| 写在前面： 1、本书是杜威拉森《New Light on Space and Time》一书的中译本，这本书没有复杂公式推导，可能是现有拉森物理学中最浅显易懂的一本，可以从中对拉森提出的宇宙“互反系统理论”有个定性的了解，看到该理论对当今物理学诸多难点问题的统一解释。理解拉森物理学最困难的部分可能是时空观的转变，而本书作为拉森物理学的入门读物正好合适。 2、译者翻译拉森物理学系列的目的是自我学习，当初的翻译只求自己能看懂，翻译力求“信”，不苛求“达雅”。此外，翻译的正确性和译者当前对拉森物理学思想的理解水平有关，将随着译者认识的不断深入而不定期的修正。 3、请读者用心去理解，不必盲从和妄加评论。 玄宇之光 |
时间与空间的新曙光翻译：玄宇之光2019.03.12 第五章 一些一般性的观察 人们没有必要成为前一章所设想的那种超级种族的一员，以达到那里制定的条件。但是这本书的作者花了将近二十年的时间才得出了这些结论，因为人们通常在试图改变他的思考方向时，通常会采用缓慢而痛苦的过程。然而，前面的讨论表明，通过遵循冷血的、合乎逻辑的、系统的过程，我们可以在不到 |
新浪博客
20分钟内达到这些目的，我们可以期望智人能够利用这些系统的过程。
由于外推的结果有很强的概率是有效的，我们事先就知道，表示研究结论的两个基本假设“几乎”肯定是对实际物质宇宙基本关系的正确表示。但是，当然，我们要从前面的陈述中删除“几乎”的限定，因此，本项目的第二个主要目标是证明在项目第一阶段制定的这些假设实际上确实是正确的。正如引言一章所指出的，用来完成这一证明的方法是将“这些假设是不正确的”概率降低到可以忽略不计的程度。
在执行这一计划时，这些假设的必要理论结论已经被详细地发展出来，通过将这些理论结论与观测和测量结果进行比较，得出了结论的正确性。使得这些比较如此重要的理论，其发展的特点是，尽管用这种方法得出的结论如此之多，如此包罗万象，进而们构成了一个完整的理论宇宙，然而，整个系统仅仅是从两个基本的假设中派生出来的，而没有从观测到的物理宇宙或任何其他外部来源引入任何东西。仅仅存在空间和时间的假定以及这个假定的性质，产生了一定的主要后果。这些结果彼此之间和假设之间的相互作用会产生大量和各种各样的次要后果，这些后果反过来又涉及进一步的后果，等等，直到定义了整个理论宇宙。
鉴于大家都不大愿意相信这种事是可能的，因为以前统一物理理论的努力完全失败了，在这一点上，强调前一段话的意思正好是他们所说的话，似乎是可取的。基本假设结果的发展不仅导致了物理实体之间关系的定义，而且还需要这些实体的存在，在涉及数值的地方，指示了这些值的大小，或至少可能的大小。例如，没有将物质引入到系统中，因为我们在观测到的物理宇宙中找到它。如果基本假设是有效的，必然导致一个“具有我们在物质中观察到的性质的实体”的存在。它还必须以一系列元素的形式存在，这些元素必须以某种方式结合，而不是以其他方式结合，元素及其化合物必须具有一定的性质，如体积、比热等，这些性质必须符合一定的数值集合，等等。所有这些都是两个假设的必然和不可避免的结果:纯粹的理论结论，就它们的起源而言，完全独立于我们在实际的物理宇宙中观察到的东西。
整个互反系统，由两个基本的前提及其必要的结果组成，因此是一个整体。如果这些假设是有效的，那么这些假设和每个必要的结果都是同样有效的。相反，如果几千种必要后果中有一种与已经明确确定的事实发生冲突，那么这种假设就会失效，整个结构就会倒塌。系统的这种单一特性是通过概率方法证明的特征。
在《超越牛顿》中有一个相当详细的类比，将物理理论的构造比作绘制地图，将通常的理论构建过程，和传统的地图绘制方法做类比，将互反系统理论结构的发展与航空摄影的地图制作做类比。无论建造的过程是什么，在我们对它有信心之前，必须先检查地图或理论的准确性，但是建造过程的性质在我们所应用的测试中有很大的不同。在测试传统地图制作或理论构建过程的产品时，需要分别验证地图或理论的每个特性，这是因为单个特性之间几乎没有或完全没有联系（除了相对较少的例外），对任何一个特性的验证不能保证任何其他特性的准确性。但是在测试航空地图或类似的理论产品时，比如互反系统，在这个系统中，整个地图或理论都是通过一个操作通过一个单一的过程产生的，通过将产品与观察到的事实进行比较而进行的每一个测试都是对过程本身的测试，对所选择的测试的各个特性的验证仅仅是偶然的。如果在地图上可以明确看到的任何东西与我们通过对地形的直接观察所知道的任何东西相冲突，那么这个过程就不准确，整个地图就可以被丢弃。
另一方面，由于每次对观察到的事实的检查都是对过程准确性的检验，在没有发现任何差异的情况下，每一个额外的测试都减少了在地图上任何地方存在这种差异的数学概率。因此，通过在地图相当大的一部分上分布足够多的相关性，任何错误存在的可能性都可以减少到可以忽略的程度。互反系统也是如此。当我们对这一系统的理论结论进行检查时，我们会发现在大量的物理现象中，成千上万种不同的应用的观测和测量结果，并没有发现和理论结论矛盾或不一致，然后我们把系统基本结构中任何误差的数学概率降低到可以忽略不计的程度。
