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标题: 物性论与相对论 [打印本页]

作者: chenshuxuan 时间: 22.11.2005 04:13
物性论与相对论 陈叔瑄 相对论建立在相对性，即物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系（所有物理定律在一切惯性坐标系中都是相同的）原理与光速不变性，即任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度c运动着，不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的（光在空虚空间总是以一确定的速度传播着，这个速度同光源的运动状态无关）的原理基础上。 问题在于光速是否相互作用传播的最大速度或极限速度？一直是科学界争论不休的问题，至今还不能完全证实。《物性论-自然学科间交叉理论基础》认为万有引力场质传播速度就可能超过光速，磁场质传播速度与电场质传播速度也可能超过光速，甚至电磁波也不会低于光速，可以说场物质移动或传播速度是大于等于光速的。谁也没有真正做过实验证实光速是极限速度，反而更多事实证实超光速现象。 一、极限速度问题 物质运动是否存在极限速度？如果存在极限速度，那极限速度是多少？物性论认为：一系统物质及其运动总是一定的，物质量的量度为质量，运动量的量度为能量，从而质量与总能量也是一定的。而且所有参考坐标系量度都应一致的，才能体现物质不灭性。物性论第一条基本原理建立此基础上，即物质连续的、可入的、不灭的与运动变化的。而质量与能量分别是物质量与运动量的量度，两者在量值上成正比，数学表达式E=mc²。系统质量与其总能量相对应的，任何参考坐标系物质不灭性，即质量不变性决定系统质量或总能不变性。 光量子总能不变性中平动能或光速不变性是惯性系中光量子运动状态的特例。在惯性参考坐标系光量子总能不变性外，因无加速度与其它能量形式变化因素，平动能与周期变换能仍然保持各占一半状态，使光量子平动能或光速度不变性。表明狭义相对论在这种条件下成立，是物性论的特例。相对论质能关系式E=mc²中质量不是物质量的量度，与系统总能量没有相对应的关系，与物质不灭律、能量转化守恒律、质量线性重叠等没有直接关系，把质量看成可以与能量相互转化的物理量的惯性量度。因此把相对论质量称为惯性质量，以示区别。 物性论认为光速不是物质的极限速度，而是系统总能等于平动能或总能全部化作平动能时的速度才是极限速度，即 mc²=mυ²/2 υ=c√2=1.41c=cˊ 此时系统物质运动全部化作平动运动，其速度为极限速度，因此相对论光速不变性原理改为场物质运动较单纯，且超过或等于光速，以及物质极限速度不变性原理更为深刻，更为普适。修改后的相对论推导仍然成立。 二、相对论质量问题 相对论的相对性原理规定了牛顿力学形式必需一致，即使光速等高速情况下也是如此，即 F=mˊa。=ma。√(1-υ²/c²) =ma m=mˊ/√(1-υ²/c²) a=a。√(1-υ²/c²) a为加速度，a。为低速时加速度，m为质量，mˊ称为相对论质量或惯性质量或静止质量，相对论是将加速度属性转移到惯性质量或静止质量上。相对论为了使光速时质量不至于无穷大，把mˊ规定为静止质量，且设光静止质量为零。 如果光速用物质极限速度代替，极限速度的加速度自然等零。这样相对论不必假定光子静止质量等零或避免光子质量无穷大问题。修改后 m=mˊ/√(1-υ²/cˊ²) a=a。√(1-υ²/cˊ²) 极限速度时，加速度为零，表明此时场质间不相干,称为加速度随速度非线性关系原理。光速时，相对论质量或静止质量为质量的1.41份之一。物性论认为不必另设相对论静止质量。 物性论外力定义为动能对位移微商或梯度，即 F=d(mυ²/2)/dι=mυdυ/dι=m dυ/dt=ma 质量m推导过程始终是不变的。动能改变量随速度增大而减少，极限速度时，外力也不能使动能增大或产生加速度。可见相对论动力学仍然是停留在牛顿力学范围内，并非高速运动物质的动力学。相对论时空处理的是场或场物质运动状态，而其动力学仍保持低速牛顿力学形式，是很矛盾的。更妥当做法应承认加速度不是恒量，而是随速度增大而减少，极限速度时为零的物理量。不必把力的加速度属性转移到质量上，改变牛顿力学的质量观念。 三、相对论时空问题 光量子总能量是由平动能与周期变换能构成的。周期性变换能量之一在光量子位移过程的相邻峰值间距称为波长λ，与光速c、周期τ、频率τ、动量p等关系如下： λ=cτ=c/ν p=mc=h/λ mc²/2=pc/2=hc/2λ=hν/2 E=mc²=mc²/2+hν/2=hν 它可以看成相对论与量子论统一关系表达式。在惯性参考坐标系间不仅总能不变性，而且平动能与周期变换能各占一半关系也不变或上述关系式不变，因为在这种情况下光量子没有加速或改变为其它能量方式，仍然以光速运动。 光源参考坐标系所描述的光速度c与光场速度（或光传播速度）dι/dt=c是一样的，但相对光源以速度υ运动的惯性参考坐标系，总能多了一项与参考系运动有关的能量，即 mc²=m(dιˊ/dtˊ)²/2+hν/2+mυ²/2 m(dιˊ/dtˊ)²/2= mc²- hν/2-mυ²/2 m(dιˊ/dtˊ)²/2= mc²- mc²/2-mυ²/2 m(dιˊ/dtˊ)²/2=mc²(1-υ²/c²)/2=m(dι/dt)²(1-υ²/c²)/2 dιˊ/dtˊ=(dι/dt)√(1-υ²/c²) 当dtˊ=dt， dιˊ=dι√(1-υ²/c²) 当dιˊ=dι， dtˊ=dt/√(1-υ/c²) 如果不考虑光量子的周期变换能且等于平动能的话，上式就要用极限速度cˊ代替光速c，则更为普适的推广，不必受上述的惯性参考坐标系或变换能条件限制。 场物质与场不同相当于流体力学中拉格朗日描述法与欧拉描述法的差别。欧拉描述法就是以坐标系几何点参量及其关系描述，而不管流体本身如何运动。上述惯性参考坐标系间参量变换实际上是建立在同一物质系统参考坐标系间量度动能或能量变换而总能不变的基础上。又由于参考坐标系以几何点参量描述，并以此建立的关系式为场的描述基础，因此上述的时空描述就是场的时空描述。可见相对论时空实质是场的时空，可以用相对论四维时空，即空间三维加上时间的虚数维来描述场的一点时空关系与其它（尤其电磁场）参量关系，统称相对论时空实际上是场时空原理。 四、物性论与相对论的其它问题 当相对论推导公式中，尤其√(1-υ/c²)系数中光速用极限速度代替时，许多结论变成很有意义。光子不必预先假定静止质量为零。参考坐标系光速时位移或光量子线度缩短1.41倍，而不是零。极限速度时，dιˊ线度等零，表明系统处于连续物质状态。可见愈高速运动的物质愈处于连续状态。磁场质、电场质、万有引力场质等处于较连续的场物质状态。光量子在愈来愈宽广空间运动，变换能逐渐地转化为愈连续状态的平动运动是光红移现象的本质所在。可见光的红移现象并非光源退行运动引起的，即通过媒介传播声音的声学多普勒效应不应套在不通过媒介传播的光量子系统上。 处在等于大于光速到极限速度间各种运动状态的物质称为场物质，相应参考坐标系几何点的某些量度参量分布与运动变化描述称为场。如万有引力场、磁场、电场、电磁场、强作用场、弱作用场等。而相对论时空主要解决根据静体的麦克斯韦理论得到一个简单而不自相矛盾的动体电动力学。如爱因斯坦第一篇相对论的电磁场论文（1905年发表的“论动体的电动力学”）所述，相对论（满足相对性原理与光速不变必原理）时空充其量是场的时空。后来科学界有将其时空观念任意扩大化倾向，甚至幻想出时间遂道效应机器，将人送回到古代等的无稽之谈。 空虚中光量子只有平动能与周期变换能，没有交换能，因此光量子之间碰撞，也不引起运动状态改变，即不相干。其相干条纹产生在同步运动两光量子束在重叠处相位的相同与相反重叠状态差异引起的光学现象。如光束入射到玻璃圆透镜顶点压平板玻璃上，其两玻璃面反射光量子重叠，形成牛顿环干涉条纹。暗圈是两面反射量子相位相反重叠，而亮圈是两面反射光量子同向重叠，后者变换幅度是两面反射光同步叠加，大于前者非同步叠加，相对地为亮圈。总体构成亮暗交叉的干涉条纹，称为牛顿环。可见光干涉、衍射条纹产生于光量子重叠的相位差别引起的光学现象。 相对光源以低于或远低于光速度运动的参考坐标系，基本维持牛顿力学关系式或伽利略变换，时空不变性。但对于光或场质所量度位移缩短关系式，使得相对光源运动的迈克尔逊干涉仪稍有倾角反射面的反射光束重叠所形成的干涉条纹，当其转过90度，即干涉仪垂直的两臂对调其干涉条纹不变，得出干涉仪相对光源运动无关的实验结果。说明光量子除总能不变性外，还存在空虚空间的惯性参考系间平动能或周期变换能不变性。才引出相对论时空或罗仑兹变换，说明相对论时空或罗仑兹变换是有条件的。 光源参考坐标系或相对光源静止参考坐标系或相对光源匀速直线运动参考坐标系条件下没有加速度或其它能量变换，才具有光量子平动能或速度不变性。这种情况下，相对论的时、空间互为条件的，可以统一用四维时空表示，特别适合电、磁场描述，使得电磁场麦克斯韦方程在惯性参考坐标系间变换不变性，即罗仑兹变换不变性。相对论时空是电磁场或场的时空，在于场的一点上空间与时间参量可以不是独立参量，而是跟场质传播或运动速度有关，也就是跟相对论同时性意义有关的量。可见光速不变性是系统总能不变性在一定条件下的特例。 参考资料 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《光子波动新论》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1999年7期 4、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版

作者: chenshuxuan 时间: 22.11.2005 09:40
物性论与原子物理 陈叔瑄 《物性论-自然学科间交叉理论基础》认为物质微涡旋运动是构成原子核与原子壳层自旋、公转、周期变换以及磁性，即形成元素原子结构及其泡里原理的基础。微涡旋不能无限浓缩而形成物质或能量交换（或变换），由于微观粒子交换（或变换）频率较单纯，形成稳定的交换必需交换频率相同或整数倍的同步交换，且倍数愈少就愈同步，即构成原子壳层粒子某些允许轨道或能级，是构成原子量子数描述及其最小量子数趋势的基础。加上壳粒轨道间跃迁则辐射或吸收量子是形成线光谱基础等，是原子物理或量子力学的本质所在。 量子或粒子运动途径中存在两种相位相反的周期性能量变换，其中某能量变换相邻峰值间距称为波长λ=υτ=υ/ν，υ为粒子速度，τ为变换周期，ν为变换频率。对于量子来说，速度υ=c为光速，量子总能等于平动能加上周期变换能，即 mc²=mc²/2+hν/2 hν/2=mc²-mc²/2=mc²/2 mc²=hν 稳定的物质系统至少存在可互相转化的两种以上的能量形式，量子是存在平动能与周期变换能各占一半的极限稳定物质系统，也是相对论与量子论是量子两面能量的各一面的反映，称为稳定物质系统必存在两种以上运动或能量原理。 对于一般粒子来说，虽然总能中除平动能与周期变换能外，还存在如自旋能、磁能等，但平动能等于周期变换能仍然成立，某能量变换相邻峰值间距称为波长λ=υτ=υ/ν也仍然成立，否则无法使德玻罗意波成立，即 hν/2=mυ²/2 p=mυ=hν/υ=h/λ 粒子是比量子更多种运动或能量的更复杂的系统。 一、粒子波动方程 自旋是涡旋运动自然方式，涡旋体运动中不仅本身成体，周围可因角速度差异而分离成环，环的里外侧速度差异而形成新的涡旋体及周围的环，环再形成涡旋体，一个层次只能形成一个核心涡旋体，构成涡旋体同一轨道只有一个涡旋体的多体结构，如太阳系等天体结构或元素原子壳层结构等。对微观原子来说各层次可用四个量子数描述，四个量子数相同的只有一个壳粒或四个量子数相同的不可能有两个以上壳粒，它等价于泡利不相容原理。也可以说量子力学的泡利不相容原理是《物性论》在微观原子壳层描述情况下的特例。 涡旋体的涡旋运动平衡趋势，使其形成周期性变换运动与周期性交换作用，有变换或交换就有周期、频率、波长、速度、相位、方位和强度等问题。微观粒子或量子周期、频率较单纯，有明显的周期性变换或交换（而宏观物体是各种各样粒子组成的重叠结果，根本体现不出周期性变换或交换）。微观粒子或量子周期性变换是其同步运行而出现波动现象的本质，微观粒子周期性同步交换是其相互作用的基础，因此元素原子核与壳粒交换频率整数倍才能同步交换，而使壳粒处于绕核允许轨道运动，且有趋于倍数愈低即愈同步的内层趋势。它等价于量子力学能量最小原理，是涡旋体趋心运动在微观元素原子壳层结构情况下的特例。 对于一般粒子波动函数 ψ=ψ。Sin2π(νt-ι/λ)=ψ。Sin2π(Et-pι)/h 其平方或共轭乘积为能密度或粒子数密度。能密度与粒子数密度间差一个单一量子能量，即量子能量乘以粒子数密度。但场的描述对于空间一点某时刻的一个粒子某能量来说，只能理解为出现的几率密度。它等价于量子力学对波函数的几率解释。其中周期变换粒子在运动途径上相邻峰值间距称为波长λ=υτ=υ/ν，动量为 p=mυ=h/λ E=mυ²/2+hν/2= hν 其中E为平动能与周期变换能之和。对于原子外层壳粒E还包含交换能（交换于无限远处为零，愈靠近核心将近愈强，势能愈低，两者统一，交换能只能用负值表示）。这样E可以等零、正值或负值，只有负值时才处于原子核有效作用范围。 原子外壳层粒子来说，通常处于周期性交换状态，只有粒子间交换频率与绕核运动变换频率整数倍时，才能同步并处于较稳定状态。其原子壳层粒子运动的波函数可用定态波函数或定态波动方程描述，而交换场则用位能U表示。 ψ=ψ。Sin(-2πι/λ)=ψ。Sin(-2πpι/h) d²ψ/dι²=-(-2π/h)p²ψ。Sin(-2πpι/h)=-(4π²/h²)p²ψ =-(4π²/h²)2m(E-U)ψ =-(8π²m/h²)(E-U)ψ d²ψ/dι²+(8π²m/h²)(E-U)ψ=0 其中Ｅ为粒子的平动能与变换能、交换能之和（Ｕ为势能、位能）。d²/dι²可以表示为直角坐标系或圆柱坐标系或球面坐标系等。可见，量子力学薛定锷定态方程及其波函数具有更深刻的《物性论》意义，也可看成《物性论》微观世界运动描述的特例。 二、波动方程解的问题 波动方程的解应具有上述含义，如果采取球坐标(rθφ)描述的话，那么分离波函数可表示为 ψ(rθφ)=R®Y(θφ)=R®Θ(θ)Φ(φ) 其波动方程为 （d/r²)(r²dψ/dr）+(d/r²Sinθdθ)(Sinθdψ/dθ) +(d²ψ/r²Sin²θdφ²)+(8π²m/h²)(E-U)ψ=0 球坐标波动函数代入上式并除以分离波函数与r² (d/ R dr)(r²dR/dr)+ （1/Sin²θΦ）(d²Φ/dφ²) +(1/SinθΘ)(d(SinθdΘ/dθ)+(8π²m/h²)(E-U) r²ψ=0 第二项独立波函数Φ=Àe –inφ 及其波动方程交换整数倍量子数代入为 d²Φ/Φdφ²=-j² j称为磁量子数，即外磁场作用可分离的量子数。磁量子数取j=0、±1、±2、……、±i，无外磁场时j=0。 代入第二项，其第三项轨道交换整数倍量子数代入为 （1/Sin²θΦ）(d²Φ/dφ²)+(1/SinθΘ)(d(SinθdΘ/dθ) = (1/SinθΘ)(d(SinθdΘ/dθ)- j²/Sin²θ=-i(i+1) 此量子数实际上是描述壳粒波纹轨道，i为壳粒运动一周波纹数，其等0时为基壳粒椭圆轨道。轨道波纹量子数取i=0、1、2、……、(n-1)，对于氢或类氢系统外壳层只有一个基壳粒，没有谐壳粒，而与轨道波纹量子数取值无关，称为简并状态。 第一项为径量子数 d/r²dr(r²dR/dr)-i(i+1)R/r²+8π²mR(E+k/r)/h²=0 其中U=-k/r为位能或势能，E为平动能与交换能（势能、位能）之和，E=0时为平动能等于交换能，即自旋与中心速度形成自然轨道运动。E>0为正时，不受轨道交换限制的任意运动状态，具有连续能谱。E<0为负时，受到交换轨道限制的运动状态，愈里层且愈同步，愈负能级愈低。 E=-2π²mk/h²n²=-kˊhc/n² 其中r²=n²，且n=1、2、3、……。对氢或类氢系统只要用此径量子数描述壳粒在E<0可能所处允许轨道或能级。壳粒跃迁所辐射或吸收量子，具有分立能谱ΔE=K(1/ń²-1/n²)。 由于微观原子频繁运动的，运动的两侧平衡趋势而有助于形成两侧成双对称分布趋势，但又涡旋轨道又不能重复，成体过程结构对称趋势，构成相当于正反自旋动量的量子数所描述的成双运动轨道状态，这样构成略差别（s=±1/2）每层基壳粒最多只有两个轨道（n±1/2）。微观原子壳层结构除按径量子描述的基壳粒运动轨道外，而谐壳粒除与基壳粒同步外，还要与核同步，两者合起来要求谐壳粒轨道或角动量的量子数也要整数倍，可用轨道或角动量的量子数i=0、1、2、…、n-1描述，且量子数愈低愈跟基粒同步运动。每个壳粒都具有磁性，而且愈靠外层谐壳粒状态愈复杂，在外磁场作用，可能出现的量子数愈多j=0、±1、±2、…、±i。 量子论的量子能量的频率没有明确的物理结构意义与量子力学波动方程的分立轨道或能级根源及其如何产生的，也根本没有物理解释，只作为默认的假设加以应用。在《物性论》的周期变换与交换观念、原理解释下才具有更深刻意义的。交换同步才能处于原子核内外稳定结构状态，即壳粒子与核交换频率的整数倍，且愈内层愈低能级且交换愈同步，可用径量子数描述，还有对称趋势成双与再绕基壳粒的谐壳粒波纹轨道量子数构成的基本原子壳层结构，谐壳粒多一项旋转能与交换能（势能或位能），用负值表示，往里即更低能级跃迁而辐射量子。定态波函数或薛定锷定态波动方程的交换同步解是原子壳层能级存在或量子数描述，以及能级跃迁辐射吸收量子原理。给予壳层结构深刻的物理本质解释。 三、粒子交换作用 微观粒子与宏观物体不同，完全在于其运动周期性变换和周期性交换作用，不是牛顿力学的宏观物体静止和匀速直线运动。因为宏观物体是大量不规则粒子运动的重叠，根本体现不了周期性运动状态。交换本身虽然存在交换频率、相位、方位、强度、纯度（单纯程度）等问题，而宏观交换是由大量粒子间交换组成的，其频率、相位、方位、强度各式各样的复杂结合，根本体现不出周期性交换频率、相位、方位、波动强度的特性。如《质能再论》一文所指出的交换能是总能减去平动能与周期变换能来描述更为妥当 ΔE=Δhν=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²) 质量愈大或速度愈小，交换能或交换频率愈大愈杂，宏观物体失去周期变换与波动属性。 微观粒子情况则完全不同，除了平动和自旋外，具有明显的周期性变换运动和周期性交换作用。但又不同于量子只有平动和周期性变换运动，它比量子至少又多了自旋运动和交换作用，而且不同类型的粒子具有不同方式的运动与交换。ΔE包含能量差或交换频率差或质量乘以速度平方差，那么粒子愈轻，即质量愈小，交换强度愈弱，正如强（交换）作用、电磁（交换）作用、弱（交换）作用间的关系。强作用产生于重粒子之间交换，质量大交换作用强。弱作用产生于轻粒子之间交换，质量小交换作用弱。电磁作用产生于重轻粒子之间交换作用，质量介于两者之间。这样可将三种作用。甚至万有引力等统一于以浓缩为主的交换观念之中，强作用强度设为1，电磁作用则为1/137，弱作用则为10&sup-14。微观粒子万有引力作用更小，可以忽略不计。 形成上述强、弱、电磁、引力四类作用统一表达式。强度比值是由强作用公式2πf²/hc≈1和弱作用公式2πg²/hc，以及电磁作用公式μce²/2h=1/137等计算得到的，f、g‘荷’实际上是强、弱交换场质总量，称为强、弱交换荷，相当于电荷是电场质总量类似，可以用交换场散度描述。电磁交换是重轻粒子间的交换，又与电场与磁场联系起来的公式，比较特殊，但仍跟电荷平方有关，即强、弱场质交换描述参量。如果改写成相应关系式，则 2πě²/hc=μce²/2h ě²=μc²e²/4π 其中ě可以看成电磁交换荷或称电磁交换荷。“荷”为交换总量，其交换强度总量除以球面积，即单位面积交换量来表示。 对于量子来说，与介质或介面交换作用可表达为 ΔEΔt=ΔhνΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ=h/2π 即量子能量改变量与介质或介面交换作用时间成反比，对介面来说量子动能改变量（同时表示交换能）愈大则交换作用时间愈短，反之亦然。对于同类或同频率量子起了相位、方位调整作用。对于不同类或不同频率量子可根据其宽度判断测量准确程度。而对介质中交换取决于介质结构性质，有的介质可使量子方位（偏振）旋转，有的介质只许某方位（偏振）通过，有的介质内分子质量统计性而交换中递换出散射量子等。 对于一般粒子来说除平动、周期变换能外，还存在自旋、磁性等其它能量形式。因此其交换能比量子要小，或者用动能改变量表达的上式应改写为 ΔEΔt=ΔhνΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ≥h/2π 若用于表达粒子间交换作用，由于元素原子或分子质量统计性，交换能存在差异，即交换频率变宽变杂，相应交换所需时间变短，称为元素原子质量统计性是波函数统计性及测不准关系本质原理。测量实际上也是一种交换作用，因此所谓测不准关系实质是交换能或能量上下限愈大相应交换频率愈宽愈杂，即愈不准确，交换作用机会增多，即所需交换时间愈短或测量时间愈准确。 四、原子物理的其它问题 元素按稳定的原子外壳层的壳粒数与分布来分类的，外壳层只有稳定一个壳粒的原子归氢元素一类，外壳层只有稳定二个壳粒的原子归氦元素一类等等。这样同元素原子质量不可能一样，有一定统计分布的，元素原子量是其原子质量统计平均值。原子质量统计性是量子力学或波函数统计性，也是交换测不准关系或元素原子线光谱宽度存在本质所在。 类氢系统包含最外层只有稳定一个壳粒的元素，如锂、钠、钾等一价元素与最外层只有一个“电子的离子”，能级间跃迁是产生线光谱现象的根源。这首先说明在元素壳层中完全不必预先假设存在带电粒子，如电子之类粒子存在，其最外层之内的所有粒子集体可以看成相当一个核心体与之交换作用所构成的原子壳层结构。其次离子也不是固定带电状态，而是可以跟粒子一样处理，带电性只是壳粒脱离或粒子破裂的一种暂时的状态。总之元素原子结构不必假设带正电原子核与带负电的电子组成的系统，而是原子核与壳粒涡旋运动中形成交换联结的系统。 原子核质量愈大可以实现稳定交换壳粒数愈大，大体成正比，并有规则地分布在核周围，可表示为 z=Σ(2i+1)2=2n² 其中n可表示第n层次，n=1，z=2表示此层次最多只有对称趋势的两个，如氦元素。对于其它较复杂元素原子结构可简化为只考虑最外层多壳粒，或最外层对称趋势除基壳粒外还存在谐壳粒的原子，即i≠0而i=1、2、……、(n-1)中最外层的原子系统，壳粒跃迁径量子数照旧外，轨道量子数只能选择较同步相邻量子数差Δi=±1之间的量子跃迁。 参考资料 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《物理学手册》[前苏联] Б•м•亚沃尔斯基，А•А•杰特拉夫著科学出版社1986年翻译出版 5、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期 6、《原子壳层新论应用》陈叔瑄著《中国当代优秀人才创新思想文库》

作者: chenshuxuan 时间: 22.11.2005 09:42
物性论与引力论 陈叔瑄 宇宙中空间、时间是物质运动存在形式，而运动又是物质存在形式，使得物质与运动不可分割地联系在一起，这就是质能关系原理存在的基础。有物质及其质量所在或时空就有运动及其能量所在或时空，因此时空具有运动或能量的属性。物质及其质量浓缩的同时存在某些运动及其能量的弥漫，反之亦然。即物质浓缩同时伴随着能量辐射的过程，这也是平衡趋势必然的过程，这是天体通常质量密度愈大相应温度愈高，辐射愈强的根源。 平动平衡趋势而往涡旋运动转化，涡旋运动平衡趋势而往周期性变换运动与周期性交换、递换、递传作用较稳定方向转化，是物质运动基础，其趋势与交换成为物质运动变化或转化的动力。而涡旋运动是物质浓缩成体趋势与万有引力存在前提条件，其能量趋匀平衡，使质量浓缩而逐渐提高质量密度。但质量密度提高的同时，要辐射能量（通常是高速场物质或量子运动方式），以趋于交换平衡。同样原子壳粒往里层跃迁，就要辐射量子。 一、涡旋运动 连续物质旋涡运动或涡旋流动态趋于内在能或内在能密度提高或旋转角速度减少的过程。愈近中心，内在能密度愈高，旋转速度愈小。而在该旋涡平面外两侧空间（Ａ或Ｂ）的连续物质又处于高速运动状态。根据趋匀平衡原理，旋涡平面两侧高速运动连续物质必趋于低速旋涡面而同时形成旋涡运动。愈近旋涡平面两侧的流态速度愈小，内在能密度愈大。但趋于旋涡平面两侧流态又跟着旋转起来，即同时形成旋涡运动，使其愈近中心轴，速度愈小。 这就是说旋涡的内在能密度趋势不仅与离轴距离ｒ有关，还与离旋涡平面距离Ｚ有关系，因此其旋涡能密度可表示为 ＬｉｍＷω＝Ｌｉｍ（１／２）ρ（ｒ²＋αｚ²）ω²＝Ｋ t→∞ t→∞ 其中ｒ是离旋转轴距离，Ｚ是离旋涡平面距离（即赤道面）。由于ｒ趋势与Ｚ趋势不是完全一样的，故Ｚ前乘α常数，以表示Ｚ向趋势与ｒ趋势的差别，称轴向差别系数。当平衡稳定时，则 ρ＝２ｋ／（ｒ²＋αＺ²）ω² 从上式可以看到实体范围是 ｒ²＋αＺ² <（ｃ／ω）² 超过ｃ２范围构成场状态。这里表明同一旋涡体中心一致时，若α＝１，则ｒ²＋Ｚ²＝Ｒ²，涡旋体边缘是球形。若α<１，涡旋体边缘是铁饼形。若α>１，涡旋体边缘是橄榄形。它可以表示自然实体的基本形状。通常ω愈小，旋涡平面范围愈大，即ｒ愈大，相应地α必愈小，则愈成铁饼形旋涡体，例如宇宙天体－星系，包括银河系。ω愈大，旋涡平面ｒ愈小，相应地α必愈大，则愈构成橄榄形，甚至近棒形，可以预计微观粒子或量子多半处于该状态，这一点可用量子偏振现象证实。物质正反平动必转化为涡旋运动并浓缩成形，称涡旋运动浓缩成形原理。 一般情况下α接近于１，故大量宏微旋涡体是近球形的。太阳系的太阳、行星、卫星是近球形的，而整个太阳系则近铁饼形。近球形的天体α≌１，则ｒ²＋Ｚ²≌Ｒ²，涡旋体边缘是球形。其周围浓缩的场物质的密度也同样与距离中心球面4πR²（或者按习惯简写为4πr²，此处的r就是指R的意义，后面没有特别申明r作R意义使用）有关。涡旋体中心通常是以某一速度运动的，在其两侧总是存在与此速度正反向线速度，同向侧具有弥漫趋势，而反向则具有浓缩趋势，形成同向侧趋向反向侧的运动或作用，使其作圆、环、弦、圈态等运动，称为涡旋体曲线运动原理。它是广义相对论空间弯曲的基础。 二、《物性论》与牛顿引力 《物性论-自然学科间交叉理论基础》从质能关系与趋匀平衡原理出发，认为引力是涡旋体中心速度与涡旋里外侧差异的平衡趋势引起作用的量度，它跟自转与公转与离总中心有关。对球体周围离总中心场质密度随球面增大而减弱，即 ρ=dm/dV=dm/4πr²dr=mˊ/4πr² 其中，dm/dr≌m´为核心趋势总量，即核心引力质量。在距核心r位置上场质密度与该位置上涡旋体或微涡旋集合体质量m里外侧场质重叠，外侧同向重叠而弥漫，邻侧反向重叠而浓缩，外侧趋向邻侧而靠近，即“相吸”。场质密度愈大，即两质量愈大趋势愈强或引力愈大，可用场质密度与质量乘积成正比，为此趋势或引力量度 F=k″mm´/r² 两向心场物质重叠出现邻侧反向重叠与外侧同向重叠而具有外侧趋向邻侧的趋势，是形成物体间引力的根源，称为向心物体间万有引力构成原理。 涡旋体本身运动，除场质重叠趋势外，还存在自旋里外侧与本身速度正反向而趋向里侧运动，加上可能绕多层次运动，从而构成趋势作用或引力的质量实际上应为 m″=mβ²=m(1-υ²/2c²) 则表示行星层次引力质量。再多一项为卫星引力质量 m″=mβ²=m(1-υ²/2c²-ω²γ²/2c²) 对低速来说，引力质量与质量近似相等m″≌m。可见牛顿力学的引力公式只是近似式。 涡旋运动角动量守恒是公转动能守恒的特例，使天体，如太阳系同一行星沿椭圆轨道运动，且矢量径向单位时间扫过面积相等，即 N=Jω=mr²ω=mυr υr=N/m=k 引力对质量m从无限远位移至r处积分为该处势能量度的 E=k″mm´/r 公转动能守恒的另一种情况是太阳系不同稳定运动行星间的动能与势能和不变，即动能等于势能 k´mm´/r=mυ²/2 2m´k´=υ²r=ω²r³=4π²ν²r³ ν²r³=r³/τ²=k´m´/2π²=K 这说明从能量角度来解释牛顿引力定律与刻普勒定律更为深刻。 三、《物性论》与辐射 同一天体运动过程中总能不变，天体动能变大，必使另一种能量，如内能或辐射能变小，或相反。天体或太阳椭圆轨道运动时，其速度或动能是周期性变化，相应地辐射能量也是周期性变化。如太阳绕银河系核心与其中的星团核心的不同的椭圆轨道运动，绕银河系核心运动一周近2亿年，而绕太阳系所在星团核心运动一周近几十万年。形成大小周期不同的太阳能量辐射，构成太阳周围的行星接受太阳能强度周期性变化。如地球表面周期性受到太阳辐射强度大小周期性变化，太阳辐射减弱到最弱前后，就是地面大小冰河期到来的前后，这是地面冰期产生的根源。 涡旋运动的平衡趋势使其形成浓缩与弥漫交换的正反运动，并构成微旋化及其粒子、量子。粒子是低速微旋化稳定方式，如地面的元素原子、分子，量子是高速微旋化稳定方式。天体的源源不断地浓缩质量，又不断地产生并辐射量子，稳定时处于浓缩质量与辐射平衡。这样天体核心质量愈大相应温度愈高，辐射高频率量子愈多或愈强。天体辐射虽然包含原子核裂变或聚变，但无法解释天体源源不断的热源，但仍然颁演一定角色，虽然是次要角色。这是涡旋运动成形原理的微观应用。 从能量角度来看摩擦作用实际上是能量转化，即规则运动转化为不规则热运动过程，也是运动趋于均匀的一种形式。因此力的本质是能量趋势、交换、转化，摩擦力是能量转化典型方式。地面所物体运动是通过重力（引力）、弹性力或其它能量转化方式破坏平衡状态而运动的。由于摩擦作用使得解除其它作用后就会逐渐停下来，恢复平衡状态。它跟摩擦两物件接触面密切相关的，转动比平动摩擦面小，因而消耗转化为热运动能量较小，这就是轮子发明的重大意义所在。 四、广义相对论问题 《物性论》的质能关系原理包含任何相对运动参考坐标系间对同一物质系统物质不灭性，即质量或总能量不变性。相对惯性或匀速直线运动参考坐标系间，测得多了一项不同的动能或速度，可以说动能变换改变了，但加速度不变性，质量或总能仍是不变性，必定存在以另一种能量形式作相反改变，因此参考坐标系变换实际上是能量变换。相对惯性或匀速直线运动参考坐标系间同样可以表达电能与磁能间在一定条件下变换，静止参考坐标下的磁场能量而变换到另一运动惯性参考坐标就具有电场能量，同样地静止系的电场能变换到另一的惯性系则具有磁场能量，即满足罗仑兹变换。可见参考坐标系或时空间变换可以用来描述某些能量间的变换及其所产生的现象。 广义相对论作了推广，推广到非惯性参考坐标系或时空间的变换。其基本观念建立在惯性质量与引力质量的等效原理及其旋转运动解释的基础上，在数学方法上引进了非欧几何与张量方法，并解释了一些宇宙及其光的现象。实际上《物性论》认为物质不灭性，应反映在任何参考坐标系或时空对同一物质系统质量或总能量不变性上，即对非惯性参考坐标系间动能不仅不同，而且是变化的或向量能量递变，相应地必存在另一种能量作相反的变化，通常是内在能或标能相反递变。由于加速度与速度关系非线性的，即动能量变化也是非线性的，这限制了非惯性系间变换应用。 广义相对论在旋转非惯性参考坐标系或时空间变换，在一定范围内加速度可以看成恒量，如地面上重量或重力k´mm´/r²=mg可以看成不变常数。它牛顿第二定律m。d²ι/dt²间关系为 m。d²ι/dt²=mg 当惯性质量m。与引力质量m等效时，即m。=m，而且在《物性论》中力定义的质量与牛顿第二定律惯性质量是等价的，因此在这种情况下质量与惯性质量、引力质量是等价的，都用质量m表示。得 d²ι/dt²=g 这个方程中质量不出现，表示重力场中低速物体（微涡旋集合体）加速度为恒定量，即势能向动能线性地转化的自由落体的过程。 如果物体动能不变，只有绕引力场核心圆周运动，由于核心体也运动的，而处于椭圆运动。若物体是个涡旋体则存在里外侧运动差异的也有向里侧的趋势，以及多层次运动趋势，构成较复杂的引力与引力质量关系。广义相对论没有讨论到这类问题。质量是跟物质系统总能量相对应，而不管系统运动方式多么多样，多么复杂以及如何组合、结构、变化的。引力质量扣除这些因素所得，并应反映在引力公式的修正上，牛顿引力公式与广义相对论只是一定条件范围近似式。 参考资料 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版

作者: chenshuxuan 时间: 22.11.2005 09:44
物性论与场论 陈叔瑄 《物性论-自然学科间交叉理论》认为场或场质是物质的一种形态，是一种不同于实物的物质高速运动状态。可按流体力学欧拉描述法与朗格拉日描述法分别描述场与场质运动状态，因为场质实际上是高速运动物质的流动状态，而场又是场质流态另一种较方便数学描述方式。场论是描述场，尤其是电磁场的方便而基本的数学工具。物性论赋予更深刻的物理意义，在物性论看来，场质流动状态可以用其流动的质量变化率或质量密度变化率参量来描述，而场描述时把这个质量变化率参量看成参考坐标系上几何点上描述参量A之一。场论就是描述这些连续物质几何点的梯度、散度、旋度等数学方法。 场的一个几何点可以同时存在好几个参量，并按各自规律变化着，这是因为高速运动的场物质不相干性，各种场物质各自独立，如万有引力场、电磁场、光、热、强作用、弱作用等。但场或场物质与实物运动间密切相关的，因为实物是由原子、分子及其周围场质组合组成的，实物对其周围场质来说是源或归宿。相当光源是光量子的发射源类似。某类型运动的场用该类型场参量定义的能密度来描述较方便，如磁场能密度w=HB=μH²或电场能密度w=DG=εG²或电磁场能密度w=μH²+εG²来描述。 一、磁性微涡旋结构与电的关系 任何实物的原子、分子都是平衡稳定的微涡旋体及其组成的，而微涡旋体一方面浓缩物质与弥漫物质交换平衡交换中成体的，交换生成更小微涡旋主要构成磁场质，使得原子、分子内壳粒与原子核等都具有磁性，并组合成复杂的磁性材料。即一个元素原子实际上是一个原子核与众壳粒复杂磁性系统，可以按材料宏观性质分为逆磁性、顺磁性、铁磁性材料。周围场质强度跟其能量密度密切相关的，磁场能密度为 w=HB=μH² 单位为克/厘米•秒平方，B为磁感应强度，单位为1/秒，B/μ=H为磁场强度，单位为克/厘米•秒。 微涡旋组合而成的元素原子、分子又由于壳粒数及其分布、联结松懈紧密情况不同，即壳粒脱离易难程度不同，磁性变化易难程度不同，所生成电性不同。易脱离壳粒意味着磁性易变化的材料，电产生于磁场的变化，也就是说导电性愈好。按材料壳粒脱离易难程度或磁性改变易难程度可分为导体、半导体、绝缘体等。导体壳粒易受外磁场影响，并感应其壳粒随着产生（相反）涡旋运动。这类属性在外磁场中运动或外加电压下易生电。生电的电场能密度为w=DG=εG² G为电场强度，单位为厘米/秒平方，D=εG为电位移强度，单位为克/厘米平方。 物体材料及其原子、分子是微涡旋组合体，即磁性组合体。不同组合构成逆磁性、顺磁性、铁磁性等不同材料。不同组合构成壳粒脱离难易程度不同的绝缘体、半导体、导体、超导体等材料。这些材料可以根据电路上性能需要制成各种各样器件，如电阻、电容、电感、互感、晶体管、二极管、芯片等，这些器件可组合成通电时产生一定功能的电路，如电磁震荡器、放大器、整流器、检波器、调制解调器、各种门电路、触发器等等。 二、磁场对导体运动的发电作用 磁性材料周围磁场强度或磁感应强度B可以用场质流速A（单位为厘米/秒）涡量 rot A=B=μH 来定义的。根据场论推出，其散度为零。麦克斯韦方程（4）不过是定义按场论性质的推出 div B=div rot A=0 它易对导体中壳粒产生磁性感应，并作相应涡旋运动状态。涡量移动 dB/dt =d rotA/dt=rot dA/dt=-rot G 则产生电场涡量。为麦克斯韦方程（1），其中电场强度定义为 G=-dA/dt 易脱离导体材料的壳粒具有磁性，在外磁场作用下，感应磁性的微涡旋运动。移动时这些微涡旋在其构成同向侧与反向侧，同向侧趋向反向侧，产生涡量流动。磁场强度或场质涡旋量的变化率可以化为电加速流量的涡量，即电场强度的涡量。 D=εG div D≡4πσ 电位移场的散度为电荷量密度σ=q/V，这跟场论一致的。从单位来看，电荷是场的质量改变量。可见，上式的麦克斯韦方程（3）实际上是对电荷或电荷密度定义。 如果导体与外磁场在外力作用下相对运动，导体内微涡旋与此运动同向侧趋向反向侧，迫使壳粒移动，是产生电流或电动势的根源。实际上是涡量同向侧向反向侧的流动，而形成了电流或电动势，即机械能转化为电能的发电机制。如磁场向书面，导线沿书桌面前后放着，导线壳粒在外磁场作用下感应磁性，若导线从左到右移动，前为同向侧，后为反向侧，壳粒由后向前移动。电流规定与壳粒运动相反，满足右手定则，即右手掌迎向磁场，大姆指的指明导线移动方向，四指为电流方向。如果电路构成一个回路，对于外电路来说，产生了电流出来一端为正，进入一端为负的电动势。 发电机是产生电动势或电流的基本机械设备，可以分为直流发电机与单向交流发电机、三相交流发电机，工业上为了降低热消耗与电磁辐射消耗，多半采取三相交流发电机。线路两端加一电动势，使之通电的设备为电源，它除发电机外，还有电池等。发电机是迫使磁体与导体相对运动，即机械能转化为电能过程。而化学电池是把化学能转化为电能的过程。 三、磁场对电流载体的电动作用 导体材料电流或脱离原子的运动壳粒，其周围离心加速场质重叠上壳粒中心加速，其前沿加速同向增大，速度减少浓缩趋势，而后沿相反，形成后沿往前沿环形磁场。如一条导线壳粒热运动，在外电动势作用下移动所构成的电流，并在其周围形成环形磁场 4πI=∮H dι 4πj=rot H 这是导线中的电流在其周围产生的环形磁场的积分与微分表达式，是麦克斯韦方程（2）的表达式。其中I为电流，单位相当于速度。J为导线单位面积通过电流的电流密度。这说明麦克斯韦方程（1）、（2）才真正具有定律性质的方程式。麦克斯韦方程（3）、（4）不过对电场与磁场性质的定义表达式。 电流愈大，环形磁场愈强。如果平行两根导线通以同向电流，产生外侧同向环形磁涡量重叠而具有弥漫趋势，而邻侧反向环形磁涡量重叠而具有浓缩趋势，外侧趋向邻侧靠近趋势，即出现两导线‘相吸’的现象。平行两根导线通以反向电流，产生外侧反向环磁涡量重叠而具有浓缩趋势，而邻侧同向环磁涡量重叠而具有弥漫趋势，邻侧趋向外侧离开趋势，即出现两导线‘相斥’的现象。可见物性论对电磁与场论解释不同于现有的电磁学，完全是从场物质运动状态及其重叠不平衡趋势引起的现象。 同样地，外加磁场与导体中电流所产生的环形磁场重叠，也会迫使导线运动。如放置通以从前面流至后面电流的导线在桌面上，那么导线周围左边从桌面出来而右边从桌面进去。若外磁场指向桌面，右边磁涡量同向重叠而具有密度降低弥漫趋势，左边磁涡量反向重叠而具有密度提高浓缩趋势。右边同向侧重叠趋向左边反向侧运动趋势，即导线从右边往左边运动或对导线有由右向左的作用，满足左手定则，伸出左手掌迎向磁场，四指指向电流，垂直的大姆指则指向力或导线运动方向。达到电磁能转化为机械能，是电动机结构的基本原理。 四、物性论与场论其它问题 场论的梯度可由导体相对磁场运动时，磁涡量（微涡旋）在导体运动方向的两侧面分别重叠上相反速度，使涡量沿着侧面移动或侧面作用力而构成电动势或电压。其大小主要决定于磁场强度与运动速度（或作用力），甚至线路长度或布局等。这个电动势对于外电路来说提供了电压（也可表达为趋势的力作用）U，在同一的外电路所形成的电流I通常成正比，比例系数称为电阻R，即如欧姆定律 U=IR 其中电压单位与力相当，为克•厘米/秒平方，而电流单位为克/秒=安培，电阻单位为厘米。功率或电磁能变化率N可表达为 N=IU=I²R 功率单位是克•厘米平方/秒立方。总之《电磁体的运动与控制应用》基本原理适用此文场论。 由于电的暂态性，采取交流发电与电动比直流效果要好些，效率要高些，因此电磁主要应用于电力的能量传输转化与广播通讯信息的两大领域基本采取交流电方式。可以通过电路器件适当有机组合来改变电磁高低压（变压器）或频率（整流器与变频器）。电力变换传输只要在高压低频率情况下以最大限度地减少热消耗与电磁辐射消耗。而广播通讯，尤其是无线电广播与通讯则需要高频以求最高效率辐射传播，电磁频率低传播中易被大气等吸收，传播距离较短，因此长距离广播通讯多半采取高频的短波。 五、场的物质性 场的物质性决定场或场质具有质量（单位：克g或千克kg）、能量（单位：克•厘米平方/秒平方g•cm²/s²或千克•米平方/秒平方kg•m²/s²）、质量密度（克/厘米立方g/cm³或千克/米立方kg/m³）、能量密度（克/厘米•秒平方g/cm•s²或千克/米•秒平方kg/m•s²）等。而电磁场或电磁场质同样具有物质性，电场能密度w=DG=εG²与磁场能密度w=HB=μH²都应具有上述能密度单位，而其它单位应建立在此基础上，当A定义（如流量、流量密度、流速）不同，其它单位就随之而定。有几种可供选择，并列表如下： A kg/s（g/s） kg/m³•s m/s（cm/s） rot A=B kg/m•s（g/cm•s） kg/mm³•s 1/s（1/s） G=-dA/dt kg/s²（g/s²） kg/m³•s² m/s²（cm/s²） H=w/B 1/s（1/s） m³/s kg/m•s（g/cm•s） D=w/G 1/m（1/cm） m² kg/m²（g/cm²） q=σV m（cm） kg（g） I=dq/dt m/s（cm/s） kg/s（g/s） μ=B/H kg/m（g/cm） m/kg（cm/g） ε=D/G s²/m•kg（s²/cm•g） kg•s²/m³（g•s²/cm²） 表中三种A不同意义，所得结论其它参量意义也有所不同，最合理应是第三种定义。如本文所述，A为流速，电荷为质量（或总能）递增或递减量度，递增为正，递减为负，电场强度负号表示电场方向习惯规定与加速流态方向相反。 参考资料 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》1998年7期 4、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版

