電子的電磁質(zhì)量不是引力質(zhì)量的一部分劉明成（河北師范大學(xué)物理學(xué)院，河北石家莊050016）摘要：愛(ài)因斯坦晚年致力于統(tǒng)一場(chǎng)論的研究失敗后，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到質(zhì)量與電荷是邏輯上兩個(gè)沒(méi)有聯(lián)系的物理量，筆者按照愛(ài)因斯坦晚年思路繼續(xù)思考得到了一系列新的結(jié)論.文章分析了現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)于電子電磁質(zhì)量計(jì)算的矛盾，從二十六個(gè)方面分析了電子電磁質(zhì)量不是電子引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的一部分.關(guān)鍵詞：電磁質(zhì)量；引力質(zhì)量；暗物質(zhì)；暗能量；希格斯粒子；重整化愛(ài)因斯坦曾經(jīng)試圖證明電子電磁質(zhì)量是電子質(zhì)量的，即宇宙的能量起源于電磁，起源于引力，但是沒(méi)有成功.筆者認(rèn)為，愛(ài)因斯坦為何不去證明質(zhì)子質(zhì)量的起源于電磁？愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“力是簡(jiǎn)單的，無(wú)論是萬(wàn)有引力，電力或磁力都可以用同樣的方法來(lái)表述.但是為了求得這個(gè)簡(jiǎn)單的表述方法，我們所付的代價(jià)也很高：引人了許多新的、沒(méi)有重力的物質(zhì).它們都是頗為牽強(qiáng)的概念，而且與基本的物質(zhì)——質(zhì)量完全無(wú)關(guān).”然而這種特殊物質(zhì)又似乎缺乏慣性的基本性質(zhì)，而且作用于這類(lèi)物質(zhì)和有重物質(zhì)之間的力依然很含糊.在這些困難上，又不得不加上此類(lèi)物質(zhì)的極性特征——而這又不適合經(jīng)典力學(xué)的綱領(lǐng).當(dāng)電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象為人們所熟知時(shí)，這個(gè)理論的基礎(chǔ)仍是不令人滿(mǎn)意的.盡管這些現(xiàn)象使得物理學(xué)家可以借助電動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象解釋電磁現(xiàn)象，并從而使電磁質(zhì)量的假設(shè)成為多余.這個(gè)進(jìn)步是由增加相互作用力的復(fù)雜性而換來(lái)的，在運(yùn)動(dòng)著的帶電物體之間必須假設(shè)存在著這些力.物質(zhì)參與電磁現(xiàn)象的根本原因在于其基本粒子帶有恒定電量【1】，從愛(ài)因斯坦的論述中可以看出晚年他已經(jīng)認(rèn)識(shí)到引力質(zhì)量與電磁質(zhì)量之間的區(qū)別與聯(lián)系，愛(ài)因斯坦的一生對(duì)于這個(gè)問(wèn)題是搖擺不定的.現(xiàn)代物理學(xué)相對(duì)論和量子力學(xué)對(duì)于電子電磁質(zhì)量的計(jì)算是矛盾的，2003年10月國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲得者、“兩彈一星”功勛獎(jiǎng)?wù)芦@得者、中國(guó)科學(xué)院院士、原中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所所長(zhǎng)彭桓武（1915.10.6-2007.02.28）在給筆者親筆信中指出：“這個(gè)問(wèn)題可能需要未來(lái)的高等數(shù)學(xué)來(lái)解決.”筆者認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題其實(shí)是當(dāng)今科學(xué)界最大的一朵烏云，現(xiàn)代物理學(xué)家沒(méi)有充分理解愛(ài)因斯坦深邃的科學(xué)思想，繼續(xù)研究統(tǒng)一場(chǎng)論，導(dǎo)致現(xiàn)代物理學(xué)走入死胡同.歷史上為了證明第五公設(shè)，數(shù)學(xué)家歷經(jīng)大約2000年沒(méi)有成功，最后羅巴切夫斯基等數(shù)學(xué)家毅然放棄第五公設(shè)，從而創(chuàng)立了非歐幾何.類(lèi)似地電子的電磁質(zhì)量我們既然無(wú)法算出，我們能否認(rèn)為電磁質(zhì)量不是靜止質(zhì)量的一部分？筆者通過(guò)三十多年的思考后認(rèn)為愛(ài)因斯坦晚年的觀(guān)點(diǎn)是正確的，電子電磁質(zhì)量不可能是電子引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的一部分，原因有二十七個(gè)：在洛侖茲變換中，當(dāng)c為無(wú)窮大時(shí)即為伽利略變換.根據(jù)廣義相對(duì)論，物理定律對(duì)于任何物理定律具有相同的形式.電荷的電磁質(zhì)量，與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，當(dāng)電子在引力場(chǎng)中加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，其電量是不變，不滿(mǎn)足洛侖茲變換，所以其電磁質(zhì)量也應(yīng)該不變(電磁質(zhì)量應(yīng)該是電量的單值函數(shù)，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，否則下面的理想實(shí)驗(yàn)無(wú)法解釋——假設(shè)在一個(gè)封閉系統(tǒng)中有兩個(gè)物體，一個(gè)不帶電荷也沒(méi)有磁矩，另一個(gè)帶有電荷，它們的引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）相等，分別位于A(yíng)、B兩點(diǎn)，觀(guān)察者處于線(xiàn)段AB的中點(diǎn)，兩個(gè)物體同時(shí)由靜止出發(fā)相向運(yùn)動(dòng)，它們所受的力大小相等.