1、北京回忆久久文化传媒有限公司1一项基本自然规律的探索与发现“光斥力论”的诞生记魏鼎文作者简介：魏鼎文，1933 年 6 月生，安徽寿县人，1954 年毕业于南京大学气象学系，为中国科学院大气物理研究所研究员。曾任国际臭氧委员会委员、中国国务院环境保护委员会科学顾问多年。20 世纪 80 至 90 年代，曾先后应邀赴美国科罗拉多州立大学、美国国家气象中心、加拿大环境部，作为访问教授，进行合作研究。共发表科学论文数十篇及专著两部，并出版魏鼎文论文选集 。由于作者在大气遥感科学领域内的里程碑式的贡献，及台风研究方面创造性的成果，获得 1978 年全国科学大会颁发的两项大奖。此后，在台风研究方面，又获
2、1990 年中国科学院自然科学二等奖。被国务院授予为有突出贡献的科学家，享受政府特殊津贴。北京回忆久久文化传媒有限公司2目录前言 .3第一章 “斥力论”概览 .4想法的由来 .4三个“未解之谜”的启发 .5太阳风起源与加速之谜 .5高层大气温度突然上升之谜 .7原始宇宙线起源之谜 .9“斥力论”核心思想的提出 .10两个大胆的假设 .10核心公式介绍 .12第二章 如何验证“斥力论”的正确性 .14证明一种理论的两种方法 .14我亲身经历的两次“完美逆转” .15第一件，挑战世界级权威，感谢叶笃正院士的培养和帮助 .15第二件，对南极臭氧空洞成因的研究，挑战诸多国际级权威 .17对三个未解现象
3、的解释 证明“斥力论”的正确性 .20第一个证明：太阳风的密度和速度的空间分布 .20第二个证明：使高层大气升温的能源 .22第三个证明：原始宇宙线起源 .23由“斥力论”原理提出的几个预测 .24预测一：地球大气的尾巴 .25预测二：所有类似太阳的恒星一定都有恒星冕和恒星风 .26预测三：日冕的能源机制问题或可以得到解决 .26第三章 斥力论的重大意义与受到的冷遇 .27“斥力论”的重大意义 .27“光斥力”是一种自然规律 .27可以部分地解释宇宙膨胀 .27对光的本质的理解有可能更上一层楼 .27可能设计出新式加速器 .28“斥力论”提出后受到的冷遇 .28论文发表，阻力重重 感谢胡耀邦同
4、志的帮助 .28论文遇冷，鲜有回应 .29成书出版，再遭冷遇 .30结语 .31北京回忆久久文化传媒有限公司3前言仰望星空，看到的都是过去。虽然我已不是那个痴狂青年，但每当仰望天空，我都会想起 20 岁时躺在南京大学东南大楼草坪上的情形。因为从那一刻起， “光和空间自由带电粒子的关系究竟是怎样的”这个问题就在我的脑子里扎下了根。虽然现在我已是年过古稀的老人，但面对传播“斥力论 ”的重重困难，我却更加坚定自己的思想。更明确地说， “斥力论”是“光斥力论”的简称（以下提到“斥力论”皆指“光斥力论” ） ，其的核心部分于 1977 年在科学通报上发表，理论的整个思想在 2004 年写成专著 1并出版
5、。时间走到了 2012 年，我还在为这一理论的发展而奔走。而且我还会继续坚持下去。如果您也是个喜欢创新的人，请来听我讲讲我所提出的“斥力论”的故事。希望我用毕生精力研究的理论能带给年轻人一些启发，不单单是在知识层面，更是在意志层面。同时，我也是怀着兴奋与悲凉的矛盾心情来写这个故事。每当我看到网上那么多朋友因我们这个古老而伟大的民族没有一个人（指在中国大陆成长的中国人）获得过诺贝尔奖而痛心疾首时，我的内心也久久不能平静。我为“斥力论”奋斗研究近 60 个春秋，一直坚信它是自然科学领域的一个重大发现，但长久以来我得到的却只有冷遇。亲爱的朋友，如果您看到了这篇小文，希望您觉得它是有趣的、可读的和有意
