在认知万物的道路上，人类一直在摸索前进。从自然哲学到牛顿力学，再到相对论、量子论和夸克模型……它们意味着什么，期间经历了哪些转变，发生了怎样的故事，又深藏了哪些惊喜与遗憾？《万物的规则(从已知到未知)》一一为你呈现。

    在人类历史上，每个时代的智者都希鲤能真正了解我们所在的宇宙，了解物质是什么，涧察宇宙运行的真实规则，但这注定是一个艰难的旅程。哪怕到了现代，当下的物理学知识也并不能圆满地解决所有问题。
    满天的乌云，谜题就眼前，却悬而未决。
    这是一本物理方向的科普书。对于历史中曾有的与当下物理学研究中的热点与难点，依经典物理学和现代物理学两条脉络，本书从头细数，并抽丝剥茧地进行阐释与比照介绍历史上物理学思想的演变，旨在让读者更清晰地了解物理学的基本规律，也试图做出自己的一些努力。

    田寒松，81年生，从小对数理化具有浓厚兴趣，好奇物理世界中的一切机制与秘密。资深网络游戏制作人，互联网行业的连续创业者，在最近一轮赋闲中，决定按兴趣所在，做一些物理学与物理史的科研科普工作。

前言
第一章  物理学的过去与现在
  历史上的以太
  从巅峰到末路
  微观世界与量子力学
  粒子的标准模型理论
第二章  速度如何影响时间？
  绝对时空与相对时空
  狭义相对论的“效应”
  恒定的光速
  第一个光子钟实验
  第二个光子钟实验
  两种观点
第三章  质子的结构：关于粒子
  粒子的夸克模型
  粒子一光子模型？
  “时间膨胀”的物理解释
  “长度效应”的背后
  质子一内部光子环形转动模型？
第四章  物质的本质
  物质的认知史
  分歧能否统一？
  有趣的猜想
第五章  量子力学的秘密
  量子力学的创立
  普朗克常数的秘密
  物质波？概率波？以太波？
  泡利不相容原理
  玻尔模型中的轨道量子化
  在质子内部
第六章  电荷是什么？
  人类对电的认知
  电荷是物质吗？
  带电荷的粒子
  一些其他的细节
第七章  电场与磁场
  电场与力
  电势能的来源
  磁场与力
  为什么电会产生磁？
  几种极端情况
第八章  四个光学实验
  单光子的双缝干涉实验
  偏振光的随机性
  折射还是反射？
  空间中的波动
第九章  万有引力从哪里来？
  四种力能否统一？
  光速真的不变吗？
  引力场与广义相对论
  万有引力的本质
  暗物质与暗能量
  能量是什么？
后记

    本书的写作源于这样一个问题：如果有一个架空的世界，如果一切都可以随心意设计，怎样的物质结构才能导致相对论效应这样的物理现象？
    这本来只是自己的一个思维游戏，没想到很容易就找到了一种可能性，也就是本书将用到的光子钟模型，并自然地得出进一步的结论：如果质量粒子可以被解释为在特定空间位置内振动的光子，爱因斯坦的狭义相对论与牛顿的经典物理也许只有时空观取用上的差别。甚至，虽然相对论的思路更便于计算与应用，但经典物理的角度更贴近物理上的本质。
    很显然，即使这个可能性能够解释一些关于相对论的疑问，这个思路也与当下主流的物理学认识有太大差别。更重要的是，这个思路避不开以太假说，而众所周知以太是一个早已“无用”的物理概念，所以我不得不去查证以太被剔除的逻辑，却发现前人剔除以太的逻辑并不是那么严谨，洛伦兹等人对以太的理解似乎也存在瑕疵。
    如果按“百年以前的旧认知，认为空间中存在有以太海，那光子应该被看做以太海的波动。而如果粒子又真的可被视兴花特定空间位置内振动的光子，那空间中的以太海、波动中的光字，当然还有质量粒子，都应当被看做由“以太”这种元素构成的造物，而这就是本书中被提到的“物质以太”。
    的确我也深知，和以太关联的观点与当下的主流认知可谓天差地别，而这样的观点是否能够立足，后续的展开又是否可信，这个思考将贯穿全书。
    在将对以太的理解更迭为“物质以太”以后，我试着把以太海也纳入现代物理学的架构，并想象光子或粒子如何与以太海发生作用，却发现以前难于解释的波粒二象性与物质波，竟然可以在经典物理的框架内得到理解，而且与相关物理公式结合得很好，不再需要采用与宏观物理不同的任何量子力学诠释。然而，这个思路不仅仅需要对历史上的以太假说进行“修复”，它还会与当下流行的夸克假说相冲突，因为它会推理得出一个全新的粒子模型。我不禁自问，这个思路真的可以继续吗？在进一步思考后，我意识到玻尔模型中的基态轨道周长也许正是基态电子的物质波波长，而质子的周长也应该与构成质子的光子的波长相关。当做出相应的模型以后，数据的查证就非常简单，可以说，目前人类测量到的质子半径与质量数据，在数学上验证了这个粒子模型的正确性。
    以往的经典物理无法彻底解释玻尔模型，所以必须引人量子力学中的理念进行补充。但在引人以太海假设并重新理解物质波以后，微观与宏观的物理规则似乎被打通，甚至让我们可以从物理模型上解释为什么质子的微观结构必须是由若干光子组成，以及这些光子是如何定量定性地发生作用的，相对论物理、量子论物理和经典物理也随之变成一个整体。我意识到这些也许不只是一场思维游戏，不是一个架空的世界，而是真实世界的底层物理机制。顺着这个思路一点点探索，也就有了本书的内容—一在“物质以太”的假设下，在一个全新的粒子模型假说下，将物理学中原本分立的内容统一，也给出对万有引力、暗物质、暗能量等的解释；借助物理学上的一些知名实验，对以太的存在及其物理性质做出说明与自证。
    如果这个体系所描述的果真是这个宇宙的底层运作规则，它必然可以解释所有物理现象，也可以应用到物理学的全部领域。与此相关的查找、思考、计算与自证工作，占用了我太多的时间，不过庆幸的是，似乎已知的物理现象都可以融入，没有违和感。
    毫无疑问，相对论和量子论是切实可用的，而至于它们背后的物理机制，前人也已经给出了自己的猜测。本书在介绍这些内容的同时，也将试着给出一份新的诠释。
    书中的内容并未囊括我的全部思考，只是一个相对容易被普通读者理解的主脉络。物理学的枝叶太多，许多领域何其艰深，我只能大着胆子提出自己的观点，基于抛砖引玉、引发讨论的目的，试着用容易被大众理解的语言把这个方向展示给大家，而需要由专业物理研究者跟进的后续工作还有许多许多。但这主脉络要比量子力学的种种诠释容易理解得多，因为它既不需要多高深的数学手段，也不违背人们日常生活中的直觉，于是便促成了本书。
    但把这些内容用科普的语言表达出来同样并非易事，为了让读者更全面准确地了解当下物理学中的种种理念，我最终决定并行着用两套思路讲解物理学中的典型现象与核心问题。套愿路是当今时代的主流思路，也就是相对论、量子论、标准模型与四维时空结构，另一套则是拓展后的以太假说及其体系；以及“被补充”的经典物理。我尝试尽可能详尽地向大家展示物理学观念的古今变化、对核心疑问的不同理解，以方便读者了解与比照。
    但请本书的读者务必注意，书中与现在公认物理学不一致的观点，仅是笔者的个人观点，虽然笔者已尽力将其严密论证；但难免有所疏漏，当看到这类内容时，还请读者甄别，批评指正。
    物理学是一门古老的学科，它脱胎于自然哲学，已经发展了千年。物理学也是一门全新的学科，因为它在不断更迭，蓬勃发展。人类文明的每一次进步，都与其息息相关，而人类文明在未来的每一次跳跃，同样离不开物理学的进步。
    希望读者能在本书中了解到现代物理学的基础知识，也能开阔思维，为物理学的前进添砖加瓦。
    感谢您的阅读。
    田寒松