按照狹義相對(duì)論，它們引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）在任何時(shí)刻都相等，引力能量相等，可是根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)由帶電的物體將不斷地輻射光波，那么能量從何而來(lái)？如果能量守恒把物體輻射的光波考慮在內(nèi)，由于電磁力滿(mǎn)足宇稱(chēng)守恒，因此輻射光波的總動(dòng)量應(yīng)當(dāng)為0，由帶電的物體速率應(yīng)當(dāng)大，能量仍然不守恒.)，根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)如果把電子看做球體的話(huà)電子的靜電能與電量的平方成正比.如果電子的電磁質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，滿(mǎn)足，那么電子電荷具有的能量也滿(mǎn)足洛侖茲變換，不符合廣義相對(duì)論的要求.根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)電子的電磁質(zhì)量m∝Q2/r，如果將來(lái)通過(guò)某種手段把電子的半徑變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，電磁質(zhì)量變?yōu)樵瓉?lái)的，可是根據(jù)洛侖茲變換電子的引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）沒(méi)有變化，可以得出電子的電磁質(zhì)量不是定值.經(jīng)典電磁學(xué)中電勢(shì)能與電量成正比，二者不和諧.假設(shè)一個(gè)帶電球體電量為Q，電磁質(zhì)量為m，然后使其電量增加一倍，電磁質(zhì)量是否為4m？根據(jù)經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)質(zhì)子與正電子的電磁質(zhì)量不相等，因?yàn)榘霃讲幌嗤?現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為電磁質(zhì)量由電荷附近的電磁場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)決定，與電荷沒(méi)有多大的直接關(guān)系，只是間接關(guān)系.因此質(zhì)子與正電子的電磁質(zhì)量應(yīng)該相等.電荷附近的電磁場(chǎng)的源是電荷，但當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，電荷附近的電磁場(chǎng)分布結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，如發(fā)生壓縮畸變，其分布結(jié)構(gòu)是速度的函數(shù)，這可見(jiàn)一般教材，因此電磁質(zhì)量也是速度的函數(shù)，滿(mǎn)足.當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度為0時(shí)，電子和質(zhì)子的電磁質(zhì)量是否相等？當(dāng)一個(gè)質(zhì)子與電子組成11H時(shí)，總體看不帶電，電磁質(zhì)量為0，可是兩個(gè)微觀(guān)粒子均具有電磁質(zhì)量，如何理解？2.物體的靜止質(zhì)量是內(nèi)稟的，是個(gè)常數(shù)，有人認(rèn)為電磁質(zhì)量是應(yīng)該與引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）有關(guān)的，電磁場(chǎng)的能量由電荷決定，電量與帶電體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān).假設(shè)電子的靜止引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）是m，電子的電磁質(zhì)量是m1，電子的引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）另外的部分為m-m1.當(dāng)電子以c運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)洛侖茲變換此時(shí)電子的引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）為2m，電子的引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）另外的部分為2m-2m1，電子的電磁質(zhì)量應(yīng)當(dāng)為2m1，可是電子的電量沒(méi)有變化，顯然存在著不和諧.電量不滿(mǎn)足洛侖茲變換，因此把電磁質(zhì)量作為引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的一部分存在著不協(xié)調(diào)性——只要維持電子電荷值不變的觀(guān)念，這個(gè)問(wèn)題不管怎么也解釋不通.這中間，要么質(zhì)速關(guān)系式錯(cuò)了，要么就是電子電荷值不變的信念錯(cuò)了，然而這與實(shí)驗(yàn)事實(shí)又高度一致.由于公式E＝mc2，物體的引力結(jié)合能具有(負(fù))質(zhì)量，因而系統(tǒng)總質(zhì)量不等于各部分質(zhì)量之和．