梅晓春，男，毕业于福州大学，长期从事物理学基础问题研究，范围涉及量子力学，量子场论，粒子物理学，非线性物理学，热力学与统计物理学，时空、引力理论与宇宙论等，在国内外刊物上发表过多篇基础物理学的重要论文，目前是福州原创物理研究所所长。
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“电荷不存在”是一个值得讨论的问题
梅 晓 春
福州原创物理研究所
云南民间青年学者凡伟提出“电荷不存在”的理论，并用一种奇特的、惊世骇俗方式进行宣扬。经过媒体广泛报道，近来成为社会新闻，在科学界引起广泛的争议。
由于这种理论太离经叛道，完全违背人们对电磁现象的基本认识，一时引起学术界人神共愤。某些人如临大敌，口诛笔伐，誓与不共戴天。网络上的嘲笑谩骂之声，如滔滔洪水。在主流物理学界有些人看来，这件事情充分说明了民间学者的无知和无畏。从今以后，科学公共平台应当彻底拒绝为民科们发声，以免被搅乱视听。凡伟以云南大学物理系学生的名义，刊登在中国科学院科技论文预发表平台上的文章，也就以缺乏诚信的理由，应声下架。
然而，“电荷不存在”真的是无稽之谈吗？如果我们静下心来，不带偏见地仔细想想，就会发现这个问题不但绝非天方夜谭，而且是值得深思的。虽然我对凡伟使用磁力完全代替电力的做法不敢苟同，但我认为对于电荷是否存在的问题，物理学是有必要说清楚的。理由如下：
1. 至今为止，物理学实验只证明电子的存在，并没有证明电荷的存在。著名电荷测量实验是所谓的密立根油滴实验，测量的实际上是带电粒子之间的相互作用力，而不是电荷本身。电子的电荷是通过计算方式折算出来的，物理学至今没有发现能够独立存在的电荷。
2. 因此电荷总是与电子、质子等带电粒子连在一起的。如果电荷能够作为一个实体独立存在，它就应该能与它的载体分离。于是问题就来了，电荷与电子分离后，电子变成什么呢？物理学上并没有发现有中性的电子，电荷总是与带电子一起转移的。一个众所周知的事实是，在电线中传导的是电子，不是电荷。
3. 从逻辑上说，如果两个带电粒子之间的电磁相互作用力用两个电荷的乘积来表示（成正比），两个物体之间的引力相互作用也要用“引力荷”来表示。然而，引力理论中并没有“引力荷”的概念，物理学用“引力质量”的概念来描述引力。因此“引力质量”与“电荷”是等位概念，如果“电荷”能够独立存在，“引力质量”也应当能独立存在。然而我们如何把“引力质量”从一个物体中分离出来呢？
4. 按照现在的理解，物理学中存在四种相互作用。电子除了参与引力相互作用和电磁相互作用外，还参与弱相互作用。由于电磁相互作用使用“电荷”描述，弱相互作用也要用“弱荷”来描述。如果“电荷”是一个独立存在的实体，“弱荷”也应当是一个独立存在的实体。然而物理学在实验上找“弱荷”了吗？ 没有，不但从来没有，而且没有任何物理学家试图去寻找“弱荷”！
5. 质子带正电荷，除了参与引力相互作用、电磁相互作用和弱相互作用外，还参与强相互作用。按照相同的逻辑，强相互作用也要用“强荷”来表示。因此质子就身负四种“荷”，如果它们都是独立的实体，质子就未免负“荷”太重了。
6. 可见电荷代表的是物质的某种性质，不是物质实体。就像质量描述物质的惯性，不是物质实体一样。我们不能把物质的性质与物质本身等同，就像我们不能把绿色当成植物，把蓝色当成天空。作为物理量，所谓的“电荷”只是一种标识符号，或者说只是一种工具，可以用它来方便地描述带电粒子的相互作用力。所谓的电荷守恒，就像能量守恒，动量守恒和角动量守恒一样，描述的是物质系统某种状态的不变性。比如我们说角动量守恒，但从来就没有把角动量当成一个物理实体。而物理学几百年来一直把电荷当成物质实体看待，就可能是一个天大的误会。
7. “电荷不存在的”的一个重要应用，就是解决夸克分数电荷问题。美国物理学家默里·盖尔曼1961年提出夸克模型，试图揭示物质更深层的微观结构。按照格尔曼的看法，夸克有三种，所带电荷是正负e/3和正负2e/3。由于电子电荷e被认为是不可分割的，分数电荷从来没有被观察到，夸克模型一度被看成只是一种数学结构。盖尔曼为了避免争议，也曾戏称夸克模型是一种拼图游戏。
然而，如果电荷只是物质的一种性质，不是物质实体，夸克带分数电荷就没有什么奇怪的了。物理学家就不必为分数电荷问题而烦恼，更不必挖空心思去寻找分数电荷了。
8. 事实上，与电荷对应的是磁荷，即所谓的磁单极子。用磁荷来描述磁相互作用，得到的公式与电相互作用的公式完全一样。物理学家两百年前就知道这个事实，并一直努力在实验上寻找磁荷。但总是以失败而告终，其原因就在这里。既然电荷不是物质实体，磁荷也就不是物质实体，寻找磁单极子的努力注定是徒劳的。
因此，谁说凡伟的“电荷不存在”对物理学没有意义呢？这个问题不但可以讨论，而且需要认真对待。电荷问题涉及自然本性，澄清电荷概念的本质，物理学会前进一大步。
凡伟事件再次给了我们一个教训，以宽容之心对待不同的见解，是科学得以进步的最原初条件。我们需要一双慧眼，在滚滚凡尘中找出被污泥包裹了的珍珠。真理往往掌握在少数人手里，在“电荷不存在”这件事上，我们有可能见证一个活生生的例子。
说不定云南民间学者凡伟的发现真的能够改写教课书呢，让我们拭目以待！
2017年5月20日
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