现实物理学是不同于经典物理学和现代物理学的公理化理论体系。从基本公设和原理出发，现实物理学不借助实验规律推演出了经典力学、电动力学和热力学的基本公式与方程，创建了基于弹性粒子模型的实粒子场论、运动状态理论和热力学理论。笔者将根据现实物理学的基本公设和原理介绍理论建立的逻辑思路，并对理论结果进行初步解读。

一、基本公设

现实物理学的基本公设包含在物理学核心概念的定义之中（参见笔者博文“漫谈现实物理学的基础与建模”）。1 物质：离散粒子的有限集合。2 实粒子：质量守恒体积有限的弹性粒子。3 实空间：布满粒子的三维欧氏空间。4 实时间：独立于空间的单向变化参数。5 相互作用：质量吸引和运动排斥。

公设1将物质的构成归结为离散的粒子，直接统一了经典力学和电动力学的物质基础。同时，将连续场视为离散粒子的统计效应，表明现实物理学是一种不同于量子力学的量子理论。公设2用弹性粒子模型替代经典物理点状粒子和现代物理波状粒子假设。弹性粒子天然具有平动、转动和振动三种独立的运动模式和能量形式，现实物理学本质上研究的是包含有限个弹性粒子系统的运动问题（N体问题）。公设3修正牛顿的真空假设，结合弹性粒子公设可以确认真空中暗物质粒子的种类和性质。公设4排除时间的数学反演对称性，保证物理过程的不可逆性。公设5修正牛顿静态引力模型，补充引力的动力学因素。它将相互作用归结为吸引和排斥一对矛盾，本质上统一了引力、电磁力和核力基本相互作用。

二、基本原理

现实物理学的基本原理是客观性原理，该原理要求在物理理论中排除观察者的主观因素。观察者的作用是测量和计算，它在物理学中具有不可忽视的地位和影响。经典物理学借助坐标系进行测量，坐标系包括参考原点和坐标基矢，这两者依赖于观察者的主观选择。爱因斯坦相对论的目标是消除参考系和坐标基的主观效应，但是仍然保留了观察者的地位和坐标系的使用。现实物理学的客观性原理要求拒绝观察者的介入，抛弃坐标系在物理理论中的应用。

替代坐标系的方案是引进真实量概念，将物理量表示为标度因子和数字因子的乘积，从而免除参考系和坐标基变换的复杂运算。真实量概念是基本公设的建模基础，标度因子则是与量子相对应的数学概念。客观性原理要求物理理论满足原点无关性和标度无关性（或标度协变性），由此确定了真实量的数学运算规则（包括加减、乘除、微分、积分、微商），保证了现实物理学理论的统一性和普适性。

三、答疑解惑

       1. 公理化之困：物理学公理化是公认的世纪难题。经典力学和电磁学具有公理化的雏形，相对论是物理理论公理化的典型，量子力学也有不同的公理化形式。但是，经典热力学和现代粒子物理的公理化至今尚未实现，有人据此断言，整个物理理论的公理化是不可能完成的。

物理学公理化实质是物理理论的统一性和数学化问题。追求物质世界隐藏的和谐统一规律是物理学的最终目标，否定物理公理化的可能性实质上是否定物质世界的客观性和统一性。物理学公理化不仅需要满足相容性、独立性和完备性这些数学条件，还必须满足客观性这个物理条件。物理学统一之路如此多艰，重要原因之一就是脱离了客观性条件的限制。一个世纪以来，现代物理学奔走于实证主义道路，启用了精致深奥的数学工具，建造了复杂昂贵的物理设备，验证了许多基于虚构概念的新奇理论。这种状况强化了现代物理学的统治地位，也将物理学带入了难以复归的境地。通过审视当代物理学基础，我们发现历史始终为物理学保留着一条实在主义的道路。现实物理学在客观性原理指导下，从经典物理学出发，结合现代物理学成果，运用公理化方法重新改造了物理学基础。客观性原理要求基于实在论立场选择公理组合，排除物理理论中的主观因素，其核心是拒绝观察者的介入，用弹性粒子替代牛顿质点粒子模型，并用动力学过程补充牛顿引力理论。事实表明，现实物理学满足相容性、独立性、完备性和客观性条件，是一个具备简单性、统一性和普适性的物理学理论。