6、义的，并且我热忱的期望得到您的回应、帮助和指教。1 斥力论关于一个基本自然律的学说 ，魏鼎文著，中国水利水电出版社，2004北京回忆久久文化传媒有限公司4第一章 “斥力论”概览“斥力论”是“光斥力论”的简称，指的是光对空间自由带电粒子 2的斥力。我认为在宇宙空间里存在一个新的力，这种力就是光的斥力，在宇宙这个尺度上它与万有引力相对抗构成对立的统一，推动着很多重大自然现象的发生、变化和发展。想法的由来“斥力论”基本想法的诞生，大概要追溯到 1953 年的春天。当时我在南京大学气象学系读书。有一天我躺在南京大学东南大楼的草坪上，看着一片片云彩飘过，突然一个疑问跳进我的脑中：“大气的外缘到底是什么样
7、子的呢？” 。从地理学角度来讲，地球可分为四个比较公认的范围：大气层、生物圈、水界和陆地。由水界和陆地组成的地球的外轮廓基本上是圆的。那么大气层呢？大气的外缘应该是什么样子的呢？这个问题教科书上并没有答案。所以气象学专业的我就对此产生了兴趣。地球大气层应该有个外缘或者有一个过渡带，过渡到星际空间，不可能一直是模模糊糊的，没有分界。当时我就想光线也许是促成这个分界产生的一个原因。最开始，我希望用“光压”来解决这个问题。所谓“光压” ，即是射在物体上的光所产生的压力。其实阳光照在身体上时，我们不仅会感觉发暖，也有压力，只是因为人的感觉器官的限制而感觉不到而已。因此光的压力有可能对地球外缘的大气边缘
8、产生力的作用。但是它的量值实在太微小了，随着岁月的推移，我就把它放弃了。地球的高层大气一定是电离的，属于带电粒子，就是后来我们称之为等离子体的东西。这时我脑子里就产生了“光和空间带电的粒子有可能存在一些关系”的想法，并为此写出了一篇论文。当然那篇论文是很幼稚的，但其中的思想，光和空间自由带电粒子之间有关系，在我脑子里是扎了根的。2带电粒子是指带有电荷的微粒，又称等离子体。等离子体中的微粒都是带有电荷的。它是物质在宇宙中最普通的型态，并被认为是物质的第四态，因为它的性质不同于固体、液体和气体。本文所讲的带电粒子都是指在气体或空间里的粒子，而不是在液体或固体里。北京回忆久久文化传媒有限公司5195
9、4 年从南京大学毕业后我被分到了当时的中国科学院地球物理研究所 3，从事的工作就是对于大气臭氧层的观测和研究。但是我对那个疑问还是念念不忘，仍然在考虑着。三个“未解之谜”的启发到了 20 世纪 50 年代末期，随着宇宙火箭的发展，对于地球高空的探测有了不少新的发现，但也遇到了新的难题。其中 3 个在 20 世纪五六十年代初期发现的但至今还没有准确科学解释的现象，对我形成“斥力论”的基本思想起了很大作用。太阳风起源与加速之谜“太阳风”一词是在 20 世纪 50 年代由美国天文学家尤金派克（E.N.Parker）提出的，但直到 60 年代才证实了它的存在。太阳风是 20 世纪空间探测的重要发现之一
10、。经过五十多年的探测研究，我们对太阳风的物理性质有了基本了解，但是至今人们仍然无法解释，太阳风是如何起源和怎样加速的？太阳风又是怎样得到能量供应的？这几个问题是空间物理学领域中经长期研究仍悬而未决的基本课题。为了了解这个谜题，我们先来重新认识一下太阳。 “万物生长靠太阳” ，如果没有太阳，地球上的一切都将化为乌有，所以阳光、空气和水是一切生物存在的必要条件，当然也包括我们人类。3 大气物理研究所是 20 世纪 60 年代从中国科学院地球物理研究所分离出来的。北京回忆久久文化传媒有限公司6太阳的结构（示意图）但太阳不但可以给我们光，太阳每天还不停地从日冕 4射出超声速等离子体（带电粒子）流，这就
11、是太阳风。太阳风是一种连续的存在。这种物质虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子质子和电子等组成，但它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以称它为太阳风。当然，太阳风的密度与地球上风的密度相比，是非常非常稀薄而微不足道的。一般情况下，在地球附近的行星际空间中，每立方厘米只有几个到几十个粒子。而地球上风的密度则为每立方厘米几千亿亿个分子。太阳风虽然十分稀薄，但它的猛烈劲却远远胜过地球上的风。在地球上，12 级台风的风速是每秒 32.5 米以上，而太阳风的风速，在地球附近却经常保持在每秒 350450 千米，是地球风速的上万倍，有时可达每秒
