物理学基本问题探索(专题连载)

                  物理学基本问题探索之一

               回答物理学基本问题的思维规则

                             作者  苟文俭  

有能量或质量、并占有某种空间位置的客观存在物，作者就称是客体。粒子及由粒子组成的所有客体集合，就称是物质世界。组成粒子的基本单位，也即是构成物质世界的最基本的客观存在之物，就称是基元。基元实现存在的具体方式就称是基元存在内容。

真实的客观存在之物实现存在的具体方式，也称是客体存在内容。

（一）物理学的基本问题

物理学中，把由被理论表述客体及其存在内容构成的所有“是什么”的问题，就称是物理学的基本问题。把与粒子组成、或物质世界起源、或物质世界终极统一性相关的所有“是什么”的问题，因为属于现代物理理论表述的内容，也就称是现代物理学的基本问题。容易确定，这类基本问题可以有如下一些。

1、与粒子自身组成相关的基本问题：如粒子物质到底是什么，粒子质量形成的原因是什么，形成粒子左右手性原因是什么，物质惯性产生原因是什么，粒子自身对称性存在的原因是什么，弱作用不能构成粒子束缚态的原因是什么，构成轻子“代”、强子共振的原因什么，产生粒子质量的真空对称性自发破缺及希格斯机制实际意义是什么，粒子相互作用中势能与动能相互转换的具体过程是什么，粒子高能碰撞中能量与质量相互转换的具体过程是什么，……等等。

2、与物质世界起源相关的基本问题：如产生物质世界运动的第一推动的原因是什么，形成自然界量子化电荷的原因是什么，实验室产生的粒子总是正反成对、但宇宙又只有正物质星系的原因是什么，自然界的长寿命粒子只有质子和电子的原因是什么，空间三维及其方向性的起源是什么，自然界有源自真空的自然常数、真空有自发产生出能量的“零点涨落”的原因是什么，粒子运动有波动性、有测不准关系的原因是什么，粒子运动波的随几性及普朗克量子形成原因是什么，原子超精细结构常数把电场力与强力相互联系起来的原因是什么，质世界客体普遍具有转动性或周期性的原因是什么，客体之间为什么可以在相互联系中做出选择、人类对物质世界可理解的原因是什么，我们的思维可以不受空间范围与时间过程限制的原因是什么，……等等。

3、与物质世界终极统一相关的基本问题：如物理场与力实现统一的客体化机制是什么，不同性质物理场与力的区别是什么，现实客体总是以对称方式存在、不对称又总是对客体产生起支配作用的原因是什么，组成物质世界的普遍规则是什么；粒子、生命、星系、宇宙等所有这些不同客体存在的共同性与形成差异的原因是什么，粒子产生、生命进化、人类思维的形成等所有客体存在变化共同的客体化机制是什么，在宇宙学领域，光子运动有宇宙学红移、人类对宇宙有观测视界、有超新星及类星体、光子在宇宙学运动有反常兰移与反常红移、星系团块聚集及星系内恒星转动要偏离万有引力定律的原因是什么，宇宙统一演化的具体机制是什么，最终支配物质世界客体可动性与人类活动的共同机制是什么，……等等。

（二）物理学基本问题与先验问题

基元首先要组成粒子，也形成了物质世界的起源，并构成了物质世界的终极统一。因此，现代物理学中或与粒子组成、或与物质世界起源、或与物质世界终极统一性相关的所有“是什么”的基本问题，就都只能形成于基元及其存在内容。

即由于基元是组成物质世界最基本客观之物，因此基元及其存在内容，是构成现代物理学所有基本问题的根源。

如粒子自旋及内禀轨道转动，虽然它们也是量子理论形式化表述的概念，但却形成于粒子的真实存在，而并不仅仅只是纯粹量子理论使用的概念。与此相同，上述所有这些现代物理学的每一个基本问题，也都形成于客体的真实存在。对此也称物理学基本问题有实在性的构成根源。

如宇宙暗物质是什么、夸克超弦是什么、引力子是什么等等这一类问题，都完全形成于抽象理论纯粹的形式化表述，实际并不能肯定它们就一定与客体构成的真实存在相关。这类问题，就称是物理学先验问题。显然，物理学基本问题并不包含先验问题。

（三）回答物理学基本问题的思维规则

由于物理学基本问题有实在性的构成根源，都构成于客体的真实存在，由此就容易理解：物理学的任何基本问题，其答案就一定存在于由客体构成的真实存在中；我们回答物理学基本问题的依据，也就只能是构成物理学基本问题的客体及其存在内容，而不是在理论纯粹的形式化数学表述中进行论证。

物理学是实验科学的本质特征表明，完全有效的物理理论，理论的形式化数学表述都只能依据于它所表述的客体及其存在内容。因此，被理论表述客体及其存在内容，也总是理论形式化数学表述的依据，这也是形式化数学表述的条件，当然也就决不可能由形式化数学表述的逻辑过程来获取。这也就进一步说明，回答物理学基本问题的依据，都不是用理论的纯粹形式化数学表述论证出来的。

