物质的自然定义

侯工 文

鄙人说宇宙是一团物质，那么什么是物质？目前科学界还没有准确的定义。

一般人们认为“物质为构成宇宙间一切物体的实物和场。例如空气和水，食物和棉布，煤炭和石油，钢铁和铜、铝，以及人工合成的各种纤维、塑料等等，都是物质。世界上，我们周围所有的客观存在都是物质。人体本身也是物质。除这些实物之外，光、电磁场等也是物质，它们是以场的形式出现的物质。”（引自《百度百科》）这个物质定义是不确切的，因为光、声、力和电磁场等是物质运动产生的现象。场实际上是物质运动过程中产生的各种不同形式的波，如电磁波、力波（引力波、磁力波、电荷力波等）、冲击波、声波等等，这些波通过由能量子构成的物质球面空间传播，于是这些波就形成了俗称的场。

而运动是物质的固有属性，光、声、力和电磁场等是物质运动属性，是物质属性的外延，属于物质属性的范畴，因此不能称为物质。比如：一朵红花，花是物质，红色是花吸收了光线中除红色以外的部分而反射出的红光，是花的属性而不是物质；一块磁铁，磁铁是物质，对铁的吸力是它的属性而不是物质；一支电灯，灯是物质，灯光是灯的属性而不是物质；一个喇叭，喇叭是物质，喇叭声是喇叭的属性不是物质。

    还有一种观点认为物质是精神的外化。客观唯心主义指出某种客观的精神或原则是先于物质世界并独立于物质世界而存在的本体。在这种先验的客观精神的精心设计下创造了复杂而精妙的物质世界。物质世界（或现象世界）只不过是这种客观精神或原则的外化或表现而已。前者是本原的、第一性的；后者是派生的、第二性的。中国宋代程朱理学的“理”，古希腊柏拉图的“理念”，德国黑格尔的“绝对观念”，都是这种作为世界本体的客观精神或原则。这里的问题是：先于物质世界并独立于物质世界而存在的某种客观的精神或原则是如何产生的？客观唯心主义并不能回答，也不可能回答，最终只能归结于来自上帝，而上帝又来自哪里？其实，物质与精神是世界的两面，将两者割裂开来是没有意义的，所以再者不存在谁先谁后的问题。

反物质曾经被人们炒得沸沸扬扬，他们认为，在粒子物理学里，反物质是反粒子概念的延伸，反物质是由反粒子构成的。反物质和物质是相对立的，两者相遇就会如同粒子与反粒子结合一般，导致两者爆炸而湮灭并释放出高能光子或伽玛射线。他们举出下面的例子来证明反粒子的存在：1932年由美国物理学家卡尔·安德森在实验中证实了正电子的存在，随后又发现了负质子和自旋方向相反的反中子；到目前为止，已经发现了300多种基本粒子，这些基本粒子都是正反成对存在的，也就是说，任何粒子都可能存在着反粒子；2010年11月17日，欧洲研究人员在科学史上首次成功“抓住”微量反物质；2011年5月初，中国科学技术大学与美国科学家合作发现迄今最重反物质粒子——反氦4；2011年6月5日欧洲核子研究中心的科研人员宣布已成功抓取反氢原子超过15分钟。

其实，人们说的反粒子都是假象：一个电子的正面看，是正转的，是负电子，如果站在它的反面看，就是反转的，是正电子。正如你看一个转动的车轮，正面看是顺时针的，反面看是逆时针的。所以，300多种基本粒子，其实都没有反粒子，只是有时看到它的正面，有时看到它的反面而已。可以说，在我们宇宙里，反粒子是根本不存在的，那么反物质也是不存在的。

什么是相反的？一张纸的正面和反面是相反的，一个车轮的正面和反面是相反的……显然，相反的还是存在的。那么，有反物质存在吗？有，它们在我们宇宙球面的反面，但是我们永远到达不了那里。这样你就不用担心遇到反物质爆炸了。如果担心正反物质相遇，就如同担心北京与纽约相遇一样荒唐。虽然人们通过交通工具可以从北京到纽约，但是人类绝对不能从宇宙到达反宇宙。可见，反宇宙只是哲学上的存在。

    现在有一种时髦的东西叫做暗物质。有人认为：

    “暗物质（Dark Matter）是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场，是宇宙的重要组成部分。暗物质的密度非常小，但是数量庞大，因此它的总质量很大，它们代表了宇宙中84.5%的物质含量，其中人类可见的只占宇宙总物质量的10%不到（约5%）。暗物质无法直接观测得到，但它能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。

    “暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、天文观测和膨胀宇宙论研究表明：宇宙的密度可能由约70%的暗能量，5%的发光和不发光物体，5%的热暗物质和20%的冷暗物质组成。

“新计算机模型：暗物质并非由重粒子组成。”