    历史上，不同时代的人们都希望理解我们生活的世界，了解物质是什么、宇宙运行的真实规则，但这注定是一个艰难的旅程，挑战来自方方面面。比如被希腊三贤推崇的“四元素说”，统治了西方世界接近2000年的认知，受到牛顿支持的光的粒子说与波动说的争斗则持续了300年。
    再比如对“地心说”的纠正。哥白尼的《天体运行论》在他去世那一天（1543年5月24日）才得以出版，而几十年后的伽利略想再提日心说，罗马教廷却在1616年要求他不得以口头或文字形式保持或捍卫日心说，直到1624年，伽利略得到新任教皇的许可写一本同时介绍日心说与地心说的书，条件是对两种学说的态度不得有所偏倚，而且都要写成假设性的。
    伽利略在接下来的6年中，撰写了《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》一书，以对话讨论的方式描述了两种不同观点之间的辩论与冲击。
    即便如此，6个月后这本书依然被勒令停止销售，伽利略本人则被罗马宗教裁判所以“反对教皇、宣传邪学”的理由判处终身监禁，他的一切著作都被列为禁书，不得重印。
    整个天主教世界都知晓了这份判决书，凡是设有大学的城市均须聚众宣读，借此以一做百。伽利略的不幸遭遇震慑到笛卡尔，他的巨著《世界》写于1629～1633年，而笛卡尔毕生的工作都可以看作在不激怒教廷的前提下将物理学的相关研究宣之于众一—大家所熟知的《哲学原理》发表于1644年，其中便小心翼翼地引用了《世界》中的内容。笛卡尔逝世十多年后，在1664年《世界》才得以出版。当然，这也代表着以太正式进人经典物理的舞台。 到了现代，自从横空出世的爱因斯坦剔除了以太，提出相对论与相对时空观，提出波粒二象性并建立量子力学，现代物理学的大厦矗立于世已经超过100年。而后，夸克模型提出至今也已经过了50年。哈勃空间望远镜于1990年被发射，这让我们对宇宙的了解更进一步。又经过几十年的天文观测与研究，暗能量、暗物质和宇宙在加速膨胀等概念与假设，在我们的认知中逐渐根深蒂固。 然而，对于这个世界，物理研究者们依然充满困惑，更不用说普通人。随着研究的持续，基本可以确认，现有的物理学认知尚不能解释所有问题，而且，这些问题几乎都是摆在人类面前许多年的老问题。 也许曾有人发出过这样的疑问： 如果历史有岔路口，有没有另一个思路可以绕过现有的问题？ 如果相对论没有被提出，如果量子力学中的现象容易被理解，世界会怎样？ 我们人类有没有可能真正知晓万物的规则？ 本书试着给出一种答案。 田寒松 2019年10月