作者: chenshuxuan 时间: 6.12.2005 02:38
涡旋论－未来物质结构设想（转贴） 陈叔瑄著 本文的涡旋运动观点不同于笛卡尔、康德、拉普拉斯等人的观点，也不是直接引用他们的理论，而是从物质连续性、可入性和运动性的设想及唯物辩证法的“矛盾统一”推理逻辑和方法的基础上再引入一条基本假设：连续物质系统（在空间中）存在分布不均匀、不平衡、不对称的任一运动状态总是自动地转化或趋向于分布均匀的、平衡的、对称的运动状态，其不均程度愈大趋势愈快愈强。且具有保持均匀的、平衡的、对称的状态特性。该假设实际上是热力学第二定律，即热量总是自动地从高温物体传到低温物体以趋于热平衡定律的修改推广。它推广到任一连续物质运动形式均具有这个趋势。平衡的、对称的是均匀的特殊形式。因而趋匀原理具有更普遍、更本质的意义，它成为千变万化的各种物质形态生成的根源。 一、平动运动趋均问题。 物质系统平动等于总能（或平动能密度等于总能密度）时物质处于极限速度运动的状态，即处于高速平动运动的连续物质状态。它是物质的最基本、最本质状态。它的趋均过程就是各向平动运动机会均等或各向运动趋势均存在的过程，即趋于正反向均同时存在的过程。连续物质正反向平动矛盾使其既不能沿正方向，又不能沿反方向运动，而必转化为旋转运动。平动运动矛盾必转化为旋涡运动，平动能转化为旋涡能，这意味着平动能减少过程。可见平动能趋匀实质是平动能（或平动能密度）减少而转化为旋涡能或其他能量的（或能密度）过程。总能Ｅ等于动能与其他能之和 Ｅ＝Ｅｖ＋Ｅｉｎ ＬｉｍＥｖ＝Ｌｉｍ（１／２）ｍｖ²＝Ｋ ｔ→∞ 　ｔ→∞ ＬｉｍＷｖ＝Ｌｉｍ（１／２）ρｖ²＝ｋ ｔ→∞　　　ｔ→∞ 其中Ｋ或ｋ为最小值或极值。当稳定平衡时ｍ＝２Ｋ／ｖ²或ρ＝２ｋ／ｖ²。表明系统速度愈大，质量ｍ或质量密度ρ愈小。而Ｋ或ｋ为极小值，质量ｍ或质量密度ρ趋于增大过程，极限速度时质量密度最低，称为质量密度与平动速度平方成反比原理。 二、自旋运动趋均问题。 同样地自旋运动趋匀过程就是趋向于各向同时存在的过程，就是趋向于正反向同时存在的过程。正反旋转的矛盾必转化为微旋运动。旋转能转化为微旋能，其整体可用内在能表示。这意味着自旋能转化为内在能，自旋能密度转化为内在能密度，使自旋能或自旋能密度减少的趋势。 Ｅω＝１／２（ｋｍｒ²）ω²＝（１／２）Ｊω² 自旋惯量Ｊ正比于自旋体质量ｍ和半径ｒ２，即Ｊ＝ｋｍｒ²。 其趋匀可表示为： ＬｉｍＥω＝Ｌｉｍ（１／２）Ｊω²＝Ｋ t→∞ t→∞ ＬｉｍＷω＝Ｌｉｍ（１／２）ｋρｒ²ω²＝ｋ t→∞ t→∞ 其中Ｋ、ｋ表示极值。 当平衡稳定时 ρ＝ｋ／ｒ²ω² 表明质量密度随角度ω增加而减少，随ｒ２距离增加而减少。若ω一定，密度ρ随ｒ增大而减少，即离核心愈远愈稀薄。当ｒ→０时，ρ→∞，表明当旋转中心绝对静止时，质量密度趋于无穷大，它具有无限浓缩质量的趋势。它成为任何宇宙体，实体粒子质量趋于中心无限的动力，成为宇宙体，粒子之间产生引力或交换能量的根源。涡旋运动是物质趋心并浓缩成体和产生万有引力根源的涡旋运动原理。 三、涡旋体形状问题。 连续旋涡或涡旋流动态趋于内在能或内在能密度提高或旋转角速度减少的过程。愈近中心，内在能密度愈高，旋转速度愈小。而在该旋涡平面外两侧空间（Ａ或Ｂ）的连续物质又处于高速运动状态。根据趋匀原理，旋涡平面两侧高速运动连续物质必趋于低速旋涡面而同时形成旋涡运动。愈近旋涡平面两侧的流态速度愈小，内在能密度愈大。但趋于旋涡平面两侧流态又跟着旋转起来，即同时形成旋涡运动，使其愈近中心轴，速度愈小。 这就是说旋涡的内在能密度趋势不仅与离轴距离ｒ有关，还与离旋涡平面距离Ｚ有关系，因此其旋涡能密度可表示为 ＬｉｍＷω＝Ｌｉｍ（１／２）ρ（ｒ²＋αｚ²）ω²＝Ｋ t→∞ t→∞ 其中ｒ是离旋转轴距离，Ｚ是离旋涡平面距离（即赤道面）。由于ｒ趋势与Ｚ趋势不是完全一样的，故Ｚ前乘α常数，以表示Ｚ向趋势与ｒ趋势的差别，称轴向差别系数。当平衡稳定时，则 ρ＝２ｋ／（ｒ²＋αＺ²）ω² 从上式可以看到实体范围是 ｒ²＋αＺ² <（ｃ／ω）² 超过ｃ２范围构成场状态。这里表明同一旋涡体中心一致时，若α＝１，则ｒ²＋Ｚ²＝Ｒ²，旋涡体边缘是球形。若α<１，旋涡体边缘是铁饼形。若α>１，旋涡体边缘是橄榄形。它可以表示自然实体的基本形状。通常ω愈小，旋涡平面范围愈大，即ｒ愈大，相应地α必愈小，则愈成铁饼形旋涡体，例如宇宙天体－星系。ω愈大，旋涡平面ｒ愈小，相应地α必愈大，则愈构成橄榄形，可以预计微观粒或量子多半处于该状态，这一点可用量子偏振现象证实.而一般情况下α接近于１，故大量宏微旋涡体是近球形的。 四、交换场形成问题。 旋涡流态运动的趋匀过程中，质量趋于中心，其质量密度按 ρ＝２ｋ／（ｒ²＋αｚ²）ω² 式分布。中心处ｒ²＋αＺ²＝０具有无限浓缩质量密度的潜力。但一方面旋涡体质量趋于中心，而其中心通常是移动的，另一方面旋涡体质量趋于中心而使质量密度或总能密度变成不均匀，总能趋匀中必向外弥散，使中心质量密度不会达到无限大。核心实体部分质量愈大则向外弥散得愈快。 对于一个稳定的核心旋转实体，其单位时间所浓缩的质量与所弥散质量必须平衡。实体质量ｍ是跟交换频率ν成正比的。 ｍ～ｈν 涡旋运动平衡趋势必引起中心运动和向外弥散物质而形成交换，质量愈大交换愈快愈杂（包含微旋化），即与交换频率成正比，称为交换作用原理。 五、多体问题。 旋涡流态形成了较浓缩的核心实体与周围质量密度稀薄的高速运动场物质。而核心旋涡体在ω一定时并以此角速度作整体运动。这样仅有一个旋转实体及其外围场质的旋涡体称为单体。反之两个核心实体以上的系统称为多体。通常两股相反平动的连续流态可因连续性而构成一个旋涡流态，也可以在其对立界面上作用，通过它们各自改变流动方向而各自形成旋涡流态。这两股旋涡各自逐渐浓缩成旋转核心实体部分及其周围场质。当其稳定时它们则构成了双体，并互相绕其核心运动。可以看成绕双体的重心运动，且重心又是移动的复杂运动体系。 　　更多情况是旋涡体的各部分不一定都处于单一角速度ω的整体运动。在离中心不同位量ｒ上角速度可能不同，使得旋涡体形成除核心同一ω的旋涡体外还分离成许多环。这些连续环流态以不同的ω绕核运动。 大旋涡体又可构成许多环并逐渐形成旋涡体，这些旋涡体又可再分离成更小的环并再逐渐变成小旋涡体。这样在平衡时可出现如太阳系那样，卫星绕行星公转，它们再一起绕太阳公转等的多层旋转体。 六、微旋化或粒子化问题。 前面已提到自旋运动趋匀中总是趋于正反向同时存在的过程。其正反流动矛盾必转化为小旋涡过程。每个小旋涡是在原有旋转浓缩质量基础上再形成的旋涡运动。并进一步浓缩质量，使其质量密度比前者更高。如果前者旋涡称一层次旋涡，那么小旋涡则称内二层次旋涡。这里用内层次以区别前节公转层次或外层次。小旋涡趋匀中再形成更小的微旋涡，称为内三层次旋涡。这样一层次又一层次产生旋涡至ｎ层次，甚至无限层次。内层次愈高就表示愈处于微观状态，且其所浓缩的质量密度愈大。每一层次旋涡体总是使其浓缩与弥散平衡而处于较稳定的状态。 微旋化过程就是浓缩质量的过程，就是粒子化过程，也是交换场质密度增大过程。旋转体趋匀中把连续物质转化为粒子，其粒子或微旋体又不是完全孤立的，而是跟周围旋转场及交换场不可分割地密切联系的。内层次愈高微旋化程度愈高，其周围所交换的场质密度也愈高。例如地球这个旋涡体的内层次旋涡体就是元素原子，而原子的再内层次旋涡体是原子核内基本粒子。 七、热运动问题。 自旋体微旋化过程中或浓缩质量过程中使内在能增大，同时也使其运动不规则程度增大。如果不规则运动用内能表示，而内能是温度的函数，那么微旋化或粒子化过程中使内能增大或温度升高，微旋化或粒子化或质量浓缩化程度愈高，所形成不规则运动愈激烈即内能或温度愈高。在旋转体质量趋于中心过程时，质量密度由外到中心逐渐增大，所形成内能或温度也由外到中心逐渐增大。因此通常星体愈近中心温度愈高。只要微旋体或粒子源源不断地浓缩或交换更新中，就会不断的形成不规则运动或热运动。 　　目前无始无终的星体热源多半以原子核裂变或聚变来解释。裂变或聚变的原子核毕竟有限，终究要消耗完。怎样解释无始无终的热源？以本文观念不仅热源可以在微旋化中源源不断产生，而且原子本身也是在产生之中，并在一定条件下衰变或转化为其他物质形式。所形成的星体、粒子、原子等任何实体都在跟周围场（或其他实体）交换中不断更新自己。而场也是在跟实物交换中更新自己。可见宇宙万物无不在运动，无不在相互联系中更新自己的。 这一新颖观念引用于微观世界，将不仅更深刻揭示电磁作用、强作用、弱作用及微观粒子波动本质，还将引起微观结构等异常丰富的设想和认识。（该文1983年发表于“未来与发展”杂志） 参考书： 1，《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2，《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3，《思维工程-人脑智能活动和思维工程》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 6.12.2005 08:04
质能论－非狭义相对论前提的质能论 陈叔瑄 爱因斯坦相对论重大成果之一是得出质能关系式，关于质能关系来历及其争论暂不作分析，这里只从物质不灭定律，能量转化守恒定律、能量叠加原理、质能关系统一出发，引进一条必要假设：物质是连续的、可入（可叠加）的，运动的且不灭的。而质量与能量是物质量的量度与运动量的量度，两者在量值上成正比的。其数学表达式为 Ｅ＝ｍｃ² 其中Ｅ表示系统能量，ｍ为系统质量，ｃ²为正比例系数。这条假设称为质能关系原理。 这条假设前半段定性地阐明了物质普遍而本质属性是连续性、可入性（可叠加性）、不灭性及运动变化性。它的实验基础是物理上能量转化守恒定律，质能关系式和化学上物质不灭定律。至今还没有什么实验动摇过这个基础。后半段假设定量地表示物质与运动的基本关系。 一、质量与能量守恒定律 　一个弧立系统由许多质量ｍ1、ｍ2、ｍ3、ｍ4、……ｍｎ的ｎ个子系统所组成的，根据物质连续性，可入性（可叠加性）假定，那么系统总质量为。 ｍ。＝ｍ1＋ｍ2＋ｍ3＋ｍ4＋……＋ｍｎ＝∑ｍｉ 总质量ｍ等于各子系统质量ｍi之和。实际上，该式可更普地表示系统内各种物质形式质量ｍｉ叠加结果，且可相互转化的。由于物质不灭性，孤立系统总质量始终保持不变的。 Δｍ。＝Δ∑ｍi＝∑Δｍi＝０ Δｍｉ表示系统内某种物质形式质量改变量。若其只有Δｍｉ与Δｍｊ改变，而其他都不变，那么　　 Δｍｉ＋Δｍｊ＝０或 Δｍｉ＝－Δｍｊ 由于物质连续性可入性，系统中任一点可用质量密度表示之，该点总质量密度应取该点为中心的小体积ΔＶ所含质量为Δｍ，当ΔＶ－> ０时单位体积所具有质量称为该点质量密度 ρ。＝Ｌｉｍ Δｍ／ΔＶ＝ｄｍ／ｄＶ ΔＶ→０ ＝ｄ∑ｍｉ／ｄＶ＝∑ｄｍｉ／ｄＶ 若将前式乘以质能正比例系数ｃ２，则 Ｅ。＝ｍｃ²＝ｃ²∑ｍｉ＝∑ｍｉｃ²＝∑Ｅｉ 其中Ｅ。是系统总能量，Ｅｉ是各种物质形式所相应的运动状态或能量。更确切地说不同物质形式实质是不同运动形式、状态或能量的反映，该式表明了系统总能量是系统内各种能量叠加而成的，称为能量叠加原理。 对于孤立系统内各种能量之间可相互转化且守恒的 ΔＥ。＝Δｍｃ²＝∑ｃ²Δｍｉ＝∑ΔＥｉ＝０ 这是总能不变性表达式。其中若只有Ｅｉ与Ｅｊ发生变化，而其他不变，那么 ΔＥｉ＋ΔＥｊ＝０或ΔＥｉ＝－ΔＥｊ 这就是能量转化守恒定律表达式。通过质能关系原理假设质能关系式变成了物质不灭定律、能量转化守恒定律、能量叠加原理及质能关系的统一表达式。 二、能量方程 各种运动形式能量通常用不同参量来定义的，例如平动能用速度参量来定义的 Ｅυ＝ｍυ²／２＝ｐ²／２ｍ 其中ｐ≡ｍυ称为动量。同理旋转能则用角速度ω或角动量Ｎ≡ Ｊω≡ｋｍｒ²ω定义的 Ｅω＝Ｊω²／２＝Ｎ²／２Ｊ 其中Ｊ为系统转动惯量，对于系统ｍ离转轴ｒ处转动惯量为ｒ²ｍ。对于自旋体的转动惯是的转轴通常取在自旋系统的质心转轴上。有规则自旋体的转动惯量都跟其总质量ｍ及其形状外延离轴距离ｒ的平方乘积成正比。其比例系数决定于形状及质量分布情况。 此外，还有其他形式能量的定义，如位能跟相对位置有关的能量形式，可用相对位置参量来定义。内能跟温度有关的能量形式，可用温度参量来定义。但所采用参量不外两大类：一类矢量性参量定义的能量，如平动能，自旋能等；另一类标量性参量定义的能量，如位能、内能等。前一类称矢能Ｅυ，而后一类称标能Ｅｅ（或内禀能），系统总能Ｅ。由这两类能量叠加 Ｅ。＝Ｅυ＋Ｅｅ 对于孤立系统或对外交换平衡系统质量或总能量是不变的，因此能量基本方程 ｄＥ。／ｄｔ＝ｄＥυ／ｄｔ＋ｄＥｅ／ｄｔ＝０ ｄＥυ／ｄｔ＝－ｄＥｅ／ｄｔ 此式表明矢能变化率等于标能负变化率，前者增加必伴随后者减少或相反。矢能与标能可互相转化，且同时存在系统内。 若系统标能不变性或矢能不变性，实际上只要标能不变性，矢能必然不变性或相反，现讨论矢能不变性系统 ｄＥυ／ｄｔ＝ｄｍυ２／２ｄｔ＝υ•ｄｍυ／ｄｔ＝υ•Ｆ＝０ 其中Ｆ≡ｍｄυ／ｄｔ称为作用力，υＦ为功率，平动能变化率可以表示为功率。平动能不变性只能在υ＝０或υ＝ｋ或υ⊥Ｆ三种情况下实现的。即在静止的或匀速直线运动的（惯性系）或匀速圆周运动，更广泛地说，υ改变但仍满足υ•Ｆ＝０椭圆运动情况下实现的。其中 Ｆ＝ｄｍυ／ｄｔ＝ｄｐ／ｄｔ＝０或ｐ＝ｋ 为满足动量守恒系统，其矢能不变性。 　对于旋转矢能系统 ｄＥω／ｄｔ＝ｄＪω²／ｄｔ＝ω•ｄＪω／ｄｔ＝ω•Ｍ＝０ 其中Ｍ≡ｄＪω／ｄｔ为力矩。若转动惯量Ｊ＝ｋｍｒ２或质量ｍ恒定情况下，则在ω＝０或 Ｍ＝ｄＪω／ｄｔ＝ｄＮ／ｄｔ＝０或Ｎ＝ｋ 为自旋或转动系统动量矩守恒表达式，矢能不变性。如果系统总质量ｍ不变性 ｄｋｍｒ²ω²／ｄｔ＝ｋｍｒω•ｄｒω／ｄｔ＝０ 在ｒω＝０或ｒω＝ｋ（常量）时旋转矢能不变性，这说明任何满足ｒω＝ｋ的任何曲线运动，旋转矢能不变性。值得注意的角速度ω随ｒ成反比减少（或相反）的螺旋或涡旋运动也是旋转矢能不变性的恒定系统。 可见动量守恒、角动量守恒是矢能不变性结果。而且上式表明涡旋运动也可作为矢能不变性物质形式。这对研究实体周围场物质运动状态很有意义的。 三、质能量度的参考系 　如果系统总能全部等于平动能，即 Ｅ。＝ｍｃ²＝ｍυ²／２或υＬｉｍ＝1.41ｃ 此处υＬｉｍ＝1.41ｃ称为极限速度。这里只可能两种解释：一种极限速度是光速，那么质能比例系数ｃ²是光速平方的二分之一，这无形中总能比相对论减少一半，不太合理。另一种ｃ仍为光速，质能比例系数ｃ²是光速的平方。这样物质极限速度是光速的1.41倍关于超光速自然现象已为许多科学家所证实或论证了。作者坚信将有更多实验证实这一点。物质系统总能全部等于平动能时，物质速度达到极限，它是光速的１.４１倍，并不随参考坐标系选择而变的，称为物质极限速度原理。 光子系统的平动能只恒定地为总能一半，另一半跟其内部变换频率有关的标能ｈν／２，其总能 Ｅ。＝ｍｃ²＝ｍｃ²／２＋ｈν／２ Ｅ。＝ｍｃ²＝ｈν 可见光系统总能可表示为ｍｃ²，也可表示为ｈν，其中ν是量子内部变换频率极值，该项能量称变换能。这说明了相对论与量子论是从不同角度描述系统能量的，两者是同一事物的两面。上式使相对论基本参量ｍｃ²与量子论基本参量ｈν有机地统一。 两相对匀速参考系动能分别为 ｍｃ²／２＝ｍ（ｄｓ’／ｄｔ’） ²／２＋ｍυ²／２ ｍｃ²／２＝ｍ（ｄｓ／ｄｔ）²／２ 其中甲系统相对乙系统以速度υ运动而多了一项ｍυ²／２。 两参考系所量度恒定平动能为 ｍｃ²／２＝ｍ（ｄｓ’／ｄｔ’） ²／２＋ｍυ²／２ ＝ｍ（ｄｓ／ｄｔ）²／２ （ｄｓ’／ｄｔ’） ²／２＝（ｄｓ／ｄｔ）²／２－υ²／２ ｄｓ’／ｄｔ’＝（ｄｓ／ｄｔ）√(１－（υ／ｃ）² ) 其ｄｓ和ｄｔ为乙参考系所量度时空间隔微小值，ｄｓ’和ｄｔ’为甲参考系对同一系统所量度时空间隔微小值。设乙系统为光源，甲系统为观察者。当ｄｔ＝ｄｔ’时， ｄｓ’＝ｄｓ√(１－（υ／ｃ）２ ) 表明光源相对观察者以υ速度运动时，在同一时间标准下光传播距离缩短了√（１－（υ／ｃ）²）倍。当ｄｓ’＝ｄｓ时， ｄｔ’＝ｄｔ／√（１－（υ／ｃ）²） 表明光源相对观察者以速度运动，延长√（１－（υ／ｃ）²）倍光传播时间。这种现象为时空效应。这样可以毫不费力地解释麦克尔逊干涉仪实验结论。 实际上时间与空间量度都是人们约定标准尺进行比较的。时间以地球自转一周２４小时来划分的，空间用约定的标准米尺来比较的。这在近距离相对静止比较量度较方便的。前式可作甲、乙系时间标准一样，空间量度校正系数１／√（１－（υ／ｃ）²）倍，将ｄｓ’放大，校正成ｄｓ，校正后ｄｓ’／ｄｔ’＝ｄｓ／ｄｔ＝ｃ，而对远距离或运动的系统进行量度则不得不借助光传递来实现。光传递或场又有时空效应，使得时空关系变得复杂。相对论用四维时空描述是解决场或复杂时空关系方法之一。 四、质比与能比 系统中各种形式能量要跟总能比较才能确定其占系统总能比重或比例，是确定系统物质形态或性质的基本参量。某种形式能量对总能之比称为该种形式能量的能比。各种物质形式质量对系统总质量之比称为质比。系统中任一点一种质量对总质量之比的密度称为该点的质比密。由于质量与能量有对应关系，质比或质比密都可称为能比或能比密。通常总能Ｅ。包含矢能Ｅυ与标能Ｅｅ两大类。 Ａ²＝Ｅυ／Ｅ。与Ｂ²＝Ｅｅ／Ｅ。 分别称为矢能比Ａ²与标能比Ｂ²，两者之和为 Ａ²＋Ｂ²＝（Ｅυ＋Ｅｅ）／Ｅ。＝１ 光子系统矢能ｍｃ²／２，其矢能比为 Ａ²＝Ｅυ／Ｅ。＝（ｍｃ²／２）／ｍｃ²＝１／２ 属于场物质状态，因此当 １／２<Ａ²<1 或１／２>Ｂ² >０ 表示系统以场物质为主的物质形态，而当 ０<Ａ²<１／２或１／２>Ｂ²>１ 表示系统以实物为主的物质形态。可见系统矢能比愈大或速度愈大愈处于连续的场物质状态，达到或超过矢能比二分之一为连续场物质（场质）状态，可用相对参考坐标几何点参量描述而变换为场。称为物质形态的矢能比原理。 系统的矢能比密ａ²＝Ａ²／Ｖ与标能比密ｂ²＝Ｂ²／Ｖ中Ｖ为系统体积。如果矢能比密趋于均匀，则 ａ²＝Ａ²／Ｖ＝ｋ或Ａ²＝ｋＶ 其中ｋ为常数。该式表示矢能比或速度愈大系统体积愈大，愈处于扩散连续物质状态。场或场物质形态本质是高速运动连续物质状态。反之矢能比愈小或标能比愈大系统体积愈小，愈处于低速浓缩物质状态。实物仍是低速高度浓缩的物质状态。浓缩愈高度其可入性也就愈差。因此矢能比可作为物质连续性量度，标能比可作为物质浓缩性（非可入性）量度。 一个系统往往除平动之外还有涡旋运动，甚至多层次旋转运动。例如月球绕地球运动，又跟地球绕太阳运动，太阳又绕银河系中心运动等等。这样多层次转动系统矢能比应为 Ａ²＝Ｅｖ／Ｅ。＝（υ²＋ｒ1²ω1²＋．．．＋ｒｎ²ωｎ²）/２ 其中ｒ1²ω1²为系统绕某轴的距离ｒ1以ω1角速度转动，而该轴心又绕另一轴距离ｒ2以ω2角速度转动，后一轴又再绕它轴旋转，以此类推到ｎ层次旋转，υ为系统核心平动运动速度。对相同矢能比两系统，旋转层次愈多其中心速度υ必愈小，即平动矢能比愈小，愈靠近实物体。反之旋转层次愈少，中心平动速度υ愈大，即平动矢能愈愈大，愈靠近场质。更确切地说平动矢能比是物质连续性量度。 实际上，除上述的能量、质量概念之外很重要的是能量密度、质量密度也是非常重要的概念。从宇宙观之星质的能密度、质密度远大于场质的能密度、质密度，而实物则介于两者之间。从地面实物观之，同一实物通常固体的能密度、质密度大于气体，而液体则介于两者之间，当然某些特殊固体结构例外，如冰比水密度低等。但是为何固体化为液体或液体化为气体要加热，即消耗能量才能转化？这是物态的转化是交换方式的变换，需要消耗些能量，即存在潜热，然而气体比液体或液体比气体能量密度通常变小，即扩大体积来实现的。再继续讨论下去将引出许多丰富思想和概念。将有许多自然现象在此基础上重解释，摆在我们面前完全是新的物理面貌。 各种能量和质量关系，能密度和质量密度关系之间只差一个光速平方的正比例常数，而且平动能对总能比例或矢能比愈大愈处于场物质状态，愈处于密度愈低的能量释放状态。对于实物体来说，固体或液体转化为气体状态或光热场物质状态就是能量释放状态，但对实物体机械而言，更重要的是气化，因为气化后的密度降低，即体积膨胀可以推动机械运动而成为实物体的动力。但不同实物气化易难程度差别很大，那些能用消耗能量小又易于操作的简单办法将实物转化为气体和场物质的实物材料，称为能源。因此能源只是易释放能量，即易气化和场质化的实物材料而已。 参考书: 1,<物性论 –自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,<思维工程 –人及智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 14.12.2005 03:02
涡旋再论 陈叔瑄 涡旋论从《物性论》第二条的趋匀平衡原理出发，即物质系统存在分布不均匀、不平衡、不对称的任一运动、状态、结构总是自动地趋于（或转化）均匀的、平衡的、对称的运动、状态、结构，且具有保持均匀的、平衡的、对称的运动、状态、结构的特性，直到外部条件迫使其改变为止。能密度均匀趋势使平动运动向涡旋运动转化及其涡旋运动具有质量密度浓缩趋势，是构成天体、实物粒子、量子的基础。平衡趋势是构成物质周期性变换运动、周期性交换、正反物态或作用的基础。对称趋势是构成递换传输、生长衰亡、生态平衡的基础。 引出如下基本公式：动能密度为 w=ρυ²/2 角动能密度 w=ρr²ω²/2 涡旋成形能密度 w=ρ(r²+αz²)ω²/2 多体能密度 w=ρ[υ²+r′²ω′²+(r²+αz²)ω²]/2 等公式。稳定时动能密度趋向均匀，即恒量，而质量密度随速度、角速度、离中心距离不同地分布。速度或角速度愈小质量密度愈大，距离中心愈近质量密度愈大，中心最大。对于球涡旋体来说，其质量可用积分办法得到 m=∫ρdv=∫ρr²dr 质量愈大的涡旋体必弥漫愈快愈强，平衡趋势使交换频率愈高，即m与ν成正比，且交换密度愈强。也使微旋化愈复杂，但基本上由平动运动与自旋运动的组合方式，然而纯粹平动或纯粹自旋都不是稳定的状态。 物质速度高于等于光速时为场物质，实际上远小于光速度实物就已离散成气体状态，因此固液涡旋体或物体是有一定范围的。在这个范围之外是场物质 ρ=dm/dV=dm/r²dr=m″/r² 其中m″=dm/dr称为趋势总量¸等效于引力质量。近球形涡旋体中心速度与角速度愈小，所浓缩的质量愈大，相应ρ场物质的质量密度,等效于引力强度,这样作用力大小与场质密度与质量成正比 F=k′mm″/r² 等价于牛顿万有引力定律。适用于描述太阳系各星体间关系。 一、运动能量密度 平动趋匀中各向机会均等，必变换转化为涡旋运动。涡旋运动趋匀必浓缩质量，并逐渐成体。但涡旋中心质量不可能无穷大，必使涡旋体平动或向外弥漫，构成平动与涡旋运动变换，或浓缩质量与弥漫质量的的交换状态。当平动与涡旋形成周期性变换时，两者合起来就可构成总能不变的稳定状态。周期性变换就有变换频率、变换强度、变换相位和方位等参量关系问题。变换能由变换频率定义的，即E≡hν/2（它跟平动能E≡mυ²/2和涡旋能E≡Jω²/2定义类似的，其中m为质量，υ为速度，J=kmr²为涡旋惯量，ω为角速度）。最典型的周期变换粒子是光量子，它纯粹是平动与涡旋间周期变换，构成总能只由周期变换能hν/2和平动能mc²/2组成的稳定粒子。 高速场质A(场质流速)微涡旋轴向流动螺旋线场质，可以用场的涡量rotA=μH=B或磁力线描述，其穿过单位平面的磁力线数为磁场强度。其空间一点的能密度可描写为w=μH²=BH。高速加速场质流线可用电力线G=-dA/dt表示，其中A可以看作场质流速，G称为电场强度，空间一点能密度为w=εG²=DG。磁场的微分 dB/dt=d rotA/dt=rot(dA/dt)=rotG 说明移动磁场可以产生电场涡量或加速场质涡量。实际上导线在磁场中可以使壳粒感应跟磁场相反的涡量，此壳粒涡量移动则因涡旋与运动存在正反向而产生侧面移动的电流或电场涡量。而移动的电荷前后沿同向与反向加速重叠所出现不平衡状态，在平衡趋势中形成环磁场。即 4πI=∮Hdι 或用微分式表示 4πj=rotH 其中I为电流，j为电流密度。如果电流周期性变化，从而产生周期变换的电场和磁场。对场质而言对应于平动与涡旋周期变换，并向外运动，即辐射电磁波量子流。 对于周期性电磁场变换或电磁波，实际上是磁场能密度与电场能密度的周期性变换，而它们能密度之和仍是非周期的能密度。电磁波或粒子之间电磁交换可以用能密度来描述。能密度愈大表示交换愈强，甚至可表示粒子性愈强。而粒子性愈强交换力程愈短，即命中率愈低。如电磁场能密度座标描述为w=μH²+εG²，其中μ为导磁率，ε为电介质系数，H为磁场强度，对应涡旋在场中描述的磁涡量，G为电场强度，对应平动在场中描述的电动量。它们分别是 H=H。Sin2π(νt-ι/λ) G=G。Cos2π(νt-ι/λ) 当√μ=√ε，代入上式电磁场能密度为不变数。光不过是原子级辐射电磁波量子流。热量或红外线不过是分子级辐射电磁波量子流。相位调整后，都可以用电磁波函数或波动方程描述。波函数平方表示其能密度或粒子数密度，即强度。 二、粒子数密度 对于一般粒子，尤其原子外壳层粒子来说，通常处于周期性交换状态，只有粒子间交换频率整数倍时，交换才能同步并处于较稳定状态。其波动函数 φ=φ。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι) 其平方或共轭乘积为能密度或粒子数密度。能密度与粒子数密度间差一个单一量子能量，即量子能量乘以粒子数密度。但场的描述对于空间一点某时刻的一个粒子来说，只能理解为出现的几率密度。它等价于量子力学对波函数的几率解释。其中量子的能量为E=mc²=hν，动量为p=h/λ。 一般粒子具有本身周期性变换运动和周围的周期性交换场质作用，后者通常用位能表示。对于粒子间同步交换实际上是具有场的驻波运动方式，存在一系列波节，即交换粒子相位在此空间位置上相位的相反而波动抵消。如原子核与周围壳粒交换，而壳粒绕核且沿着这些波节运动，交换才是有效的。距离核不同位置波节所具有位能不同，愈远位能或能级愈大，通常用主量子数或径量子数描述。对基壳粒是如此，而绕基壳粒的谐壳粒更多一项相对基壳粒位能而且愈远位能或能级愈大，通常用轨道量子数或角量子数描述。涡旋壳粒本来就具有自旋，其正反向分别用正负自旋量子数表示。粒子的波函数可用定态波函数或定态波动方程描述。 φ=φ。Sin(-2πι/λ)=φ。Sin(-2πpι/h) d²φ/dι²=-(-2π/h)²p²φ。Sin(-2πpι/h)=-(4π²/h²)p²φ =-(4π²/h²)2m(E-U)φ=-(8π²m/h²)(E-U)φ d²φ/dι²+(8π²m/h²)(E-U)φ=0 其中动能等于总能减去位能，即p²/2m=E-U 单一粒子变换强度可以用总能或某些参量表示，总能愈大就是变换强度愈大。但对大量同类甚至同步运动粒子束来说，变换强度与其能密度或粒子数密度有关，可以用变换能密度或粒子数密度表示。变换两种能量或能密度间周期相位刚好相反，而两者之和不具有周期性变化的能量或能密度，描述起来较为方便，称为双能密度。双能密度可采取流经该坐标上一点参量描述，即用场描述。通常场的描述包含位移矢量与时间标量构成的四维时空描述，双能或双能密度中总是包含矢量参量定义的能量或能密度，与标量参量定义的能量或能密度两大类，两者之和不变性是物质稳定状态的基础。 三、统计密度分布 对一般的气体分子不规则运动的动能是取其统计平均值，它对应温度参量。更广泛的统计表达式可归纳为 ni=1/(e&sup((E-χ)/kT)+δ) dn(E)=dE/(e&sup((E-χ)/kT)+δ) 其中ni粒子数几率密度，E为粒子能量，χ为化学势，即元素递换传输趋势，T为温度，δ可取0、1、-1分别表示三种统计分布。当χ=0，δ=0时，为麦-玻的热力学分子不规则运动统计。当δ=1时，为玻-爱具有整数自旋的对称波函数，如光子或某些原子核等的统计。当δ=-1时为费-狄非对称波函数，如壳粒子、质子、中子等统计。 对于热力学运动，分子不规则运动的分子数分布，可用上式中δ等于零表示。气体分子动能的平均值可以定义为温度，分子动能的平均值与分子数密度乘积可以定义为气压。分子不规则运动存在差异或温度差异，就会自动地在运动中趋于平衡，即热量自动地从高温流向低温。可见热力学第二定律实际上是趋匀平衡原理的特例。又由于高温的热机总是处于周围相对其低温工作，必然自动地向周围辐射热量，使热机效率不可能百分百，这是热力学第二定律另一种表达方式。 对于大量微观粒子或量子组成的宏观物体，粒子或量子运动具有统计分布性质。即使同类粒子，甚至同元素原子都存在能量或质量的统计分布，通常元素取原子质量平均值为其原子量。上式中温度参量kT改为相应元素原子量，即平均原子质量，就可以看成同元素原子总能量或质量分布规律 ni=Ke&sup-((E-χ)/m) dn=K(e&sup-((E-χ)/m))dE 其中ni或dn是能量为E，化学势为χ，某元素原子量为m的分布粒子数，K为分布系数。对于该元素的单一粒子来说，此式也可看成在上述条件下出现的几率。这是按某元素原子总能或质量分布，而对空间对称分布可以用 dn(ι¸t)=dE(ι¸t)/(e&sup((E-χ)/m)-1) 表示。它们是空间与时间的变化函数。对时间的微分可以看成生长表达式 dn/dt=(2/(e&sup((E-χ)/m)-1)dE/dt 其中m、χ都近似看成不变量。 等价于量子力学波函数是粒子（壳粒）本身的周期性变换，而粒子（壳粒）周围性场质交换在波动方程中表示为位能，并只能取交换波节所在的轨道上。对于原子类似太阳系的涡旋运动中逐渐形成涡旋多体结构，由于形成环境条件差异，同类原子（指相同壳粒数和分布的稳定原子）质量不可能完全一样，略有差异或具有统计分布，如上述同元素原子质量分布规律所示。原子量是其统计平均值，相应分子量也是统计平均值，这样化学的定比定律、倍比定律和化学反应式的意义就要调整，它主要反映分子中所含元素原子数目比例关系和化学反应式的元素原子递换比例关系。 四、生长分布 系统生长过程是从外部吸收或输入物质经递换传输，系统生长，并递换出‘废品’，而这个‘废品’往往又是另一个系统需要的吸收或输入物品，再经递换传输生长，并递换出另外‘废品’，构成所谓的递传链。输入质量与输出质量之差为递传质量，它等于原子量、分子量、实物粒子质量等乘以相应粒子数或粒子数密度 Δm=m1-m2=Σм¡ñ¡ Δρ=ρ1-ρ2=Σм¡ρ¡ 其中Δm入出质量差，м¡为递换传输某原子量、分子量、粒子质量等，ñ¡为相应的粒子数，Δρ为递传密度差，ρ¡为相应的粒子数密度。它是递传各原子、分子、粒子之和。粒子数、质量、质密度还可统一用分布函数f表示。 系统递换传输过程实际上是竞向对称平衡趋势中生长的，如植物总是沿中心轴线左右前后竞相增长的，又如动物总是左右竞相增长的趋势。可用总是粒子数或质量分布的对称平衡趋势增长，即粒子数或质量分布是空间和时间的函数，可表示为球面坐标f(r、θ、φ、t)或圆柱坐标f(r、θ、z、t)或直角坐标f(x、y、z、t)。分别便于对点、线、面对称描述。其对时间微分可以看成粒子数或质量分布的增长率，以表示生命过程。如果说直角坐标中f(x、y、z、t)=f(-x、y、z、t)表示忽略时间差异下相对y、z面对称分布。动物体或昆虫或微生物总是左右趋势中趋于对称，虽然时刻上有前后，但时间函数变化率仍然为 df(x、y、z、t)/dt=df(-x、y、z、t)/dt 总变化率是其左右两边之和，即 df。/dt=df(x、y、z、t)/dt+df(-x、y、z、t)/dt =2df(x、y、z、t)/dt 说明变化率对称竞相生长，使其具有双倍数增长趋势。 对于圆柱坐标表示植物之类生物中f(r、θ、z、t)=f(r、θ+π、z、t)在忽略时间前后情况下相对z轴转过π角仍然相等，以趋于对称生长。可以用函数对时间变化率表示 df(r、θ、z、t)/dt=df(r、θ+π、z、t)/dt 具体生物体不同角每次转过几度，再行对称平衡趋势，要根据植物递传和平衡趋势过程特性决定的。虽然生物有对称平衡生长趋势，但外部环境条件如阳光、磁场、地面坡度、水分等各向条件不一样，总使其生长各方向不是完全对称。总变化率可以是倍数（2、4、8、┉）增长，根据具体事物具体分析。 参考文献： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《涡旋论-未来物质结构设想》陈叔瑄著《未来与发展》1983年3期

作者: chenshuxuan 时间: 18.12.2005 04:42
质能再论 陈叔瑄 质能论从《物性论》第一条基本的质能关系原理出发，即物质是连续的、可入的（可线性叠加的）、不灭的和运动变化的。而质量与能量分别是物质量与运动量的量度，两者在量值上成正比。其数学表达式：E=mc²，其中E表示某物质系统的能量，m为该系统质量，c²是质能正比例系数。引出如下基本公式：质量线性叠加式为 m。=Σmi 质量不灭表达式 Δm。=ΔΣmi=ΣΔmi=0 质能关系表达式 E。=m。c²=Σmic²=ΣEi 能量守恒表达式 ΔE。=ΣΔEi=0 力的定义和动量守恒式条件 F=dE/dι=dp/dt=0 力矩定义和角动量守恒式条件 M=dE/dθ=dN/dt=0 由矢量定义的能量称为矢能，如平动能mυ²/2、涡旋能Jω²/2、转动能等。J=kmr²为转动惯量，m为涡旋体质量，r为涡旋体半径，k为惯量系数等，由标量定义的能量称为标能，如位能mgl、内能kT、变换能hν/2等。总能通常由这两类能量组成的，如 E。=Ea+Eb 一、两类能量 如果系统提供热量Q，就转化为温度T定义的内能ΔU、物态变换的潜热ΔR和对外做功PΔV，即 Q=ΔU+ΔR+PΔV 为热力学第一定律，也是能量守恒定律的热力学具体形式。 光量子总能量为 E。=mc²=Ea+Eb=mc²/2+hν/2 其矢能比 A²=Ea/E。=1/2 矢能比大于等于二分之一为场物质，因此光量子是场物质的下限，又是稳定物质的上限。当总能全部等于平动能时 E。=mc²=mυ²/2 物质的极限速度为 υ=c√2=1.41c 此时处于极限速度平动的连续场物质状态。根据趋匀平衡原理，平动的各向机会均等，总是存在正反向平动，并变换转化为涡旋运动，即纯平动是不稳定的物质状态。 二、场的时空 对于参照系设在光源上光量子（场质）与场速度一致，但相对光源以速度υ运动的参照系，光量子（场质）运动速度或平动能，甚至变换能不变的。而参照系或场平动能量的量度少了一项座标相对运动引起的动能mυ²/2，如果变换能hν/2=mc²/2=m(dι/dt)²/2也不变，那么 m(dιˊ/dtˊ)²/2=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²-mc²/2-mυ²/2 =mc²/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²)/2=m(dι/dt)²(1-υ²/c²)/2 dιˊ/dtˊ=(dι/dt)√(1-υ²/c²) 当dtˊ=dt， dιˊ=dι√(1-υ²/c²) 当dιˊ=dι dtˊ=dt/√(1-υ²/c²) 此关系等效于相对论的时空关系或罗洛兹变换。表明相对论的时空是场的时空。 三、介质对量子运动影响 再说光量子通过介质，因为交换作用部分平动能转化为交换能，平动能变为mυ²/2，量子总能为mc²，λ=υτ=υ/ν式中量子变换相邻峰值间距，又称为波长λ，周期τ，频率ν，速度υ，动量为p=mυ=h/λ,则得 mυ²/2=υh/2λ=hν/2 表明量子在介质中运动平动能等于变换能。而交换能等于总能减去变换能和介质中运动平动能 Eb=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²-mυ²/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²) =(hν)(1-υ²/c²)=hνβ² 或者交换能用交换频率差表示 Eb=(hν。-hν)=hΔν 表明光量子交换能量或频率的下限是变换能或变换频率。说明交换能大小决定于交换频率差或总能与平动、变换能量差，还决定于量子质量与速度平方差。 对于一般粒子来说，比光量子运动更加复杂，总能中除周期变换能，平动能外，还有自旋能、电磁能，甚至交换能等。如果周期变换能仍然hν/2，而且粒子周期变换相邻峰值间距之波长仍然由式λ=υτ=υ/ν定义的，υ为粒子运行速度，τ为变换周期，ν为变换频率。动量p=mυ=h/λ，即满足德布罗意波。平动能为 Ea=mυ²/2=hυ/2λ=hν/2 表明粒子变换能等于平动能。交换能 Eb=ΔE≤E。-2Ea=mc²-mυ²/2-hν/2=mc²-mυ²=mc²(1-υ²/c²) =mc²β²=hν。β² 或 Eb=ΔE≤mc²-mυ²=hν。-hν=hΔν 表明质量愈大，交换频率愈高（而且频率范围愈宽），变换速度愈低，则交换能愈大。宏观物体不仅频率高，而且交换频率宽，以致失去周期性或波动性。 四、粒子交换作用 对于微观粒子交换频率低而且窄，因此具有周期性或波动性运动。粒子或量子周期性变换，使其运行的途径上状态具有波动性。大量同类粒子或量子同一方向运动而相位与方位是随机的，它们之间处于不同步的不相干状态。但入射到光滑介面时，动能改变量ΔE愈大，与介面交换所需时间Δt愈短，反之动能改变量ΔE愈小，与介面交换所需时间Δt愈长。即 ΔEΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ=h/2π 也可用动量改变量Δp与位移Δι，或角动量ΔN与角移Δθ间关系表示，起了相位与方位调整作用，使它们处于同步运行状态。ΔE可以由相位或方位差别引起的动能改变量，也是与介面交换能，也可以由质量、变换频率、交换频率、运动速度等差别引起的。 微观粒子不仅具有周期变换，还具有周期交换，而ΔE包含能量差或交换频率差或质量乘以速度平方差，那么粒子愈轻，即质量愈小，交换强度愈弱，而交换时间Δt愈长，正如强（交换）作用、电磁（交换）作用、弱（交换）作用间的关系。强作用产生于重粒子之间交换，质量大交换作用强而交换时间短。弱作用产生于轻粒子之间交换，质量小交换作用弱而交换时间长。电磁作用产生于重轻粒子之间交换作用，质量和交换时间介于两者之间。这样可将三种作用统一于交换观念之中，而万有引力属于涡旋运动浓缩质量引起的作用，性质不同。它只有与电磁辐射合起来，才可以看成另一类交换的方式，在微观粒子中又太小，可忽略。如下表所示 相互作用类型（交换）强度比值（交换）特性时间（秒） 强作用 1 10&sup-23∽10&sup-22 电磁作用 1/137 10&sup-20∽10&sup-18 弱作用 10&sup-14 10&sup-10∽10&sup-8 交换特性公式的三种类型可分成：粒子入射介面交换作用所引起的相位调整；粒子之间交换作用因质量（包含交换频率、相位方位）等差异所引起的同元素原子线光谱存在一定的宽度（即所谓测不准关系）和形成上述强、弱、电磁三类作用统一表达式。强度比值是由强作用公式2πf²/hc≈1和弱作用公式2πg²/hc，以及电磁作用公式μce²/2h=1/137等计算得到的，f、g‘荷’实际上是强、弱交换场质总量，称为强、弱交换荷，相当于电荷是电场质总量类似，可以用交换场散度描述。电磁交换是重轻粒子间的交换，又与电场与磁场联系起来的公式，比较特殊，但仍跟电荷平方有关，即强、弱场质交换描述参量。如果改写成相应关系式，则 2πě²/hc=μce²/2h ě²=μc²e²/4π 其中ě可以看成电磁交换荷或称电磁交换荷。 粒子包含本身周期性运动与周围场质周期性交换两方面，粒子之间交换需要同步才能有效地交换作用或相当于驻波波节的允许轨道上运动才是稳定的，即单一原子壳层粒子轨道是一定的。存在能量差或交换能ΔE。粒子间不仅有相位、方位差异，而且还存在频率或质量差异，使ΔEΔt≥h/2π。可解释为同类粒子因质量差异与粒子周期性变换和交换差异，即量度具有统计性质，使得能量与时间不能同时测准的 h/2π≤ΔEΔt≤m(c²-υ²)Δt=(hν。-hν)Δt 此式是微观粒子交换特性公式。 宏观物体质量m大，运动速度低，相应能量ΔE非常大而作用时间非常短，几乎瞬时发生的Δt≈0。宏观物体交换时间短促，时间测量可以达到相当精确，但交换能或交换频率太杂，无法确定，意味着宏观物体失去波动性。光速时交换能为零，交换时间无穷，意味着不起作用，即不相干。同类粒子由于形成环境条件存在差异，粒子间质量不可能完全一致，也使粒子间轨道存在差异，因此粒子质量及其轨道是指其统计平均值。在平均值附近的同类粒子占绝对优势，使得宏观测量粒子状态参量难以同时精确。可见测量准确性决定于交换作用情况，粒子介于宏观物体与量子之间，交换频率不太杂，可以呈现波动性，也可以测量。愈精确捉住一个粒子，即愈准确测量粒子能量、动量，所需要时间、空间范围愈宽。它等价于海森伯测不准关系。 典型的原子核与壳层粒子电磁交换作用，而原子核集中了绝大部分原子质量，运动重心在原子核上，壳粒绕核运动。微观粒子交换频率较窄较单纯，壳粒绕原子核交换频率或电磁交换荷整倍数所在位置或运动的轨道上才能有效地同步交换，即定态波函数或交换场质所构成驻波的波节的轨道上运动。一个粒子或壳粒本身周期性变换，而又有周围场质周期性交换，量子力学波函数是等价地表示粒子（壳粒）变换状态函数或处于该状态的粒子出现的几率密度，而交换场质用位能表示，愈外层次愈多一项旋转能或愈高的位能，往里跃迁则辐射量子。 五、生化递传质量问题 对于生化领域来说，一生命系统总是有物质输入和输出，其差是该系统‘生长’或递传量，可以用质量差Δm表示或一系列质量差Δm¡之和表示，正号表示为生长，负号表示为衰亡。 Δm=Δm1+Δm2+┉+Δmn=ΣΔm¡ 输入质量加上原系统质量等于递传后系统质量加上输出质量，质量不灭性在生化领域中的反映。其对系统总质量之比，可以用于表示某局部的地位，比重愈大通常表示其重要性，称为质比 Δm/m=Δm1/m+Δm2/m+…+Δmn/m=ΣΔm¡/m 输入到输出时间为Δt，各个局部一系列入出时间为Δt¡，它们没有线性之和关系，因为各局部可前后发生，也可能同时发生，甚至统计性质发生等复杂关系，从而生长率或递传率通常具有统计性及其平均值表示 Δm/Δt=ΔΣm¡/Δt 如果质量是一个空间分布和时间的连续函数，那么递传率或生长率可以用微分表示 dm/dt=dΣm¡/dt 当递传率等零时，表示系统处于交换或递换平衡状态，进出保持一致。如化学反应平衡的过程，以及催化反应过程，催化剂就是起了帮助快速递换传输过程而本身不变。又如生命体生长到一定程度会出现没有明显生长和衰亡相当一段处于大体平衡的过程。 参考文献： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《质能论-非相对论前提的质能理论》陈叔瑄著《湛江科技》1986年3期

作者: chenshuxuan 时间: 20.12.2005 03:57
矛盾等价原理 陈叔瑄 《物性论》第三条基本原理：系统的趋势、量度、关系的矛盾必统一（包含同一、协调、渗透等意义）、转化、异化，其所定义的、所建立的、所推出的新特性、新关系、新规律与其它方法得到相应的特性、关系、规律是一致的、等价的、等效的，称为矛盾等价原理或方法等价原理。以质能关系原理为坚实的基础，趋匀平衡原理为根本动力，加上此矛盾等价原理为新旧理论联系的先进方法一起合称《物性论》三大基本原理。既不否定旧理论在一定科技发展史中和一定领域范围内贡献地位，也不盲目崇拜追随，还它更深刻的本质。 一、矛盾逻辑之需要 自然科学思维方法到目前为止主要采取的是（数理）演绎推理逻辑和（归纳）因果推理逻辑，自然科学研究或论述之所以需要（辩证）矛盾逻辑，在于自然过程和自然科学本身充满矛盾，演绎（数理方法）逻辑和因果（归纳方法）逻辑难以解决这一系列问题。如光的粒子和波动两象性，电、磁实物与电、磁场，原子电结构与原子能级，热量与分子运动，相对论与量子论，场与实物等等矛盾问题，用演绎逻辑难以解决，而因果逻辑一步步探入，终究要引出矛盾。最后不得不采取矛盾统一逻辑来根本解决问题。不知国际科技界能否接受这个观点？但不管怎么样，作原始的尝试或解决一系列问题还是必要的。 《物性论》对康德的四条“二律背反”的自然基本矛盾分析后，引出了无穷物质、无限空间、无限时间，但其比值是有限的，并主导支配有限物质、空间、时间，使有限物质、空间、时间之间联系起来，构成了有限物质间关系和变化过程。如物质量或质量对空间体积比值的密度是有限的，空间位移对时间比值的速度是有限的，物质量或质量对时间比值的质量变化率是有限的等重要参量。物质的连续性、可入性和已经高度浓缩质量的实物（天体、物体、粒子等）的间隙性、不可入性的矛盾是很基本的，主要体现在场物质（高速、低密度物质形态）与实物（低速、中高密度）间关系和变化，它们通过交换而相互依存、相互转化，并更新自己及对方，建立场与实物间基本关系。 实际上《物性论》第二条趋匀平衡原理包含对立或矛盾含义，如均匀平动包含平动各向机会均等，即总是存在同时正反向平动，并转化为涡旋运动。平衡包含涡旋体浓缩与弥漫的正反向交换运动，并构成微旋化的粒子运动。粒子的涡旋与平动矛盾运动构成周期变换运动。对称包含空间左右、前后、上下分布对称外，还包含粒子正反状态守恒性，如平衡状态粒子破裂成两部分的状态往往是处相反不平衡状态，即浓缩性部分粒子，必伴随弥漫性另一部分粒子存在。这些特性、关系、规律，再与原相应的特性、关系、规律等价，便产生异常丰富的观念和原理，并可沟通自然学科间的关系。这就是《物性论》之所以成为自然学科间交叉理论基础根本所在。 运动趋势矛盾统一而转化为新运动，新运动矛盾又再转化为另一新运动，这样一次次、一层层的运动矛盾统一，引出一系列运动形式及其本质、原因，深入到演绎逻辑和因果逻辑难以达到的理论成果境地。如《再论矛盾统一思维方法新探》的矛盾推理所引出的涡旋运动、浓缩成形、周期变换、周期交换、高速场质、递换传输、生长衰亡等等物质基本运动和状态，其矛盾统一认识基础上产生的新观念和新原理。在与原自然科学相应的现象、规律、关系等价中又获得更深刻的本质概念和解释。如光、热、电、磁、原子、基本粒子、天体、物态、化学过程、生命过程、生态等等都引入了新原理。解决了一系列矛盾问题，解释了旧理论难以解释的问题。 二、量度矛盾的问题 从《物性论》角度观之，平动、涡旋、周期变换或交换是物质三类最基本运动状态，很难用牛顿力学质点来描述。相对运动参考系所量度的同一物体的能量形式和数值是不同的，但总能或质量只有一个，这个矛盾统一必然引入另一类跟参考系无直接关系的能量，此能量与参考系所量度能量之和等于总能。总能通常由矢量定义的能量与标量定义的能量之和构成的。从而稳定物质系统至少存在两种以上运动状态或能量，系统矢能占总能比例愈高，愈处于高速运动状态。如场质常常处于高速运动状态，如矢能比≥1/2为场质状态。可见能比可以用来描述基本物态，光量子是由平动能和周期变换能各占一半，即矢能比二分之一的稳定场质状态。 作用力迫使一物体作加速运动，与相对该物体静止参考系作加速运动的参考系所量度相应加速运动的矛盾等价，得出作用力是能量交换、变换的结论。能量交换是作用与反作用同时存在或牛顿第三定律本质。能量交换的一方若得到动能变化，其对位移比值定义为作用外力 F=dE/dι=dp/dt=mdυ/dt=ma 其中F为作用力，E=mυ²/2为动能，p=mυ为动量，a=dυ/dt为加速度，等价于牛顿第二定律。说明牛顿力学是有条件的，即交换时有一方取得动能改变量，多半通过机械物体相互来达到的。F等于零时，保持静止或匀速直线运动，甚至圆周运动，即牛顿第一定律。速度存在极限，使速度极限时加速度为零，意味着此时物质之间不相互作用或不相干的，使各种场物质之间具有这个基本属性。可见牛顿力学只适用于低速宏观物体或机械运动，不适用于微观周期变换和高速运动物质状态。 最基本的涡旋运动必浓缩质量，并构成质量密度按一定规则分布和一定运动方式的形体，如绕中心轴的近铁饼形、球形、竖椭球形旋转等基本形体。可以用正比于总质量m和半径r平方的转动惯量J来描述，k比例系数与其形状、分布、结构等有关，即 J=kmr² 如果在运动中形状、质量分布、结构、运动状态等不变，那么系数也不变。甚至旋转体质量和体积不变，那么转动惯量也不变。这在机械物体中比较容易实现，此时描述旋转体运动要方便得多。转动能E=Jω²/2对角移θ比值定义为外力矩M，动量矩N=Jω M=dE/dθ=dN/dt 当力矩等于零时，角动量守恒，即处于静止或匀角速度运动，甚至处于螺旋运动状态。 《质能再论》和《涡旋再论》进一步对《质能论》（物性论第一原理）和《涡旋论》（物性论第二原理）补充应用，特别对质量、能量、能密度、质密度、粒子数密度、几率密度等都作了更深入的论述。对天体成形和引力，热力学一、二定律，电磁感应、电流磁场律，光学折、反律，粒子波动方程等作了物性论解释。光速不变性下的相对论时空也以相对光源（匀速直线）运动参考系推出结果的等价，得出相对论时空实际上是高速物质场相对光（场质）源时空或电磁场的时空。相对论为了使此时空也适用于牛顿力学，把本来极限速度本无加速度运动，化成仍有加速度运动，并维持牛顿第二定律形式，即 F=ma。=mˊa=am/√(1-υ²/c²) a=a。√(1-υ²/c²) 其中m为质量，mˊ为惯性（或相对论）质量，a。为低速下加速度，a为加速度，υ为参考系相对光源运动速度，c为光速。说明参考系速度达到光速时加速度为零，外力不起作用或不相干的。相对论不过把物质加速运动属性转移到惯性质量之内。真正物质外力作用公式应是 F=ma=ma。√(1-υ²/c²) 速度达到光速时，光子加速度为零，它们之间是不相干的。光子可以看成稳定物质极限速度，真正的物质极限速度是1.41c。速度存在极限，使速度极限时加速度为零，意味着场物质之间不相互作用或不相干的。因此空间各种电磁场、光、热、声、生物场等各自按其规律独立传播而互不影响的。 量子能量的频率属性在量子论或量子力学中避开不谈或本质不清楚，而物性论或质能论则认为量子频率就是其运动状态周期性变换的频率，变换能用变换频率定义的。量子能量是平动能和变换能之和，得出量子论与相对论能量表达式 mc²=mc²/2+hν/2=hν 可见相对论与量子论的量子能量表达式是量子属性统一的两面。粒子不同量子在于它除平动和周期变换运动外，至少还存在自旋运动、磁性运动、交换作用等。《质能再论》一文指出粒子的周期交换能是决定于其质量和运动速度，质量愈大，速度愈小，交换能愈大，相应交换频率愈大愈杂。 原子核与壳粒交换平衡趋势，使其交换场质处于驻波运动方式，即定态波函数或定态波动方程所描述的状态，并在波节轨迹上运动交换时间最短最准确而处于最稳定同步状态。这样就要求壳粒与核交换频率整数倍且交换相位相反轨迹上运动。为了把粒子本身周期变换与其周围场质周期交换分开，而将交换作用以位能方式来描述，而位能只能取驻波的波节轨迹处位能，即一定的能级上运动。这样波动方程或波函数用来描述壳粒子运动周期运动状态，并等价于量子力学薛定锷定态波动方程或波函数。这时量子力学波动方程或波函数实际上是粒子周期运动状态和周围交换场状态统一表达式。对于宏观物体来说，质量大交换频率高（波长线度远小于物体线度）且复杂，因此根本不能体现出微观粒子那样波动性和位能的能级性质。 三、趋势矛盾的问题 物质运动重叠所产生的趋势矛盾在趋匀平衡中促使其变换、转化、演变。如不同重叠方式的能密度均匀平衡趋势中，必引起物质的质量趋势不同。如平动同向重叠速度变大，相应质量密度减少或弥漫过程，而反向重叠速度变小，相应质量密度增大或浓缩过程。同理涡旋运动同向重叠角速度变大，相应质量密度减少或弥漫过程，而反向重叠角速度变小，相应质量密度增大或浓缩过程。涡旋运动趋匀，必浓缩质量密度，使其质量向中心集中，两涡旋体相邻时，邻侧反向重叠具有浓缩趋势，而外侧同向重叠具有弥漫趋势，里外侧平衡趋势使它们靠近，而且愈近趋势愈强，相当于相互吸引。这类趋势等价于万有引力。 跟涡旋运动浓缩趋势相反，实物体，包括天体和物体出现运动不平衡差异，就具有自动平衡趋势。如不规则分子热运动(分子热运动愈剧烈则温度愈高)存在不平衡，则使高温处的热量自动地流向低温处，以趋于平衡。通常天体高密度质量微旋化中，产生剧烈的不规热运动，相应地构成高温状态。其温度比周围高得多，热量必有向周围弥漫或辐射趋势，如恒星天体热辐射。这类趋匀过程等价于热力学第二定律。可见，宇宙存在的均匀平衡趋势产生了质量向心浓缩集中性和向外弥漫辐射性两大类趋势。只看到温度趋于平衡的宇宙热寂说，是一种片面的学说。 《物性论》认为相对光源匀速运动参考系所量度的光场或电磁场的时空等价于相对论时空，则得出相对论时空（或罗伦兹变换）只是（电磁）场时空的结论。相对论的质量是为了使牛顿第二定律适用于电磁场时空，而修正的惯性（或相对论）质量，如《质能再论》一文所述。《物性论》力的能量交换本质在低速机械运动条件下等价于牛顿力学，引出牛顿力学第三定律的作用和反作用同时存在的本质在于力是能量交换。能量交换中有一方取得动能，才会产生牛顿力学意义上的外力。可见在矛盾等价原理不仅指明了相对论、牛顿力学适用领域，而且引出它们的深刻本质。 《物性论》与量子论等价中，对量子论的量子能量含有频率赋予了量子周期变换运动的变换频率意义，并用hν/2定义为量子变换能。《物性论》在与量子力学等价中，指出原子能级或允许轨道本质在于核壳粒子间交换频率整数倍的同步运动或交换场驻波的波节上运动轨迹引起的，且壳粒在能级间跃迁中吸收或辐射量子的，是形成线光谱形成的根源。允许能级或轨道之外的跃迁是产生连续光谱根源。而带光谱多半于原子或分子结成固体或液体时壳层交换中能级或轨道互相影响而稍为偏离引起的，所吸收或辐射呈带状。等价于量子力学微扰的解释。 《物性论》与化学等价中，引出分子结构的价键本质仍是元素原子壳粒交换而联结成分子，可以分为异价键、共价键、结晶键等。化学反应本质在于元素原子递换传输，并且反应速度受到化学反应平衡程度和工艺条件影响。《物性论》在与生命生理等价中，引出新陈代谢和同化异化过程实际上是一系列化学反应，即元素原子、分子等递换传输过程。催化剂或酶不过是起元素原子递换传输作用而其本身成份结构不变或化学反应过程中递换传输元素原子后仍恢复原状的化合物。 四、矛盾等价原理应用 物质运动量度或趋势矛盾统一等价原理应用如上所述，而关系矛盾统一最基本、最典型的物质运动是周期性变换运动与交换作用，如果说能量的趋势是主动力本质，那么交换作用是被动力或外力的是本质。实物系统与周围场物质（或另外实物）交换为最主要方式， 对于一般粒子来说，其运动比量子运动更加复杂，总能中除周期变换能，平动能外，还有自旋能、电磁能，甚至交换能等。交换能比总能减去平动能与变换能要小。 Eb=ΔE≤E。-2Ea=mc²-mυ²/2-hν/2=mc²-mυ²=mc²(1-υ²/c²) =mc²β²=hν。β² 或 Eb=ΔE≤mc²-mυ²=hν。-hν=hΔν 表明质量愈大，交换频率愈高，而且频率范围愈宽或变换速度愈低，则交换能愈大。宏观物体不仅频率高，而且交换频率宽杂，以致失去周期性或波动性。交换能对位移微商同样可以表示力 F=dEb/dι=m(c²-υ²)/dι=mυdυ/dι=mdυ/dt=ma 交换能Eb=ΔE与交换时间Δt关系如《质能再论》所指出，粒子包含本身周期性运动与周围场质周期性交换两方面，粒子之间交换需要同步才能有效地交换作用或相当于驻波波节的允许轨道上运动才是稳定的，即单一原子壳层粒子轨道是一定的。粒子间存在能量差或交换能ΔE。粒子间不仅有相位、方位差异，而且还存在频率或质量差异，使ΔEΔt≥h/2π。可解释为同类粒子因质量差异与粒子周期性变换和交换差异，即量度具有统计性质，使得能量与时间不能同时测准的或者交换能与交换时间成反比 h/2π≤ΔEΔt≤m(c²-υ²)Δt=(hν。-hν)Δt 此式是微观粒子交换特性普遍公式，是矛盾等价原理代表式。 对于光量子来说交换能等于零，但通过介质面时也产生交换作用，可表示为交换能或动能改变量ΔE愈大，与介面交换所需时间Δt愈短，反之交换能或动能改变量ΔE愈小，与介面交换所需时间Δt愈长。即 ΔEΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ=h/2π 也可用动量改变量Δp与位移Δι，或角动量ΔN与角移Δθ间关系表示，起了相位与方位调整作用，使同频率量子处于同步运行状态，并在行程中体现出明显波动能量子流。 五、等价原理开拓 天体中心平动又使其质量密度不可能无穷大，并向外弥漫，构成浓缩与弥漫中交换及其微旋化过程。微旋化是构成低速粒子（包括地球内层地幔构成元素原子、分子）和高速量子辐射、磁涡量（磁性）的基础。可见宇宙中元素原子是在天体一定条件下微旋化形成的，轻元素多半飘浮在宇宙和天体周围，如氢和氦充满在宇宙中，而中重元素原子多半产生于如地幔之类天体状态中，不同时期不同层次地幔生成不同元素原子，通常愈里层生成愈重元素原子。粒子和光、热量子也是在天体微旋化中产生的，并形成剧烈不规则热运动，这正是天体热量源源不断产生的根源。 天体或原子微旋化在其核心往往结成多块状密度极高物质形态，称谓质块，如太阳内部的黑子。在涡旋运动中各质块都有向心运动趋势，以趋于能密度均匀平衡。质块趋心而互相挤压，有的被挤出，甚至抛出去，形成天体喷射、膨胀、爆炸过程。它与涡旋浓缩过程一起构成宇宙、天体周期性演变过程。地球（或月球）核心也存在质块（如月瘤），其对地壳冲击，使其分裂成大大小小的板块，板块不是一成不变的，变动时往往会发生地震。质块通常具有磁性，其移动必然影响地磁、地电和其它现象，它是地震预测的依据。 《物性论》在与原子核等价中，引出原子核中的质块就是核子或重粒子，对质量较大或核子数较多又不稳定的原子核，则易分裂衰变，这类元素原子称谓放射性元素，并自动地衰变。即使人工轰击原子核，使其破裂，所产生的是核碎片，并且在状态平衡、结构对称趋势中衰变。涡旋成体与原子结构等价中，引出角量子数为1或轨道量子数为0的基壳粒，其它壳粒为谐壳粒绕基壳粒运动，相对核以波纹轨道运动。总之运动趋势矛盾统一必变换、转化、演变，并与原学科实验和理论等价中产生异常深刻本质认识和相当丰富开拓应用。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《矛盾统一思维方法初探》陈叔瑄陈淑霞著《思维科学通讯》1990年4期

作者: chenshuxuan 时间: 21.12.2005 03:04
三旋运动的动力问题 陈叔瑄著 有物质就必有运动，运动是物质存在方式，两者不可分割地联系在一起，物质的比较量度为质量m，运动比较量度为能量E，两者成正比，即质能正比关系。 E=mc² 物质变化和进化是运动的复杂方式。有运动就有空间和时间，时间空间是运动存在方式，不同运动可用不同的时空描述。不同运动的能量可以用不同参量定义的，而参量描述又跟时空密切相关。跟空间方向有关的矢参量定义的能量为矢能Ea，如平动能、自旋能等，而用标量定义的能量为标能Eb，如内能等。一物体系统总能通常是矢能和标能之和，矢能对总能比例愈大，愈处于场物质状态。 E=Ea+Eb 矢能等于或超过总能一半则为场物质状态，矢能等于总能为极限速度的纯平动运动。 E=mc²=mυ²/2 υ=1.41c=c’ 纯粹平动或纯粹自旋运动的物质系统是不稳定的系统，因为场物质各向机会均等，使其在一个方向上必同时存在正反运动，并转化为旋涡或涡旋运动，它是粒子和天体存在自旋和公转的本质，也是面旋存在的动力。涡旋运动趋匀过程必浓缩质量，它是实物成体和存在引力的根源。但由于涡旋体不可能无限地浓缩质量，必再弥漫或弥散，在趋于平衡中形成周期性变换或交换。因此平动、自旋、周期性变换、交接是物质最基本运动方式。平动与自旋周期地变换可构成稳定系统，光子是平动能mc2/2与周期变换能hν/2各占一半的稳定场物质（场质）系统。 E=mc²=mc²/2+hν/2=hν 它可以看成相对论与量子论描述统一的两个方面。 《涡旋论-未来物质结构设想》一文指出：宇宙中最基本物质形态是高速平动连续物质，但趋匀原理又使各向平动机会均等，即总是同时存在正反平动，必转化为各式各样的涡旋运动。因此涡旋运动与平动一样的是物质运动的最基本状态，也是物质最基本形态或属性，并非外力作用引起的。涡旋运动的能密度趋匀必引起质量浓缩，如 w=ρυ²/2=ρr²ω²/2=k 中k和ω为常数时，质量密度ρ与涡旋体半径r平方成反比，愈处于中心质量密度愈高，这个质量中心趋势就是物质成形与万有引力产生的根源。中心绝对静止时质量趋于无穷大，这是不可能的，因此中心必定运动的。宇宙中没有绝对静止物质。 成形物质-实物总是同时存在平动与涡旋等两个以上运动。若其被制动或减速，平动速度减少，涡旋运动增多，周围就有向心加速场质，即正电场。若被打出或加速，平动速度增大，涡旋运动减少，周围产生背心加速场质，即负电场。实际上平动加速平动能（速度）递增，涡旋能（角速度）减少，处于弥漫状态。但速度有极限性，不可能一直递增，又再往涡旋运动变换，平动能（速度）变换为涡旋能（角速度）并浓缩质量，到了一定程度，就不可能再浓缩，而再弥漫或加速，形成了周期性变换，甚至交换。光量子就是典型的周期性变换的稳定粒子，其平动能和变换能各占总能一半的粒子。又由于涡旋能与部分平动能周期变换而失去涡旋运动的属性。 实物与场物质是不同物质形态，场物质是高速低密度的弥漫连续物质形态，实物包括粒子或物体或天体是低速中高密度的浓缩非连续物质形态。场物质又以实物为归宿和发源，并互相依存和转化。实物是指低速运动涡旋体的全部或部分，如天体和天体中物体或粒子。实物的内外都存在不同性质的场质或场，如万有引力场、磁场、电场、电磁场、强作用、弱作用等。涡旋体的质量交换形成大量微型涡旋，低速的微涡旋则形成元素原子、分子等粒子。高速的微涡旋则形成量子或磁场质。当涡旋体中心轴向存在连续微涡旋辐射，并从中心轴另一侧得到补充，而形成微涡旋线或磁力线，它是实物（天体、物体、粒子等）周围存在磁场或线旋的根源。 这是因为微涡旋的状态和方位各种各样，有的微涡旋中心速度垂直微旋轴，运动中逐渐浓缩，并变换为平动运动，到极限时又逐渐为变换涡旋运动，形成周期性变换运动的量子，使量子具有周期运动变换能与光速运动平动能组成总能的粒子，并向外辐射。微涡旋中心速度平行微涡旋轴，且同向平行于涡旋体轴，使微涡旋外侧同向叠加而具有弥漫趋势，里侧反向叠加机而具有浓缩趋势，使微涡旋趋向轴并向轴外高速运动。同时涡旋体轴向平衡趋势，又使其从另一轴端进入，形成微涡旋线，即磁力线。同样反向端也可产生反向磁力线，两者存在差异或不平衡时，在涡体外就存在磁场，如地球外所存在的地磁场。 涡旋体中心速度与自旋两侧的外侧同向叠加，具有弥散趋势，而里侧反向叠加，具有浓缩趋势，外侧趋向里侧，使涡旋体处于曲线或圆周运动或弦或圈态运动，因此平动并非一定匀速直线运动。太阳系的太阳自旋运动，地球等行星除自旋外，还存在公转，地球自旋外侧速度与其中心速度同向，具有弥散趋势，里侧反向重叠，具有浓缩趋势，外侧趋于里侧，使地球作曲线或圆周运动。如果太阳与地球浓缩趋势在这种情况下处于稳定平衡状态，那么地球与太阳间处于相对稳定的运动。而月亮同样道理除自旋和绕地球公转，并且月亮自旋与公转周期相等外，相对太阳来说月亮或卫星是按一定周期性波纹轨迹绕其运动。可见太阳系的行星是绕太阳作圆周运动，但太阳本身也在运动，使其轨道不是正圆，而是椭圆。各行星的卫星相对太阳来说，是一系列波纹轨迹运动。 面旋、线旋和体旋的三旋中体旋主要体现在如陀螺运动，旋转陀螺顶点着地，重量可分解为旋转轴垂直和轴上两个分量，转速与垂直分量同向侧具有弥散趋势，而反向侧具有浓缩趋势，使同向侧趋向反向侧运动，即产生进动。转速与进动的同向外侧具有弥漫趋势，而反向里侧具有浓缩趋势，使其往里运动，即产生章动。由于往里章动，使其向地面垂直轴移动时，垂直自旋轴的重量分量减少，往里章动也减少，而有再往外运动趋势，形成了周期性进动和章动运动。这样陀螺运动构成体旋运动方式，这些作用组合产生体旋的动力。三旋运动也是周期性运动的某些类型形态。 实际上微观粒子结构与太阳类似，所不同的是微观粒子变换和交换频率较单纯，使其轨迹只能在频率整数倍位置上运动才是稳定的，即要用能级或量子数描述。元素原子的结构类似太阳系，原子壳层结构类似行星和卫星，原子径量子数和角量子数（轨道量子数）分别用来描述壳粒状态。轨道量子数为零者相当行星的壳粒，其它相当于卫星的壳粒。这样的原子结构模型比现有的量子论或量子力学更深入本质。可见稳定的物质形态是处于周期性变换和交换的最基本运动状态，而不是匀速直线运动。因此牛顿的匀速直线实际上只是宏观物体或机械体的微观粒子周期性运动叠加的结果或特例，只适用机械运动的描述，其惯性意义只是机械运动上意义。 牛顿作用力关系式和时间空间实际上只是宏观机械，即低速物体运动上意义。牛顿时空意义下，加速度、质量与作用力成正比。相对论改变了时空意义下，保持这个关系，就必需对质量意义进行修改，称为惯性质量。实际上物质加速度并非作用力引起的，周期性变换运动并非在外力作用下产生的。高速连续物质间作用引起的加速度不同于低速物体间作用所引起的加速度的。如果相对论惯性质量m’是质量m的1/√（1-（υ/c’）²）倍数或乘积系数，当速度近零，惯性质量近似等于质量。这样惯性质量和加速度乘积等于质量和低速加速度乘积 m’a=am/√(1-(υ/c’)²)=ma0 a=a0√(1-(υ/c’)²) 相对论作用力关系式中也用质量表示时，那么其加速度乘以上式系数等于低速的加速度，即加速度随速度增大而减少，光速时加速度等零。得出极限速度不变性结论，以及得出时间不变时位移距离缩短的结论 a=dυ/dt=√(1-(υ/c’)²)dυ0/dt υ=υ0√(1-(υ/c’)²) υ=dl/dt=√(1-(υ/c’)²)dl0/dt dl=dl0√(1-(υ/c’)²) 表明速度达到极限速度时，线度等于零，即物质处于连续形态。 上式关系等效于相对论时空关系，低速时等效于牛顿力学时空关系。若作用力在质量不变条件下随加速度而变，极限速度时加速度为零，作用力等零。表明场质间不相互作用而各自独立不相干的运动状态，使各种场在同一空间中重叠而互不影响。这种时空关系才是物性论的时空，低速时为牛顿力学时空，低速宏观地面物体运动可以采取牛顿力学来描述。对于天体，如太阳系中太阳、地球、月球间的关系是月球绕地球作圆周运动或绕太阳作波纹轨迹运动。它等价于牛顿力学的万有引力与惯性离心力平衡下运动状态。实际情况是月球与地球，地球与太阳间交换平衡（等效于合力等零），使它们处于上述自然轨迹运动。 从太阳系原始涡旋体在运动演变中分离成核心部分和外缘环部分，环的速度不同又分离成若干环。每个环虽然角速度一样，但外缘和里侧跟中线有个相反的速度差而引起涡旋运动，它是行星形成起源。行星涡旋体同样可分离核心部分和周围的环，这些环是涡旋运动中形成卫星基础。由于各个环内外条件不同，不但分离环数和分布不同，而且所形成行星和卫星自旋轴偏向不同，形成各自特有自然现象。如地球自转轴南北与公转轨道面保持23斜度，当地球在太阳左面时自转轴北倾向于太阳，北半球处于夏季，反之地球在太阳右面时自转轴南倾向太阳，北半球处于冬季，地球在太阳前面或后面为春秋季。如图所示意。 参考书： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《三旋理论初探》王德奎著四川科技出版社2002年出版 4、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 22.12.2005 02:11
周期运动是稳定物质基本状态 陈叔瑄 周期性运动处处存在于物质运动状态之中，天体、粒子的自旋和公转具有周期性的，量子、粒子的周期变换运动和交换作用具有周期性的。而宏观涡旋体是指非外力作用下所产生的转动物体，如天体自旋和圆周曲线运动都是自然的，非人力或外力所为的。天体自旋与其中心速度同向侧速度变大，质量密度ρ变小，以使能密度w趋于均匀而质量具有弥漫趋势，如式 w=ρυ²/2=k ρ=2k/υ² 其中k为常数。反向侧速度叠加变小，质量密度变大，以使能密度趋于均匀而质量浓缩趋势，天体由弥漫外侧趋向浓缩里侧而作曲线或圆周或弦或圈态运动。如果里外侧交换平衡，则相当于作用力等零下作的曲线或圆周或弦或圈态平动。它等价牛顿力学引力与惯性离心力平衡的解释。可以说天体无不是周期性运动，包括自旋、公转和多层次公转。 一、物体周期运动 先从机械振动入手进行分析，通常外力（用手）先把弹簧变形或单摆移位，即产生位能，解除外力（放手）后，位能逐渐转化为动能，动能最大时具有速度而持续运动，但逐渐转化为位能，形成了周期性能量变换，并保持谐振，如弹簧的动能和位能之和为 E=Ea+Eb=mυ²/2+kχ²/2=mυ。²Sin²ωt+kχ。²Cos²ωt =mυ。²/2=kχ。²/2 υ=dχ/dt=-χ。ωSinωt=υ。Sinωt υ。=-χ。ω代入前式，则得 ω=2πν=√(k/m) 又如单摆（用手）移位所得的位能mgh=mgι(1-Cosθ),其中ι为摆长，放手后，位能就逐渐变换为动能，动能最大值时继续动，并逐渐转化为位能，形成了位能与动能周期性变换，如 mgh=mgι(1-Cosθ)=2mgιSin²(θ/2)≈2mgι(θ/2)²=mgχ²/2ι 其中χ为往返摆动的弦弧 χ=χ。Sinωt υ=dχ/dt=χ。ωCosωt=υ。Cosωt υ。=χ。ω E=Ea+Eb=mgχ²/2ι+mυ²/2=mgχ。²/2ι=mυ。²/2 ω=2πν=√(g/ι) 可见机械振动是能量周期性变换。由于地面物体或机械通常相对地面处于内外平衡状态，即静止状态。启动时需外加力作用才能相对运动或振动。但空气摩擦或推压（迫使空气处于周期性疏密变换）作用，振动能逐渐转化为热量，又使振动逐渐减少，最后停下来。对于非地面物体就可忽略这个问题。 地面宏观物体通常处于相对平衡静止状态，要运动就要对物体外加作用力或其它能量方式转化而成的，作用力一旦解除，物体就会停下来。牛顿力学解释为摩擦作用的结果，以解决匀速直线惯性运动问题。实际上物体什么方式运动都有过程持续性，即惯性，并非匀速直线运动特有的。物体变换频率是粒子变换频率叠加，即粒子频率或变换能之和，使宏观物体变换频率异常之大，以致波长或波动相邻峰值间距λ=υ/ν变成极小，远小于宏观物体线度，根本体现不出波动性，呈匀速直线运动。宏观物体交换能是粒子交换能hΔν之和，即hΣΔν，使总频率范围扩大，交换能也变大且复杂化，其重叠的结果失去波动性或者失去交换量子数能级属性。可见宏观物体不具有微观粒子的允许能级或量子数或波动运动属性，而处于相对静止或平动运动。 可以说稳定物质基本状态是周期性运动，那么稳定的宏观物体又如何解释？地面宏观物体内部是周期性运动不规则叠加而成的非周期性状态，外部来看是处于作用平衡而相对静止状态，其运动则要外加作用力或破坏其平衡状态才能产生运动。宏观物体可以分解为周期性叠加来分析。宏观物体是由大量粒子不规则运动构成的，平动和变换运动构成一定方式分布的。平均粒子动能是温度的本质或者内能有关的参量，变换运动叠加可改变为部分交换能，另外部分与平动合在一起构成整体上静止或匀速直线运动。可见宏观物体静止或匀速直线运动可分解为周期性交换作用和周期性变换运动的叠加。然而这样做不但没有必要，而且把问题复杂化且难以应用。这种情况下仍然采取牛顿力学处理，可使问题简化和便于应用。只要记住机械物体静止和匀速直线运动是其内部大量粒子周期性交换和周期性变换运动叠加的结果。地面物体转动是外加力矩作用或原处于地面平衡静止状态被破坏下引起的运动状态，仍然可用牛顿力学处理。 二、场质周期运动 广泛而本质地说，涡旋运动均匀趋势不仅是质量趋心成自旋体和周围万有引力场质和磁场质产生根源，而且是自旋体平衡趋势的曲线、圆周、弦、圈态运动和周期变换运动、交换作用的根源。而平衡稳定的物质运动必定处于周期性运动状态。最基本稳定物质是光量子或电磁波（同步运动电磁量子的集合），它是周期性涡旋运动浓缩质量，变换为平动运动，平动运动的极限性，又使其变换为涡旋运动，形成周期性变换运动。而且因在平动的垂直方向上是涡旋运动周期性变换方向，才能在高速平动时保持对称平衡的稳定状态。又由于周期变换情况下失去涡旋运动属性，而保持直线平动运动。这样光量子或电磁量子可以看成周期变换运动和直线平动构成的稳定运动状态的物质系统。 光量子由于自旋已与部分平动周期变换而失去自旋属性，即只存在直线平动运动和周期性变换运动，其总能是平动能与变换能之和，且各占总能一半，即 mc²=mc²/2+hν/2=hν 此式可以看成相对论与量子论统一表达式。同频率同步光量子束可用周期性电磁场波函数描述 H=H。Sin2π(νt-ι/λ) G=G。Con2π(νt-ι/λ) 其平方之和可以描述为量子束能密度或粒子数密度。其磁场强度相应于量子涡旋运动，电场强度相应于量子平动运动。也就是说同步的量子束的集体行为可以用电磁场及其电磁波来描述，在这个意义上光可以看成电磁波，是原子级的电磁波。场的描述是指定坐标系空间一点参量变化的描述，而不管经过这点的具体量子或其它物质。相对论时空实际上是场的时空，适合于描述电磁场。 磁场是高速微涡量场，电场是交换不平衡或加速场质的电磁场，引力场是涡旋运动引起的质量趋势作用场。各种场物质处于高速运动状态，它们之间即使在空间重叠也是各自独立各不相干的。光量子间相位和方位是随几的，不相干的。只能通过光滑介面实现量子间相位和方位调整。调整后的光量子束与电磁场一样可以用场能密度描述 w=k'(μH²+εG²) 其中H为磁场强度，G为电场强度，k'为常数。 电磁场从天体到微观粒子周围处处存在，大体可以分为天体级电磁波、物体级的微波和无线电波、分子级红外线、原子外壳层级的可见光和紫外线、原子内壳层级的x射线、原子核级的γ射线等。愈后面变换频率愈高，愈呈粒子性或量子性。如原子级辐射的可见光量子由各个原子发射，其相位和方位都是随几的，各不相干的。只有经过光滑介面作用实现相位和方位调整而处于较同步运动状态。这时可以用上式描述能密度。然而周期性运动的微观粒子的作用不同于宏观物体的作用，描述根本不能套用牛顿力学，只能采取能量描述。稳定物体间作用力本质是能量交换，且总能不变性。因此量子入射光滑介面时，相位是随几的，即动能改变量不同，而交换能量一致性，只能通过停留介面时间来调节的。动能改变量ΔE愈大，接触时间Δt愈小，或者动能改变量ΔE愈小，接触时间Δt愈大，两者乘积为常数 h=ΔE•Δt 电磁场主要应用于能量或力传输（低频率高压强电状态）和电磁信号信息（高频低压弱电状态）传播的两方面应用，对于此文来说主要是后者，即电磁周期性运动中对信号信息的传播。高频率电磁场或电磁波所具有量子性愈强，愈不易被地面或大气所吸收，传播距离愈远。因此短波比长波传播的距离要远。声音或图像可以变换为控制电磁波发射的辐度（即产生量子数密度）或频率（即辐射前重叠上电磁变换频率）以便声、图随高频率电磁波传播。接收时作相反的控制，取出声、图的信号信息。 三、粒子周期运动 微涡旋中心平均速度小于光速，则有部分平动与周期变换转化为其它能量，如交换能量、磁能等方式。光量子在介质中速度减少，就是部分能量转化为交换能。一般更低速涡旋体变换能量形式更加复杂，因为速度愈低，中心质量密度愈高，向外弥漫愈强愈快，相应地交换或正反运动愈强愈快，构成微涡旋类型愈繁杂，如构成高速的磁场质、量子和低速的粒子、实物等。高速微涡旋中心速度与微旋轴平行，且易沿着涡旋轴向移动，构成沿轴螺旋线从一端出另一端入磁力线或磁场质。高速微涡旋中心速度与微旋轴垂直，则构成量子辐射出去。 涡旋体运动平衡趋势有三类：第一类浓缩与弥漫正反平衡趋势所形成的交换，质量愈大弥漫愈快，平衡时交换频率或交换能相应也愈大。第二类涡旋运动逐渐浓缩质量，若总质量不变，即平动能变换为涡旋能过程。体积小或密度高到一定限度，就要弥漫，即涡旋能逐渐变换为平动能过程。达到极限速度，速度不能再增大，则往涡旋运动变换，形成了周期性变换，变换能用变换频率来定义的。第三类涡旋体中心速度与自旋速度构成同反向重叠，同向重叠弥漫与反向重叠浓缩，同向侧趋于反向侧，构成涡旋体作圆周、椭圆、弦、环、圈态等曲线运动。 如果涡旋总质量不变，那么涡旋处于稳定的自旋和公转运动。涡旋体每一点自旋中都经历弥漫和浓缩周期过程，自转一周中心所经过弧线（或线速度）与公转半径和角度（或角速度）成正比。其线速度就是涡旋体的中心速度υ，角速度等于涡旋体角速度ω。即 υ=rω=2πνr 若r为公转半径，其倒数可以用来表示曲率程度，即半径愈大即弯曲程度愈小。半径反比于ω为自旋角速度，而正比于中心速度υ，说明角速度愈大，中心速度愈小，曲率愈大，相应圆周愈小。 微观粒子存在自旋、平动的运动外，还存在周期性变换和交换等运动。微观粒子存在自旋而使其沿着曲线或圆周或弦或环或圈态轨迹运动，其运动状态与粒子内质量分布、自旋角速度、中心平动速度、周围交换作用等情况密切相关的。交换平衡时壳粒自旋与公转处于上述自然的圆周运动。粒子存在交换能，交换特点是有物质吸收和放射，或物质进出先后周期，微观两粒子交换中只有一粒子放射物质到达刚好是另一粒子吸收，反之一样，才具有同步有效的交换作用。这就需要两者交换频率整数倍，且相位相反轨迹上运动。即微观粒子间作用要在交换频率整数倍驻波的波节轨迹才能处于交换平衡的自然圆周运动，或一定能级圆周轨道（原子核运动，使其不是正圆的椭圆轨迹运动）上稳定运动。 对于一般同类同质量的微观粒子束粒子数密度（或几率密度）同样可以用波函数描述，即 ф=ф。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι) 其中E=hν，p=h/λ。同样可以用薛定锷波动方程描述。但同类微观粒子，如同元素原子形成的环境条件不同，原子质量不可能完全一样，而存在原子质量差异，即存在一定分布，所谓原子量实际上是同元素原子质量的平均值。这样同类微观粒子束的粒子质量很难一致，为此采取一个粒子出现几率数密度及其波函数描述更妥当。它等价于量子力学波函数和几率密度的解释。 粒子是涡旋体，其周围包含各种各样交换场质周期状态。场质多半是连续性物质或量子组合状态，如引力场、磁场、电场、电磁场、强作用场、弱作用场等。强作用场是原子核内核粒子或重粒子间交换作用场，弱作用场是轻粒子间交换作用场，电磁场是重粒子与轻粒子间交换作用场。交换作用场质通常要求粒子质量相等或整数倍，才能同步平衡交换，交换中构成粒子，如强作用的介子，电磁作用的量子等。衰变是指原子核碎片或变子（重粒子、轻粒子等基本粒子）不稳定不平衡状态趋向稳定平衡状态的过程，使碎片分裂、分离、放射、辐射等。 参考书： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 （此文发表于《中华名人文论大全》文献论文集中，并获特等奖）

