六、對時間的定量化認識
仍然是在１９６０年１０月至１９６１年５月期間．
物質、空間和時間，是物理學中的三個最基本的概念，也是哲學中要討論的
基本問題．恩格斯的《反杜林論》和《自然辯證法》都是自然辯證法學習班裡規
定的必讀教材，這兩本書以及物理學史、哲學史方面的書裡都討論過這些基本概
念．物質和空間都是人們的視覺器官能夠直接感知，比較好辦．時間的概念太抽
象，就很難說清了．因此，時間成為我思考的重點對象．
Ⅰ．對時間的定性認識
歷史上有不少人試圖給時間下定義，但都不十分成功．
牛頓認為，時間是一種絕對的、均勻的、與任何外部事物都無關的流．這種
觀點在物理學界統治了兩百五十年．直到相對論問世之後，人們才知道牛頓的提
法是全面地錯了．但是，我們還不能完全拋棄牛頓的提法，如果不承認時間的均
勻性，那麼整個物理學就要徹底亂套了．如果允許有條件地繼續使用均勻流逝的
時間，那麼就應當從理性認識角度提出合乎邏輯的理由．
與牛頓同時代的哲學家萊布尼茲提出：時間是事物的序列．在我看來，這是
迄今最好的提法，但它被人們遺忘了．
我在思考時間問題時，想起了童年時代在農村碰到的一件事：鄰家有人從外
地回家，天黑後走進亂墳倉，怎麼也走不出來，嚇得魂不附體．天明後總算是回
到了家，但發高燒、講胡話．當天傍晚，他家請來神漢招魂．神漢裝模作樣，口
中念念有詞：“×××回來吧！”隨即用筷子將水滴入碗中．待積累了半碗水之
後，指着豆油燈的火苗在水中晃動的倒影給病人看，說：“這就是你的魂．喝下
去就沒事了．”病人把“魂”喝進肚後就呼呼大睡了整整一晝夜，醒來後的第一
句話是：“我好象睡了一會兒．”但他的所謂“一會兒”實際上是２４小時．二
十多年後，我向自己提出了這樣的一個問題：“病人為什麼會有這種錯覺？”答
案是：“病人全然不知道日月星辰已經轉了一圈．他只記得入睡之前是傍晚，醒
來之時仍然是傍晚，似乎一切依舊，因而感覺不到時差．”由此，我得出這樣的
結論：時間實際上是物質運動的表現．如果一切都處於靜止狀態，那麼時間就失
去了意義．於是確立了這樣的觀念：運動是比時間更為基本的概念．運動是人們
的感覺器官能夠直接感知的，時間是對運動的抽象．
人們清醒的時候總能感知時間的存在，即使周圍環境未變也還是如此，這是
因為他總還會有自己的脈搏和呼吸．這時，我們至少可以把脈搏的序列或呼吸的
序列命名為時間．但是，脈搏和呼吸都是特例．我們還可以得到更多的實例，然
後從中把共性提煉出來，作哲學的概括，用“事物”這個術語來代表一切可能出
現的事情，這樣就能得到萊布尼茲的提法．這種提法的好處是：抽象的時間一旦
同直觀的運動聯繫起來，它的實在性就不容懷疑了．
如果採用愛因斯坦的時空觀，那麼就會發現萊布尼茲的提法仍有歷史的局限
性．各種事物之間可能有因果關係，也可能沒有因果關係，萊布尼茲未能像愛因
斯坦那樣把這兩種不同的情況區分開來．如果沒有因果關係，那麼事物的序列就
不能具有確定性．因此，我把萊布尼茲的提法修改成：時間是由有因果聯繫的事
物構成的序列．這種提法中未說所涉及的序列是否均勻，因而仍然是定性的．但
這種提法已經明確地把時間同因果律聯繫起來，這就意味着肯定了時間的流逝具
有絕對的單向性．
Ⅱ．對時間的定量認識
時間的定性的定義未能使我滿足．我向自己提出了“能否用邏輯方法給時間
以一種嚴格的定量化的定義”的問題．在探討此問題的過程中，首先是受到熱力
學中的“溫度定理”的啟發，認為有可能存在“時間定理”．接着是受到統計力