在航空摄影中，我们首先完成地图，然后，在完成的产品可用后，我们通过对观察结果进行任何检查来验证其准确性。从纯粹的逻辑观点来看，在物理领域遵循同样的过程将有很大的好处;也就是说，详细地发展互反系统的理论宇宙，为方便我们以后会称之为RS宇宙，完全不涉及观测到的物理宇宙，在理论产物完成后，比较RS宇宙的个体特征和观测宇宙的相应特征。然而，作为一个实际问题，这个过程是不可行的，特别是在系统的初始展示中，因为涉及到大量的细节。我们要做的是一步一步地发展系统的基本假设的后果，随着每一步的进行，将这些结果定义的RS宇宙的特征与观测到的物理宇宙的相应特征进行比较。
但是，要记住，在理论发展中所得出的所有结论都是关于理论的RS宇宙，而不是物理宇宙的。这是显而易见的，如果我们能够在开始用经验来检验宇宙之前完整地完成我们的理论地图的话。但是，这种情况并没有因为零散的程序而改变，我们认为这些程序是必要的。例如，当我们得出亚原子粒子是不完整的原子，而不是原子的组成部分的结论时，这不是关于实际物理宇宙的结论，也不是通过考虑有关这类物理粒子的现有知识而得出的结论。这纯粹是一个理论上的结论:如果互反体系的基本假设是有效的，那么必然会不可避免地得到这个结论。这里所作的断言是，在从这些假设出发通过逻辑和数学过程发展而来的理论RS宇宙中，与亚原子粒子相对应的理论实体是不完整的原子。这个断言不会受到质疑，除非它被认为逻辑发展（从假定中派生出来的）中有缺陷。
类似的理论发展，决定了适用于所考虑的特定领域的理论RS宇宙的特征，在本系列和本系列其他卷的报告的每个部分中进行。在对这些问题的讨论中，我们将经常提及理论结论特别适用于RS宇宙这一事实，但是，如果我们试图用这种方式对所有理论表述进行限定，那么这一卷内容将会非常笨拙和不合适。因此，应该事先强调的是，后文的每一个理论陈述都是关于RS宇宙的陈述，无论它是否被特别标记为RS宇宙。
在本书的第二阶段，结合理论发展，将表明每一个理论结论都与所有确定的事实相一致。在这里，同样重要的是要记住这项事业的确切性质。这里没有试图单独地证明每一个理论结论的正确性。例如，这个演示不能证明亚原子粒子是不完整的原子而不是原子的组成部分; 它所要做的是表明，没有确凿的事实，与“假设这是物质宇宙中亚原子粒子的真实状态”是不一致的，就像它必然存在于理论的RS宇宙中一样。
将亚原子粒子的理论结论与实验和观测数据进行比较的目的不是要检验这个结论本身的有效性（目前那是一项不可行的任务，因为缺乏一个具体而明确的特征的足够的数据），而是为了验证理论RS宇宙与实际物理宇宙相同的假设的有效性。如果对所观察到的亚原子粒子，有任何明确的已知事实可以证明与从基本假设推导出的RS宇宙中相应粒子的性质和属性不一致，那么理论RS宇宙和观测宇宙的假设同一性将被推翻。但是由于没有这样的不一致性，在同一性假说中建立了一定的概率，不管在这个例子中是否可以证明任何明确的一致性。同样性质的每一个额外的比较都是对同样假设有效性的额外检验。如果在这些测试中发现任何矛盾或不一致，则证明该身份是无效的。如果没有发现这样的差异，那么每增加一次这样的测试就会降低数学上存在差异的概率。因此，通过进行足够大的数量和各种类似的测试，理论RS宇宙与观测到的物理宇宙不相同的概率可以降低到可以忽略的程度，这是证明两者相同的一种方法。
这证明了观测到的物理宇宙与理论的RS宇宙是完全相同的，这意味着物理宇宙的每一个特征都与理论发展所描述的完全一样。因此，虽然我们没有提出任何证据证明亚原子粒子是不完整的原子，我们整体性的证明了从互反系统的假设中得出的所有理论结论的正确性，其中就包括了我们用来说明的那个结论:亚原子粒子是不完整的原子。
因此，在本系列的几卷中提出的展示计划可概括如下:
（1）一个理论宇宙是由系统的基本假设的必然结果导出的。
（2）理论RS宇宙和观测到的物理宇宙的同一性，是通过对数千个单独案例中理论和观测宇宙的对应特征的比较得到证明的。这些比较表明二者在任何被确定物理事实的情况下没有不一致。
从这一点可以明显看出，先前现有理论的地位与争论点毫无关系。只有当(1)可以证明在假设的推论链中存在逻辑缺陷，或者(2)可以证明理论的结果与既定事实之间存在不一致时，这两个有编号的命题才能被反驳。而与先前理论的冲突与这些问题中的任何一个都无关。
在这种情况下，提出新的理论结构，并以所指出的方式确立其有效性，完全不参考以前的理论是很合适的。在本系列的第一卷《物理宇宙的结构》中，遵循了这一政策，只有少数例外。然而，经验表明，与以前的想法进行比较对于理解新的概念和理论具有相当大的价值，由于这个原因，最近的一些书花了大量的篇幅来讨论现存的理论。重要的是要认识到，这种讨论仅仅是为了澄清的目的，而且在实际发展这一工作的主要论点中没有任何位置。特别是，应该理解的是，没有任何问题是由证据的优势决定的。
通常，当一个问题出现时，比如亚原子粒子的状态，双方证据的相对权重是做出决定的基础。支持和反对亚原子粒子是原子成分的理论的证据被收集和评估，对这些粒子是不完整原子的理论也被收集和评估，然后以法庭判决的方式作出决定。这种决定是一种判断——一种关于哪种情况更强大意见——它受制于人类心理过程的所有弱点，以及基于对不完整且往往相互矛盾的证据的解释的结论所固有的不确定性。另一方面，这项工作的程序导致了一个纯粹客观的结论，在这个结论中，意见和判断没有任何作用。明确和具体的理论结论与确定的事实进行了比较，在每种情况下，答案都可以是明确的是或否。
