谈物理学科研的范式 

                              晏成和

朋友介绍文章《上帝的牌局》，说的是三位物理学大咖，牛顿、爱因斯坦、杨振宁与上帝打扑克。三位与上帝平坐、博弈，似乎是找到了物理探索的新路子、新范式-理论体系，有望突破当今物理科学的前沿。

该作者认为：量子场论+规范场论是当今人类对宇宙最深刻的认知；科学黄金一代创建了量子理论，白银一代又创立了规范场；把理论物理的公式、粒子物理的60多种粒子、及其范式糅合起来，分发在量子理论为代表的爱因斯坦和规范场大师杨振宁的手中，成就了二人能够与上帝叫牌的资格；牛顿的资格当然。摆出如此高大上的格局，让人感觉到只要大咖取得小胜，人类的物理探索就要取得激动人心的重大突破！

文章思路是把量子理论与规范场叠加，具体的操作是效法化学元素周期表，按规范场标准模型提供的61种基本粒子，4种基本性质，建立起模型及表格（图一）。分别求证其 大小、质量、寿命、电荷、磁性、自旋、同位旋、对称性、波动性、正反粒子等所有物理特性，此粒子模型周期表一旦建立，微观物理就大白于天下，研究者将所向披靡。

             图一  标准模型及表格（部分）

然而理想丰满、现实骨感，这些基本粒子大小都是当今电子显微镜无法看到（测量）的，许多夸克没有质量、寿命只有零点几秒、甚至还不是真实的存在。加速器中短命的夸克，就是人为制造轰击的结果，不是自然状态下的真实存在；粒子的自旋、对称性只是理论猜测……建成这个标准模型表格，只是个拥有太多未知的愿景。

退一万步，就是就算是有了这样的表格、几十种粒子之间、各自十多种特性如何联系、如何作用也是个深层次之谜。看当今科学，元素周期表摆在世人面前一百多年，至今人类还是不知道原子之间如何连接、相变如何形成、原子核是怎样构成……如此牌局抬出了上帝，也只是吸引眼球、画饼充饥。

当然，《牌局》提出了一个深刻的问题——科研的方向！量子论+规范场论？量子理论问世快一百年，成为物理专业一个世纪的教科书，百年、几十万人学习钻研该理论，没有破解一个科学之谜，说明该理论不怎么样；现在又加上规范场，在不太牢固的基础上添砖加瓦，未见得是明智；用数学公式解读物理，难以揭示自然真实，没有破解一个科学之谜。那么，物理学科研方向在哪里？

物理，万物之理，来自于万物、来自于其存在的事实、蛛丝马迹；同时也要借鉴于大自然的普遍规律-自然哲学。与上帝打牌，首先应该了解一点上帝对自然事物的行为方式和通行的安排哲理，其实就是对普遍自然事实的归纳总结。如：哲学有一个经典的结论：事物是普遍联系的、事物是不断地运动的。这联系和运动就是事物的普遍规律，现实存在的世界就是相关因素联系和运动的结果，这也是上帝做事一贯的哲学和风格。

如：天体的联系和运动构成了地球的一年四季、白天黑夜；地质运动构成了板块分合、高山海洋；生命的运动构成了森林花草、飞禽走兽。微观物质最明显、最活跃的运动是核外电子的运转，物理研究理所当然应该关注电子运动、调查其后果。可是量子理论却告诫研究者，探讨核外电子运动的线路、速率是量子学说的门外汉，电子的运动是毫无意义的电子云。于是微观物质特性的探索就与微观物质的运动失之交臂，离开了物质的运动去探索运动着的物质，脱离了上帝的安排、迷失了自然真相。只能告诉百姓：是鸡叫出了太阳、形成了天亮。

所以物理学科研的极其重要方向是探讨电子的运动、探索电子运转的线路、速率与物质物理特性的关系。在我的博文中有大量的这方面的论述：价和电子的运动线路变化形成了相变；低温下价电子的公用形成了超导；改变价和电子速率形成催化……破解了一些科学之谜。

探索电子运转的线路-电子的价和运转，解读了原子之间的价和连接，批驳了流行百年的复杂无用的化学键理论；解读了氮气惰性、氧气活泼的原因（图二）；解读了金属延展性形成的原因，解释了可以任意比例熔合的合金。

                      图二  氮气、氧气的核外电子的分布图  

当然，以上只是哲学的联想和类比，科学探索最基本的依据是事实：大自然在火光中告诉我们，温度高-热发光的频率高，火光来自于核外电子的跃迁，由此推理温度高-核外电子速率高；大自然在气体中告诉我们，价电子运转是包围着分子的价和运转，不存在化学键的偶合。

从元素周期表知，上帝安排了质子、电子就构成了世上万物，粒子虽然少，却都有伴生场，并且还是多功能的伴生场（不是所谓的波粒二象性），还加上一个温度场，物质的所有特性在此二子三场中完成，并不需要那么多几十种粒子。“如无必要，勿增实体。”剃刀原则告诉我们，并不需要那些规范场，几十种的粒子及其面面俱到的特性。

大自然崇尚简单、高效。应当反思或重新规划微观物理探索的方向，不要迷恋所谓的黄金白银，关注电子的运动及其后果，或许这才是上帝手里的牌。

                         2023/1/31