作者: chenshuxuan 时间: 22.12.2005 02:16
周期运动是稳定物质基本状态 陈叔瑄 周期性运动处处存在于物质运动状态之中，天体、粒子的自旋和公转具有周期性的，量子、粒子的周期变换运动和交换作用具有周期性的。而宏观涡旋体是指非外力作用下所产生的转动物体，如天体自旋和圆周曲线运动都是自然的，非人力或外力所为的。天体自旋与其中心速度同向侧速度变大，质量密度ρ变小，以使能密度w趋于均匀而质量具有弥漫趋势，如式 w=ρυ²/2=k ρ=2k/υ² 其中k为常数。反向侧速度叠加变小，质量密度变大，以使能密度趋于均匀而质量浓缩趋势，天体由弥漫外侧趋向浓缩里侧而作曲线或圆周或弦或圈态运动。如果里外侧交换平衡，则相当于作用力等零下作的曲线或圆周或弦或圈态平动。它等价牛顿力学引力与惯性离心力平衡的解释。可以说天体无不是周期性运动，包括自旋、公转和多层次公转。 一、物体周期运动 先从机械振动入手进行分析，通常外力（用手）先把弹簧变形或单摆移位，即产生位能，解除外力（放手）后，位能逐渐转化为动能，动能最大时具有速度而持续运动，但逐渐转化为位能，形成了周期性能量变换，并保持谐振，如弹簧的动能和位能之和为 E=Ea+Eb=mυ²/2+kχ²/2=mυ。²Sin²ωt+kχ。²Cos²ωt =mυ。²/2=kχ。²/2 υ=dχ/dt=-χ。ωSinωt=υ。Sinωt υ。=-χ。ω代入前式，则得 ω=2πν=√(k/m) 又如单摆（用手）移位所得的位能mgh=mgι(1-Cosθ),其中ι为摆长，放手后，位能就逐渐变换为动能，动能最大值时继续动，并逐渐转化为位能，形成了位能与动能周期性变换，如 mgh=mgι(1-Cosθ)=2mgιSin²(θ/2)≈2mgι(θ/2)²=mgχ²/2ι 其中χ为往返摆动的弦弧 χ=χ。Sinωt υ=dχ/dt=χ。ωCosωt=υ。Cosωt υ。=χ。ω E=Ea+Eb=mgχ²/2ι+mυ²/2=mgχ。²/2ι=mυ。²/2 ω=2πν=√(g/ι) 可见机械振动是能量周期性变换。由于地面物体或机械通常相对地面处于内外平衡状态，即静止状态。启动时需外加力作用才能相对运动或振动。但空气摩擦或推压（迫使空气处于周期性疏密变换）作用，振动能逐渐转化为热量，又使振动逐渐减少，最后停下来。对于非地面物体就可忽略这个问题。 地面宏观物体通常处于相对平衡静止状态，要运动就要对物体外加作用力或其它能量方式转化而成的，作用力一旦解除，物体就会停下来。牛顿力学解释为摩擦作用的结果，以解决匀速直线惯性运动问题。实际上物体什么方式运动都有过程持续性，即惯性，并非匀速直线运动特有的。物体变换频率是粒子变换频率叠加，即粒子频率或变换能之和，使宏观物体变换频率异常之大，以致波长或波动相邻峰值间距λ=υ/ν变成极小，远小于宏观物体线度，根本体现不出波动性，呈匀速直线运动。宏观物体交换能是粒子交换能hΔν之和，即hΣΔν，使总频率范围扩大，交换能也变大且复杂化，其重叠的结果失去波动性或者失去交换量子数能级属性。可见宏观物体不具有微观粒子的允许能级或量子数或波动运动属性，而处于相对静止或平动运动。 可以说稳定物质基本状态是周期性运动，那么稳定的宏观物体又如何解释？地面宏观物体内部是周期性运动不规则叠加而成的非周期性状态，外部来看是处于作用平衡而相对静止状态，其运动则要外加作用力或破坏其平衡状态才能产生运动。宏观物体可以分解为周期性叠加来分析。宏观物体是由大量粒子不规则运动构成的，平动和变换运动构成一定方式分布的。平均粒子动能是温度的本质或者内能有关的参量，变换运动叠加可改变为部分交换能，另外部分与平动合在一起构成整体上静止或匀速直线运动。可见宏观物体静止或匀速直线运动可分解为周期性交换作用和周期性变换运动的叠加。然而这样做不但没有必要，而且把问题复杂化且难以应用。这种情况下仍然采取牛顿力学处理，可使问题简化和便于应用。只要记住机械物体静止和匀速直线运动是其内部大量粒子周期性交换和周期性变换运动叠加的结果。地面物体转动是外加力矩作用或原处于地面平衡静止状态被破坏下引起的运动状态，仍然可用牛顿力学处理。 二、场质周期运动 广泛而本质地说，涡旋运动均匀趋势不仅是质量趋心成自旋体和周围万有引力场质和磁场质产生根源，而且是自旋体平衡趋势的曲线、圆周、弦、圈态运动和周期变换运动、交换作用的根源。而平衡稳定的物质运动必定处于周期性运动状态。最基本稳定物质是光量子或电磁波（同步运动电磁量子的集合），它是周期性涡旋运动浓缩质量，变换为平动运动，平动运动的极限性，又使其变换为涡旋运动，形成周期性变换运动。而且因在平动的垂直方向上是涡旋运动周期性变换方向，才能在高速平动时保持对称平衡的稳定状态。又由于周期变换情况下失去涡旋运动属性，而保持直线平动运动。这样光量子或电磁量子可以看成周期变换运动和直线平动构成的稳定运动状态的物质系统。 光量子由于自旋已与部分平动周期变换而失去自旋属性，即只存在直线平动运动和周期性变换运动，其总能是平动能与变换能之和，且各占总能一半，即 mc²=mc²/2+hν/2=hν 此式可以看成相对论与量子论统一表达式。同频率同步光量子束可用周期性电磁场波函数描述 H=H。Sin2π(νt-ι/λ) G=G。Con2π(νt-ι/λ) 其平方之和可以描述为量子束能密度或粒子数密度。其磁场强度相应于量子涡旋运动，电场强度相应于量子平动运动。也就是说同步的量子束的集体行为可以用电磁场及其电磁波来描述，在这个意义上光可以看成电磁波，是原子级的电磁波。场的描述是指定坐标系空间一点参量变化的描述，而不管经过这点的具体量子或其它物质。相对论时空实际上是场的时空，适合于描述电磁场。 磁场是高速微涡量场，电场是交换不平衡或加速场质的电磁场，引力场是涡旋运动引起的质量趋势作用场。各种场物质处于高速运动状态，它们之间即使在空间重叠也是各自独立各不相干的。光量子间相位和方位是随几的，不相干的。只能通过光滑介面实现量子间相位和方位调整。调整后的光量子束与电磁场一样可以用场能密度描述 w=k'(μH²+εG²) 其中H为磁场强度，G为电场强度，k'为常数。 电磁场从天体到微观粒子周围处处存在，大体可以分为天体级电磁波、物体级的微波和无线电波、分子级红外线、原子外壳层级的可见光和紫外线、原子内壳层级的x射线、原子核级的γ射线等。愈后面变换频率愈高，愈呈粒子性或量子性。如原子级辐射的可见光量子由各个原子发射，其相位和方位都是随几的，各不相干的。只有经过光滑介面作用实现相位和方位调整而处于较同步运动状态。这时可以用上式描述能密度。然而周期性运动的微观粒子的作用不同于宏观物体的作用，描述根本不能套用牛顿力学，只能采取能量描述。稳定物体间作用力本质是能量交换，且总能不变性。因此量子入射光滑介面时，相位是随几的，即动能改变量不同，而交换能量一致性，只能通过停留介面时间来调节的。动能改变量ΔE愈大，接触时间Δt愈小，或者动能改变量ΔE愈小，接触时间Δt愈大，两者乘积为常数 h=ΔE•Δt 电磁场主要应用于能量或力传输（低频率高压强电状态）和电磁信号信息（高频低压弱电状态）传播的两方面应用，对于此文来说主要是后者，即电磁周期性运动中对信号信息的传播。高频率电磁场或电磁波所具有量子性愈强，愈不易被地面或大气所吸收，传播距离愈远。因此短波比长波传播的距离要远。声音或图像可以变换为控制电磁波发射的辐度（即产生量子数密度）或频率（即辐射前重叠上电磁变换频率）以便声、图随高频率电磁波传播。接收时作相反的控制，取出声、图的信号信息。 三、粒子周期运动 微涡旋中心平均速度小于光速，则有部分平动与周期变换转化为其它能量，如交换能量、磁能等方式。光量子在介质中速度减少，就是部分能量转化为交换能。一般更低速涡旋体变换能量形式更加复杂，因为速度愈低，中心质量密度愈高，向外弥漫愈强愈快，相应地交换或正反运动愈强愈快，构成微涡旋类型愈繁杂，如构成高速的磁场质、量子和低速的粒子、实物等。高速微涡旋中心速度与微旋轴平行，且易沿着涡旋轴向移动，构成沿轴螺旋线从一端出另一端入磁力线或磁场质。高速微涡旋中心速度与微旋轴垂直，则构成量子辐射出去。 涡旋体运动平衡趋势有三类：第一类浓缩与弥漫正反平衡趋势所形成的交换，质量愈大弥漫愈快，平衡时交换频率或交换能相应也愈大。第二类涡旋运动逐渐浓缩质量，若总质量不变，即平动能变换为涡旋能过程。体积小或密度高到一定限度，就要弥漫，即涡旋能逐渐变换为平动能过程。达到极限速度，速度不能再增大，则往涡旋运动变换，形成了周期性变换，变换能用变换频率来定义的。第三类涡旋体中心速度与自旋速度构成同反向重叠，同向重叠弥漫与反向重叠浓缩，同向侧趋于反向侧，构成涡旋体作圆周、椭圆、弦、环、圈态等曲线运动。 如果涡旋总质量不变，那么涡旋处于稳定的自旋和公转运动。涡旋体每一点自旋中都经历弥漫和浓缩周期过程，自转一周中心所经过弧线（或线速度）与公转半径和角度（或角速度）成正比。其线速度就是涡旋体的中心速度υ，角速度等于涡旋体角速度ω。即 υ=rω=2πνr 若r为公转半径，其倒数可以用来表示曲率程度，即半径愈大即弯曲程度愈小。半径反比于ω为自旋角速度，而正比于中心速度υ，说明角速度愈大，中心速度愈小，曲率愈大，相应圆周愈小。 微观粒子存在自旋、平动的运动外，还存在周期性变换和交换等运动。微观粒子存在自旋而使其沿着曲线或圆周或弦或环或圈态轨迹运动，其运动状态与粒子内质量分布、自旋角速度、中心平动速度、周围交换作用等情况密切相关的。交换平衡时壳粒自旋与公转处于上述自然的圆周运动。粒子存在交换能，交换特点是有物质吸收和放射，或物质进出先后周期，微观两粒子交换中只有一粒子放射物质到达刚好是另一粒子吸收，反之一样，才具有同步有效的交换作用。这就需要两者交换频率整数倍，且相位相反轨迹上运动。即微观粒子间作用要在交换频率整数倍驻波的波节轨迹才能处于交换平衡的自然圆周运动，或一定能级圆周轨道（原子核运动，使其不是正圆的椭圆轨迹运动）上稳定运动。 对于一般同类同质量的微观粒子束粒子数密度（或几率密度）同样可以用波函数描述，即 ф=ф。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι) 其中E=hν，p=h/λ。同样可以用薛定锷波动方程描述。但同类微观粒子，如同元素原子形成的环境条件不同，原子质量不可能完全一样，而存在原子质量差异，即存在一定分布，所谓原子量实际上是同元素原子质量的平均值。这样同类微观粒子束的粒子质量很难一致，为此采取一个粒子出现几率数密度及其波函数描述更妥当。它等价于量子力学波函数和几率密度的解释。 粒子是涡旋体，其周围包含各种各样交换场质周期状态。场质多半是连续性物质或量子组合状态，如引力场、磁场、电场、电磁场、强作用场、弱作用场等。强作用场是原子核内核粒子或重粒子间交换作用场，弱作用场是轻粒子间交换作用场，电磁场是重粒子与轻粒子间交换作用场。交换作用场质通常要求粒子质量相等或整数倍，才能同步平衡交换，交换中构成粒子，如强作用的介子，电磁作用的量子等。衰变是指原子核碎片或变子（重粒子、轻粒子等基本粒子）不稳定不平衡状态趋向稳定平衡状态的过程，使碎片分裂、分离、放射、辐射等。 参考书： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 （此文发表于《中华名人文论大全》文献论文集中，并获特等奖）

