Page 17 - 物质的绝对运动——相对论和量子力学的物理起源

二十一世纪以来，物理学面临着一系列难题，其中最大的难题之一依然是爱因斯坦和玻
尔当初争论的问题。但是，最近半个世纪以来，物理学界似乎在有意回避这类问题。物理学
家忙于相对论和量子力学的推广应用，不愿在这方面投入过多精力，而是安于躺在哥本哈根
诠释所提供的“软枕”上得过且过。
然而，这样的状况是难以为继的。为解决新世纪面临的一系列物理难题，我们需要寻找
新的突破口。诺贝尔物理学奖获得者、著名物理学家李政道在上世纪末概括了二十一世纪面
临的最为重大的四个物理难题：第一，目前的物理理论都是对称的，而为什么实验却越来越
多地发现不对称？第二，为什么夸克不能单独存在，六种夸克都不能自由行动？第三，类星
体的巨大能源是如何产生的？第四，宇宙中 90%以上的物质都是暗物质，这些看不见的东
西是什么？这四个问题再加上后来发现的“暗能量”问题，是当前面临的五大物理难题。其
中，前两个问题属于微观领域的问题，是粒子物理学研究中的重大难题。按照夸克模型理论，
夸克具有渐进自由的特点，它在强子内部是自由存在的，但是物理学家却一直为实验上找不
到自由夸克而困惑。后两个问题和“暗能量”属于宇观领域的问题，是天体物理学研究中的
重大难题。1961 年就被发现的类星体有一个显著的特征就是红移量特别大，一般的恒星的
红移量只有千分之几，而大多数类星体的红移量超过 1，如果类星体的红移是宇宙学红移，
则意味着它的能量输出比普通星系大上千倍，这么巨大的能量从何而来？暗物质虽然不能被
观测到，但一些运动学效应却显示着它的存在。宇宙在加速膨胀的观测结果表明，暗能量确
实存在。2003 年 WMAP 观测结果告诉我们，暗能量大约占据全宇宙中 72.8%的物质和能量，
其余 22.7%是暗物质，而我们能看到的一切（所有星系、恒星和行星）仅占宇宙的 4.5%。
后来，普朗克卫星实验给出的更精确的观测数据将这一比例修正为：68.3%为暗能量，26.8%
为暗物质，4.9%为常规物质。夸克禁闭、暗物质和暗能量均涉及到物质世界的基本构成及
其行为方式，要化解这些难题，仅靠数学推理显然是不够的，我们需要一幅清晰的物质世界
的图景。
遗憾的是，作为现代物理学的两大理论支柱，相对论和量子力学目前仅仅只是两个十分
有效的数学工具，关于它们的物理基础至今未能达成共识。我们能熟练地应用它，但仍然不
能理解它。迄今为止，我们还不清楚相对论效应（长度收缩、时间膨胀、质速关系、时空弯
曲等）的物理起源和不确定关系的物理机制。虽然爱因斯坦通过引进“观察者”角色成功阐
明了狭义相对论，但因为同时的相对性依赖于观察者的缘故，致使狭义相对论的客观实在性
受到质疑。玻尔用互补原理来调和微观粒子的波-粒二象性，同样因为这种解释依赖于“测
量”，使得量子力学更象一种观测量理论，明显有悖于客观性要求。在物理学中引进“观察
者”和“测量”等非实在要素，这使我们对客观世界的认识变得暧昧不清。如果我们把客观
世界理解成一个必须包括观察者在内的整体，那么我们将如何在观察者和被观察系统之间作
出分割呢？如果观察者和被观察系统之间的分界线消失，那么我们将如何对物理实在进行客
观性描述呢？如果不能在不考虑观察者的情况下对物理实在进行客观性描述，也就不可能提
供客观清晰的物质世界的图像。所以，探寻相对论和量子力学的物理基础，揭示相对论效应
和不确定关系的物理起源，具有重要的现实意义，它有可能为进一步深入研究找到意想不到
的突破口，也有助于使更多的人更容易理解相对论和量子力学，进而更好地理解我们身处的
物质世界。
新的理论必须克服现有理论中的上述缺陷，才有可能为我们提供一幅客观清晰的物质世
界图像。首先，物质世界的客观实在性应该得到确认，即物质世界是独立于观察者而客观存
在的。尽管相对论效应和量子测量的概率特征令人费解，但可以肯定的是，它们都只是物质
运动及其相互作用的可观察表象，其物理起源只能是物质运动本身，不可能是“观察者”和
“测量”。新理论应该从物质运动自身去寻求对相对论和量子力学的物理解释，阐明相对论
效应的物理起源和不确定关系的物理机制，无需借助于“观察者”和“测量”。其次，相对

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