倪 光 炯
在20世纪初，一个电子的荷质比(e/m)曾被认为是物理学中的一个常数，但粒子物理发展后，物理学家早就清楚:作为电磁相互作用耦合强度的一种量度是精细结构常数e*e/hc如，它在低能(电子静能me*c*c为0.51兆电子伏)下等于1/l37，到了高能(如mw*c*c约为80吉电子伏)时就增大到1/128。因为光速和普朗克常数是严格的普适常数，这反映e不再是常数了。与此相应，今天我们应当明确地说:“电荷守恒定律”(虽然在麦克斯韦引进“位移电流”时曾作出历史性的贡献)不再成立了，它在物理学中的地位早就已经被“电荷数(q/|e|)守恒定律”所代替，后者也相当于(电子的)“轻子数守恒定律"。
电子的电荷数为-1，轻子数为+1，而正电子的电荷数为+1，轻子数为-1。因此一个正确的“正反粒子变换”，必须反映量子数1与-1之间的变换。
令人惊奇的是，这件事在经典理论中早就有了暗示。电子在外电场和外磁场中会受洛仑兹力而运动。过去，大家总认为当用正电子代替电子时，相当于电荷变号，于是洛仑兹力便改变了方向。实际上还存在另一种等价的说法，电荷不变，但电子质量变号!下面将看到量子理论中果真如此(电荷变号不对了，质量变号才反映实际)。
把CPT定理改为一个假设
敏感的读者一定已经猜到下而我们将要讲的话了:正反粒子间的变换是不能够主观地定义的，它是x→-x，t→-t变换下理论的自然结果。
注意在上述空间-时间反演中，除将x和t改号之外，不再作任何复共轭变换，我们便自然得到了电子变为正电子的结果。这当然是一个新的然而是非常简单的假设。当写出电子和正电子的平面波函数后，我们会清楚地看到仅将x和t改号就可以使电子和正电子之间发生转变。
以上所说，意味着我们把原来的CPT定理看成为一个假设，也就是把理论倒过来。在CPT定理中，首先分别把C、P、T定义好，加上狭义相对论作为前提，证明理论有不变性;现在则是说，P和T的定义应简化到x→-x，t→-t。然后可看到，正反粒子变换己在其中，不必再另外定义了。
这个假设究竟对不对?当然要看进一步的实验理论检验。正如文献中最后一句话所指出，关键是能不能由它导出狭义相对论。
狭义相对论的本质即质量起源的本质
自1905年狭义相对论建立后至今，一直有不少人热衷于讨论爱因斯坦引入的两个“相对论性原理”，即“相对性原理“和“光速不变原理”中能否减少一个?他们中许多人顾名思义想当然地认为相对性原理是不能少的，因此希望靠更严格的论证来砍去光速不变原理。事实已证明:这样的尝试做10次，失败10次，做100次，失败100次。他们实在是太低估狭义相对论了，也太不了解爱因斯坦在l905年是如何导出质能关系式(E=mc2)的。
另一方面，有不少理论物理学家仍认为对质量起源问题至今还知之甚少，似乎还需要等待更高能量的实验，而他们又不认为狭义相对论有什么本质问题存在。这种态度也是令人费解的。在我们看来，质能关系式或关系式(E2=mo2c4+p2c2)已经告诉了我们许多东西。注意到上面第二个关系式是一个直角三角形关系，它表示产生静质量mo 的机制与产生“动质量”(p/c)的机制是“正交的”。
但另一方面，一个复合粒子中包含着许多结构粒子(分子或原子)，它们各自的总质量已转化为具合粒子的静质量，这表示存在比上述两种正交的机制更深层次的质量起源的共同本质，它同时也就是狭义相对论的本质。
质量不过是一种低能现象。随便拿一个东西在手中，它具有一定的静止质量，当它具有一定速度后，它的质最便会增大。我们应这样提出问题:“这为什么?物体内部发生了什么变化?”这种现象既十分普遍，又非常简单，所以质量必定起源于一个(决不是二个)十分普遍、简单的而微妙的规律。并且又必定早已蕴涵在已知的实验和理论知识之内，并不太需要更高能的实验了。
在1905年建立狭义相对论时，这一规律通过相对性原理与光速不变原理来反映。这两个原理是不可分割的，爱因斯坦提出相对性原理好比是“画龙”，提出光速不变原理才是他“点睛”之笔。在当时条件下，他必须讨论两个相互作匀速运动的参考系之间的坐标变换。今天条件好了，我们可以而且应该只在一个实验室固定参考系来讨论，而将质量的本质规律用一句话来概括，也就是上节所说的:“一切物质都包含正负两种粒子状态的自由度，它们具有空间-时间反演(x→-x，t→-t)下互相转化的对称性”。
德布罗意关系的推导
一个动量为p的电子，它的德布罗意关系为:
入=h/p，p=k(k=2π/λ) (1)
当年，德布罗意推导这个关系的出发点就是狭义相对论。
对于光量子观念，有相应的爱因斯坦关系: E=hν=ω (2)
德布罗意做了第一个假设:首先，(2)式对电子也成立。同时，由狭义相对论知道对电子的总能量E有: (E2=mo2c4+p2c2)(3)
m是电子静质量。这马上产生了矛盾:随着电子速度增大，电子的频率也增大，恰好与狭义相对论预言的运动钟变慢相反!