而在麥克斯韋理論中，作為線(xiàn)性理論的直接結(jié)果，電荷(類(lèi)比于質(zhì)量)是嚴(yán)格可加的.對(duì)稱(chēng)性概念似乎不是嚴(yán)格的，因此有人懷疑對(duì)稱(chēng)性概念是否普遍有效.1954年楊振寧和米爾斯以一種并非象歷史上的情況那樣受到實(shí)驗(yàn)觀(guān)察的啟示，而是以統(tǒng)一的美學(xué)原則為基礎(chǔ)，提出各種作用都可以適用的新的對(duì)稱(chēng)性，稱(chēng)為阿貝爾群規(guī)范對(duì)稱(chēng)，它是一種精確的定域規(guī)范變換對(duì)稱(chēng)性.它要求存在一個(gè)場(chǎng)，稱(chēng)為規(guī)范場(chǎng).對(duì)于電磁作用，這一規(guī)范場(chǎng)就是電磁場(chǎng)，相應(yīng)的量子（稱(chēng)為規(guī)范玻色子）就是無(wú)靜質(zhì)量的光子.規(guī)范場(chǎng)可以是多自由度的，對(duì)每個(gè)自由度有相應(yīng)的規(guī)范場(chǎng).這樣，這種精確對(duì)稱(chēng)性的存在就意味著存在許多組特性完全相同的、質(zhì)量均為零的粒子.然而在現(xiàn)實(shí)世界里，除了電磁作用的光子之外，人們沒(méi)有見(jiàn)到其他質(zhì)量為零的規(guī)范玻色子.因此楊一米爾斯理論盡管很優(yōu)美，但它似乎毫無(wú)用處.量子力學(xué)中系統(tǒng)狀態(tài)由波函數(shù)描寫(xiě).波函數(shù)通常為復(fù)數(shù)，復(fù)數(shù)的幅角稱(chēng)為位相因子.另一方面，一切實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)量必須為實(shí)數(shù)，讓所有波函數(shù)共同變化一個(gè)位相因子，在實(shí)驗(yàn)中是無(wú)法觀(guān)測(cè)的.公共位相因子的不可觀(guān)測(cè)性，表現(xiàn)為量子理論的運(yùn)動(dòng)方程式對(duì)波函數(shù)共同的位相變換保持不變，這稱(chēng)為第一類(lèi)規(guī)范不變性.這種規(guī)范變換的不變性是與電荷守恒相聯(lián)系的.電磁場(chǎng)、強(qiáng)相互作用是規(guī)范場(chǎng)，原因在于電荷守恒[2—4]，與觀(guān)察者無(wú)關(guān)；引力場(chǎng)不是規(guī)范場(chǎng)，原因在于質(zhì)量與觀(guān)察者有關(guān).3.電磁力存在吸引與排斥兩種狀態(tài)，只有物體帶電時(shí)才有，而引力是永遠(yuǎn)存在的；如果電磁質(zhì)量是引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的一部分，那么庫(kù)侖力也應(yīng)當(dāng)是萬(wàn)有引力的一部分，電子、質(zhì)子等帶電粒子之間的電磁力遠(yuǎn)大于萬(wàn)有引力，電磁質(zhì)量遠(yuǎn)大于引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量），電磁質(zhì)量不可能是引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的一部分；電子激發(fā)的電磁場(chǎng)的能量小于電子的電磁質(zhì)量，正如物體激發(fā)的引力場(chǎng)能量小于引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的能量一樣.通過(guò)將1個(gè)氫原子作為模型和對(duì)比，可求出氫原子上正電子對(duì)殼上負(fù)電子的電磁力Fe與原子核質(zhì)量與殼上電子質(zhì)量的引力Fg之比，即Fe/Fg=Ln=2.27′1039=狄拉克大數(shù)，這是因?yàn)殪o電力和引力都同時(shí)作用在電子和原子核上，而有著同一個(gè)距離R.4.根據(jù)質(zhì)速關(guān)系引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）可以連續(xù)變化，而電荷、電磁場(chǎng)呈量子化分布，現(xiàn)代物理學(xué)未讓量子力學(xué)進(jìn)入的唯一領(lǐng)域是引力和宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，將引力場(chǎng)量子化遇到無(wú)窮大的困難.重整化可以消除無(wú)限大的問(wèn)題，但是由于重整化意味著引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）作用力的強(qiáng)度的實(shí)際值不能從理論上得到預(yù)言，必須被選擇以去適合觀(guān)測(cè)，因此重整化有一嚴(yán)重缺陷.目前要取得進(jìn)展，能夠建議采用的最有力的方法，就是在企圖完成和推廣組成理論物理現(xiàn)有基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)形式時(shí)，利用純數(shù)學(xué)的所有源泉，并在這個(gè)方面取得每次成功之后，試著用物理的實(shí)體來(lái)解釋新的數(shù)學(xué)特色.如何把量子論和彎曲時(shí)空（即廣義相對(duì)論）結(jié)合起來(lái)卻是十分困難的事情.到現(xiàn)在為止，雖然學(xué)術(shù)界在電磁場(chǎng)、電子場(chǎng)等各種物質(zhì)場(chǎng)的量子化中取得了極其成功的進(jìn)展，但引力場(chǎng)量子化的工作卻遇到了意想不到的巨大困難.到目前為止，所有試圖把引力場(chǎng)量子化的理論（包括超弦和圈量子引力理論）都存在問(wèn)題.作為統(tǒng)一場(chǎng)論嘗試，超弦理論將基本粒子設(shè)為一維弦振動(dòng)模式，通過(guò)高維構(gòu)造整合引力與規(guī)范作用.