由上述论述，就很容易得到关回答物理学基本问题的如下重要认识：

对物理学基本问题的回答，只能依据于构成相关基本问题的客体及其存在内容，而这种依据决不可能通过理论纯粹的形式化数学表述论证出来。

上述认识完全满足了物理学是实验科学的本质特征，给出了我们回答物理学基本问题时应当遵循的思维原则，就称是回答物理学基本问题的思维规则。

构成现代物理学基本问题的根源是基元及其存在内容，上述思维规则当然也是回答现代物理学基本问题的正确思维原则；其正确性在本系列文章的后续文章还要做进一步的论证。

由上述思维规则，对现代物理学的基本问题就容易有如下两点认识：

1、基元及其存在内容，也就是我们回答现代物理学的基本问题的依据。

2、要回答现代物理学的基本问题，最关键的是我们要寻找到客体化存在的基元及其存在内容是什么。对此也可以称是现代物理学的首要基本问题。

也即是说，根据回答物理学基本问题的思维规则，在现代物理学中回答由基元及其存在内容构成的基本问题，首先就要回答现代物理学的首要基本问题，弄清楚基元及其存在内容是什么。

                物理学基本问题探索之二

             现代物理理论回答基本问题的现实

                           作者 苟文俭

如《物理学基本问题探索之一》所述：现代物理学的基本问题，是指与粒子组成、或物质世界起源、或物质世界终极统一性相关的所有“是什么”的问题。对回答这类基本问题的探索，仅举回答以下四个为例，看看现代物理理论回答基本问题的现实到底怎么样。

（一）回答“物质是什么”的现实。

对物质是什么，目前除了哲学上的表述外，在一般科学论述中，就总是把有质量的客观存在之物称做是物质，而现代物理学的主流解释是：宇宙现存物质来自一次大爆炸，在经验领域则是由海森堡测不准原理给出了说法：认为物质可以在突然的能量起伏中从“空空间”出现，足够小的时空范围颇象个取之不尽的物质库，其多少可以无限制的借来暂用。

现代物理理论中，物质仿佛只是一种时空效应，而不是一种独立于演绎规则的客观存在，而理论中实际上看重的，是量度物质多少的质量取值到底应当怎样服从演绎需要。

在量子场理论中，粒子质量要受自相互作用及其他相互作用影响，在低能实验中其影响微小，但随着相互作用能量增加，这种影响就会逐渐增强。即量子场理论中的粒子质量并不是一个常数，它会随相互作用能量不同而改变，通常所说的粒子质量是指低能极限下的所谓静止质量。对夸克，服从演绎需要的质量则无法在低能条件下定义，如d、u轻夸克质量，通常就是指在2GeV附近定义的所谓常规质量。

粒子理论的标准模型中，所有基本粒子质量都源于希格斯机制。这种机制虽然从唯象方面讲非常有效，但并不能给出其数量上的具体结果。因为在希格斯场的汤川耦合中，耦合常数对于每一种费米子都有一个独立取值，至使标准模型的拉格朗日量所包含的、与质量直接有关的自由参数数目、比原先需要解释的质量参数数目还多。实际上，在粒子质量起源问题上，希格斯机制只不过把在粒子领域不能解决的问题，转稼到了完全未知的真空领域。显然，这种用未知去解决未知，完全是逻辑学的不幸。

（二）回答“物质惯性产生原因是什么”的现实

关于惯性，目前物理学能说明白的还仅仅只是知道它是什么样的物质属性，对物质为什么会有这种属性，只有一些不同猜测，其中讲的较多的是所谓马赫原理，他认为惯性来自宇宙，产生于宇宙物质间的相互作用。宇宙物质间的相互作用只有相互吸引的万有引力。如果真如马赫原理所述，惯性就只能是产生于宇宙物质间的引力，如此物质也就没有惯性质量与引力质量之分了。

我们知道，光子在引力场中也要受引力作用，表明它有引力质量，但却并没有惯性质量，因此实际中物质有惯性质量与引力质量之分。另一个问题是：实验中的粒子均产生于相同的宇宙物质作用，为什么又有惯性质量不同的粒子？事实非常清楚：说物质惯性根源于宇宙，与最基本事实不符。惯性不可能产生于有惯性物质的客体存在之外，而只能是这种客体存在自身。

（三）回答“不同性质力统一根源是什么”的现实。

在现代物理主流的规范理论描述中，力实现于规范场量子与物质波耦合，不同性质力有不同耦合强度，具体用能量标度来表征。这类理论中大多数人承认的主流演绎结果是：四种不同性质力统一的超引力能量标度为1015GeV，被认为这只能出现于宇宙大爆炸，对此数学的进一步推算还表明，在大爆炸的宇宙创生期约10-44s，这只是一个温度极高（1011～1012K）的灼热奇点，时间和空间同基本力都结为一体，成为了超引力。即超引力所代表的，就是宇宙的这种起始，此时物质连同时空是一锅还没有产生出粒子的“原始汤”，其物理过程就只受统一的超引力支配。

后来随着宇宙爆胀温度降低，超引力就会分化出引力及强力、弱力与电磁力。当到了10万年之后，宇宙进入了近期，由于质量引力的支配，宇宙由均匀态进入了有结构状态，即形成各种大尺度的星系及星系结构，并缓慢地膨胀成了我们今天生活着的模样。