學中的“相空間”概念的啟發，提出了“廣義相空間”的概念．結果發現，利用
廣義相空間的概念可以導出“時間定理”(見《述評》p.30)．
時間定理表明：各種運動都能用來標定時間．但是，一旦選定了其中的某一
種序列，那麼其它的序列就不能被視為時間了．該定理中所涉及的任何一種序列
都是限於由有因果關係的事件組成的，因而時間的單向性是屬於邏輯必然性．
時間定理不僅揭示了“時間是物質運動的表現”這個本質，而且一開始就能
明確地否定牛頓的絕對時間．
時間定理為時間的標定提供了理論依據．該定理允許時標具有任意性，因而
允許根據牛頓第一定律的要求來選取適當的時標(見《述評》p.34)．這樣就使運
動學中的時間的概念同動力學中的慣性的概念一開始就結合在一起了，不僅選定
了時標，而且使牛頓第一定律成為純理性的、絕對沒有測量誤差的基本原理．
我把這種對時間的認識同前面談到的對物質基本成分、運動的基本形式結合
起來，作出的判斷是：從感性認識的過程看，物理學中的最基本的三個概念是物
質、空間和運動；從定量測量的角度看，與這三個最基本的概念對應的基本量是
質量(包括電荷量)、長度和時間；從更深層次上看，質量是引力場和電磁場的自
相干和互相干的表現．對於建立整個物理學理論體系來說，三個最基本的原理是
慣性原理、相對性原理和等效原理．甚至可以把相對性原理理解為慣性原理的邏
輯推論．這就是我的引－電統一場論的基本指導思想．
Ⅲ．與時間有關的雞毛令箭
１）牛頓時空觀被否定之後，教科書裡在時間問題上自然不宜再採用牛頓的
提法．二十世紀六十年代以後，許多書上把恩格斯的關於“空間和時間是物質的
存在形式”的提法拿來當做定義使用，這是不恰當的，因為恩格斯只是說空間和
時間都與物質有聯繫，而不是給空間和時間下定義．
如今有人說：“恩格斯是革命家而不是科學家．過去的書上實際上是拿着雞
毛當令箭．”此話有點道理，但帶有情緒和偏見．
革命家就不能有科學知識嗎？革命家講的話就一定是謬論嗎？在空間和時間
問題上，與恩格斯的判斷相反的判斷是“空間和時間不是物質的存在形式”，能
認為這種判斷是真理嗎？在我看來，在相對論問世之前，在牛頓的“時間與任何
外部事物無關”的觀點占統治地位的歷史背景下，能把空間和時間同物質聯繫起
來思考，已屬很不容易．恩格斯確實不是自然科學方面的專家，但無疑是通曉自
然科學的革命家和哲學家．他的知識面以及對當時最新科學成果的理解深度，至
今仍非一般人所能相比．他的著作無疑應當算是十九世紀的思想家們留給後人的
精神財富的重要組成部分．對他作出評論，應當是在讀過他的著作之後．
２）如今有些書上改用愛因斯坦“時間是幻覺”的提法．此提法是出自愛因
斯坦的一封弔唁貝索的書信，原話是：“過去、現在和未來之間的區別，只不過
是一種頑固地堅持着的幻覺而已．”這是為了安慰貝索的親人而寫下的話．搞科
學哪能隨便把名人的弔唁信當做正式發表的學術論文來引用？科學家的話就能保
證句句是真理嗎？在我看來，亂貼“時間是幻覺”的現象，實際上也有“拿着雞
毛當令箭”之嫌，會在物理學界和哲學界引起思想混亂．
愛因斯坦從未專門對時間下過什麼定義，但他的時空觀在他的正式發表的相
對論中已經表述得很清楚．他在討論“同時性”問題時，是把“有因果聯繫的事
件”與“無因果聯繫的事件”嚴格地加以區分的．因果律是他的基本信條．母子
之間的關係是因果關係，在任何參考系中，總是先有母后有子．這種先後次序是
絕對的．正是因為承認因果律，他才導出了“機械速度不可能超過光速”的著名
論斷．如果兩件事之間本來就無因果聯繫，那麼誰先誰後就與選用的參考系有關