这显然意味着，在确定用于比较的假定事实的真实性时，必须非常小心。没有理由把结论建立在缺乏确切知识的基础上。在测试航空地图的准确性时，我们意识到我们不能因为地图上所示的湖泊的位置与我们认为湖泊所处的位置相冲突，而拒绝地图。在这种情况下，很明显，除非我们确实知道湖的确切位置，否则我们没有合法的依据来质疑地图上显示的位置。我们还认识到，没有必要对这类项目- -那些不确定的项目- -给予任何注意。我们确实了解成百上千的特性，这些特性足以进行比较，因此我们不需要考虑任何不确定程度的特性。
这同样适用于测试互反系统的有效性。在物理科学的所有主要领域中有成千上万的地方，其中有关的事实是积极的和明确的;就像在航空地图上一样，足够用来比较。这里再一次，没有任何理由去考虑任何程度的不确定性。如此强烈强调这一点的原因是，目前物理科学中包含的“知识”中有如此多的项目根本不是既定事实，而仅仅是对实际观测结果的解释。互反系统的结论与许多这样的解释相冲突，但与这类“知识”的冲突是没有意义的。新的理论结构应该与现有理论或基于这些理论的实验结果的解释一致，这是没有道理的。的确，一个正确的理论必须至少与其中一些理论相左;否则，他们失败的地方就不会成功。互反系统是为满足所有确定的物理事实的一致性检验而准备的。一个正确的理论不能做得更少，但也不能做得更多;它不能同时与事实和错误相一致。
现代科学的许多错误结论长期以来被普遍接受，以致人们普遍认为它们是事实，如果在理论开发过程中遇到了这样的项目，他们会得到一些关注，以证明他们的真实状况。但是，应当理解，为了目前的目的，没有必要证明这些结论是错误的; 我们所需要做的就是证明对它们的有效性存在合理的怀疑。在那些与目前公认的观念的正确性有任何实质性的怀疑的领域，任何与新理论系统的冲突都是毫无意义的; 它们的地位和空中地图上湖的位置和我们认为湖所占据的位置之间的冲突是一样的。
这是很重要的一点，因为很容易证明许多被接受的观点仅仅是假设，没有事实依据，而要反驳它们可能是极其困难的。例如，有大量的间接证据表明，对恒星能量来源的普遍接受的解释，即氢转化为氦，是不正确的，但是，目前要证明这一点是不可能的，因为缺乏关于恒星内部存在的条件的直接信息。伯纳说，恒星内部的主题“是一个极其困难的主题，因为真正观察到的恒星的是它们的外部，从这个角度来看，内部的整个结构必须被推断出来。” 正如弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)曾经说过的，这就像是试图从他的肤色中推断出烟囱清洁工的构成。但同样缺乏信息的情况反过来也同样有效;它排除了肯定立场和否定立场的证明。因此，即使是氢转化理论最坚定的支持者也不得不承认这只是一个假设。这就意味着，如果互反系统与当前的恒星能量生成理论(它确实存在)发生冲突，那么它与一个既定事实并不冲突，这是最关键的;它只是与当前流行的假设相冲突，这种冲突无论如何都没有实际意义。
鉴于在测试互反系统时，理论和事实之间任何一种可能的不一致都极为重要，必须非常小心地确保用于比较的所谓事实实际上是事实，而不是伪装成事实的假设或解释。当每个测试都是一个关键的测试时——如果发现了一个明确的不一致，它就会破坏整个理论开发——那么每个测试都必须是一个彻底的、诚实的测试。原则上，每一种新理论都应该得到最仔细和最艰苦的评价，因为新思想是科学研究最重要的原材料。如果人类习惯性地遵循我们所认为的“超级智人”的逻辑和系统的程序，这一政策无疑会被执行，但人类科学并不是这样运作的。负责评估一种新理论的科学家从一开始就知道这种可能性是压倒性的。所有提出的新理论中绝大多数在某些基本方面都是错误的，因此评价者并不期望他正在研究的新理论能够满足他的测试，如果它能满足他的话，他会感到非常惊讶。因此，他认为自己的任务更多的是找到并暴露他认为存在于新理论中的错误，而不是确定是否存在这样的错误，在心理上，他准备一旦出现一些看似不利的证据，就立即做出否定的结论，而不花时间和精力仔细地、批判性地检查这些证据。
在现在的情况下，这种检查是不够的。这里的概率是完全相反的，如果这个理论不符合正在应用的特定测试，那将是非常令人惊讶的。互反系统的假设不仅是对通常物理理论的基本假设的顺序的假设，而且是通过对观察到的事实进行可靠的外推而得出的，因此有很大的正确性的可能性。概率论向我们保证，从这个系统得到的结果与真实的事实之间不太可能存在任何差异。因此，在这种情况下，有充分的理由怀疑任何似乎与理论结论的有效性相矛盾的东西的有效性。当我们考虑到这一点，并考虑到任何一种不一致的情况如果确实存在，将会产生非常大的影响时，显然，任何表面上的冲突都应以最谨慎和彻底的方式加以审查。互反体系固然与当今科学理论的许多原则相冲突，但可以证明，这些原则与既定事实并不冲突，因此它们与争论点没有关系。
然而，值得注意的是，与当前科学专业思想的冲突并不像人们从正在引入的新概念的基本性质所期望的那样多。令人惊讶的是，考虑到这些概念变化的剧烈性质，新系统与现有的大部分物理理论完全一致。诚然，与所谓的“现代”发展有一些相当引人注目的冲突，但尽管“现代物理学”近年来获得了突出地位，但这些学科本身仅占整个领域的一小部分。几乎所有适用于我们当前环境的理论关系都已牢固地建立起来，足以使应用科学家(工程师)能够在实际基础上利用它们，这些理论关系都可以从互反体系的假设中得到，其基本形式与我们现在所知道的相同。这些关系——牛顿的运动定律、气体定律、热力学定律、光学定律、动力学理论、牛顿的万有引力定律、基尔霍夫定律、欧姆定律、赫斯定律、法拉第定律、阿伏伽德罗定律、帕斯卡定律等等——都被完整地融入到互反系统中。当某些变化是必要的，例如在运动定律中，这种变化通常发生在进入特定关系的概念的定义中，而不是在关系本身的物理或数学表达中。例如，牛顿的运动定律保留在他最初的形式中，但是时间的概念已经改变。