我们知道，象重子Σ+ 这样的粒子，它们单个的就可以直接参与四种不同性质力作用，但使这四种力统一起来的机制，却并不存在于这些粒子个体本身，而是存在于产生这些粒子以前的“原始汤”中；这就尤如我们每个人都有吃饭、学习、听音乐、过性生活等不同生理活动，但使这些不同生理活动统一起来的机制，却并不存在于我们人体自身，而是存在于还没有产生出生命个体之前的那个“原荒时代”；这不非常的荒唐可笑？

再者，在1015GeV能量标度的“原始汤”中，时空概念没有意义，而规范理论的能量形式则发生在普通的四维时空中，这样的条件与其得到结果的逻辑前提完全各异，由此形成的力作用统一机制能明白肯定、使人心悦诚服吗？

（四）回答“基元是什么”的现实。

如《物理学基本问题探索之一》所述，基元是什么是物理学的首要基本问题。

对这个问题，上世纪六十年代开始，现代物理的主流认为标准模型已给出了答案。标准模型的基元是夸克、轻子及传递力作用的玻色子，有61种之众。但由于引力不能纳入规范理论的框架，计算又总有令人生厌的无穷大量，以后理论家们又提出：物质世界都构成于长度约10-35m、满足超对称的弦，称是超弦，并由此构建了所谓超弦理论。

为了与标准模型的量子场论自洽，就要求超弦必须在十维时空中运动，这样在满足对称变换的形式化数学表述中，就形成了五种被普遍接受的超弦理论。上世纪末，弦论家们在对五种超弦理论的对偶性研究中，又提出了统一这五种理论的M理论。M理论中，超弦是在十一维时空中运动，有人也称这样的超弦是超块，与过去相比，它在满足现代物理理论形式化数学表述的需要上更完备了。

M理论虽然非常好的满足了现代物理主流理论家们追求对称美的心理需求，也为主流理论的形式化数学表述提供了所有描述要素，但理论确又有实际中根本就不存在的大量粒子，预言的标志性粒子一个也没有被实验证实。

不论是把十维超弦或十一维超块作为基元，由于都远离了我们现实的经验领域，对基元的认识这决非是一种进步，与标准模型相比，完全是开了物理学是实验科学的倒车。

（五）现代物理学回答基本问题的严酷现实

对《物理学基本问题探索之一》所述的那些基本问题的回答，现代物理学还远远没有达到终结，全世界一流理论家们虽然也都竭尽所能为回答这些问题推动着理论的进一步发展，但熟悉现代物理理论现状的人们都明白，形成的是如下现实：

1、对进一步探索的理性化思考，总是依赖于猜测与想像，以致于在整个现代物理理论逻辑体系中，人为地制造了形形色色的矛盾与疑难，构成了观念的极大混乱，也制造了大量的先验问题。

2、从弱电统一理论、量子色动力学、规范场的大统一理论、大爆炸的宇宙标准模型，直至超弦理论及M理论，理论这样的发展确是向着未知因素增多、表述不确定性增大、可直接验证的经验实证的程度降低、理论自身制造的疑难也越来越多的方向。

现代物理理论在从规范理论的进一步发展中，回答基本问题面临的严酷现实是：离回答基本问题的距离，不是更近了，而是更显得遥遥无期了，构成了回答基本问题的严重困难。

     物理学基本问题探索之三   现代物理学回答基本问题的突出问题

                                  作者 苟文俭

如《物理学基本问题探索之二》所述：现代物理理论在从规范理论的进一步发展中，离回答基本问题的距离，不是更近了，而是更显得遥遥无期了。那么这又是为什么呢？

（一）现代物理理论发展的数学决定论

我们知道，物理学是实验科学的本质特征表明，完全有效的物理理论的形式化数学表述、都只能依据于它所表述的客体及其存在内容。但现代物理学在对规范理论的发展中，电弱统一性理论及量子色动力学（QCD）表述的、都与粒子的组成相关，它的形式化表述依据的却并不是与粒子构成相关的客体化存在内容，而是类比量子电动力学（QED）的形式化表述得到的。这种“类比”的逻辑过程，也就是完全通过数学分析、来认定对粒子组成存在内容应当是什么的形式化表述。

由于规范理论的标准模型中有粒子“点结构”形成的计算困难，又无缘涉及引力场问题，为了解决这些问题，理论家们又发展出了超越标准模型的五种超弦理论；再为了解决这五种超弦理论构成的不确定性，于1995年就又提出了超弦是在11维时空中运动的所谓M理论。从标准模型到超弦理论，再从超弦理论到M理论，表述对象也都是粒子组成存在内容，但它们的形式化表述、依据的也都不是与粒子构成相关的客体化存在内容，实际上都完全是在猜测和想像中，通过数学分析来完成的。

由此说明：现代物理理论的发展，其形式化数学表述依据的，都不是表述对象的客体及其存在内容，而是纯粹的数学分析。对此本文就称是现代物理理论发展的数学决定论。

作者非常清楚：数学分析是最重要的理性思考，这是物理理论发展的先导。但物理学是一门实验科学的本质特征又表明，它表述所依据的，都只能是实际真实的、自在的、具有实在性存在的客体及其存在内容，因此对表述对象做具体分析、与被表述对象的客体存在实际保持一致，则是理论发展的基础。现代物理理论发展的数学决定论，它完全是把数学分析置于了对描述对象的具体分析之上，是把数学分析这种理性思考绝对化的一种认识论观念，也完全违背了《物理学基本问题探索之一》所述、回答物理学基本问题思维规则，因此对物理学基本问题的回答，就面临了如《物理学基本问题探索之一》所述严酷现实。