了，先後次序就可以通過參考系的適當的變換顛倒過來．只是在這種情況下，才
可以說先和後的差異只是人們的幻覺．即使是在這種場合，使用“幻覺”這個生
理學名詞也還是屬於“用詞不當”，因為參考系之間的變換仍然是有規律的，是
能由不同的人得到相同的結果的．而任何人的幻覺都是不能由別人來重複的．愛
因斯坦那封唁信里所說“人們的幻覺”實際上是指：無因果聯繫的事物所表現出
的先後次序，是人們在各自選用的特定參考系裡所得到的感覺，這種感覺到的先
後次序是因人而異的．當然，對於弔唁信里的用詞，我們也無必要吹毛求疵．
七、主攻課題的選定和實施
１９６０年１２月至１９６１年５月．
我在自然辯證學習班學習期間所思考的那些問題，雖然對於建立引－電統一
場論來說是重要的，但在當時根本沒有考慮把統一場論選定為科研主攻目標．我
本來是喜歡實驗性課題，學生時代就是因為研製紅外線防護鏡取得成功、並辦廠
投產，才獲得校級優秀學生稱號．受此鼓舞，從此更加喜歡實驗性課題，甚至立
即提出書面報告，要求在半導體材料方面開闢新戰場，指望趕在外國人之前搞出
硅來．直到自然辯證法學習班結束之時，我仍未考慮過選擇純理論性課題．但最
終還是決定搞引－電統一場論，這個決定實際上是後來的環境逼出來的．
Ⅰ．選題指導思想的形成
１９６０年１２月下旬，自然辯證法學習班把“否定之否定”確定為討論會
的專題．前一天晚上，我在閱讀庫恩的《科學史》一書時，有意識地從戰略角度
留意自然科學的總體發展規律，特別是着重分析自然科學的現狀，提出對策．我
注意到，自然科學自誕生以來，經歷了三個大的階段：
１）公元七世紀以前，人類對於自然界的認識基本上是屬於感性經驗，談不
上是科學．在這之後的大約五百年裡，中國和希臘都出現了從一般哲理角度對各
種自然現象作綜合研究的熱潮，出現了自然哲學．此後一千多年中是在這種框架
內充實素材．這個時期的主要特徵是“綜合”．科學本身還缺少理性認識．
２）到了文藝復興時代，各類素材已豐富到能夠自成體系的階段，此後就陸
陸續續從自然哲學的母體中分離出來，形成為彼此獨立的分支學科．這個時期的
主要特點是分化．最初出現的一批巨人都還具有知識面廣而深度不夠的特點，直
到牛頓時代，自然科學仍帶有相當濃厚的哲學氣味．後來的分類研究就越來越各
自為政、老死不相往來了，全力充實本學科的內容，並使之系統化、理論化．這
種彼此獨立的分類研究法在當時的歷史條件下是加快了各分支學科的發展速度．
３）十九世紀後期，許多分支學科已進入枝豐葉茂的階段，分支學科之間出
現了相互交叉、相互滲透的現象，顯示出跨學科的綜合研究法已成為可能，原先
彼此獨立的靜電學和靜磁學僅僅是因為形式相似才硬拼在一起，此時已經以電與
磁在物質本質上的同一性為依據，把兩者綜合成為統一的電磁理論了，使物理學
出現了繼牛頓以後的第二次飛躍．電磁理論向光學滲透，使光學發生了質變．熱
力學向化學滲透，產生出物理化學，使化學發生了革命．相對論和量子論是物理
學的第三次飛躍．這一切，標誌着自然科學跨進了一個新的以綜合為主的時期．
在新時期里，儘管原有的分支學科里仍有大量的課題可用傳統的分類研究法
來處理，甚至從實用角度來看仍然是社會眼前需要的主體，但從科學自身發展的
需要來看，傳統方法提供的成果必然多半是增加同類型的枝葉．能夠代表科學新
水平、並能加快科學發展速度的應當是新學科．新學科的出現，固然有可能是從
傳統學科的某個質變點上生長出來，但更多的是要以跨學科的溝通為途徑，甚至