然而：需額外6–7個(gè)緊化維度，其形狀與拓?fù)溆绊懳锢沓?shù)，但目前缺乏實(shí)驗(yàn)觀(guān)測(cè)的支持；存在“Landscape問(wèn)題”，即超過(guò)10500個(gè)穩(wěn)定真空態(tài)的問(wèn)題；缺乏明確可測(cè)預(yù)言，至今無(wú)低能實(shí)驗(yàn)支持；理論形式龐雜，模型依賴(lài)極強(qiáng)，難以形成統(tǒng)一預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu).在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中，量子論引起的疑義始終多于相對(duì)論.量子論留給了人們太多的爭(zhēng)議.愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，我思考量子論的時(shí)間幾乎是思考相對(duì)論的100倍，但是我還是不清楚什么是光量子.5.電荷具有正負(fù)，電磁質(zhì)量應(yīng)當(dāng)相反，而物體的引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）無(wú)此區(qū)別.現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為中子有一個(gè)上夸克和兩個(gè)下夸克組成，外觀(guān)上看電量為0，由于每個(gè)夸克均激發(fā)電磁場(chǎng)，因此電磁質(zhì)量不等于0，顯然存在不協(xié)調(diào)性.電荷分為正負(fù)，但電場(chǎng)的能量密度卻總是正的，所以積分得到的電磁能量總是正的，因而電磁質(zhì)量也總是一個(gè)正值.根據(jù)牛頓第二定律，慣性質(zhì)量是表征當(dāng)物體受到外力作用的時(shí)候，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度，即物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的本領(lǐng)大小的物理量.這個(gè)和電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)，所以正負(fù)電子可以具有相同的慣性質(zhì)量.當(dāng)正負(fù)電荷中和的時(shí)候，電磁質(zhì)量減少，引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）沒(méi)增加，但正負(fù)電荷中和會(huì)釋放原來(lái)具有的電勢(shì)能，即原來(lái)的電磁質(zhì)量會(huì)轉(zhuǎn)化為別的能量，如正負(fù)電荷中和釋放兩個(gè)光子，則原來(lái)的電磁質(zhì)量就轉(zhuǎn)化到了光子中.那么轉(zhuǎn)化的機(jī)制是什么？同種電荷的電磁力相互排斥，異種電荷的電磁力相互吸引，電荷之間的作用力依靠電磁場(chǎng)來(lái)傳遞，為什么電磁場(chǎng)的能量都是正值？一個(gè)中性原子的電磁場(chǎng)的能量為0，說(shuō)明正負(fù)電荷激發(fā)的電磁場(chǎng)的能量相反.6.愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是引力理論，把引力場(chǎng)量子化給出引力場(chǎng)的量子成為引力子，它應(yīng)具有自旋為2，和電磁場(chǎng)的量子——光子性質(zhì)很不相同.近年來(lái)理論上對(duì)超對(duì)稱(chēng)性的探討提供了新的可能性，超對(duì)稱(chēng)性在自旋不同的粒子間建立了聯(lián)系，因此就有可能把引力相互作用和其它相互作用聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)超對(duì)稱(chēng)性建立的四種相互作用的統(tǒng)一理論稱(chēng)為超大統(tǒng)一理論.但是根據(jù)對(duì)稱(chēng)的相對(duì)性與絕對(duì)性原理，超對(duì)稱(chēng)的工作是沒(méi)有止境的.超對(duì)稱(chēng)要求除引力子外，還應(yīng)當(dāng)有自旋3/2的引力微子存在，但是實(shí)驗(yàn)上并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它的存在.在地面靜止的點(diǎn)電荷，在地面系觀(guān)察者看來(lái)不輻射電磁波，根據(jù)麥克斯韋的電磁理論在非慣性系看來(lái)輻射電磁波，與廣義相對(duì)性原理是否矛盾？如果光子的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量是引力質(zhì)量的話(huà)，為何引力場(chǎng)無(wú)法改變光子的速度？太陽(yáng)輻射大量光子，引力質(zhì)量不斷減少，行星的運(yùn)行軌道不穩(wěn)定.7.電子電量和質(zhì)子電量大小相等，只是符號(hào)相反，但是電子和質(zhì)子靜止質(zhì)量相差巨大.如果認(rèn)為電子電磁質(zhì)量是電子靜止質(zhì)量的，為何質(zhì)子電磁質(zhì)量不是質(zhì)子靜止質(zhì)量的？質(zhì)子和電子質(zhì)量差異巨大但電荷相等這一現(xiàn)象，是否意味著質(zhì)量和電荷之間存在某種偶然性？答案可能是部分的，質(zhì)量與電荷之間并沒(méi)有必然的直接關(guān)系.相比于質(zhì)量，電荷的來(lái)源要追溯到更深的物理對(duì)稱(chēng)性.標(biāo)準(zhǔn)模型中的電荷是通過(guò)規(guī)范對(duì)稱(chēng)性（gaugesymmetry）定義的.電荷守恒是一種基本的物理定律，由電磁相互作用的規(guī)范不變性保證.