作者: chenshuxuan 时间: 22.12.2005 02:33
力的本质是能量交换和趋势 陈叔瑄 宇宙物体几乎没有孤立存在，总是跟周围物体不可分割地联系在一起，并一起作整体运动。如地球表面物体处于四周能量交换平衡状态，并跟着地球运动。地球表面物体间通常可以处于交换平衡静止状态，要使某一物体移动，就需要对其施力（即交换能量）或能量变换转化。要使地面物体产生相对地面平动，施以作用力或内能等转化为机械能或平动能，速度逐渐增大或作加速运动。当所施作用力与摩擦力平衡或所消耗内能足以抵消摩擦能量，而保持直线匀速平动。实际上地面物体机械转动也是如此，外加力矩或消耗内能等转化为转动机械运动能量，所加的外力矩或内能等足够抵消内能等消耗，就能维持转动。一旦作用力解除或停止提供内能等，就会逐渐停下来，并处于相对静止平衡状态。 一、机械交换作用 首先、牛顿力学第三定律的作用与反作用实际上是受力物体与施力物体间能量交换，是受力物体得到动能，并以其它能量交换给施力物体的表达式。这正是作用与反作用量值相等、方向相反、作用在不同物体上的本质所在。其次、如果受力物体得到动能，其动能改变量对位移量之比定义为牛顿力。那么 F=dE/dl=dmυ²/dl=dmυ/dt=dp/dt p=mυ为动量。这是牛顿第二定律表达式。还可以扩大为动能改变量对角移比值定义为力矩。 M=dE/dθ=dmυ²/dθ=dmr²ω²/dθ=dJω/dt=dN/dt N=Jω为角动量¸J=mr²为转动惯量,广义的转动惯量为J=kmr²。第三、当F等于零时，速度等于零或常数，即保持静止或匀速直线的惯性运动，为牛顿第一定律。M等零时，角速度等零或常数，即静止或匀角速度或r²ω为常数的螺旋运动。这里关键问题是能量交换必需有一方得到动能，如果双方交换能量而没有任何一方获得动能又如何呢，它只是不产生机械运动的相互作用或机械平衡状态。 机械平动或转动时如果能略去摩擦，那么其启动之后就能维持原有运动状态，即所谓惯性运动。如果在对称物体转动轴的一点上施一作用力矩，该转动物体就会产生进动和章动。如迴旋仪或陀螺在地面转动时，其重力可分解为轴上和垂直轴两个分量，自旋速度与垂直轴分量同向侧叠加具有弥漫趋势，反向侧叠加具有浓缩趋势，使同向侧趋向反向侧而产生进动。进动速度又与陀螺自旋存在正反向，使正向侧趋向反向侧的章动。但章动向反向侧，即趋向垂直地面轴，同时重力垂直轴分量减少，进动和章动相应减少。等零时，重力要恢复原状趋势，继续引起进动和章动，直到这些运动能量全部消耗于摩擦能量上。可见自转、进动、章动是转动趋势或作用的不同方式。 运动的自旋体的核心速度与其自旋两侧速度叠加必存在同向侧和反向侧，同向侧弥漫趋势必趋向反向侧浓缩趋势，使运动自旋体沿圆周或圈线或弦运动，甚至环运动。这就是圈体或弦存在的根据，也是三旋运动存在的根源。牛顿力学实际上是宏观机械力学，实际上是对宏观物体或机械作“功”，即主要考察能量交换中可产生动能差或受力物体方面运动的一门科学。力可以用动能差或“功”对物体位移比值来定义的。力矩可以用动能差或“功”对角移的比值来定义的。功率即做功效率是动能差或“功”对时间的比值来定义的。机械通常由重力、弹性力、热膨胀力等做功，改变物体运动状态或动能值。它受引力趋势和外力作用原理支配。 能量交换方式不同所形成物体运动方式也不同，最基本的有原子核重粒子间强交换作用，轻粒子间弱交换作用，轻重粒子间电磁交换作用。原子、分子间交换电磁作用（甚至粒子存在小粒子交换作用，它是实物不同物态、化学、生命产生的根本），粒子和实物间交换作用，实物间交换作用，天体和实物间重力作用，天体间万有引力作用等不同级别交换。牛顿力学研究最多的是实物体间与实物天体间交换作用，并引起受力物体运动状态变化。这类实物体之间作用主要是重力作用、摩擦作用、弹性（推、拉、压、举、碰撞等）作用，可以用牛顿力学描述。宏观物体或机械是由大量不规则运动的粒子组成的，通常情况处于交换平衡的相对静止状态，只有外加作用力下才发生平动或外加力矩下转动。一旦处于直线平动或转动运动状态，若能全部解除所有作用力，那么就能保持其直线平动或转动运动，即所谓惯性，如牛顿力学描述。 作用力只是能量交换的两方面中可以产生动能改变量的一个方面。对于没有产生动能改变量的交换，不在牛顿力学范围里讨论。 实物体内分子粒子间交换作用形式不同则构成不同的物态，气态的粒子实际上是独立的不规则运动，但通常只受地面重力作用或容器作用而受到运动范围限制，它跟容器壁交换作用可以对其做功。液体内分子或粒子通过（电磁）场质交换而联系成体的。固体内分子或粒子通过更小壳粒或粒子交换联结成体的。固体或液体可通过加热或其它办法气化，并产生体积膨胀，推动物体运动。分子粒子和实物体交换作用，尤其固体或液体加热气化的体积膨胀（包括蒸汽机、内燃机、喷气机等）引起对物体作用或做功，构成机械动力，可以用热力学能量转化（变换）和趋势描述。 二、场质趋势作用 实物体是以涡旋运动成形为基础的，周围存在引力场质、磁场质、电场质等。若实物体两侧场质重叠而出现不平衡或不对称时，就会在场质趋匀平衡趋势中促使或推动实物体移动，即场质趋势的作用。如两涡旋体浓缩质量场质相邻一侧反向重叠具有浓缩状态，而外侧同向重叠具有弥漫状态，弥漫状态侧有向浓缩状态侧趋势，促使涡旋体向邻侧移动靠近，即相吸。实物体不同侧周围电场质或磁场质重叠出现不平衡，也同样在平衡趋势中推动实物体移动，是另两类场质趋势作用。 电是粒子（原子核、原子、分子等）破裂时产生的交换不平衡或加速场质状态的现象，带电体运动可产生磁环或涡旋环场质状态的现象，这些带电磁物体周围或两侧场质叠加出现不平衡，就会推动此物体运动，即电磁能转化为机械运动。反之机械交换作用于某些电磁体也会产生电流或电磁场质。电磁应用于电力和电讯两大方面，电讯方面主要是通过导线或电磁波来传递信息，如声音、文字、图像、数码等的弱电设备，主要是高频信息的传递，将音频重叠在高频信号上实现信息传递。电力方面主要通过机械能量转化变换为电磁能，因为机械运动难以产生高频，只能利用低频高能在导线上传输，低频可以减少辐射，高压可以减少电流在导线上热消耗。因此电力主要任务是能量传输和能量转化变换，实现对机械做功或远距离的能量或功的传输。 对于自旋与部分平动周期性变换运动的光量子来说，其总能由周期变换能和直线平动能组成的，并各占一半。如果光量子在运动途径上遇到介质表面作用时状态将是如何？量子只有周期性变换运动和平动运动，没有固定自旋，因此只能直线平动运动。量子束入射光滑介面(光密介质)，在入射的前半周内（相当于在地面的陀螺）若外侧与速度同向则倾向于平行介面，停留到完全平行时才反射，从而实现反射光的相位和方位调整。同时光滑介面对光量子只有垂直向上作用（与入射相反），而水平方向一样，因此反射角等于入射角。入射的后半周若外侧与中心速度反向则倾向于垂直介面，并停留到收缩成点状折射到介质中，也起到相位和方位调整作用。同时使量子先入射部分受到介面交换作用产生偏向介面垂线角度，使折射角度小于入射角度。量子多了一项与介质的交换能，量子在介质中速度变慢。可见周期性变换粒子与宏观物体介面碰撞时，能量交换而维持量子总能量不变性，停留在介面交换时间与动能改变量乘积成常数，起了相位和方位调整作用。 《广义力》一文指出，一般作用力是能量交换作用，且可产生动能改变量或对外做功方面。但交换方式多种多样，包含众多的不引起动能改变量的交换，如原子核重粒子间强交换作用，轻粒子间弱交换作用，重粒子与轻粒子间电磁交换。原子核破裂产生不稳定粒子，在平衡对称趋势中衰变（甚至多次衰变）成较稳定粒子或被原子所吸收。万有引力、重力、电力、磁力等是平衡趋势作用，分子间场质交换作用、原子核与壳粒间电磁作用、重粒子间强作用、轻子间弱作用等是交换作用，属于趋向平衡稳定状态的主动力作用。前面所述摩擦作用力、弹性作用力（推、拉、压、举、碰撞）、热膨胀作用力等属于破坏平衡稳定状态的被动力。但不管怎么样，它们都要用能量变换、交换、递传来描述。 各种同场质重叠所产生的平衡趋势作用，如引力、磁性、电性、电磁性、强作用、弱作用等。实际上天体、原子、原子核的涡旋浓缩趋势是建交在前者基础上进步浓缩，因此后者质量密度要比前者高得多。浓缩使同类的邻近时，外侧同向重叠趋向邻侧反向重叠的相当于吸引力作用，如万有引力、电磁作用、强作用（附带弱作用）为不同层次、级别的浓缩重叠作用。对于运动涡旋体间浓缩趋势跟其相对运动状态密切相关的，运动方向与趋势垂直时，而处于螺线式运动，只有速度足够大到一定程度，才能维持圆周运动。平衡趋势使其又处于交换状态，甚至交换平衡状态，可见交换是建立在涡旋浓缩重叠作用基础上平衡趋势中形成的。涡旋体运动必存在自旋速度与中心速度的正反向，使其沿着圆周或环或弦或圈态等曲线运动。如果涡旋体曲线运动刚好是其与核心体浓缩重叠趋势等零，即交换平衡状态时，则处于允许的稳定轨道上运动，并构成稳定的元素原子运动结构状态，即受交换同步及整数倍原理支配。 三、微观粒子作用 广义力的交换同步及整数倍原理应当以相互作用的能量变换或交换来描述更为合理，而交换涉及交换频率、强度、成分、速度和平衡程度等到情况。如果交换只是能量子，而且不只是电磁量子交换，是更广泛意义的能量子，如介子是强作用交换的能量子。那么弱作用的应该是比电磁量子更弱小的能量子，如中微子或微子之类粒子交换。但由于至今尚未有观察中性粒子有效工具，目前很难证实。不过从粒子涡旋形成的，通常具有磁性观念出发，相信不久将来定会找到磁感应材料或磁敏材料来观察中性粒子行迹。这类设备发明将跟现代加速器相比美。但不管怎么样，交换能量子描述广义力可能是较佳方案。 微观粒子与宏观物体不同完全在于其运动周期性变换和周期性交换作用，不是牛顿力学的宏观物体静止和匀速直线运动。因为宏观物体是大量不规则粒子运动的重叠，根本体现不了周期性运动状态。交换本身虽然存在交换频率、相位、方位、强度、纯度（单纯程度）等问题，而宏观交换是由大量粒子间交换组成的，其频率、相位、方位、强度各式各样的复杂结合，根本体现不出周期性交换频率、相位、方位、波动强度的特性。如《质能再论》一文所指出的交换能是总能减去平动能与周期变换能来描述更为妥当 ΔE=Δhν=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²) 质量愈大或速度愈小，交换能或交换频率愈大愈杂，宏观物体失去周期变换与交换属性。 微观粒子情况则完全不同，除了平动和自旋外，具有明显的周期性变换运动和周期性交换作用。但又不同于量子只有平动和周期性变换运动，它比量子至少又多了自旋运动和交换作用，而且不同类型的粒子具有不同方式的运动与交换。ΔE包含能量差或交换频率差或质量乘以速度平方差，那么粒子愈轻，即质量愈小，交换强度愈弱，正如强（交换）作用、电磁（交换）作用、弱（交换）作用间的关系。强作用产生于重粒子之间交换，质量大交换作用强。弱作用产生于轻粒子之间交换，质量小交换作用弱。电磁作用产生于重轻粒子之间交换作用，质量介于两者之间。这样可将三种作用。甚至万有引力等统一于以浓缩为主的交换观念之中，强作用强度设为1，电磁作用则为1/137，弱作用则为10&sup-14。 形成上述强、弱、电磁三类作用统一表达式。强度比值是由强作用公式2πf²/hc≈1和弱作用公式2πg²/hc，以及电磁作用公式μce²/2h=1/137等计算得到的，f、g‘荷’实际上是强、弱交换场质总量，称为强、弱交换荷，相当于电荷是电场质总量类似，可以用交换场散度描述。电磁交换是重轻粒子间的交换，又与电场与磁场联系起来的公式，比较特殊，但仍跟电荷平方有关，即强、弱场质交换描述参量。如果改写成相应关系式，则 2πě²/hc=μce²/2h ě²=μc²e²/4π 其中ě可以看成电磁交换荷或称电磁交换荷。“荷”为交换总量，其交换强度总量除以球面积，即单位面积交换量来表示。 对于量子来说，与介质或介面交换作用可表达为 ΔEΔt=ΔhνΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ=h/2π 即量子能量改变量与介质或介面交换作用时间成反比，对介面来说量子动能改变量（同时表示交换能）愈大则交换作用时间愈短，反之亦然。而对介质中交换取决于介质结构性质，有的介质可使量子方位（偏振）旋转，有的介质只许某方位（偏振）通过，有的介质内分子质量统计性而交换中递换出散射量子等。对于一般粒子来说除平动、周期变换能外，还存在自旋、磁性等其它能量形式。因此其交换能比量子要小，或者用动能改变量表达的上式应改写为 ΔEΔt=ΔhνΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ≥h/2π 若用于表达粒子间交换作用，由于元素原子或分子质量统计性，交换能存在差异，即交换频率变宽变杂，相应交换所需时间变短。测量实际上也是一种交换作用，因此所谓测不准关系实质是交换能或能量上下限愈大相应交换频率愈宽愈杂，即愈不准确，交换作用机会增多，即所需交换时间愈短或测量时间愈准确。 参考资料： 1，《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2，《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3，《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 22.12.2005 02:45
天体周期演变论 陈叔瑄 　　天体的知识和原子的知识主要来自光谱及光的现象，并逐渐往红外线、电磁波谱范围扩大。实际上还可往紫外线、Ｘ射线范围扩大，所得到知识也必然扩大。如果说可见光谱主要来自原子，红外光谱主要来自分子级粒子，那么电磁波谱则可来自于更大的天体，如宇宙尘、宇宙石块、宇宙星体及其内部质块等。紫外光谱．Ｘ射线、γ射线来自原子内层或核辐射。扩大光谱范围的探测就会进一步扩大天体的知识。光谱与光度不仅是研究天体重要依据，而且也是研究原子结构的重要依据。天体辐射的光谱普遍存在哈勃所发现的规律，即天体辐射光谱红移与天体距太阳系或地球距离成正比 　　　　　　　　　　Ｚ＝Ｈｒ 其中Ｚ为红移量，ｒ为红移天体的距离，Ｈ为比例系数，称为哈勃常数。这个关系是光子运行过程中因周期性地跟周围场质变换或交换而转化为场物质。光子距离光年、万光年、甚至亿光年的运行，其周期变换能逐渐转化为平动能而使变换频率降低，即红移。称为红移变换原理 这个现象在地面，甚至太阳系这样短距离来说几乎觉察不到，只能在河外星系中才有明显的光子变换能量减少或红移，并往较低频电磁波，甚至最后化作平动连续场质转变。宇宙中的连续场质被涡旋体浓缩，又从光热等辐射转化场物质而得到补充。目前多数天文学家引用声学中多普勒效应来解释红移，认为红移是天体退行速度引起的，提出“宇宙学红移”、“速度红移”、“局域多普勒红移”等。也有不少天文学家不以这种传统观念解释红移，如“引力红移”、“本征红移”、“光子老化”之说，引力红移认为红移量正比于辐射源所在地的引力势。本征红移认为红移是星体内部性质所决定的，只有光子老化和本征观念与本文观念接近，比较自然。 红移按声学多普勒效应解释存在许多困难，首先３Ｃ１２０星系速度达到光速的４倍，１９７７年前还发现类似星体３Ｃ２７３、３Ｃ３４５和３Ｃ２７９各自的两组成部分的分离速度分别达到光速的７倍、１０倍和１９倍，后来又发现系列类星体的两子源分离速度均达到光速七、八倍。这是不可能的，证明红移的退行速度解释不成立。实际上麦克尔逊干涉仪已经证明了这一点，麦克尔逊干涉仪相对光源运动的一臂换成另一臂，即转过９０度的干涉条纹没有移动，表明干涉条纹移动与光源运动无关，从根本上否定声学多普勒效应在光领域中的适用性。 一、天体模型 　　宇宙成形物质起源于涡旋运动，涡旋运动趋匀中浓缩质量，由于中心速度，涡旋角速度和周围环境条件不同而构成了宇宙间各式各样物质状态，量子、粒子和天体是其基本物质形态。中心绝对速度愈低天体愈庞大且密度愈高或结构愈杂，绝对速度除极限速度及光速可测外（因为极限速度及光速对任何参考系不变性），其他物体的绝对速度难以确定，通常以愈庞大天体中心愈接近绝对速度零来确定的。太阳比地球，而银河核心比太阳更接近绝对零速度。绝对零速度永远达不到的，正如绝对零温度永远达不到类似的。宇宙物质状态有场质态、实物态（包括地面气态、液态、固态）、星质态等三大类。而天体是属于星质态，是低速高密度高温的物质状态，是恒星整体和行星、卫星内部的物质状态，因为天体通常绝对速度较低，涡旋运动使其高密度浓缩质量（不是地面实物态和场质所能比拟的）。 　　涡旋体自旋能密度趋匀而具有质量趋向中心的趋势，使涡旋体之间靠拢并结合成体，这种质量趋于中心的趋势就是宇宙间万有引力存在的根源。这种趋势使周围连续场物质向中心流动，构成了涡旋体周围趋向中心场物质或者万有引力场，而场物质趋于中心分布跟中心涡旋体形状和运动状态密切相关的。涡旋体质量密度分布公式 ρ＝２ｋ／（ｒ²＋αＺ²）ω² 其中α为形状系数。α＝１为球形，α＞１为橄榄形或棒形，α＜１为铁饼形，若中心移动则上述形状稍微变化。此式还表示ｒ²＋αＺ²愈小，天体密度愈大，即愈近中心的质量密度愈大，在ｒ²＋αＺ²＝０处有质量密度趋于无穷大的趋势。可见，涡旋体具有无限趋心潜力，是引力存在根源。 涡旋体不可能无限浓缩质量而中心必定移动，且产生非常激烈的核心与周围星质递换运动和向外弥散质量，构成正反流态又使其微旋化，并产生量子、粒子、天体及其质块等，量子的高速运动使其向外辐射。此外，以涡旋运动浓缩质量为基础的宇宙模型，又由于中心质量不可能无限大，而以某些方式往外扩散，包括弥散、辐射、膨胀、喷射、爆炸等方式，在一定情况下再浓缩。在不同的天体演化历史过程的形式不尽相同。现有天体的各种各样形状是宇宙天体不同演化阶段的历史见证。可以说宇宙天体就是涡旋运动基础上周期性前进的演化过程。由于宇宙天体密度有极限性，在这种情况下天体范围愈大，ω相应愈小或旋转变换周期Ｔ愈大，其时空尺度也愈大，而且尺度远大于人类使用的时间和范围尺度。如天体时间尺度是年、万年、亿年和空间范围尺度是光年、万光年、亿光年等，其引力范围尺度也是如此。 　　在天体涡旋运动中，所形成微涡旋粒子，大涡旋质块和交换场质跟在天体涡旋规则运动，同时都有一些不规则运动，它们之间靠周围交换联系着。这些微涡旋或微粒不规则运动就具有内能或温度性质。由于内部运动激烈，不规则性平均动能常很高，即温度很高，而且愈靠近中心粒子质量密度愈高，且不规则运动也愈激烈，相应温度愈高。粒子间联系愈强或交换量子密度及能量也愈高，有的甚至联结成质块。靠近中心质块趋于中心移动而挤压原中心质块等抛射过程中，使天体以某种形式爆发并辐射能量，甚至将表面已构成较轻的粒子抛向空间，构成恒星天体表面火焰状或米粒状，如太阳色球和日冕就是如此形成的。不同的恒星体虽然都有大体上述过程，但所辐射能量或米粒因其演化条件和过程不同而不同的。中心质量块被挤往周围而强烈辐射，这些被挤出质量块就如太阳黑子。可以说所有天体都存在类似“黑子”、“月瘤”之类质量块运动在星质态之中。这些趋心质块运动是各种天体所构成形状和现象的根源。 　　涡旋天体的热源或更广泛意义的辐射源总是伴随着天体内部微旋涡或粒子群形成和运动而产生的，也会因其内部急剧变化，如质块移动、抛射、爆炸等而辐射量子群。天体具有强引力，在其运动空间又大量吸引宇宙物质，使其状态更加复杂。星质流态主要特点是高密度和高温，使其不能成为实物体粒子那样具有固定结构，而是一系列不规则不稳定的微旋涡群，在其生成过程伴随着辐射。一个天体辐射有一定分布，辐射量子最大的频率愈高反映星质内部生成变化激烈或不规则运动愈激烈程度，作为星体内部温度的大小的判据。天体辐射来自于其内部微涡旋化产生、变化、衰灭等过程，但它不排斥生成粒子后，有的粒子在衰变过程中又放出能量，原子核聚变或裂变是星体光辐射的一部分，更主要的应是微旋化形成粒子及其内部各种运动引起的，这才是形成源源不断的宇宙星体光热辐射。称为天体光热源产生原理。 　二、天体演化 　　宇宙物质流态各向运动机会均等是趋匀原理所规定的，从而存在各对反向流态运动，其正反流态可能出现三种方式作用。一种可能两股对立流态联结成一个涡旋运动，把两股对立流态平动转化为同向旋转的涡旋流态，由于涡旋趋匀而浓缩质量成形，构成独立的星云、星系、星团、星体。另一种可能两股对立流态相对抗而迫使其各股流态往回流动而生成一对涡旋，由于涡旋浓缩质量而形成双涡旋体，并在演化中成形且结成联系紧密的双星系、双星体等。再一种可能在涡旋浓缩到一定程度，中心质块激烈趋心运动而爆炸并构成各种线形、椭环形、环形、不规则形的天体，爆炸后有的向中心浓缩成新天体，如某些环形星云和不规则星云往涡旋星云演化。宇宙物质流态形成了各个旋转方向不同，大小不等的又不断移动的各式各样涡旋体，这些涡旋体又通过引力场质趋势而互相联系着，联系程度跟引力强度、远近、方向等密切相关，使宇宙涡旋体间既有规则性相对运动，又有不规则的相对运动，两者运动矛盾构成了复杂的宇宙中涡旋体运动及其成形、演化的过程。宇宙天体是以涡旋运动而浓缩质量为主的和以爆炸（弥散、辐射、喷射、膨胀等）为辅的周期性演变过程，这个过程称为天体周期演变原理。 　　哈勃研究６００个星系之中，不规则星系占３％，棒旋星系占３０％，标准旋涡星系占５０％，椭圆星系占１７％。头尾少中间状态多，表明中间状态演化历程较长，尤其标准旋涡星系演化过程最长久，以至宇宙中标准旋涡星系最多。标准旋涡星系如仙女座星系Ｍ３１是一个典型星系，离银河系很近，用肉眼可隐隐约约见到它。太阳系所在的星系，由包括太阳在内的恒星、星团、星际物质聚集而成的扁平中间稍厚的旋涡星系。银河系的核心称为银核，星系盘称银盘，合起来构成像两个对扣着的铜钹，它的直径十万光年，厚度平均为六千光年，银核处厚一万光年，包含着两千亿颗以上的类似太阳的恒星，太阳系距银心三分之二半径的一个银臂上，即３万３千光年。太阳系绕银心旋转一周需要约２亿年之久。太阳系还可能是银河系一个旋臂上星团成员，并绕星团核心运动。 　　恒星是本身能发光、发热的炽热天体，按亮度变化分有变星、耀星、新星和超新星。按光度分有光度小的矮星，光度大的巨星、超巨星。按颜色分有红星、蓝星等。最普通的是光谱型分有Ｏ、Ｂ、Ａ、Ｆ、Ｇ、Ｋ、Ｍ型等。恒星不例外地由星云物质涡旋运动逐渐形成的，因此自然都具有自旋。由于中心质量不可能无限大，从而都有平动运动和内外星质交换（即微旋化）运动。恒星环绕自身极轴的转动，赤道表面的自转速度范围从每秒几公里到５００公里，当超过每秒５００公里就变得不稳定通常愈早期的天体自旋速度愈快，然后慢慢地降下来，这是因为随着时间推移，天体浓缩质量或微旋化更多了，浓缩的密度也提高，温度和光度也相应提高。平动能和自旋能部分地转化为内能。这样主星序恒星在赫罗图中的右下角为早期星体，其温度低，质量小，密度低，体积与辐射也小，经过涡旋浓缩过程逐渐浓缩质量。质量、体积、密度、温度都逐渐升高，这是涡旋浓缩质量或者吸收周围宇宙物质的必然结果，这类主星序恒星占银河系内总恒星数的90％。 　　在赫罗图的另外两类恒星有所不同。强辐射大体积的超巨星、巨星等的恒星是辐射型的恒星，右方属于较早期涡旋天体。它经过涡旋趋匀的质量浓缩过程逐渐转化为密度较高的恒星体，即往主星序的恒星方向转化。甚至可以预言宇宙间还存在比其更早期天体，然而尚未达到发光程度的冷天体，如红外星体，射电星体等可能就是恒星形成的涡旋体前期状态，可处在赫罗图更右方或右上方中。在赫罗图下方是另一类恒星，是高温高密度的小体积低辐射的白矮星和向主星序过渡的亚矮星。白矮星是浓缩型天体当它吸收周围宇宙物质而密度增大，逐渐往主星序恒星方向演化。恒星演化过程是逐渐涡旋浓缩而成的，积累到一定程度发生爆炸或其他过程，构成了天体循环或周期演化过程。跟宇宙爆炸说观点不同的是，宇宙演变并非愈来愈冷，而是宇宙体冷热循环交变地演化过程，且往浓缩，即往较高温度和亮度方向演变为主，相应演变时间也较长（如主星序右下角往左上角方向），加上较短期的爆发（如右上往左下短斜线方向）所构成的周期演化过程。 涡旋体浓缩和辐射成为周围空间场物质来源，并在两者交换中不断更新涡旋体，也不断更新宇宙间场物质。涡旋运动尽管有在中心速度绝对零时具有无限浓缩质量趋势，就有无限升高温度趋势，即引力趋势总是伴随着量子辐射，而且温度愈高或质量愈大所辐射量子愈偏高频端。“白洞”若看成高频量子辐射近绝对静止的涡旋体中心，与“黑洞”相反天体只流出物质而外界却不能通过其边界流入，而“黑洞”只吸收不辐射，“白洞”只辐射不吸收极端天体。吸收与辐射无周期变换的天体是极不稳定的，甚至不存在的。这可以从“黑洞”或“白洞”极端稀少，甚至没有观察到而得到判定的。 　三、太阳恒星 太阳是近球形的星质涡旋体，质量密度和温度由里往外逐渐减小，其内部是由高密度微旋涡粒子或质块构成的，愈近中心质块和粒子星质变化和运动愈加激烈，构成沸腾翻滚的粥状星质物态。大小不同质块掺杂其中一起翻动，在太阳深层的质块密度和大小都较大，往往可达半径０．１～２０×１０&sup7米，达到几十个地球面积那么大，这类质块称为黑子。还有一些处于较表面的质块，其密度和大小都较小，通常小于０．１×１０&sup7米，构成太阳表面的米粒状。这样太阳星质包含了微粒、米粒状质块和黑子状质块及量子等生成、演化、分解等不断的反复运动的过程。太阳的涡旋运动不断地趋心运动而产生万有引力，并不断地从其运动的周围宇宙空间吸收宇宙物质转化为太阳星质的部分。太阳又不断弥散星质，构成正反星质流动，产生量子、微粒和质块，量子流生成是太阳辐射的基础。 太阳浓缩和弥散的周期性变化是太阳平均每５分钟振荡现象的根源，即每分钟太阳中心向外弥散一次，以产生大量量子和微粒，使得太阳表面上下起伏的总幅度达几十公里，而在水平方向上，大致在１０００～５００００公里范围内的气体都联成一片，同起同落，奔腾澎湃，整个太阳如同一颗巨大的心脏一张一弛有节律地跳动。除周期性浓缩（包括质块趋心运动）和弥散的脉动外，太阳内外环境条件，如行星、卫星运动状态等可能造成另有附加周期和随机的脉动。太阳表面是个光球，光球之外是色球层，厚度可达２０００公里。在色球外部是几十万公里日冕区，是激烈爆发的烈焰，即气流与光热量子流的混合物，形成各式各样喷焰和日冕，如弧形喷焰、气柱喷焰、环状喷焰，即日珥等。 　　太阳和恒星内的星质所形成的质块大小不一，较小质块常浮于太阳星质表面，掺杂沸腾翻滚星质表面，呈米粒状，米粒大小可达７００公里，停留表面时间可达８分钟左右，大米粒质块持续时间更长些，若直径为小米粒３０倍，可持续时间近一天。在同一瞬时，整个光球层约有４００万个米粒，米粒间暗条纹约为２９０公里宽。米粒比暗条纹区域高３００°Ｃ～４００°Ｃ，亮度约强１０～２０％。其内部微旋化过程而辐射量子，所辐射量子是在米粒涡旋浓缩基础上再微旋化，故量子能量较周围高而且密度较大，使得米粒比周围暗条纹星质微旋化所构成量子流要亮要白些。黑子则是深层高密度的又大又重的质块，微旋在深层就已进行并辐射了量子流，等到它到太阳表面，已是稳定排列的微粒重质块，辐射量子较弱，看去较黑。由于黑子质块内微涡旋排列整齐，使其具有很强的磁性。米粒虽然是小而轻质块，是密度低质块，也具有较黑子弱的磁性。由于质块在星质中是流动的，每块质块可看成一块磁铁，使得前导黑子与后继黑子出现太阳表面，出现先后反向磁场。在整个太阳磁场观之，磁场强度较单个黑子磁强度弱得多。 四、行星系统 　　太阳系起源于正反运动的宇宙连续物质和星云物质，在接触面最低速地方出现涡旋中心，并逐渐在其运动过程中使周围宇宙物质和星云物质趋向中心，构成旋臂式的涡旋，涡旋平面两侧上运动宇宙物质较涡旋平面快，也有往涡旋平面浓缩趋势并跟着旋转起来，使其具有往涡旋面和转轴浓缩趋势，构成中心厚边沿薄的旋臂式涡旋。随着时间推移旋臂合拢而逐渐构成近铁饼形涡旋，由于中心不可能绝对静止的，这个铁饼形实际构成了椭圆形由里向外分布星云物质的涡旋。合拢后铁饼盘近中心区域与合拢旋臂区域因角速度不同步而逐渐分离。核心区域浓缩演化中构成了太阳，而外环区域的中心线涡旋演化中，内外环不同步旋转，而构成内外若干环，每个环都在环的两边缘均差中心线一个正反向速而形成新的涡旋，这些涡旋因浓缩质量速度较慢，逐渐把环上（速度较快）星云物质吸收，加上整个太阳系在绕银河系运动中周围宇宙物质也被吸收，逐渐构成了行星。 每个环演化星体过程中，在星体较远处环变薄甚至断开，构成星体的两臂，并且逐渐收拢成新的涡旋体，成为行星体的粗胚。若行星旋转演化中又分离成一个环或若干环，并逐渐演化成卫星体，土星及某些行星周围的环就是尚未演化成卫星的前期状态，太阳系在火星和木星之间实际上也是尚未演化行星的小天体的环。这样涡旋演化的模型符合太阳系演化的情况，这就是为什么行星按相同的方向且差不多在一个平面上运动；卫星运动方向与行星相同；行星卫星与太阳自转运动和它的公转运动有相同方向且在赤道面附近；行星与卫星的轨道的偏心率很小的根本原因，此外，上述原理还可说明木星是最初环的中心线，拥有生成涡旋最大质量的机会。 在木星内部的环与外部的环，分离的环总质量或区域而逐渐减少，使得所形成行星质量和体积也就逐渐减少分布（即离木星愈远内域或外域行星体质量和体积愈小）。而外域环的面积（或圆周环即使径向宽度一样，但圆周较大）较大，从而所形成的行星质量与体积跟相应的内域行星较大。由于行星中心绕太阳运动，所能浓缩的质量较太阳低，温度也较低，而且表面内能或温度比中心更低。每个星体的核心都有趋心较高质量密度，并有向外弥散质量而构成大量微涡旋，高速微涡旋作为电磁波或光热量子辐射出去。低速微涡旋则构成星体内粒子或高密度粒子，它跟实物粒子性质不尽相同，称为星质粒子。特别恒星体内部，较轻者可喷射至外部或宇宙空间构成元素原子。 　　如果旋转环外侧速度较中心线慢或相等，而里侧的速度则较中心线快或相等，那么环的里外侧相对中心线有一个里侧同向而外侧反向的正反向速度，使得所形成天体自转方向与公转方向相反。如太阳系金星及某些卫星处于逆转的自转运动。还有一种是环平面上下侧存在速度差异，如上侧速度较平面快，而下侧较平面环慢，在演化过程中使环逐渐转化为上侧往下侧自转的天体，自转角度在于垂直公转，如天王星及某些卫星所处状态，天王星顺转倾角９８°。离木星较远的水星和冥王星的初始旋转环不仅里外侧相对中心线有差异速度而且环的上下侧有差异速度，使其演化成星球过程自转虽然顺向而倾角或公转轨道倾角变大，而逐渐构成现在这个样子。土星与其他行星外的环是未最后形成卫星前期的环，这些环有大量的石块，宇宙物质之类的小天体。这些环在运动中最终成为较大行星或卫星。 　　太阳系从涡旋星云逐渐演化而来的，太阳与行星、卫星自转是涡旋运动自然的形式和结果，也跟其演化初始状态和演化历程密切相关，其自转周期及方向都是演化中逐渐形成的。卫星绕行星和行星绕太阳公转也是在循环演化中逐渐形成的，构成现代较稳定的太阳系。太阳系虽然还在演化，但在人类生存期间对于太阳系演化历史来说是短暂的，更不用说整个宇宙演化历史。这期间，太阳系处于稳定时期，从而太阳系内的太阳、行星、卫星间的引力场关系较稳定，可以用牛顿万有引力定律或开普勒三大定律来描述。在平衡浓缩与弥散时，相应的浓缩质量也必愈大。这种浓缩趋势或质量愈大，在其周围所构成的引力场也愈强。在低速情况下，引力场强度与浓缩质量成正比。 趋势强度又称引力强度是单位面积上趋势总量或引力总量，从而质量趋势强度或引力强度为 ｆ∝ｍ＇／４πｒ²　　　或　Ｆ＝Ｋｍｍ＇／ｒ² 太阳ｍ＇对行星ｍ的引力Ｆ，与两者质量乘积成正比，而与两者距离ｒ平方成反比。该万有引力公式只是太阳系稳定情况下的太阳与行星的趋势关系式。太阳系的行星和卫星轨道倾角较小，从而椭圆轨道上不仅转动能不变性，而且动量矩不变性。从而行星和卫星公转的单位时矢径扫过面积是相同的 Ｎ＝Ｊω＝ｍｒ²ω＝ｍｒｖ　　或ｒｖ＝Ｎ／ｍ＝ｋ 对于稳定行星、卫星来说ｍ不变性，动量矩Ｎ不变性，从而ｒｖ＝ｋ不变性，即在椭圆轨道上矢径变长时，相应速度变小。矢径周期变化相应于线速度（或角速度）周期性变化。 一个行星在太阳系中所具有位能为 Ｅｒ＝∫Ｆｄｒ＝∫（Ｋｍｍ＇／ｒ²）ｄｒ＝Ｋｍｍ＇/ｒ 如果位能与动能之和表示系统的两能量之间转化，略去其他能量的转化，则 Ｋｍｍ＇／ｒ＝ｍｖ²／２ ２Ｋｍ＇＝ｒｖ²＝ｒ³ω²＝４π²ｒ³／Ｔ² ∴　　ｒ³／Ｔ²＝２Ｋｍ＇／４π²＝Ｋ’ 表明太阳系的ｍ＇（太阳质量）都一样，从而满足开普勒行星运动三定律。 　　卫星绕行星公转又跟行星一起绕太阳公转，卫星相对太阳来说是相当复杂的波纹式轨道运动。卫星较行星更多一外层次运动，外层次愈多的星体内能与总能比愈低，即 β²＝１－（ｖ²０＋ｒ²1ω²１＋…＋ｒ²ｎω²n）／２ｃ² 内能比β²愈小，所浓缩重量密度愈少，相应星体内温度也愈低。从而卫星相对行星内部温度为低，其表面温度比相应行星表面温度更低，它们主要依靠太阳辐射能量来维持表面温度，从而离太阳愈远温度愈低。由于表面温度低，缺少熔解状态不成形流态，愈离中心远的卫星愈是如此，从而成形时密度较低，又较不规则性。表面受来自宇宙大小物体降落和破坏，又不被熔解（像恒星那样），构成凹凸不平固态和粉状的表面，即布满坑坑洼洼等各式各样不同表面。卫星中最近又最典型的星体是月球。对月球研究在很大程度上可以了解其他卫星某些特性。 参考文献: 1,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,<思维工程-人脑智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 22.12.2005 03:48
地球演变动力论 陈叔瑄 宇宙中有高速密度极低场质（即各种场物质状态），低速高温高密度星质（即各种恒星体及其它星体内部物质状态）和密度速度温度介于中间的实物（即各种元素物质状态），其速度除了随星体运动之外，还有相对运动。实物粒子落入高温的恒星体熔化成面目全非的高温高密度星质状态，星质遇冷则成岩浆及岩石等。场质被吸收可转化为粒子或星质，而星质或粒子实物也可辐射场质量子。可见，宇宙间场质、星质、实物可以互相转化。地球成因跟其它星球天体成因类似，来自于天体的涡旋运动，来自于太阳周围旋转物质跟核心体以不同角速度运动的环状物质，分离的环状物质逐渐在运动中浓缩成一个扁球形的涡旋体。地球的自转运动及其自转周期，公转运动及其公转周期是涡旋演化过程的必然产物，且还在继续演化。 由于天体时空尺度远非人类存在的历史所能比拟的，从而看不到其缓慢的演化过程，所见到的是周而复始的周期运动。地球自转周期，月球绕地球公转及其自转周期，地球绕太阳等的周期运动，所有周期运动叠加，构成复杂的循环演化过程。尤其最明显的地球自转周期和绕太阳公转周期，以及太阳绕银核公转，对地球表面物体变化发生了强烈的影响。涡旋运动是这些周期性运动现象存在的根源。地球表面来自于地球外部宇宙尘、宇宙粒子、陨石等每时每刻落到较冷地面且长年累月积累和地球内部微涡旋浮于地表冷却积累而成的。地壳与地幔交换可能是生成重元素的源泉。而轻元素部分由内部产生并上浮，大部分来自宇宙，适合地面条件者留在地面，太轻又不跟其它元素化合构成化合物而难留在地面元素，如氦就逃逸出去，从而氦在宇宙中丰度占第二位而在地面上则几乎没有。 氢比氦更轻，但它以水和其它化合物方式保留于地面，从而数量也多得多。地壳中元素分布是氧最多，其次是硅，以下依次是铝、铁、钙、钠、钾、镁。这跟地球不同时期内部温度和密度等演变条件密切相关的，也跟地球在太阳系中运动状态密切有关的，这是其它星球元素分布所没有的特点。不同的地球表面演化时期，所接收来自宇宙物质，陨石等元素和地幔生成元素丰富程度和情况不一样，现地面元素丰度只是地球表面演化积累的结果。有些元素丰度还在增加，有些元素丰度在减少，尽管这些丰度变化很缓慢，在人类生存至今尚难观察出来。地壳中氧、硅、铁、铝含量如此之多，说明地面较轻元素易浮于地面，使表面元素较轻者丰度较高。地球随太阳系在银河系空间中运动不同时期所接受的尘粒情况和地幔涌向地面微旋体、大气层、水圈作用情况不太相同而出现的地层，愈深的地层愈古代。 由于中性粒子测试尚无有效手段，从而宇宙中子分布没有统计进去。按照粒子涡旋结构观念可找到某些磁性感光或磁性感应可留痕迹材料和方法，中性粒子在这些材料中运行痕迹来观测中性粒子状态和参量。这相当于带电粒子通过乳胶或云雾室或盖革计数器的观测方法和手段。估计宇宙中无壳粒的中子数目可能比氢元素数目还多，因为无外壳粒及其跃迁辐射量子，在光谱较难找到相应线光谱。带壳粒的微涡旋所构成的粒子称为元素原子，带一个壳粒的稳定微涡旋粒子归氢元素一类，带二个壳粒的稳定粒子归氦元素一类，带六个壳粒的稳定粒子归碳元素一类，即按微旋粒子所带壳粒来分类。每一类为一元素，并给予一个化学元素名称。元素原子壳粒分布跟其光谱线辐射和化学性质密切相关，也跟某些物理性质密切相关。各个体由于外内联系条件不同，发展演化历程不同，环境条件不同，它们的原子量略有差别，原子量只是其平均值。 一、地球模型 地球是太阳系中一颗行星，内部是由岩浆式的星质流态和质块相对激烈滚动或翻动，愈近中心质块和岩浆密度愈大、温度愈高，形成固态为主质块及周围高密高温岩浆的星质状态的地核。在地表下面２９００－５０００千米深处为外核，外核以高密度岩浆体为主，横波通不过。５０００千米以下的深部为内核，以质块固态为多。这些质块在趋心运动中互相排挤，有的抛射到地幔层，构成强烈地震。在地核外部密度和温度低些小质块和岩浆流态的，深度几十千米以下到２９００千米，称为地幔。地幔上面就是低温的地壳，平均厚度约１７千米。高山高原地区较厚，厚度可达６０－７０千米，如青藏高源。海洋地壳较薄，平均厚度为６千米。 地球核心的质块或地瘤因涡旋体质量趋向中心运动而互相挤压，将其中某些质块挤压出地核到地幔或较冷较硬地壳就会使地壳剧烈震动，使地壳分裂为若干板块，这些板块大小形状在地壳演化历史上都不一样，而且各个板块之间互相滑动、挤压、窿起、凹陷等等运动。由于地球内部地瘤质块运动类似于太阳黑子运动，既有周期性又有随机性，而且还受到太阳状态剧烈影响，使其成为地球表面演化和地震现象的重要根源。地球核心存在质块挤压运动是形成地壳板块、地磁和地震动力称为地壳演变动力原理。 利用古磁学这个有力工具，可了解到地球内地瘤质块运动变化、地壳板块、地域演变、地域磁场演变等各种信息。地瘤质块具有很强磁性，其移动往往引起较大的地壳表面的变化。可见，地球表面磁场变化的观测对地震预测具有重要意义，也是对上述理论的验证和应用。地瘤质块串也存在磁极交叉的，当其中一块被挤压到表面为一强磁场，当其趋于中心移动而挤出另一地瘤质块时往往出现相反的强磁场，使地壳岩浆或沉积岩磁化。 再接下去地瘤质块趋心使另一地瘤趋于表面再发生原来方向磁场，磁化新的岩浆构成的火成岩和沉积岩。从而洋底脊扩张不断涌出地幔岩浆的磁性化石是交叉的取向磁性。另一方面对称性趋势而使南北美洲逐渐推向背面，使得古磁化石出现偏离现象，这说明地壳表面板块可移动的。从各大陆所取古磁化石方向偏离来看，大陆原先古磁方向一致，南北美洲和南极洲原来跟欧亚非洲连在一起来看古磁化石，大体取向一致，然后逐渐分离，扩张出大西洋，构成现今的磁场。表明地壳由于地瘤质块的冲击而分裂成若干板块，这些板块在地幔岩浆上滑动，也使板块冲撞改变地壳表面结构。 地壳一方面由地幔表层冷却和另一方面地球在宇宙空间运动中不断地吸引宇宙尘埃、陨石、粒子等逐渐形成的。重物落入地幔，轻者从地幔涌出而构成地壳。地球薄壳就是由地幔微涡旋冷却构成地壳较重元素和宇宙物质元素落入地面逐渐积累而成的，两者逐渐交换构成地球气圈、水圈和岩圈，岩石或岩矿多半来自于不同深层的温度压力或不同时期的质块推向地壳形成的。这是地球表面特有重力（压力）和温度造成的。地球之外的行星或卫星就没有具备地球特有的重力和温度，难以构成地球表面的大气层和海洋，也难以生成地面特有的生物体和有机矿物，即缺少地球表面矿物种类、分布和丰度。 二、地瘤板块 地球薄壳裂成若干板块，飘浮在地幔岩浆上。地壳和地幔交界处构成一个面，称为莫霍面。这个面使地震 p波有个突变面，p 波（纵波）速度从６．５公里／秒突然增加到下面８公里左右，这个面可能是不定形微涡旋粒子转变为定形微涡旋元素原子的界面，也是固态地壳与流态岩浆及其小质块的地幔的交界面。莫霍面以下４００公里的深度属于上地幔，它主要特点 p波和 s波（横波）速较低。而深入到其下７００公里的深度为下地幔，传播速度较快，表明下地幔比上地幔的岩浆星质的质量密度高，更比地壳质量密度高。地核密度更高而结成地瘤质块，处在地壳下２９００公里以下，并与高密度高温度岩浆混合，使横波难通过。在地幔和地核有个界面称为古登堡界面。由于地瘤质块质量密度高，趋心运动中互相排挤更替，迫使某些地瘤质块向外移动或者受到太阳、月球等外部条件的变化引起其加剧更替移动，影响到地壳和地幔较剧烈运动，构成地壳的地震现象。 从全世界的地震分布来看，地震最强烈的活动区是在环太平洋地震带，据统计到本世纪末，发生在该处地震所释放能量占全地球总地震能的７４．５％。地震较强烈和频繁地方是板块交界处的话，这样地壳可划分为太平洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块、印度洋板块和南极洲板块。大板块又可以划分为许多小板块，这些板块漂浮在地幔岩浆流上。从飘移到板块构造的地壳演变观念解决了许多原来地质和地球物理难以解释的现象。它不仅为古生物在亚欧与南北美洲同类亲缘提供有力解释，也为地质生成、火山地震提供了有力解释，使人们更加了解地震地带。对于现在地球表面七大洲、四大洋分布有了更深刻的了解。 板块构造中，美洲板块与亚欧板块在大西洋分离的动力是地球表壳趋于对称性分布而移向亚欧板块的背面，趋匀是动力。而板块构成是由地核的地瘤质块移动冲击，在地壳薄弱处断裂，这些板块的边缘都是原先地壳较薄弱处。由于各个时期地瘤质块大运动跟太阳膨胀收缩密切相关，目前的板块分布只是太阳系绕银河核心运动周期的最近时期而已。在其它周期板块分布不完全如此，这可以从古生物和古磁事实得到证实。板块不仅各个地球演化时期大小、位置不相同，而且各个板块的厚度不一样、不均匀。地壳板块密度比地幔低，并浮动在地幔上。正如木块浮在水面似的，木块愈厚下沉的愈多，高出水平也愈多。从而地壳板块的高山处沉入地幔深度也较多，即所谓地壳均衡原理。 大陆地壳平均３５至４０千米厚度，海洋地壳约５千米厚度。从而海洋底易出现板块断裂交界处，如大西洋出现板块扩张大洋脊，太平洋边缘常出现海沟等。有的地方出现热的地下水或热泉水，它是地面水流与那个地下的地幔岩浆接触供热结果，是地幔和地壳交换热量的现象之一。在南美洲的秘鲁和厄瓜多尔沿海，有的年份在圣诞节前后会出现表层海水增暖现象，这实际是那个地带海洋底地壳板块周期性滑动（受到地球本身运动及太阳系运动作用引起的），使地幔岩浆暴露海洋底，供给该区域大量海洋热量且影响该地区气候，以至出现大量鱼类及浮游生物为食的鸟类死亡。过了一段时间该海洋底板块复位，海洋情况和气候恢复正常。这个现象当地人称为厄尼诺现象。 三、地层生成 地面元素来自于宇宙和地球内部岩浆微涡旋化冷却生成的，不同时期地球所处宇宙位置和地球演化环境条件构成不同的主要元素，地幔不同时期、不同层次生成不同元素原子，可以说地幔是地球表面元素原子和分子生成“大工厂”，称为元素原子生成原理。恒星不同于地球表面那样低温状态，而恒星表面温度远大于地球，是地球绝对温度几十倍以上，落入的宇宙尘、陨石、粒子等物质立即被“熔化”成岩浆状的星质，并辐射出大量热量。行星和卫星表面较冷，相应多半被冷却成固态，宇宙尘、陨石等物质落入，可以保留原来物质的状态。但不同的行星和卫星又因其重力、层次、温度和演化历程不同所能在其表构成元素和物质状态也不相同。即使环境条件接近地球的金星和火星，因其重力、压力、温度和演化历程不同于地球，其表面至今没有发现氮气，而却有大量二氧化碳等。 宇宙中许多星体发现地面元素类似的谱线，表明其有同类元素，特别太阳和许多恒星有大量氢、氦等轻元素，这是因为太阳和恒星质量或引力远大于地球，以至能把这些最轻元素吸引在其周围。但这星体谱线总是有点移动和一定宽度，表明其既有地球上同类元素又有差异，如平均原子量存在差异。重力较大而偏紫色，反之偏红色。但光子远距离运行也会衰弱老化，以至远距离星体只看到红移，紫移被掩盖掉。星体间存在相同元素或相近谱线，表明远离天体的宇宙环境条件大体一样，微涡旋演变成元素原子大体一样，尤其是中子、氢、氦之类轻元素大体一样，并在星体运动中被其吸收转化或吸引在周围。 地球内部有激烈运动的星质流或岩浆流的地核和地幔。地核实质上是高温高密度浓缩岩瘤（或称地瘤）和岩浆混合物，岩瘤的趋心运动中互相排挤，被挤出的岩瘤就冲击着地幔的岩浆和小岩瘤（或质块或地瘤）的运动，地幔的冲击作用，使得地壳断裂成若干大小不同的板块，这些板块在地幔岩浆上滑动或上下沉浮，有些地域由于地幔往上冲而隆起，构成高山，甚至冲破高山顶较薄地壳而构成火山，从而地壳表面构成了复杂的地层结构。有的顺序地层，有的直立地层，有的断开或倒转的地层结构。地层中火成岩、沉积岩、变质岩等都存在，往往交错的相当复杂的层和地形。板块交错处多半出现火成岩和火山。在海滨地域多半是水成沉积岩，在大部分地域则以宇宙物质沉积岩和变质岩为主。生物尸体构成化石或有机物多半属于变质岩。 有的原来是海洋在地幔和地核作用下构成了山脉，有的山脉是板块间冲击而隆起的，如太平洋板块与美洲板块碰撞隆起美洲西部的安第斯山脉、喀斯喀特山脉、内华达山脉等，印度板块与欧亚板块相撞隆起喜马拉雅山脉等。也有的原来陆地下陷成为湖海。又由于地球运动引起四季变化，空气受冷受热都会使气压发生变化，水蒸汽形成雨水而在地面流动，且流向低洼处而构成地面的江河湖海等各式各样地貌。海洋中没被淹没的较高地域则构成岛屿。在地壳板块间滑动的交叉地方构成深水地沟，这些地方涌出地幔的岩浆，受到海洋水迅速冷却和海洋沉积物的化学作用，具有较特殊地质成份和结构的岩石。因此，海洋的底部也是高低不平的各式各样的地层。典型的美洲板块与欧亚板块分离构成大西洋和大洋脊。 四、地质矿物 　地球物质如何产生和演变一直吸引人们去思考，特别采矿业、冶金业的发达，促使地质学研究的发展。许多地质学者从所在地域和所在环境的观察而提出了水成说和火成说。它们都反映地质事实某些方面，也都存在合理的部分。不管哪个学派对于地质都有个共同认识，那就是地壳呈一定的层次结构，而且愈下层年代愈老。地球所浓缩的质量构成的引力和所处太阳系中层次、位置而构成温度属于低温表面，使地幔最上层表面冷却构成薄壳、它使宇宙物质落入地面可以堆积起来而不象恒星那样落入的宇宙物质被高温“熔化”成恒星质并释放出热量。地球薄壳包括其行星和卫星表面薄壳形成主要来自于太阳系在银河系运动中和这些恒星、卫星运动吸收的宇宙尘、宇宙石块、陨石等宇宙物质逐渐形成的。也就是说早期落入地面的宇宙物质逐渐被压在下面，这样常年累月的积累构成地壳基本部分。 地球表面薄薄一层的地壳是由宇宙物质落入地面积累起来的元素原子和分子，又是地壳内地幔岩浆冷却生成的元素原子和分子。这主要根据：甲、宇宙中光谱分析可知，宇宙中有的元素，在地球都可以找到。虽然宇宙中氢、氦元素较丰富而地球则因其特有重力、压力和温度条件不易留住氢、氦元素，而氢多半以水形式留在地面。氦是惰性气体而不与其它元素化合，很难留在地面。乙、地球表面的地层结构若仅以水成说或火成说都只能说明局部岩石形成学说，沉积成岩多半只能在湖泊和海岸边等低洼处逐渐形成的。实际上地球表面的地层沉积结构处处存在，并非在海岸边或火山口附近才有沉积地层结构。丙、从整个宇宙系统观之，地球不过是大量星体的一个，并在相互联系和交换、运动中存在。丁、不管在山顶还是在远离陆地海洋中每天都有灰尘落下，它来源于宇宙每日落入地面的物质。 岩浆结晶顺序从高温到低温有橄榄石、辉石、角闪石、黑云石、正长石、石英等。联系到地幔温度愈下层愈高，从而愈下层高温矿物较易结晶或生成有关元素原子和分子。温度低些，则结晶成灰石岩浆，它们温度都在千度以上。可见，大量较重元素生成可在更高温、更深层的地幔中逐渐形成，某些较轻元素原子来不及跟地幔其它元素化合就跑到地面上去，如氧、氮、氢等。有的是在其流动化合或结晶成矿物岩浆，不同层地幔生成不同结晶矿物。但又由于轻元素上升都有机会跟其它矿物晶体结合，从而构成较繁杂的岩浆成份。喷射或涌出地面就构成了不同成份的火成岩。可见地球表面特有环境条件而逐步形成以氮、氧为主的大气层圈，以水为主的江河湖海和大洋的水圈，以岩石和土壤为主的岩圈，加上微生物、植物、动物构成的生物圈的地球三（四）圈形成原理。 地壳板块间的相对移动，有的地方喷发岩浆过程就是微涡旋转化元素原子或分子的过程。地球的地壳就是地幔岩浆冷却和宇宙物质、较重元素或重元素是在地幔或地核不同层次的温度和压力作用下分别形成，大约氧以后元素主要由地球内部形成。不同的地幔层次，处于不同温度和质量密度，易使某些类型元素在相应地幔层次形成，再跟地幔下层元素化合成分子，并以岩浆形式流向地壳面。不同演化时期地幔内不同层次温度和涡旋质量密度形成不同的元素，轻元素在上层形成，较重元素在下层形成。如大量氧元素在地幔上层形成，其次硅、铝、镁、铁等。下层形成的元素移到上层就跟其它元素化合，特别跟氧元素化合构成硅氧为基础多元素化合物的上层岩浆和质块，冲出地幔到地面则构成不同性质的岩石和矿藏。 地球跟太阳在银河系中运动，地球表面温度有周期性变化，冰期到来时，地表温度较低，易生成较轻的元素于地壳表面上。从而地壳地层不同时期形成矿物和岩石有差异的，使得明显地层纹理结构。由于氧原子易得两个壳粒以趋分布对称性或负二价元素。虽然化学活泼性不如卤族轻元素氟等，但它易使所结合的分子结构上更趋于对称性，从而更容易在宇宙和地球中以化合物形式存留。地壳的氧化硅占地壳成份的一半以上，其次是氧化铝、氧化镁、氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化铁、氧化亚铁等。地壳特定条件下（包括太阳距离、地球质量、地轴角度、地球速度和角速度，表面和内部温度等等）微涡旋生成元素种类和丰度不同于其它星球，使地面元素丰富程度不同时期不尽相同。 现有地面元素丰度为：氧占４９％、硅占２６％、铁占４．２％、铝占３．２５％、钠占２．４％、钾占２．３５％、镁占２．３５％、氢占１％。这些元素占地壳表面总量或丰度９８％，而接下去钴占０．６％、碳占０．３５％、氯占０．２％、氮０．０４％等。由于地面元素分布如此不均，以至地面氧化物、水、碳水化合物易生成。地面上除氧化矿物外，还有硫化矿物、卤化矿物、硝酸矿物、碳酸矿物、硫酸矿物及其它酸碱矿物，甚至金属矿物和有机矿物。金属元素铜Ｃｕ、金Ａｕ、银Ａｇ、汞Ｈｇ、白金Ｐｔ等不易跟氧及其它元素化合元素，总是混杂在其他矿物之中。这些岩石和金属矿藏多半是地幔质块冲向地面时构成的。 落在地面的宇宙物质经过风化、水解等在某些地方富集沉积成矿，而没被风化冲扫留在原位的宇宙物质及岩石又成为另一些类型矿物。矿床成因不外质块矿物．火成矿物、宇宙物质沉积矿物、水成沉积矿物、外部环境影响的变质矿物或它们交叉生成矿物。有机矿物石油、煤等主要是生物体沉积的矿物，虽然在生物史前或其它星球可能发现少量有机物，主要来自宇宙有机分子，但真正丰富的有机矿物主要来自有生命生物繁殖的某些地质年代。而地质愈新，有机矿物愈丰富。即地质愈古老的地层，有机矿物愈少，这足以证明有机矿物是有机生命体沉积而成的。石油液体或天然气是岩石里积累成可提取的油气层。煤是古植物埋在地下，并在原地转变成煤。在地质史整个后半期，煤矿分布相当广泛，约在四亿年前第一次演变生成了陆地植物和淡水植物，已知最老煤沉积物约在３．７亿年前形成的。可见有机矿物主要产生于地面有生命之后的事了。 五、冰期成因 太阳是银河系中大约１０００亿颗恒星的一颗小星，绕着银河星系作螺旋或近椭圆运动，整个银河系构成近椭圆的涡旋盘状。太阳系大约在离银河系中心２／３位置的旋涡臂上，并绕银核作近椭圆螺旋轨道运动，绕一周约１∽２亿年。在每一周内公转情况接近于椭圆运动。这样太阳离银核矢径或距离周期性变化，矢径在公转椭圆轨道愈近中心愈短，相应速度（rv）或平动能愈大，太阳愈处于膨胀状态，内能愈小且向周围辐射能量愈低。反之，矢径愈大时太阳线速度或平动能愈小，而内能辐射愈大。这样，太阳系处于最近银核时，太阳向行星，卫星辐射能量最少，这些行星就出现了冰冷时期，即出现大量生物死亡和某些物种灭亡的冰期。当太阳系离银核最远时，太阳温度最高，以至近南北极冰川溶解，在其陆地上和海洋里出现旧物种演化和新物种产生和繁荣。在再一次冰期到来 后，这些动植物死亡，构成煤田等有机矿物。 地球出现冰川期约在几百万年前和２．８亿年、４．５亿年、６．２亿年、８亿年、９．５亿年间几乎都出现大冰期，如果上述理论正确，那么太阳系绕银核周期是这些时间差的平均值，大约为１．７亿年左右。人类有记载的历史不过几千年，只不过是太阳绕银心周期的暂短一瞬，即使人类历史几万年，不过是这个周期十万分之几而已，遇到下一次冰期的时间还长得很。太阳系不仅绕星系银核运动，而且绕更小范围的星团椭圆运动，构成１０万年较短周期较小冰期，构成太阳复杂的周期性热辐射变化和地球冰期现象。 关于冰期不少学者提出各式各样假说，有的认为地轴偏转，大 约在４１００年期间内地轴倾角有过大约从２１．５度到２４．５度的变化，倾角小些，高纬度地区太阳辐射就少，这个理由不足说明大冰川幕产生。有人提出大气原因造成的，他们认为大气中二氧化碳含量减少一半或更多就可能使地面降温，并认为海洋是吸收二氧化碳仓库。但是据１８世纪以来，地面二氧化碳非旦没有减少，反而增加了１０％以上，不足于构成大冰川幕产生原因。还有什么火山尘，开阔北冰洋，南极冰席涌等等假说都只能说明局部或个别现象，不能成为大冰川期产生的根据。有的提出其它天体撞击引起的，但撞击粉碎的天体不具有周期性，不能解释地面周期性冰期的出现。实际上太阳辐射减少时，地面状态就发生巨大变化，其他任何局部，次要因素也会伴随产生，加剧冰川期产生的效果。 从现今往前推算大约在近一亿年前后出现冰川，使某些曾经一度繁荣的生物，如恐龙等的大灭绝，这是新生代开始与中生代白垩纪交界的年代，地壳板块朝现今位置形成大陆和大西洋。在中生代开始和古生代二叠纪出现前一次冰川期（约２．８亿年），在这以前呈现繁荣的爬虫类、爬虫类、鱼类、两栖类等生物，出现一次大灭绝。再前一次大冰川出现大约是６．２亿年的古生代（即寒武纪）的开始，在这以前的生物都是低等动植物，如海生藻类，称为前寒武纪或元古生代。再往前就没有什么重要的生物标志的地质年代。每次冰川，生物虽然经历一次大灭绝的灾难，但幸存下来的生物则经过冰川时期的大考验和适应过程，往更高更复杂的生物层次演化，物种品类增多，包括遗留下来物种和演变成新物种。 地球上既然有冰期存在，并在太阳系离银核最近的期间，那么也必然有热期存在，并在太阳系离银核最远，即平动能最小和内能最大的期间。在这个期间南北极冰川部分溶化为水，海水面积扩大，空气温度增加，从而使海生生物和陆生生物都较繁荣，分布的生物群扩大。随着离开热期，海洋面积减少，陆地扩大，物种向赤道移动，到了冰期，大量生物死亡和灭绝而生成有机沉积矿物，如煤炭、石油等。南极洲发现煤田就是说明南极洲在地球热期曾经是生物生存繁荣的地方。地球表面长周期的冰期和热的周期性变化成为地球地质变化和物种变化的基本环境条件，而地球表面海陆分布也在周期性变化，热期到来海洋扩大，陆地缩小，有些地域将被淹没，沉入海底。冰期到来海洋缩小，陆地扩大，物种的自然交流地域扩大。目前地球处于冰热期之间，趋向于热期，估计地球表面气温在２１世纪仍有趋于升高和水域扩大趋势。但人类的一百年对地质年代来说只是短暂的瞬间，变化不是很明显。 参考书: 1,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,<思维工程-人脑智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 23.12.2005 03:23
《自然学科交叉理论基础》天地应用 ~纪念《物性论》发表十周年~ 陈叔瑄 《物性论-自然学科交叉理论基础》与《思维工程-人脑智能活动和思维模型》发表至今也有十年了，作者经历了退休前后学术上最重要时期，退休前六年整理完成并出版了《物性论》与《思维工程》两大著作时期，退休后至今主要是应用这两大著作于具体学科中，希望在这些学科中生根发芽，开花结果，发表多篇论文与《物性理论及其工程技术应用》著作，还初步完成《物质世界之奥秘》初稿（尚未发表，不过其中有些文论已在某些文献或网络上发表），实际上是《物性论》与《思维工程》的普及、提高、应用的文论集。已逐步获得社会有识人士广泛赞同认可，当然少不了某些保守分子争议，新生事物没有争论，是成长不起来的，可以说经历了风风雨雨十年，是物性理论应用成长的十年。 一、《物性论》研究进展 物理学的主要目标之一是从统一角度来认识自然界神奇精彩的多样性。历史上物理学最伟大的成就正是一步步地向着这个目标接近。牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、玻尔等所创立的理论和量子力学，与正在发展的一些理论。但这些理论在思维方法上没有什么根本改变，难以实现更广泛的统一。为此提出《认识三阶段论》的新思维方法，又在《思维工程－人脑智能活动和思维模型》进一步系统化论述。这些思维方法应用于《物性论－－自然学科间交叉理论基础》的研究，获得丰富理论成果。两部的著作起了相辅相成作用。《思维工程》与《物性论》于1994年先后出版，实际完成时间比这还要早一、两年。 在完成《思维工程》和《物性论》时，想到这些新著全新思想能否成功地被世人所接受和肯定呢？经过这么多年继续努力研究与写作，尤其近年《科学》中文版杂志发表了若干篇跟两著作的理论有关论文，更增强了迟早会被接受和肯定的信心。为了使这两部的著作理论和应用跟国际接轨，在《物性理论及其工程技术应用》及分散论文的研究与写作同时，较详细地翻阅了《科学》中文版立刊以来，尤其20世纪末重要的学术论文，加上国内某些刊物一些论文或译文，了解到国际学术动态，不少论文还作了较深入的比较研究，有的甚至引用。2004年开始在网络上阅读不少较新思想的论文，促使笔者积极参与交流，并发表某些论文，很快传递到世界各地。希望这些论文与著作能在原有理论深入研究发展和工程技术应用开拓基础上，跟国际接轨。 《物性论-自然学科间交叉理论基础》是部创新性假说，从质能关系（基础）、趋匀平衡（动力）、矛盾等价（方法）三条基本原理出发，引出众多新概念。如涡旋、浓缩、微旋、趋势、变换、交换、递传、生长、解体等基本观念。基本参量是质量、质密度、能量、能密度、频率、时间、长度、角度等作为定量的基础，不同能量用不同参量定义的，矢参量定义的能量称矢能，如平动能、转动能、自旋能等，标参量定义的能量称标能，如变换能、内能、位能等。把自然学科交叉理论建立在较本质的物性理论基础上，全书分成涡旋物性论、粒波物性论、递传物性论三大篇幅，分别对天地（天体、地球、力能）、物理（电磁、量子、原子）、生化（分子、生命、生态）等三大方面进行较统一的新颖解释和创新应用。这里主要讨论涡旋物性论部分。 这些丰硕的成果，产生如此丰富观念和原理，足以证明物性理论的威力。质能关系式是质量线性叠加、质量不灭律、能量转化守恒律、系统总能等于平动能时速度为极限速度、系统一种能量对总能比值在系统中地位等的统一表达式。平动能对总能之比等于或大于1/2为场物质。光量子平动能对总能之比刚好1/2，是实物粒子与场物质分界线，是稳定物质的极限状态，如“质能论”所述，这里不再重述。趋匀平衡原理引出物质速度愈大密度愈低、涡旋运动趋心质量浓缩成形、涡旋必构成周期变换或交换、交换中必微旋化或质块化、不同交换之递换的连接或链锁构成生长，如“涡旋论”所述。它们已在或继续在其它论文中专门论述。 二、天体物性研究 天体物性论或《天体周期演变论》是涡旋论应用于天文学科具体理论，并解释一系列天体基本现象，其基本原理可归纳出： 1、连续物质趋匀意味着各向平动机会均等，即存在正反平动，并因连续性而使其变换转化为涡旋运动。涡旋运动能密度趋匀，必使其质量浓缩并成形，但中心质量不可能无穷大，中心速度不可能绝对静止的。中心速度愈低所浓缩质量愈多，范围也愈大，并有愈强引力场质重叠作用趋势，称谓涡旋运动浓缩成形是天体自旋、公转基础及其周围具有引力场质重叠作用趋势原理。涡旋体的中性速度与其两侧旋转线速度同向侧弥漫状态推向反向侧浓缩状态而作圆、圈、弦等运动，从这个意义来说圈比点更基本，因而弦论从这个观点出发有它的一定道理。牛顿力学的惯性运动适用于地面宏观物体机械运动的。 2、涡旋体浓缩过程平衡趋势必形成交换，而交换又必使其微旋化（粒子、量子）、质块化。众多大质块趋心挤压运动抛出其它质块而膨胀、喷射、爆炸等过程，在整体上构成周期性演变过程，称为天体以浓缩为主，爆炸为辅的周期演变原理。现代宇宙膨胀说、宇宙爆炸说只看天体演变的一个方面或一个阶段，而且是次要方面或阶段，其所提供论据不足以证明其假说。宇宙微波背景，氦元素丰富而稳定存，光红移现象等实际上都不能证明纯粹爆炸说。由于周期性变换光量子无距离运行于愈来愈宽广宇宙中，而往低频场物质转化，而出现远距离天体光的红移现象与微波背景问题。氢与氦是宇宙中最轻或最易微旋化中产生的元素，而氦是惰性元素不与其它元素化合，因此丰富而稳定地存在宇宙中。 3、涡旋体内微旋化是天体周围磁性、光热辐射、生成元素等根源。天体微旋化生成元素原子之类低速粒子与高速量子，当高速度与微旋轴平行则趋于中心轴构成磁性，是天体周围形成磁场的基础。当高速量子速度垂直于微旋轴，则成为光或电磁量子往外辐射。趋势平衡时，天体质量愈大，引力场质与电磁量子交换愈强（即光的亮度愈强，但视觉亮度还与光源到达地面距离有关），所换出的量子愈杂，且高频率成份愈多（即光的颜色愈往紫色端），它们成为天体量度的基础。光量子是天体内部微旋化引起的辐射，并随长距离空间运动变换减弱，即红移。天体微旋化还是生成元素原子，如果生成元素在天体周围，那么所形成的吸收光谱，也可以作为质量的量度的依据。总之微旋化所产生现象，尤其光现象与天体状态密切相关的，从而成为观测天体状态重要依据，称为天体微旋化量度观测天体运动状态原理。 三、地球物性研究 地球物性论或《地球演变动力论》是应用涡旋论研究地球得出本质结论，并解释一系列地球基本现象，可归结出三条基本原理： 1、太阳系绕银河星系和星团椭圆轨道运动速度或动能的周期性演变，相应地内能以相反的周期演变，即动能最大时，内能最小，太阳辐射最低，对太阳系的行星或地球最为寒冷冰期，当然也存在热期，使地球存在长短周期冷热演变，即地球出现周期性冰期（长的周期近二亿年，几十万年等）。称为太阳系运动状态对地球周期性冰期演变影响原理。由于自旋地球（一天）绕太阳运动（一年，出现一年四季气温变化），太阳系在银河系大约2/3涡旋臂星团上，既绕星团核心运动（约几十万年），又跟星团绕银河星系核心运动（近二亿年）。这些大大小小的周期运动是地球表面气温大大小小周期变化的，尤其是地球冰期产生的根源。 2、地球是具有自转、绕太阳公转近球形的涡旋体，分成地核、地幔、地壳三大层，地核同样存在众多大质块趋心挤压运动，它成为地球的演变基本动力。地幔的不同深度、不同温度下微旋化过程中生成不同元素原子，通常愈底层生成愈重元素原子。地壳是地幔元素上浮与宇宙元素下沉交流的冷却层面。称为地核生成质块与地幔生成元素原理。地核质块又可称地瘤相当于太阳质块黑子，月球中的月瘤，其趋心运动中与其它质块产生挤压运动，挤出的质块多半挤到地幔层中，并引起地壳震动。因此地壳的地质、板块、地震都跟地核质块运动，地幔运动的状态密切相关，而质块具有磁性，其运动必引起地球周围磁场、电场和地壳力等分布变化密切相关。因此地磁、地电、地力、地热等变化是预测地震重要依据。 3、地球表面在太阳系中特有温度、压力、重力、磁场等环境条件，逐渐形成特有的大气圈、水圈、岩圈的三圈状态。地面以氮氧为主的大气层，以江河湖海和大洋构成三分之二弱的水圈，地球绕太阳公转的一年四季与一天日夜变化而形成大气流动与在太阳照射下蒸发成气，水蒸气分子比氮分子、氧分子轻，而上浮于大气上层形成云、雨、风、雪等气象。地壳岩石与无机矿藏多半是地幔小质块或岩浆冷却形成的，且岩石在大气与水流动中风化为泥土，构成三分之一强的大陆圈，并随地壳演变生成生物薄圈。地壳三、四（如果生物薄圈也算在内）圈在地球运动演变过程引起地壳水文、气象变化现象，称为地壳水文、气象生成变化原理。 四、天地原理应用 下面针对上述两论一些具体问题进一步探讨。 1、假说与运动 这些论文是假说，解释了许多基本现象，甚至解释了其它理论难以解释的现象，但仍有些论点还需要进一步证实，包括一些目前科学界尚未定论的东西。地心说、日心说、星云说、星云旋涡说、宇宙膨胀说、宇宙爆炸说等各自都能解释一些宇宙现象，以广义相对论为依据的爆炸说影响要大些。宇宙周期演变说虽然由《物性论》引出的，但也是星云旋涡说与宇宙爆炸说某些方面矛盾解决的一种方案，可以解释更多现象。赫罗星序图，哈勃星系分布，银河星系没有发现爆炸迹象等都有力支持天体或宇宙是涡旋运动浓缩与弥漫膨胀周期性演变假说。 物性理论把实物（包括天体、物体、粒子等）与场内物质，简称场质（包括光、热、电、磁、引力场、强作用场、弱作用场等）都是物质，是不同的物质形态而已。光子是高速运动的周期性变换粒子，在愈来愈广宇宙空间运行，涡旋运动逐渐减弱，平动运动逐渐提高，即量子衰变而产生红移。这个假设成立的话，光源发射光线红移不能作为光源天体退行运动依据，宇宙膨胀说与宇宙爆炸说的基础就成了问题，微波背景实际上是光量子在愈来愈远，愈来愈广空间运行衰变引起的，不能成为爆炸说的依据。 2、天体与量度 天体的知识和原子的知识主要来自光谱及光的现象，这里‘主要’可以理解为一半以上知识来自光通过望远镜或显微镜及其相关设备观测到的，原子并非指原子核，χ射线主要来自内壳层和γ射线主要来自原子核放射的，原子核和基本粒子属于另一学科研究对象，本文不讨论。天体辐射的光谱普遍存在哈勃所发现的规律，即天体辐射光谱红移Z与天体距太阳系或地球距离r成正比Z=Hr，其中H哈勃比例系数。这个系数因遥远天体距离测量困难，尚未最后确定，参考数据55公里/秒•兆秒差距。目前反而利用此式来测量远距离天体的距离。 量度实际上是与规定标准比较得出数字与单位，时间与空间标准规定与天文量度密切相关的。时间标准按地球自转（一天24小时）和和公转周期（一年12月）来定的。长度米标准是以北极与赤道间四分之一地球子午线长度的百万分之十来规定的。天体其它量度都跟天体辐射的光现象有关，如光的颜色，光的强度，光的变化，光源位置与距离等现象有关。因此光性质与远距离运行变化研究，对天体量度与模型假说带有基础性意义。 3、矿藏与地震 地壳主要成份氧化硅占55.2%，氧化铝占15.3%，氧化铁与氧化亚铁占8.63%，氧化钙占8.80%，氧化钠占2.88%，氧化钾占1.91%，水占约1%等及其它各种矿物，即除氧化矿物外，还有纯元素矿物、硫化矿物、卤化矿物和各种酸盐矿物等。地壳若按元素来分，最多的是氧O占46.6%，其次硅Si占27.7%，铝Al占8.13%，铁Fe占5.0%，钙Ca占3.63%，钠Na占2.83%，钾K占2.59%，镁Mg占2.09%。地壳元素主要来自地幔低速微涡旋形成的，并且愈靠地壳温度愈低，相应生成元素愈轻，氧与较轻元素在较上层形成的，其它元素上升到上层被氧化成氧化物与硫化物、卤化物与各种酸盐化合物等。较重元素多半在较下层形成的，并常结成小质块，被挤到地壳被冷却，常成为地壳金属矿藏与无机矿藏。 地核质块挤压递换运动推动着地幔、地壳运动与地磁、地电、地温、地力的变化，也是地震产生的根源。由于地壳最薄弱处是在地壳板块交接处，如欧亚板块与环太平洋板块交接处的日本、台湾、菲律宾、印尼等都是地震多发地区。而地震又根源于质块运动，并引起地球周围磁场变化，即地磁、地电、地温、地力分布变化，因此这些参量分布变化趋势可以用来预测预报地震，相当于气象根据气压、气温、湿度、云雾等分布变化趋势预测预报天气那样。 4、气象与水文 地面有一层氮、氧为主的大气层，密度随高度递减，以及水域占地壳面积三分之二弱的特有环境，地球自转与绕太阳公转的周期运动，使日照、气温、气流、湿度、水流等随之发生周期性变化。水在日照下蒸发成水蒸汽，其分子量又比氮、氧分子轻而上浮到上层，冷却形成云、雨、雾、雪等，太阳运动变化与地球内外运动变化又影响地面大气和水的流动，形成地面复杂的大气和水循环流动，构成世界各地的气象和水文的基础。 参考书： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《理科最新常用数据手册》漆贯荣等编译陕西人民出版社1983年出版

作者: chenshuxuan 时间: 23.12.2005 04:14
波动能流与信息传输本质 陈叔瑄 物理学上波动概念一直沿用弹性介质中机械振动的传播过程所产生的现象，并以惠更斯1690年所建立的原理解释之。惠更斯原理：介质中波动传到的各点，不论在同一波阵面或不同波阵面上，都可以看作是发射子波的波源；在任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面。解释了波动的折射、反射、干涉、衍射等一系列机械波动与声学的现象。并建立波动方程与能流密度方程 w=ρΑ²ω²Sin²ω(t-ι/υ) 其中ρ为质量密度，Α为振动幅度，ω周期变换角速度。 一、波动能流本质 物质系统某种运动或能量不均匀不平衡状态必有向均匀平衡趋势过程，实际上是能量传递或流动趋势的过程。内能或温度不均必趋于均匀而产生热量对流、传导、辐射现象。两实物体周围同类场质邻外侧重叠若构成状态不平衡不对称，则会在平衡趋势中，使实物体移动。地面物体运动必跟周围物质发生作用，即能量递换传输，机械运动推压或拉伸周围介质分子跟着运动，而出现某种能量形式的传递流动。 地面物态有气体、液体、固体的实物和场物质等构成的，而气体、液体、固体由分子、原子不同交换方式组成的，不管原子、分子之间是碰撞、场质交换、壳粒交换而联系在一起，壳粒子质量与总能量成正比例，也可以看成能量子，因此上述三种交换实际上都是能量子的交换，而处于大体平衡稳定状态。实物原子、分子受到外力作用，即交换得到动能，则移动或改变状态，破坏原来平衡状态，在平衡趋势中，通过碰撞或场质传递或壳粒交换，将获取动能传递给相邻的原子、分子，以恢复原来的平衡稳定状态。 如果机械振动周期性推压实物内分子，则将其动能传递给被推压的分子，分子位移，此分子又推压下一分子，其平衡趋势又将动能传递下一分子，使前分子恢复原状态。而分子平衡趋势再将其能量或能量子传递给下一分子，并继续传递给再下一分子，就这样能量或能量子一环扣一环传输下去。机械振动周期性地推压周围分子，从而形成周围分子周期性地传递能量。即机械振动能量或能量子周期性交换中传递给周围实物分子，在振动机械周围空间形成周期性能量流动的波动，如纵波或声波能量传递过程。 声波是一定范围频率（20~20000赫芝）和一定强度的机械振动通过实物，尤其空气分子（密度疏密变化）交换构成周期性能量子流动。声音实际上是靠一定介质的分子间某种周期性能量交换传递的结果，并被动物耳朵器官所接受的现象。超出人耳所接受的声波为超声波，低于人耳所接受的声波为次波。能流密度可以用来描述声强。不同材料振动与不同频率、声强组合波动，可以构成不同的音品与音乐、语言。 机械振动拉伸周围空间分子、原子，使其跟着运动，如液体表面或某些固体分子位能或势能传递过程，所形成横波的波动本质也是周期性能流或能量子流通过实物分子、原子交换传输的。如水面一物体振动，通过拉伸相邻水面分子跟着运动，此分子又通过周围场质拉伸下一分子，即位能或势能传递给下一分子，本身恢复原状态。在获得位能或势能分子平衡趋势又再传递给下一分子，这样能量一个传递一个，形成水面波纹不断向外扩大传输能量或能量子过程，构成周期性位能或势能递换传输，即波动能流过程。 波动的周期性能量流或能量子流可以通过实物的原子、分子传递能量子，也可以直接由周期性变换能量子本身在空间中运动形成的。前者典型的是声波与水面波，后者典型的是光波与电磁波。因此波动不一定都需要介质，光波与电磁波能量流动或能量子流就不需要介质，而是同步周期性运动光量子束的集体行为所形成的波动状态，量子实际上是平动速度与涡旋角速度周期性变换，在相同时间里位移量是周期性变化，位移愈大位置上相应量子数密度愈小，从而在量子束经历不同位置上密度是周期性变化，形成周期性能量子流或能量流的波动现象，因此没有必引入“以太”之类概念来解释光波与电磁波。《光子波动新论》一文与《物性论》一书中周期性变换光子不仅可以解释折射、反射、干涉、衍射等现象，还可解释旧波动说无法解释的其它现象。 二、波动能流原理 1、波动能量流动原理：波动是一种不管它有否通过介质所形成的周期性能量或能量子流动现象。通过介质分子、原子递换传输周期性能量或能量子流动的主要是机械波与声波，不通过介质周期性变换能量或能量子流动的主要是光波与电磁波。称波动是某种周期性能量或能量子流动现象，而不管它是否通过介质原理。宇宙中不管怎么样，只要空间存在周期性能流动就有波动现象，因此周期性能量流动是波动的本质。旧波动观念建立在声波与机械波观念基础上，要假定宇宙中充满静止‘以太’介质的，才能解释光传播现象。这是对波动本质缺少深刻了解而引入的假说。此外周期性能量变换方式又可称为信号，因此信号靠波动，即能量流来传递的。 2、信号发送接收原理：能流信号的复杂组合方式或表象，如声音、语言、音乐、文字、图像、符号、数码和其它可感觉形态等可以通过信号发送、传递和接收，并在人脑中产生事物的感性印象和表象，理性知识文字和符号，实性形象和图像等。称信号产生、分解、组合及翻译表象通过波动能流发送、传输、接收原理。例如人在大脑控制下从口、舌、喉发出语言是由许多单音组合构成的一系列振动信号能流，通过大气分子递换传输，到人的耳朵强迫振动产生相应信号，经听觉神经传输到大脑形成相应信号感觉与印象，并经大脑按习惯或约定翻译成信息，以了解到相应的事物或新事物的消息或知识或信息。 3、信息新知识原理：信息是什么？信息实际上是一种新知识，来自于声、光、电磁波及其它信号等经感官、神经传入人脑，经过人脑产生相应感觉、印象、表象等，以及语言、音乐、图像、文字、符号、数码等表象及其组合，而且随经验、知识等程度高低所获得事物的感性、理性和实性新知识而存在差异。如一个不识字的人，收到文字表象信号，就不知所云，等于没有获得相应信息，要得到该信息就需通过识字的人读给他听。又如一个没学过外语的人，收到该外语信号，也不知所云，需经过他人翻译，才能得到相应的信息。即使一个人接收到信号，也要经头脑智力活动，才化成信息及其新知识，称为信息是信号经大脑智力活动产生新知识原理。能流信号产生、传输、接收并经大脑转化为信息，可见能流信号是信息携带者，信息通过声、光、电磁波等能流信号传播，被人们所接收，并经人脑智力活动转化形成信息的。 三、波动传播应用 1、信号传播应用 物体运动或机械振动会发出声音等信号和感觉，如视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等信号，并通过地面实物，尤其气体或直接分子的传递和接收（主要是眼睛、耳朵和鼻子、口舌、皮肤等五官），为声音和其它信号能流产生、接收和传递。声音是一定频率范围一定强度的机械振动并通过实物，尤其空气分子间能量或能量子递换传输所构成波动，并对耳膜强迫振动，经过听觉神经传到大脑，而构成所接受的声音信号。从而声音形成包含了声音产生发送品，尤其人的口、舌、喉振动所发的语言与歌声，通过介质分子将这些声音能量往愈来愈大空间范围递换传播出去，离声源愈远声音强度愈弱，距离太远往往弱到耳朵听不出声音为止。 另一类信号产生于光源或光对物体反射产生的信号，并通过光的传送和接收（主要是眼睛）。光量子本身具有周期变换频率能量与动能，同步周期变换运动光量子束本身具有波动性，可以不通过介质分子递换传输，但通过介质时也会形成与介质分子交换，动能部分转化为交换能，使其速度变慢，这些在《光子波动新论》文中专门讨论，这里不再重复。但作为图像、文字、符号信息来说是非常重要信号能流，通过眼睛及其视神经到大脑，构成视感觉与印象、表象。并通过人的大脑智力活动，产生文字、符号、图像所构成的知识或新知识，即信息。 信号更广泛地利用电流或电磁波实现远距离传输，光、声信号与电流信号或电磁波信号可以通过某些器件实现互相转换，所转换的电流信号在导线中传输或电磁波信号在空间中运行传播，在远距离的接收器再转化为相应光、声信号，这些光、声信号经感觉神经传入大脑的智力活动产生相应知识或信息。电磁量子能流信号发送、接收和传输广泛应用于电话、电报、广播、电视、电讯、手机等传播和测量、控制、遥控、电脑等自动化操作上。 2、信息变换应用 信号是一种物质运动形态或能量流动状态，声音信号是机械振动产生、传输和接收的一种运动形态，运动中表现出许多特性，研究这些特性是为了更好地利用它。不要把信号与信息混为一谈，否则易引起混乱，波动与信号具有客观性，而信息则跟主观智力素质密切相关的。如声音通过机械振动，包括人的口腔振动所产生的信号，在其周围空气或实物分子、原子的实现相应的能量递换传输或传播，接收者，包括经过电磁波转化机械振动或人耳朵获得相应振动信号，经听觉神经传入人脑智能活动，翻译分析变换为信息或新消息、新知识。 信息可以来自于语言、歌声、照片、图像、文字、符号、数码、公式、表格等组合表达方式，反映事物变化状态。但对一些人是已知或旧消息，而对另一些人来说又是新消息或信息，很难确定，这是从接收者判定信息的缺陷。从发送者判定信息困难更大，因为如机械振动产生的何止是声音，还有次波、超声波、热运动，甚至电荷等难以形成信息。因此能够供人们产生新知识的表象信号，即接收者与发送者不仅表象信号一致，而且所变换相应知识或信息也要力求完整一致，才是信息传输目的，而不是只为了数学表达方便来考察信息的。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《光子波动新论》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1999年7期

作者: chenshuxuan 时间: 23.12.2005 04:24
光子波动新论应用 陈叔瑄 《光子波动新论》、《量子周变与光仪技术应用》和光有关其它论文在杂志、论文集与网络上发表后，引起强烈反响，尤其网络反应快而且广泛，提出问题在这篇论文总结拓宽理论基础上，做出必要回答。光不仅是研究天体重要依据，而且也是研究原子结构的重要依据，并不指所有的研究途径和依据。天体辐射的光谱普遍存在哈勃所发现的规律，即天体辐射光谱红移Z与天体距太阳系或地球距离r成正比Z=Hr，其中H哈勃比例系数。这个系数因遥远天体距离测量困难，尚未最后确定，参考数据55公里/秒•兆秒差距。目前反而利用此式来测量远距离天体的距离。光量子能量公式hν来自于量子论和量子力学，能量另一公式mc²来自于相对论，而物性论则认为：量子变换相邻峰值间距称为波长λ，与速度c、周期τ、频率ν、动量p间关系如下： λ=cτ=c/ν； p=mc=h/λ mc²=mc²/2+hν/2=hν 表明量子论与相对论能量式分别是光量子能量两面的一个方面。 一、光与场 光量子不是几何的点，也不是物理的质点，它就是高速运动的周期性变换的物质粒子，即运动在实物真空中，同频率、同相位、同方位、同速度的同步运动量子之间，相对静止而存在交换。量子通常从光源出发到愈来愈大空间运动，密度愈来愈低，往场物质方向变化，甚至频率愈来愈低、速度愈来愈高。尽管极端微弱，近距离根本观察不到，可以忽略不计。但运行在宇宙中遥远距离，这种微弱交换影响积累所引起的红移就不能忽略，而且距离愈远红移量愈多。以至在无限宇宙中光最终要化作场物质，消失在场物质中。光子、紫外线是原子级辐射，χ射线是原子内壳层级辐射，γ射线是原子核级辐射的量子或粒子。此外红外线是分子级辐射量子，微波、无线电波是物体级电磁辐射，还有天体级的电磁辐射。不过实物体愈大所辐射的电磁波量子性愈弱，频率愈低，连续性愈强。在宇宙遥远的背景只能观察到微波，甚至什么波都观察不到的空间，即所谓黑洞。 物理上的“场”究竟是什么？它似乎是物理参照系的参量状态的描述，但这些参量又是什么的参量？如果说是运动或作用参量，那么又是什么运动或作用的参量？总不能说无物质的运动或作用参量，只能说是物质运动或作用的参量。万有引力场、电场、磁场、电磁场以及强作用场、弱作用场都是不同层次场物质运动或作用状态。《物性论》指出场及其场内运动物质（简称场质），场的描述方法相当于流体力学欧拉描述法，场质运动描述可以相当于流体力学朗格拉日的描述，但这样描述把问题复杂化，且抓不住物质运动本质，根本解决不了问题。场物质与实物是物质运动的不同形态，而且可以互相转化和变换。 《物性论》又指出，运动是物质存在形式，有运动就有物质，有物质也必有运动，两者不可分割地联系在一起。物质量度为质量，运动量度为能量，两者成正比。场物质是高速低密度，甚至连续的弥漫性物质形态，而实物（天体、物体、粒子等）通常是低速中高密度，分离的浓缩性物质形态。实物往往是场物质发源和归宿，构成两者不可分割相互联系、相互作用和各自不断更新的基础。涡旋运动或场物质转化变换为实物是物质浓缩、收缩过程的运动。实物转化变换场物质过程是弥漫、弥散过程运动。而浓缩与弥漫相结合的周期性变换或交换运动是稳定物质基本运动过程。因此物质的浓缩与弥漫是物质结构很基本概念。 可以说物质最单纯形态是系统物质总能等于平动能，即等于光速1.41倍高速运动的连续物质形态，它可能是万有引力场质基本形态。这说明相对论提出存在极限速度，但不是光速，而是光速的1.41倍的物质极限速度。极限速度物质各方向运动机会均等，总是在一个方向上存在正反运动状态，并转化为涡旋运动。从而在高速连续物质中包含着大大小小的涡旋运动粒子，并互相变换的物质形态。可以说万有引力场质是以高速度连续方式，并以极限速度运动。而电场质是以加速度方式运动，其速度可能在光速到极限速度之间变化。磁场质是以螺旋线方式运动，速度也可能超过光速。那么电磁场质或量子场质则以周期性变换方式运动，电磁场质速度可能较光子速度高，也许频率愈低速度愈高。由于周期性变换运动已失去运动涡旋或自旋属性，而保持直线平动运动。但至今谁也没真正测量比较过它们速度。 如果光量子长距离在宇宙愈来愈大空间中，密度愈来愈低，引起变换频率也愈来愈降低，即产生红移的话，那么光量子在长距离移动中往场物质方向变化，速度变高，成为万有引力场物质的补充源。从这个意义上说，红移现象也是超光速物质运动的存在的证明。光速和超光速的各种场物质间相互作用不产生加速度，即它们之间不同步、不相干而各自独立运动。但同频率、同相位、同方位，甚至同速度的同类场物质之间重叠，可以看成它们之间相对静止的运动状态，相互之间仍然存在场质交换，即存在缠结现象。加上这类交换场质运动速度比光量子本身更快，一个量子状态改变，立即影响另外的量子状态，出现光量子缠结现象。从这个意义上说，量子缠结现象也是超光速存在的证明。 二、介质光特性 《光子波动新论》一文指出，光子由各种光源元素原子能级跃迁产生的，光子是涡旋与部分平动周期性变换运动，并且涡旋周期变换方向与直线平动方向相垂直。这是因为只有涡旋变换方向垂直于中心速度，才能保持对称平衡，又由于涡旋周期性变换而失去涡旋与中心速度里外侧差异，并保持直线运动。光子总能由平动能和周期变换各占一半组成的稳定物质最基本粒子，称谓光来源和光子周变原理。由于光子周变存在频率、相位、振动方位（即偏振）和强度等参量，这些频率、强度和成份决定于所辐射的元素原子，开拓开发激光和光源元素应用，制成各式各样光源与激光器件，成为光学技术应用基本技术。 当光子入射到光滑介面时，由于平动能改变量（也可以看成与介而交换能）各不相同的，停留时间不同，两者成反比，起了相位和方位调整作用。光束的介面、边缘的相位调整成为反射折射现象、干涉现象、衍射现象以及各种光学成像现象的根源，称为介面相位调整原理。相位调整后的两束光量子重叠处，若有相位相反和相位相同存在时，相位相同重叠相对反相重叠是亮条纹，这类亮暗相间条纹，就是干涉、衍射现象的产生根源。工程技术上应用原理不同理论规律在于它必需加上人的能动性，光学器件能动地有机组合是制成各种各样光学仪器，如各种相机、望远镜、显微镜、干涉仪、光栅等基本技术。 光学基本现象和应用已在上述两文中采取量子周变等观念和原理加以解释了，如反射折射现象、干涉现象、衍射现象等，这里不再重述。不同质量或变换频率的光量子束入射到同一均匀介质时，所产生的交换能不同，从而在介质中运动速度不同而出现色散现象。光量子在介质中多了一项交换能，光量子在介质中变换频率满足 υ=λ/τ=λν; p=mυ=h/λ mυ²/2=υp/2=υh/λ2=hν/2 推出变换能等于平动能仍然不变，那么交换能等于 Ei=E。-Eb-Ea=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²) =hν(1-υ²/c²)=hΔν 当υ=0时，交换能最大，即总能等于交换能，但绝对静止的物体是没有的，因此没有全部是交换能系统。当υ=c时，交换能等于零，系统只存在占总能一半的周期变换能hν/2，另一半为平动能mc²/2。可见一个稳定系统至少存在两种以上能量方式，而光量子是稳定物质的极限速度状态。一般情况下，变换频率不同，所产生交换程度不同，并引起在介质中运行速度不同，相应地折射率c/υ=n也不同。 介质通常以固体和液体为主，液体主要通过场质交换联结成体的，比较均匀。固体主要是壳粒交换成体的，也存在场质交换，有一定交换分布和结构，使各向交换不一定光等各种各样光学现象，称为光量子与介质交换性质不同原理。光量子束在不同介质中运动形成不同特性和现象，如光量子经光滑介面反射和折射后不仅相位调整，而且方位也实现调整，以至同步运动。光子与介质交换关系主要体现在折射现象上，折射率是以入射角正弦与折射角正弦之比来定义的，它等于入射速度与折射速度之比，或者以后者速度比作折射率定义可能更深刻些。折射率不仅光量子频率有关，还与介质原子、分子结构排列、状态分布、交换性质等有关。如固体介质包含一定排列粒子间运动、交换与场质交换，它们是光通过介质产生各种光学现象根源。 光子在介质中运动由于部分平动能、变换能转化为交换能而速度变慢以及因介质交换性质不同而出现吸收、散射、折射、色散、偏振、旋反射和折射后光量子束是偏振光束。又如偏振片分子周围场质扁平分布，只让光量子束某些伸缩方向或方位的光量子通过，其它方位的量子通不过而被吸收，形成了偏振片后只有单一方位光量子束透射出来的偏振光。又如偏振光量子束入射到旋光介质糖溶液，每经过糖分子周围场质都使其作一定角度的偏转，从而溶液浓度愈大或经历路程愈长，光量子束方位偏转角度愈大，成为制造旋光仪器的依据。人的能动性还体现在对各种介质技术的条件控制，如旋光仪、偏振片、分光镜、浓度折光仪、光纤通讯等的基本技术。上述本质原理的合理能动的设计思维或可能可行的决断思维的技术根据。如《量子周变与工程技术应用》一文所述。 光量子束入射到分子周围两垂直方向交换场质密度分布不同的方解石后，分成偏振方向相互垂直而速度不同的两束偏振光，其它方位的光量子通不过被介质吸收，即出现双折射现象。固体介质中存在壳粒交换与场质交换，通常量子频率愈大，在介质中场质交换愈强，即出现正常色散现象。但是在某些介质的吸收光谱附近频率则出现反常现象，即壳粒（电子）交换对光子运行也产生影响，它们之间交换同步时易被吸收，此时若未被吸收，折射率为1。光子频率愈远离吸收频率，壳粒影响愈小，主要决定于场质交换。光子频率愈大交换愈频繁，即光量子平动能与变换能转化为交换能愈多，相应速度愈小，折射率愈大。如果存在绝对折射率小于1的状态或实现这类实验话，那么也是对超光速存在验证。 三、介质变动对光的影响 《光子波动新论》一文指出：由于光量子与介质交换作用，因此某些介质分子周围交换场质在外加压力、外加电场（克尔效应）、外加磁场（法拉弟效应）等作用下产生状态改变，影响着光量子束运动偏振状态和传播状态，可用此性质制造控制光量子束器件。液体介质主要通过场质交换联结成体的，通常比较均匀。固体介质主要是壳粒交换成体的，也存在内外场质交换，有一定交换分布和结构。不同介质交换分布、结构、性质不同，加上不同外部条件与运动状态可以产生不同的现象。人为地适当选择、组合、控制可创造出所需要各种产品。 光量子束在光纤中运动也会因为跟光纤介质分子周围场质交换而运动的。我们可用一束长短不等的粗玻璃纤维头整齐地捆梆在一起，手电筒从头部入射，用力甩一下，玻璃纤维尾部发出红光，用力再甩一下，玻璃纤维尾部发出另一种颜色的光，这样重复多次，产生前后不同颜色的光。这说明玻璃介质受力情况不同，其分子间交换场质结构分布和交换频率发生变化，只让光量子交换频率较一致或同步的量子通过，其它频率的量子被折射或吸收。 裴左早就做过流动水对沿其正反运行光线重叠实验，证实这两束光重叠的光干涉，而出现光谱移动现象，证明流动介质带动光运动。实际上证明光量子与介质交换作用，使介质流动引起对光量子带动作用。那么物体内原子、分子不规则运动，对光量子运行必然产生影响，它使光量子接近介质吸收频率首长反常色散现象。即频率愈低，愈接近粒子运动状态，速度改变愈大。光量子在介质表面或介质内分子碰撞交换而产生散射，并可递换出另外频率的光量子，递换中没受到外力，因此保持能量守恒和动量守恒关系，以解释康普顿效应和剌曼效应。另外可以设想相对光源作整体运动的介质对光运动的影响，这类影响的研究对宇航应有重要意义。 四、光的缠结现象 实物或光源周围不可能绝对真空，通常所谓真空是指无实物，包括气体在内的空间，但仍然避免不了场质存在，如万有引力场质或电磁场质存在。同频率、同相位、同方位，甚至同速度同步运动的光量子之间相当于相对静止，从而存在交换。这类场质的交换影响，是光出现缠结现象根源。光的缠结现象使两个或者更多个同步运动光量子中一个光量子量度、作用，也影响另外其它同步光量子状态称为缠结现象。缠结现象跟红移现象一样可证明超光速场质可能存在，磁场质、微波场质、无线电波场质、万有引力场质可能比光速更快，电场质速度可能在光速到极限速度之间。但至今还没有人真正做过比较实验。 究竟光快，还是无线电波快？这个实验相当艰难，主要是它们速度都太快，任何测量工具都跟慢速变换实物及其对光、电磁反应有关，很难做到测量条件完全一致。不过从红移现象和缠结现象可以间接证明比光速快的场质存在这一点。光量子缠结现象与光量子同步运动相干性密切相关的，使同频率两束光重叠的相位相同与相反交错在某屏幕上分布，相应地在屏幕上呈现干涉条纹。关于光的缠结和相干性现象将在量子计算机研制中获得重要应用。但解释缠结国内外有不少，能不能达到本质的认识而真正解释清楚的，尚未定论。从光量子缠结现象应用角度来看，同类的同步运动量子间相对静止的交换存在是比较本质的解释，这样不仅双粒子系统可以实现，而且在同类同步运动的多粒子系统也可以实现。近距离可以实现，远距离也可能实现。 在发表此文后，读到刘武青网上发表的光源旋转效应实验及《刘武青先生与陈叔瑄先生写的文章的摘要》一文，光学上意义是重大的，在这里有必要作为应用实例进一步讨论。这个效应实际上是光子通过旋转运动介质所产生的现象，文中提出“光可以让光电池产生电流，光通过旋转透明介质，对光电池产生的电流及光压力、光波长、光强度等等光学数据，与光通过此透明介质静止时的光学数据不相同的现象称为光源旋转效应”。“光的多普勒－斐索效应是光源对观察者的距离是远离或靠近，光源旋转效应是光源与观察者的距离基本不变。因此，两者对比，除了频率的变化特征有区别外，光的强度变化也可以看到区别，在运动速度匀速条件下，多普勒－裴索效应对观察者来说，由于有远离与靠近两种状态，光强度有减小或增强两种情况出现，在转速匀速条件下，光源旋转效应对观察者来说，光的强度是固定值”。这是因为光量子与介面、介质交换，并随介面、介质旋转运动，散射光量子部分转化或递换为交换能与旋转能，光量子变换能随旋转加速而减少，相应频率降低，反之光量子变换能随旋转减速而增大，相应频率提高，匀速旋转而频率变换固定。实际上介质介面运动不仅影响散射光量子频率、波长、强度，甚至影响相位、方位（偏振）等状态。 参考书： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《光子波动新论》陈叔瑄著《科学(美国人)》中文版 1999年7期