在技術領域內的具有革命意義的課題也需要使用跨學科的知識．
次日上午，我在專題討論會上把“綜合為主”的觀點提了出來．天文學系主
任戴文賽先生得知後非常欣賞，提議撰文發表．１９６１年１月，文成，又得到
副校長孫叔平先生的欣賞，立即在由他擔任主編的《江海學刊》上發表出來，稍
後被《文匯報》轉載．從此，“綜合為主”就成為我科研選題的指導思想．有了
這種指導思想，並不意味着對綜合性的純理論題發生興趣，當時我心裡很明確的
一點是：學習班一結束，我就得回無線電專業，我應當在本專業範圍內選題．同
樣明確的是：要利用自己知識面較寬的特點，在技術領域內從事綜合性的研究．
Ⅱ．主攻課題的確定
上述“綜合為主”一文發表後，在全校教師中引起了幾場大辯論，《人民日
報》也報道了這件事．我成為被圍攻的對象．除了戴文賽先生慷慨陳詞、力排眾
議、繼續撰文闡明“綜合為主”思想以外，我聽到的幾乎是一邊倒的反對聲．特
別是個別老師有在反右鬥爭中培養起來的斷章取義和罵人的習慣，刺傷了我的感
情．我屬於“小”字輩，感到這種辯論會缺少平等待人的氣氛，並覺得這種空對
空的辯論會只能是各說各的，是浪費時間，所以乾脆退出會場．但不是認輸．我
覺得，對於我來說，最重要的是要自己能拿出“綜合為主”的成果來說明問題．
當時自然辯證法學習班已經結束，我正在擔任電動力學和相對論習題課的教
學．由於是初次搞教學，又是碰到答疑任務較重的一門理論課，所以原先根本沒
有考慮兼搞科研，更從未考慮搞引－電統一場論．但四月份的那場辯論會激怒了
我，因而決定立即選個綜合性的課題搞搞．起初不敢碰引－電統一場論，但又覺
得：眼下分明沒有條件搞實驗性課題；理論性的綜合題多半是難啃的，雖說引－
電統一場論的難度可能更大，但惟有這個題目能同我目前的教學任務緊密結合起
來；我的知識面較廣，特別是在天文學和哲學方面的知識，恰恰是能在引－電統
一場論課題中用得上的；我在基本物質、運動的基本形式等方面的新認識，很可
能是引－電統一場論所需的哲學信條．這樣一想，就覺得還是該課題較為合適．
我徵求了部分老師的意見，他們多半是善意地勸我放棄這個念頭．惟有戴文
賽先生說：“有這種想法很好啊．自古英雄出少年，有志者事竟成．周期長的大
題目也總得有人搞．正因為周期長，就更應當由年輕人去碰．當然，風險是存在
的，要有作出犧牲的思想準備．探索性的工作哪能是只許成功、不許失敗？科學
事業從來就是接力賽．大題目總是由小題目組成的，實施的時候還是要從小題目
入手．縱然最終目標達不到，階段性的成果多少總能取得一些的．大題目上的階
段性成果的科學意義未必比不上小題目上的完整的成果．所以，沒有必要把大題
目看得那麼可怕．我歷來主張中國人要創立自己的學派．五八年就已經呼籲，今
後還要呼籲．如果大題目都是留給外國人搞，還能談什麼‘趕超’？”聽他這麼
一說，我就不再猶豫了．那一天是我永遠難忘的，是１９６１年５月２０日，正
是我校一年一次的“慶祝校慶科學報告會”開幕式散會後，在大禮堂門口同戴先
生談了十分鐘，這十分鐘決定了此後一輩子的道路．
大學畢業後，定位於教學編制，並且是擔任政治輔導員．把這種現實情況同
當年的人事制度聯繫起來一想，就意識到：這輩子再也沒有機會接觸任何科研設
備了．於是鐵了心，決定在教學等方面滿工作量的情況下，一門心思把全部業餘
時間放在不需要經費、不需要設備、不需要立項備案、自選的純理論課題上．
Ⅲ．實施途徑的選擇
在同戴先生談過心之後，當天晚上就開始考慮實施方案問題．我對愛因斯坦