新系统同样与所谓的“现代”物理学的一些原始概念和思想——即直接基于经验发现的现代理论的那些部分——保持一致。普朗克辐射能量量子的原始理论与系统假设的结果完全一致，爱因斯坦将普朗克假设扩展为光电效应也是如此。洛伦兹变换同样可以被互反系统所接受，正如前文所提到的，因此这个系统和狭义相对论在数学上是一致的，尽管从这次调查中得到的新信息表明，狭义相对论在概念上是错误的。
在日常经验的范围内——工程师、化学家、地质学家等等——互反系统的作用主要是填补现有知识的空白。例如，在化学结合等领域，现有的理论严重不足，有可能建立完整而正确的理论结构。此外，新系统通过将理论的范围扩大到物理量的大小，做出了重大贡献。当然，先前已有的理论涵盖了物理量之间的数学关系——事实上，定量处理常常被视为科学的本质——但总的来说，这些先前的理论无法解释单个物理量。例如，他们无法确定重力常数的大小，或摩尔气体体积，或普朗克常数h，或法拉第常数，等等;有必要测量这些量并使用由此确定的值。
同样地，理论家至今还没有能够想出任何方法，使我们能够从纯粹的理论基础(除了在罕见和非常特殊的情况下)计算物理实体的性质的数值——诸如密度、比热、粘度、折射率等性质——虽然这些性质确实有一定的大小，而且显然必须服从某种物理定律。互反系统假设的发展不仅产生了定性关系，而且也产生了定量关系，而上述这些项的绝对数量，或至少可能的数量，可以仅从理论中得到。
在遥远的区域，新系统的任务是建立一个全新的理论。在这里，经验知识太过贫乏和混乱，无法有效约束理论家的想象力，以前的理论建构者试图通过纯粹的推测和对适用于更熟悉的区域的原理的特别修改来解释所观察到的现象，因此理论科学在这里发现自己无法跟上实验发现的进展。互反系统不受常规理论在这些难以接近的区域遇到的障碍的限制，因为这个系统的整个理论结构是由基本假设的结果的逻辑和数学发展而来的，不依赖于观测或实验信息的指导或帮助。由于这种纯粹的理论推导，新系统不仅能够得出和涵盖观测数据贫乏地区的现象完全一致的理论，而且还包括其他一些观测资料完全未知的地区的现象。由于这种纯粹的理论推导，新系统能够得出完整的、一致的理论，不仅涵盖了观测数据贫乏的区域，还包括一些其他区域，这些区域在观测上仍然是完全未知的。
新系统区别于“对先前理论的补充或澄清”所作的最剧烈的变化——科学家们还没有意识到这个事实——是来到那些科学家们已经接触到的宇宙的其他区域，这些区域不是我们碰巧所在的区域以及我们熟悉的物理关系所在的区域。正是在这里，理论家们尝试了不可能的事情;他们试图把与宇宙某一区域有关的关系与其他区域的现象联系起来，这些区域实际上是由完全不同的，甚至在某些情况下是完全相反的关系控制的。正是在这里，他们发现自己处于一种混乱和不确定的状态:一种对汉森所说的“现在混淆了量子理论和宇宙论的痛苦”的局面，以及在其他物理领域中反复出现的“危机”。
根据在这次调查中得出的信息，很明显，现有的混乱是不可避免的。那些攻击这些问题的理论家们在它们身上倾注了大量的智慧、才智和毅力，但是，如果误解了问题的基本性质，那么无论解决问题的人的能力有多强，或者他们在解决问题上付出了多少努力，问题都无法解决。“关于自然法则最有趣的事实，”Michael Scriven说，“它们实际上都被认为是错误的。”“但这个结论完全不能代表真实情况;这仅仅是物理学家对他们所处理现象的本质的误解的结果之一。大多数所谓的“古典”定律在其适当的范围内是正确的，而通常对它们提出指控的“错误”仅仅是企图将它们应用于由完全不同的关系控制的领域的结果。
正如弗里曼•j•戴森(Freeman J. Dyson)所指出的，需要进行一些重大创新，以“终结当前的困惑”，这是一项“划时代”的创新。由前一章中观察到的空间和时间的性质的外推所发展出来的互反系统的基本假设，现在为我们提供了一种所需的概念创新，本卷的其余部分将用于说明这些假设的后果的发展，如何使物理科学未解决的领域摆脱混乱的秩序。
在这一点上，需要重申的是，所有的理论发展都建立在这两个前提之上，而不引入任何额外的假设或任何来自观察的数据。在下一章中，我们将证明物质和辐射的存在是假设的直接结果，这些实体的主要特性是由这些结果的进一步发展所明确定义的。第七章将说明，以这种方式产生的物质，必须以单个原子的形式存在，而这种原子的可能结构构成一系列，我们可以把它们看作是一系列化学元素。进一步发展假定的结果，而不涉及由这些后果所定义的系统之外的任何东西，然后导致一个完整的理论宇宙。我们发现这个理论宇宙与观测到的物理宇宙是相同的。
本卷后面篇幅遵循的程序将不涉及理论RS宇宙任何部分的完全发展，但仅仅是对每个主要物理领域的发展进行足够的追踪，以表明由于该理论引入的空间和时间的新概念，在这些领域中所需要的修改的一般性质。随着理论结构的逐步建立，它澄清了迄今为止模糊的点，将看似不一致的观测数据融合到一起，将通过对适当现象的简要考虑来说明。然而，细节将被限制在最低限度，因为本报告的目的是对新理论结构的整体进行鸟瞰: 其中之一将强调系统的单一特征，它所提供的解释的简单和逻辑性质，以及与事实的完全一致，包括许多以前的理论无法处理的事实。