其实，这种比电子和“光子（根本不存在）”还要小的物质，就是最小粒子（能量子），它们只携带能量，没有电荷，也没有质量。还有大量的有电荷和质量的物质（天体）存在于宇宙中，人类看不到它们，是因为受视域限制：人类能够看到天体在宇宙球面上的范围，是以宇宙半径（137亿光年）作半径的一个圆，叫做视域圆。因为宇宙球面在径向的速度等于光速，所以只有这么大的圆内的天体发出的光线才能传送到我们的眼睛，更远的天体发出的光线还没有传送到我们的眼睛。宇宙是膨胀的，由于视域圆半径等于宇宙球面半径，而宇宙球面径向膨胀的速度等于光速，所以视域圆的半径膨胀的速度也等于光速。以视域圆为界，视域圆以内的膨胀速度小于光速（越接近观测者膨胀速度越小，月球与地球的距离是384402.15千米，再者的膨胀速度是每年3.8厘米，而137亿光年远和星系，膨胀速度是每秒30万千米），视域圆以外的大于光速。这里值得注意的是，视域外物体的径向速度仍然等于光速，它们发出的光的传播速度仍然等于光速，因此那些视域圆外的光线永远都不可能到达人类的眼睛。即使你有1亿岁，到临终前也不能看到138亿光年远的天体，因为1亿年后，视域圆的半径是138亿光年，而那些天体的距离变成139亿光年了。

根据计算，视域圆的面积只有整个宇宙球面的21%（计算方法：圆周上等于半径的弧所对应的圆心角等于1弧度，1弧度等于57.3度，它的余角=32.7度，设这个截面圆的半径为r1=rcos32.7，那么视域圆面积≈πr1r=πr^2cos32.7，整个宇宙球面积S=4πr^2，两者之比=πr^2cos32.7/4πr^2=cos32.7/4=0.8408/4≈0.21=21%）。我们虽然看不到137亿光年以外的星系，但是它们却影响和干扰着我们周围的星系，因为我们周围的星系与它们的距离都小于137亿光年。因此这些人就将看不到的79%和太空中的能量子当作暗物质了。当你明白了这些秘密以后，也就没有什么物质是“暗”的了。

那么，什么是物质呢？物质是宇宙的本原，是绝对的客观实在，是世界存在的本体，也就是宇宙的本体。物质存在不需要任何附加条件——不需要时间，也不需要空间。运动是物质的基本属性，是物质存在的体现。没有物质就没有宇宙。有物质就有运动，有物质运动就有空间和时间：空间是物质运动状态的范围，时间是物质运动状态的更新。物质有两种形式：一种是没有质量的基本粒子即能粒子（例如太空），称为狭义物质；另一种是由能粒子聚合成的有质量的物体（例如石头，水，空气，泥土……）；狭义物质和物体统称为广义物质，简称物质。

    运动是物质存在的表征，人类是通过物质的运动来感知物质的存在的。如果物质不运动，一切东西都会因静止而“死去“，宇宙万物就不可能存在了。所谓一切东西“死去“，是指物质逸出宇宙球面而湮灭,根据物质不灭定律，这是不可能的，因此物质是必须运动的。可见，物质由于运动而“活着”。只有在这个意义上说，物质是有“生命”的，但这种“生命”是永恒的，与地球上动植物的生命是不同的，因为它们的生命是有寿命的。

运动是物质的根本属性和存在方式。物质运动包括宇宙间的一切变化和过程。能是物质自身运动和改变其它物质运动状态的本事，它产生的原理是球面与半径的不确定关系。由于这种关系是永恒的，所以能也是永恒的。能是物质运动能力的量度，是物质运动属性的外延，也是属于物质属性的范畴。力是能的传递形式，它的传递介质是能粒子。可见能粒子构成的球面空间是刚性的（不可拉伸也不可压缩），所以在介质上形成应力，这些应力在物质粒子周围形成一圈应力带，越靠近物质粒子，应力带就越强。4种自然力（强力、弱力、电磁力、万有引力）是应力带在物质不同场合的表现形式，它来自宇宙球面对物质粒子的牵引力。

质量是物质包含能粒子的量度，能量是物质运动能力的量度。能量与质量的关系式就是质能方程：

    E=mc^2

    力波、电磁波（包括光）、声波、冲击波等是物质运动产生的现象，这些都是能的不同传递形式，是物质运动的现象，可归为物质运动的属性，是物质属性的外延。运动是物质的固有属性，但不是物质的本质。物质的本质是宇宙的本原——即宇宙的本体。运动不可以独立于物质存在，所以不能说没有运动就没有物质。由于宇宙球面是以光速沿着径向膨胀的，物质必须保持与球面同步运动。时间和空间是不可分离的：空间的更新必然伴随着时间的流逝，而时间的流逝必然有空间的更新；质量和能量也是不可分离的：物质分解导致物体质量的减少和能量释放是同时进行的，但是物质不能直接转化成能量，能量也不能直接转化成物质。质能方程只是反映了能量与质量的数量关系。物质通过释放粒子来释放能量。物质与物质之间可以通过改变对方的运动状态而互相交换能量。