作者: chenshuxuan 时间: 25.12.2005 10:41
量子周变与光仪技术应用 陈叔瑄 十七世纪就有光的牛顿粒子说和惠更斯波动说之争，光有些现象只能由粒子说解释，另一些光的现象只能用波动说解释，相持不下。电磁波发现之后，又将光归结为电磁波，这样便把无线电波、红外线、光辐射、Ｘ射线、ｒ射线等作为不同波长的电磁波。但在十九世纪未热辐射问题上存在严重困难，迫使普朗克放弃波动说，提出能量子假说解释了热辐射现象，接着爱因斯坦用光子说解释光电效应。玻尔又将量子观念与氢原子结构联系起来，建立量子论并解释氢光谱现象。经过许多科学家努力，形成了较全面解释光谱现象和化学现象的量子力学。这种粒子与波动争论一直延续到今天仍未解决，以至只好让其共存，即所谓光的两象性，缺乏光两类现象的内在本质联系。 《光子波动新论》就是在此背景下提出的新理论。从光技术应用角度来看，光或激光源发射及其在介面、介质中运动性能没有正确的解释或没有明确本质模型，许多应用仍处于盲目状态。由于光量子是元素原子壳粒轨道跃迁所发射的，并以周期性变换高速运动的粒子。宏观物体内大量原子可以连续辐射不相干（光量子即使频率相同，变换相位、方位有所不同）的光量子束。只有经光滑介面相位、方位调整才构成相干性光束。激光源本身就具有自行相位调整的介面作用谐振腔，因此激光源辐射的是相干性光子束。不仅光的本质模型原理在学术上解释和技术上应用更为合理，而且在技术上性能组合和条件控制应用原理也是原光学及其应用所没有建立的新技术原理。 一、光学动态和新解释应用 《光子波动新论》【２３】一文指出物质极限状态是平动能等于总能，此时物质运动的极限速度等于光速的１．４倍。但趋匀原理又指出平动运动的各向机会均等，即必存在正反向运动，并转化为涡旋运动。磁场（场质涡旋）或电场（场质平动）周期性变化，且量子磁性变换方向与速度垂直才能保持量子对称的稳定性。从而涡旋物质往涡旋面两侧延伸，形成垂直速度并随速度周期性伸缩的偏振状态。涡旋与部分平动周期变换构成周期变换能，加上以光速运动的平动能为量子总能。从而提出光子平动与涡旋周期性变换原理，介面对光子束相位和方位调整原理，不同结构介质对光子束交换方式不同原理，以解释光学现象。 １、光源辐射 光源是由不同的元素构成的，所发出的光束颜色和强度不同。如通过水银灯、放电管、燃烧金属盐的火焰等光源的光谱是不连续的，在黑暗背景上有若干明亮条纹所组成的线光谱。线光谱是由化学元素在气体或蒸汽状态下各元素原子壳粒跃迁辐射产生的。每种元素产生自己特有的光谱线。如粘有食盐溶液的石棉放在酒精灯的火焰中燃烧时，食盐分解后出现一明亮黄色钠谱线，波长０．５９微米。类似方法可得锂的红色光谱线，波长０．６７微米和另外几条黄光谱线。钾的红色和紫色光谱线，波长分别为０．７７微米和０．４０微米。有的元素线光谱有很多条，甚至达上千条，如铁光谱。 《原子壳层新论》指出气体元素原子是独立的，原子外层壳粒与核交换整数倍的那些特有的轨道或能级，使其外层跃迁到里层能级辐射线光谱。分子由于元素原子间壳粒交换使原轨道略变，加上同元素原子量统计性质，构成在单一原子光谱线左右密密麻麻线光谱，即带光谱。灼热固体或液体原子间靠壳粒交换或场质交换而连结成体的，各原子壳粒所处位置、运动和交换状态各不相同的，即同元素原子同一能级变成多种多样（等价于量子力学的微扰），从而壳粒能级跃迁能量子差别较大，构成所发射出光谱是连续光谱。在连续光谱辐射背景下若有某种元素气体或蒸汽就会出现吸收的暗光谱，精密测定这些光谱线可以用来分析物体中化学元素。许多新元素，如氦、铷、铯、铟等就是利用光谱分析方法发现的。 光量子主要来源于天体高度浓缩与弥散交换微旋化中产生的，辐射的量子各种频率都有，通常是连续光谱，而且温度愈高愈往紫色分布。由于天体周围存在的元素原子吸收某些光量子，而出现暗线光谱。原子吸收量子壳粒能级跃迁，当其再跃迁回去时，则辐射光量子。真空中运行的光量子只包含平动能和周期性变换能两项能量的稳定粒子系统，其速度是稳定粒子的极限速度。当光量子运行于愈来愈大的真空无限空间，变换能逐渐转化为平动能，即转化为连续场物质，它是远距离天体红移本质。它与引力场质构成天体的能量交换和变换基本方式。从而量子不可能运行到无限远处，这正是为什么天空无限多个天体而不会白茫茫一片的缘故。 自然光之所以是不相干光，波动说难以解释，它说明一个个独立原子辐射，即使频率一样，光量子间周期变换能相位和方位也不可能一样，因此光束叠加也不可能有规则地构成相干条纹。即使单色光源各原子辐射也不可能相位和方位一致，出现的是不相干光束，这就是自然光不相干原因。辐射可分为原子核级、内壳层级、外壳层级、分子级、物体级、天体级的辐射，光量子束是属于原子外壳层级的辐射。热是物体分子不规则的能量子传递，当这类能量子从物体中辐射出去，则构成红外线，但它们属于分子级的量子，很易被分子吸收。 ２、介面介质对光子运动影响 光量子以某一角度入射到光滑介面时方位和相位的调整作用，使反射光量子相位和方位偏转成较一致的偏振光束，可把不相干单色光束调整成相干的偏振光束。介面的反射光束通常构成相位和方位较一致的偏振光。对于不同物体介面情况产生不同现象，如光量子束入射到不光滑介面则产生散射或漫射，不会形成相干光束。如物体对不同光频率吸收，而未被吸收的光在其表面散射而出现一定颜色的物体。又如有的物体介面原子或分子壳粒对入射光量子吸收后递换出另一量子，并满足能量和动量守恒的康普顿效应。再如有的光量子入射到某些金属表面壳粒吸收并脱离表面，构成带电粒子流的光电效应等证明光的粒子性。 光纤传输实践中发现的新现象之一，如１９９７年路透社伦敦６月２６日电告，瑞士科学家发现光粒子以某种方式在１０公里的距离相联系的证据。日内瓦大学吉欣和他的同事制造成对的光子，并将它们在两条分开的光纤上输出，其结果它们在到达１０公里时分开了，测量一个光子也影响另一个光子，这意味着它们“纠缠在一起”。巴黎大学阿斯佩特等首先证明，确实发生过这情况，但是发生在相距是超过几米的粒子中间得到证明。１９９８年１０月２２日美国有线新闻电视公司报道，美国加利福尼亚州的研究者在实验室里成功地进行了一束光的远距传物实验。该项实验是根据已知物质的光量子“缠结”特性而进行的，两个被远距离相隔的原子竟然有如孪生子，它们的特性相互影响。 对于单纯元素固体、液体介质的原子或分子间交换场质通常连成一片的，一原子或分子状态改变可以通过介质交换场质传递到物体的其它部分，尤其低温超导状态原子场质交换遍布更远的介质。对于同频率同相位同方位两光量子在单纯介质中运动，两光量子分开后，一光量子若对原子作用而改变状态，通过介质场质交换传递，也会引起另一光量子在同类原子作相应状态改变，即所谓纠缠或缠结在一起的现象。这类成对纠缠光量子在单纯介质光纤材料中运动的一定距离内可一直保持着交换场质同步联系。这些实验事实证明成对光量子在光纤介质中运动，部分平动能转化为与介质交换的能量，这种交换场质运动状态可在介质中交换传递或递传而构成纠缠光量子现象。 二、光器件技术应用原理 元素原子光谱决定于其外壳层粒子与原子核交换整数倍才具有稳定运行轨道，使壳粒在稳定轨道间跃迁才产生量子辐射和吸收的原子结构，且光量子是具有周期性变换的高速运动粒子。巧妙地利用不同元素原子具有不同的轨道分布和跃迁辐射光谱辨别物体内元素成分的光谱分析与激光形成的量子周变原理。介面对周期性变换光量子的相位、方位调整和折、反射规律广泛应用于介面、透镜等及其性能组合而成的仪器设备，称为介面器件性能组合原理。不同介质对光量子交换性质不同而产生的各种现象，如色散、偏振、旋光、双折射等的介质，对介质条件控制来设计产生所需要的现象，称为介质条件控制原理。 １、原子光谱及其量子周变原理 原子光谱及其量子周变原理是实现各种光谱分析和光学仪器设备设计制造的基本原理。一般根据人类各种的需要而想方设法设计制造仪器设备，甚至为此创造发明某些仪器设备。原子结构及其光谱、分子结构及其光谱、黑体辐射律、光电效应、康普顿效应等都是对量子存在的验证，而只要认识光量子与频率关系式本质仍在于量子状态的周期性变换和跟介质周期性交换理解，就不难理解量子束的波动现象。经过介面相位调整的两光束叠加就会形成干涉现象，从根本上解决量子波动问题，而不是将光的粒子性和波动性硬凑合在一起所谓光的两象性。 不同实物由不同元素原子或分子组成的，不同种类原子或分子所辐射或吸收的量子不同，即具有各自不同辐射或吸收光谱。可用光谱来辨别实物的元素原子和分子的组成，它成为物体元素分析基本手段和方法。原子是以其周围壳粒数目和分布不同来分类的，周围只有一个壳粒为氢元素原子。周围两个壳粒的原子为氦元素原子，以此类推，按元素周期表列出相应壳粒分布的原子类型元素。同元素因原子质量略有差异，使该元素光谱线有一定宽度。 原子外层壳粒以交换整数倍的允许轨道或能级上运动，可用正比于１／ｒ２来描述，不过半径ｒ只是一些允许值，分别用ｋ、ｎ表示不同轨道的量子数，当壳粒从一个允许轨道跃迁另一低能级轨道，则辐射量子。量子能值为 ｈν＝Ｒ’（１／ｋ²－１／ｎ²） 其中Ｒ’为允许轨道与半径平方比例系数。ｈν高能级轨道跃迁到低能级轨道所辐射的量子能量。称为原子辐射和吸收量子的光谱本质规律应用开发原理。 量子平动能一部分与涡旋能周期性变换构成了变换能，那么量子总能等于平动能与周期性变换能各占一半之和，即 ｍｃ²＝ｈν／２＋ｍｃ²／２＝ｈν ｍυ＝ｈν／ｃ＝ｈ／λ λ＝ｃＴ＝ｃ／ν 其中λ为量子运动途径上周期变换相邻峰值间距离，称为波长。Ｔ为量子变换运动周期，ν为量子运动变换频率，ｃ为量子平动速度。光量子周期变换律是量子一切现象产生和应用的根源，以及激光源形成的基础。 ２、量子变换调整组合原理 《光子波动新论》指出宏观物体的原子间质量存在差异，所辐射的量子频率也存在差异，并且量子相位、方位是随机的，只能产生不相干的光束。由于量子入射光滑介面后反射或折射的总能不变性，而量子入射时动能改变量是不同的，只能通过光滑介面的作用时间来补偿，即起了相位、方位的调整作用，使反射或折射光束量子相位、方位较一致。 ΔΕΔｔ＝υΔｍυΔｔ＝ΔΡΔι ΔΕΔｔ＝ωΔＪωΔｔ＝ΔΝΔθ 表明光滑介面对量子束起了相位和方位调整的作用，称相位和方位调整原理。 经过光滑介面相位调整后的单色光量子束在空间上的状态是周期性变换，因此用固定参考坐标系来描述周期性变换状态，这个周期性状态函数的平方实际上是某能量密度波函数或量子束在指定坐标系一点上某时刻的亮暗（即浓缩密度）程度。介面调整后光子束一坐标点上一时刻以同一相位的能密度状态（即亮暗程度）为 Ａ²＝Ａ。²Ｓｉｎ²２π（νｔ－ι／λ） 其中Ａ２为某能密度或亮暗程度。它是干涉仪设计的根据。 反射律为入射光束与反射光束在同一平面上，入射角等于反射角。反射光束的光子方位被介面作用调整为较平行于介面的偏振光束。如果点光源照射到面的各点反射线的延伸则构成平面后的光源象，其距离跟光源到平面距离相等，光源换成物体的情况一样。反射线成象广泛应用光学仪器设计制造。 折射率大小决定于入射真空速度对介质折射速度之比，即 ｎ＝Sｉｎａ／Sｉｎｒ＝ｃ／υ 其中ａ为入射角，ｒ为折射角，ｃ为光速，υ为光子在介质中运动速度，因部分平动变换为与介质的交换能，从而速度变慢。如果上述观念正确，涡旋（磁性）方位不规则入射光子束，在介面上以不同方位角度进入介质，速度及其角度略有差异，即折射略有差异，使折射光子束变粗些，以证实上述观念。 连接点光源和球面镜曲率中心的直线称为球面光轴。光源的光束入射到球面镜可在镜后反射光延伸线成象，近光轴球面镜成象的公式为 １／ａ１＋１／ａ２＝２／Ｒ 其中ａ１和ａ２为球面镜到光源及其象的距离，Ｒ为球面镜的曲率半径。点光源的光束通过透镜表面曲率中心的直线为主光轴，主光轴与透镜两表面重合交点成一点称为光心，薄透镜公式为 １／ａ２－１／ａ１＝（ｎ－１）（１／Ｒ１－１／Ｒ２） 其中ｎ为透镜材料和周围介质的绝对射率，Ｒ１和Ｒ２为透镜前后表面的曲率半径，ａ１和ａ２为沿主光轴从透镜光心算起到物体和其象的距离。 若入射到薄透镜不是点光源，而是平行光束，那么经透镜折射和反射，光束在其后聚焦于一点，该点到光心距离称为焦距ｆ。 ｆ＝１／（ｎ－１）（１／Ｒ１－１／Ｒ２） 该透镜与眼球适当配合可构成放大的图像。光量子束在光滑介面上相位、方位调整和折、反射是光器件组成和应用的基本方法，并用几何图形作辅助设计。它是光学放大镜、望远镜、显微镜等仪器仪表设计和制造的基本根据。称为光学器件性能组合应用原理。如望远镜、显微镜、干涉仪等就是利用各种玻璃凸、凹透镜、平面镜等介质介面对光量子交换作用引起的折、反射性质巧妙地组合。 ３、介质条件对光束控制原理 应用光量子与实物介质的交换作用出现各种现象，不仅是了解光束性质基本方法和手段，而且也是揭示和了解实物，特别交换场质某些结构、性质、状态的重要方法和手段。光子束所通过的各种各样介质，对光子交换和运动影响是各式各样的，并出现吸收、散射、色散、双折射、偏振、旋光、激光等现象，它们必跟介质性质有关，采用量子与介质交换理论不仅可以解释上述现象，并可推出由于量子与介质交换，介质运动必定带动光子束运动，证明介质与光量子存在交换作用。 如果采用激光与介质交换传递作用，可以更深刻地观察偏振、旋光、散射等现象，并可以应用这种介质交换作用获得更丰富的光学现象和设计光器件组合的仪器设备。称为介质对光束状态条件控制原理。例如利用液体浓度不同折射率不同或光束从光密介质入射到光疏介质液体全反射不同控制条件和光器件、电器件性能组合两原理设计研制折光检测浓度仪。 某些物体介质制造光量子器件，用电性或磁性控制光束的通断或大小，甚至利用激光器件实现光量子束的放大器件。利用某些固体材料或半导体材料性质，可制成类似电的微器件和线路组合的光量子运行器件和光路组合的芯片和各种各样的激光器、调制器、光开关、光放大器、滤波器、偏振器、分路器、探测器、光波导、光栅、光盘等集成器件。这些光芯片和器件可以重新组合成各种光的仪器设备。光量子束在透明度高和吸收率低介质的光纤中场质交换和移动，通过介质控制光量子束强弱和通断时间长短（用以表示信息代码和信号）并在光纤中传播，在接收端获得相应的信息。现已研制出光信号放大器件，可实现全光通讯。光纤中分子周围交换场质引导着光量子流运动。 三、光器件设计应用方法 光不仅是观察、测量、研究天体和宇宙的基本途径，而且是观察、量度、研究微观世界的重要途径，如元素原子的结构与线光谱密切相关。如果扩大到红外线、微波、电磁波观察可以获得更多的天体和宇宙的信息，以分析了解天体和宇宙体的运动状态和结构属性，扩大天文知识。同样地深入到紫外线、ｘ射线、ｒ射线观察和配以其它实验观察，可以获得更多的原子壳层、原子核内部结构和运动状态的知识。因此天体发光和实物光源、原子光谱等跟元素成分、距离、运动状态密切相关的，而且光在介质中或介面上运动状态变化也跟介质内外结构密切相关的，是了解物质结构重要途径。可见，光新原理可用以理性解释新现象和工程技术实性设计应用重要部分。 激光不但在工程技术中应用具有重大作用，而对理论研究上也具有重要意义。如一种利用单个原子的能量的新型激光器揭示出光是如何与物质相互作用的。从单原子激光器获得知识，可以加快微腔半导体激光器的开发（这种微型激光器有朝一日可能用于建造光学计算机）。许多科学家相信，如果他们能够操纵光子发射的基本过程，他们就能够大大提高半导体激光的效率。单原子激光器有可能揭示量子世界的奥秘而帮助科学家们掌握这一过程。我们甚至可以利用单原子激光器观察中性粒子的运动状态。 １、光器件设计方法 光学器件和仪器设计方法步骤，尤其创新项目设计，首先根据项目的目的要求和任务指标开展设想方案，在头脑中搜索已有的理论或实践知识、原理、规律等可能用得上那些部分，找不到就进一步搜索有关的图书刊物等其它资料中可能用上的知识、原理、规律等部分，找到后可以确定一个或若干个设计方案。如果找不到所需要资料，就要重新开展另一些设想，重复上述过程。再不行可以根据设想进行寻找新原理、新规律的实验或可能性、可行性试验，也许需经过无数次实验或试验才找到可行设计方案。光学器件及其组合成仪器设备的设计方案少不了借助草图或图纸帮助设想，方案确定之后才进入其次技术设计，绘制技术结构原理和计算精确的图纸，再次的施工设计，并绘制加工、制造、组装图。 如果原理或规律是解释自然现象理性推理思维的普遍性依据，那么原理或规律又是设计人造产品的实性设想思维过程的控制或组合应用依据。因此《物性论》原理不仅是解释自然基本现象和规律的普遍原理，也是应用于人造产品和变革物种的能动或灵巧设计的合理性原理根据。光量子本质及其与介质、介面作用规律或原理则成为光学仪器或光电仪表仪器设计的合理性依据，如光与电关系和规律应用于《折光检测浓度仪》的设计和研制过程中，即利用光量子流全反射的不同角度所照射光电池面积不同，所产生的微电流不同来检测全反射角度，即间接检测黑液浓度。表明人造产品设计和研制中应用理性原理的重要意义。 根据造纸厂黑液浓度检测迫切需要提出研制黑液浓度自动检测仪器。在缺少信息情况下，技术人员想到利用不透光黑液浓度的折射率跟入射介质密切相关的特点，选择采用从光密介质入射到光疏介质，折射角比入射角大，到了一定程度则构成了全反射。对于同一光密介质和同一入射角，对不同密度黑液浓度的光疏介质的全反射角度不同，从而可以由不同全反射角度对应的量子束数量来测定黑液浓度。这样只要找一个适当光密介质，如石英等作为黑液管道全反射窗口，收集全反射量子束数量来测定黑液浓度，并以此原理设计检测浓度光量子器件，成为解决难以在黑液流动管道测试的难题基本途径。并以此设计研制浓度检测仪器。 光量子束若从光密介质到光疏材料入射则构成全反射，不同浓度流动液体折射率不同，所产生的全反射角不同，利用这个原理，可制成如《折光检测浓度仪》。浓度折光仪就是利用流动介质全反射条件控制来研制的，光量子束经光密介质入射到流动的造纸黑液全反射角度不同来量度的。通过造纸黑液浓度不同对光量子束折射或全反射角度条件不同来检测黑液浓度，光对黑色的流动碱溶液无法透射，加上流动的，因此只能应用全反射办法来检测，据此原理设计研制黑液检测仪器设备，研制设计过程中查资料，并通过大量耐心试验和数据记录，选择较佳的全反射石英材料作光密介质。如《折光检测浓度仪》指出那样。 ２、光器件应用决断方法 《折光检测深度仪》实际上是通过一系列试验可行性基础上论证性决断思维过程来找到合适方法来解决黑液浓度测量的问题。测试变换结果需要显示，甚至需跟调节器、运算器、执行单元、记录仪等自动化单元器件连接，而需要产生电信号。光信号与电信号间矛盾如何解决，即如何将量子束信号转化为电信号，并显示或产生自动化标准信号而构成自动化仪器仪表的变送器，以便加入到自动化测试和控制过程。因此试验、调试、测量计算是决断重要方法。全反射光子束转化为电信号途径很多，不过为了能够不同全反射角度对固定位置平面所照射光子数量是不同的，因此选择光电池的平面作为接收光子束的器件，照射面积愈大，电流也愈大，再经过适当直流放大，便可获得相应的电信号。电路采用的是直流运算放大器和整流稳压器，将光电池得到的微弱电信号，放大到自动化的标准信号。如附录《折光检测浓度仪原理》一文所述。 技术项目是根据可能性、可行性进行分析决断的，而可能性、可行性条件通过辩证推理和矛盾分析方法获得的。如分析那些是可能与不可能因素，那些是优势与劣势的形势，那些是已具备与不具备的条件，那些是有利与不利的情况，那些是优点与缺点方面，那些是成熟与不成熟的根据，那些是可行与不可行实施等矛盾对立面条件分析做出决断。有的通过试验等将不成熟不利因素转化为成熟有利因素，那些不可行的可通过分时期、分阶段、分局部分逐步创造条件转化为可行实施。每步每部分实现的积累，以最后达到较全面、全部、整体上取得胜利和成功。而技术本身则通过观测数据、技术试验、调试等手段方法来达到的。 ３、光器件应用执行方法 光器件生产通常由专门光学仪器工厂按设计图纸制造的。光器件及其组合仪器设备的设计方法可借助于图纸绘制，可以从粗到细，从整体到零件逐步实现。最后必需得到器件精确尺寸结构、加工、制造、组装的技术图纸，以便生产实施。有的数量不多，又特殊使用的仪器设备，如某天文台特殊设计的望远镜，将设计加工图纸送往有专门技术加工能力的厂家分别加工制造，然后组装起来的，《折光检测浓度仪》全反射部件研制过程。有的是社会大批量需要的通用望远镜、显微镜及其它仪器设备就得由专门的工厂生产。 由于光量子周期性变换和介面相位调整性能，不管干涉和观测仪器，还是其它仪器，介面磨光技术是最基本的工具和光学技术。光学器件重组性技术包括材料介质、介面、边缘对量子束作用的基本原理指导下进行性能重新组合器件，以产生更复杂有应用价值的现象。光器件还可跟电磁传输、机械运动、物态变换、化学材料等进行内部或外部组合而构成各式各样产品，如《折光检测浓度仪》产品研制。这样可以充分发挥人智慧能动性创制出宇宙无法自然演变而成的人造产品。包括元素原子辐射组合所构成的光源和激光源，光子束介面组合所构成的光学仪器，通过介质控制光束设备等的生产制造。 四、光器件应用类型 二十世纪初爱因斯坦指出原子中的电子从高能级向低能级跃迁时，除自发辐射外还有受激辐射，为激光理论打下了基础。到了四十年代未，许多科学家研究微波波谱学，电磁辐射与各种微观粒子系统相互作用，并制出相应器件。在理论和技术实践上为激光器发明准备了条件。五十年代美国据此原理制成第一台氨分子束微波激射器或量子放大器。随着生产和科技的发展，科学家进一步探索新的性能优异的光源，把微波激射器与光学、光谱学的知识结合起来，如肖洛提出“莱塞”的设计方案与理论分析，并预言了激光的相干性、方向性等性质。六十年代终于成功制造出红宝石激光器。以激光为光源的激光束在光纤中通讯技术应运而生，解决了光源和传输介质的两方面技术难题，为激光通讯发展奠定了基础。 １、光源和激光组件类型 光在技术应用的最多的是光热与光电变换的光源，除了直接应用燃烧发光外，现代的大量光源是通过电变换而来的，如白炽灯、日光灯、霓虹灯、电炉和各种各样光源，通过壳粒在材料中移动并形成壳粒跃迁而直接或间接辐射出量子流，不同材料壳粒跃迁强度和颜色不同，可用来设计制作各式各样霓虹灯或日光灯或其它光源等。通常采用电子，即壳粒脱离原子所形成暂时交换不平衡的粒子，去打击充气的原子而辐射出量子流，即发光来照明。充气的元素原子种类不同，则产生不同颜色的光源。用设计或试验办法配上若干种一定比例元素原子充气，可以产生接近太阳光的光源。 导体的原子通以直流或交变电流可以使壳粒跃迁到一定能级轨道上运动，交变频率愈高和强度愈大，脱离原子核的壳粒，即电子愈多愈杂，产生的光愈近连续光谱。交变频率提高，可以使壳粒变换频率提高，相应动能提高，有利于产生连续光谱，并更接近太阳光。因此提高交变电流频率是改善光源重要的途径之一。不同频率的壳粒或电子入射到特有荧光屏，所打击出来量子频率不同，即产生不同颜色，三束不同频率壳粒束或电子束入射到荧光屏，可打击出三种频率的量子束，其叠加的结果则产生彩色。广泛应用于彩电的显示器。 多数激光源的应用，无论是精细的眼外科还是切割工件可用激光器产生强的光束热量来加工的，即一般光束入射到固体表面吸收光量子生热，而使其分子提高速度到脱离周围物体而起吸热切割作用。但若入射到某些固体激发到一个特殊的量子态，它还要吸收内能的小能量才跃迁到允许状态，即吸热过程，起了激光致冷作用。如强红外光照射在掺有镱元素的超纯玻璃条上就可实现激光致冷现象。这是激光被吸收后再加上固体内热传导量子，才有足够能量跃迁到更高允许能级，产生吸热的现象，甚至可达到极低温状态。激光应用愈来愈广泛，甚至可以用来测试元素原子、分子等各种微观粒子的运动状态，设计这类设备工具潜力很大。 半导体激光器具有微型化、电注入、高效率、低功耗和可直接调制等优势，尤其是电注入泵浦方式便于把光器件与电器件组合起来，甚至集成为光、电器件。半导体激光器为基础的光纤通讯技术正以几个数量级水平提高和扩大单线通讯的容量，为信息化技术奠定强大的基础。激光具有很好的方向性、相干性、集中性（发散角小），亮度大大超过任何光源，可做到比太阳或其它星体还强的光量子密度。同时提高了非线性光学效应，使激光连续调频、倍频参量放大相位共轭和光弧子传输等技术得到迅速发展。这样就有可能光器件和光线路组合成的设备功能不亚于电微器件和电路组合的设备功能。 ２、光学仪器工具类型 介面对光束作用除应用于牛顿环干涉仪和光栅衍射仪等技术外，还可应用某些材料介面加工制成各种形状透镜，如平面镜、凸透镜、凹透镜和反射镜等，这些透镜适当组合可以构成放大镜、望远镜、显微镜、照相机和其它仪器仪表等基本观察工具和仪器设备。 透镜使平行光束在透镜的两个介面折射后聚焦在一点上，在焦点后面出现倒像或放大的像。由于介面具有相位调整作用，不同频率周期性变换的量子束经介面后对介质所形成的交换频繁程度不同，通常频率愈大交换愈强，即在介质中速度不同，使介面的折射角略为不同，出现色散现象，如分光三棱镜。用此技术可以重组成色谱仪之类仪器仪表。色谱仪是由并行光管透镜、色散棱镜、照像机等巧妙组合设计和制作而成的仪器。 一般情况下，可见光量子入射介面被反射或散射，不产生量子递换。但光量子能量较大时，在介质表面散射方向上可递换出能量较小的量子，且按动量与能量守恒原理计得散射角度愈大所递换出光子能量愈小，与材料无关，只与轻材料表面介面散射角度有关，与介质材料无关的康普顿效应。二十世纪初印度喇曼用汞灯光经狭缝照射苯溶液，再经三棱镜折射后到照相底片上。如以单一频率的Ｘ光入射，在底片上只应观察到一个光斑，可是喇曼发现，在明亮两旁，各有一系列很弱光斑，出现比汞本身更多谱线的喇曼效应。这个效应证实了Ｘ光量子通过介质内部粒子交换中递换出另一些量子，并跟介质材料性质有关。 相干光量子束分离在流动液体中不同方向的光束叠加的干涉条纹移动，证明介质对光量子的交换作用，如裴左实验是光子束沿流动介质正反运动后叠加则出现干涉条纹移动的现象。观测和了解流动介质对量子流各种现象的影响，可以应用介质流动速度来控制这些现象，如光量子在流动或运动的介质中必定产生一些不同静态介质下的散射、色散、折射、偏振、旋光、激光等新现象。由此推出如偏振光子束通过流动的旋光溶液，其旋转过角度跟溶液流动方向和速度应有关，以测量介质液体流动速度，也许可综合重组设计某些观测的仪器仪表来量度介质或光量子流参量属性，甚至应用于天体某些参量测量，并进一步验证上述理论。估计流动介质巧妙应用于综合重组性观测仪器仪表研制潜力很大。 量子流通过硝苯液体具有透明的平行平面壁的管内装入两板状电极，然后加一较大电压。当两块板状电极之间通过单一方位偏振光量子束时，可以观察到该光量子束在某一方位上量子数目随所加电压大小而变的，这个效应称克尔效应。表明在外电场作用下某些实物介质交换场质分布和强弱改变，并影响着量子流交换传递。可利用这个效应来控制某方位的偏振光数量。有些介质，如石英玻璃、石油等在磁场中会使光量子束偏振方位发生偏转，且磁场愈强偏转的愈多，这个效应称为法拉弟效应。进一步证明外磁场对这些实物介质交换场质分布和旋转影响，用此可以通过外磁场控制某方位的偏振光量子数目，这些原理是设计制作光有关的仪器仪表的基本依据。 ３、光变换和通讯类型 不同频率或能量的光量子在各种长度粗纤维中运动，若这些粗纤维头捆绑在一起，入射到粗纤维头的白光可经粗纤维介质交换传递。当用力甩了一下，粗纤维内交换场质分布或吸收频率变化，只选择跟某些不被吸收的光量子频率交换传递，而其它频率被吸收或从侧缘辐射出去，尾部出现某种颜色的光。再甩一下交换场质分布或不被吸收交换频率又改变，选择另一类频率光量子交换传递，尾部变成另一种颜色的光。但甩了一下，粗纤维介质交换递传分布或交换频率又改变，使粗纤维头吸收和色散引起变化，相应尾部颜色变化。其它场质如磁场和电场作用于某些介质也会影响介质的交换场质的分布和交换传递性能。 可以利用不同介质对光子束交换所产生各种现象，来控制光子束的状态及其现象，如偏振仪、旋光仪等。甚至可以设想利用运动的介质所产生的现象来开发研制或创造某些新功能的仪器设备，如利用裴左介质运动所产生的光子束干涉条纹移动程度来测试流体速度。还可以通过光子束流动的旋光溶液、偏振光溶液和其它介质运动快慢引起的现象来创造各种需要的观测仪器工具。 声音或其它信息也可通过某些材料和方法变换成电信号，由电传输到很远的地方，再由电信号变换回声音和其它信息。如已经广泛应用于电报、电话、传真、广播、收音机、电视、移动电话等。还可以将声音或其它信息变换成光信号，再按光的传输方式进行传输，到达目的地再变换回声音或其它信息。尤其计算机多媒体应用，使声音数字化，不但方便传输，而且方便于存储和保存，声音变换和识别技术已有很大的进展，成为计算机软硬件重要的发展。 现代还可直接应用光纤传输图像和声音变换的光量子流，中间虽使用光电变换和电放大控制，仍然属于光的介质传输技术。这类变换、传输、控制技术设计和制作是光与介质相互作用关系和规律的重要应用。利用光电效应、克尔效应、法拉弟效应等可以将光信号或图像变换为电信号，再由电传输到较远的地方，变换回光信号或图像。用电场控制偏振光束通断或通过数量的克尔效应器件和用磁场控制偏振光束断或通过数量的法拉弟效应器件是目前光纤通讯重要器件。目前正在发展全光通讯系统，直接利用光纤传输和光放大、光存储器件等。 中国于七十年代开始建设微波、同轴电缆、卫星通讯、光纤通讯等现代化通讯手段。微波线路几乎承担了全部广播、电视传输、报纸传真和相当一部分长途电话、电报业务。卫星通讯承担了绝大部分国际通信业务和电视转播。光纤通信已在许多城市电话和计算机网络上应用。光纤比头发丝还细，包上塑料外套，并把多根光纤捆成光缆，再在外面加上防护措施，以便投入使用。光纤通信频带宽、通话路数多、损耗少而愈来愈广泛应用于通讯事业上。此外光纤技术还应用于检测和传感等方面，如利用光纤做成光纤陀螺仪、光纤加速计、光纤磁场传感器等。这些实践出现的新现象都需要进一步解释。 参考文献： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《光子波动新论》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1999年7期

作者: 追风者 时间: 28.12.2005 12:30
晕，这是要作什么啊，讲座？

作者: chenshuxuan 时间: 1.1.2006 12:39
基本粒子基础问题应用 陈叔瑄 对称性结构趋势是趋匀平衡原理的重要部分，是均匀、平衡、对称趋势三大类型之一，而趋匀平衡原理是《物性论》三条最基本原理之一。对称性结构可以分成点、线、面的对称体生成生长趋势，如动物以面对称生长趋势为主，植物以线对称生长趋势为主，无机物则以点对称生成为主，并往往生成为近球形体、竖椭球、铁饼等形体。天体、粒子等多半是近球形对称体，它们都是涡旋运动中形成的，因此中心点实际上是涡旋平面与涡旋轴线交点，可以说涡旋体是点、线、面对称分布，再加上中心点运动，构成更复杂对称结构方式。特别元素原子包含各种数目和分布的壳层粒子，对称趋势，涡旋面对称使其上下公转壳粒运动分布趋势，轴线对称是前后左右四个方位分布趋势，即外层8个分布趋势虽然各壳粒量子数不同。平衡时，核心质量愈大，交换壳粒数愈多，即壳粒数与原子质量大体成正比，以使元素原子核壳间交换平衡，之所以“大体”是因元素原子质量统计性。 最外层壳粒数多少与化学性质密切相关，按原子壳粒数目和分布来分类的，每一类为一化学元素。如外壳层稳定地分布一个壳粒的原子为一类，即为氢元素；外壳层稳定分布二个壳粒的原子为氦元素等等。典型的原子核与壳层粒子电磁交换作用，而原子核集中了绝大部分原子质量，运动重心在原子核上，壳粒绕核运动。微观粒子交换频率较窄较单纯，壳粒绕原子核交换频率相等或整倍数所在位置或运动的轨道上才能有效地同步交换，即定态波函数或交换场质所构成驻波的波节的轨道上运动，表示为位能。壳粒所处原子中状态可以用四个量子数描述，主量子数用来描述基本壳粒轨道，副量子数用来描述谐壳粒波纹轨道量子数，自旋量子数用来描述面对称趋势，磁量子数用来描述壳粒轨道相对原子核轴上分量，如《原子壳层新论应用》一文所述。而原子核和基本粒子（称变子更确切）则在本文论述。 一、基本粒子或变子原理 《论基本粒子基础问题》一文中已经指出原子核是涡旋运动椭球状的质量由外往里增大的微涡旋或粒子分布，核心部分是重粒子“质块”，氦核、中子、质子等，质量相近或整数倍，只在相邻粒子间交换（介子）的短程强作用，各重粒子都有机会涡旋趋心运动而互相挤压，挤压中粒子没有被抛出，为稳定原子核，否则为不稳定放射性元素。原子核的边缘分布着轻粒子，它与重粒子间是较强的电磁作用，但比重粒子间强作用弱百倍左右。轻粒子间交换（相当于中微子的微子或微量子）是弱作用，又比电磁作用弱若干个数量级，它往往伴随着粒子衰变而出现的现象。重粒子还有介于氦核与质子间的若干种超子，介于质子与轻子间若干种介子，即使轻子也不是单一种的，称为原子核内外不同交换方式是其不同（强、弱、电磁）相互作用组合结构原理。 任何粒子都是涡旋体或涡旋体组合，如原子核、原子、分子都是涡旋体或涡旋体组合，涡旋体间组合靠交换作用而相互联系的。原子核靠重粒子间强作用、轻粒子间弱作用、轻重粒子间电磁作用相联系的，原子、分子靠电磁作用场质相联系的稳定粒子，它们作用都是靠不同方式交换产生的作用。粒子有涡旋运动就有螺旋式物质流动，相当于加速的电场质旋转并形成中心轴向一端螺旋线辐射且向另一端收取，以形成闭合磁场，从而粒子通常具有磁性及其两极。涡旋体组合粒子内通过交换联系成体的，当其分离或破裂时，便会出现交换不平衡的碎片粒子，这类粒子通常具有暂时带电性，并在趋于平衡过程中衰变或生成中性粒子或被原子、分子所吸收，中性粒子具有磁性，找到磁感应或磁感光材料，将成为观察中性粒子的设备的基础。称为粒子或原子或原子核存在自旋、磁性组合及其破裂生成电的暂态性原理。 自然放射性元素或人工轰击原子核破裂产生一系列碎片，即所谓“基本粒子”或变子，在趋向结构对称和交换平衡中衰变成量子或中性稳定粒子或被其它原子、分子吸收的过程。光量子是稳定物质中最基本粒子，这在《物性论》中已经提到了，因为光量子只有平动能和周期性变换能构成总能的最单纯的稳定粒子。其它任何粒子除存在平动能和周期变换能外，至少还存在自旋能和交换能等各种能量，即存在其它运动方式并形成复杂的结构，甚至是不稳定的粒子。不稳定粒子种类繁多，有的带电性，有的衰变成其它粒子，如《论基本粒子基础问题》一文所述。对于带电粒子周围交换不平衡场物质，在平衡趋势中最终被实物吸收或转化为中性粒子或量子。任何带电粒子径迹都是有限长度。称为基本粒子或变子是核碎片及其对称平衡趋势而衰变为稳定粒子过程原理。 能量较大的光量子冲击铅板中壳层粒子，分别产生正负电子，高速量子制动减速构成浓缩性正电子，壳粒子被冲击加速构成弥漫性的负电子。又由于光量子束冲击铅板时不仅打出壳粒子而且释放出光量子，再去冲击铅板下层或另外铅板，形成大量粒子，即所谓簇射现象。当两类带不同电粒子相邻时，互相加速，达到光速时则转化为光量子，即所谓湮没现象。可见量子与带电粒子本质都是物质，具有内在同一性，可以互相转化。正反粒子是相反运动状态的粒子，正反物质是相反运动状态物质。它跟原子核壳分离，原子核重粒子趋心运动挤出的或轰击中破碎的，甚至即使存在夸克等粒子所引起的衰变或变化等现象，一起属于基本粒子或变子，都是原子核碎片。它们都属于衰变过程原理的现象之一。 二、粒子量度问题 目前基本粒子观察、量度、实验主要工具是电离室、威耳孙云室、照相核乳胶法、气泡室、盖革计数器、正比计数器、闪烁计数器等。不管计数器，还是电离室所测量观察的是带电粒子数目强度和运动轨迹，其中猜测计算成份很大。就是设备庞大各种加速器，所观察测量的仍然带电粒子，对于中性粒子测量观察无能为力。实际上现有粒子实验设备都没有证明电是永久性，倒是观察到的都是带电粒子轨迹有限长度，甚至沿着螺旋线逐渐缩小轨迹运动，最后消失，本来就是电暂态性的证明。要进一步证明，可以通过加速器进行的。《物性论》断言：任何带电粒子都不可能加速到光速，达到光速时便全部转化为光量子或其它场物质。 粒子内外不同交换方式是其相互作用原理、粒子磁性和电的暂态性原理、基本粒子的原子或原子核碎片及其衰变过程原理等构成粒子物理的基本原理。这三条基本原理可否解释粒子物理基本现象？粒子物理重要现象有放射性元素自然衰变、原子核裂变或聚变爆炸、原子核受轰击破裂、粒子运行轨迹、粒子电或磁性、粒子共振态等现象应能够用这三条基本原理给予解释。如果交换是能量子交换，所不同的是交换频率、强度、速度、成分和不平衡程度等不同。那么介子、量子、微子是重粒子间、轻重粒子间、轻粒子间的不同交换能量子。对中性粒子又如何测定，而且电的可变暂态性，因此用电子伏特测定粒子能量是不全面的也不可靠的。不如直接用质量和变换频率测定粒子能量，但目前尚无可行量度工具。 粒子或量子周期性变换，使其运行的途径上状态具有波动性。大量同类粒子或量子同一方向运动而相位与方位是随机的，它们之间处于不同步的不相干状态。但入射到光滑介面时，动能改变量ΔE愈大，与介面交换所需时间Δt愈短，反之动能改变量ΔE愈小，与介面交换所需时间Δt愈长。即 ΔEΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ=h/2π 也可用动量改变量Δp与位移Δι，或角动量ΔN与角移Δθ间关系表示，起了相位与方位调整作用，使它们处于同步运行状态。粒子和量子交换特性公式可能成为量度重要依据。 同类粒子或量子运动周期性变换和波动性运行，在介质中动能周期性变换，其改变量愈大，交换时间愈短，反之能改变量愈小，相应交换时间愈长，它跟介面作用情况一样。而粒子之间交换情况类似，质量愈小所需交换时间Δt愈长。由于粒子比量子除平动和周期变换外还有其它能量，因此交换特性公式为 h/2π≤ΔEΔt≤m(c²-υ²)Δt=(hν。-hν)Δt 此式是微观粒子交换特性公式。粒子（相对量子）间不仅有相位、方位差异，而且还存在质量、频率等差异，使ΔEΔt≥h/2π。它是微观粒子作用和量度基本依据。宏观物体质量m大，相应能量ΔE非常大而作用时间非常短，几乎瞬时发生的Δt≈0。光速时，表示不相干。 微观粒子不仅具有周期变换，还具有周期交换，而ΔE包含能量差或交换频率差或质量乘以速度平方差，那么粒子愈轻，即质量愈小，交换强度愈弱，而交换时间Δt愈长，正如强（交换）作用、电磁（交换）作用、弱（交换）作用间的关系。强作用产生于重粒子之间交换，质量大交换作用强而交换时间短。弱作用产生于轻粒子之间交换，质量小交换作用弱而交换时间长。电磁作用产生于重轻粒子之间交换作用，质量和交换时间介于两者之间。这样可将三种作用统一于交换观念之中，而万有引力属于涡旋运动浓缩质量引起的作用，它只有与电磁辐射合起来，才可以看成另一类交换的方式，对于微观粒子交换强度太小，可略去。如下表所示 相互作用类型（交换）强度比值（交换）特性时间（秒） 强作用 1 10&sup-23∽10&sup-22 电磁作用 1/137 10&sup-20∽10&sup-18 弱作用 10&sup-14 10&sup-10∽10&sup-8 交换特性公式的三种类型可分成：粒子入射介面交换作用所引起的相位调整；形成上述强、弱、电磁三类作用；粒子之间交换作用因质量（包含交换频率、相位方位）等差异使交换存在一定宽度，相应引起的同元素原子线光谱存在一定的宽度，成为交换特性统一表达式。强度比值是由强作用公式2πf²/hc≈1和弱作用公式2πg²/hc，以及电磁作用公式μce²/2h=1/137等计算得到的，f、g‘荷’实际上是强、弱交换场质总量，称为强、弱交换荷，相当于电荷是电场质总量类似，可以用交换场散度描述。电磁交换是重轻粒子间的交换，又与电场与磁场联系起来的公式，比较特殊，但仍跟电荷平方有关，即强、弱场质交换描述参量。如果改写成相应关系式，则 2πě²/hc=μce²/2h ě²=μc²e²/4π 其中ě可以看成电磁交换荷或称电磁交换荷。 三、基本粒子或变子应用 原子核碎片所构成的粒子往往产生相反状态，如浓缩性粒子与弥漫性粒子，前者带正电，后者则带负电的正反粒子。可见正反粒子就是指运动或结构相反状态的粒子，常常出现在原子核破裂的碎片上。而反物质实际上是正（通常）物质相反运动状态或相反周围场质状态或相反结构状态而已，仍然是物质的另一种形态，都是物质。跟原子应用情况类似，基本粒子或变子的应用主要是宏观的应用，单一粒子应用意义不是太大，只在物质结构研究中开展设计一些观察实验，如加速器之类设备进行某些观察实验。而主要应用是宏观的放射性元素衰变应用、原子能应用、碎片电磁性能应用等。 1、放射性元素应用 轻元素氢、氦等多半在宇宙中微涡旋运动中生成的，而且宇宙条件大体接近，生成质量相近的氢、氦元素。外围壳粒愈少的元素原子愈易生成，从而在宇宙中丰度愈大。外围无壳粒的中子和外围一个壳粒的氢元素最多，其次是外围二个壳粒的氦元素，这可以从太阳光吸收光谱中观察到的。中子由于没有外围壳粒跃迁，在吸收光谱中观察不到的，宇宙存在大量中子只是一种预测。重粒子或重元素主要来自于星体或地球内部微涡旋运动中生成的，如地球表面重元素主要来自地幔，而且愈深层地幔所形成原子愈重。靠近地面的地幔主要生成较轻元素，如碳、氧、氮等元素，并逸出地面，形成地面大气圈，氧与氢化合生成水，并逐渐构成水圈。其它星球内部条件不同于地球，很难生成跟地球完全一样的大气圈和水圈。 地幔下层生成的元素原子经过生成氧而易化合成氧化物，近地壳冷却，并构成矿石，留存地面，使地面具有丰富的氧化物，如最丰富的氧化硅，其次氧化铝、氧化钙等。特重元素原子多半在地幔深层高温微涡旋形成的，它们化学性质区别不是太明显，而物理性质却有很大差别，有的构成了放射性元素。放射性元素到地面经历中上层地幔，并跟其它氧化物混合在一起，构成地面矿藏。不同的放射性元素稳定性不同，放射的衰变半衰期不同，可以利用这个半衰期测量矿藏生成寿命。有人用此估算地球寿命，那会偏短，至多只能作为参考，不可信以为真。 放射性元素铀、镭、钚等可放射出带正电的氦核α粒子，带负电β轻粒子，γ射线，这证明原子核包含氦核、质子、中子等重粒子质块和边缘β轻粒子，及其交换粒子γ射线构成的，并非纯粹质子和中子组成的。不同放射性元素衰变半周期不同。放射性同位素的原子是质量差别较大而壳层粒数和分布一致的同一元素，但由于核质量过大，内外交换处于不平衡、不稳定状态而易在核粒子趋心运动中放射出粒子，即衰变。利用这类衰变的放射性，混在正常元素中，在生命体内交换递传或运行中观察生命的过程。 2、原子核应用 原子核质量主要由原子核涡旋体质块或重粒子，即核子质量构成的，质块质量大体相近，相当于氦核、质子和中子，实际上质子与中子只是同位旋（自旋与磁性方位异同）相反的同类粒子，且忽略轻子质量。独立的质子和中子质量平均值是一定的。但元素平均原子量与其按质子和中子数质量和，并不完全一致，两者之差的质量亏损称为结合能。结合能愈大，原子核愈稳定。还可以用结合能对粒子数之比表示为每个核子平均结合能，称原子核的比结合能。核力或强作用是介子交换来实现的，核子交换时间不超过 ΔEΔt≥h/2π 中的Δt，ΔE=mc²中m为交换介子的质量。 当原子核之间或原子核与粒子之间相互作用或碰撞时，就会发生变化，而变化的前后首先质量或总能保持不变，即物质不灭性与能量转化守恒性。可表示为 A+a→B+b 或A(a,<img src='style_emoticons/<#EMO_DIR#>/cool.gif' border='0' style='vertical-align:middle' alt='cool.gif' />B 其中A为变化前原子核质量或总能，a为变化前粒子质量或总能，B为变化后原子核质量或总能，b为变化后粒子质量或总能。如果变化前后还有吸收或放射热量等能量Q，那么上式再加上±Q，有时还要经过某种暂时过渡状态原子核C° A+a→C°→B+b±Q 在碰撞中通常没有加外力或外力矩，这时变化前后动量和角动量也保持守恒的。 核粒碰撞前后除了最基本的质量、能量、动量、角动量守恒外，重粒子总数目也是守恒的，这是因为原子核内外层不同质量密度分别形成微涡旋的重粒子与轻粒子，重粒子不是轻粒子组合，所以重粒子不能被击碎成大量轻粒子。重子数守恒进一步验证原子及原子核涡旋结构。与原子核及非轻粒子涡旋运动有关描述参量还有同位旋、同位旋分量，奇异数等，与对称趋势有关的参量有偶宇称、奇宇称等，与交换平衡趋势有关的参量有电荷等。它们都在粒核碰撞或原子核被击碎时，一定条件下产生的不变性或守恒性，以解释某些原子核或基本粒子现象。 放射性原子核除自行衰变外，在一定条件下产生裂变或聚变链锁反应。只有元素周期表末端的重元素的核才有可能发生核裂变反应。由于重元素原子核质块或重粒子多，并在趋心挤压过程中易抛射出重粒子，再去轰击周围原子核，使其成为碎片和一些中子之类重粒子。只要体积足够大，这样轰击连续进行下去，形成链锁反应，最终发生爆炸。产生链锁反应所需要的最小体积的质量称为临界质量。原子弹就是利用两个小于临界质量放射性元素，需要爆炸时，用普通炸药爆炸冲击使其合并，超过临界质量而爆炸的。轻核的放热聚变反应是核反应的特殊形式，它在超高温（107~109K）下有效地进行，反应中放也大量热量，又称为热核反应。 3、粒子特性应用 粒子带电性虽然是暂态的，在真空中有限时间或运行长度里仍然非常有效地作为电子射线等来使用，如示波器、电视显像管、电子实验设备等。金属体原子外层壳粒联结较松懈，通电加热壳粒易脱离开，并构成暂时带电性，只要外加一定电压便向正极移动，形成射线，打击荧光屏，便可发出光，适当控制和材料组合，如控制三组电子枪和相应荧光粉点组合的屏，可产生彩色图案。 粒子比量子除平动、周期变换之外，还具有自旋、周期交换、磁性、电性等运动状态，其在加速器中加速，平动运动增大，周期变换、交换、电性也会有所改变，变换跟平动一样增大，交换和电性减少。两个加速粒子碰撞，在一定条件下，可能产生共振态粒子等，这证明粒子周期性变换在运动的途径上刚好处在频率整数倍，相位甚至方位相同或相反时，可以产生共振态粒子。实际上是对粒子存在周期变换运动的证明。原子核碎片在加速器中加速不可能无限制进行下去，加速到一定程度必然转化为量子或场物质状态。任何加速到光速或极限速度仍然保持带电性状态粒子，都是对《物性论》电理论的否定。 核磁共振可以观察到核粒子的自旋和磁场现象。它实际上证明了粒子存在自旋和磁场。中性粒子是涡旋体，通常具有磁性，必需找到磁感应或磁感光材料，作为设计发明观察测量中性粒子设备基础。如果设计成功，不仅证明《物性论》涡旋理论正确性，而且在人们面前真正打开了基本粒子世界的。 参考资料： 1、《物性论=自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年月12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年月12月出版 3、《思维工程=人及智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