的工作進行了分析，拿定的主意是：要相信愛因斯坦指引的方向，但決不能走他
走過的老路．
愛因斯坦的路子是：以廣義相對論的基本原理為出發點，在一般的彎曲空間
里用邏輯方法導出一些結果來，然後利用對應原理把物理學的各分支學科統一進
來．這條路未必是絕對走不通，但難度肯定極大．如果說這條路對於愛因斯坦本
人來說是“此路難行”，那麼對於我來說就是“此路不通”．
我決定採用相反的做法：首先在平直空間裡改造現有物理學各分支的邏輯體
系，使基本假設減少到最低限度，然後根據各分支學科的共性，把它們納入狹義
相對論的框架，最後把它們同等效原理聯繫起來思考，納入廣義相對論的框架．
廣義相對論中涉及的彎曲空間有無限多種，面臨着無限多個未知數，只能采
用高度抽象的數學式；狹義相對論涉及的平直空間只有一種，直觀性強，而且現
有的物理學已經提供了大量的已知數．因此，料想我所選的路子有可能走通．
主攻目標和實施方針明確後就立即上馬，並且最初的進展速度連我自己也感
到意外．１９6 １年５月份完成了力學邏輯體系的改造，７月份完成了電磁學邏
輯體系的改造，緊接着就把牛頓引力論由靜力學發展成動力學，１２月份完成了
狹義相對論意義下的引－電統一場論，都是在學生時代完成的．但隨後就在量子
力學方面陷入了長達３９年之久的困境，直到２０００年７月取得全線突破．
八、對力學邏輯體系的改造
１９６１年５月２１日．
這是主攻方向確定後的第二天．就是在這天晚上，整個工程正式開工，並且
在半小時裡就完成了改造力學邏輯體系的工作．
我的非常明確的指導思想是：
１）要抓住孤立系統，因為孤立系統的行為與外界無關，具有基本的意義．
２）要讓改造後的各分支學科的邏輯體系都能直接或間接地與狹義相對論掛
上鈎，以便最終納入廣義相對論的框架．
３）真正的基本定律，一般應當能引入新的基本量．除了基本量以外，其他
的物理量要儘量用定義的方式來引入．與這些導出量相關的經驗定律原則上應當
能用邏輯方法導出．
整個物理學中的最基本的概念是從力學中引入的，因而對物理學各分支的邏
輯體系逐個進行審查和改造的工作應當是從力學開始．
Ⅰ．對運動學體系的改造
當時我正在擔任電動力學與相對論習題課的教學工作，該課在５月下旬進行
的教學內容恰巧是相對論力學．在５月２１日下午的科學報告會上，基礎物理教
研室副主任沈世武先生作了一篇關於光速不變原理問題的報告．當天晚上開始思
考力學的邏輯體系問題．確切地說，應當認為這項工作是從早些時候思考時間定
理之時開始的．沈世武先生的報告促使我把光速不變原理同時間定理聯繫起來思
考，產生了建立光學時標的想法，再同相對性原理聯繫起來，就發現能用邏輯方
法導出光速不變原理(《述評》p. 178)．這就意味着，力學中的運動學部分一開
始就能進入狹義相對論的框架．
Ⅱ．對動力學體系的改造
力學中的基本量只有三個，長度和時間是單純依靠運動學來引進的，質量是
動力學中惟一新出現的基本量，意味着動力學的三條基本定律中或許只有一條是
真正基本的定律．在牛頓三定律中，惟有第一定律所涉及的物體是孤立系統，因
而該定律肯定是真正的基本定律．該定律的推論是：
１．質量的概念與速度恆定性結合起來，就得到質量守恆原理．
２．恆定的質量乘上不變的速度，又得到動量守恆原理．
３．質量乘上任意常數，並以一個新的符號代表乘積，就得到新物理量．盡
管新物理量在本質上還是代表質量，但總可以取一個新名稱．假如所乘的常數適
當，並將所得的量取名為能量，那麼能量的定義式就可被稱為質－能關係式，於
是又能得到能量守恆原理．