（二）现代物理理论回答首要基本问题的不完全性逻辑学缺陷

依据奥地利数学家哥德尔不完全性定理，形式化的物理理论也都有“不可判定”的公理化命题，它是真的，但不可从理论内部推导出来。即自洽的形式化物理理论体系、不可能对公理化起点中不可判定命题做有任何意义的表述或论证。

在形式化物理理论体系公理化逻辑起点中，至少有一个不可判定命题，如果在理论的构成中有包含了这个不可判定命题的其他命题，它们有的可以从理论内部推导出来，是可判定的，这个形式化物理理论体系也就违背了哥德尔不完全性定理；对这样的物理理论体系，就称有不完全性逻辑学缺陷。

物理学中人们普遍接受的经典力学、经典热力学与统计物理学、QM和QED，其结构框架就都是用数学表述的形式化理论体系，因此也是公理化的形式化理论体系。以QCD为例的主流规范理论，也是由类比QED发展起来的形式化理论体系，其公理化的逻辑起点中有规范原理这个不可判定命题外，也还有强子由夸克与胶子组成的命题，称是规范理论逻辑起点的组成命题。

分析规范理论逻辑起点的组成命题，就是从对粒子对称存在内容表述的理论分析中得到的，因此是可以从主流粒子构成理论内部推导出来的可判定命题。容易确定，QCD中规范原理只能以夸克与胶子组成强子为依据。即在理论构成中，逻辑起点的组成命题一定包含了规范原理，它们都应当是不可判定的。由此说明，以规范理论为核心的现代物理理论，对基元是什么的首要基本问题的回答，有不完全性逻辑学缺陷。

（三）现代物理理论回答首要基本问题的定义域逻辑学缺陷。

物理理论使用的物理概念具有描述对象的客体化指称，就称是物理概念的物理内函。规范理论对描述粒子组成存在的概念，如同位旋、弱荷、内禀轨道、奇异教、色荷等等，都只有数学定义的非客体化意义，并不明确它们与组成粒子基元的客体化存在到底是什么关系；而通过粒子构成理论的数学分析，却要回答组成粒子的基元到底是什么的首要基本问题。这也就是说，在现代物理的粒子组成理论中，理论使用的概念并没有给出组成粒子基元到底是什么的定义，但却又要回答组成粒子基元到底是什么的问题。实际上，这也就是企图在非客体化的定义域中去解决与组成粒子基元相关的特定客体化存在的问题，是试图超出其定义范围来解决属于定义域问题的典型。

数学集合论的系统协调性理论的基本结论是：在数学的形式化逻辑中，如果一个问题的解决超出其定义范围，无论如何也就不可能在定义域中解决该问题。因此非常清楚，规范理论中的描述粒子组成存在的形式化理论表述，就完全违背了数学集合论系统的这种理论协调性，对此也称是它有定义域逻辑学缺陷。由此就又说明，以规范理论为核心的现代物理理论，对首要基本问题的回答有定义域逻辑学缺陷。

（四）现代物理理论回答基本问题的突出问题

如上所述，由于现代物理理论发展的数学决定论，完全违背了回答物理学基本问题的思维规则，也构成了它对首要基本问题回答的不完全性和定义域逻辑学缺陷，这些就都成为了现代物理理论回答基本问题的突出问题。

由于有这些突出问题，对首要基本问题的回答并不具有确定性，因此由基元及其存在内容形成的基本问题，就只能通过猜测和想像来回答，所以就出现了如《物理学基本问题探索之二》（五）所述的情形：现代物理学回答所有基本问题的距离，不是更近了，而是更显得遥遥无期了，构成了回答基本问题的严重困难。

                    物理学基本问题探索之四

                  回答物理学基本问题的表述特征

                                作者  苟文俭

根据在《物理学基本问题探索之一》中总结的回答物理学基本问题的思维规则，回答物理学基本问题的依据、是不可能通过理论纯粹的形式化数学表述论证出来的，这也就规定了对回答物理学基本问题依据进行表述的全部特征。

（一）回答“是什么”的基本问题主要是以弄清事实为主

本系列文章讨论的物理学基本问题，都不包括完全由抽象理论纯粹的形式化表述形成的先验问题，它们都形成于理论被表述的客体及其存在内容，是一些关于“是什么”的问题。根据回答物理学基本问题的思维规则，回答物理学所有基本问题的依据决不可能通过理论纯粹的形式化数学表述论证出来，因此这就决定了对它的表述、就主要是以弄清楚客体及其存在内容的事实为主。

了解自然科学研究的人都知道，任何理论中回答“是什么”的基本问题，要得到准确清晰、有确定性答案的依据，都首先要弄清构成这些“是什么”的问题的客体化存在事实，这也就是杨本洛教授所述的物理理论的“物质第一性原则”，其表述方式一般也都是对相关现象事实的分析归纳，使用的数学主要也都是些有关计数及数字的初等计算，而不是涉及数学这个大厦的高层部分。如生物学中“是什么”的内容，如生命特征是什么，生育是什么，在确定回答它们的依据时，在对它们表述时使用的数学，现实情形就都只需要有关计数的初等计算。

