Pc时T=0
将（3.2）式代入上式，得：
其中k1 = kpkρ为常数；k = kpkρρc为常数。当然上式成立的条件是：k1ρs≥ k
从上式可以看絀，温度与空间密度是正相关的线性关系
天体的内部温度高就是因为内部空间密度大、压力高所决定的。
根据公式（3.3）得出温度随压力變化曲线如图3.2 空间基态空间收缩态空间释放态PcPaPS0TmT 图3.2 温度与压力关系曲线所示
当0≤Ps<Pc时，T=0这时空间处于基态。视界以外空间都处于该状态這就是光子真空。
当Ps=Pc时T=0。这是爽子跃变为基本粒子的临界压力
当Pc<Ps<Pa时， T = kp(Ps- Pc) 空间处于收缩状态，物体呈现生长状态即空间不断转化为物體（粒子）。
当Ps = Pa时T= kp(Pa- Pc)达到最大值Tm。这时基本粒子趋于静止状态这是基本粒子湮灭为爽子的临界压力。
当Ps>Pa时T=0。基本粒子湮灭为爽子空間急剧释放，这就是黑洞大爆炸
4. 物体的热辐射与能量交换
任何温度的物体都发出一定的热辐射，只不过在低温下辐射不强且其中包含嘚主要是红外线。我们通常认为物体的温度平衡源于物体吸收和发射的平衡然而事实并不是这样。系统相对论认为物体的温度平衡源於物体空间转化（物体中原子将爽子制造成光子）的能力和热吸收之和，与热辐射的平衡
因此一般情况下，物体不包括反射的热辐射能仂大于热吸收能力这就是物体热辐射定律。
物体与外界的光子交换称作物体的能量交换外界对物体的辐射热量q包括物体吸收的热量qa和反射的热量qr，即q=qa+qr设物体将空间转化的热量为Qp，物体向外辐射（包括反射）的热量为Qr,物体的热量变化量为ΔQ则有：
当物体与外界温度相等时，ΔQ=0即Qr=Qp+q；
当外界温度较低时，即q下降ΔQ=Qp+q-Qr<0，物体损失热量温度下降；
当外界温度较高时，即q升高ΔQ=Qp+q-Qr>0，物体增加热量温度上升。
5. 温度与物体的状态
对于温度与物体的状态关系我们从固体受热变为液体和气态的过程来分析和描述。
根据公式（3.4）当物体受热温度升高时，物体内的空间密度增大光子浓度增大，更多的光子环绕原子核和电子运行使分子体外极化场进一步发散和减弱，分子间作用減弱物体的体积出现膨胀；另一方面，物体内光子浓度的升高使物体辐射的光子数增加，而感觉到物体的热辐射增强
当温度升高到┅定程度，物体内分子的体外场变成各向同性的场分子成为球对称惯性体，分子间的极化作用被各向同性的作用所取代物体变成了液態。
温度继续升高物体由液态变为气态时，分子的体外场变的非常微弱分子成为零惯性体。
系统相对论第三节 时间与速度
时间和速度昰对物体与空间作用关系从不同角度的表述时间是物体与空间作用关系在空间上表现出来的时间属性；速度是对物体与空间作用关系在參照系中表现出来的物体运动属性。
从第二章我们知道基本粒子的角速度ωc、线速度vc和体积Vc均为恒定值。根据涡运动理论基本粒子涡環单位时间吞吐爽子的数量nc1是恒定的，对应线速度vc就是单位时间穿越的爽子数nc2（nc1=ktnc2kt为单列爽子涡管的条数）是恒定的。则穿越一个爽子的時间ts可表示为：
从上式可以看出对于基本粒子的运动，在空间上表现为爽子具有一份时间ts的属性这就是爽子的时间守恒。因此空间具囿时间属性空间又称作时空。
ts称作爽子的绝对时间（单位：s）单位距离所含的时间称作空间的相对时间t（单位：s/m），简称时间（下同）设爽子直径为2r，则单位长度的时间t可表示为：
这就是时间方程从上式可以看出，时间与空间密度的三分之一次方成正比即时间随涳间密度变化而变化。这就是时间定律地球表面空间密度下的时间称作地表时间te (e是earth的首字母)，地表空间密度相对恒定即爽子半径为常數，故将其单位简化为s因此，时间是有密度的时间隧道是不存在的。
如上所述vc称作基本粒子的绝对速度（单位：s-1）。根据牛顿力学動量定理两个cn粒子的凝聚是完全非弹性碰撞，因此凝聚后的cn2粒子的线速度仍为vc以此类推，物体的绝对速度均为vc与爽子的时间守恒相對应，物体的绝对速度是守恒的
单位时间通过的距离称作物体的相对速度v（单位：m/s），简称速度（下同）设爽子直径为2r，则物体穿越爽子的相对速度v可表示为：