一个能够证明其整体是正确的理论体系，应该能够为长期存在的极其困难的问题提供简单和合乎逻辑的解决办法，同时也满足了针对它的许多不那么苛刻的要求。这一点并不令人惊讶或意外。然而，这些成就是新系统的力量和多功能性的极具戏剧性和决定性的示范。由于这个原因，它们值得特别关注，不管人们对他们对理论RS宇宙和观测到的物理宇宙的同一性的一般性证明有什么评论。因此，在随后的讨论中，我们将具体指出互反系统的若干突出成就，并将解释各自为克服先前存在的困难所作的重大贡献。
由于外推的结果有很强的概率是有效的，我们事先就知道，表示研究结论的两个基本假设“几乎”肯定是对实际物质宇宙基本关系的正确表示。但是，当然，我们要从前面的陈述中删除“几乎”的限定，因此，本项目的第二个主要目标是证明在项目第一阶段制定的这些假设实际上确实是正确的。正如引言一章所指出的，用来完成这一证明的方法是将“这些假设是不正确的”概率降低到可以忽略不计的程度。
在执行这一计划时，这些假设的必要理论结论已经被详细地发展出来，通过将这些理论结论与观测和测量结果进行比较，得出了结论的正确性。使得这些比较如此重要的理论，其发展的特点是，尽管用这种方法得出的结论如此之多，如此包罗万象，进而们构成了一个完整的理论宇宙，然而，整个系统仅仅是从两个基本的假设中派生出来的，而没有从观测到的物理宇宙或任何其他外部来源引入任何东西。仅仅存在空间和时间的假定以及这个假定的性质，产生了一定的主要后果。这些结果彼此之间和假设之间的相互作用会产生大量和各种各样的次要后果，这些后果反过来又涉及进一步的后果，等等，直到定义了整个理论宇宙。
鉴于大家都不大愿意相信这种事是可能的，因为以前统一物理理论的努力完全失败了，在这一点上，强调前一段话的意思正好是他们所说的话，似乎是可取的。基本假设结果的发展不仅导致了物理实体之间关系的定义，而且还需要这些实体的存在，在涉及数值的地方，指示了这些值的大小，或至少可能的大小。例如，没有将物质引入到系统中，因为我们在观测到的物理宇宙中找到它。如果基本假设是有效的，必然导致一个“具有我们在物质中观察到的性质的实体”的存在。它还必须以一系列元素的形式存在，这些元素必须以某种方式结合，而不是以其他方式结合，元素及其化合物必须具有一定的性质，如体积、比热等，这些性质必须符合一定的数值集合，等等。所有这些都是两个假设的必然和不可避免的结果:纯粹的理论结论，就它们的起源而言，完全独立于我们在实际的物理宇宙中观察到的东西。
整个互反系统，由两个基本的前提及其必要的结果组成，因此是一个整体。如果这些假设是有效的，那么这些假设和每个必要的结果都是同样有效的。相反，如果几千种必要后果中有一种与已经明确确定的事实发生冲突，那么这种假设就会失效，整个结构就会倒塌。系统的这种单一特性是通过概率方法证明的特征。
在《超越牛顿》中有一个相当详细的类比，将物理理论的构造比作绘制地图，将通常的理论构建过程，和传统的地图绘制方法做类比，将互反系统理论结构的发展与航空摄影的地图制作做类比。无论建造的过程是什么，在我们对它有信心之前，必须先检查地图或理论的准确性，但是建造过程的性质在我们所应用的测试中有很大的不同。在测试传统地图制作或理论构建过程的产品时，需要分别验证地图或理论的每个特性，这是因为单个特性之间几乎没有或完全没有联系（除了相对较少的例外），对任何一个特性的验证不能保证任何其他特性的准确性。但是在测试航空地图或类似的理论产品时，比如互反系统，在这个系统中，整个地图或理论都是通过一个操作通过一个单一的过程产生的，通过将产品与观察到的事实进行比较而进行的每一个测试都是对过程本身的测试，对所选择的测试的各个特性的验证仅仅是偶然的。如果在地图上可以明确看到的任何东西与我们通过对地形的直接观察所知道的任何东西相冲突，那么这个过程就不准确，整个地图就可以被丢弃。
另一方面，由于每次对观察到的事实的检查都是对过程准确性的检验，在没有发现任何差异的情况下，每一个额外的测试都减少了在地图上任何地方存在这种差异的数学概率。因此，通过在地图相当大的一部分上分布足够多的相关性，任何错误存在的可能性都可以减少到可以忽略的程度。互反系统也是如此。当我们对这一系统的理论结论进行检查时，我们会发现在大量的物理现象中，成千上万种不同的应用的观测和测量结果，并没有发现和理论结论矛盾或不一致，然后我们把系统基本结构中任何误差的数学概率降低到可以忽略不计的程度。
在航空摄影中，我们首先完成地图，然后，在完成的产品可用后，我们通过对观察结果进行任何检查来验证其准确性。从纯粹的逻辑观点来看，在物理领域遵循同样的过程将有很大的好处;也就是说，详细地发展互反系统的理论宇宙，为方便我们以后会称之为RS宇宙，完全不涉及观测到的物理宇宙，在理论产物完成后，比较RS宇宙的个体特征和观测宇宙的相应特征。然而，作为一个实际问题，这个过程是不可行的，特别是在系统的初始展示中，因为涉及到大量的细节。我们要做的是一步一步地发展系统的基本假设的后果，随着每一步的进行，将这些结果定义的RS宇宙的特征与观测到的物理宇宙的相应特征进行比较。