因此，解决物理学的基本问题，在确定回答它们的依据时，主要也就应当是以弄清事实为主，其表述方式也同样是对相关现象事实的分析归纳，对数学的应用，也就可以不使用微分方程、群的表示或拓扑学等数学大厦的这些高层部分，也只需是一些初等数学知识应用。

在不同领域有不同的物质存在规律，表述的物理理论也各不相同。还容易理解，在不同领域用分析归纳法确定解决物理学中“是什么”基本问题的依据，也还在不同领域构成了不同物理理论形式化数学表述的依据和条件。

（二）回答物理学“是什么”基本问题的表述特征

总结理论物理学300多年的发展历史，不论是经典的牛顿力学、热力学、麦克斯韦电磁理论，还是现代的量子力学及相对论，它们各自形式化数学表述的依据和条件的获取方式，也都是通过对各自领域相关现实事实的分析归纳，即是以弄清相关现象事实的方式获取的；而且不同理论形式化数学表述的依据和条件各不相同，相互之间并没有类推的逻辑关系，其形式化数学表述也都没有涉及到各自的表述的依据和条件本身。这样的历史事实表明，回答物理学基本问题在表述上都有如下主要特征：

1、由于通过相关现实事实的分析归纳构建的理论，理论的形式化数学表述的依据和条件、都有非常明确的客体化指称。对此也称回答物理学基本问题有客体化指称的表述特征。

2、由于主要是以弄清楚被客体及其存在内容的事实为主，这就只能以直观的文字描述为主。对此也称是回答物理学基本问题有表述的直观性特征。

3、由于来自相关现实事实的分析归纳，所有的论述也就都可以用在常规条件下的事实和实验验证或证伪；即回答物理学基本问题的具有表述可验证性特征。

4、用形式化数学表述的不同理论，表述的依据和条件均各不相同，它们相互之间并没有类推的逻辑关系，其形式化数学表述也都没有涉及到各自的表述依据和基础本身。对此，也称不同物理理论回答基本问题具有表述的独立性特征。

容易理解，回答物理学基本问题在表述上的上述特征，与回答物理学基本问题的思维规则是一致的。这里还提请读者特别注意，回答物理学基本问题的表述，并不是物理理论的形式化表述。

（三）物理理论中数学分析的理性化思考条件

数学不仅仅只是我们表述客观存在的一种简洁方便的语言，它还有高度的概括性和逻辑严谨的优势。因此物理理论中使用数学分析的方法，是物理理论理性化思考的主要表现方式。但物理理论中理性化思考只是其基本特征，实在性才是其本质。

物理学是实验科学，表述依据的都是真实的客观存在，数学表述客观存在的所有优势，都只有与被表述客观存在的内在关系保持了一致、并有明确的被表述客观自身存在的边界条件的严格限制时，它所得的演绎结果对被表述的客体存在而言才是有效的。

由此就可以确定，物理理论中数学分析的理性化思考，必须满足如下三个条件：

1、要有由被表述客体化存在构成的、具有实在性的表述依据和条件，使用的主要概念有明确的物理内函，而不能仅仅只是由数学定义的抽象符号。

2、物理规律作为形式化数学表述的基本演绎关系，它应当是被表述的客体化存在的内在关系的反映，从而使形式化数学分析的逻辑必然性，只能由被表述客体化存在的内在关系所规定。

3、数学分析还必须要有由表述对象规定的边界条件的输入，以便从数学演绎结果中去选择出合符被表述对象实际的结果。

在物理理论探索的理性化思考中，作者认为数学分析必须满足上述条件，是基于这样两个观念:(1）在数学与客体化存在的关系上，是物质世界的不同的客体化存在决定了数学的不同表述形式，而不是不同表述形式的数学决定了物质世界的不同客体化存在；（2）因此，物理理论的形式化数学只有具备了由被述客体化存在规定的物理内函、与被述客体化存在的实际保持了一致时，它的所有优势才有实际意义。

                  物理学基本问题探索之五(上)

               解决现代物理学基本问题的新选择

                              作者  苟文俭

现代物理理论中，不论是夸克这样的标准模型基元，还是超弦理论的基元超弦，它们的都是数学分析的产物，其存在内容都只是一些由数学定义的概念组合，是唯象的概念模型，以它们为依据，正如《物理学基本问题探索之二》所述，只能构成回答现代物理学基本问题的严重困难。

（一）解决经典物理学基本问题困难的两种选择

二十世纪来临之前，经典物理学遇到了构成迈克尔逊-莫雷实验结果、黑体辐射的紫外灾难、电磁波的相对性变换失效、原子核的放射性等原因是什么这些不能解决的基本问题。面对这样的困难，历史给出了两种选择：

1、以那个时代经典物理学泰斗洛仑兹为代表，他们在经典力学逻辑体系内，提出了长度收缩假说和以太绝对静止假说，用在经典力学理论框架内演绎法的主流和时尚，采取修补的办法，离开了形成上述这些基本问题的客体及其存在内容，其结果，是在表面上似乎解决了某些基本问题，但经典物理学基本问题的困难并没有真正被解决。