作者: chenshuxuan 时间: 3.1.2006 08:24
原子壳层新论 陈叔瑄 光和光谱是了解天体状态的基本途径，也是了解元素原子结构的基本途径，而且光谱扩大到射电领域、红外领域对天体状态具有重要意义，同样地光谱扩大到紫外线和Ｘ射线、γ射线等，再加化学性质和物理性质，对元素原子研究也具有重要意义。按现有原子结构理论，认为原子由电子和带正电原子核构成的，而原子核又由带正电质子和中子构成的，电子绕原子核以稳定轨道运动。量子论又假定只能在允许轨道上运动，这些轨道用一系列量子数来描述，量子力学更进一步用原子核分布着电子云解释。这样，电子与原子核间是电场作用吗？如果是，电子绕核作加速运动，为何没有辐射电磁波而处于稳定圆或椭圆运动？又为什么电子只能在允许的轨道运动？如果是电子云，又为什么电的作用不会将其吸收到原子核中？这里涉及到一个根本性问题，即原子内究竟是不是固有电的相互作用？ 量子论和量子力学是在解释原子光谱和元素周期表化学性质而逐渐建立起来的，它避开了电作用问题，它也不考虑元素原子生成条件和过程。若按电是暂态性和粒子是涡旋物质浓缩质量而生成的，并在浓缩和弥散矛盾中构成交换而更进一步微旋化，生成更加浓缩和更深层的粒子，到了一定时候处于相对稳定状态。稳定的微涡旋系统也必定处于交换平衡系统和周期性变换稳定系统。元素原子是稳定的微涡旋系统，原子内原子核和壳粒也是微涡旋及周期性变换的稳定系统，因此原子、原子核、壳粒等都是微涡旋粒子，跟周围场质处于交换平衡状态。从而粒子具有平动、自旋、周期变换运动基本形式之外，还跟周围具有场质交换，这些交换是粒子联系的基础。电是粒子分离或破裂而处于交换不平衡的产物。 一、微粒涡旋 宇宙间连续场质各向平动的机会均等及其各向正反平动转化涡旋运动，形成了大量微涡旋浓缩状态的粒子。高速的粒子则构成量子，低速的粒子则构成实物粒子或元素原子。微涡旋同样可构成以同一角速度运动的核心部分和分离出不同角速度而绕核心运动的若干个环，每个环中线里外两侧多一个相反速度，并旋转浓缩成壳粒子。若绕核心运动的环逐渐被吸收而构成基本壳粒和绕其的新环，这些环又再浓缩成粒子，并跟基本壳粒一起绕核运动，这些粒子相对核以波纹路径运动，即一个轨道只有一壳粒。原子核与壳粒浓缩到一定程度，则要弥散，构成周期性交换，当其交换平衡时而处于相对稳定的运动状态。可见，物质涡旋运动生成微观粒子，从而微观粒子自然具有自旋和吸引质量趋势，它是自旋和引力存在本质。由于微观粒子稳定时必处于交换平衡或周期性变换状态，交换是微观粒子间相互作用基础，周期性变换是微观粒子波动性根源。 涡旋运动质量密度趋匀过程，使中心具有无限浓缩质量趋势，但中心质量密度不可能无限大，因此中心必定移动和往外弥散质量，构成粒子周围交换的正反流动场质，并使其微旋化成深层粒子。在正反流动场质交换中以浓缩流动为主要或主动方面，当两粒子场质叠加时，相邻一侧反向叠加有浓缩趋势，外侧同向叠加有弥散趋势，使两者互相靠拢或相吸，而且愈近趋势愈强，反之两粒子弥散流动也愈靠近愈强，即交换愈强或引力愈大，当两者平衡时两粒子则处于相对稳定状态。外侧周围场质交换实际上是这些粒子各自交换场质的叠加，因此质量愈大交换场质作用愈强，且成正比。相邻侧处于浓缩强于弥散并形成靠拢（引力）作用，使粒子绕其公共质心稳定轨道运动。可见，粒子或原子的自旋和公转是其生成的自然属性，称为粒子自旋和公转原理。从根本上解决微观粒子基本现象本质。 若两粒子质量差别很大时，较小质量粒子通常围绕着较大质量粒子周围运动或公共质心靠近较大质量粒子核心，且公共质心愈处于重粒子核心愈稳定。从而涡旋中心移动速度愈小愈稳定，随着中心速度增大而愈不稳定，壳粒与核间愈易脱离。壳粒与原子核趋心场质跟弥散场质处于平衡时，则处于稳定轨道运动。核心质量愈大能够实现交换稳定的外层微粒子数目愈多，以使公共质心处于重粒子内和交换平衡状态。外层各壳粒绕核运动轨道分布愈近里层和愈对称，质心愈处于核中心而愈稳定。因此元素原子壳粒总数与质量大体成比例，壳粒总是趋于先占满里层并处于对称性轨道分布基础上才往外占空轨道。由于元素原子是物质涡旋运动中核和环形成的，一个环只能一个粒子（多出个必在演变中浓缩在一起）及另外的环，即一个轨道或量子数只能有一个壳粒。 原子核外粒子统称为不同量子数的壳粒，壳粒数和分布不同则构成不同的化学性质和物理性质。稳定微旋粒子的外壳层粒子数具有决定性意义，从而同样壳粒数的稳定微旋粒子分成一类，每一类为同一化学元素，其对应的微旋粒子称为原子。元素原子按壳粒数和分布来分类，而壳粒数又决定其原子量的大小，因为原子量愈大表示微涡旋所浓缩质量愈大，相应构成的可能外层壳粒愈多。除氢元素外，其他元素原子量与壳粒数大体成一定比例，原子量愈大壳粒数愈多。同一元素原子量略有差异在于其形成环境条件、运动状态和分布状态、壳粒所处能级、核同位素情况等有关。从而在一定环境条件下同一元素原子量是统计分布的平均值。不同环境条件下的元素原子量略有差别，这个性质决定了原子光谱线的偏移和具有一定宽度。某些同壳粒数而原子量偏离过大的原子元素称为同位素。同位素的化学性质相同，但物理性质则可能存在差别。 宇宙中不带壳粒或带一个壳粒的微涡旋粒子最容易产生，且微涡旋带壳粒数愈少愈易产生。不带壳粒的实物粒子称为中子，带一个壳粒的微涡旋称为氢原子，带二个壳粒的微粒子称为氦原子。带三个壳粒以上的微旋粒子分别按已知元素周期表原子序即壳粒数来称呼这些元素名称。如外壳粒６个称为碳，７个的称为氮，８个的称为氧等等。在趋于对称性分布趋势中，除最里层分布２个壳粒为对称外，其他元素最外层８个象限各占一个壳粒的元素为最稳定，如惰性气体氖、氩等元素。不是８个的有趋于构成８个的趋势，即趋于分布对称性趋势。外壳层少于４个的易失去壳粒，以使外层布满８个壳粒，多于４个壳粒的则易得壳粒，以补充到８个趋势。外壳层少于４个壳粒的元素在结晶成固体时，外壳层易失去的壳粒常在固体中移动而易产生导电性。在物理性质上构成导体，称为金属性。易得失壳粒性更主要地体现在化学变化的性质上，因此在化学性质上排列成元素周期表，对了解化合物性质及其反应具有重要的意义。 元素原子的壳数按比例地对应原子量或原子能量，才能处于稳定的交换平衡状态。当该原子失去一个壳粒或得到一个壳粒都会使壳粒与原子核之间的交换失去平衡，并在趋于交换平衡中恢复原来壳粒数的趋势。在趋于对称性和交换平衡性的趋势矛盾，使壳粒在元素原子之间交换而化合成分子。原子结合成分子往往吸收或放掉部分能量，多数情况是放掉或辐射能量而生热，这个能量称为结合能。它与壳粒数对应的原子量相比是很小的。原子的壳粒离开要吸收能量，原子的壳粒回到原子核周围要辐射能量。原子的壳粒从较低能态跃迁到较高能态要吸收能量。反之壳粒从高能态跃迁到较低能态要辐射能量子。从而稳定的元素原子有一定壳粒数和处于最低基本能态和最佳的壳粒分布状态。 宇宙中微涡旋形成的不外高速的量子或低速的粒子，低速粒子的平动能对总能比很小，而主要体现在自旋能和部分变换能、交换能上，而自旋能具有向中心浓缩质量趋势，这种趋势使粒子互相靠拢或者产生引力，甚至构成新涡旋粒子，这些粒子成为形成天体前星云的物质基础。由于离具体天体远处宇宙空间环境条件大体一致，从而形成中子和氢原子质量也是大同小异，在此基础上由中子和氢原子对浓缩组合的新涡旋粒子也大体上相同，同类元素原子尽管质量有一定分布或大同小异，但可用统计的平均值表示其原子量。各个天体环境条件和演化历史情况不同，所形成元素原子丰度各不一样。即使同类元素原子量也略有差异，使得各个天体所取得同一元素谱线有红移和紫移，而且谱线宽度略有差异。地面元素既来自宇宙空间又为地幔所形成的，轻元素多半来自宇宙，中等或较重元素主要来自地幔不同温度和环境条件形成的。 二、微粒交换 粒子浓缩质量很易达到一定限度，并产生交换，即弥散质量与浓缩质量交错运动，浓缩质量愈大弥散过程愈快。若处于交换平衡则相应交换频率愈高。原子核质量较大相应交换频率也较大，外层壳粒质量较小相应交换频率较低，要使原子核与外层壳粒交换同步或稳定必需交换频率整数倍，即壳粒只有跟原子核交换频率整数倍的那些轨道交换才是强烈的或允许的。愈靠近核或能级愈低交换频率愈同步，从而壳粒愈处于原子核邻近的能级轨道上。称为粒子交换同步，即交换频率整数倍原理。交换强度是交换总量除以单位面积，交换总量又跟粒子质量密度成正比，如原子与原子核相比，两者质量相近而原子核体积小３个数量级，使原子核交换总量远大于原子，原子核的核子交换是强作用，远强于原子核壳的电磁作用。电磁交换跟粒子的交换频率和交换总量有关。 原子壳粒愈处于外层能级愈高或交换频率愈高在于原子核交换场质叠加上在其之内壳粒交换场质的交换频率，构成由里层往外层逐渐递增的能级，因此壳粒从里层往外层跃迁需吸收能量子，外层往里跃迁就辐射能量子。当里层空缺时则处于交换不平衡状态，立即从外层壳粒递补进去，以趋于稳定平衡状态。由于壳粒变换频率是交换频率的最低端，同样要求变换频率整数倍，即基本壳粒外壳粒相对核波纹轨道间变换频率整数倍，并反映在波长或动量整数倍上。实物粒子的交换频率是其内部微粒子交换频率叠加的结果，因此粒子质量愈大交换频率愈杂，实物由这些粒子一定交换方式联结组成的，其交换频率是这些粒子交换频率叠加而成的，交换频率更杂更大，相应交换能可用总能减去矢能或平动能表示。 微观粒子如分子、原子的内外相互作用就是电磁交换场质的作用，一个粒子跟周围交换的频率所对应的交换能量可由总能减去平动能等矢量能体现出来，即 Ｅν＝ｍｃ²［１－υ²／２ｃ²］＝ｍｃ²β²＝Δｈν 当低速时β≈1 ，交换能或交换频率与质量成正比。从而质量愈大相应地交换能或交换频率也愈大。粒子外交换场质本身实际上是周期性变换场质，并以光速运动，那么交换场质的交换频率、周期等于变换频率、周期，周期变换峰值空间距离或长度称为交换场质波长 λ＝ｃτ＝ｃ／ν＝ｈ／ｍｃβ²≈ｈ／ｍｃ 当β２为低速时λ的近似值。表明交换场质峰值间距或波长λ随质量增加而减少。如果波长λ线度小于物体的线度，那么其周围交换场质可以看成连续的。例如密度ρ＝2.7克／厘米³，质量ｍ＝1克的铝块，而该铝块体积或线度为 Ｖ＝ｍ／ρ＝１／2.7＝0.37厘米³ ι＝³√(0.37)＝0.72厘米 其中Ｖ为铝块体积，ι为铝块线度，相应交换场质峰值间距或波长 λ＝ｈ／ｍｃ＝6.626×10&sup-27／2.997×10&sup10 ＝2.21×10&sup-37厘米 表示铝块线度远大于其交换场质峰值阵面间距，达36个数量级。从而宏观铝块周围交换场质完全可以看成连续交换场质或场。 对于微观粒子的情况则完全不同，并作如下比较。对微观粒子，如原子壳层粒子（或电子或原子核）直径（或线度）为 ι＝0.5635876 厘米 ｍ＝9.109534×10&sup-28克 而其周围交换场质峰值间距或波长为 λ＝ｈ／ｍｃ ＝6.63×10&sup-27／9.11×10&sup-28×3×10&sup10 　＝2.4271×10&sup-10厘米 表明壳粒周围交换场质阵面间距比壳粒线度大3个数量级，即近2000倍。这时微观粒子周围交换场质构成了一阵阵不连续的交换场质锋值阵面。 粒子周围交换场质峰值间距决定于粒子质量的大小，质量愈大间距愈小，也就愈密。氢原子核质量若是壳粒质量的1838倍，从而原子核交换场质峰值阵面较壳粒阵面密1838倍，而两者构成稳定交换主要决定于交换阵面较疏的壳粒。原子核只能在壳粒峰值阵面整数倍而又刚好是原子核峰值阵面上的那些轨道才有可能稳定的同步运行。由于微观粒子通常是呈橄榄形或近棒形，加上原子核是移动的，从而峰值阵面是沿着橄榄形或竖椭球的阵面或者稍为变形的阵面上的轨道。每个轨道都必需满足壳粒与原子核的整数倍的交换场质峰值间距，若壳粒外还有粒子交换且绕其运动则构成相对核波纹轨道运动，且交换整数倍（或波纹整数倍）才是微观粒子允许轨道。表明微观粒子场质交换所构成的轨道不是任意，而是某些允许能级的轨道。这就是壳粒运动量子化本质所在，也证明了为何原子壳粒只能在允许轨道上稳定地运动。 同类元素所形成的环境条件不同，其原子量略有差别，甚至偏离。也就是核外周围壳粒轨道略有差别，甚至偏离。从而壳粒跃迁所辐射的量子能量略有差别，甚至偏离。前者引起光谱变宽，后者多半在其它星球上的相应条件形成的，并产生光谱红移或紫移。同类元素众多原子的壳粒轨道具有统计性质，所辐射同一谱线也具有统计性质，使谱线变宽。不同元素的原子核质量差别很大，它跟中子和氢原子整数倍有关，其周围的交换场质峰值间距较氢原子小而密，其跟壳粒交换的波阵面或轨道决定于壳粒。从而所有最外层壳粒相同原子周围壳粒轨道形式、性质、分布与氢原子类似。正是这个原故，使得同元素的各原子绕原子核的壳粒轨道有一定偏离或分布，实际上并非各个原子核周围没有确定轨道的电子云，而是各个原子的壳粒都有确定运行轨道，只是原子量偏差，使各个原子壳粒轨道稍有差异，宏观上就出现一定的统计分布。 物体间接触作用实际上是能量变换、交换、递换运动。两个物体间隔空间相互作用，必定以某种形式交换能量，通常以能量子传递来实现能量交换的。这个充满空间的传递能量子物质称为场质，相应的空间称为场。实物周围的基本物质形态是交换场质而场质是物质高速运动形态。可见，不管接触作用还是间隔作用都是能量变换、交换、递传的结果，也是作用与反作用总是同时存在的反映。若外层壳粒离开原子，立即出现交换不平衡。核心粒子因失去壳粒或失能量而具有空穴属性，即具有再填补壳粒或加速浓缩趋势，称为带正电状态。得壳粒物体或壳粒具有再失壳粒或加速弥散趋势，称为带负电状态。带正负电粒子靠拢，加速失去电性或空穴填补上壳粒而处于交换平衡状态，即所谓中和。 每个实物粒子都在跟周围场质的交换或周期性变换能量中存在的，而且粒子质量愈小或速度愈快波动性愈明显，波长愈大于粒子线度。量子或壳粒离开原子核的状态、时间都带有随机性，从而量子或壳粒所处的相位和方位都带随机性。但量子或壳粒打在晶体表面或边缘上，所处相位和方位各不相同，即速度（动能或动量）或角速度（自旋能或角动量）状态各不相同。若量子或粒子总能在介面或边缘作用不变性，即总的变换或交换能量一样话，动能改变量愈大，相应地作用时间间隔愈短，其乘积为恒量 △Ｅ△ｔ＝△ｐ△ι＝ΔＮΔθ＝ｈ 其是粒子各个瞬时能量（动能）改变量不一样，从而滞留表面作用时间不一样，相应结果是对微观粒子间周期性相位和方位起了调整作用，称为相位调整关系。它等价于海森伯测不准关系式。由于量子力学粒子假定为没有大小和形状，更没有状态变化的质点，只好用能量和时间不能同时准确测量解释之。 三、波动方程 粒子在空间运动过程状态是周期性变换的，从而粒子在空间状态可以用波函数来描述，频率和波长对应着交换能（相应能量）和变换能（相应动量）。元素原子是原子核与壳粒交换平衡的系统，壳层粒子运动状态可以用定态波函数来描述。按涡旋生成原子观念，原子结构像太阳系，如果行星椭圆轨道运动，那么绕行星运动的卫星相对于太阳是绕太阳波纹状轨道运动。微观壳粒绕原子核也是一系列椭圆和波纹状运动轨道，不同之处在于必需在交换频率或波长整数倍的允许椭圆和波纹轨道上才能稳定地运动，并可用量子力学波函数的主量子数（或径量子数）和轨道量子数（或角量子数）来分别描述。可见，壳粒在原子中运动不仅跟其交换场质叠加整数倍有关，还跟壳粒本身周期性变换运动有关。 若用定态波函数或波动方程表示原子核外壳粒层状态，而波函数的频率和波长都应跟壳粒交换能和动量的量子化参量有关。粒子波函数的频率跟粒子的质量成正比，波函数的波长倒数也跟粒子动量成正比。当波函数频率和波长倒数用粒子能量和动量代入时，这个波函数就变成了粒子状态的函数。但由于同元素原子间质量存在略有差异，使得波函数具有统计分布性质，这是宏微观之间的一种基本关系。对于粒子群来说波函数平方表示该状态的粒子数密度或能密度总和，但对单一粒子来说状态波函数的平方或共轭乘积表示该粒子在相应能状态出现的几率密度。单个粒子波函数是能量状态函数 ψ(t,ι)=ψie&sup-i2π(νt-ι/λ) =ψie&sup-i2π(Et-pι)/h 其中Ｅ＝ｈν、ｐ＝ｈ／λ。 为了进一步建立非自由粒子的波函数，作些数学变换。为了方便起见，设ｐ在ｘ上分量，ι用ｘ分量表示 （－ｉｈ／２π）δψ／δｘ＝ｐｘψ （－ｉｈ／２π）δψ／δｔ＝Ｅψ 将ｘ坐标轴推广到整个坐标系，且对自由粒子Ｅ＝ｐ²／２ｍ，对于非自由粒子Ｅ＝ｐ²／２ｍ＋Ｕ（ｒ），即多了一项位能，而且定ｐ２＝－ｈ²△算符代入则波动对于时间关系可忽略的稳定状态粒子定态波函数及波动方程可改写成 （－ｈ²／２ｍ）Δψ＋Ｕ（ｒ）ψ＝Ｅψ （ｈ²／２ｍ）Δψ＋［Ｅ－Ｕ（ｒ）］ψ＝０ 其中Δ＝δ²／δｘ²＋δ²／δｙ²＋δ²／δｚ² 波动方程还可采用圆柱坐标表示，其算子和波函数分别为 Δ＝δ²／δｒ²＋（１／ｒ²）δ²／δφ²＋δ²／δｚ² 及波函数ψ（ｒ、φ、ｚ） （ｈ²²／２ｍ）Δψ＋［Ｅ－Ｕ（ｒ）］ψ＝０ 表明原子核外壳粒的轨道状态的波动方程。 若用球面坐标表示，则算子Δ为 Δ＝（１／ｒ²）（δ／δｒ）（ｒ²δ／δｒ） ＋（１／ｒＳinθ）（δ／δθ）［（Ｓinθ／ｒ）δ／δθ］ ＋（１／ｒ²Ｓin²θ）δ²／δφ² 球面波函数坐标轴变量改为ｒ、θ、φ等，波函数为 ψ（ｒ、θ、φ）＝Ｒ（ｒ）Ｙ（θ、φ） ＝Ｒ（ｒ）Θ（θ）Φ（φ） 其中Ｒ（ｒ）为波函数中径向函数，Θ（θ）为球谐函数或为轨道函数、Φ（φ）为方位函数。代入波动方程，可写出径向波动方程，且设球谐波动方程已量子化 Ｙ（ι）＝ｈ²ι（ι＋１）／２ｍｒ² （ｈ²／２ｍｒ）δ²ｒ（Ｒ（ｒ））／δｒ² ＋［Ｅ－Ｕ（ｒ）－Ｙ（ι）］Ｒ（ｒ）＝０ 通过波函数变数分离法来解方程，Φ（φ）取任何不引起任何的变化且要四项加起来仍然等于零，只有第三项 Φ=Ae&sup-im 将数值代入波动方程又可得以几率等一的归一化条件的解，其Ｌ≥｜ｍ｜为正整数和ｍ为小于Ｌ的正负整数，即Ｌ为０、１、２……（ｎ－１）及ｍ为０、±１、±２……±Ｌ。如果原子壳层是以不同ｒ处上分布着交换场质整数倍的竖椭球的面，这些面可由波动方程中ｋ／ｒ＝Ｕ（ｒ）为交换场质中壳粒的位能，它跟原子核距离ｒ成反比，Κ与原子核质量或交换总量和壳粒交换有关的量 Ｅ＝－２π²Ｍｋ／ｈ²ｎ²＝－Ｒ’ｈｃ／ｎ² 其中取ｒ²＝ｎ²，且ｎ＝１、２、３……。表示从里到外壳层交换整数倍的椭球面，等价于量子力学的主量数。而Ｌ表示壳粒在波纹轨道上运动的状态变换频率（波长数）的量子数或整数倍，即Ｌ＝０、１、２……（ｎ－１）等。ｒ＝ｎ的值愈大，意味着整数倍交换允许的波纹轨道数愈多。ｍ为椭球面上轨道角偏ｚ轴的量子数，ｍ＝０、±１、±２……±Ｌ等，考虑到壳粒正反旋转，故角偏ｚ轴的量子数有正负值。考虑自旋的正反向，总的量子数还要增加。壳粒自旋和公转在外磁场用下，因其自旋的正反向和公转角速度不同，故以称磁量子数。 定态波函数和波动方程是微观粒子涡旋演化构成稳定元素原子壳层状态的描述方程。实际的解相当繁琐，而且不断引进某些附加假设才能不断扩大解释。为了解释元素的壳粒（或旧称电子）在化学周期律的意义，引进泡里原理和最小原理等。为了解释谱线宽度而引进海森堡测不准原理和几率解释等。对于一个原子系统来说壳粒只有在那些交换场质峰值间距整数倍轨道才是稳定的，从而波函数又可用于表达壳粒所在交换场质作用极强的轨道状态函数。由于各同元素原子质量略有差别，轨道也略有差别，对大量原子来说则具有统计性质，即波函数幅度平方或共轭乘积用来表达所处状态的粒子数密度或单一粒子出现几率密度。波函数统计性质决不是意味着单个原子的壳粒轨道不确定性，而各个原子的壳粒轨道是确定的，但大量原子间的原子质量存在差异，在宏观上原子壳粒轨道的一定分布及其平均值。 四、原子结构 交换场质中趋心运动是浓缩和弥散对立面的主要方面，从而交换场质叠加具有反向浓缩性质，而且交换场质叠加密度愈大，浓缩趋势愈强，使得两粒子相邻，其相邻一侧叠加趋心场质反向而具有浓缩趋势，而外侧趋心场质同相叠加而具有弥散趋势，这个趋势压粒子靠拢或相吸，愈靠拢的两粒子的交换频率整数倍愈小，即愈同步且能量愈小。表明粒子交换场质叠加，具有趋于能量最小值的趋势，即原子最里层的能级最低，从而壳粒趋于最低空能级的趋势。这个原理等价于量子力学的最小能量原理。可见最靠近原子核的壳层先被壳粒占据和愈低能级愈先被占据。从而任何多粒的稳定原子必然里层低能级的轨道先被壳粒占据，并逐渐往外层和高能级的轨道填补。 原子是涡旋体，其壳层的壳粒也是自旋和公转的涡旋体，在外磁场作用下，涡旋体周围切向交换场质具有磁性，受作用后运动轨道略变，从而出现光谱分离，这个现象称为磁场塞曼效应。由于涡旋体周围径向交换场质，在壳粒跃迁过程出现暂时不平衡或电性，在外电场作用下产生斯塔克电场效应。壳粒从外层往里层跃迁辐射量子,而壳粒从里层往外层跃迁则吸收量子。前者出现明线，而后者出现暗线。对于通过碰撞引起原子之间能量传递，使壳粒状态改变而暂时还不跃迁到原来状态，这时原子处于受激状态。有时由于原子量差异，使得外磁场塞曼效应变成更多条分离或分裂的反塞曼效应。同元素原子质量的差异分布是许多光谱现象的根源，如谱线宽度，谱线移位，谱线强度，外场作用下谱线分裂反常效应等。辐射原子数愈多所辐射谱线自然愈强或强度愈大。 微涡旋的原子外壳层形成是单个壳粒与原子核交换场质峰值间距整数倍椭球阵面及其允许椭圆轨道（或波纹轨道）而确定的，从而每个轨道只允许一个壳粒。因为壳粒是由涡旋环形成的，在同一环上多粒子必在运动中结合成一粒子，才能处于稳定状态，否则处于不稳定或交换整数倍所构成能级和轨道完全不同。这个称为壳粒生成原理等价于量子力学的泡利不相容原理。这样各个壳层ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、……等都有个最多轨道数或最多壳粒数。在给定的壳层中ｎ是一定的，如ι的可能数值是从０、１……到ｎ－１共ｎ个，加上正负为一倍，对给定ι值，ｍ的可能数值－ｌ，……０……到ι共有（２ι＋１）个，从而给定的壳层最多壳数为 ｚ＝∑（２ι＋１）²＝２ｎ² 可见原子内具有主量子数ｎ的壳层内壳粒数目不会超过２ｎ２个。 最里层ｋ（ｎ＝１），最多只有２个壳粒。Ｌ壳层（ｎ＝２），最多只有８个壳粒。Ｍ壳层（ｎ＝３）多只有１８个壳粒。以此类推，Ｎ壳层最多３２个，Ｏ层最多５０个等等。将各壳层的壳粒数分布列在元素周期表中，第二周期从ｋ＝２，Ｌ＝８填满的氖开始，由０到７增加Ｍ层，继续填满Ｍ层而构成了长周期，最外层填满８个就进入四周期。零族惰性气体：氦、氖、氩、氪、氙、氡等，壳层装满８壳粒且分布对称性，因此不跟其他元素化合的惰性元素。最外层一个壳粒的有氢、锂、钠、钾、铷、铯等碱金属元素，其易失最外层壳粒，而具有金属性，易跟氧化合成氧化物，称为碱金属族元素。最外层２个壳粒的有铍、镁、钙、锶、钡、镭等碱土金属元素，也易失最外层壳粒，具有金属性，称碱土金属族元素。反之最外层七个壳粒的卤族元素氟、氯、溴、碘等和最外层六个壳粒的氧族元素有氧、硫、硒等都是易得壳粒，以补满８个的趋势，称为非金属元素。 原子壳层阵面用符号表示，壳层壳粒数用数字表示，ｋ表示最里壳层，１ｋ表示该壳层壳数１，０Ｌ表示２壳层壳粒数为零，等价子一壳层占满２，等价１ｓ²或２ｓº。３Ｌ表示３壳层占有三个壳粒，等价于２ｓ²２Ｐ¹。以此类推１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌ、５Ｌ、６Ｌ、７Ｌ分别对应二壳层分布壳粒为１、２、３、４、５、６、７个。０Ｍ＝３ｓ０为三壳层开始，其他相应１Ｍ、２Ｍ、３Ｍ、４Ｍ、５Ｍ、６Ｍ、７Ｍ为三壳层的壳粒数目分别是１、２、３、４、５、６、７个。主族元素外层壳粒均按上述表示。对四壳层分别用０Ｎ、１Ｎ、２Ｎ、３Ｎ、４Ｎ、５Ｎ、６Ｎ、７Ｎ，对五壳层分别用０Ｏ、１Ｏ、２Ｏ、３Ｏ、４Ｏ、５Ｏ、６Ｏ、７Ｏ，六壳层分别用０Ｐ、１Ｐ、２Ｐ、３Ｐ、４Ｐ、５Ｐ、６Ｐ、７Ｐ等表示。对过渡元素因内层还可再添些允许轨道填入壳粒，而用带’的层轨道表示。例如铁２Ｎ６Ｍ’＝３ｄ²˙³４ｓ²，又如铜１Ｎ１０Ｍ’、银１Ｏ１０Ｎ、金１Ｐ１０Ｏ’，其前面数字表示最外壳层壳粒数，后面符号表示壳层次，相应数字为里层壳层填充的壳粒数。这样表示法较简明。 晶体的原子之间通过壳粒交换和传递而联结成的，这样原子之间的交换场质可能叠加起来，使得原子周围交换场质峰值间距发生了变化，通常称为微扰。也就是说，整个晶体中各个原子壳粒与原子核交换整数倍的壳层能级和轨道不同程度略有改变，使得原来一个能级和轨道在宏观上变成一组能级和轨道。这样一组能级则成了一个能带，对于一个原子的壳粒在某时刻处在能带的一个能级中，不同原子壳粒则处于不同能组中的能带之中的一个，一个能级占一个壳粒。由外层壳粒占满的最顶能带称价带。向外紧挨着的能带通常是空的，称为导带。能带之间不允许的带称为禁带。在强外磁场或外电场作用下，就会把价带上的壳粒填补进去。被激发后价带留有空位称为空穴，其他壳粒可填补进去。被激发到导带的壳粒，容易流动，通常导体上导带填有大量壳粒。绝缘体的导带没有壳粒，即使用很强磁场和电场也难使之跃迁到导带上，这是因为绝缘体的禁带很宽，价带的壳粒难跃迁到导带。 导体的禁带等零或更少而叠加在一起，使壳粒易在导体中移动。半导体介于两者之间。禁带既不叠加又不宽，外磁场和电场作用下壳粒移动或跃迁。对于绝缘体和半导体之间禁带宽度往往对晶体的颜色影响很大。如金刚石禁带能宽度为5.6电子伏特，而可见光能量在1.7～3.5电子伏特之间，比其禁带能宽度小而不吸收，使金刚石透明无色的。磁晶体禁带宽度2.4电子伏特，可见光的蓝色以上光被吸收，壳粒跃迁到导带，呈现出黄色。分子和原子壳粒常在导带中移动，这种移动经常使壳粒或某些原子核常处在交换不平衡状态，即易导电状态，只要外加电场或磁场都易使是壳粒移动，感应电荷或感生电流。这类导带与价带重叠且使导带填有一半左右的壳粒的物体，因导电性好而称为导体，其辐射易构成光热现象。 原子的最外层壳粒因分布不对称而有趋于对称趋势，易得或易失外层壳粒的特性。一旦原子失去壳粒又出现新交换不平衡而趋于交换平衡趋势，迫使壳粒再到其周围以趋于交换平衡。两者的矛盾使原子结合成分子，并在原子之间交换壳粒，壳粒交换是构成化学键，是化学性质的本质。如果分子内原子外层壳粒成对地交换，就象这对壳粒共同绕两个原子核运动似的，如氢分子、氧分子、氮分子等。如氧分子内原子最外层有六个壳粒，有趋于布满８个壳粒的对称分布趋势，从另外原子得两个壳粒的趋势，而另一原子也有同样趋势要从前一个原子获得两个壳粒。当一分子递出两个壳粒，两原子处于交换不平衡，有在恢复趋势，构成氧分子两壳粒互相交换的作用而联结两个原子，这类公共使用壳粒的化学键称为共价键。若壳子是一个易失壳粒，另一个是易得壳粒，使易失壳粒原子供给易得壳粒原子，如钠易失壳粒而氯易得壳粒以趋于各自分布对称性。但当其分布对称性而各自原子又处交换不平衡，具有恢复趋势，这样壳粒在原子之间拉来拉去而形成交换，这类壳粒交换的化学键称为异价键（旧称离子键）。实际上这样构成分子在固体中又因分子间壳粒交换而构成原子交错排列，壳粒交换又传递而联结成晶体。如一钠原子可以将壳粒跟左右、前后、上下的氯原子进行递换，氯原子也是如此构成原子间交换传递。金属晶体原子的壳粒易脱离开原子并在晶体内自由移动而构成导体，外加磁场或电场，就会产生电流。 五、原子光谱 同元素原子具有接近或同样形式的壳粒轨道分布，虽然略有偏差。但不同元素原子因原子量差别大，轨道分布差别较大。最里层圆轨道的能量级最低，愈往外层能级或愈偏离圆轨道（或倾角）的能级愈大或愈高，高能级或外层次轨道的壳粒往低能级或里层轨道跃迁则辐射一个量子。壳层能级 Ｅ＝－Ｒ＇ｈｃ／ｎ² 其Ｒ＇＝109677.6厘米分之一，跃迁能量△Ｅ △Ｅ＝ｈｃＲ［（１／ｋ²）－（１／ｎ²）］＝ｈν 壳粒跃迁能量△Εｋｎ等于辐射量子能量ｈν，波数１／λ， 当ｋ＝１，ｎ＝２、３、４……诸谱线在紫外区，合称赖曼系。当ｋ＝２，ｎ＝３、４、５……诸谱线在可见光区，合称巴耳末系。当ｋ＝３，ｎ＝４、５、６、７……诸谱线位于红外的可见光区，合称帕邢系。当ｋ＝４，ｎ＝５、６、７……诸谱线位于红外区，合称布喇开系等。光谱精细结构还包括轨道倾角引起谱线差异和在外磁场作用下轨道分离引起的塞曼效应，用高分辨率分光仪可以发现几乎每一线谱均可分裂为数条相邻极近之线所组成的。壳粒离开原子核自由运动，当其跃入某个能级，所辐射的量子能量是任意值，从而众多原子的自由壳粒跃迁则构成连续分布光谱。 由于原子即使同类元素的质量略有差别，原子量是其平均值。所构成的壳层和轨道略有差别，从而所辐射的量子也略有差别，具有接近平均值附近分布状态，使得每一条光谱线都有一定宽度。宽度反映同元素原子间壳层和轨道的宏观统计性质。同类元素是指原子壳粒数相同而原子量接近的原子。原子壳粒数相同而原子量差别很大有几种情况，一种是同位素；另一种是外层壳粒相同而内层壳粒数包含在核内计算；再一种是在不同天体环境条件形成的同类元素往往有差别。这三种情况下原子光谱相似，但整个谱线系移位。如质量ｍ’和ｍ＂的同位素的波长相对移动的量值为 △λ／λ＝ｍ△Ｍ／Ｍ² 其中△Ｍ＝Ｍ－Ｍ’为两种同位素的质量差，Ｍ为平均质量。ｍ为同元素原子壳粒质量，对于原子中ｚ个壳粒可以想象为最外层壳粒外，内层壳粒与原子核一起看作核，当其内壳层失去一个壳粒，处于交换不平衡，就有趋于平衡趋势，即具有电性或由外层壳粒跃迁进去，特别ｋ、Ｌ、Ｍ等壳粒跃迁所产生的光谱是能量较大的量子，即ｘ射线，一般核子数愈大所辐射能量愈大。 ｈν＝α（ｚ－ｂ）² 对于核子对数ｚ的同一谱系ｂ为常数。表明α对于同一条谱线而言是恒量。这样原子量或原子核子对数愈大所辐射频率愈高或能量愈大，具有紫移性质。可见不同质量同元素原子谱线是有差别的，元素谱线移动表明天体所形成同类元素环境条件不同使其质量有所差别。质量大者紫移，质量小者红移。但红移又因光子长距离运行衰弱，因此远距离光的传播通常处于红移。 物体受外界的激发后而发光的现象称为微光现象，物体原子或分子在被激发时吸收了外界的能量使原子或分子从正常状态过渡到受激状态，而当原子或分子回到正常状态或能级较低的受激状态时发出的光，称为微光。气体的微光学谱是线状光谱，液体和固体的微光光谱是由较宽的连续的若干光带所组成的带状光谱。微光受激方式各不相同，如光致发光、阴极微光、放射性微光、ｘ射线微光、化学微光等。光致发光是光照射引起物体原子或分子受激状态。若外光源照射停止时微光几乎同时停止的称为荧光。若外光源停止照射时发光仍继续相当一段时间的微光称为磷光。一般说来微光波长和激发光波长不一样，因壳粒跃迁到不太低能级后才回到正常状态，而且几次受激壳粒跃迁往往延续一定时间，称有限衰减时期。同温度的微光发光亮度大于热辐射，这是因为常温下微光光谱多半在可见光范围而热辐射则多半处在红外线范围。 分子光谱与原子光谱分别是了解内外结构的基本途径，分子光谱与原子光谱有许多不同的地方，表明它们结构很不同的。原子光谱是由谱线组成的，一光谱系的谱线间隔大，仅只在谱系极限端分布愈来愈密，而那里强度又较弱。但分子光谱一般分布线系的数目极多，每一线系的一端很密，以至难以分辨，如同连续的光谱带，是一系列带光谱。分子光谱的波长范围主要由远红外线或较近红外线，还有可见光和紫外线部分，且以带光谱方式呈现。带光谱有由分开的各光谱线组成的分子光谱。这一点也表明分子量统计性质。有由数个光带组成的光带组和有数个光谱带组成的分子光谱。它们都是由分子平动、转动、振动和分子的壳粒定态轨道之间跃迁所成的。而且三者互相牵制而构成复杂光谱系列。 参考资料： 1、《物性论=自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年月12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年月12月出版 3、《思维工程=人及智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

作者: chenshuxuan 时间: 3.1.2006 08:30
原子壳层新论应用 陈叔瑄 为了解决元素线光谱和化学元素原子结构等问题而逐渐建立起来的量子力学，是二十世纪最引起瞩目的物理成果。但仍有许多基本问题需要澄清，如为什么粒子总是存在自旋？为什么元素原子总是具有磁性（包含顺磁性、抗磁性、铁磁性）？为何元素原子辐射的是一定宽度线光谱？为何原子壳层存在允许运动轨道或能级？为何轨道量子数跃迁只能选择±1？波函数统计性本质究竟是什么？为此《物性论》一书，又在《原子壳层新论》一文进一步提出如下基本原理，以图解决上述基本问题。 一、基本原理 《原子壳层新论》一文首先指出原子是涡旋体系统，并在涡旋运动中形成类似太阳系结构方式，壳层中有类似行星和卫星的壳粒，角量子数或轨道量子数为0者相当于行星式壳粒或称基壳粒，其它轨道量子数相当于卫星式壳粒或称谐壳粒，相对于原子核以波纹式轨道运动（波纹式轨道等效于量子力学椭圆轨道的解释）。且一个轨道只能存在一个壳粒，轨道空间分布对应原子核转轴分量相当于量子力学磁量子数。对称趋势使原子核运动中一壳粒轨道运动偏上，另一壳粒轨道运动偏下（或涡旋面的左右），构成相当于正反自旋的量子数，整体上称为原子涡旋趋势结构原理。 这个原理说明元素原子是涡旋运动演变而成的，它周围分离的环逐步演变为壳粒子，一个环只能演变成一个核心壳粒（基壳粒）和周围的环，这些环再演变为另一些不同轨道壳粒（谐壳粒），否则就会在演变中结合在一起为同一壳粒，稳定时则构成某元素原子。这个原理与泡利不相容原理等效的。涡旋运动成形粒子一直保持着旋转运动，自然存在自旋。其微旋化过程中也自然存在核和壳层粒子磁性，核磁性与壳粒总磁性的不同关系，是构成顺磁性、抗磁性、铁磁性材料的基础。也是构成塞曼效应的根源，壳粒与原子核的磁性在外磁场作用下，因状态不同而分离若干可能轨道，相应辐射出多条谱线。 其次周期性变换运动与周期性场质交换是稳定粒子基本状态，元素原子壳层粒子除了自身周期性变换运动可以用波函数或波动方程描述外，还与原子核通过电磁场质交换而联结在一起，原子核质量愈大能够交换的壳粒愈多，平衡时壳粒数与原子量近正比。但原子核交换频率必需是壳粒交换频率整数倍的那些允许轨道或能级上才能同步稳定地运动，并且愈低倍数轨道或能级愈同步稳定，即壳粒自动趋向最里层或能级愈低的轨道上运动（先占有里层，可直接与量子力学中能量最小原理等价），壳粒轨道或能级间跃迁则吸收或辐射量子，可以用位能能级及其差表示。壳粒动能等于总能减去位能E-U，等价于量子力学波动方程中能量关系。称为原子壳层周期变换与交换整数倍同步原理。 它不仅深刻地道出了原子结构量子化或能级化本质或根源，主量子或径量子数n用于描述核与基壳粒交换整数倍的允许轨道能级及其量子数，副量子数或轨道量子数ι用于描述谐壳粒相对核的允许波纹轨道能级及其量子数，取0、1、┉、(n-1)。又由于谐壳粒围绕基壳粒运动轨道（或波纹轨道）相对核轴偏离又跟原子核交换空间取向有关，也要求交换整数倍的磁量子数，即取-ι、…、-1、0、1、…、ι，自旋量子数实际上是原子壳层分布对称趋势引起的正反量子数。每一壳层最多壳粒数为2n²，其中2是对称性分布引起的，n是由里往外壳层次数。 元素是按原子稳定的壳粒数目和分布来分类的，外壳层同为一个壳粒原子分为一类，称为氢元素。外壳层分布两个壳粒原子为另一类，称为氦元素。外壳层三个、四个等等原子分别被分类到元素周期表中的不同元素中去，如外壳层8个壳粒原子为氧元素，外壳层9个壳粒原子为氮元素等。由于涡旋运动生成同元素原子的环境条件差异，原子质量不完全一致，存在一定的分布或具有统计性，所谓原子量实际上是同元素原子质量统计平均值，称为元素原子量统计平均值原理。这个元素原子质量统计性是量子力学中波函数统计与光谱线存在一定宽度的本质或根源。实际上量子力学波函数统计性与海森堡测不准关系所解释的量子现象等都可以用此原理加以解释的。对于重元素原子内层壳粒可以看成原子核外围壳粒群加上外壳层粒子。最外壳层的对称趋势，使其具有除最里层两个外，其它具有8个象限各占一个的对称分布趋势。 原子核质量占原子质量的绝大部分，因此原子运动重心在原子核上，而且原子量愈大，周围能够处于交换平衡的壳粒愈多，大体（原子质量统计性所决定的）成正比。原子涡旋结构壳层分布大体上按主量子数，面对称量子（即自旋量子）数，轨道量子数为基础的分布。可设想主量子数为1，一壳粒轨道偏离原子核自旋面，对称平衡趋势又使另一粒轨道演变成轨道半径与相反角度偏离。主量子数为2，一壳粒外可再多一个壳粒，有四种偏离状态（主量子数平方）与对称性趋势，而形成8种偏离轨道。每增加一层多一个壳粒，有主量子数平方个状态与对称性趋势，再加上磁量子数，构成与量子力学量子数等价的解释。但它优越性很明显，揭示了原子自旋、磁性、量子数与统计性本质。 二、波函数意义 这三条原子基本原理所构成的原子结构可以对应等价量子力学基本关系，为了与量子力学关系对应，在上述原子基本原理基础上进一步描述。对于周期性电磁场变换或电磁波，实际上是磁场能密度与电场能密度的周期性变换，而它们能密度之和仍是非周期的能密度。如电磁场能密度座标描述为w=μH²+εG²，其中μ为导磁率，ε为电介质系数，H为磁场强度，对应涡旋在场中描述的磁涡量，G为电场强度，对应平动在场中描述的电动量。它们分别是 H=H。Sin2π(νt-ι/λ) G=G。Cos2π(νt-ι/λ) 当√μ=√ε，代入上式电磁场能密度为不变数。光不过是原子级辐射电磁波量子流。热量或红外线不过是分子级辐射电磁波量子流。相位调整后，都可以用电磁波函数或波动方程描述。波函数平方表示其能密度或粒子数密度，用以表示强度。 对于一般粒子，尤其原子外壳层粒子来说，通常处于周期性交换状态，只有粒子间交换频率整数倍时，交换才能同步并处于较稳定状态，可用位能描述。粒子周期运动波动函数 φ=φ。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι) 其平方或共轭乘积为能密度或粒子数密度。能密度与粒子数密度间差一个量子能量，即量子能量乘以粒子数密度为能密度。但场的描述对于空间一点某时刻的一个粒子来说，只能理解为出现的几率密度，它的意义等价于量子力学对波函数的几率解释。其中量子的能量为E=hν，速度υ=λν，动量为p=h/λ。这几个公式等价于德玻罗意波公式。 对于粒子间同步交换实际意义是具有场的驻波运动方式，存在一系列波节，即周期性交换相位在此空间位置上相位的相反而波动抵消或交换同步。如原子核与周围壳粒交换，而壳粒绕核且沿着这些波节运动，交换才是同步有效的。距离核不同位置波节所具有位能不同，愈远位能或能级愈大，通常用主量子数或径量子数描述。对基壳粒是如此，而绕基壳粒的谐壳粒更多一项相对基壳粒位能而且愈远位能或能级愈大，通常用轨道量子数或角量子数描述。涡旋壳粒本来就具有自旋，其正反向（实际上是轨道对称趋势引起的）分别用正负自旋量子数表示。此时壳粒波函数可用定态波函数或定态波动方程描述。 φ=φ。Sin(-2πι/λ)=φ。Sin(-2πpι/h) d²φ/dι²=-(-2π/h)²p²φ。Sin(-2πpι/h)=-(4π²/h²)p²φ =-(4π²/h²)2m(E-U)φ=-(8π²m/h²)(E-U)φ d²φ/dι²+(8π²m/h²)(E-U)φ=0 其中动能等于总能减去位能，即p²/2m=E-U。因此量子力学在这里都可以找到对应等价解释关系。 三、原子新结构应用 粒子或原子核外壳粒存在粒子本身周期性变换运动和周围场质交换作用。粒子（或壳粒）周围交换能密度随距离粒子愈远愈小，即除以球面积或与r²半径平方成反比，表示交换愈弱，位能愈大。粒子间（根源于涡旋浓缩趋势）交换趋于愈强，位能愈小趋势。这样波函数可解释为粒子（壳粒）本身的周期性变换，而粒子（壳粒）周围场质交换在波动方程中表示为位能，并只能取交换波节所在的位能允许的轨道上运动。因此量子力学的波动方程解的能量只可取允许值的能级，如径量子数、角量子数（或轨道量子数）、磁量子数、自旋量子数等。在三条基本原理基础上所推出的波动方程，可以等价量子力学的波动方程，而意义更为深刻。 1、发光的应用 单个元素原子质量一定的，其轨道是确定，所辐射光谱线是确定的。但宏观大量元素原子构成气体状态，原子之间不仅质量存在差异，而且运动速度也存在差异，所辐射的光谱是一定宽度的线光谱，液体或固体状态的原子之间交换，原子轨道有所偏离，所辐射的是带光谱。脱离原子的壳粒跃迁到某轨道是任意值，所辐射的是连续光谱。所观察的光谱是大量同元素原子辐射的光谱，并非单一原子光谱，不要把光谱线与单一原子发射（只是谱线上点）混为一谈。可见统计性或测不准关系是宏观量度处理微观粒子所产生现象，正如热运动统计性，也是单一粒子有确定速度、动能等参量的，而大量不规则运动只能取统计平均值情况类似，要准确指定一粒子速度或动能，那只能指出其出现的几率。 太阳所辐射的是连续光谱，又由于太阳周围存在大量氢、氦和其它轻元素，出现被这些元素吸收的暗光谱线。不同元素所辐射的是不同颜色的光线，不同元素组合可生成不同色彩。可见根据不同的需要可以设计不同元素材料的各种各样光源。各种元素原子量平均值和外壳层粒子数及其分布不同，相应于核周围壳粒所处分布的允许轨道也不同。通常壳粒稳定地处于交换倍数较小的里层，在外部作用（如电流）下被激发到较外层允许轨道上运动。但趋匀平衡趋势，又使其往里跃迁而辐射量子。不同元素原子所辐射量子不同，即所发的光谱或光颜色不同。利用这个属性，可以设计制成各种颜色的光源，如霓虹灯各种颜色就是充入不同气体（多半是惰性气体）的结果。 一定元素气体的光谱线是固定的，可以采取石棉沾上化合物、混合物粉进行燃烧或其它方法，使其发射出光线或光谱。从光谱比较分析，可以判别化合物、混合物中所含的元素成份，再通过光谱强弱程度比较分析可以判别元素所含的量大小。实现对各种各样物体所含那些元素成份和份量大小的光谱分析技术。光谱分析是化学分析的重要技术方法之一。 2、电的应用 惰性元素最外层分布对称的两个或8个壳粒而不跟其它原子交换的气态材料。材料的元素原子最外壳层只有一个壳粒子为一价元素，元素原子最外壳层只有两个壳粒子为二价元素。平衡对称趋势，使其易失壳粒子，具有金属性。最外层同是一个壳粒的原子量愈大元素，因壳粒离核愈远，愈易失壳粒子，从而金属性愈强。壳粒脱离原子，使其各处于交换不平衡的正反带电的暂时状态，在平衡趋势中移动或逐渐失去带电性。这类材料易从其原子中移出壳粒子，常温下热运动就使其大量壳粒脱离原子核，在物体材料中自由运动，称为导体。物体材料中原子的壳粒极难离开原子核，即使外加很强电场或磁场也难迫使壳粒脱离原子，这类物体称为绝缘体。导电性介于两者之间物体材料为半导体。不同物体原子具有不同磁性，温度或热运动愈低，原子磁性愈处于平衡状态，即磁性愈弱。 壳粒脱离原子易难程度不同的材料各种属性，可以根据需要灵活地设计成各式各样的（电子）器件，以满足电路器件组合产生各种各样电磁性能。如半导体材料硅、锗掺入三价元素杂质可构成缺壳粒的P型半导体，掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N形半导体。两种半导体接触在一起的点或面构成PN结，在接触点或面上N型半导体多余壳粒趋向P型半导体，并形成阻挡层或接触电位差。当P型接正极，N型接负极，N型半导体多余壳粒和PN结上壳粒易往正移动，且阻挡层变薄接触电位差变小，即电阻变小，可形成较大电流；反之当P型接负极，N型接正极，因为P半导体缺壳粒，热运动也难分离出壳粒往正极运动，且阻挡层变厚接触电位差变大，电阻变大，形成较小电流，即具有单向通过电流属性。 有些材料，如惰性气体氦，在低温时形成液体，原子之间靠电磁场质交换成体的，几乎没有热运动，原子核与壳粒总磁性和近零，弱外磁场几乎不起作用，即处于抗磁性状态。一壳粒微小移动带电，立即引起场质交换不平衡性在整个材料中传递，电阻等零，即出现超导体现象。随温度升高或外磁场增强，氦原子开始有了热运动，壳粒只能在能级轨道间移动，是正常电阻的分数，并随热运动增强，电阻分数值愈大，最后恢复正常电阻值，此时也就失去超导性，失去抗磁性。这就是崔琦分数电荷的来源。可见，超导性是某些材料在一定条件下，原子或分子等的粒子间场质可在整个材料所有粒子间实现交换，而不仅只在相邻粒子间实现交换。热运动愈小，粒子周围场质愈易超过相邻粒子间交换，即愈不易让弱外磁场影响其磁性状态，相应粒子抗磁性愈强，所形成的超导性愈强。 3、化学的应用 化学元素原子通常情况下原子核平均质量与壳粒数目大体成比例的，并处于交换平衡状态，涡旋能级结构使壳粒先占据里层，除氢、氦最轻元素外，元素原子最外层壳粒通常有1个到8个的分布。最外层分布1个壳粒的元素有锂、钠、钾等一价碱金属，最外层分布2个壳粒的元素有铍、镁、钙等二价碱土金属，最外层分布7个壳粒的有氟、氯、溴、碘等负一价卤族元素，最外层存在8个壳粒的元素有氖、氩、氪等惰性气体。包括氦惰性气体原子的最外层壳粒分布对称，不相互作用，不产生化学反应而处于单一原子零价元素的气体状态。 一价的碱金属元素的对称性分布趋势，使其易失一个壳粒，而且原子量愈大最外层壳粒离核愈远，愈易掉失壳粒，即金属性愈强。而七价或负一价的卤族元素的对称性分布趋势，使其易得一个壳粒，而且原子量愈小最外层壳粒离核愈近，得壳粒趋势愈强，即非金属性愈强。当一价元素与负一价元素，如钠与氯原子接触时，钠原子掉失一壳粒刚好为氯原子所得，各处于对称性分布，但它们各自与核处于交换不平衡状态，有再拉回壳粒的趋势，形成了壳粒在原子间交换的分子，这类交换称为异价键（旧称离子键）。又如两氯原子之一出一个壳粒于对方，使一氯原子最外层有8个壳粒对称分布，但两者与其核又处于交换不平衡，平衡对称趋势又有拉回壳粒作用，以达到对称分布，这样两氯原子之间形成公共使用两壳粒交换的分子，称为共价键。 结晶体或金属体主要靠原子之间壳粒交换而成固体状态的，其壳粒交换分别称为结晶键或金属键。金属键的壳粒很易离开原子，并在原子之间移动，热运动愈强，壳粒离开的愈多愈频繁，常处于易生电的导体状态。分子内壳粒交换是价键的本质，不同材料分子内壳粒交换紧密程度不同，使某些化合物分子中元素易另外元素置换，如按程度顺序有K、Na、Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt等，前面元素（金属性愈强）易在化合物分子中置换出后面元素（金属性较弱），实现元素置换的化学反应。如水中氢遇到金属钠，钠元素极易将水中氢置换出来生成氢气 2H2O+2Na→2Na(OH)+H2 四、应用补充说明 元素原子主要是宏观上技术应用，光源开发、光谱分析、电子器件、超导体应用、分子价键、化学反应等应用都是宏观的。尽管单个元素原子都有确定的结构与壳粒子运动轨道，但宏观上由于它们质量统计性，使同一元素同一量子数壳粒运动轨道具有统计性，所产生光谱线具有一定宽度。海森堡测不准关系实质上是这类统计性引起的，使得（交换）能量与时间、动量与位移、角动量与角移不能同时测量准确。 应用设计的合理能动性，决断的可能可行性，执行的手段实效的实性思维过程中都要考虑这些基本因素。如应用设计是否合理可以观其是否符合上述基本原理及其推论，在此基础上充分发挥能动性，可以跟其它领域原理器件组合、条件控制能动地结合起来，构成一定性能、功能的原子应用仪器设备，像各种光源、激光、光谱分析仪、核磁共振之类设备。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马出版有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期 5、《物理学手册》 Б•М•亚沃尔斯基，А•А•杰特拉夫著科学出版社1986年出版

作者: chenshuxuan 时间: 4.1.2006 10:10
论电的可变性与暂态性 陈叔瑄 众所周知，现代原子模型是电子与原子核周围都存在电场，电子带负电，原子核带正电的异电相互吸引作用构成的。但这些模型仍充满着矛盾，古磁岩石中发现地球磁场几乎周期性倒转，这是为何？原子核与电子间如何作用？电子绕原子核作加速运动为何不发射电磁波而处于稳定状态？电子为何只能在允许轨道或能级上运动？为何所有带电粒子在磁场或电场中运动径迹都是有限长度？电是什么或电有结构吗？这一系列问题推动着电磁理论继续发展。是否可以设想原子通常情况下不带电，并非原子内部正负电体中和，而是本来就不存在带电体，带电只是摩擦、感应、接触或磁体运动过程中原子状态改变或粒子破裂或交换不平衡引起的。 原子是宇宙、天体间和地球表面的稳定微涡旋粒子，原子核与周围壳粒处于交换平衡状态，并按壳粒数目和分布来分类，同类原子为同元素。元素原子核破裂或原子外层壳粒脱离而生电，如一原子失壳粒，就具有再得壳粒或加速浓缩场质的趋势，称为空穴型或带正电粒子。而得壳粒原子或壳粒本身具有再失壳粒或加速弥散场质的趋势，称为剩余型或带负电粒子。 天体内部高温星质原子热运动而不断破裂生电，并在天体涡旋浓缩中流动，相当于环形电流而同时产生天体磁场。天体内质块实际上是小于天体内部涡旋体，同样具有磁性，质块移动也必影响天体周围磁场。天体又不断随机跃迁复合而辐射量子，大量频率随机量子流构成了辐射连续光谱。而天体周围存在离散氢、氦等轻元素，吸收量子，形成吸收线光谱。元素原子内外结构和涡旋运动类似天体，同样具有磁性，只不过核子与外层壳粒总磁性叠加，在外磁场作用下增强磁性效果不一样，而构成顺磁性、逆磁性、铁磁性的材料介质。 高速微涡旋群存在三种情况：第一种涡旋群的微涡旋各自独立且方向不规则，构成量子辐射。第二种交换平衡所构成微涡旋总体上沿着涡旋轴的正反方向进出运动，微涡旋轴向运动构成微涡线，可用磁力线或磁场涡量散度为零描述。第三种微涡旋轴垂直方向运动，它因得失粒子而交换不平衡或交换场质具有质量密度变化的单向性加速进出，而具有电性，可用电力线或电场散度之电荷变弱趋势描述，引进了电的暂态性观念。不带电粒子（原子或分子）分离或破裂时出现交换不平衡场质，并在趋于交换平衡过程构成电性，直至最终交换平衡，电性消失，这就是自然界电体从来没有永久保存过的根本原因。 一、场与场质的性质 场质通常以星体或物体或粒子为源和归宿，用固定坐标描述状态时，则称为场。流经坐标点上的场质虽然不断流动更新，但场质（朗格拉日法描述）是恒定的或有规则变化，那么场的坐标点上状态可用相应运动参量描述（欧拉法）。连续平动流态的能密度趋于均匀而处于某恒量ρυ²／２＝ｋ，速度愈大则质量密度愈小，从而稀薄质量密度的连续场质或场必然处于高速运动物质状态。两束同向平动流态场质叠加，其速度增加，则质量密度减少，具有弥散趋势，达到极限速度场质的质量密度处于极小值。两束反向平动流态叠加，其速度减少，则质量密度增加，具有涡旋运动，并浓缩趋势。物质趋于平衡，使其总是趋于正反向运动或交换状态。 反向平动流态叠加的另一种状态是形成涡旋运动，而涡旋运动能密度决定于 ρＪω²／２＝ｋ 若整个涡旋体以同一角速度ω运动，ｒ愈小相应地ρ愈大，处于中心点ρ－〉∞处，质量密度趋于无穷大。说明涡旋体愈近中心质量密度愈大，并具有向中心浓缩质量无限趋势。但中心质量密度不可能无穷大，中心必然是移动的，绝对静止是没有的或者必然向外弥散质量，形成周期性变换或交换。场质交换又构成微涡旋，它有的沿涡旋轴平行方向，也有的沿涡旋轴垂直方向移动，前者使微涡旋构成螺旋管式运动，涡旋体轴正反不平衡时具有磁性场质状态，后者则是一般天体或粒子等实体运动状态。两个涡旋同向叠加，其角速度增大，密度减少具有弥散趋势。两个涡旋反向叠加，其角速度减少，质量密度增大具有浓缩趋势。物质趋匀或平衡，使其总是趋于正反涡旋运动。 正反向涡旋叠加另一种情况是构成交换，交换流态又构成更深层次的微涡旋。交换基本动力来自于涡旋运动及其质量趋心运动，具有引力性质，不过不同层次的质量趋心性质不同，形成不同层次相互作用。涡旋的中心与周围物质旋转不一致则要分离成核心部分和周围部分，而周围部分又可逐渐形成新的涡旋体并跟核心交换平衡而处于稳定状态，这等价于这些涡旋趋心引力作用和离心作用平衡的稳定轨道运动。如原子中壳粒与原子核交换平衡时，壳粒绕核所处的稳定轨道运动。微旋化平衡趋势使其进一步浓缩和靠拢的，愈靠拢不规则运动愈激烈且辐射愈多。引力质量趋心与量子辐射也属于交换平衡趋势的一种形式。一般密度愈大交换愈频繁，即交换的频率跟浓缩密度成正比，或跟质量成正比及体积成反比。 对微观粒子来说，交换要处于同步或交换频率整数倍，才能有效地作用。从而原子或分子的壳粒趋于最近原子核轨道或能级上运动，跃迁中更趋于平衡并辐射量子。壳粒愈离开原子核体积愈增大，相应交换频率愈低，愈处不同步或不平衡的状态。壳粒在外力作用下或吸收能量而脱离原子核，两者交换不平衡，物体或原子核失去壳粒而具有再填补壳粒趋势的空穴属性，规定为带正电。壳粒脱离原子核后，得壳粒的物体或原子具有交换不平衡多余壳粒而有丢失壳粒趋势，规定为带负电。壳粒本身周围场质因得能量而具有再丢失能量的交换不平衡趋势，即带负电属性。两带不同电体相邻时，邻侧因得失相补而处于较平衡状态而相吸引。若同属性粒子或带同电物体相邻，邻侧不是空穴比外侧多，就是壳粒比外侧多，而趋于外侧，并推带电体向外侧，即相斥。 场质基本状态流经场的一点上质量密度变化率ｄρ／ｄｔ来表示，其方向是场质流动方向，并用矢量Ａ来描述，称为质密速率，单位千克／米立方•秒。磁场质微涡旋状态在场的一点上用涡量来描述，即ｒｏｔＡ＝Ｂ，表示磁感应强度。在交换不平衡趋于平衡过程的场质流态经场上一点用－ｄＡ／ｄｔ＝Ｇ来描述，负号表示电场与场质规定方向相反，表示电场强度。空穴型场质具有浓缩趋势，即具有趋向空穴的加速场质趋势，构成背向空穴电场强度。而多壳粒型场质具有弥散趋势，即具有向外加速场质趋势，为向心电场强度。从加速场质来看，带异电体相邻的邻侧加速度增大，而速度减少具有浓缩趋势，反之外侧加速度反向叠加减少而速度增大，具有弥散趋势。弥散一侧趋于浓缩一侧，以趋于交换平衡稳定状态而互相靠拢，即相吸，这种趋势就是电作用的本质。 物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性同向，在磁场中可增强磁性或磁感应强度，该物体称为顺磁性材料。物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性反向，在磁场中减弱磁性或磁感应强度，该物体称为抗磁性材料。有的物体内分子或原子通常结成颗粒状，若这些颗粒（磁畴）是同向磁性分子结成很强磁性物体，如磁铁等。周围具有磁性的物体称为磁体。磁体周围规则的微涡旋沿涡旋方向移动而构成螺旋线状运动的场质，用坐标参考系描述为磁力线，即磁场。固定坐标所描述磁体周围磁场是各点的涡量，并将其量度定义为磁感应强度Ｂ，单位是ｋｇ／ｍ³•ｓ＝１特斯拉。 在真空或无介质情况下，磁感应强度Ｂ等于磁场强度Ｈ，单位量度与电流有关，若电荷为质量改变量来量度，单位千克，电流为质量变化率，则单位ｋｇ／ｓ。磁场强度是单位长度电流有关的，即为ｋｇ／ｍ•ｓ。两者比值为 μ＝Ｂ／Ｈ 称为磁化率，其单位为１／ｍ³。磁场上任何一点的涡量有进必有出，从而磁感应强度散度等于零，即 ｄｉｖＢ＝ｄｉｖｒｏｔＡ＝０ 磁体周围规则微涡旋运动构成螺旋线运动状态，并可描述成磁场中磁力线，磁感应强度也可看成单位面积穿过磁力线数。穿过某面积ｓ的磁力线数称为磁通量φ Ｂ＝ｄφ／ｄｓ 磁铁周围磁力线方向规定为由北极指向南极（内部则由南极指向北极）。当两磁体同向排列或异磁性相邻时，由极端向外观之，其邻侧涡量或磁力线方向相反，反向叠加具有浓缩趋势，而外侧同向叠加而具有弥散趋势，磁体两侧场质交换不对称并有由外侧趋向邻侧趋势，推动磁体靠近，即异磁性相极的现象。反之两磁体反向排列或同磁性相邻时，由极端向外观之，在相邻一侧涡量或磁力线方向相同，其叠加具有弥散趋势，而外侧反向叠加具有浓缩趋势，由邻侧向外侧趋势，并推动两磁体离开，即磁体同性相斥的现象。 各种材料具有各自电性能和磁性能，按电性能来分有绝缘体、导体、半导体，甚至超导体等，按磁性能来分有顺磁体、逆磁体、铁磁体等。不管磁性还是电性都包含实物体及其周围场质（或场），并靠场质叠加性能引起的实物体移动。根据各种电磁实物体性能可以制成各式各样器件，这些器件巧妙组合连接的线路，可以产生极复杂的电磁功能仪器仪表和各种电气设备。但不管怎样，这些器件、仪表、仪器、设备都只能在通电情况下，才具有电性能，即电的暂态可变性原理。 二、电的可变暂态性 任何天体和粒子都是涡旋体，并向中心浓缩质量，在离中心体较运处，基本上可看成径向且往中心流动场物质，构成引力场质。但中心质量不可能无穷大，必然再向外弥散质量和中心移动。弥散物质与浓缩物质流态正反运动或交换必形成大量微涡旋粒子。切向圆周运动粒子实际上是加速运动，具有电性或电流性，电流周围构成磁场，使涡旋体周围通常存在磁场。规则场质微涡旋沿着轴向进出而构成磁性的物质基础，不规则微涡旋是构成粒子（低速微涡旋）或量子（高速粒子）的物质基础，这是天体周围存在磁性和热辐射的根源。天体内存在高度浓缩并带强磁性的质块，而质块趋心运动过程中更替，使周围磁场方向周期性更替，形成了古磁周期性更替而保留在岩石中。微观粒子是涡旋体，周围同样存在交换场质，这些交换也是引起粒子间引力和磁性的根源。 电性不一样，人们或自然界从来没有长久保存过静电体或电流体，任何电器只要一切断电源就失去电性。摩擦玻璃棒生电，也可以吸引微小纸屑等，时间一久，也会失去功效。不接导线的电池，静止不动的电机等电源也没有电性现象。没有接通电源的导体、半导体、绝缘体等物体或溶液都没有电性现象。人们将其想像为带正负电的的原子核和电子中和的结果，这不过是一种假设，它不能作为电的永久性证明。竟然电不是永久性，那么原子内的原子核与外层粒子就不具电性，因此外壳层粒子不应称电子而称壳粒更合适。按照电的暂态性观念，原子核与壳粒是通过场质交换联系的。 大量实验事实证明电的暂态可变性质。如现代高能物理实验云雾室，乳胶底片所看到的带电粒子轨迹途径都是有限长度的，而电子轨迹成螺旋式逐渐缩小圆圈运动到最后消失，表明电的暂态性。又如正反粒子和正负电子产生与湮灭的基本粒子现象，也是电荷产生与消失的最有力例证。电粒子可以集中在原子核中或稳定地绕原子核作加速运动而不发射电磁波，迫使普朗克和玻尔等人不得不提出跟经典严重矛盾的假说，并由此导致量子论和量子力学的诞生。量子论和量子力学根本上避开电的观念。 β衰变实验表明原子核放射的电子能量或荷质比各不相同，且具有按统计连续曲线分布，它可解释为电的暂态性引起的。放射性元素原子核边缘存在相当电子质量的一些交换平衡轻粒子，当其衰变脱离原子核则出现交换不平衡β粒子，其交换不平衡程度和时间前后不一致，即荷质比也不可能一致，具有统计分布。β衰变实际上也是电的暂态性有力的例证，尽管至今许多学者延用费米的中微子假说来解释β衰变，可是中微子尚未真正被证实，即使自然界发现中微子也不能证实电的永久性。 场质交换或能量交换具有作用力性质，即原子核对壳粒作用力（或壳粒对原子核反作用力）与壳粒绕核公转惯性离心力平衡或交换平衡时，壳粒沿着一定轨道稳定地运动，这时原子核与壳粒所构成的原子系统跟周围处于交换平衡且稳定状态，本来就没有电性现象。只有当壳粒受到量子或其它能量作用才发生轨道（或能级）跃迁。若壳粒因原子吸收足够能量而离开原子则出现了交换暂时不平衡或不对称状态，即生成电性状态，规定为负电。原子核因失壳粒处于交换不平衡的带电状态，规定为正电。壳粒和原子核结合就会趋于交换平衡或对称中辐射交换场质或量子，辐射量子的能量大小跟其初始状态有关。这是粒子产生电的基本模型。 通常物体内分子或原子外层壳粒与原子外层壳粒与原子核处于交换平衡状态，一旦原子吸收了足够能量而使交换不平衡，壳粒脱离原子核，各自构成交换不平衡引起的质量增减改变量和周围质量密度变化率，分别作为正负电荷ｑ和电场强度Ｇ量度。单位分别为ｋｇ和ｋｇ／ｍ³•ｓ²。表明电场强度是交换不平衡趋于平衡的一种量度。在电介质中电场强度Ｇ与电位移Ｄ关系 Ｄ＝εＧ 单位是ｋｇ／ｍ²，ε为电介质常数，单位ｍｓ²。电场强度Ｇ可以用单位面积穿过电力线表示，而核心质量密度流变化率总量于坐标上用电荷量来描述，即 ４πｑ＝ ∮Ｄｄｓ＝∮εＧｄｓ ｄｉｗＤ＝４πｑ／Ｖ 带电粒子（或带电体）电荷量是质量改变量，单位为千克ｋｇ，Ｖ为体积，单位为ｍ３。 物体内粒子稳定情况下处于交换平衡状态，即处于非电性状态。物体粒子，如原子或分子具有一定结构的，而原子周围分布着一定数量的壳粒，壳粒与原子核相对运动并处于交换平衡状态。不同物体由不同的原子或分子组成的，有的物体内原子或分子的壳粒易得失或易在物体内移动，这类物体称导体，如金属体。有的物体内原子或分子的壳粒极难脱离或移动，这类物体称为绝缘体。介于两者之间称为半导体。物体内粒子，包括壳粒周围都由交换场质联系着，沿轴正反流动所构成的微涡旋场质或涡量场，则粒子周围具有磁性，但宏观上不规则的。 在外磁场作用下导体内活动的壳粒可感应的涡量且沿着磁场方向。若该导体在磁场中相对移动，涡量与速度同向弥散侧趋于涡量与速度反向浓缩侧而流动壳粒，使导体中松散联结的壳粒就会感生电流或感生电动势，并在外电路中形成电位差（或电压）和电流，即磁能或机械能转化为电能。同样地导体接在电池两极，电池一端吸收一壳粒，留下空缺由另一原子壳粒（出现交换不平衡）补充，留下空缺又由再一原子壳粒补充，形成了壳粒或交换不平衡递传的电流，即化学能转化为电能。可见，不管从宏观现象，微观结构，还是能量转化，场质交换模型角度来看，电只能是一个暂态可变过程的现象。 三、磁性感生电流 如果在磁场上放一根导线，导线上自由移动的壳粒受到磁场感应呈现相应涡量（或壳粒微涡旋）。若磁场向里，当导线向右移动时，导线的微涡旋上侧与速度同向叠加，具有弥散趋势，而下侧与速度是反向叠加，具有浓缩趋势，促使壳粒自上侧往下侧流动。但按习惯电流方向规定与壳粒移动方向相反，从而电流由下侧流向上侧，满足右手定则，即伸出右手掌迎向磁场，大姆指向导线移动速度方向，而四指为电流指向，三者互相垂直，可感生出较强电流。即导体相对磁场运动，则产生感生电流及其电动势。同理在磁场中旋转线圈也同样地产生感生电流或电动势。若磁场由左指向右，而线圈右侧向里，左侧向外运动。右侧导线感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，上侧反向叠加而浓缩，推动壳粒向上运动，而线圈左侧感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，下侧与速度反向叠加而浓缩，推动壳粒往下运动，由于电流方向规定与壳粒移动方向相反，所形成右侧电流向下而左侧电流向上的电流回路，满足右手定则。线圈转过角度不同，所形成电流数值和方向也不同，即生成了交流电。又如磁铁的磁力线穿过螺线管心及其管壁，并对着螺线管移动，管壁里侧导线壳粒感应的涡旋上侧同向而往下移动，管壁外侧导线壳粒感应涡旋下侧同向而推动壳粒向上运动，构成了环形感生电流或电动势。线圈上感生电动势大小决定于穿过磁力线数变化率，即 Ｕ＝－ｄφ／ｄｔ 负号表示感生电流与壳粒移动方向相反或电动势对外线路构成反相的电压。 电荷是其周围场质交换不平衡而具有向心（或背心）的单向加速场质流态或场质密度变化率状态。带负电壳粒场质密度向外而电场向里，壳粒以力或加速向右运动，其前沿加速度同向叠加增强，具有浓缩趋势，后沿加速度反向叠加使速度变大，具有弥散趋势，在趋于平衡过程中场质构成由后沿往前沿涡旋运动，并形成上侧涡量场方向往里，下侧涡量场磁性方向往外环形磁场。若导线通以自右往左的电流，而壳粒运动刚好相反，构成上侧往里下侧往外的环形磁场，其磁场强度正比于电流，即 ｒｏｔＨ＝４πｊ ∮Ｈｄι＝４πＩ 其中Ｈ为电场强度，ｊ电流密度，Ｉ电流。若导线绕成圈并通以电流，仍按右手定则，四指为电流指向，大姆指为线圈内磁场方向。磁场的磁能改变量引起导体壳粒移动而产生电流能量，即磁能变换为电能的作用。 若磁场向里（即向纸面），壳粒向右运动并形成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧涡量同向叠加而具有弥散趋势，下侧涡量反向叠加而具有浓缩趋势，迫使壳粒往下作用。同理，导线垂直于向里磁场，并通以自右向左的电流（壳粒运动方向刚好相反），构成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧磁场同向叠加而弥散，下侧反向叠加而浓缩，推动导线向下侧运动，满足左手定则。其力为 Ｆ＝ＢＩι 其中ι为导线垂直磁场的长度，Ｉ为电流，Ｂ为磁感应强度。 在恒定磁场（自左往右）中，放一可绕轴旋转方形线圈（暂平放纸面上）并通以电流，线圈右侧电流向下，构成了线圈里侧电流磁场向右且与外磁场同向叠加，具有弥散趋势，而外侧电流磁场向左，且与外磁场反向，具有浓缩趋势。线圈右侧有由里往外的作用力。同理线圈左侧构成由外往里作用力，左右两力形成了力偶矩，使线圈转动。电流磁场与外磁场作用，即为电能变换磁能引起的作用。是电动机工作原理。 两根平行导线上，若通以同向电流，在各自导线周围形成磁场，在相邻一侧是反向涡量叠加，具有浓缩趋势，反之在外侧为涡量同向叠加，具有弥散趋势，外侧涡旋场质趋向邻侧并推动导线靠拢，即构成两导线相吸的现象。若两平行导线通以反向电流，各自在导线周围形成磁场，其相邻一侧涡量同向叠加，具有弥散趋势，反之外侧涡量反向叠加，具有浓缩趋势，从而产生邻侧推向外侧的趋势，即构成了相互离开的排斥现象。导线上停止通电，其周围磁场随之消失，相互作用也随之消失，表明电流的暂态性。在磁场中通以电流导体引起运动和在运动磁场中导体产生电流称为相对运动电磁能变换原理。 若磁体运动与其磁场方向相同（外磁场相反），前沿增加往外微涡旋，在趋于平衡趋势中必阻止或反向往里趋势（等价于楞次定律），相当于外磁场螺旋线运动的场质叠加上反向速度，迫使场质的质密度改变，形成了磁场涡量变化率或质密度变化率之涡量 ｄＢ／ｄｔ＝ｄ（ｒｏｔＡ）／ｄｔ＝ｒｏｔ（ｄＡ／ｄｔ） ＝－ｒｏｔＧ 其中Ｇ称为电场强度，作为交换不平衡的量度。 四、电磁波的产生 如果导线中电流是交变的，那么在导线周围环形磁场也随之变换方向和数值，即由导线壳粒运动各自构成磁场涡旋群也随之变换方向和数值，形成了大量同频率同相位的周期性变换涡旋群（多少决定于电流强度），并以光速向外辐射，在整体上构成了电磁波。可见，电磁波实际上是同频率同相位的周期性变换涡旋群或量子群电磁波幅度决定于辐射量子群密度。由于频率愈低愈不具有粒子性而较呈现连续性，从而电磁波辐射较呈连续状态波动。它是周期性变换磁性或涡量，涡量中涡旋场质密度变化而同时具有电性，即电磁波涡量同时具有周期性电性和磁性变换。导线上交变电流频率愈高，其周围辐射电磁波愈呈粒子性，愈不易被吸收而在空间传播距离愈远。称为电磁波生成原理。 导线绕成线圈并通以电流，在线圈中生成磁场和存贮了磁能，恒定电流生成恒定磁场和存贮恒定磁能，电流变化其磁场和磁能也随之变化，该线圈在线路中作为电感器。若线路中放一平行板，电流的壳粒停留负极板上并生成电场和存贮电能，但逐渐隔断电流，直到断路。若电流变化其电场和电能也随之变化，它在线路中称为电容。对于通以直流电线路来说，基本器件是电阻Ｒ，其电流Ｉ与电压Ｕ间满足欧姆定律如下关系 Ｕ＝ＲＩ 此时电感Ｌ相当于短路，电容Ｃ相当于断路。 对于通以交流电线路来说，除电阻Ｒ外还有电感Ｌ和电容Ｃ构成了线路的总阻抗Ｚ，也满足欧姆定律，其中阻抗为 Ｚ＝Ｒ＋ｉ（ωＬ－１／ωＣ） 当ωＬ＝１／ωＣ时表示处于谐振状态。这是因为线路通电时平板电容建立起场质交换不平衡或生成质速变化率的电场和电能，通过线路上串联或并联的平板放电而转化为磁能，当电容上交换不平衡壳粒放完，即电能全转化为磁能。随后电流反向往电容充电，逐渐建立反向电场或电能，磁能又转化为电能。接着电能再转化为磁能，形成周期性电磁能变换线路，变换周期Ｔ或频率ν决定于ＬＣ。 线路电阻损耗和电磁能辐射，交变电流或电磁能逐渐减少，最后消失为止。若外线路交流电频率跟其一致，线路阻抗最小，该频率称为谐振频率 ω＝１／√（ＬＣ） ν＝１／２π√（ＬＣ） 可见对交流电线路而言，以基本器件电阻、电容、电感，再加上互感和其它整流、放大、振荡等器件组成各种功能的线路，都要接上电源才能有效地工作。一旦切断电源，整个线路便失去电性（如果器件中有永久磁铁仍能保持磁性，但不能保持电性）。这说明电是暂态可变的，它不能永久地存在线路及其器件中。电只是在接上电源时，由其它能量转化而成线路壳粒运动的电暂态过程和现象。 各种材料壳粒与原子核联系紧密程度不同，物体分子结构和排列情况不是同等的，而使壳粒运动所出现的电暂态过程各式各样。例如线路上遇到不同金属或半导体材料接触时，在交界面上易失壳粒材料将失去壳粒（称为Ｐ型或空穴型材料），另一材料则得壳粒（称为Ｎ型或壳粒型材料）。当电源正极接Ｐ型材料，负极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒，而Ｎ型端可供较多壳粒往正极移动，电流较大（或电阻较小）。当电源正极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒而Ｐ型端可供壳粒稀少，电流较小（电阻较大），使其具有单向性导电性质。用此道理可解释温差电偶和致冷现象等。一句话，所有电现象都不必预先假定物体内已存在带电粒子（如电子之类）。即使微电子线路或高集成线路工作也不必预先假定内部已存在电粒子。 参考资料: 1,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,<思维工程-人及智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