        2. 量子论之惑：量子力学被认为是二十世纪物理学的最高成就，对量子论的解释也是困惑物理学界的世纪谜题。量子世界的图景非常奇特，虽然有违常识和理性，却能解释微观世界不可思议的现象。构成量子论“哥本哈根解释”的核心是玻恩的概率解释、海森堡的不确定性原理和玻尔的互补原理。前两者打破了经典世界的因果决定论，后两者又否定了经典世界的客观实在性。以爱因斯坦为代表的实在论学者拒绝接受哥本哈根解释，并与玻尔为代表的反实在论学者就量子论的解释进行了长期的论战，这场论战延续至今尚未终结。

关于量子论的困惑来自观察者的作用、测量的本质和量子随机性来源这几个问题，这些问题只有依据现实物理学原理才能真正解决。首先，现实物理学没有观察者介入，排除了人为主观因素；其次，客观性原理要求标度无关，消除了测量标准的不确定性；最后，现实物理学是一个离散粒子理论，表明了量子概念的客观基础。根据现实物理学的解释，量子波函数描述的是团簇而非单个粒子的运动状态；团簇的运动状态由哈密顿（振动）算符、动量（平动）算符和角动量（转动）算符确定；量子本征态属于特定运动算符的次级模式，波函数叠加导致团簇的混合运动模式；波函数的模平方给出运动模式的发生几率；普朗克能量(H_s=hv)是粒子系统振动能的平均值，爱因斯坦能量(K_s=M_s c²)是粒子场的平动能标度；海森堡不确定原理反映的是特定的标度关系(h = r_s p_s= E_s t_s )。现实物理学最终表现为微分方程或解析几何的决定论形式，但是其本质上是弹性粒子的统计理论。实粒子场论的基础是粒子的质量和动量统计，实粒子运动状态理论的基础是粒子的运动能量统计，实粒子热力学的基础是粒子数和团簇数统计。现实物理学的统计学基础揭示了物理过程随机性的真实来源和不可逆性的客观原因。

      3. 对称性之谜：研究基本物理规律（方程）所包含的对称性在现代物理学中具有重要意义。对称性可以分两大类：一类是时空对称性，它们与描述物理事件的时空坐标变换相联系；另一类是内部对称性，它们与场论中描述相互作用的规范变换相联系。物理学中的变换构成变换群，物理规律的对称性归结为基本方程在这些变换群下的不变性。按照诺特定理，对称群的每个生成元对应于物理系统的一个守恒律。但是，诺特定理仅适用于基于作用量原理的物理理论，并不适用于基于客观性原理的现实物理学。

现实物理学认为空间和时间对称性是客观的，它们应该在公设中加以明确规定。例如，物理量标度因子规定了空间的各向同性，标度因子的整体协变性规定了空间的平移对称性；时间数字因子的均匀性规定了时间的平移对称性，数字因子的单向性规定了时间的反演不对称性。现实物理学认为自然的多样性是物质内部非对称的结果，理论的逻辑应该从一般的非对称性出发，然后考虑可能的对称性情况。例如，实空间公设取消了相对论的空时对称性，恢复了空间和时间的独立性。实时间公设拒绝了时间的反演对称性，保证了经典世界的因果律。相互作用公设打破了作用场的规范对称性，揭示了势场的本质和意义。现实物理学还证明，在电荷对称破缺的条件下，质量和电荷等价，从而实现了引力-电磁力和正物质-反物质的统一。在打破众多对称性之后，现实物理学发现了能量交换对称这个新的对称性，它为热力学系统研究提供了有力工具。

参考文献

[1] Z. C. Liang, Dark matter and real-particle field theory. Preprint, (2021). https://doi.org/10.13140/RG.2.2.26655.28327/1 

[2] Z. C. Liang, Outline of real physics. Global Journal of Science Frontier Research: A 20(3) 9 (2020). https://doi.org/10.34257/gjsfravol20is3pg9