于是，德布罗意引入第二个假设是:ν不是固定在电子上的钟的频率，而是与电子伴随在一起的波的频率。
很自然地，德布罗意引入了“相位不变性”的假定，即内部时钟的相位在每一瞬间都等于波的相位。德布罗意假定这种波的群速度ν=dω/dk应等于粒子的速度ν=pc/E.
于是，他唯一地推出了(1)式这个关系。
德布罗意关系推导中的启示
一个电子的德布罗意关系，是每本量子力学教科书上都讲的，但是很少有书介绍1924年德布罗意是如何导出它的。因此，当我在70年代找到有关的资料时，立即被吸引住了，并在后来写入到一本书中。
原来德布罗意的出发点是狭义相对论!当年，大家己普遍地接受了光量子观念及相应的爱因斯坦关系。德布罗意做了一点推广(假设)，他认为爱因斯坦关系对电子也应成立。但这马上产生了矛盾:随着电子速度增大，电子的频率也增大，恰好与狭义相对论预言的运动钟变慢相反。
于是，德布罗意引入第二个假设:电子的频率不是固定在电子上的钟的频率，而是与电子伴随在一起的波的频率。测量波的频率时，空间坐标固定不变。
这样，问题既然转到了波，狭义相对论原来讨论的空间-时间坐标变换，便需要落实到由一种不变性来定义，以代替原来的光速不变性。很自然地，德布罗意引入了“相位不变性”假定，即内部时钟的相位在每一瞬间都等于波的相位。他本人是如此地重视这个假定，以至称它为“相位和谐定律”，甚至认为这是他一生中最基本的贡献。
下一步，顺理成章地，德布罗意假定这种波的群速度应等于粒子的速度。于是，利用狭义相对论中的洛仑兹变换，他唯一地推出了电子的德布罗意关系。所以，可以说，德布罗意是从狭义相对论的全部结合量子论的一半，推出量子论的另一半的。
了解上述思路之后，我对狭义相对论与量子力学在本质上的一致性更无任何怀疑了。问题是突破口在哪里呢?
注:这里暗含本征正负物质(+m,-m)存在空间对称分布(+x,-x)和时间流向相反(+t,-t)的特征，这是一个非常深入的思考。“质能关系式或关系式(E2=mo2c4+p2c2)已经告诉了我们许多东西。该关系式是一个直角三角形关系，它表示产生静质量mo的机制与产生“动质量”(p/c)的机制是“正交的”，不但适合质量为正或负的情况，同时也适合速度为实或虚的情况。这暗示正负物质存在实粒子相，同时伴生虚存波相，也就是说正负物质世界存在都具有波粒二相性，同时也都有相应的不确定原理局限。上述公式允许实虚正负共存的结构存在，其在正或负物质世界中，都是实存粒子态和虚存波动场态伴生并存，其中在正物质世界中，负反物质表现为场态，正物质呈现粒子态，在负质量物质世界中则相反。所谓实虚互伴的含义在于两者互相纠缠，即时相关，整体维持一种合化平衡态(零无态，通过五行合化保证)，通过“损有余而补不足”的自平衡机制合化得天衣无缝!这种合化过程表现为相波，乃先天伴生,为内秉时钟，与外部时钟不同，相波的“相位不变性”则完全由于合化维持整体零无的效应造成,实际上是一种量子纠缠态。上述讨论也暗含的一个很深刻的结论，在正物质世界中，任何粒子的伴生虚存在质量为负,速度为虚，时间为逆(旋转离相造成),空间位置相比对称(有位错，平移离相造成)。这样可以完全解释质能方程的由来，(1/2)(-m)(ic)*(ic)，所以一般粒子的速度描述应该为v+iv1,其中v*v+v1*v1=c*c,实存与虚伴生存在互相正交，根据彼此速度关系和量的多寡彼此之间存在交参相角，其正弦为v/c,与折射率的定义有关。狭义相对论E=m*c*c和量子力学E=h*v本质上是完全等价的，一个从纯粒子性角度来看，另一个从纯波动性角度看，而dW=v*dp+v*v*dm则是从两者交参角度看，三者在本质上是完全相通的。