但是，要记住，在理论发展中所得出的所有结论都是关于理论的RS宇宙，而不是物理宇宙的。这是显而易见的，如果我们能够在开始用经验来检验宇宙之前完整地完成我们的理论地图的话。但是，这种情况并没有因为零散的程序而改变，我们认为这些程序是必要的。例如，当我们得出亚原子粒子是不完整的原子，而不是原子的组成部分的结论时，这不是关于实际物理宇宙的结论，也不是通过考虑有关这类物理粒子的现有知识而得出的结论。这纯粹是一个理论上的结论:如果互反体系的基本假设是有效的，那么必然会不可避免地得到这个结论。这里所作的断言是，在从这些假设出发通过逻辑和数学过程发展而来的理论RS宇宙中，与亚原子粒子相对应的理论实体是不完整的原子。这个断言不会受到质疑，除非它被认为逻辑发展（从假定中派生出来的）中有缺陷。
类似的理论发展，决定了适用于所考虑的特定领域的理论RS宇宙的特征，在本系列和本系列其他卷的报告的每个部分中进行。在对这些问题的讨论中，我们将经常提及理论结论特别适用于RS宇宙这一事实，但是，如果我们试图用这种方式对所有理论表述进行限定，那么这一卷内容将会非常笨拙和不合适。因此，应该事先强调的是，后文的每一个理论陈述都是关于RS宇宙的陈述，无论它是否被特别标记为RS宇宙。
在本书的第二阶段，结合理论发展，将表明每一个理论结论都与所有确定的事实相一致。在这里，同样重要的是要记住这项事业的确切性质。这里没有试图单独地证明每一个理论结论的正确性。例如，这个演示不能证明亚原子粒子是不完整的原子而不是原子的组成部分; 它所要做的是表明，没有确凿的事实，与“假设这是物质宇宙中亚原子粒子的真实状态”是不一致的，就像它必然存在于理论的RS宇宙中一样。
将亚原子粒子的理论结论与实验和观测数据进行比较的目的不是要检验这个结论本身的有效性（目前那是一项不可行的任务，因为缺乏一个具体而明确的特征的足够的数据），而是为了验证理论RS宇宙与实际物理宇宙相同的假设的有效性。如果对所观察到的亚原子粒子，有任何明确的已知事实可以证明与从基本假设推导出的RS宇宙中相应粒子的性质和属性不一致，那么理论RS宇宙和观测宇宙的假设同一性将被推翻。但是由于没有这样的不一致性，在同一性假说中建立了一定的概率，不管在这个例子中是否可以证明任何明确的一致性。同样性质的每一个额外的比较都是对同样假设有效性的额外检验。如果在这些测试中发现任何矛盾或不一致，则证明该身份是无效的。如果没有发现这样的差异，那么每增加一次这样的测试就会降低数学上存在差异的概率。因此，通过进行足够大的数量和各种类似的测试，理论RS宇宙与观测到的物理宇宙不相同的概率可以降低到可以忽略的程度，这是证明两者相同的一种方法。
这证明了观测到的物理宇宙与理论的RS宇宙是完全相同的，这意味着物理宇宙的每一个特征都与理论发展所描述的完全一样。因此，虽然我们没有提出任何证据证明亚原子粒子是不完整的原子，我们整体性的证明了从互反系统的假设中得出的所有理论结论的正确性，其中就包括了我们用来说明的那个结论:亚原子粒子是不完整的原子。
因此，在本系列的几卷中提出的展示计划可概括如下:
（1）一个理论宇宙是由系统的基本假设的必然结果导出的。
（2）理论RS宇宙和观测到的物理宇宙的同一性，是通过对数千个单独案例中理论和观测宇宙的对应特征的比较得到证明的。这些比较表明二者在任何被确定物理事实的情况下没有不一致。
从这一点可以明显看出，先前现有理论的地位与争论点毫无关系。只有当(1)可以证明在假设的推论链中存在逻辑缺陷，或者(2)可以证明理论的结果与既定事实之间存在不一致时，这两个有编号的命题才能被反驳。而与先前理论的冲突与这些问题中的任何一个都无关。
在这种情况下，提出新的理论结构，并以所指出的方式确立其有效性，完全不参考以前的理论是很合适的。在本系列的第一卷《物理宇宙的结构》中，遵循了这一政策，只有少数例外。然而，经验表明，与以前的想法进行比较对于理解新的概念和理论具有相当大的价值，由于这个原因，最近的一些书花了大量的篇幅来讨论现存的理论。重要的是要认识到，这种讨论仅仅是为了澄清的目的，而且在实际发展这一工作的主要论点中没有任何位置。特别是，应该理解的是，没有任何问题是由证据的优势决定的。
通常，当一个问题出现时，比如亚原子粒子的状态，双方证据的相对权重是做出决定的基础。支持和反对亚原子粒子是原子成分的理论的证据被收集和评估，对这些粒子是不完整原子的理论也被收集和评估，然后以法庭判决的方式作出决定。这种决定是一种判断——一种关于哪种情况更强大意见——它受制于人类心理过程的所有弱点，以及基于对不完整且往往相互矛盾的证据的解释的结论所固有的不确定性。另一方面，这项工作的程序导致了一个纯粹客观的结论，在这个结论中，意见和判断没有任何作用。明确和具体的理论结论与确定的事实进行了比较，在每种情况下，答案都可以是明确的是或否。
这显然意味着，在确定用于比较的假定事实的真实性时，必须非常小心。没有理由把结论建立在缺乏确切知识的基础上。在测试航空地图的准确性时，我们意识到我们不能因为地图上所示的湖泊的位置与我们认为湖泊所处的位置相冲突，而拒绝地图。在这种情况下，很明显，除非我们确实知道湖的确切位置，否则我们没有合法的依据来质疑地图上显示的位置。我们还认识到，没有必要对这类项目- -那些不确定的项目- -给予任何注意。我们确实了解成百上千的特性，这些特性足以进行比较，因此我们不需要考虑任何不确定程度的特性。