2、进入二十世纪后，以爱因斯坦、德布罗意等那个时代的物理学后生们为代表，他们离开经典物理框架内演绎法的主流和时尚，弄清了“同时性”、“物质波”等表述内容的客体化指称、以形成上述这些基本问题客体及其存在内容为依据，构建出了全新的量子力学与相对论，对彻底解决经典物理学基本问题困难做出了成功选择。

解决经典物理学基本问题困难的成功选择、以无可争辩的历史证明了这样的道理：《物理学基本问题探索之一》所述的、回答物理学基本问题的思维规则是行之有效的。

（二）作者解决现代物理学基本问题的新选择

作者就是以解决经典物理学基本问题困难成功选择证明了的、回答物理学问题基本的思维规则为依据，通过对物质世界所有客体最普遍的存在事实的归纳总结，确定了物质世界基元存在是什么，首先解决了现代物理学首要基本问题，再以此为依据，获得了现代物理学所有基本问题的答案，完成了新著《粒子及其质量计算》，搭建了现代物理理论表述客体化平台；对此作者也称是IV模型。

在IV模型的构建中，对回答基元是什么的首要基本问题，作者首先做如下两点思考：

第一点：基元要首先组成粒子，而粒子就产生于受激发真空，说明基元一定存在于真空，因此真空有可以形成基元的基本组成单位，对此就称是真空元单位，它也仍是客体。

第二点：我们只能以真空受激发的可判定事实为依据去认识真空元单位；那么真空被激发的可判定事实与其元单位实在性存在之间到底是什么关系？

在这两点考虑的基础上，作者首先归纳总结了认识真空元单位的下述两条公理：

1、第一公理，该书称IV公理，其要点是：所有客体自身的存在内容、与由它产生的可判定事实表现的存在内容，两者之间是完全一致的（p51）（1）。

因为真空受激发就是一种可判定事实；IV公理也就是通过真空受激发的可判定事实、来认识真空元单位存在内容的第一依据。

2、第二公理，该书称是真空客体化原理，就是具体通过真空“点”位置受激发的可判定事实，使用第一公理，判定得到了真空元单位的存在内容，都形成于物质、广延性、各向同性相互联系行为等这三个方面（p54）。

     接《物理学基本问题探索之五》（下）

                    物理学基本问题探索之五(下)

                  解决现代物理学基本问题的新选择

                                          作者 苟文俭

  接《物理学基本问题探索之五》（上）

（三）IV模型中的基元及其存在内容的要点

对真空元单位的原始态，作者也称是真空元素，并用“V0”表示（p33）。根据上述两个公理，作者是从V0存在开始认识的真空元单位、以及基元及其存在内容的要点有如下一些。

1、真空元单位实现物质存在的内容，称原始物质要素，用“a”表示，实现广延性存在的内容，称是原始空间要素，用“s”表示。真空元单位有联系行为的存在，而且各向同特性，表明它在不同方向有相互独立、能够产出联系行为的客观存在物，对此就称是它的行为因子，用“b”表示。真空元单位中b个数就用“n0”表示（p55）。

2、在真空元单位之间、由b产生的联系行为实现的是它存在的广延性，因此b一定属于s。V0存在中每一个b独立产生出联系行为的区域，称是真空元单位的结构自由度，简记为i自由度。来自V0的基元也只能由a与s组成，s又有n0个b，也就有n0个指向不同但实在性存在相同的i自由度（p57）。

3、经验领域，任何客体的联系行为都表现为规则的可动性，也都有自身的物质参与。因此，真空元单位的联系行为一定也表现为规则的可动性，也一定有a参与。这就表明，b产生的联系行为、它就一定要对a作用，是通过对a的作用实现的，对此也称是b作用。该书通过分析认为：b作用的具体实现方式，就是它对a的吸引，并在a与s的相互作用中，就形成了真空元单位的联系行为（p59）。

4、V0有n0个b形成的各向同性存在，称是其自我存在各向同性特性，记成是st1特性；V0在n0个i自由度与外界相互联系的各向同性存在，称是其环境存在各向同性特性，记成是st2特性。st1特性或st2特性对a的可动性产生的影响，分别称是T1作用或T1作用，也统称是T作用；b作用和T作用也统称是s作用。在真空元单位的i自由度，一般情形下a受s作用，其可动性具有三维性（p86）。

5、在V0实现的存在中，它的各向同性存在最容易受到破坏。该书第三章第三节通过具体分析指出，当V0与外界相互联系时：如果它是st1特性先于st2特性起作用，a的瞬时活动就具有右手性，真空元单位也就具有了右手性存在；如果它是st2特性先于st1特性起作用，a的瞬时活动又具有了左手性，真空元单位也就具有了左手性存在（p88）。

真空元单位存在中，若两个方面的st特性起作用的先后秩序不同，就称是V0存在破缺；左右手性的真空元单位，就统一记成是“Vn”。真空元单位有V0与Vn两种：V0没有手性、但具有两种st特性存在对称，也称是V0自主对称；Vn有确定手性，是V0存在破缺的结果。