質(zhì)子和電子雖然質(zhì)量差異巨大，但它們的電荷卻恰好相等，這與電荷守恒和電荷量子化的機(jī)制有關(guān).質(zhì)子和電子質(zhì)量的巨大差異對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響.首先，這一差異決定了物質(zhì)的穩(wěn)定性.質(zhì)子的高質(zhì)量意味著它在原子核中扮演了穩(wěn)定的角色，使得原子核形成穩(wěn)定的原子結(jié)構(gòu).如果質(zhì)子的質(zhì)量與電子相當(dāng)，那么原子核的穩(wěn)定性將大大降低，整個(gè)宇宙的物質(zhì)結(jié)構(gòu)也會(huì)變得極不穩(wěn)定.其次，電子的輕質(zhì)量使得它們能夠在原子核周?chē)愿咚俣冗\(yùn)動(dòng)，形成原子的電子云.正是這種高速運(yùn)動(dòng)和電子云的波動(dòng)性，決定了原子的化學(xué)性質(zhì).如果電子的質(zhì)量與質(zhì)子相同，原子中的電子運(yùn)動(dòng)將會(huì)變得非常緩慢，化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)也將完全不同.8.電磁質(zhì)量和引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）可以分離，存在麥克斯韋理論中脫離物體攜帶能量的場(chǎng).最近，法國(guó)里昂的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了有四個(gè)中子組成的粒子，又稱(chēng)為“零號(hào)元素”.最新的實(shí)驗(yàn)表明，中微子具有引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量），大約為電子引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的50000分之一.中微子具有引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）但是不帶有電荷——電磁質(zhì)量.現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為除了帶電介子外，還存在中性介子，其（引力）質(zhì)量恰好等于或者近似等于（其實(shí)相等）帶電介子的（引力）質(zhì)量，性質(zhì)相似.愛(ài)因斯坦指出了波函數(shù)坍縮過(guò)程與相對(duì)論之間的不相容性，愛(ài)因斯坦的這一分析是關(guān)于量子力學(xué)與相對(duì)論的不相容性的最早認(rèn)識(shí).或許有人會(huì)說(shuō)電磁質(zhì)量與引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）是毫無(wú)關(guān)系的兩部分，那么有何作用力把它們聯(lián)系在一起，筆者認(rèn)為靠作用力聯(lián)系在一起，是引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）、電磁質(zhì)量各自聯(lián)系的思想，沒(méi)有任何作用力也可以聯(lián)系在一起.9.布朗粒子滿(mǎn)足能量均分定理，在絕對(duì)溫度為0時(shí)，動(dòng)能為0，可是受量子力學(xué)支配的物體即使溫度為零，也同樣具有一定的動(dòng)能.布朗粒子的能量均分定理研究的是引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）問(wèn)題，量子力學(xué)研究的是電磁質(zhì)量，絕對(duì)溫度為0時(shí)，引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）能量為0，可是電磁質(zhì)量的能量仍然不為0.10.如果兩個(gè)電荷都具有引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量），那么它們之間除了具有電磁相互作用之外還具有萬(wàn)有引力作用，兩種作用顯然不一致，不滿(mǎn)足簡(jiǎn)單性原則.引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）產(chǎn)生的引力場(chǎng)是穩(wěn)定場(chǎng)——與時(shí)間無(wú)關(guān)，而電荷產(chǎn)生的電磁場(chǎng)是非穩(wěn)定場(chǎng)——與時(shí)間有關(guān).11.在牛頓動(dòng)力學(xué)中，暗含著將以下一點(diǎn)視為當(dāng)然的事，即同時(shí)測(cè)量（即知道）一個(gè)粒子（一個(gè)質(zhì)點(diǎn)）的位置和動(dòng)量在原則上是可能的.這種可能性隱含在運(yùn)動(dòng)定律本身中：運(yùn)動(dòng)的二階微分方程的解要求知道x和px的某個(gè)同一時(shí)刻的初始值，但是這種可能性在量子力學(xué)中從根本上被否定.牛頓動(dòng)力學(xué)中運(yùn)動(dòng)方程是決定論的和因果律的，即從一個(gè)由系統(tǒng)的粒子之坐標(biāo)和動(dòng)量所規(guī)定的已知初態(tài)出發(fā)，運(yùn)動(dòng)方程以一種決定論的方式導(dǎo)致一切其后時(shí)刻的確定狀態(tài).這導(dǎo)致拉普拉斯（1749－1827）宣稱(chēng)：一旦給出了某一瞬間宇宙中所有星星的位置和動(dòng)量，那么宇宙過(guò)去和未來(lái)的狀態(tài)都將完全被決定，但這種決定論和因果律在量子力學(xué)中基本上被否定.電子的幾何拓?fù)涫且粋€(gè)涉及物理學(xué)和數(shù)學(xué)的領(lǐng)域，主要研究電子系統(tǒng)中的幾何和拓?fù)湫再|(zhì).12.