这同样适用于测试互反系统的有效性。在物理科学的所有主要领域中有成千上万的地方，其中有关的事实是积极的和明确的;就像在航空地图上一样，足够用来比较。这里再一次，没有任何理由去考虑任何程度的不确定性。如此强烈强调这一点的原因是，目前物理科学中包含的“知识”中有如此多的项目根本不是既定事实，而仅仅是对实际观测结果的解释。互反系统的结论与许多这样的解释相冲突，但与这类“知识”的冲突是没有意义的。新的理论结构应该与现有理论或基于这些理论的实验结果的解释一致，这是没有道理的。的确，一个正确的理论必须至少与其中一些理论相左;否则，他们失败的地方就不会成功。互反系统是为满足所有确定的物理事实的一致性检验而准备的。一个正确的理论不能做得更少，但也不能做得更多;它不能同时与事实和错误相一致。
现代科学的许多错误结论长期以来被普遍接受，以致人们普遍认为它们是事实，如果在理论开发过程中遇到了这样的项目，他们会得到一些关注，以证明他们的真实状况。但是，应当理解，为了目前的目的，没有必要证明这些结论是错误的; 我们所需要做的就是证明对它们的有效性存在合理的怀疑。在那些与目前公认的观念的正确性有任何实质性的怀疑的领域，任何与新理论系统的冲突都是毫无意义的; 它们的地位和空中地图上湖的位置和我们认为湖所占据的位置之间的冲突是一样的。
这是很重要的一点，因为很容易证明许多被接受的观点仅仅是假设，没有事实依据，而要反驳它们可能是极其困难的。例如，有大量的间接证据表明，对恒星能量来源的普遍接受的解释，即氢转化为氦，是不正确的，但是，目前要证明这一点是不可能的，因为缺乏关于恒星内部存在的条件的直接信息。伯纳说，恒星内部的主题“是一个极其困难的主题，因为真正观察到的恒星的是它们的外部，从这个角度来看，内部的整个结构必须被推断出来。” 正如弗雷德·霍伊尔(Fred Hoyle)曾经说过的，这就像是试图从他的肤色中推断出烟囱清洁工的构成。但同样缺乏信息的情况反过来也同样有效;它排除了肯定立场和否定立场的证明。因此，即使是氢转化理论最坚定的支持者也不得不承认这只是一个假设。这就意味着，如果互反系统与当前的恒星能量生成理论(它确实存在)发生冲突，那么它与一个既定事实并不冲突，这是最关键的;它只是与当前流行的假设相冲突，这种冲突无论如何都没有实际意义。
鉴于在测试互反系统时，理论和事实之间任何一种可能的不一致都极为重要，必须非常小心地确保用于比较的所谓事实实际上是事实，而不是伪装成事实的假设或解释。当每个测试都是一个关键的测试时——如果发现了一个明确的不一致，它就会破坏整个理论开发——那么每个测试都必须是一个彻底的、诚实的测试。原则上，每一种新理论都应该得到最仔细和最艰苦的评价，因为新思想是科学研究最重要的原材料。如果人类习惯性地遵循我们所认为的“超级智人”的逻辑和系统的程序，这一政策无疑会被执行，但人类科学并不是这样运作的。负责评估一种新理论的科学家从一开始就知道这种可能性是压倒性的。所有提出的新理论中绝大多数在某些基本方面都是错误的，因此评价者并不期望他正在研究的新理论能够满足他的测试，如果它能满足他的话，他会感到非常惊讶。因此，他认为自己的任务更多的是找到并暴露他认为存在于新理论中的错误，而不是确定是否存在这样的错误，在心理上，他准备一旦出现一些看似不利的证据，就立即做出否定的结论，而不花时间和精力仔细地、批判性地检查这些证据。
在现在的情况下，这种检查是不够的。这里的概率是完全相反的，如果这个理论不符合正在应用的特定测试，那将是非常令人惊讶的。互反系统的假设不仅是对通常物理理论的基本假设的顺序的假设，而且是通过对观察到的事实进行可靠的外推而得出的，因此有很大的正确性的可能性。概率论向我们保证，从这个系统得到的结果与真实的事实之间不太可能存在任何差异。因此，在这种情况下，有充分的理由怀疑任何似乎与理论结论的有效性相矛盾的东西的有效性。当我们考虑到这一点，并考虑到任何一种不一致的情况如果确实存在，将会产生非常大的影响时，显然，任何表面上的冲突都应以最谨慎和彻底的方式加以审查。互反体系固然与当今科学理论的许多原则相冲突，但可以证明，这些原则与既定事实并不冲突，因此它们与争论点没有关系。
然而，值得注意的是，与当前科学专业思想的冲突并不像人们从正在引入的新概念的基本性质所期望的那样多。令人惊讶的是，考虑到这些概念变化的剧烈性质，新系统与现有的大部分物理理论完全一致。诚然，与所谓的“现代”发展有一些相当引人注目的冲突，但尽管“现代物理学”近年来获得了突出地位，但这些学科本身仅占整个领域的一小部分。几乎所有适用于我们当前环境的理论关系都已牢固地建立起来，足以使应用科学家(工程师)能够在实际基础上利用它们，这些理论关系都可以从互反体系的假设中得到，其基本形式与我们现在所知道的相同。这些关系——牛顿的运动定律、气体定律、热力学定律、光学定律、动力学理论、牛顿的万有引力定律、基尔霍夫定律、欧姆定律、赫斯定律、法拉第定律、阿伏伽德罗定律、帕斯卡定律等等——都被完整地融入到互反系统中。当某些变化是必要的，例如在运动定律中，这种变化通常发生在进入特定关系的概念的定义中，而不是在关系本身的物理或数学表达中。例如，牛顿的运动定律保留在他最初的形式中，但是时间的概念已经改变。
新系统同样与所谓的“现代”物理学的一些原始概念和思想——即直接基于经验发现的现代理论的那些部分——保持一致。普朗克辐射能量量子的原始理论与系统假设的结果完全一致，爱因斯坦将普朗克假设扩展为光电效应也是如此。洛伦兹变换同样可以被互反系统所接受，正如前文所提到的，因此这个系统和狭义相对论在数学上是一致的，尽管从这次调查中得到的新信息表明，狭义相对论在概念上是错误的。