打開物理學史，一眼就看到馬赫對牛頓力學的批評．他認為牛頓力學體系中
存在着邏輯循環，認為牛頓第二定律實際上是力的定義式．我認為馬赫的批評是
中肯的，但又覺得他的建議還不夠漂亮，因為相對論已經表明牛頓第二定律只在
低速條件下才近似地成立，該定律不能使力的概念具有精確性．我注意到：動量
定理與第二定律在牛頓體系中是等效的，它在相對論力學中仍然嚴格正確．因而
意識到：應當從動量定理的角度引進力的精確的定義式．如果把動量的變化理解
為力引起的效果，那麼就可以利用動量的變化率來量度力，這樣就不僅使力有了
嚴格的定義，同時又得到了動量定理．利用低速條件對動量定理取近似，就得到
牛頓第二定律，這就表明該定律確實不是基本定律．
牛頓第一定律中所涉及的物體不能是幾何點．如果是幾何點，那麼，一旦把
它同萬有引力定律結合起來，就會出現自能發散問題．既然不能是幾何點，而相
對論又不允許有理想化的剛體，那麼就應當認為任何物體都能分割．因此，牛頓
第一定律又能被理解為質點組的能量守恆原理和質點組的動量守恆原理．如果把
這種質點組分為兩半，再同力的定義式(即動量定理結合起來)，那麼就能導出牛
頓第三定律(見《述評》p.59)．由此可見，第三定律中也不是真正基本的定律．
Ⅲ．運動學與動力學的統一性
在我的力學體系裡，慣性參考系不是利用牛頓第一定律來定義的，而是以空
間屬性為前提條件，單純用邏輯方法確定(見《述評》p.28)．牛頓第一定律也已
不是經驗定律，它與時標是用邏輯方法同時確定的，因而是不存在實驗誤差的基
本原理(《述評》p.34)．這就使運動學與動力學有機地統一起來．由此導出的一
切，只要未取近似，就都是嚴格的．但該體系未考慮引力效應，因而有局限性．
九、對電磁學邏輯體系的改造
１９６１年５月至７月．
接在力學後面，本應改造熱學邏輯體系，但因誤以為熱學體系已經歐氏幾何
化，所以就跳過熱學，轉向電磁學．
改造電磁學邏輯體系的工作並不像改造力學邏輯體系那樣順利，自１９６１
年５月下旬開始後的一個半月里，毫無進展．７月上旬，期末考試來臨了，學生
們紛紛來問問題，問得最多的是：“位移電流究竟是怎麼回事？”我解答後，他
們仍表示“很難理解”．他們說：在麥克斯韋方程組的四個方程里，除了磁場的
旋度方程以外，其它的方程都容易理解．我注意到：學生們能夠接受的三個方程
都是直接來源於經驗定律，惟獨磁場的旋度方程與經驗定律對不上號．與磁場有
關的經驗定律是畢奧－沙伐爾定律和安培定律，由這些經驗定律已經導出了穩恆
磁場的環路定理和旋度方程，學生們已經接受了，位移電流是麥克斯韋在沒有任
何實驗根據的情況下強行引入了旋度方程，學生感到困惑的正是在這方面．這也
難怪，當年開爾文讀了麥克斯韋的論文之後也是接受不了，赫姆霍茲和玻爾茲曼
都是用了幾年時間才算是弄明白了．這些大物理學家尚且如此，一般學生又怎麼
可能立即理解呢？
學生的提問使我回想起自己做學生時的情景，記得當初我自己也曾感到位移
電流像是從天而降的，直到麥克斯韋方程組的自洽性得到證明之後，才相信了位
移電流．麥克斯韋方程組的自洽性不能單純地依靠該方程組本身的四個方程來證
明，在證明磁場的旋度方程與電場的散度方程之間的統一性時，必須利用電荷守
恆原理．具體做法是：首先要對磁場的旋度方程取散度，接着是電場的散度方程
對時間求偏導數，最後利用電荷電流連續性方程，這樣才使自恰性得到證明．回
憶到這裡時，我突然產生了疑問：為什麼由四個方程組成的體系需要用五個方程