6、Vn中a受s作用的可动性，由于涉及了Vn的全部组成成分及相互作用，具体反映了Vn内部存在内容，也是Vn自身在一个真空位置上实现存在的全部信息；这种信息该书就称是真空信息，也用“i”表示（p60）。V的联系行为形成于就形成于a对s冲击挤压时、V对转录后实现的传递，因此也称是i行为（p62）。

7、左右手性Vn有单手性，就可以在相互联系组织起来，与原子受激发有正负电荷，就可以组成分子的情形类似。与基态原子的电荷对称不能组成分子的情形类似，具有自主对称的V0也只能以相互独立的方式存在。左右手性的Vn因为可以相互组织起来，也就成为了没有离开真空态的、可以相互组织的最基本客体单位，这也就是我们常说的基元，它都有由V0存在破缺形成的单手性。

8、当Vn处于相互联系的极限情形时，即a的可动性达到了极限，就会在Vn之间发生转移，这样有的基元就有了多余的a而离开了真空态（p60）。离开真空态的基元就记成“Vm”。 Vm和 Vn也统一记成V，或称基元V。

物质世界所有客体，都是由相反的左右手性V在相互联系中、以实现V0自主对称方式组成起来的V集团。离开了真空态的Vm在相互联系中组织起来的、有静止质量的最小V集团，该书也用“Sp”表示。显然，Sp也就是实验中观测到的有静止质量的粒子V集团。

9、真空元单位固有的a记为a0。由于a的转移，在Vm中聚积的多余a，记为am。在粒子Sp中，am又有以下两种类型:(1）转移成为am后冲击挤压了Vm各向同性的i自由度，使所有i自由度仍是各向同性指向，构成了Vm整体位置静止，这样的am就记为ai；（2）转移成为am后冲击挤压了Vm的某一个区域，使该区域所有i自由度发生了指向相同的变化，构成了Vm整体位置移动，这样的am也就记为act。

【附1】：本系列文章所说的该书，即是指作者的新著《粒子及其质量计算》，括号内的p51，指该书的第51页。本系列文章中所有其它句子后面括号内的数表示的意义都相同。

                        物理学基本问题探索之六(上)

                     IV模型解决现代物理学基本问题举例

                                         作者  苟文俭

IV模型根据回答物理学问题基本的思维规则，首先回答了现代物理学首要的基本问题，再以此为依据，就高度简洁、完全确定的回答了现代物理学所有基本问题。

（一）原始客体要素的测量

如《物理学基本问题探索之五》所述，组成基元V的有原始物质要素a、及原始空间要素s，就统称是原始客体要素。它们作为真实的客观存在之物，首先都具有可测量性。作者在新著《粒子及其质量计算》一书中，对a与s的测量主要有如下认识（p58）：

1、基元V不可分解，只能以相互组织的方式存在于空间“点”位置，每一个V都只能在相互组织的V集团中被测量。

2、V只能存在于空间“点”位置，因此在V存在内容中，a受s作用在V内部构成的可动性、并不具有运动学中使用参照物描述其位置变化的确定意义，不遵守运动学规律。

3、a与s进入物理描述，都只能是可测量的结果；由该书第二章第七节的论述（p62），这是通过传递i或传播i行为实现的。

（二）通过原始物质要素回答的基本问题

通过原始物质要素a回答的现代物理学基本问题，都与物质有关，主要有如下一些。

1、真空元单位固有a0，当没有i向环境以确定方式传递时不可测量，就形成了有量子场论描述的真空隐物质特性一的真空隐物质；注意这并不是现代宇宙学理论所称的暗物质。

2、粒子Sp中，在Vm的i自由度聚积的ai，由于构成了Vm静止，这就形成了粒子的静止质量物质；根据ai在i自由度受到的T作用影响是否是固有的，又有正常静止质量物质或不正常静止质量物质之分（p165）。在Vm中存在的act，由于构成了Vm整体位置运动，即可以构成粒子Sp的整体位置运动，这也就形成了产生粒子运动的物质（p136）。

3、如果完全对等的左、右手性Vm组成了一对完全对等的粒子Sp，这也就形成了现代物理理论描述的正、反粒子，在它们中聚集的ai，也就是可观测的正物质或反物质（p98）。

4、对a在现实真空中传递i实现的存在表达的测量，就构成了物理理论描述的能量（p137），客体间通过现实真空中相互吸引的负势能，就是现实真空失去了a0的存在表达量（p245）。

5、在客体之间的相互联系中，如果发生了Vn中a0与客体中am的相互转换，也就发生了势能与动能相互转化（p339）；粒子高能碰撞中能量与质量相互转化，也就是产生粒子运动的act、与构成粒子静止质量ai的相互转变（p137）。

6、每一个am都以act的存在方式在现实真空中持续转移，这就形成了我们常说的光子，表现的由Vm组成的V集团运动，始终与i行为在现实真空中传播同步，是货真价实的运动极限；又由于与现实真空融为了一体，对其测量就与选择的参照物是否运动无关，现实真空中的Vn存在也就构成了它特殊的参照系，不具有经典力学中运动的相对性（p138）。

7、每一个am都以ai的存在方式在现实真空中持续转移，就表现出了单手性Vm的运动，这就形成了我们常说的中微子，它有极强的穿透能力，与光子运动的性质相同（p214）。