在日常经验的范围内——工程师、化学家、地质学家等等——互反系统的作用主要是填补现有知识的空白。例如，在化学结合等领域，现有的理论严重不足，有可能建立完整而正确的理论结构。此外，新系统通过将理论的范围扩大到物理量的大小，做出了重大贡献。当然，先前已有的理论涵盖了物理量之间的数学关系——事实上，定量处理常常被视为科学的本质——但总的来说，这些先前的理论无法解释单个物理量。例如，他们无法确定重力常数的大小，或摩尔气体体积，或普朗克常数h，或法拉第常数，等等;有必要测量这些量并使用由此确定的值。
同样地，理论家至今还没有能够想出任何方法，使我们能够从纯粹的理论基础(除了在罕见和非常特殊的情况下)计算物理实体的性质的数值——诸如密度、比热、粘度、折射率等性质——虽然这些性质确实有一定的大小，而且显然必须服从某种物理定律。互反系统假设的发展不仅产生了定性关系，而且也产生了定量关系，而上述这些项的绝对数量，或至少可能的数量，可以仅从理论中得到。
在遥远的区域，新系统的任务是建立一个全新的理论。在这里，经验知识太过贫乏和混乱，无法有效约束理论家的想象力，以前的理论建构者试图通过纯粹的推测和对适用于更熟悉的区域的原理的特别修改来解释所观察到的现象，因此理论科学在这里发现自己无法跟上实验发现的进展。互反系统不受常规理论在这些难以接近的区域遇到的障碍的限制，因为这个系统的整个理论结构是由基本假设的结果的逻辑和数学发展而来的，不依赖于观测或实验信息的指导或帮助。由于这种纯粹的理论推导，新系统不仅能够得出和涵盖观测数据贫乏地区的现象完全一致的理论，而且还包括其他一些观测资料完全未知的地区的现象。由于这种纯粹的理论推导，新系统能够得出完整的、一致的理论，不仅涵盖了观测数据贫乏的区域，还包括一些其他区域，这些区域在观测上仍然是完全未知的。
新系统区别于“对先前理论的补充或澄清”所作的最剧烈的变化——科学家们还没有意识到这个事实——是来到那些科学家们已经接触到的宇宙的其他区域，这些区域不是我们碰巧所在的区域以及我们熟悉的物理关系所在的区域。正是在这里，理论家们尝试了不可能的事情;他们试图把与宇宙某一区域有关的关系与其他区域的现象联系起来，这些区域实际上是由完全不同的，甚至在某些情况下是完全相反的关系控制的。正是在这里，他们发现自己处于一种混乱和不确定的状态:一种对汉森所说的“现在混淆了量子理论和宇宙论的痛苦”的局面，以及在其他物理领域中反复出现的“危机”。
根据在这次调查中得出的信息，很明显，现有的混乱是不可避免的。那些攻击这些问题的理论家们在它们身上倾注了大量的智慧、才智和毅力，但是，如果误解了问题的基本性质，那么无论解决问题的人的能力有多强，或者他们在解决问题上付出了多少努力，问题都无法解决。“关于自然法则最有趣的事实，”Michael Scriven说，“它们实际上都被认为是错误的。”“但这个结论完全不能代表真实情况;这仅仅是物理学家对他们所处理现象的本质的误解的结果之一。大多数所谓的“古典”定律在其适当的范围内是正确的，而通常对它们提出指控的“错误”仅仅是企图将它们应用于由完全不同的关系控制的领域的结果。
正如弗里曼•j•戴森(Freeman J. Dyson)所指出的，需要进行一些重大创新，以“终结当前的困惑”，这是一项“划时代”的创新。由前一章中观察到的空间和时间的性质的外推所发展出来的互反系统的基本假设，现在为我们提供了一种所需的概念创新，本卷的其余部分将用于说明这些假设的后果的发展，如何使物理科学未解决的领域摆脱混乱的秩序。
在这一点上，需要重申的是，所有的理论发展都建立在这两个前提之上，而不引入任何额外的假设或任何来自观察的数据。在下一章中，我们将证明物质和辐射的存在是假设的直接结果，这些实体的主要特性是由这些结果的进一步发展所明确定义的。第七章将说明，以这种方式产生的物质，必须以单个原子的形式存在，而这种原子的可能结构构成一系列，我们可以把它们看作是一系列化学元素。进一步发展假定的结果，而不涉及由这些后果所定义的系统之外的任何东西，然后导致一个完整的理论宇宙。我们发现这个理论宇宙与观测到的物理宇宙是相同的。
本卷后面篇幅遵循的程序将不涉及理论RS宇宙任何部分的完全发展，但仅仅是对每个主要物理领域的发展进行足够的追踪，以表明由于该理论引入的空间和时间的新概念，在这些领域中所需要的修改的一般性质。随着理论结构的逐步建立，它澄清了迄今为止模糊的点，将看似不一致的观测数据融合到一起，将通过对适当现象的简要考虑来说明。然而，细节将被限制在最低限度，因为本报告的目的是对新理论结构的整体进行鸟瞰: 其中之一将强调系统的单一特征，它所提供的解释的简单和逻辑性质，以及与事实的完全一致，包括许多以前的理论无法处理的事实。
一个能够证明其整体是正确的理论体系，应该能够为长期存在的极其困难的问题提供简单和合乎逻辑的解决办法，同时也满足了针对它的许多不那么苛刻的要求。这一点并不令人惊讶或意外。然而，这些成就是新系统的力量和多功能性的极具戏剧性和决定性的示范。由于这个原因，它们值得特别关注，不管人们对他们对理论RS宇宙和观测到的物理宇宙的同一性的一般性证明有什么评论。因此，在随后的讨论中，我们将具体指出互反系统的若干突出成就，并将解释各自为克服先前存在的困难所作的重大贡献。