愛(ài)因斯坦在創(chuàng)立廣義相對(duì)論的過(guò)程中通過(guò)電梯說(shuō)明了等效原理，可是當(dāng)電梯如果帶有電荷，特別是當(dāng)電荷的電性相反時(shí)和相同時(shí)，等效原理顯然不成立，這說(shuō)明廣義相對(duì)論僅僅適用于引力場(chǎng)，不適用于電磁場(chǎng).13.對(duì)于一個(gè)宏觀(guān)物體來(lái)說(shuō)，P=h/λ，E=mc2=hν=hc/λ，所以λ=h/mc≠0.假設(shè)P=MV=h/λ=h/(V/ν)=hν/V，則hν=MV2.這與E=mc2是矛盾的.筆者認(rèn)為如果一個(gè)粒子不考慮電磁質(zhì)量，就可以不考慮波粒二象性.14.現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為微觀(guān)粒子包括玻色子和費(fèi)米子，前者不滿(mǎn)足泡利不相容原理，后者滿(mǎn)足泡利不相容原理.筆者認(rèn)為前者無(wú)靜止質(zhì)量，應(yīng)該為只有電磁質(zhì)量組成的粒子；后者具有靜止質(zhì)量，是有引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）組成的粒子或者是電磁質(zhì)量和引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）共同組成的粒子.規(guī)范場(chǎng)理論認(rèn)為存在沒(méi)有質(zhì)量的粒子，弦論認(rèn)為存在沒(méi)有質(zhì)量的弦，其實(shí)都是具有電磁質(zhì)量.泡利見(jiàn)規(guī)范場(chǎng)存在問(wèn)題頗多而棄之，楊振寧則堅(jiān)定將論文發(fā)表，縱使有規(guī)范粒子的質(zhì)量問(wèn)題等等缺點(diǎn)，因?yàn)椤拔覀兊南敕ㄊ瞧恋摹保?guī)范場(chǎng)有美妙的數(shù)學(xué)，這使得楊振寧不得不發(fā)表它.把引力質(zhì)量與電磁質(zhì)量區(qū)別開(kāi)來(lái)，這一矛盾便不復(fù)存在.15.麥克斯韋方程組描述了電磁場(chǎng)與帶電粒子之間的相互作用關(guān)系.在真空中的表達(dá)式為：(4)(5)(6)(7)對(duì)(5)式取旋度，并利用(4)式及(7)式，用矢量分析公式化簡(jiǎn)后可得：(8)對(duì)(4)式取旋度，并利用(5)式及(6)式，用矢量分析公式化簡(jiǎn)后可得：(9)經(jīng)過(guò)上述數(shù)學(xué)處理，電磁場(chǎng)與帶電粒子之間的相互作用關(guān)系就變得非常清晰了：在僅考慮電磁相互作用的情形下，(8)式和(9)式就是描述帶電粒子的動(dòng)力學(xué)方程.與力學(xué)定律相比，帶電粒子滿(mǎn)足的規(guī)律是完全不同的.16.位移電流的存在說(shuō)明了電磁質(zhì)量可以與引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）分離.質(zhì)量與電荷這兩個(gè)物理屬性，應(yīng)該是平權(quán)地相互依存于一個(gè)統(tǒng)一體——有質(zhì)（指靜止質(zhì)量）粒子中的（這就象一枚硬幣的兩個(gè)面），即有質(zhì)粒子的質(zhì)量與電荷具有對(duì)偶特性.由此對(duì)偶特性可以得出一個(gè)重要的推論：即有靜質(zhì)的中性粒子一定是有結(jié)構(gòu)的.由于這個(gè)對(duì)偶特性，決定了引力場(chǎng)與電磁場(chǎng)之間存在著驚人的類(lèi)比：兩者都是遠(yuǎn)程相互作用場(chǎng)；都服從平方反比定律；都是有源場(chǎng)且場(chǎng)量子靜質(zhì)為零等.其次，從Colemann-Mandula定理的描述來(lái)看，該定理也許就是質(zhì)量-電荷對(duì)偶特性的內(nèi)核.質(zhì)量-電荷的對(duì)偶特性也許還可以為我們找到另一個(gè)重要問(wèn)題的答案：在目前的自然界中，相互作用力為何是四種，并且正好是兩種遠(yuǎn)程和兩種短程的相互作用力.位移電流之具有電磁質(zhì)量，不具有引力質(zhì)量.17.所有的基本粒子間電荷同質(zhì)量間找不出一個(gè)固定的關(guān)系：不同靜止質(zhì)量的基本粒子可以具有相同的基本單位電荷，在所有的基本粒子的靜止質(zhì)量和所帶的電荷間也沒(méi)有一個(gè)共同的質(zhì)量與電荷的關(guān)系.18.電磁場(chǎng)具有能量和質(zhì)量，電磁場(chǎng)以光速運(yùn)動(dòng)，靜止質(zhì)量應(yīng)當(dāng)為0，所以電磁質(zhì)量不是靜止質(zhì)量的一部分.在宏觀(guān)條件下，檢驗(yàn)電磁質(zhì)量對(duì)引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）的影響是很有必要的.一是將物體（不是微觀(guān)粒子！）加以強(qiáng)電場(chǎng)（充至高電壓）或強(qiáng)磁場(chǎng)（超強(qiáng)磁化），然后在屏蔽狀態(tài)下用精密天平（防止天平被磁化或帶電）測(cè)定其質(zhì)量是否與未充電和磁化時(shí)相同？現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)能做這樣的測(cè)定.其二，在真空室中，對(duì)充至高電壓的物體加以電場(chǎng)，對(duì)超強(qiáng)磁化的物體加以磁場(chǎng)（去屏蔽?。?，與引力平衡，以判別其電磁質(zhì)量是否改變引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）？再在強(qiáng)電場(chǎng)或強(qiáng)磁場(chǎng)的架空（懸浮）下，給予橫向電場(chǎng)或磁場(chǎng)，使之作無(wú)磨擦運(yùn)動(dòng)，以測(cè)定其慣性質(zhì)量，與天平測(cè)量值比較.19.