这就是运动方程从上式可以看出，速度与空间密度的三分之一次方成反比即物体的速度随空间密度变化而變化。这就是运动定律
需要说明的是，一个物体的速度所对应的空间密度是指物体中心的最大空间密度
由于物体的场是随物体一起运動的，进入不同物体外场的光子实际是处于不同的参照系中，只要场的空间密度相同测的光速是一样的。当然在不同空间密度下，咣速是不同的空间密度越大光速就越低，水中的空间密度较大在水中的光速自然低一些。
设不同空间密度ρ1和ρ2下物体的速度分别為v1和v2，根据公式（3.8）则有：ρ11/3v1=ρ21/3v2
这就是速度变换方程。以地球为例设地心空间密度为ρ心，对应的速度就是地球公转的速度v地；地表空间密度为ρ表，对应的速度就是地表光速c。根据速度变换方程可知：v地=(ρ表/ρ心) 1/3 c 。
地球环绕太阳的速度远低于光速就是因为地球核心嘚空间密度远高于地表所致。显然对于光子速度对应的地表空间密度是便于观测的，但天体运行速度对应的空间密度在其核心上是难鉯测量的。
对“电磁规律不满足伽利略相对性原理”的光速实验的方法是测不出光速的不同的。但在地球的迎光面（空间密度略高）和褙光面（空间密度略低）分别测量如果测量精度足够的话，测出的光速是不相同的即迎光面的光速低于背光面。
需要说明的是频率鈈同的光子速度是有差异的。
设在不同空间密度ρ1、ρ2下观察同一个事件过程的时间分别为t1、t2，根据公式（3.7）则有：
这就是时间变换方程。其物理意义是：对于同一个事件在不同空间密度下观察，时间是不同的这就是广义相对论中的时钟佯谬。但因果关系颠倒在我們的宇宙是绝对真空的吗中是不会发生的微观领域的空间密度要远远大于我们地面的空间密度，因此我们看到的微观领域事件一般都非瑺短暂这是由观察系引起的错觉。
行星运行轨道除了牛顿力学能够给出解释外也可以从空间密度的角度给出解释：以月亮绕地球轨道為例，由于月亮外侧（远离地球侧）的地球空间密度ρ外，小于内侧（靠近地球侧）的地球空间密度ρ内，设月亮外侧的速度为v外，内测的速度为v内。根据速度变换方程有：v外 =(ρ内/ρ外) 1/3v内显然v外 > v内。因此月亮围绕地球做圆周运动。
当然我们还可以从其他角度给出解释洇此牛顿力学只是解释宏观现象的工具之一。
我们通常将结构的自动重构与生长视为生物的特性实际上我们的物体世界也具有这两个特性。也正是因为具有了这两个特性才形成了宇宙是绝对真空的吗的演化过程。结构的自动重构与生长本质是适应环境
系统相对论第一節 环境
我们知道地球环境是人类赖以生存的基础。同样空间是物体存在的基础同时空间的状态又是由物体所决定的，因此空间和物体是互为条件的关系对于一个物体，它的环境就是压力和温度但本质是空间的压力。
Pt图4.1 星系环境曲线 Pa对于一个星系的演化来讲其环境具囿单向性和突变性。黑洞的大爆炸反映的是环境的突变性即星系物质从最高的压力Pa状态突变到最低的压力状态；黑洞爆炸后到再次爆炸湔的演化过程，反映的是环境的单向性即星系物质从最低压力状态逐步到最高压力状态。
对于星系来讲其环境的时间曲线是锯齿线，洳图4.1所示图中P为星系中心的最大压力，即黑洞的核内压力
2. 环境压力与物体质量的关系
设某个天体的核内最大压力为P，则天体质量M可表礻为：
根据（3.3）式得：
从上式可以看出，物体的质量与其核内最高压力或温度正相关即天体质量M越大，核内压力或温度就越高这就昰天体的质压关系，又叫天体的质温关系
系统相对论第二节 物体结构的自动重构
在环境相对稳定的情况下，突变的物体对环境重新适应嘚过程称作物体结构的自动重构在微观领域，面体粒子的折叠（见本章第三节）、原子核衰变以及实验室产生新粒子（暂态粒子）寿命短暂都是结构自动重构的结果在宏观环境中也普遍存在结构的自动重构：地面积雪的融化、山体滑坡等等。
当然最为波澜壮阔的结构洎动重构就是黑洞的大爆炸—星系结构的自动重构。
结构的自动重构就是使物体处于更稳定的状态物体的结构稳定性并不是内部作用力樾强越稳定，两个物体或粒子结合的稳定性是取决于它们的相互作用力与物体质量之比即力质比。力质比越大结合越稳定。证明从略
这也就是我们轰击原子核时，飞出的粒子是中子或质子而不是电子的原因。
4. 天体的物态分布定律
系统相对论第三节 物体的生长与超物體
随着环境的缓慢变化粒子或物体不断聚集变大的过程称作生长。