作者: chenshuxuan 时间: 4.1.2006 10:27
论电的可变性与暂态性 陈叔瑄 众所周知，现代原子模型是电子与原子核周围都存在电场，电子带负电，原子核带正电的异电相互吸引作用构成的。但这些模型仍充满着矛盾，古磁岩石中发现地球磁场几乎周期性倒转，这是为何？原子核与电子间如何作用？电子绕原子核作加速运动为何不发射电磁波而处于稳定状态？电子为何只能在允许轨道或能级上运动？为何所有带电粒子在磁场或电场中运动径迹都是有限长度？电是什么或电有结构吗？这一系列问题推动着电磁理论继续发展。是否可以设想原子通常情况下不带电，并非原子内部正负电体中和，而是本来就不存在带电体，带电只是摩擦、感应、接触或磁体运动过程中原子状态改变或粒子破裂或交换不平衡引起的。 原子是宇宙、天体间和地球表面的稳定微涡旋粒子，原子核与周围壳粒处于交换平衡状态，并按壳粒数目和分布来分类，同类原子为同元素。元素原子核破裂或原子外层壳粒脱离而生电，如一原子失壳粒，就具有再得壳粒或加速浓缩场质的趋势，称为空穴型或带正电粒子。而得壳粒原子或壳粒本身具有再失壳粒或加速弥散场质的趋势，称为剩余型或带负电粒子。 天体内部高温星质原子热运动而不断破裂生电，并在天体涡旋浓缩中流动，相当于环形电流而同时产生天体磁场。天体内质块实际上是小于天体内部涡旋体，同样具有磁性，质块移动也必影响天体周围磁场。天体又不断随机跃迁复合而辐射量子，大量频率随机量子流构成了辐射连续光谱。而天体周围存在离散氢、氦等轻元素，吸收量子，形成吸收线光谱。元素原子内外结构和涡旋运动类似天体，同样具有磁性，只不过核子与外层壳粒总磁性叠加，在外磁场作用下增强磁性效果不一样，而构成顺磁性、逆磁性、铁磁性的材料介质。 高速微涡旋群存在三种情况：第一种涡旋群的微涡旋各自独立且方向不规则，构成量子辐射。第二种交换平衡所构成微涡旋总体上沿着涡旋轴的正反方向进出运动，微涡旋轴向运动构成微涡线，可用磁力线或磁场涡量散度为零描述。第三种微涡旋轴垂直方向运动，它因得失粒子而交换不平衡或交换场质具有质量密度变化的单向性加速进出，而具有电性，可用电力线或电场散度之电荷变弱趋势描述，引进了电的暂态性观念。不带电粒子（原子或分子）分离或破裂时出现交换不平衡场质，并在趋于交换平衡过程构成电性，直至最终交换平衡，电性消失，这就是自然界电体从来没有永久保存过的根本原因。 一、场与场质的性质 场质通常以星体或物体或粒子为源和归宿，用固定坐标描述状态时，则称为场。流经坐标点上的场质虽然不断流动更新，但场质（朗格拉日法描述）是恒定的或有规则变化，那么场的坐标点上状态可用相应运动参量描述（欧拉法）。连续平动流态的能密度趋于均匀而处于某恒量ρυ²／２＝ｋ，速度愈大则质量密度愈小，从而稀薄质量密度的连续场质或场必然处于高速运动物质状态。两束同向平动流态场质叠加，其速度增加，则质量密度减少，具有弥散趋势，达到极限速度场质的质量密度处于极小值。两束反向平动流态叠加，其速度减少，则质量密度增加，具有涡旋运动，并浓缩趋势。物质趋于平衡，使其总是趋于正反向运动或交换状态。 反向平动流态叠加的另一种状态是形成涡旋运动，而涡旋运动能密度决定于 ρＪω²／２＝ｋ 若整个涡旋体以同一角速度ω运动，ｒ愈小相应地ρ愈大，处于中心点ρ－〉∞处，质量密度趋于无穷大。说明涡旋体愈近中心质量密度愈大，并具有向中心浓缩质量无限趋势。但中心质量密度不可能无穷大，中心必然是移动的，绝对静止是没有的或者必然向外弥散质量，形成周期性变换或交换。场质交换又构成微涡旋，它有的沿涡旋轴平行方向，也有的沿涡旋轴垂直方向移动，前者使微涡旋构成螺旋管式运动，涡旋体轴正反不平衡时具有磁性场质状态，后者则是一般天体或粒子等实体运动状态。两个涡旋同向叠加，其角速度增大，密度减少具有弥散趋势。两个涡旋反向叠加，其角速度减少，质量密度增大具有浓缩趋势。物质趋匀或平衡，使其总是趋于正反涡旋运动。 正反向涡旋叠加另一种情况是构成交换，交换流态又构成更深层次的微涡旋。交换基本动力来自于涡旋运动及其质量趋心运动，具有引力性质，不过不同层次的质量趋心性质不同，形成不同层次相互作用。涡旋的中心与周围物质旋转不一致则要分离成核心部分和周围部分，而周围部分又可逐渐形成新的涡旋体并跟核心交换平衡而处于稳定状态，这等价于这些涡旋趋心引力作用和离心作用平衡的稳定轨道运动。如原子中壳粒与原子核交换平衡时，壳粒绕核所处的稳定轨道运动。微旋化平衡趋势使其进一步浓缩和靠拢的，愈靠拢不规则运动愈激烈且辐射愈多。引力质量趋心与量子辐射也属于交换平衡趋势的一种形式。一般密度愈大交换愈频繁，即交换的频率跟浓缩密度成正比，或跟质量成正比及体积成反比。 对微观粒子来说，交换要处于同步或交换频率整数倍，才能有效地作用。从而原子或分子的壳粒趋于最近原子核轨道或能级上运动，跃迁中更趋于平衡并辐射量子。壳粒愈离开原子核体积愈增大，相应交换频率愈低，愈处不同步或不平衡的状态。壳粒在外力作用下或吸收能量而脱离原子核，两者交换不平衡，物体或原子核失去壳粒而具有再填补壳粒趋势的空穴属性，规定为带正电。壳粒脱离原子核后，得壳粒的物体或原子具有交换不平衡多余壳粒而有丢失壳粒趋势，规定为带负电。壳粒本身周围场质因得能量而具有再丢失能量的交换不平衡趋势，即带负电属性。两带不同电体相邻时，邻侧因得失相补而处于较平衡状态而相吸引。若同属性粒子或带同电物体相邻，邻侧不是空穴比外侧多，就是壳粒比外侧多，而趋于外侧，并推带电体向外侧，即相斥。 场质基本状态流经场的一点上质量密度变化率ｄρ／ｄｔ来表示，其方向是场质流动方向，并用矢量Ａ来描述，称为质密速率，单位千克／米立方•秒。磁场质微涡旋状态在场的一点上用涡量来描述，即ｒｏｔＡ＝Ｂ，表示磁感应强度。在交换不平衡趋于平衡过程的场质流态经场上一点用－ｄＡ／ｄｔ＝Ｇ来描述，负号表示电场与场质规定方向相反，表示电场强度。空穴型场质具有浓缩趋势，即具有趋向空穴的加速场质趋势，构成背向空穴电场强度。而多壳粒型场质具有弥散趋势，即具有向外加速场质趋势，为向心电场强度。从加速场质来看，带异电体相邻的邻侧加速度增大，而速度减少具有浓缩趋势，反之外侧加速度反向叠加减少而速度增大，具有弥散趋势。弥散一侧趋于浓缩一侧，以趋于交换平衡稳定状态而互相靠拢，即相吸，这种趋势就是电作用的本质。 物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性同向，在磁场中可增强磁性或磁感应强度，该物体称为顺磁性材料。物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性反向，在磁场中减弱磁性或磁感应强度，该物体称为抗磁性材料。有的物体内分子或原子通常结成颗粒状，若这些颗粒（磁畴）是同向磁性分子结成很强磁性物体，如磁铁等。周围具有磁性的物体称为磁体。磁体周围规则的微涡旋沿涡旋方向移动而构成螺旋线状运动的场质，用坐标参考系描述为磁力线，即磁场。固定坐标所描述磁体周围磁场是各点的涡量，并将其量度定义为磁感应强度Ｂ，单位是ｋｇ／ｍ³•ｓ＝１特斯拉。 在真空或无介质情况下，磁感应强度Ｂ等于磁场强度Ｈ，单位量度与电流有关，若电荷为质量改变量来量度，单位千克，电流为质量变化率，则单位ｋｇ／ｓ。磁场强度是单位长度电流有关的，即为ｋｇ／ｍ•ｓ。两者比值为 μ＝Ｂ／Ｈ 称为磁化率，其单位为１／ｍ³。磁场上任何一点的涡量有进必有出，从而磁感应强度散度等于零，即 ｄｉｖＢ＝ｄｉｖｒｏｔＡ＝０ 磁体周围规则微涡旋运动构成螺旋线运动状态，并可描述成磁场中磁力线，磁感应强度也可看成单位面积穿过磁力线数。穿过某面积ｓ的磁力线数称为磁通量φ Ｂ＝ｄφ／ｄｓ 磁铁周围磁力线方向规定为由北极指向南极（内部则由南极指向北极）。当两磁体同向排列或异磁性相邻时，由极端向外观之，其邻侧涡量或磁力线方向相反，反向叠加具有浓缩趋势，而外侧同向叠加而具有弥散趋势，磁体两侧场质交换不对称并有由外侧趋向邻侧趋势，推动磁体靠近，即异磁性相极的现象。反之两磁体反向排列或同磁性相邻时，由极端向外观之，在相邻一侧涡量或磁力线方向相同，其叠加具有弥散趋势，而外侧反向叠加具有浓缩趋势，由邻侧向外侧趋势，并推动两磁体离开，即磁体同性相斥的现象。 各种材料具有各自电性能和磁性能，按电性能来分有绝缘体、导体、半导体，甚至超导体等，按磁性能来分有顺磁体、逆磁体、铁磁体等。不管磁性还是电性都包含实物体及其周围场质（或场），并靠场质叠加性能引起的实物体移动。根据各种电磁实物体性能可以制成各式各样器件，这些器件巧妙组合连接的线路，可以产生极复杂的电磁功能仪器仪表和各种电气设备。但不管怎样，这些器件、仪表、仪器、设备都只能在通电情况下，才具有电性能，即电的暂态可变性原理。 二、电的可变暂态性 任何天体和粒子都是涡旋体，并向中心浓缩质量，在离中心体较运处，基本上可看成径向且往中心流动场物质，构成引力场质。但中心质量不可能无穷大，必然再向外弥散质量和中心移动。弥散物质与浓缩物质流态正反运动或交换必形成大量微涡旋粒子。切向圆周运动粒子实际上是加速运动，具有电性或电流性，电流周围构成磁场，使涡旋体周围通常存在磁场。规则场质微涡旋沿着轴向进出而构成磁性的物质基础，不规则微涡旋是构成粒子（低速微涡旋）或量子（高速粒子）的物质基础，这是天体周围存在磁性和热辐射的根源。天体内存在高度浓缩并带强磁性的质块，而质块趋心运动过程中更替，使周围磁场方向周期性更替，形成了古磁周期性更替而保留在岩石中。微观粒子是涡旋体，周围同样存在交换场质，这些交换也是引起粒子间引力和磁性的根源。 电性不一样，人们或自然界从来没有长久保存过静电体或电流体，任何电器只要一切断电源就失去电性。摩擦玻璃棒生电，也可以吸引微小纸屑等，时间一久，也会失去功效。不接导线的电池，静止不动的电机等电源也没有电性现象。没有接通电源的导体、半导体、绝缘体等物体或溶液都没有电性现象。人们将其想像为带正负电的的原子核和电子中和的结果，这不过是一种假设，它不能作为电的永久性证明。竟然电不是永久性，那么原子内的原子核与外层粒子就不具电性，因此外壳层粒子不应称电子而称壳粒更合适。按照电的暂态性观念，原子核与壳粒是通过场质交换联系的。 大量实验事实证明电的暂态可变性质。如现代高能物理实验云雾室，乳胶底片所看到的带电粒子轨迹途径都是有限长度的，而电子轨迹成螺旋式逐渐缩小圆圈运动到最后消失，表明电的暂态性。又如正反粒子和正负电子产生与湮灭的基本粒子现象，也是电荷产生与消失的最有力例证。电粒子可以集中在原子核中或稳定地绕原子核作加速运动而不发射电磁波，迫使普朗克和玻尔等人不得不提出跟经典严重矛盾的假说，并由此导致量子论和量子力学的诞生。量子论和量子力学根本上避开电的观念。 β衰变实验表明原子核放射的电子能量或荷质比各不相同，且具有按统计连续曲线分布，它可解释为电的暂态性引起的。放射性元素原子核边缘存在相当电子质量的一些交换平衡轻粒子，当其衰变脱离原子核则出现交换不平衡β粒子，其交换不平衡程度和时间前后不一致，即荷质比也不可能一致，具有统计分布。β衰变实际上也是电的暂态性有力的例证，尽管至今许多学者延用费米的中微子假说来解释β衰变，可是中微子尚未真正被证实，即使自然界发现中微子也不能证实电的永久性。 场质交换或能量交换具有作用力性质，即原子核对壳粒作用力（或壳粒对原子核反作用力）与壳粒绕核公转惯性离心力平衡或交换平衡时，壳粒沿着一定轨道稳定地运动，这时原子核与壳粒所构成的原子系统跟周围处于交换平衡且稳定状态，本来就没有电性现象。只有当壳粒受到量子或其它能量作用才发生轨道（或能级）跃迁。若壳粒因原子吸收足够能量而离开原子则出现了交换暂时不平衡或不对称状态，即生成电性状态，规定为负电。原子核因失壳粒处于交换不平衡的带电状态，规定为正电。壳粒和原子核结合就会趋于交换平衡或对称中辐射交换场质或量子，辐射量子的能量大小跟其初始状态有关。这是粒子产生电的基本模型。 通常物体内分子或原子外层壳粒与原子外层壳粒与原子核处于交换平衡状态，一旦原子吸收了足够能量而使交换不平衡，壳粒脱离原子核，各自构成交换不平衡引起的质量增减改变量和周围质量密度变化率，分别作为正负电荷ｑ和电场强度Ｇ量度。单位分别为ｋｇ和ｋｇ／ｍ³•ｓ²。表明电场强度是交换不平衡趋于平衡的一种量度。在电介质中电场强度Ｇ与电位移Ｄ关系 Ｄ＝εＧ 单位是ｋｇ／ｍ²，ε为电介质常数，单位ｍｓ²。电场强度Ｇ可以用单位面积穿过电力线表示，而核心质量密度流变化率总量于坐标上用电荷量来描述，即 ４πｑ＝ ∮Ｄｄｓ＝∮εＧｄｓ ｄｉｗＤ＝４πｑ／Ｖ 带电粒子（或带电体）电荷量是质量改变量，单位为千克ｋｇ，Ｖ为体积，单位为ｍ３。 物体内粒子稳定情况下处于交换平衡状态，即处于非电性状态。物体粒子，如原子或分子具有一定结构的，而原子周围分布着一定数量的壳粒，壳粒与原子核相对运动并处于交换平衡状态。不同物体由不同的原子或分子组成的，有的物体内原子或分子的壳粒易得失或易在物体内移动，这类物体称导体，如金属体。有的物体内原子或分子的壳粒极难脱离或移动，这类物体称为绝缘体。介于两者之间称为半导体。物体内粒子，包括壳粒周围都由交换场质联系着，沿轴正反流动所构成的微涡旋场质或涡量场，则粒子周围具有磁性，但宏观上不规则的。 在外磁场作用下导体内活动的壳粒可感应的涡量且沿着磁场方向。若该导体在磁场中相对移动，涡量与速度同向弥散侧趋于涡量与速度反向浓缩侧而流动壳粒，使导体中松散联结的壳粒就会感生电流或感生电动势，并在外电路中形成电位差（或电压）和电流，即磁能或机械能转化为电能。同样地导体接在电池两极，电池一端吸收一壳粒，留下空缺由另一原子壳粒（出现交换不平衡）补充，留下空缺又由再一原子壳粒补充，形成了壳粒或交换不平衡递传的电流，即化学能转化为电能。可见，不管从宏观现象，微观结构，还是能量转化，场质交换模型角度来看，电只能是一个暂态可变过程的现象。 三、磁性感生电流 如果在磁场上放一根导线，导线上自由移动的壳粒受到磁场感应呈现相应涡量（或壳粒微涡旋）。若磁场向里，当导线向右移动时，导线的微涡旋上侧与速度同向叠加，具有弥散趋势，而下侧与速度是反向叠加，具有浓缩趋势，促使壳粒自上侧往下侧流动。但按习惯电流方向规定与壳粒移动方向相反，从而电流由下侧流向上侧，满足右手定则，即伸出右手掌迎向磁场，大姆指向导线移动速度方向，而四指为电流指向，三者互相垂直，可感生出较强电流。即导体相对磁场运动，则产生感生电流及其电动势。同理在磁场中旋转线圈也同样地产生感生电流或电动势。若磁场由左指向右，而线圈右侧向里，左侧向外运动。右侧导线感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，上侧反向叠加而浓缩，推动壳粒向上运动，而线圈左侧感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，下侧与速度反向叠加而浓缩，推动壳粒往下运动，由于电流方向规定与壳粒移动方向相反，所形成右侧电流向下而左侧电流向上的电流回路，满足右手定则。线圈转过角度不同，所形成电流数值和方向也不同，即生成了交流电。又如磁铁的磁力线穿过螺线管心及其管壁，并对着螺线管移动，管壁里侧导线壳粒感应的涡旋上侧同向而往下移动，管壁外侧导线壳粒感应涡旋下侧同向而推动壳粒向上运动，构成了环形感生电流或电动势。线圈上感生电动势大小决定于穿过磁力线数变化率，即 Ｕ＝－ｄφ／ｄｔ 负号表示感生电流与壳粒移动方向相反或电动势对外线路构成反相的电压。 电荷是其周围场质交换不平衡而具有向心（或背心）的单向加速场质流态或场质密度变化率状态。带负电壳粒场质密度向外而电场向里，壳粒以力或加速向右运动，其前沿加速度同向叠加增强，具有浓缩趋势，后沿加速度反向叠加使速度变大，具有弥散趋势，在趋于平衡过程中场质构成由后沿往前沿涡旋运动，并形成上侧涡量场方向往里，下侧涡量场磁性方向往外环形磁场。若导线通以自右往左的电流，而壳粒运动刚好相反，构成上侧往里下侧往外的环形磁场，其磁场强度正比于电流，即 ｒｏｔＨ＝４πｊ ∮Ｈｄι＝４πＩ 其中Ｈ为电场强度，ｊ电流密度，Ｉ电流。若导线绕成圈并通以电流，仍按右手定则，四指为电流指向，大姆指为线圈内磁场方向。磁场的磁能改变量引起导体壳粒移动而产生电流能量，即磁能变换为电能的作用。 若磁场向里（即向纸面），壳粒向右运动并形成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧涡量同向叠加而具有弥散趋势，下侧涡量反向叠加而具有浓缩趋势，迫使壳粒往下作用。同理，导线垂直于向里磁场，并通以自右向左的电流（壳粒运动方向刚好相反），构成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧磁场同向叠加而弥散，下侧反向叠加而浓缩，推动导线向下侧运动，满足左手定则。其力为 Ｆ＝ＢＩι 其中ι为导线垂直磁场的长度，Ｉ为电流，Ｂ为磁感应强度。 在恒定磁场（自左往右）中，放一可绕轴旋转方形线圈（暂平放纸面上）并通以电流，线圈右侧电流向下，构成了线圈里侧电流磁场向右且与外磁场同向叠加，具有弥散趋势，而外侧电流磁场向左，且与外磁场反向，具有浓缩趋势。线圈右侧有由里往外的作用力。同理线圈左侧构成由外往里作用力，左右两力形成了力偶矩，使线圈转动。电流磁场与外磁场作用，即为电能变换磁能引起的作用。是电动机工作原理。 两根平行导线上，若通以同向电流，在各自导线周围形成磁场，在相邻一侧是反向涡量叠加，具有浓缩趋势，反之在外侧为涡量同向叠加，具有弥散趋势，外侧涡旋场质趋向邻侧并推动导线靠拢，即构成两导线相吸的现象。若两平行导线通以反向电流，各自在导线周围形成磁场，其相邻一侧涡量同向叠加，具有弥散趋势，反之外侧涡量反向叠加，具有浓缩趋势，从而产生邻侧推向外侧的趋势，即构成了相互离开的排斥现象。导线上停止通电，其周围磁场随之消失，相互作用也随之消失，表明电流的暂态性。在磁场中通以电流导体引起运动和在运动磁场中导体产生电流称为相对运动电磁能变换原理。 若磁体运动与其磁场方向相同（外磁场相反），前沿增加往外微涡旋，在趋于平衡趋势中必阻止或反向往里趋势（等价于楞次定律），相当于外磁场螺旋线运动的场质叠加上反向速度，迫使场质的质密度改变，形成了磁场涡量变化率或质密度变化率之涡量 ｄＢ／ｄｔ＝ｄ（ｒｏｔＡ）／ｄｔ＝ｒｏｔ（ｄＡ／ｄｔ） ＝－ｒｏｔＧ 其中Ｇ称为电场强度，作为交换不平衡的量度。 四、电磁波的产生 如果导线中电流是交变的，那么在导线周围环形磁场也随之变换方向和数值，即由导线壳粒运动各自构成磁场涡旋群也随之变换方向和数值，形成了大量同频率同相位的周期性变换涡旋群（多少决定于电流强度），并以光速向外辐射，在整体上构成了电磁波。可见，电磁波实际上是同频率同相位的周期性变换涡旋群或量子群电磁波幅度决定于辐射量子群密度。由于频率愈低愈不具有粒子性而较呈现连续性，从而电磁波辐射较呈连续状态波动。它是周期性变换磁性或涡量，涡量中涡旋场质密度变化而同时具有电性，即电磁波涡量同时具有周期性电性和磁性变换。导线上交变电流频率愈高，其周围辐射电磁波愈呈粒子性，愈不易被吸收而在空间传播距离愈远。称为电磁波生成原理。 导线绕成线圈并通以电流，在线圈中生成磁场和存贮了磁能，恒定电流生成恒定磁场和存贮恒定磁能，电流变化其磁场和磁能也随之变化，该线圈在线路中作为电感器。若线路中放一平行板，电流的壳粒停留负极板上并生成电场和存贮电能，但逐渐隔断电流，直到断路。若电流变化其电场和电能也随之变化，它在线路中称为电容。对于通以直流电线路来说，基本器件是电阻Ｒ，其电流Ｉ与电压Ｕ间满足欧姆定律如下关系 Ｕ＝ＲＩ 此时电感Ｌ相当于短路，电容Ｃ相当于断路。 对于通以交流电线路来说，除电阻Ｒ外还有电感Ｌ和电容Ｃ构成了线路的总阻抗Ｚ，也满足欧姆定律，其中阻抗为 Ｚ＝Ｒ＋ｉ（ωＬ－１／ωＣ） 当ωＬ＝１／ωＣ时表示处于谐振状态。这是因为线路通电时平板电容建立起场质交换不平衡或生成质速变化率的电场和电能，通过线路上串联或并联的平板放电而转化为磁能，当电容上交换不平衡壳粒放完，即电能全转化为磁能。随后电流反向往电容充电，逐渐建立反向电场或电能，磁能又转化为电能。接着电能再转化为磁能，形成周期性电磁能变换线路，变换周期Ｔ或频率ν决定于ＬＣ。 线路电阻损耗和电磁能辐射，交变电流或电磁能逐渐减少，最后消失为止。若外线路交流电频率跟其一致，线路阻抗最小，该频率称为谐振频率 ω＝１／√（ＬＣ） ν＝１／２π√（ＬＣ） 可见对交流电线路而言，以基本器件电阻、电容、电感，再加上互感和其它整流、放大、振荡等器件组成各种功能的线路，都要接上电源才能有效地工作。一旦切断电源，整个线路便失去电性（如果器件中有永久磁铁仍能保持磁性，但不能保持电性）。这说明电是暂态可变的，它不能永久地存在线路及其器件中。电只是在接上电源时，由其它能量转化而成线路壳粒运动的电暂态过程和现象。 各种材料壳粒与原子核联系紧密程度不同，物体分子结构和排列情况不是同等的，而使壳粒运动所出现的电暂态过程各式各样。例如线路上遇到不同金属或半导体材料接触时，在交界面上易失壳粒材料将失去壳粒（称为Ｐ型或空穴型材料），另一材料则得壳粒（称为Ｎ型或壳粒型材料）。当电源正极接Ｐ型材料，负极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒，而Ｎ型端可供较多壳粒往正极移动，电流较大（或电阻较小）。当电源正极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒而Ｐ型端可供壳粒稀少，电流较小（电阻较大），使其具有单向性导电性质。用此道理可解释温差电偶和致冷现象等。一句话，所有电现象都不必预先假定物体内已存在带电粒子（如电子之类）。即使微电子线路或高集成线路工作也不必预先假定内部已存在电粒子。 参考资料: 1,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,<思维工程-人及智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

作者: chenshuxuan 时间: 5.1.2006 13:10
电磁体的运动与控制应用 陈叔瑄 《物性论》一书与《论电的可变性和暂态性》一文指出：场物质简称场质是高速运动的物质状态，实物（天体、物体、粒子）通常成为场质的源头和归宿。实物周围存在各式各样场质，其重叠性质各不相同。同类场质速度同向重叠速度变大，因能密度趋匀使质量密度趋于变小，即具有弥漫（弥散）、扩散、膨胀趋势。场质速度反向重叠速度变小，质量密度趋于变大，即具有浓缩、吸收、收缩趋势。对于微涡旋场质情况类似，当微涡旋同向重叠时，角速度或线速度变大，具有弥漫、扩散、膨胀趋势。当微涡旋反向重叠时，角速度或线速度变小，具有浓缩、吸收、收缩趋势。对于加速运动场质(多半是粒子破裂所产生交换不平衡引起的)情况则不同，因为物质速度愈大，加速度愈小，极限速度时加速度为零。因此场质加速度同向重叠时加速度增大，速度减少，具有浓缩、吸收、收缩趋势。场质加速度反向重叠时加速度减少，速度增大，具有弥漫、扩散、膨胀趋势。不同类场质间是各不相干的。 宇宙中元素原子是物质涡旋运动生成的，稳定时元素原子处于一定分布的壳粒周期性同步的变换运动和交换作用，形成可用径量子数、轨道量子数、磁量子数、对称（自旋）量子数等四个量子数的波函数或波动方程描述。由于元素生成环境条件不可能完全一致，从而同元素原子质量不可能一样，构成了波函数统计性，所谓元素原子量是同元素原子质量统计平均值。这些等价量子力学波函数和波动方程描述，并在观念和原理上给予更深刻的意义，尤其在自旋、磁性、能级、统计性的深刻解释，甚至有所发展和应用。原子壳粒子不管用什么方法（摩擦、感应、导体在磁场中相对运动等）使其脱离，就会出现交换不平衡而带电的，电是粒子周围交换不平衡所出现的场物质运动一种现象。 一、基本原理 《物性论》与《物性理论及其工程技术应用》两书从粒子涡旋运动或涡旋组合运动出发，指出任何粒子都是涡旋运动浓缩质量而成的，而涡旋运动浓缩质量平衡趋势必形成交换及其微旋化。若高速微涡旋速度沿轴向所构成螺旋线一端出必在另一端入的磁场质，即形成粒子周围磁性或磁场，否则高速微旋化则形成量子或低速微旋化则形成更深层次的粒子。两书指出原子壳粒破裂或离开核时出现交换不平衡，即生成电性。电磁主要应用于电能变换传输（电力）与电磁场信息传输（通讯）两方面，后者在《场质论》一文中专门探讨，而本文主要是电力（电磁能量传输）及其控制方面应用。对于实物及其周围电磁性能可归结出三条基本原理： 1、实物材料生电易难程度可分为绝缘体、半导体、导体、超导体等。绝缘体通过摩擦迫使壳粒脱离实物体出现交换不平衡而生电的。通过感应使导体易脱离的壳粒脱离原子核移动接近缺壳粒实物体或离开多余壳粒实物体端而生电的，甚至重量子与壳粒碰撞，分别制动和加速而生成正负电，反之正负电接触也可转化变换为量子。或在导体两端加电压迫使壳粒脱离原子核往缺壳粒正极移动而形成电流。还可推动导体在磁场中运动（导体壳粒受到磁场感应，形成与磁场相反的涡旋，导体涡旋移动有同向弥漫侧趋向反向浓缩侧趋势）则会在导体中移动而产生电流，即机械能转化变换为电能的发电机制，统称为实物材料生成电或电流的生电发电原理。它是法拉弟定律右手定则新解释。 ΔE=FΔι=IΔΦ=IBΔS ΔE/Δt=IΔΦ/Δt=IË 在穿过面积ΔS的磁场B或磁通量ΔΦ一定情况下，机械能改变量或做功ΔE愈大所产生的电流I愈大。机械功率或动能改变率愈大，相应产生愈大的电流I和电动势Ë。 2、磁场质产生于涡旋体轴向运动微涡旋所形成的高速螺旋线，出来一端为北极N，进去一极为南极S。即相应于磁场中磁力线，可用涡量描述。也可产生于电粒子运动或电流的周围，但电流通过螺旋管子周围组合成高速螺旋线，出来一端为北极N和进入一端为南极S，相应用于磁力线。磁铁棒或磁针周围存在由N极到S极并经过磁体内闭合场质螺旋线，即磁力线。当其沿着NS方向运动时，磁体内外螺旋线移动存在差异，前沿螺旋线向里，叠加上反向速度，具有浓缩趋势，磁体内变化较慢，在前沿出现磁棒或磁针（前沿趋向后沿）浓缩性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。当磁体沿SN方向运动时，前沿螺旋线叠加上同向速度，具有弥漫趋势，磁体内弥漫较慢而前沿出现磁棒或磁针（后沿趋向前沿）弥漫性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。这就是磁体运动楞次定律的实质。 导体内带正电粒子移动通常从相对静止到运动的加速度（向右）与粒子前沿（向左）加速场质加速反向叠加，具有弥漫趋势，后沿（向右）加速同向叠加，具有浓缩趋势，使场质前沿向后沿运行，形成上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。一根通以电流（向右）导线同样地产生上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。两根同向电流导线相邻时，邻侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，外侧同向叠加具有弥漫趋势，外侧趋向邻侧而靠近，相应于磁场相吸。两导线通以相反电流，邻侧微涡量同向叠加具有弥漫趋势，外侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，形成邻侧向外侧而推出，相应磁场相斥。 除涡旋运动生磁之外，易移动的带电（负电）粒子具有向外加速场质，其前沿同向加速增大而速度减少具有场质浓缩趋势，后沿反向重叠加速减少而速度变大具有场质弥漫趋势，生成后沿向前沿场质环流或场环涡量（环磁场）。同样地移动通以电流导体（电流习惯指定为壳粒运动相反方向）壳粒加速场质向外，后沿与移动加速反向而速度变大具有弥漫，有向前沿同向而速度变小浓缩趋势，形成后沿向前沿的右手定则环磁场。 B=μH=2μI/r 通电流导线周围产生磁感应强度B与电流I成正比而与距离r成反比。在外磁场中重叠同向侧弥漫趋向反向重叠浓缩侧趋势而产生作用或导体移动，并遵守左手定则。如果磁场和通电导线结构一定，电流愈大，可做的机械功或动能改变量愈大。称为电流生成磁场与磁场作用导线电流做功的生磁电动原理。它是电能转化变换机械能的安培定律新解释。 3、导线电能传输中壳粒周期性往返运动，在其周围则产生电磁波辐射，电场质暂态性使壳粒往返频率愈高愈易生成电磁波量子流并辐射出去，另一方面导线电能传输中电流愈大，在电阻上热消耗愈强，从而导线电能传输要求在低频率高电压条件下传输。通常发电机的机械运动速度限制，频率不可能太高，电压也不可能太高。低频交变电流磁场可以通过变压器来改变电流，变压器热消耗可忽略的话，变压器初级线圈功率等于次级线圈功率，即电流乘电压等于功率不变，使电流大幅度减少，电压大幅度提高。电力之所以需要低频率传输，因为频率愈高传输导线愈易辐射，以减少辐射损耗；电力之所以需要高电压传输，因为同样功率传输而电压愈高通过导线电流愈小，可减少电阻热损耗。 电流为何不采取直流传输？这里至少有两种因素决定不采取直流传输。首先电的暂态性，电荷移动一定时间，导体壳粒电性会逐渐消失，电能转化为其它能量形式，无形中多消耗电能。交流导体壳粒往返于原子核周围运动，电性尚未消失电能量已传递给下一个原子的壳粒，实现电能传递或传输。从而限制了电能传输频率不能太低到零，即用直流电进行远距离传输。其次直流电难以通过变压器实现高低电压的变换，使用非常不方便，从而远距离直流电损耗较大，以致电力工业基本上不采取直流远距离传输电能。 电可在低频高电压下易实现远距离传输和实现自动控制、指挥调度特点，许多能源如热能、水力、核能等变换为电能进行传输，又如利用太阳能、地热能与其它能量变换为电磁能量进行传输。各种能量形式通过变换成交变电能，较易通过变压器变成非常高的电压，甚至并网化成共用的电力，以便统一分配调度。各种能源变换、电力传输、分配调度、生产过程等都需要自动化，即电力来源、传输、使用（通常是机电一体化）无不需要自动化。不同材料在不同条件和组合方式下具有不同磁性和导电性能，分别为顺磁性、逆磁性、铁磁性和超导体、导体、半导体、绝缘体等的材料，其有机组合和条件控制可以实现电力产生、传输、使用自动化。称电力低频高压传输和自动控制原理。 二、电的产生应用 不管是机械能生电及其转化为电能，或者电流生磁及其磁体间作用而运动，即电磁能转化为机械能，还是电能变换传输和控制等都属于能量变换和能量变换效率（功率）问题，低频高压传输可以提高导线电磁能量传输效率。对于用户来说，电压太低导线消耗太大，电压太高对人体危险性大大增加，因此目前各国多半采取电压220V，频率50HZ作为家用电的标准。而远距离传输才采取变压器变换为高压，到近用户又由变压器变换为标准电压。规定标准是必要的，以便各种各样电器的电源设计有所依据。 1、家电应用 现代生活根本离不开电力或电能，照明、家用电器、电视等都离不开电，而且控制很方便，只要电路加上插座、插头、开关、保险熔丝、按钮、按键等就可以利用电的暂态性随时通断控制。电力或者说电能传输与控制，使各家各户方便地根据需要随时使用电能。一到夜晚使千家万户照明，整个街道、整个城市照明通亮，构成一幅幅美丽夜间景观。照明灯具愈来愈繁多，可谓五彩缤纷，它们都是电能转化为光热能量的一种方式。不管灯具结构多么不同，如常见的白炽灯、日光灯、霓虹灯等，都是电能通过一定方式电流作用转化为光量子流能量。 电能传输变换和简单控制可以直接推动电风扇、排气扇、抽油烟机、热水器、电火锅、微波炉、洗衣机、消毒柜、电冰箱、空调机等家用电器工作。有的不过外加些特殊功能设备，就可以做相应的工作。如洗衣机外加定时器控制电机旋转的正反向和时间长短。又如电冰箱通常由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、温度控制器、定时器等构成的，自行定时开通压缩机循环致冷材料，对电冰箱致冷。再如微波炉是一种新型的现代化电子炉具，微波是一种高频率电磁波，遇到不同物质有着不同的效果。遇金属反射，遇陶瓷、玻璃、塑料则穿透，构成无油烟、无明火等污染炉具。 有的电器内的电压工作在直流电压和电流，甚至非常低直流电压和电流下工作，如收音机、音响设备、电视机、CVD、DVD、电脑、打印机、电池充电器等。从而出现大量适应各种各样电器需要的低压变压器和整流器、稳压器等构成的电源。实际上是交流电能变换为直流电能的一种方式，以便对电器提供直流电源。以收音机为例，收音机中有震荡器、多级电压放大器、捡波器、功率放大器等及其内部器件都需要直流电源提供电能源，才能产生相应的电性能和功能。一旦断电或停电，这些电器和器件立即失去电性能和功能，实际上就是电暂态性必然结果。 2、工业用电 工业生产用的最多是各种各样的电动机带动机械运动，异步电机结构简单牢固（主要由导线组成线圈定子和磁体转子两部分构成的）、工作可靠、维修方便、寿命较长、成本低等优点，广泛用于各种各样工业部门。电机设计有所差别的，作为不同机械特殊动力，即电磁能量转化为机械能量特殊过程。例如用防护式异步电动机带动车床、钻床、刨床、铣床等各种加工机床，用起重异步电动机带动传送带、吊车或电梯等，可以于一定距离往高处或低处运送材料、设备或人。又如用于要求低转速，大转矩的机械的运输机械、矿山机械、炼钢机械、造纸、制糖、化工搅拌机械等常采取齿轮减速异步电动机。又如利用力矩异步电动机带动纺纱机、织布机、印染、橡胶、冶金等各种纺织化工机械设备，起了电能转化机械能作用。由于多半机械离不开电，从而提出产品机电一体化设计要求。 电力很重要设备是变压器及其配件，变压器主要分为单相变压器和三相变压器，电力变压器是指大容量三相变压器。变压器铁芯由铁柱和铁轭两部分组成的，绕组套装在铁柱上，而铁轭用于使整个磁路闭合。大多数电力变压器采取同芯式绕组，为了便于绝缘一般低压侧的绕组放在里面，高压侧的绕组套在外面。也不少变压器绕组用交迭式布局。在远距离输送电力网通常先通过电力变压器升到几千、几万伏，以减少线路上损耗。到了近用户处再将其降压到标准电压220V的配电变压器。当电能从10千伏电路送变电所后，首先经过跌落熔丝，再由电缆将电能送到变压器的一次侧高压隔离开关和负荷开关，两者间装有继电保护的电流互感器，然后才经配电变压器送到低压220V母线上。再根据各种用户需要再有小型单相变压器降到所需要电压的，以便提供各种设备用电的需要。主要起电能变换作用。根据各种用途可以制成自耦变压器、整流变压器、感应调压器、电流互感器、电磁式稳压器、控制用变压器、音频变压器等等。 工业生产上往往需要较大电流甚至较高电压的直流电，如电镀、电解、充电、励磁、电机调速、控制电路电源等，除使用直流电机外，主要还是通过整流器将交流电变换为直流电来使用。然而晶体管整流器电流小电压低，不太满足工业生产的需要，在工业上主要采用可控硅来实现整流的。可控硅是一种大功率半导体器件，由PNPN四层半导体硅构成的，当最底层P阳极接正，最上层N阴极接负，为正向连接，但仍处于截止状态。阴极下一层P接控制极，一旦控制极与阴极间加上正电压，阴阳极间便出现导通大电流，即使此时控制端断开，仍然保持大电流，控制端只起触发作用。要停止正向电流只能通过电压降到零。如果阴极接正，阳极接负，不管控制端有没有电压，都处于截止状态。外形和结构多半是螺栓式和平板压接式两种，主要利用可控硅正反向导电性能不同特性，来控制交变电流运行方向而起整流作用。 3、电力自动化 通常控制电路是晶体管组成的弱电系统，而电力又是强电系统，这两者矛盾可通过像继电器、可控硅之类器件来解决。继电器的触点用来控制强电系统，所起的作用相当普通的电力开关，而继电器线圈则受弱电系统，如晶体管线路的控制。继电器各种各样的组合可以实现电机的启、停、快、慢、正、反、进、退等的控制。控制还包含测量参数，如各种参量变送器，然后比较运算的运算器，调节信号的调节器，记录打印参量的记录仪打印机，甚至通过执行机构去控制。为了使自动化仪器仪表标准化，便于仪器仪表间连接，约定输出、输入标准为0到10毫安。 现代更进一步要求自动化仪器仪表数字化，以便与微型计算机系统联机控制。我们在研制《MM-1000摩擦试验机微型计算机系统》时就是将变送器所产生信号通过模数变换器变换成数字量，计算机本身有很强数据处理运算能力，省去模拟运算器和调节器，处理结果直接经过数模转换，直接去控制继电器，再进而控制强电系统，使摩擦试验机能够按照计算机编制的程序进行工作。 三、电力测量 发电机器一停止或者开关断开，立即停止发电或通电，这本来就是电暂态性或机械能停止转化为电能的必然结果，但人们总是按传统观念，解释为正负电中和。发电机器启动或电路开关合上，就立即通电，用电流表测量通过线路的电流，电压表测量线路的电压，电度表测量使用消耗过的电能。为了更方便起见，将其组合制成万用电表，可以测量交直流电流、电压、电阻等等。电仪器仪表解决电之模不着、看不见、听不到特点，扩大人们视野的有力工具。可见许多自然过程看不见、听不到、模不着就是通过某些仪器工具观察到的，扩大人的五官的感觉不足之处。不要以为五官感觉不到的就不是自然界物质。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期 5、《电工手册》电工手册编写组上海科学技术出版社1985年印刷

作者: chenshuxuan 时间: 5.1.2006 13:21
场质论—场物质运动本质 陈叔瑄 宇宙不存在“以太”是迈克尔逊干涉仪干涉实验结果的千真万确事实。“以太”这个观念来自于光波动说传播需要媒介而设想出来充满宇宙的媒介或真空介质，同时也为物体间引力传递提供媒介。光粒子性就不需要这类凭空设想的媒介，力的交换和趋势本质也不需要凭空设想这类媒介。光子本身就是高速运动的场物质，它跟其它场物质一样都是物质高速运动的状态。并非空间存在光传播的绝对静止的媒介-“以太”。光波动性完全在于光粒子本身周期性变换运动引起的现象。 场有万有引力场、重力场、电场、磁场、电磁场、光场、强作用场、弱作用场等，它们是不同的高速、低密度场物质运动状态和方式。场与场质不同之处在于场空间坐标点上参量来描述，如流体力学欧拉法，而不管流经该点具体物质如何运动。而场质则考察其本身运动状态、作用和过程，其运动描述相当于流体力学朗格拉日法。但它们都是质点描述法，而量子或粒子或实物等都不是质点，从而产生许多问题。场质速度从光速到物质极限速度（光速的1.41倍连续平动状态），光速是场质的速度下限，物质极限速度是场质上限，可能相应物质是万有引力场质。两者之间场质有磁场质、电场质、无线电场质、微波场质等都可能超过光速。因为谁也没有真正测量比较过它们速度，都只是猜测或假定它们速度是光速。 一、场与物质基本原理 1、力的本质是能量趋势和交换，是动能改变量对位移比值来定义的，并推出力与质量、加速度乘积成正比。实际上力与加速度并非线性地成正比，而是随速度升高加速度变小，极限速度时为零，此时处于极其稀薄连续的场物质状态。这种实物到场物质状态所描述时空是《物性论》时空系统。低速时近似地等于牛顿力学时空，满足伽利略变换ι=ιˊ-υtˊ。 相对论为了保持高速情况下牛顿公式仍然成立，把加速变化系数隐含在质量中，并称为惯性（或相对论）质量，加速度仍然用低速时加速度来描述，称谓相对论时空。低速时惯性质量近似等于质量。相对论时空实际上是场时空或电磁场时空，且坐标系变换满足罗沦兹变换来描述。 dιˊ=dι√(1-υ²/c²) 如《质能再论》一文所指出那样，对于参照系设在光源上光量子（场质）与场速度一致，但相对光源以速度υ运动的参照系，光量子（场质）运动速度或平动能，甚至变换能不变的。而参照系相应的场平动能量的量度少了一项座标相对运动引起的动能mυ²/2，如果变换能 hν/2=mc²/2=m(dι/dt)²/2 也不变，那么 m(dιˊ/dtˊ)²/2=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²-mc²/2-mυ²/2 =mc²/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²)/2=m(dι/dt)²(1-υ²/c²)/2 dιˊ/dtˊ=(dι/dt)√(1-υ²/c²) 当dtˊ=dt， dιˊ=dι√(1-υ²/c²) 当dιˊ=dι dtˊ=dt/√(1-υ²/c²) 此关系等效于相对论的时空关系或罗洛兹变换。表明相对论的时空是场的时空。光量子速度是稳定物质的极限速度，大于等于光速的物质为场质，此时作用力不产生加速度，互不相干的。 相对论为了使此时空也适用于牛顿力学，把本来极限速度本无加速度运动，化成仍有加速度运动，并维持牛顿第二定律形式，即 mˊ=m/√(1-υ²/c²) F=ma。=mˊa=am/√(1-υ²/c²) a=a。√(1-υ²/c²) 其中m为质量（相对论称静止质量，为了避免无穷大，把光静止质量规定为零），mˊ为惯性（或相对论）质量，a。为低速下加速度，a为加速度，υ为参考系相对光源运动速度，c为光速。说明参考系速度达到光速时加速度为零，外力不起作用或不相干的。相对论不过把物质加速运动属性转移到惯性（或相对论）质量之内。真正物质外力作用公式应是 F=ma=ma。√(1-υ²/c²) 速度达到光速时，光子直线运动（除周期变换外）加速度为零，它们之间是不相干的。速度存在极限，使速度极限时加速度为零，意味着场物质之间不相互作用或不相干的。因此空间各种电磁场、光、热、声、生物场等各自按其规律独立传播而互不影响的。称为三种时空分别描述物体、场、物质运动的时空原理。 2、物质形态主要是实物和场物质两大类，分别为中高密度低速的实物和低密度高速场物质，场物质通常又以实物为源和归宿，两者可以互相转化变换或交换。实物又因可分为高温高密度的星质和低温中等密度的物体，物体通常由元素原子和分子构成的，周围分布场物质，简称场质。场质往实物或粒子浓缩，实物或粒子质量或总能递增，质量或总能改变量为正，如万有引力场和带正电实物。场质从实物或粒子弥漫，实物或粒子质量或总能递减，质量或总能改变量为负，如量子辐射和带负电实物。粒子加速可形成弥漫性而带负电，粒子或量子减速可形成浓缩性而带正电，同质量正负电子，负电子荷质比较正电子长。负电子继续加速的荷质比维持时间可以延长。正电子加速的荷质比减少而往量子方向转变。所谓反粒子或反物质只不过是通常粒子或物质的相反运动状态。 不同实物或粒子周围具有不同性质的场质，使其具有不同交换作用方式和特性。实物涡旋运动浓缩质量趋势，在周围引起的场物质向心高速运动状态，构成万有引力场。实物涡旋运动浓缩质量又引起质量或总能密度分布不均，具有弥漫趋势，浓缩与弥漫正反运动而产生大量微旋化，它是磁场质、光热量子、粒子产生根源。可见场或场质是物质，是物质高速运动密度极其稀薄形态，而且通常不同形态场质间互不相干的。不同类高速场质重叠各不相干，各自保持各自独立状态，即作用力引起加速度等于零。从而同一空间尽管存在各种各样的场物质，但各自独立，光不影响电磁波、电场、磁场、引力场等传播，反之一样。 同类高速连续场质重叠的均匀平衡趋势则引起密度变化，如同向速度重叠，使密度减少或弥漫趋势，而反向速度重叠，速度减少密度提高或浓缩趋势。微旋重叠情况类似，同向重叠具有弥漫趋势，而反向重叠具有浓缩趋势。加速重叠跟速度重叠性质相反。同向加速重叠，加速度变大，速度变小而具有浓缩趋势，加速反向重叠加速度变小，速度变大，具有弥漫趋势。如果物体周围两侧存在浓缩和弥漫不平衡，则在平衡趋势中，使物体移动或存在趋势作用。称为实物周围不可分割地存在场质，并互相变换依存，同类场质重叠（浓缩和弥漫趋势）平衡趋势和不同类场质重叠不相干原理。 周期性变换的稳定高速运动场质或场，按其辐射源可分为天体级的电磁波、物体级的无线电波（长波、短波、微波）、分子级的红外线、原子级的可见光（包含紫外线、χ射线）、原子核级的γ射线等的电磁场质或电磁场。愈后面的电磁波频率愈高，变换能愈大，粒子性愈强，愈不易同步（指变换相位、方位），所出现的现象也各不相同。长距离运行不仅幅度或量子数密度因空间不断扩大而减弱，而且频率也随距离因量子往连续场质，往动能变换，即产生红移现象。可以预计低频电磁波速度可能比光速度快点，引力场质又比电磁波快点。如果要设计超光速实验，可以从这方面入手。电磁波的幅度、频率、组合等可调节和传输，声音、图像等通过某些手段调节电磁波幅度、频率和组合方式，并实现传输和接收而起载波作用。传播中与其它场或场质不相干的。 3、不同材料在不同条件和组合方式下具有不同磁性和导电性能，分别为顺磁性、抗磁性、铁磁性和超导体、导体、半导体、绝缘体等的材料，不同导体材料接触时可因壳粒脱离易难程度不同而在接触处易脱壳粒侧向难脱侧移动的分布，形成接触电位差。而且温度愈高移动愈多，若导体两端存在温差，平衡趋势又使壳粒在导体中移动。有的半导体掺入杂质不同而构成多余壳粒的N型材料和缺少壳粒（空穴）的P型材料，两者接触对电流的方向影响极大，即具有单向特性。有的材料在低温时壳粒不脱离原子核，弱磁场不起作用，即强的抗磁性，而壳粒因其不规则运动近零而交换场质流遍整个材料，一个壳粒变动立即传遍整个材料，即具有超导性。称为不同材料在不同的条件下具有不同电磁性能原理。它们是构成电路的各种电磁性能的基础。 电子线路由基本材料导体、半导体、绝缘体、磁铁、超导体等组合制造而成的基本器件电阻、电容、电感、开关、晶体管等和模拟、数字、集成、芯片等产生各种各样性能线路器件。它们可灵巧有机组合和利用条件控制成各种发送、接收、传播的有线传输、无线电磁波、卫星转播信号。不管什么电磁有关材料器件都要在通电情况才有效，一旦停电线路上所有的电性能紧跟着消失，电信号和电磁波也跟着消失。所谓电阻、电容、电感、导体、半导体、超导体等都是指通电时所具有性能，称为电子线路有机组合和条件控制通电有效原理。 二、电磁场质交换 场物质简称场质通常是以其速度大于等于光速的物质运动状态存在的，光速是稳定物质（指成形粒子）极限速度，又是场质速度下限，场质上限速度是光速的1.41倍，即系统总能等于平动能的物质状态。那么场质运动速度是超光速的，也就是说磁场质、电场质、电磁波场质、引力场质等应比光速快，也许万有引力场质速度达到极限速度。验证实验尚未设计出来。不过国内外对超光速现象已有大量研究和证实。国内黄志洵著的《超光速研究》和《超光速研究进展》论文集有专门论述。书中指出：超光速问题不是中国科学工作者提出的，产生热烈讨论环境首先也是在国外，因此，这里有必要回顾国际科学界提出这个问题，并使探索转向深入的大致过程。……。1992年~2002年超光速研究在欧美国家，至少有13个实验室宣称发现了超光速现象。 1、磁性应用 导体内带正电粒子移动通常从相对静止到运动的加速度（向右）与粒子前沿（向左）加速场质反向叠加，具有弥漫趋势，后沿（向右）同向叠加，具有浓缩趋势，使场质前沿向后沿运行，形成上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。一根通以电流（向右）导线同样地产生上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。两根同向电流导线相邻时，邻侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，外侧同向叠加具有弥漫趋势，外侧趋向邻侧而靠近，相应于磁场相吸。两导线通以相反电流，邻侧微涡量同向叠加具有弥漫趋势，外侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，形成邻侧向外侧而推出，相应磁场相斥。 磁场质产生于涡旋体轴向运动微涡旋所形成的高速螺旋线，出来一端为北极N，进去一极为南极S。即相应于磁场中磁力线，可用涡量描述。也可产生于电粒子运动或电流的周围，但电流通过螺旋管子周围组合成高速螺旋线，出来一端为北极N和进入一端为南极S，相应用于磁力线。磁铁棒或磁针周围存在由N极到S极并经过磁体内闭合场质螺旋线，即磁力线。当其沿着NS方向运动时，磁体内外螺旋线移动存在差异，前沿螺旋线向里，叠加上反向速度，具有浓缩趋势，磁体内变化较慢，在前沿出现磁棒或磁针（前沿趋向后沿）浓缩性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。当磁体沿SN方向运动时，前沿螺旋线叠加上同向速度，具有弥漫趋势，磁体内弥漫较慢而前沿出现磁棒或磁针（后沿趋向前沿）弥漫性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。这就是磁体运动楞次定律的实质。 在《三旋理论初探》一书中提到磁陀螺运动现象解释问题，采取《物性论》电磁物性论可解释。磁陀螺与一般陀螺不同之处在于磁陀螺是一个磁体，并且支撑板面顶点为一磁N极（或S极），非支撑那一面为S极（或N极），在支撑面中央钻孔，使磁棒能上下移动。磁陀螺自旋（顺磁涡量方向，由左向右）时，中央磁棒S极的螺旋线穿过磁陀螺，外侧涡量与自旋同向，具有弥漫趋势，里侧涡量与自旋反向，具有浓缩趋势，而使其向里倾斜，即相吸趋势（同性相吸，异性相斥）。向里趋势与自旋同向侧具有弥漫趋势，反向侧浓缩趋势，使陀螺同向侧趋向反向侧而产生绕磁棒转动。解释了自旋磁陀螺的反向倾斜和公转现象。 2、电性应用 《电的可变性和暂态性》一文已指出：涡旋运动的粒子周围存在着质量趋心的场物质，这种向心匀速运动场质或场，称为引力场质或场。粒子周围还存在其它运动方式的场物质或场，如加速场质，其叠加属性不同于速度场质，加速场质的同向叠加的加速度变大，而速度变小，反而具有浓缩趋势；反向叠加的加速度变小，而速度变大，具有弥漫趋势。这种性质正是电场质所具有属性。原子或原子核破裂，产生交换不平等或加速场质两类粒子，一类加速场质向心的正电粒子，另一类加速场质向外的负电粒子，异电粒子相邻一侧，加速场质同向叠加，具有浓缩趋势，而外侧加速场质反向叠加，具有弥漫趋势，弥漫趋向浓缩靠近而相应于相互吸引。 物体摩擦运动生电、发热、发光等是众所周知的现象，发光、发热是物质材料摩擦运动时，原子、分子外层壳粒跃迁发射量子或壳粒高速运动转化量子引起的现象，某些材料间摩擦运动生电可以解释为壳粒脱离原子所出现的交换不平衡所引起的现象。周江华在《向电子得失理论提出挑战》一文做出某些同类物体间摩擦生相同电的实验，“面对大量相同物质相互摩擦起电现象，我进行了进一步的研究，经测定发现，产生的是同性电荷。有些材料产生的是同性正电荷，而有些材料产生的是同性负电荷”。它实际上也是壳粒原子核交换不平衡所产生的现象。不同的（绝缘）材料内原子、分子周围壳粒联结程度不同，以至某些不同材料（如玻璃棒与丝绸）相互摩擦，迫使易失壳粒材料丢失壳粒于不易丢失壳粒材料所产生交换不平衡状态，即产生带不同电的现象。相同材料（如泡沫塑料板间）相互摩擦同样地使材料发光热与壳粒脱离原子或分子，而产生交换不平衡状态，壳粒多外于摩擦表面，即生负电现象。但有的材料摩擦后壳粒较多转化光热量子，原子核交换多于壳粒而出现带正电的现象。 超导体超流体是某些材料在某些特殊条件下所产生的特有现象，如典型的极低温下的氦流体所出现的超流超导现象。氦原子是惰性元素，在接近绝对零度下，壳粒极难脱离原子核，外磁场难以影响原子壳粒状态，使其具有很强的逆磁性，完全靠交换场而联结成液体状态。由于极低温的氦原子几乎不动，一个壳粒周围场质可以跟材料所有原子实现交换，即交换场质流遍整个材料，它的微小移动立即通过交换场质流遍整个材料，即电阻等零。随着温度升高或外磁场增强，氦原子及其壳粒热运动加强，开始时只有壳粒跃迁，电阻呈阶跃式改变，这就是崔琦低温所出现电阻阶跃式变化的根源。温度升高或外磁场增强到一定程度，迫使壳粒脱离原子核而自由热运动，此时恢复欧姆定律的关系。氦液体插入玻璃毛细管，管壁对氦原子交换强于氦液体内部的拟原子间交换，使其沿着管壁连续上升到管口流出，形成超流体现象。完全靠场质交换关系实现超导超流现象的，根本不必假设氦存在两种物质状态。 3、电磁波应用 趋匀可从质量密度描述出发，质量密度重叠差异产生新的平衡趋势，差异平衡趋势反复则构成周期性变换或交换，可用波动函数描述。波动的频率和波长又跟量子能量和动量密切相关的。不过这里需补充的是用场描述场物质要方便些，如磁场和电场能密度分别为 w=μH²和w=εG² H为磁场强度，G为电场强度，μ为导磁率，ε为介质系数。而电磁场波动的密度或者量子数密度为 w=μH²+εG²= μH。²Sin²2π(νt-ι/λ)+εG。²Cos²2π(νt-ι/λ) 其中ν是量子周期变换频率，变换能为hν/2=mc²/2，量子相邻峰值间距，称为波长 λ=c/ν=ch/mc²=h/mc=h/p p=h/λ 代入波动式，说明量子束波动能密度与其总能或动能（或变换能）密切相关的。 波动公式写成微分方程，则 δ²H/c²δt²=δ²H/δι²=ΔH δ²G/c²δt²=δ²G/δι²=ΔG 其解为波动函数式 H=H。Sin2π(νt-ι/λ)=H。Sin（2π/h）(Et-pι) G=G。Cos2π(νt-ι/λ)=G。Con（2π/h）(Et-pι) 其中波函数电场幅度和磁场幅度若受到声音或图像信号调节控制，并传播出去，然后被接收解调控制，恢复原来声音和图像。起了载波传递信息作用。 三、信息的电磁传播 收音机、电视机、电脑、手机等电讯器具已经进入千家万户，成为人们日常生活不可缺少部分。语言、声音、文字、图像、符号等信息传输可以通过电磁波的载波进行传输的，广泛应用于广播、通讯和电脑网络行业中，成为广播、通讯和网络行业主要手段。它特点是传输电磁波频率比较高，减少实物吸收，便于无线通讯传输，加上通讯卫星帮助，通讯行业更上一层楼。 这类广播通讯类型为了便于人们使用，而设计成愈来愈小型化和便于充电的小电池。目前人们广泛使用的通讯工具-手机设计愈来愈精巧，使用功能愈来愈强。它们不仅有较高质量的远距离的随时随地通讯能力，还有许多附加功能，如日历、时钟、计算、通话记录、记忆、短讯、甚至游戏、输入文字等等功能。手机通讯好坏不仅跟手机本身质量有关，还跟邮电系统和周围环境密切相关的，有的环境周围障碍物往往吸收或散射或干扰电磁波较强等，影响接收质量，手机使用效果要差些。同类电磁波，尤其频率范围相近电磁波在通讯或广播干扰不容勿视，如飞机上旅客使用手机就可能干扰飞行员与地面通讯，而造成事故。 参考书： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《超光速研究进展》黄志洵著国防工业出版社2002年出版 5、《三旋理论初探》王德奎著四川科技出版社2002年出版