來證明它的自洽性？從邏輯上講，這五個方程中必定有一個是不獨立的．這時才
發現：在磁場的旋度方程、電場的散度方程和電荷電流連續性方程中，真正彼此
獨立的方程實際上只有兩個．利用這三個方程中的任意兩個都能導出第三個．
電場的散度方程是庫侖定律與疊加原理的推論，連續性方程是電荷守恆原理
的數學表述．這就表明：只要把庫侖定律、疊加原理同電荷守恆原理結合起來就
可以導出位移電流．再利用總電流密度場的無散性，就可以導出磁場．如此得到
的是磁場所滿足的微分方程．解此方程，並把它應用於穩恆電流，就可以得到畢
奧－沙伐爾定律(見《述評》 p.393)．在導出磁場後，藉助於相對性原理，就可
以導出法拉第電磁感應定律．也就是說，整個電磁理論實際上只須以電荷守恆原
理、庫侖定律、疊加原理、相對性原理為基本假設，缺一不可，多一不必．
由於已經使用了相對性原理，所以新體系直接進入了狹義相對論的框架．在
這種框架內，磁場完全失去了獨立性，因而《述評》中把電磁學改名為電學．
十、狹義引力論的建立
１９６１年７月．
接在電學後面，本來應當能夠自然地轉向光學，但我沒有這樣做，而是立即
轉向牛頓引力理論，因為發現：電磁學的這套新的邏輯框架完全能適用於牛頓引
力理論體系．引力理論中的質量守恆原理、萬有引力定律在數學形式上分別地與
電磁理論中的電荷守恆原理、庫侖定律相同，而疊加原理和相對性原理是兩個理
論體系共同擁有的．可見，只要以質量守恆原理、萬有引力定律、疊加原理、相
對性原理為基本假設，就能導出整個引力理論體系，而且是舉手之勞．果然，緊
接在電磁理論之後，引力問題只用了半天時間就解決了．
如此建立起來的引力理論是在狹義相對論框架內，因而我把它稱為“狹義引
力論”．該理論包含了牛頓引力論的全部內容，但其中的動力學成分是牛頓引力
論所沒有的，因而它是把牛引力理論由靜力學發展成為動力學．
狹義引力論還提供了一個令人吃驚的結論，即：引力場是一種具有負能量和
負質量的物質．這與電磁場的情況恰巧相反．這是因為：在庫侖定律的數學表達
式中，比例係數是正的；而在萬有引力定律的數學表達式中，比例係數前面要加
一個負號．其結果是：引力場的能量密度公式中就必定會比電磁場的能量密度公
式中多一個負號，否則就會觸犯能量守恆原理．與此相應，根據質能關係式，引
力場的質量密度也只能是負的．
按理說，負質量的出現，應當是一個非常值得重視的事件，因為它預示着要
引出一些意想不到的新效應．但是，人們歷來認為“質量只能是正的”，這種觀
念是根深蒂固的．我在一次宴會上向朋友透露：“我已經導出了負質量．”朋友
說：“你是不是喝醉了？”我暗自感嘆：“先入為主造成的偏見實在是太難糾正
了．學術界的偏見都是披着‘科學’的外衣，因而比宗教偏見更為頑固．”
我意識到，如果不拿出觀測結果來，那麼負質量就只能成為人們的笑柄．因
此，我決定尋找證據．由於引力場是負質量物質，所以，與電磁輻射阻尼力相對
應的引力輻射阻尼力公式中也多一個負號，也就是說，引力輻射阻尼力實為牽引
力．把這種負阻尼力應用於雙星系統，就可以證明，雙星系統的公轉周期是按負
指數律衰減的(見《述評》 p.784)．反之，如果引力輻射阻尼力是正的，那麼雙
星系統的公轉周期就應當按正指數律增加．但是，很遺憾，我未能查到所需要的
資料．隔了１３年，即到了１９７４年，脈衝雙星系統公轉周期變化的現象才被
胡爾斯（R. Hulse）和泰勒（J. Taylor)發現．他們觀測的數據雖不足以體現指
數律，但已表明脈衝雙星系統的公轉周期是在縮短而非增長．