12、800 千米以上。太阳风有两种：一种在太阳宁静时也会持续不断地辐射出来，速度较小、粒子含量也较少，被称为“持续太阳风” ，上述的太阳风就属于这种类型；另一种是在太阳活动 5时辐射出来的，速度较大、粒子含量也较多，这种太阳风被称为“扰动太阳风” 。当特大太阳耀斑爆发时，粒子的速度可达每秒 20000 千米的量级，人们称之为“太阳宇宙线” 。当它抵达地球时，会严重干扰电离层 6，这样就会造成通讯的中断，而这种中断是非常可怕的，会使一些靠指南针和无线4 日冕位于太阳的最外层，属于太阳的外层大气。5 太阳表层各种扰动现象的总称。包括太阳黑子、日珥、光斑、日冕、谱斑的出没和耀斑的爆发等现象。6 电离层是
13、地球大气层被太阳射线电离的部分，它是地球磁层的内界。由于它影响到无线电波的传播，因此它有非常重要的实际意义。北京回忆久久文化传媒有限公司7电导航的飞机、船只一下子变成了“瞎子”和“聋子” 。同时还引起很大的磁暴 7与强烈的极光等，对地球、对人类的生活都会产生很深刻的影响。例如 1989 年曾因强烈的耀斑现象而造成地球上大面积停电。这里，我们最关心的问题是：太阳风是如何形成的？这些带电粒子是怎样克服太阳的巨大引力并达到那么高的速度的？它们是如何得到能量供应的？这些问题对于人类仍然是个谜。但于我而言，对以下三个现象我进行长期的深刻思考：组成太阳风的物质是带电粒子等离子体；粒子运动的方向与太阳引力的
14、方向相反，而且基本沿着光线传播的方向；强大的太阳光波始终是粒子流的稳定伴侣。据此，我的思想又回到了 1953 年最初的原点上，即“光线和空间自由带电粒子之间一定有密切关系” 。进而我想到了它们中间一定会具有一种力的作用关系，就是光对空间自由带电粒子有一个斥力的作用，而且这个概念随着之后的研究进一步加强了。高层大气温度突然上升之谜当时在地球物理学界又发现了另一个谜题。地球的大气层垂直结构大致可分为对流层（0km7 至 11km） 、平流层（7至 11km50km） 、中间层（50km 80 至 85km） 、暖层（80 至 85km800km）及散逸层（800km2000km 至 3000km）
15、 。地球大气层结构（示意图）在 20 世纪 60 年代，依靠卫星探测器，人类首次发现地球的高层大气（也7 由太阳耀斑引起的地球高层大气的扰动，同时引起地球磁场的强度和方向发生急剧不规则变化，称为磁暴。北京回忆久久文化传媒有限公司8就是暖层）的温度会持续升高，而且在白天时最高温度可以达到 2500。而高层大气是被什么加热的？这个能源是什么？为什么能达到这样的高温？目前还是未解之谜。大气温度随高度的分布曲线从上图能清楚地看到随着大气高度的增加，温度有 3 个拐点，并且在 300千米以上会明显地向上递增。最接近地面的大气层是对流层，它的温度主要靠地球的热辐射，因此随高度的升高而降低，每上升 100
16、米，温度下降约 0.6。在对流层之上就是平流层。它含有臭氧,具有吸收紫外线功能，保护地球上所有生物的生存和地表免于受阳光中强烈的紫外线致命的侵袭。因为在它内部的臭氧层有吸收太阳辐射的功能，在此层的气温会随高度增加。这是图中的第一个拐点出现的原因。再往上是中间层。此层主要成分有臭氧、氧、二氧化碳、氮的氧化物。因为臭氧的比例在这一层会迅速减少，温度也会随之降低。所以我们看到图中的曲线出现了第二个拐点。继续往上是暖层，此时已经离开地球表面八十多千米了（图中的第三个拐点处） ，既受不到地球自身的热辐射，也没有臭氧来吸收紫外线的能量，但大气的温度又一次上升了，而且随着高度的增加，开始呈现出一条迅速上扬的