8、粒子中心Vm在 n0个i自由度都有做相同纵向活动的ai，其存在必然如下重要表现:(1）使中心Vm不可压缩，成为了粒子内部的硬核；（2）若粒子开始运动、中心Vm的一些i自由度要指向相同，就必然会遇到ai做纵向活动的阻碍，而且ai越多，粒子静止质量越大，这种阻碍就越强，显然这就形成了力学中的粒子惯性。因此，粒子Sp的ai也就是惯性物质（p143）。根据该书第四章第五节对为引力场理解，粒子Sp中ai也是粒子的引力物质；由于它们都构成于Sp中的ai，因此粒子惯性质量与引力质量绝对相等（p143）。

9、标准模型中真空对称性自发破缺，在描述效果上与V0存在破缺具同；现实真空中Vn转变成Vm并组成粒子Sp，a0转移后成为ai，这一过程也与规范理论中产生粒子质量的希格斯机制的描述效果相同，但这并不需要希格斯粒子参与（p347）。

接《物理学基本问题探索之六》(下)

                     物理学基本问题探索之六(下)

                 IV模型解决现代物理学基本问题举例

                                     作者  苟文俭

接《物理学基本问题探索之六》(上)

（三）IV模型给出了现代物理学所有基本问题的答案

IV模型除回答了现代物理学的中与质量相关的上述相关的基本问题外，如下所述，对其他所有基本问题，也同样都有既特别简洁，又具有逻辑确定性与必然性的答案。

1、V存在内容中a可动性的三维性，使a携带的i也具有了三维性，由i传递实现的空间测量也就具有了三维性。由此就可以理解：物质世界所有客体实际存在测量到的空间位置，以及在可测量空间中形成的客体其他存在内容，它们都具有三维方向性特征、对其进行的运算都满足几何法则的原因是什么（p86、152）。

2、如书第九章第十八节所述，V的单手性存在经粒子做了n0倍放大后，就在我们的观察中构成了具有严格量子化的粒子元电荷，从而也就把由手性V实现的存在互补，转变成了由带电粒子实现的存在互补。由此就可以理解：电荷及电作用具有严格的量子化，自然界有正负两种电荷的原因是什么。

3、由于真空信息i反映了V实现存在的全部信息，在客体中i的组合也同样反映了客体实现存在的全部信息，客体之间通过相互传递i或i的组合，也就构成了客体之间的可识别可感知。由此就可以理解：客体之间可以相互联系、并在相互联系中做出不同选择，人类对物质世界可理解的原因是什么（p122）。

4、由于所有客体都有共同的基元V，反映基元V存在内容的i也就可以以任何客体为媒介传递，从而使所有客体都可以有无数的存在内容在物质世界传递，形成了客体四处游荡的影子（p71），这也既构成所有客体存在内容在现实真空的可传递性，对真空完全透明（p122），也使我们理解物质世界任何客体存在内容都成为了可能（p124）。由此就还可以理解：我们的思维可以不受空间范围与时间过程限制，做穿越任何时空想像的原因是什么。

除上述这四个方面外，IV模型以基元V及其存在内容为依据，还回答了诸如组成粒子夸克是什么？粒子自旋是什么？物质世界“第一推动力”是什么？粒子之间相互联系最终发育出生命的原因及过程是什么？物质世界统一演化机制及演化的具体过程是什么？最终支配人类活动的机制是什么？把基元V组织成物质世界的统一规律是什么？迈克尔逊-莫雷实验观察不到真空的客体化存在的原因是什么？物理场与力作用的统一性在什么地方？自然界为什么有源自真空的自然常数？现实客体的存在对称性从何而来？真空为什么会有自发产生出能量的“零点涨落”？物质波的形成原因及构成条件是什么？粒子波动性有测不准关系的原因是什么？几率波及普朗克量子形成的原因是什么？量子场理论对无穷大可以用“重正化”的数学技巧来避开的原因是什么？原子超精细结构常数可以把电场力与强力相互联系起来的原因是什么？粒子个体存在满足的幺正对称性、夸克模型中粒子奇异数、粲数、同位旋及第三分量、味量子数和色量子数相对应的客体化内容是什么？自然界的所有粒子中唯有质子与电子长期稳定的原因是什么？弱作用不能构成粒子束缚态的原因是什么？决定粒子质量的因素是什么？客体运动中，质量要增加、空间收缩时间延迟的客体化原因是什么？光子在引力场中运动径迹弯曲的原因是什么？物质世界客体普遍具有转动性或周期性固有存在的原因是什么？在宇宙学方面，光子运动有宇宙学红移、人类对宇宙观测有视界、宇宙演化过程中有大爆炸、星系有转动或不转动区别、有超新星及类星体、光子宇宙学运动有反常兰移与反常红移、星系团块聚集及星系内恒星转动要偏离万有引力定律的原因是什么？……等等、等等。

在现代物理理论中，上述所有这些高深莫测、根本无法理解或回答的基本问题，但在IV模型中，以基元V及其存在内容为依据，就都有了非常准确、清晰、简洁的答案。IV模型以极简单真空元素V0开始，以V0存在破缺的基元V为依据，就有了如此丰硕的结果，我们还要企求什么呢？