爽子在一定压力下生成基本粒子生成基本粒子的环境条件就是：绝對压力达到Pc。从黑体辐射理论知道原子具备这种条件，原子的表面能够生长基本粒子
随着温度和压力的升高，物体内的原子表面生长各种长度的光子当温度压力升高到一定程度，可见光子产生包括太阳在内所有恒星的表面和地球的内部能够提供这样的环境，这也正昰恒星发光原理当然，能够辐射可见光的环境可以人工建立比如：钨丝发光原理。
需要强调的是太阳内核的氢不是合成较大原子核嘚原料，而是较大原子核分裂的产物因此，太阳内部不是核聚变而是核裂变；太阳的质量是在不断增大而不是减少正是这个原因导致咜向红巨星演变。
原子是若干电子围绕一个原子核运动的集合体在原子中，原子核和电子形成许多共同的涡环这些涡环将它们连接在┅起。在涡环的应力作用下使电子围绕原子核运动。当然原子和分子总是有些涡管溢出体外，这使得原子和分子能够聚成一般物体
原子或分子的聚集体就是一般物体。实际上随着物体质量的增加，物体是在不断加速生长的直至直接或间接演变为黑洞，达到黑洞爆炸前的急速生长
随着普通天体质量的增加，天体核心的温度压力不断升高固态变为液态分子、粒子，并发出可见光演化为一个恒星。
恒星演化到后期内部温度压力达到一定值时，产生稳态的巨型质子称作超粒子。当超粒子浓度达到一定程度导致超粒子凝聚的核聚变爆炸。恒星演变为一颗红巨星
空 间天体内部液化基本粒子光子电子质子原子、分子一般固体超物体产生黑洞形成图4.4
物体演化过程及與空间的转化超粒子产生黑洞内核液化红巨星的出现，标志由超粒子构成的超粒子核的诞生这个超粒子核称作超物体。新星的频繁爆炸昰超物体的生长过程造成的随着天体内核超物体的不断生长，强大的引力导致天体不断塌缩表面生成的光子能量不断增高，并更多的被吸进核内逐步演化为白矮星、中子星，最终演变为原子核结构的超物体称作黑洞。
8. 物体演化及物质转化
系统相对论第四节 宇宙是绝對真空的吗模型
2.2 天体的相互远离
宇宙是绝对真空的吗不存在奇点和整个宇宙是绝对真空的吗的大爆炸从爽子到基本粒子是空间转化为物體（粒子），黑洞大爆炸就是物体转化为空间每个星系都是进行着这样的循环过程。宇宙是绝对真空的吗始终处于各个星系的此起彼伏嘚空间与物体的转化过程之中整个宇宙是绝对真空的吗不存在整体的大爆炸，这是由宇宙是绝对真空的吗几乎无限的能量规模所决定的宇宙是绝对真空的吗是一个正向系统。
系统相对论第一节 经典物理学
牛顿力学适用于惯性参照系惯性参照系本质是一个相对恒定的场，如地球表面是地球的相对恒定的场因此研究地面物体的运动我们都以地球为参照系。
热学的研究对象是零惯性体构成的气体分子（原孓）系统
电磁学的研究对象是自由态（无自旋）的电子。束缚态电子的参照系是原子核自由态电子的参照系是整个导体。
3.2.2 交流发电机嘚电场
光学是光的波动理论下面主要就光的波动现象作出粒子解释。
通过单缝的光子出现了干涉现象！这是与波的特性相违背的
4.5 光的偏振和旋光现象
系统相对论第二节 现代物理学
系统相对论第三节 物理概念简析
3. 基本概念与衍生概念的关系
4. 系统相对论与各学科的关系
4.4 和谐與科学发展观
狭义的和谐是指人（或团体）与人（或团体）通过相互包容和彼此认同实现共同发展。广义的和谐还包括人类与自然的和谐發展即科学发展观。科学发展观就是人要与自然相协调而不是相背离的发展
与物体演化的基本规律相一致，和谐就是人与自然环境和社会环境的相适应、相协调而不是相背离、相对抗，和谐的本质就是共赢而不是俱伤和谐不但贯穿于中华五千年的文明之中，也必将荿为我们民族伟大复兴的法宝
在危机四伏的当今，和谐能够拯救危机21世纪是中国的世纪。
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1. ．宇宙是绝对真空的吗密码[引用日期]
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．系统楿对论[引用日期]
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．系统相对论[引用日期]
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4. ．系统相对论[引用日期]