17、曲线。经过科学家的认证，在地球上空 300 千米以上就没有传统意义上的空气了。那个高度以上大气的电离程度越来越高，以氢原子的电离为主。科学家也完全证实，在 300 千米以上不会有大气来吸收热量，而且也不会从地面吸收到热量。同时，科学家也证明了在地球中低纬度上空的高层大气也不可能从太阳风那里北京回忆久久文化传媒有限公司9获得能量。那么这个能量是从哪来的呢？20 世纪 60 年代由人造地球卫星测得的高层大气温度的昼夜分布数据，使得这个疑问变得更加扑朔迷离。高层大气温度的卫星观测值。实线为白天值，虚线为夜间值从上图可以看出高层大气的昼夜温差变化很大。白天温度很高，在下午 14时会达到极大值；晚上又变
18、得比较低，大约在凌晨 4 点达到最小值，而且基本不随着高度的变化而变化，近似于一条直线。这些都是观测得到的数据，也就是说都是实际发生的。为什么会有这么大的昼夜变化呢？这一定是跟太阳光线有关系的，因为白天有太阳光而夜里没有，这是我脑海中闪过的第一个念头。所以我就想到，因为地球高层大部分是带电粒子，假如光线能够对那里的带电粒子产生斥力的话，那就会给粒子一个动力。温度的升高实际上是表示能量的加大。光的能量传递给了粒子，再通过高层大气粒子间的碰撞，包括与中性粒子的碰撞，就相互传递了能量，那么必然会使那里的大气温度升高。这就是给予我启发的第二个重大自然现象。原始宇宙线起源之谜第三件给与我启示的自然现象就
19、是“原始宇宙线的起源问题” 。宇宙射线（简称为宇宙线） ，指的是来自于宇宙中的一种具有相当大的能量，速度接近于光速的带电粒子。因为它是从太阳系之外的宇宙深处而来，所以也称为原始宇宙线。原始宇宙线的穿透能力极强，不仅能穿透整个大气层直达地面，而且还能穿入很深的湖水中。有人通过实验发现在深达 1000 米的湖水中仍能观察到宇宙北京回忆久久文化传媒有限公司10线所引发的电离现象。这也说明宇宙线具有极高的速度和能量。目前，一般认为原始宇宙线产生于超新星的爆发过程，但这些粒子由爆炸获得的初始速度是有限的，在这之后一定有一个二次加速的过程来使原始宇宙射线的速度接近光速。根据爱因斯坦的相对论，一切速度都不可
20、能超过光速。但是强大的宇宙射线为什么会如此接近光速呢？曾经有人提出过“宇宙加速器”理论，认为是汇集的磁场使粒子加速。不过，后来一直没由观测到这种磁场的存在。但是从这里我进一步得到了启发。超新星的特征就是它能发出极强的光，其最大光度是太阳光度的 10910 10倍，这种极强的光打到带电粒子上，就可能对这个粒子产生极大的加速作用。同时，离我们最近的恒星太阳也会放出太阳宇宙射线，虽然太阳宇宙射线的强度没有原始宇宙线大，但也会达到很高的速度。而太阳宇宙射线和大耀斑的爆发是紧密联系在一起的，只有大耀斑的爆发才会产生太阳宇宙线，而耀斑顾名思义，是会放射出耀眼的光线的。据科学家的观测估算，一次大耀斑的爆发可
21、以在几秒内释放出 1032尔格 8的能量，即相当于 21015吨 TNT 炸药的能量。这又使我加强了“光会对空间自由带电粒子产生斥力，会加速这些带电粒子”的想法。“斥力论”核心思想的提出我所提出的“斥力论”讲的是光对空间自由带电粒子具有斥力作用，会加速它们，会供给它们能量。但这个能量的供给并不是指能量的吸收，而是指一种力的作用，是在自然界内提出了一种新的力。由上一节的叙述可以看出：“斥力论”的由来并不是首先从数学上先推导得出。而是从观测结果到思索，再到观测，再到思索，如此反复，在实践中提炼出这一概念。在科学研究的方法上，提出一个概念是非常重要的，而更进一步的是要把这个概念付诸实施，要来证明它。因此必须把它定量化，所谓定量就是给出计8 功的单位，国际符号为 erg，1 尔格=0.0000001 焦耳。