假設(shè)在水平地面上一個(gè)物體靜止，在各個(gè)方向上均勻接受熱輻射，根據(jù)能量守恒定律和狹義相對(duì)論物體的能量增加，由于物體質(zhì)量不斷增加，因此物體靜止質(zhì)量增加.由于物體所有合力為0根據(jù)動(dòng)量定理物體動(dòng)量不變.在水平地面上有一位觀(guān)察者以0.99C勻速運(yùn)動(dòng)，他測(cè)量的物體質(zhì)量增加，速度不變，因此物體的動(dòng)量增加，根據(jù)動(dòng)量定理物體所受合外力不等于0，這是否與相對(duì)性原理矛盾？如果把引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）和電磁質(zhì)量分開(kāi)，顯然不存在這樣的矛盾，光子是電磁質(zhì)量，不具有引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量），不影響物體的質(zhì)量.20.量子場(chǎng)論是狹義相對(duì)論和量子力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，他們都是研究電磁質(zhì)量的.量子電動(dòng)力學(xué)在電子反常磁矩(g-2)/2上的成功可以讓人深入體會(huì)到這一物理理論如何深入地“觸及真實(shí)”——電子反常磁矩(g-2)/2的實(shí)驗(yàn)值：0.00115965218073（±28），電子反常磁矩(g-2)/2的理論值：0.00115965218204（±72），小數(shù)點(diǎn)之后的11位都是吻合的.但是在計(jì)算電子的總勢(shì)能時(shí)得到為e2/R，電子幾乎沒(méi)有半徑，出現(xiàn)發(fā)散的問(wèn)題.為此量子場(chǎng)論提出重整化理論解決了這一矛盾，量子場(chǎng)論的這種成功可以說(shuō)是觸及了自然的真實(shí)同時(shí)又挑戰(zhàn)了最基本的數(shù)學(xué)規(guī)則.可是類(lèi)似地對(duì)于電子的引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）總勢(shì)能也可以得到總勢(shì)能為e2/R，電子幾乎沒(méi)有半徑，也會(huì)出現(xiàn)發(fā)散的問(wèn)題.是否也需要重整化？21.引力場(chǎng)是穩(wěn)定場(chǎng)，除靜電場(chǎng)外電磁場(chǎng)是顯含時(shí)間的力場(chǎng).與光量子概念直接相關(guān)的一個(gè)概念是：電磁場(chǎng)是物質(zhì).如果場(chǎng)是物質(zhì)，那這里就存在著三種物質(zhì)：電子，質(zhì)子和他們中間的場(chǎng).注意這三者（電子，質(zhì)子和電磁場(chǎng)）在空間上是分離的.這第三種“物質(zhì)”（場(chǎng)）和前兩種是一樣的東西嗎？所謂物質(zhì)，至少必須有三種物理表現(xiàn)：第一，物質(zhì)必須有質(zhì)量，物質(zhì)之間會(huì)有萬(wàn)有引力存在；第二，物質(zhì)在受到力的作用時(shí)，會(huì)有慣性和加速度，加速度的大小和質(zhì)量（慣性）成反比；第三，物質(zhì)可以構(gòu)成原子、分子、有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、生物和人體.電磁場(chǎng)顯然不具備這三個(gè)條件中的任何一個(gè).第一，電磁場(chǎng)沒(méi)有質(zhì)量，兩個(gè)光子之間沒(méi)有萬(wàn)有引力；第二，沒(méi)有任何力量能使“光子”加速或減速，其實(shí)也沒(méi)有任何東西能使聲波加速或減速，因?yàn)椴ㄋ偃Q于波動(dòng)煤質(zhì)的物理特性；第三，沒(méi)有人能用光波或聲波組成無(wú)機(jī)物或有機(jī)物.能說(shuō)電磁場(chǎng)是“物質(zhì)”嗎？22.萬(wàn)有引力、重力、動(dòng)能、動(dòng)量、角動(dòng)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、勢(shì)能（重力勢(shì)能、引力勢(shì)能、彈性勢(shì)能以及轉(zhuǎn)動(dòng)勢(shì)能等——?jiǎng)菽茈m然不屬于質(zhì)點(diǎn)，但是勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)化，動(dòng)能與質(zhì)量成正比，勢(shì)能也必須與質(zhì)量成正比.）等與引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）有關(guān)的物理量都與質(zhì)量成正比，靜電力、電磁能等都與電量成正比，與質(zhì)能方程存在著不協(xié)調(diào)性.23.電子自旋（spin）是量子力學(xué)中一個(gè)內(nèi)稟的物理屬性，描述了粒子在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的角動(dòng)量.與經(jīng)典物理中的旋轉(zhuǎn)不同，電子自旋并不代表物質(zhì)的實(shí)際旋轉(zhuǎn)，而是量子態(tài)的一種固有屬性.自旋的量子化特性使得它在粒子物理學(xué)和凝聚態(tài)物理中起著至關(guān)重要的作用.在標(biāo)準(zhǔn)模型中，電子自旋是其基本特性之一，具有兩種可能的取值：上自旋（+1/2）和下自旋（-1/2）.自旋的這一量子化性質(zhì)為電子在外部磁場(chǎng)中的行為提供了理論基礎(chǔ)，并解釋了許多物理現(xiàn)象，如電子的磁性、量子霍爾效應(yīng)等.自旋與粒子的軌道角動(dòng)量是分開(kāi)的，因此它對(duì)粒子的整體角動(dòng)量產(chǎn)生重要影響.筆者認(rèn)為自旋和軌道角動(dòng)量是電磁質(zhì)量角動(dòng)量，粒子的軌道角動(dòng)量是引力質(zhì)量角動(dòng)量.24.運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛侖茲力在低速狀態(tài)下對(duì)于伽利略變換為何不協(xié)變？通電直流導(dǎo)線(xiàn)受到的安培力在低速狀態(tài)下對(duì)于伽利略變換為何不協(xié)變？在經(jīng)典力學(xué)中萬(wàn)有引力定律對(duì)于慣性參照系成立，滿(mǎn)足伽利略變換，而庫(kù)侖定律僅僅適用于靜止參照系，不滿(mǎn)足伽利略變換，背后是否有更本質(zhì)的規(guī)律？25.所謂干涉，其實(shí)是光子在明暗糾纏態(tài)之間交替出現(xiàn)的結(jié)果.零強(qiáng)度的地方，并非真空，而是隱藏著無(wú)法探測(cè)的粒子.經(jīng)典電磁場(chǎng)，只是量子力學(xué)在大數(shù)極限下的一種近似.真正的基礎(chǔ)，是粒子的明暗態(tài)疊加，而不是波的振幅加減.干涉的本質(zhì)，是粒子態(tài)空間中的耦合結(jié)構(gòu)，不是物理空間中的波動(dòng)疊加.量子力學(xué)從一開(kāi)始就指出，即便電場(chǎng)均值為零，光子依然存在，依然可以與物質(zhì)發(fā)生作用，此時(shí)電磁質(zhì)量依然存在.26.對(duì)于引力質(zhì)量具有伽利略不變性的條件是它與參照系運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，但它可以與兩個(gè)速度的差值(即相對(duì)速度)有關(guān)，例如導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力或，其中的速度就是相對(duì)于空氣的速度，這個(gè)相對(duì)速度在伽利略變換下保持不變，因而牛頓定律在伽利略變換下保持不變.但是，對(duì)于電磁質(zhì)量，例如洛倫茲力，其中的并非很多人誤以為的相對(duì)于磁場(chǎng)的速度，而是相對(duì)于參照系或觀(guān)察者的速度，因此洛倫茲力與參照系的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，在伽利略變換下不能保持不變.只有在洛倫茲變換下，洛倫茲力才能保持不變，因此電磁現(xiàn)象速度再低也必須用相對(duì)論描述.洛倫茲變換對(duì)于引力質(zhì)量低速下可以用伽利略變換近似表達(dá)，電磁質(zhì)量低速下不能利用伽利略變換近似表達(dá).27.楊-米爾斯存在性和質(zhì)量缺口也是世界七大難題之一，該問(wèn)題的正式表述是：證明對(duì)任何緊的、單的規(guī)范群，四維歐幾里得空間中的楊米爾斯方程組有一個(gè)預(yù)言存在質(zhì)量缺口的解.通過(guò)把引力質(zhì)量和電磁質(zhì)量區(qū)別開(kāi)來(lái)，楊-米爾斯存在性和質(zhì)量缺口便不復(fù)存在.文獻(xiàn)[5—7]與筆者持有相同的觀(guān)點(diǎn).把質(zhì)量分為引力質(zhì)量（慣性質(zhì)量）和電磁質(zhì)量，可以看出自然界滿(mǎn)足對(duì)稱(chēng)性原理，它們的性質(zhì)存在著差異，是對(duì)稱(chēng)的相對(duì)性的體現(xiàn)，凸顯了對(duì)稱(chēng)性原理的核心地位.[8—9]致謝：本文是筆者三十多年思考的結(jié)果，寫(xiě)作過(guò)程中曾經(jīng)受到了中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所原所長(zhǎng)、名譽(yù)所長(zhǎng)、國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)獲得者、中國(guó)科學(xué)院資深院士彭桓武，中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所研究員、國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)獲得者吳中祥研究員，中國(guó)科學(xué)院資深院士、美國(guó)杜邦公司特聘研究員、院士沈致遠(yuǎn)教授，中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所原所長(zhǎng)郝柏林院士，中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所郭漢英研究員，復(fù)旦大學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)院辜英求教授，北京大學(xué)物理學(xué)院曹昌祺教授、曾謹(jǐn)言教授，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)現(xiàn)代物理系沈惠川教授，東京大學(xué)理學(xué)部、《物理學(xué)進(jìn)展》編委孫文明教授，南京理工大學(xué)肖傳云教授，清華大學(xué)張禮教授、高炳坤教授、虞昊教授、徐湛教授、李列明教授、鄺宇平院士、尚仁成主任等人指導(dǎo)，在此謹(jǐn)致謝忱！！參考文獻(xiàn)：【1】愛(ài)因斯坦著方在慶，韓文博，何維國(guó)譯.《愛(ài)因斯坦晚年文集》，海南出版社2000年3月第1版.【2】李永平，賀金玉.規(guī)范不變性與電荷守恒的關(guān)系.德州學(xué)院學(xué)報(bào)，第17卷第2期：28～31.【3】劉樹(shù)坤，李永平.規(guī)范性與電荷守恒關(guān)系的再探討.德州學(xué)院學(xué)報(bào)，第19卷第4期,2003年8月：28～31.【4】李永平，賀金玉.再論規(guī)范不變性與電荷守恒的關(guān)系.德州學(xué)院學(xué)報(bào)，第17卷第4期,200