作者: chenshuxuan 时间: 5.1.2006 13:33
电荷可变与电器技术应用 陈叔瑄 １９９４年出版的《物性论》一书就已提出电可变性、暂态性观念，又于１９９８年发表的《论基本粒子基础问题》一文中又进一步论证这个问题。后来读到《粒子的电荷量可变与光子物质化的推测》一文论文摘要说，电子的电荷随能量而变，带电粒子在短距离相互作用的强度和可达到强度。光子物质化是光子通过不同强度的电磁场耦合而成有质量及其它性质的粒子。用实验数据论证电荷可变性，更加强对电荷可变性观念，该文可作为一个旁证。实际上《论电的可变性与暂态性》一文更深入明确电荷是总能量或质量改变量，且改变量大小为电荷单位，改变量的正负为电荷的正负。所提出电的观念进一步充实《物性论》原理，对电和光子物质性观念有许多发展。 物质涡旋运动趋匀过程而浓缩质量，涡旋运动本身含有径向平动和切向转动，向心径向运动是浓缩质量成体和形成万有引力的根源，而切向场质圆周运动及其微涡旋是电性、磁性产生的基础。真正稳定的涡旋体必同时再弥散质量，即形成正反交换运动，促使涡旋体内微旋化并构成大量低速粒子和高速量子。量子辐射出去，以跟浓缩质量趋于质量交换平衡状态，也是大型涡旋体，即天体源源不断热量产生的基础。但是处于交换平衡粒子或原子，一旦分离而出现周围物质交换不平衡状态，有再恢复趋势而形成电性。如物体原子失壳粒有再得壳粒或加速浓缩周围物质过程，即质量正改变量；而得壳粒物体原子有再失壳粒或加速弥散物质过程，即质量负改变量，分别称为带正负电。 一、电磁动态和新解释应用 《论电的可变性与暂态性》一文提出了三条基本原理，如电的暂态性原理，相对运动电磁能变换原理，电磁波生成传播原理。电阻、电容、电感、互感等线路上器件只有通电情况下才具有电的性能，一旦断电这些性能全部失去，本来就是电暂态性、可变性必然结果。除需要时电源从其它能量形式转化电能获得电流或电压外，谁也没有用器件长久保存过“电”，所谓固有电的“电子”纯粹是一种假设，谁也没有获得过永久的带电粒子，即使加速器中运行的带电粒子的径迹都是有限的长度。因此，所谓带电粒子或带电体或电（线）路都是暂态可变的，静电或电流是导电材料内粒子交换不平衡场质一种暂时状态，静电材料周围构成电场，电流材料周围构成磁场，它们是构成电容或电感器件功能的基础。这些器件周围电能与磁能周期性变换是构成同步变换电磁波量子流基础。 １、电暂态可变性检验的实验 验电器是检验带电体的性质基本工具，在一个金属棒绝缘地固定在玻璃罩上，玻璃罩内金属棒末端有两片薄锡铂，另一端金属圆球在玻璃罩外，以便电荷从金属球送到两片薄锡铂片上。由于带同电，两锡铂片张开。如果电是暂态可变性，那么时间一久，两锡铂片终究要合拢，可定性验证电的暂态性。如果电是永久性，那么不管时间多长，两锡铂片永不合拢。为了避免空气或其它因素对验电器的锡铂叶片上电荷存在的影响，可以将玻璃罩内抽真空，再观察带电的两锡铂片是否随时间延长而逐渐合拢，可进一步验证电是否暂态的。又为了避免宇宙射线的影响，甚至可以用适当方法将其屏蔽。一般两锡铂片张的愈开所带的电荷愈多，可以用张开角度的刻度来量度所带的相对电荷量，合拢时间也可量度，便可测出电荷存在的寿命。 如果电荷永久性，那么按照电离说，溶解溶质的溶液通常存在正负电的离子，并且正负离子可结合成分子，又可再分离成离子，平衡时存在固定数量的离子。如果电是暂态可变的，时间一久，溶液离子带电性也应消失。可设计一个玻璃糟，一端固定流出溶液，另一端可升高，使玻璃糟处于不同斜度来流入溶液，这端可接有开口的并装有溶液的容器，以便溶液源源不断地流入玻璃糟。玻璃糟内两侧面装上金属板极，并外接微电表，以检测电流。玻璃糟外上下面装上两磁极。当溶液流经磁场，若有带正负电离子，在磁场作用下，应移向不同电极，产生电流。可通过微电流表中检测到的。如果在磁场垂直方向上所有流动溶液任意长久情况下都能产生电流，就是对电离说或电固有性的证明，否则就是对电的固有性或电离说的否定，即对电暂态可变性验证。 ２、半导体器件组合应用 金属性材料元素周围壳粒联结松懈，可在材料中自由移动，外加电压，使壳粒趋向具有空穴型正极，移走后留下空穴邻近壳粒再填补进去而构成电流，这类材料称为导体，如许多铜、铝、金、银等金属材料。有的材料元素原子或分子周围壳粒联结非常紧密，即使外加很强的电压也不能将其拉开或移动，这类材料为绝缘体，如橡胶、塑料、陶瓷等材料。不同的导体材料壳粒联结紧密程度不同和加工成的结构不同，接上相同电源，所产生电流不同，即导电性或电阻不同。壳粒脱离原子或分子则在其周围构成交换不平衡场质传递流动，场质传递流动速度近光速，并远大于壳粒移动速度，构成壳粒移动的电流和不平衡交换场质传递的电磁场。这样壳粒及其交换不平衡场质之电可以在导线中传输和电磁场质可在空间传递，成为电性能传输和遥控的基础。 有的物体原子或分子壳粒联结程度及其导电性介于导体与绝缘体两者之间的物体称为半导体。这些材料电性能各种组合，产生各种各样功能电器设备，是电、磁技术科学重要组成部分。最具有代表性半导体材料是硅、锗等四价元素构成结晶实物的共价键（即趋于对称性而互相构成公共壳粒）材料。当掺入五价元素杂质时除构成共价壳粒外，具有多自由壳粒的Ｎ型半导体材料。反之掺入三价元素杂质形成共价键时具有缺壳粒子或多出自由空穴的Ｐ型半导体材料。壳粒子的浓度与联结程度并不一样而构成不同类型的半导体材料，易失壳粒且自由移动壳粒密度较高的为Ｎ型半导体，易得壳粒且缺自由移动壳粒的空穴为Ｐ型半导体。 若在接上电源的半导体三极管基极所加的电压大到一定程度，即基极阻挡了电流通过，形成截止状态。相反地基极电压等零，电流通过最大值，即饱和导通状态，因此基极电压只取两极值时则起到控制开关的作用。电子管、场效应管等器件也具有这种开关功能。如果将这些器件，包括各式各样的电阻、电容、电感、互感、电机器件、继电器件、二极管器件、三极管器件等巧妙地重新组合成所需要线路，如各种的与门线路、或门线路、非门线路和双稳态线路、单稳态线路、无稳态脉冲发生器等基本组合线路。这些器件是组成各种各样仪器仪表和家电设备的基础。它们是在通电才产生其相应的功能，一旦断电这些功能随之消失，又是电的暂态可变性进一步的证明。 ３、超导体材料 物体材料原子、分子、颗粒是由壳粒和原子核微涡旋交换连结构成的，交换连结方式不同而构成不同物态的材料，如气体、液体、固体和场物质等。无机固体主要靠原子、分子间壳粒交换传递而连结成体的，有机固体还靠元素原子、分子，尤其水分子在酸碱性等化学反应中交换递传而连结成体的。此外固体内还存在原子或分子间场质交换递传，不规则运动速度愈小，其轴向涡量交换愈平衡，即轴向非平衡交换或磁性愈小，而径向平衡场质可离相邻粒子很远的粒子实现递换传输，即交换场质范围愈宽，有些液体或固体等的凝聚态内部温度愈低，粒子磁性愈小而场质交换范围愈宽。使得某些凝聚态材料粒子在某个转变温度下达到轴向涡量交换平衡且径向场质平衡交换范围覆盖或超过整个物体材料，这时出现超导现象。 有的物体原子的外层壳粒分布对称且内外交换平衡状态而不跟其它原子相互作用的单粒子的气体状态，如惰性元素氦、氖、氩、氪等。这些原子在不规则运动情况下，壳粒与原子核磁性不完全处平衡状态，速度愈大愈不平衡。在低温情况下，构成非壳粒交换的纯场质交换液体状态，同时每个原子的磁性处于较平衡状态，对外加磁场几乎不发生作用或抵消作用，即物体内处于近零磁场强度。继续降低温度，不仅可使磁场强度达到零，而且使原子之间交换场质可在整个液体原子间交换。此时，一壳粒微小移动立即引起整个液体场质流动或传遍整个材料，即处于电阻为零的超导体状态。 近年来超导材料研究愈来愈近常温和实用化。有的材料粒子的壳粒不能自由在材料中移动，如惰性气体。这类材料处于低温高压时，构成由场质交换的液态或凝聚态，其内部缺少壳粒自由运动，产生不了磁性，弱外磁场对其作用无效，即磁感应强度为零，材料只靠交换场质传导的超导状态。有的材料微颗粒具有周围交换场质传遍整个材料性质和功能，即具有颗粒内涡量平衡或逆磁性以抵消外磁场作用，使平衡交换场质可传遍整个材料的超导性质和功能。如有的合金原子的壳粒交换结成团粒，而团粒可以做到涡量进出平衡（磁性为零）和团粒径向场质交换复盖整个材料而形成超导体像氧化镧钡铜团粒金属氧化物。 二、电磁器件应用技术原理 电的暂态性理论认为完全没有必要预先假定原子内存在如电子等带电粒子，电是一种原子等外围壳粒子分离或原子核破裂后所出现的交换不平衡场质暂时可变状态，利用电源使电的交换不平衡在导体中递补形成电流传输的暂态现象，称电暂态可变性模型应用原理。不同材料在外部条件控制下具有不同磁性和电性，产生不同性质的电磁场质和其它电、磁转换、传输、控制功能的，称为材料电磁变换条件控制原理。线路通电时某些材料器件具有电阻、电容、电感、互感、开关、放大等性能的巧妙组合是线路设计制造，尤其是微器件和微线路的巧妙组合是数字集成线路、计算机线路和其它微线路的器件通电性能组合原理。 １、电荷、电流暂态应用技术原理 电荷暂态可变性最基本事实是带正负电粒子，如正负电子的湮没和产生现象，表明光量子与电粒子之间可以互相转化。光量子入射到铅原子的壳粒受到制动，速度变慢构成减速的浓缩性粒子，壳粒受到推动脱离原子核并速度变快而构成加速的弥散性粒子，两者则是正反粒子产生过程。两者相邻时互相加速，达到光速则转化为交换平衡的光量子，即出现湮没现象。湮没现象本身就证明电的可变性、暂态性和量子物质性。可以预言量子，尤其高频量子撞到粒子成功可转化为带电粒子，如设想用高频激光量子轰击壳粒也可能出现正反粒子，以验证上述理论。 由于电场方向定义与场质流动方向相反，带负电粒子电场方向相心，而场质向外的弥散性粒子，那么质量愈来愈小，电荷量随时间减少，测得荷质比为常数时，则表明递减速率几乎一样。负电粒子测得荷质比随时间延长而缓慢减少，则表明质量递减比电荷量减少略快些，使荷质比减少速度较慢，需要经较长时间荷质比才等于零，这时才转化为光量子或中性粒子。带正电的粒子若是浓缩性粒子，质量是递增的，而电荷量是递减的，则荷质比快速递减，很快达到交换平衡而转化为量子或中性粒子。正粒子加速会加快这个过程，这正是反壳粒子物质世界总是少见的根本原因。在宇宙中任何找到反粒子或反物质比正常粒子或物质更长久存在，就是对上述理论的否定。 《论基本粒子基础问题》一文指出带电粒子的电荷量随速度增大而减少，达到极限速度或光速时电荷量便消失。可用任何一种加速器能对带电粒子进行无限制地加速，达到极限速度或光速时变成不带电性的量子或场物质，量度的荷质比为零，便是对粒子带电暂态可变性另一种证明，也是粒子带电性随速度增大而减少的证明。电荷的本质在于粒子周围交换不平衡引起的总能量或质量可变和暂时性，粒子质量改变量可定义为电荷量。交换趋于平衡时，粒子质量恒定不变的。 任何加速器的带电粒子实验能找到达光速的实物或实物粒子而仍然保持带电性，就是对电荷可变性或暂态性的否定。可见，花费巨大投资建造的加速器所能提高粒子速度或能量是非常有限的，因为随速度提高粒子必往场物质转化。可以预言带电粒子一直加速，最终必转化为量子或场物质。导线或导电材料两端加上电压，其中分子、原子周围壳粒递补移动而处于交换不平衡状态，产生电流。导体线路电流一旦断开，电流随之消失，因此开关等器件控制导体电流。称为电荷、电流暂态模型应用技术原理。 《论基本粒子基础问题》一文指出，脱离原子核的壳粒周围具有交换不平衡场质状态不仅具有电性，而且具有磁性。因为壳粒是周围弥散性场在前沿叠加上同向速度，具有弥散性，而后沿叠加上反向速度，具有浓缩性，前沿趋于后沿的环形磁场，即电流周围构成了环形磁场。如果电流等效单位为速度话，电流乘电压为功率，单位牛顿．米／秒，那么电压等效单位是速度平方，相当于能量。所加的电压愈大相当于所加的功力愈大，相应迫使壳粒脱离原子核愈多，即电流愈大，等效跃迁质速愈大。电压愈大，电流也愈大，两者之间成正比，它们关系为欧姆定律。 ２、材料电磁变换条件控制技术原理 导线绕成线圈并通以电流，在线圈中生成磁场和存贮了磁能，恒定电流生成恒定磁场和存贮恒定磁能，电流变化其磁场和磁能也随之变化，该线圈在线路中作为电感器。若线路中放一平行板，电流的壳粒停留负极板上并生成电场和存贮电能，但逐渐隔断电流，直到断路。若电流变化其电场和电能也随之变化，它在线路中称为电容器。电路基本器件除电阻外，还有电容、电感、互感等器件，对于直流电来说电容相当断路，电感相当于短路，互感器件不起互感作用。交变或突变电流通过电感或电容器件才起阻抗作用，且跟频率密切相关的，即对于通以交流电线路来说，除电阻Ｒ外还有电感Ｌ和电容Ｃ构成了线路的总阻抗Ｚ为 Ｚ＝Ｒ＋ｉ（ωＬ－１／ωＣ） 当ωＬ＝１／ωＣ时表示处于谐振状态。 线路通电时平板电容建立起场质交换不平衡或生成质速变化率的电场和电能，通过线路上电感与电容串联或并联中电容放电而转化为电感磁能，当电容上交换不平衡壳粒放完，即电能全部转化为磁能。随后电流反向往电容充电，逐渐建立反向电场或电能，磁能又转化为电能。接着电能再转化为磁能，形成了周期性电磁能变换的线路。变换周期Ｔ或频率ν决定于ＬＣ。如果每周期不补充电能或磁能，最后因电暂态性而变换逐渐减少到消失。同样地断电时间一久这些功能也会逐渐减弱消失，人们解释为漏电引起的，实际上真正原因是电暂性引起的。 两半导体接触面可扩散壳粒层，构成接触电位差，但时间一久只剩下无电性壳粒扩散层，称为ＰＮ结。只要一通电，壳粒恢复移动又形成接触电位差，断电恢复无电性的壳粒层。晶体二极管由Ｎ型或Ｐ型半导体接触点构成的，当电源正极接Ｐ端，负极接Ｎ端时，Ｎ型半导体丰富的自由移动壳粒向正极移动，有大量壳粒移向正极，并得到Ｎ型材料大量补充，构成正向大电流状态或穿过器件电流大、电阻小的导电性。反之电源正极接Ｎ端，负极接Ｐ端时，Ｐ型半导体缺少壳粒向正极移动，又得不到缺壳粒的空穴型或Ｐ型材料壳粒补充，构成反向几乎无电流（或阻挡电流通过）状态，从而构成电流小、电阻大的导电性。即ＰＮ结二极管形成单向导电性器件，是构成整流、检波、稳压等器件的基础。 如果一类型半导体材料两侧接上相反类型半导体材料，即构成ＮＰＮ或ＰＮＰ三极管器件。三极管两端集电极和源极（两极浓度不一样）加上电压便有电流通过，用反向基极电压来阻挡电流，而且电压愈大阻挡愈强，通过电流愈小。如果基极电压随时间变化，那么所通过的电流也随时间变化。基极电压微小变化，控制相应的电流较大变化，具有放大作用。在电源与三极管之间接上适当电阻器，便可转化为放大的电压。这类电压或电流信号变化放大控制器件和导电线路是构成放大器基础。放大器件的输出信号同相或反相地反馈到其输入端，反相的负反馈可使输出放大信号稳定。同相的正反馈可将即使不输入信号，也会使微扰信号愈来愈强，直至器件电流或电压最大值限制为止，而构成电磁振荡器件。 某些材料低温时出现超导性，粒子涡量交换平衡，磁性为零，而径向场质交换范围扩大到几乎整个材料的超导现象。随着磁场强度或温度增大，原子周围场质逐步个体化，并具有壳核间交换整数倍能级的允许轨道运动，使电阻阶跃式增大。这是因为壳粒要吸收整个量子才能使原子周围场（如磁涡量形成）能级跃迁而逐步个体化，这时出现分数电荷。继续增大磁场强度或温度，粒子达到完全个体化后，粒子不规则运动，电阻则变成常量。可见电阻与材料粒子周围场质情况密切相关的。导线或线圈有电流就有磁能产生，从而导体线圈可构成电感器件。各种形状的平行金属面若有电荷，在两金属面之间则存在电场或产生电能，构成电容器件。电流变化或交变，电感器件磁能和电容器件电能随之变化或交变。称为线路电流传输和线路电磁变换条件控制技术原理。 氦之类液体还可能使原子的壳粒微小移动，能引起电流源源不断地流动超导电性现象。这类材料通常是逆磁性强的粒子，低温下粒子有微弱的不规则运动，即有弱电产生的基础，在弱外磁场作用下被抵消成磁感应强度为零的状态。有个临界温度和临界外磁场，温度愈低相应临界外磁场愈高，这种情况下粒子间交换弱而复盖整体，壳粒微小移动其周围不平衡交换场质立即传遍整个材料，即构成磁感应强度与电阻为零的超导电状态。若能在较高温度的固体中实现超导性，那就有广泛应用的价值。如较高温度的有机超导体出现就是一种例证。 有的低温材料内原子、分子磁场质处于平衡，即磁感应强度为零，而径交换场物质成片连结，壳粒微小移动立即无阻力地传递整个材料的超导性等。外加磁场足够大或温度升高就会使其原子运动增强，交换场质收回到原子周围邻近，至使超导性消失，这时磁场强度Ｈ称临界磁场强度，温度Ｔ称临界温度。两者关系为 Ｈ＝Ｈ。（１－Ｔ／Ｔ。） 其中Ｔ。最高临界温度，Ｈ。为最高临界磁场强度。磁场强度是粒子涡量交换不平衡程度的量度，温度是粒子不规则平动运动程度的量度。温度愈高单一粒子涡量交换不平衡性愈大，但整体又愈不易整齐排列，即总磁场强度愈小。低温时单一粒子磁性小到近零，非平衡涡量整体排列虽增强，但仍然微弱到近零，而平衡交换几乎贯穿整个物体。超导体现象是电的条件控制一种方式。 外磁场对粒子磁性取向几乎不影响或内磁性对外磁场排斥有作用，温度愈低愈是如此。但从电可变性和暂态性观念出发，这种现象是壳粒在低温下，粒子本身处于极低速运动，且不产生加速度运动，磁性近零，交换场质遍布整个物体材料。从极低温开始升温，成片场交换状态转化为个体化过程中，只能以其周围场物质辐射或吸收量子或阶跃能级方式交换来改变壳粒周围的场质状态，此时线路电阻只能以阶跃式改变的，这就是崔琦低温所出现分数电荷的根源。当温度上升足够高时原子周围场质完全个体化，并作不规则运动，这时电阻阶跃性消失。 超导体、导体、半导体、绝缘体、顺磁体、逆磁体、铁磁体等的电磁性能都是某些材料在一定条件下转化或控制而成的。如运动的磁体可使周围导体产生电流，又如导线通以电流，在其周围可产生磁场。某些材料在一定条件下产生超导性，如上所述。在纯晶体掺入不同杂质则产生不同半导体，控制不同杂质及其分量则产生不同的导电性。又如控制不同频率交变电流的导线可在其周围产生不同的电磁波，以传递信息能量。利用电场、磁场、温度等对某些材料条件控制，以实现特定功能的电磁条件控制技术原理。 ３、电子器件及微器件性能组合技术原理 为了使器件通用化，要作标准化规定，标上型号和数值、误差范围，以供用户设计使用时选择。如各种型号的电阻、电容、电感及其它电子器件一般都标有数值、误差范围、适用场合（如电流、功率等使用限制）。电路设计也规定一些标准符号，如电阻、电容、电感、晶体二极管、晶体三极管、电源等符号，不仅可以简化线路，便于设计、检测、调试、试验、组装和交流、选择、销售等。这样，线路器件灵巧组合则方便多了。称为器件或微器件性能组合技术原理。电磁器件不仅可巧妙组合成各种模拟线路，如收音机、电视机和电子仪器设备等而且是组合成数字线路的基础。如《数字直读式碳硫自动分析仪》设计就是利用光器件、电磁器件性能有机组合数字线路和某些化学反应颜色改变过程适当方法变换为时间长短的脉冲线路组合研制的。如附录一所述。 最基本数字组合的开关器件，如半导体二极管和半导体三极管，尤其集成度很高的场效应管所制成的开关及其组合线路，如全加器、译码器、编码器、数据比较器、数据选择器、代码转换器等组合逻辑线路器件。如三个输入译码器的开（高电平或“１”）关（低电平或“０”）两状态，译码器有８个输出端，由８个与门和３个非门器件和线路组成的。所组合的开关状态的八种０００、００１、０１０、０１１、１００、１０１、１１０、１１１分别连接到与门的输入端。当满足其中一种状态，则相应的与门输出端被选通而有高电平，其它输出端为低电平。这个器件也只有通电时才具有译码功能，不通电时译码功能消失。 脉冲发生器、双稳态线路或触发器和门线路有机组合可以构成同步或异步时序逻辑线路，如计数器、寄存器、移位寄存器、序列检测器、代码检测器等时序逻辑器件。计数器是用来计算脉冲个数的数字部件，常以若干触发器组合而成的，当脉冲输入时各触发器同时翻转的计数器称为同步计数器，否则称为异步计数器。如三位加的异步计数器由三个Ｄ触发器件组成的，第一个Ｄ触发器输入端接输入脉冲，输出反相端接第二个Ｄ触发器输入端，其输出反相端又接第三个Ｄ触发器输入端，这三个触发器正相输出就是计算的结果。这个器件只有通电情况下才具有计数功能，不通电时计数功能便消失。进一步证明电的暂态性。 微型计算机硬件系统是建立在微器件和微金属线路的基础上，电子计算机与任何电子器件或微电子器件一样在没通电情况下，没有什么电性能和电现象出现，只有接上电源才出现各自的电性能和电现象。电子计算机实际上是由微电子数字器件和线路巧妙组合而成的，数字线路主要是开关门电路组成的，很方便地用二进制数码控制和表示。如计算机的中央处理器（运算器和控制器）、存储器、输入输出接口和外围设备等构成的，其中核心部件控制器是从存储器中取出指令，由指令操作码经译码和时序信号，经控制器中形成控制信号，以实现各种操作。称为线路电磁器件性能组合技术原理。因此与其称呼微电子学，不如说微器件或微线路学更为妥当。 三、线路应用方法 自然规律技术应用最多的是电磁规律，它几乎渗透到各个领域，应用电磁规律和原理制造发电机、电动机、电报、电话、半导体器件、收音机、电视机、仪器仪表和各式各样的电器。不管那种电器不供电都动作不起来，本来就是电暂态性原理的应用，只有供电的过程，即把构成电器材料的交换平衡状态的原子、分子等的周围壳粒分离出来，并构成了交换不平衡的电性过程。一旦停电，电性也随之消失，即材料原子、分子又恢复交换平衡状态。电和磁是场能的一种可传递暂态方式，通过适当技术只要把机械运动能量或其它能量方式变换转化为电磁能量，并将电能或磁能或电磁波等的场质能量传输到所需要的地方。 按照人们需要和要求，线路设计是根据上述电磁规律和电的本质原理进行线路设想，并借助于线路图纸画成当加上电源后的电流信号通路和变换的草图，如线路中加上什么器件要隔离直流而只通过信号，什么器件可放大信号，什么器件和线路可以将交流电变换为直流电。这些器件和线路巧妙组合构成各种各样电器，许多电器开始时设计较为简单和基本的，后来为了增强或完善功能，增加许多辅助器件和线路，设计工作愈来愈复杂。根据需要和功能要求，充分应用电荷和电流暂态性，进行电器件、芯片、线路、仪表、仪器和设备设计制造。只要根据基本原理和规律进行合理性的设计，并用标准符号帮助绘制成线路图。设计思维可以从粗到细，逐步细节化，最后形成完整电通路的线路连接图。 １、线路设计方法 如为了自动快速钢铁材料中碳硫成分而提出研制科技项目，要求达到能精确的、快速的、数字化、自动化分析碳硫的仪器。首先根据目的要求设想方案。分析办法是将钢铁样品粉在特制的高温电炉中煅烧气化，而此含有碳、硫氧化气体跟某些溶液化学作用所产生现象，如二氧化碳和二氧化硫通过一定深度颜色的乙醇钾非水和含碘淀粉的溶液，使其变白。碳、硫成分愈多，变白的化学反应时间愈长。要做到快速分析只能变换成电量或计数量实现的。也便于解决自动化、数字化问题。 非电量转化电量和模数转化方法很多，如果非电量转化与转化时间长短有关，便可用固定频率脉冲来进行计数，所计的数跟非电量的量值相对应，表示此量值，如化学反应往往伴随着电、磁、光、热、声等物理现象，以一定蓝色深度的乙醇钾非水、含碘淀粉溶液与二氧化碳、二氧化硫化合作用颜色变浅，然后再开始滴定，再变回到蓝色到一定深度，而二氧化碳、二氧化硫含量愈多或变深程度一定的作用时间愈长。利用这个原理，可用一定量的溶液滴定，碳、硫含量愈多，完全变为一定深色的溶液所需要的时间愈长。 在此基础上设计利用固定频率脉冲计数，碳、硫含量愈多，一定量乙醇钾非水变色愈长，便可量度碳、硫的含量。脉冲计数可以通过数字电路实现自动计数和显示的方案。方案确定之后，便进入具体的技术设计，包括溶液吸收杯、注躯干式自动滴定装置、塑料磁阀及其控制电路、液面控制电路、时间继电器及其电路、光电继电器及其电路、计数器电路等的器件和电路技术设计，再通过数字电路实现自动计数和ＬＥＤ显示。许多部分经过反复试验才确定下来的。并画出各部分设计图和整体组装图，以便焊接组装。整机也经过反复调试和试验，才达到预期的目的要求。如《数字直读式碳硫自动分析仪》一文所述。 ２、线路决断方法 实性决断思维过程中除人力、财力、物力等条件可能性、可行性分析、论证决断外，主要是技术上可能性、可行性的分析决断思考，通常以正确理论及其演算为依据的属于可能性的分析决断，而可行性则依靠检测和试验。器件、线路应用选择则通过万用表、示波器和其它基本工具测试获得的。在器件、芯片、线路组合的电、磁性能的局部或整机检测、试验、调试是样机电路设计制造的决定决断的主要方法。器件线路检测和试验可行性确定后就是对样机的调试，直到成功为止。样机的试制或研制过程主要是各种可行性的分析决断过程，是研制线路产品重要决断方法。 研制过程实际上查过大量资料，做过大量试验，还利用过已有知识和经验开展想象，画出草图。将其变为技术图纸时作过大量器件和线路实验才确定下来的，并逐步形成技术图纸。这是具体器件和线路的可能性、可行性提供决断依据的基本方法。对于具体施工安装计划就在此基础上进行的。若要大批量生产，还要形成工艺流程要求、计划和管理。其它项目研制过程大体如此，主要是应用能量变换转化的设计思维基本方法，应用经验和试验的决断或诊断和调试的分析方法。 ３、线路执行方法 器件标准化，以便电路器件性能组合成仪器、线路板、器件产品的制作与生产。许多仪器可以直接从社会商品市场购买来的器件和导线，加上简单工具，便可以亲自组装。生产过程也便于采用流水线装配方式或自动化装配方式，提高效率和产品质量。每台组装前对各器件检测合格适用，才能保证质量。组装后要调试，因为器件有误差，组装成整体系统时，可能性能偏离较大而功能达不到要求，需通过调试，作适当纠正，使之达到功能要求。 为了产品性能提高，需要综合重组的技术愈来愈多，现代的汽车除动力和机械组合外，还组合了各种电器技术，构成庞杂的技术系统。一个庞杂的技术系统产品已经包含许许多多知识综合和重组，构成一门专业技术科学。技术科学不同于自然科学，它往往以大型复杂产品为基础的综合科学知识和技术（设计、决断、执行）方法，一个人能够做的只是其中一部分，许多部分别人已经做过了，可以充分加以利用或分工合作，避免不必要的重复。做到这一点就需要尽量获取信息，应用能量控制和操作的执行思维方法来实现的，包括跟踪、反馈、控制过程。 工艺中微型器件制造设备，印刷电路板和焊接工具设备，生产流水线等及其相应技术是这类产品基本手段。许多产品需分工合作才能做到的，尤其是重大革新产品。产品论证决策、生产组织、协调执行，指挥管理，包括职责分工和市场投入等是组织管理者的基本任务。善于获取信息、出主意、用人（发挥各人作用）、克服矛盾的组织管理者往往是成功的管理者。针对产品技术特点和人力、物力、财力条件，组织车间、班组进行生产。在调查和获取信息基础上，组织人力进行生产和推销。管理也是一门科学，称为管理科学。它与技术科学相辅相成，如果技术科学是基础，那么管理科学则是主导，是现代技术科学矛盾的两面。 四、线路应用类型 任何导体、器件和线路接上电源通电，构成了线路各种电和磁的性能和现象，而断开电源的导线、器件和线路的电和磁性能和现象就接着消失。相对应的过程证明电并非原来所以为的那样，电预先固有地存在于原子核和壳粒中或只是电中和，没有生成或消失过程。电性实际上是场质交换平衡被破坏中产生的交换不平衡状态，并在平衡趋势中消失，即电是暂态可变的。因此电机、电器、电子线路、脉冲线路、数字线路等都是按通电所产生的一定功能要求来连接和组合的，没有通电就没有电和磁性能与现象。可见各种电器、线路与其说固有电的电路，不如说是通电时才具有电暂态可变性能和功能的各种器件组合的电器线路。 １、电荷器件应用类型 各种元素原子由原子核和周围壳粒交换平衡组成的稳定粒子。当原子壳粒吸收较大能量子，使壳粒脱离原子核而各自周围形成交换不平衡场质状态，即带不同电荷的粒子。尽管电荷是暂态的，但电荷存在期间在外电场或外磁场作用控制下作偏移运动。如阴极射线或带电壳粒束在外加电场或外加磁场方向和大小控制下偏转成不同角度或位置上，再加上通断控制，可以灵活地控制带电壳粒束，简称电子束。壳粒束射到荧光屏产生亮点，并以足够快速度控制其移动，就会在屏幕上出现直线或各种曲线扫描。射到某些特殊荧光屏上壳粒子速度或变换频率不同就会产生不同的颜色，三条不同速度或变换频率壳粒束同时扫描射到此屏幕上则产生颜色的组合，在整体上则构成彩色。 放射性元素的原子间存在质量差异，实际上也是原子核及其内部核粒子，包括边缘的轻粒子质量的差异。当原子核分离成众多‘碎片’粒子时，不仅质量差异，而且分离的交换不平衡状态，即电性也存在差异。贝塔衰变中负电粒子能量有一定分布本身就是荷质比不同、带电量不同或电的暂态性的自然反映。并不需要另行假设中微子来解释贝塔衰变。放射性元素原子核存在不稳定的因素，有的原子核速度较大，易破裂而放射出中子。若这些放射性元素原子群构成的实物体积或质量足够大，那么一原子核破裂放射出的中子又轰击周围原子而使其破裂，再轰击其它原子，引起连锁反应，最后爆炸。这就是设计裂变原子弹爆炸的根据。放射性轻元素原子也可以聚变放射出巨大的能量而爆炸，成为氢弹设计根据。 带电粒子能量单位电子伏特是建立在电荷不变性假设基础上，即用电子的电荷量乘以电场电压获得的能量值。在外加电场或磁场一定力作用下，电子速度实际上不可能线性递增，即加速度不可能是常量，极限速度时加速度为零，否则光速如何保持不变性呢？这只能说明电子伏特作为微观粒子能量单位是不太妥的。还不如用量子变换频率乘以普朗克常数作为微观粒子能量的量度。但不管怎样，外加电场或磁场总可以加速带电粒子，达到较高动能，以轰击重原子核，迫使其分裂成若干“碎片”或基本粒子。这些破裂的粒子多半处于交换不平衡状态，即带电性。因此可以设计这些粒子加速器以提高其速度或动能，实现人工对原子核轰击和衰变。以观察核碎片或基本粒子性能。 ２、模拟线路应用类型 现代电子技术实际上是线路及其器件技术，如各种电阻器、电容器、电感器、互感器、电子管、晶体管、场效应管、继电器、电机、显示器、传感器等有机组合连接成各式各样线路。不管上述线路或任何一器件只能在通电情况下才能工作，电源断开任何线路或器件立刻停止工作。如通电则电动机转动，停电则电动机不动。根本不必预先假设原子或分子内就存在电荷，而电荷、电流、电压本来就是交换平衡被破坏产生的场物质运动状态，是暂态的，断电后保留的只是线路或器件连接的实物体，没有电和磁性能。可见电子技术实际上是按人类需要而设计成通电后可产生一定电功能的各种器件和金属线路重新组合成仪器仪表的技术。 收音机、电视机、仪器仪表和各种各样电器是由这些电器件，如电阻、电容、电感、互感、整流、检波、放大、振荡、稳压、滤波等器件和导电线路巧妙重新组合而成的，再加上啦叭、显示器、话筒等，使其组合成具有更复杂功能的电器设备。如收音机将天线感应的各种频率电磁波与本机的可调电感或可变电容构成振荡器频率一致的输入到收音机中，经检波器件检出叠加在高频信号上音频信号，并经若干级放大器件放大信号至足够大，以推动啦叭播送出声音。一旦断电，这些电或磁功能全部消失。 ３、数字线路应用类型 微电子技术实际上是微器件和微线路技术，尤其是数字线路技术。微器件的核心器件是各种芯片，微处理器芯片由上万个微器件及微线路构成的，在没有通电时什么功能也不会出现，只有在接上要求电源条件下运行，才会呈现一定的功能。数字化和集成化技术发展使微器件及其微线路设计、制造成为可能。芯片的设计、制造是根据功能的需要而进行的数字化和高度集成化的微器件及其微线路的设计、制造的。如ＴＴＬ型或ＭＯＳ型的微器件和微线路是微电子技术基础，相应的微电子技术更妥当的称呼应是微器件及其微线路技术。 开关或数字器件主要是门电路、触发器、计数器、寄存器、存储器、运算器、控制器等数字线路和计算机组成的硬件器件及其线路。门线路通常包含开关之与、或、非的关系组合的半导体器件线路。这些器件线路又可组织成逻辑组合基本线路，加上触发器又可构成时序基本线路，它们都是构成数字线路和计算机硬件中的存储器、运算器、控制器基础。 计算机是一系列数字化的半导体芯片组合成的硬件系统，可以用二进制数码表示。二进制数码可组合成指令，指令组合成程序，它是软件智能控制的基础。智能控制强弱取决于硬件器件和线路组合系统设计和软件指令系统和程序设计，指令系统在的每一条指令可由所设计的组合逻辑器件线路或微程序存储器的控制器产生的。同样地有可能设计一种能自学习、自推理、自积累的指令系统及其相应的器件线路，以便模拟人脑的思维过程，把思维的结果自动存储起来，以便继续推理思维中利用这个结果产生新的结论。 微型计算机实际上由一系列微器件和微线路组合在微小的硅片上制造的一种技术，成为高集成线路或超大规模集成线路的芯片，以便于实现数据运算处理、比较分析、传输调节等智能过程，再化作信号去控制各种执行机构和机械运动状态。在理论应用和参数的量化、数字化、信息化基础上产生计算机硬件和软件控制操作，通过软件程序实现对电子计算机的控制操作，使其具有一定智能性质的控制操作。将自动化控制操作化成计算机的控制操作，则成为智能控制操作。计算机二进制数码来控制操作的，并具有数字计算、处理、变换、存储等功能。这些开关可以用二进制数码表达和控制，并构成指令，一系列指令的集合构成程序，程序的控制过程就是智能化系统操作。 计算机智能控制操作和网络不仅可控制试验或生产执行过程，而且还可实现辅助设计和辅助制造的ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，实现辅助诊断的专家系统等智能辅助工作。它像机电设备辅助和扩充人的体力劳动那样地辅助和扩充人的脑力劳动，有些功能如计算速度超过人脑。它也改变了人类思维方式，人可以在很短的时间里，获得所需要的大量信息，更需要理性思维的概括力（统观能力、逻辑分析能力）和实性思维的想象力（形象能力、系统综合能力）。计算机成为人类的脑力劳动的有力辅助工具，虽然计算机不能代替人脑，但充分发挥计算机长处，辅助人脑思维活动，以提高思维效率。 参考资料： 1、《物性论=自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年月12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年月12月出版 3、《思维工程=人及智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

作者: chenshuxuan 时间: 6.1.2006 09:26
场质传输与信息技术应用 陈叔瑄 信息论是利用数学方法，研究信息的计量、传送、交换和存储的一门科学。信息是指对消息接受者来说预先不知道的报道。如广播天气预报时，接收者预先不知道明天的是阴、雨或晴，则这个报道对收听者具有信息。天气预报愈详细，则信息分量愈多。假如广播有外界干扰，则广播信息受到损失。通过数学计算可以确定消息的信息量，借此可评定传送系统的质量。它要解决通讯上如何提高传送消息的效能和保证传送消息的完整。对于社会来说对一些人已知的消息，对另一些人是未知的消息，仍然属于信息。 《二十一世纪的通讯》摘要指出，以卫星和高空平台为基础的系统将与光纤网络和地面无线电通讯网络相结合，为人们提供全球性的高数据速率移动通信服务。文内又指出利用激光束与卫星通讯有朝一日或许会成为可行的事情。以激光为基础的通讯网络极有可能只用来传送非常密集的通信流，并将使用多个地面站以尽量减少恶劣天气造成的损耗。信息包含信源、信道、信宿三个方面，而信息建立在信号基础上，信号又建立在场质传输基础上，从而信息与信号、场质传输密切相关的。 一、信息表象意义 声、光、电磁波的信号都是信息传递和交流通讯的基本物质基础和方法手段。信息本质是信号表象和能量叠加、变换，即把语言、声音、文字、符号、数字、图像等信息变换为信号能量，并叠加在电流或电磁波或其它能流上进行传输。导线传输电流，光纤传输光子流，空间介质可传输声音，而不需要介质的光束和电磁波等是远距离传输信息基本手段，它们都是靠其场物质，即场质实现信号能量传输。场质是一种高速运动，即速度大于等于光速的物质形态。各种场质与其核心体状态密切相关的。如光热量子与原子、分子壳粒跃迁有关，电流与原子壳粒脱离原子核引起的交换不平衡传递有关。不同场质能量传输和控制是不同信号及其相应信息传递的基础，因此信息技术主要是指通讯技术，但它意义更为广泛。 声音源和热量源都是地面宏观物体内分子有规则运动和不规则运动，并通过对流碰撞、场质传递、壳粒传递等方式的规则和不规则运动所形成的能流或量子流传递现象，物体的分子级交换的能量或量子流是构成声音和热量的基础。高温物体可向外辐射热量，实际上是红外线量子流，因此热量本质是量子流，热运动物体内分子则是不规则运动的内能。声音源通常是宏观物体有规则的振动运动中弹性地推压周围气体、液体、固体内分子作有规则运动，并传递相应能量或量子流，有人将此物体内规则分子运动所交换传递的能量子流称为声子。它比热量子更依赖实物体的分子间交换传递而难以构成独立量子状态，是通过介质传递声音能流。 不仅声源是实物体，声波传递介质，如气体等是实物体，连接收声音的耳朵等也是实物体，离开实物体什么声音都不会产生，不会传递的和接收的。无实物介质的真空中无法传递声音及其对耳朵之类接收器件振动作用。可见，声音性质不同于光、热量子流，它只是实物分子运动作用间的能量传递，各种声源用不同的方向、不同的强度、不同的频率叠加作用于实物体分子后才形成有规则的能量传递，即先叠加作用于实物粒子，才产生振动能量传递。而光是光源原子、分子辐射的量子叠加的，可以不依赖介质独立存在，性质完全不同于声音。由于声音传递和接收受介质影响而遵守多普勒效应。使得火车进站运行时汽笛声接收时变得尖锐些，即频率变高，反之火车离开车站时，汽笛声音频率接收量变得平缓些，即频率变低，完全可以用原波动说来描述。 各种物体结构、面积、形状的不同所构成振动方式是各式各样的，由于能量可叠加性，其繁杂振动叠加作用于介质所形成的能量流是振动能量的叠加，听到的是振动叠加的声音。瞬时频率、幅度叠加、密度分布、传递速度是各不相同的，并构成各不相同的音频、声强、声色等的声音状态。巧妙地利用某些物体发声特性制造成各式各样的乐器，再加上巧妙地按一定节奏旋律的操作技术，便可发出美妙音乐。几种乐器联合对周围空气振动叠加所产生的复杂推压频率叠加和密度分布并以一定传递速度的能量流传播开来，被耳朵之类所接收而感觉到混合声音。音乐本身是一种映像性和想象性相结合的思维方式，是一种可以令感觉器官和大脑神经愉快的形象艺术。 由于电场方向定义与场质流动方向相反，带负电粒子电场方向相心，而场质向外的弥散性粒子，那么质量愈来愈小，电荷量随时间减少，测得荷质比为常数时，则表明递减速率几乎一样。负电粒子测得荷质比随时间延长而缓慢减少，则表明质量递减比电荷量减少略快些，使荷质比减少速度较慢，需较长时间荷质比才等于零，表明这时才转化为光量子或中性粒子。带正电粒子是浓缩性粒子，质量是递增的，而电荷量是递减的，则荷质比快速递减，很快达到交换平衡而转化为量子或中性粒子，这时电荷存在时间较短，而重粒子原质量较大，质量递增不明显，显得荷质比变化不大，而存在时间显得长些。 磁性是涡旋趋心运动和质量交换的微涡旋（速度平行微旋轴）构成的，微涡旋趋向中心，并沿着涡旋轴一端发射，涡旋中心空虚又从另一端补充，而构成闭合微涡旋线。若轴的两个方向不等同或进出不平衡的则构成磁性，可用磁力线描述，其单位面积穿过磁力线数为磁感应强度。从磁性角度来看，有的物体在外磁场作用下减弱了磁感应强度的为逆磁性材料，其原子壳粒总磁性与核磁性相反如汞、铜、金、银等。有的物体在外磁场作用下增强了磁感应强度的为顺磁性材料，其壳粒总磁性与核磁性同向，如锰、铬、铂等。有的物体在外磁场作用下极大地增强磁感应强度的为铁磁材料，这类材料是由磁颗粒或磁晶粒，即磁畴构成的，平时处于不规则排列的，在外磁场作用下，排列整齐而构成强磁性，如铁、镍等材料。 电磁源于导电体原子壳粒脱离原子核引起的交换场质不平衡现象，即电荷或电流周围电磁场现象，尤其较高频率的交变电流及其周围电磁波是重要的远距离信号传输系统。电磁波与光束传递信号情况类似。 二、信息应用原理 信息表象的声音、语言、文字、数码、符号、图像等可以通过物质运动控制构成一定形式的信号，信号又可通过介质或场质能量叠加和控制、变换，一系列能量叠加、控制、变换以便于信息表象的信号传输称为信息表象的信号变换叠加条件控制原理。信息交换、交流和传输的需要通过介质或场质为主的载体实现的，有些信号能量直接通过光波、声波和物质运动状态传递的，但有的经传感器件变换成便于传输的信号，尤其变换叠加成易远距离传输的电流或电磁波或光束信号，有利于自动测试和信息通讯，称为信息以信号的介质或场质载体传输应用原理。发送和接收的信号及其数码的信息应按表象约定进行组合和分解，即便于数字编码、信号变换传输和信息翻译成为可理解的内容。称之信息表象的信号或数码性能组合原理。 １、信息表象的信号变换叠加条件控制原理 声音源主要是实物体和机械设备运动或振动产生的，并通过实物媒介实现传递的，不同声源产生不同声音组合，收听者可通过声音来判别声源是什么实物机械运动状态及其好坏。此外声音信息主要包含在语言之中，人之间对话交流的声音是传递信息最原始最基本方式。尽管同一信息和思维内容在各国家、民族、地域的表示语言声音是各不相同的，但可以对照翻译进行对话交流。声音频率、相位、强度、声色等不同组合的语言可用来表象思维内容和信息，即使同一语言但所发语音有差异，人们仍可辨别其信息和思维内容意思。声音常是地面物体相对运动发出的，也可通过口舌控制或通过操作控制物体相对运动发出的。 直接或间接通过光线量子束传递信息远多于声音传递信息，成为最重要的表象和传递信息方式和手段，如文字、数字、符号、图画、照片等。图像、照片难以用声音表象和传递，它只能通过光线等来传递的。客观事物通过感官的感觉在头脑中产生印象，这些印象可以通过语言、文字、数字、符号、图画等来表象，并实现传递交流，是感性认识基本形式，而信息往往是感性认识重要内容。通过光线感觉认识客观事物超过感性认识的７０％，因此光线是信息传递重要组成部分。尤其光纤通讯应用，更增加信息传递、交流的作用。光源发光或入射物体表面反射、折射产生的信号映射到眼睛形成的。 随着计算机科学和信息通信发展，信息表象方式进一步改变，出现了数字化信息，即设计编码信号来表达和传递信息。不仅拼音符号可以用二进制码约定表示，符号或数码的各种组合可以表象语音和文字，构成像英语、法语、俄语等语言，形象文字汉字之类也同样可以用二进制数码约定表示。数字化语言或文字组合所表达信息是丰富多彩和具有无限潜力。这样便于在计算机中实现码制转换和传递，并伴随着信息内容的传递通信和交流。这项有线或无线电磁传递基础技术比直接用光和声音传递交流要远得多，广得多。因此信息是信号变换叠加条件控制形成的。 ２、信息以信号的介质或场质传输应用原理、 不管从电粒子或带电体来看，还是从线路及器件来看，甚至电器技术来看，完全没有必要预先假设物体材料内的原子或分子由带正负电的微粒子构成的。即使应用最广泛的电在金属导线传输性和无线电传播也没有必要预先假设电的固有性。电或电流是原子外围壳粒脱离原子核时，周围场质交换不平衡引起的运动状态，这类壳粒运动或在导线中运动，在其周围场质趋势而形成的磁场、电场或电磁场物质的某些状态。这样电在导线上传输性，可以把能量带到遥远地方，带到任何需要的角落，实现电力或电能供应，甚至信号送到各个家庭、工厂、商店等单位，使其电灯发光、电器运行、电动力运转和接收信号等。这只能在发电机源源不断供电情况下才有此功能，发电机一旦停止转动或供电，甚至停止信号传输，即这些电磁传输功能也就消失。 计算机硬件以开关组合和软件以二进制数码组合，二进数布尔代数本身含有辩证逻辑意义，但设计专门计算机辩证逻辑语言来代替数学表达式是更佳的方案。而数学建立在物理量的量化和数字化的基础上，量值和数字跟语言、文字、符号、图像一样都是信息内容的外壳或表象形式，而量值、数字和数学表达式是符号的特殊表象方式。不同民族地域有不同的语言和文字，可用以表象同一信息内容。两者交流可以通过翻译或变换获得信息。这类工作正在为计算机某些软件所执行，并通过电讯或计算机网络来传递和交流，可更快速度获取信息。 信息内容通过声、光、电和其它信号表象，而信号传输的载体主要是靠场质及其有关粒子的运动传输。语言信息及其声音信号靠实物，尤其大气媒介分子及其周围场质载体来实现能量或能密度传递的。文字、符号、图像等信息及其光或电信号靠光线、电流、电磁波场质载体来实现相应能量或能密度传递的。而远距离传输载体主要是导线、光纤和无线电波等场质实现信号和信息传输。 信息通过声、电、光、电磁波等能量信号作载体，并以空气、光纤、导线等传递到遥远的地方，光和电磁波可直接在真空中传播到遥远的地方。计算机网络发展促使信号数字化，也就伴随着信息表象的语言、文字、图像的数字化，以便计算机存储和处理。这样数码表象信息已跟语言、文字表象信息相媲美，尤其现代计算机和网络技术发展缺少不了数码表象及其传输，远距离传输则经调制、解调一定频率信号进行传输，未来采用无线传输。这种数码表象虽然人脑还不太习惯，好在计算机可以进行查表之类变换，即将数码变换成文字或语言，然后通过文字、语言经大脑翻译成信息内容。 ３、信息表象的信号及其数码性能组合原理 对光或声音的控制，可使其产生无穷表达方式，如声音所表达的语言是那样丰富多彩，又如文字、数码、图像等表象通过光传递更是异常丰富，胜于声音。人类大部分信息来自于光信号和声音信号，可以说这些声音或光信号表示的符号所反映的信息内容几乎无所不包的。人类思维过程根本离不开这些符号及其信息内容。语言与图像往往在头脑交替地进行思维，并常遇到矛盾，且在解决矛盾内容思考中发展语言、文字、数码、符号、图像表达方式。听者可从讲者的语音与写的文字、画的图像获得所需要的信息，并有所反应，即同时具有听者功能。听讲间信息交流要求所约定的语言、文字、数码、符号一致。现今语言与文字、数码、符号、图象是人类长期矛盾思维交流积累的结果，是信息表象基本方式。称为信息表象约定组合原理。 开关是两种状态，分别用‘１’和‘０’逻辑表示，两种逻辑关系有多种，它们之间主要是‘非’、‘或’、‘与’逻辑关系。正面‘１’的‘非’逻辑运算为反面的‘０’，同样地正面‘０’‘非’之反面为‘１’。按正反合辩证逻辑，应该要有转化，从而产生不同运算逻辑，如‘或’、‘与’、‘异或’等逻辑运算。０或０为０，０或１为１，１或０为１，１或１为１。０与０为０，０与１为０，１与０为０，１与１为１。０异或０为０，０异或１为１，１异或０为１，１异或１为０等，加上移位操作构成按位逻辑操作和运算规则。二进制数的加减运算不同于逻辑运算在于包括进位运算，乘除运算实际上是加减与移位联合操作结果，可以用来表象某些信息。布尔代数是二进制数码关系的重要数学工具。 二进制数码不仅可表象数字，而且可表象文字和信息，成为现代信息重要手段。数字化技术不仅是计算机软硬件的技术基础，而且是信息传递和信息技术基础。信息内容可隐含在语言、文字、符号、图像中，以语言、文字、符号、图像形式表达出来，而语言、文字、符号、图像又可用二进制数码表示，并通过计算机输入输出及其网络传送来实现信息的传递目的。数字化、信息化、网络化技术与计算机技术发展不可分割关系，并已经深入到社会几乎所有领域，深入到家庭生活。电视、电冰箱、洗衣机等日常用品正在微机化，不久将会出现微机管理单位（生产和办公自动化）和家庭基本用品。从根本上改变技术环境和社会面貌。 分析常采用矛盾方法和辩证推理来帮助决断思维，如分析那些有利因素，那些不利因素？那些优势或优点，那些劣势或缺点？那些因素可能可行的，那些因素不可能和不可行的？如何扬长避短，在可能可行的基础上发扬优势和有利因素，来做决定性的决断。维修行业和医疗行业常采用诊断性决断思维形式来确定损坏之处或疾病所在。具体生产技术可行性常采用试验性方法来决定的，有的通过各种（包括前人或他人）试验综合或论证其可行性。管理上常采用事实论证来做决策性决断。随着信息和计算机科学技术时代的到来，上述两种思维方式已经不能满足要求，必然导致辩证推理深入到科技领域科研思维过程中去。称为信息翻译理解原理。 信号信息经人脑翻译思维过程来获得的感性认识。翻译思维实际上是感性表象思维的高级形式，是在理性推理辅助下的表象思维方式。理性推理有演绎推理、因果推理、辩证推理三个层次或三类推理深度不同的理性思维，愈后面愈是深入本质认识的层次，愈是理性解释现象高层次。演绎推理是在异同比较基础上通过大前提、小前提然后推出结论的三段论逻辑方法。因果推理是在因果关系认识基础上通过提出问题，寻找本质规律或原因来解答、解释问题，这是至今为止科研中最常用的推理思维形式。辩证推理是更高层次信息翻译理解方式。人类通过五官接受这些信号，通过人脑将其内容意义翻译出来，在头脑中构成相应事物映像和信息。这些信息不仅是理性思维的前提条件，而且是实性决断、决策、对策思维的重要依据。 三、信息技术应用方法 信息技术建立在通讯信息论，即建立在信息源、编码、信道、译码、信宿等的设备基础上。发出信息的人、机器、自然物体等都是信息源，它可以是声音语言、文字数码、符号图像，甚至是电磁信号。为了便于信号传输需将信息叠加在运动物质，即能量载体的信号上，为提高传输效率和抗干扰能力而需要编码，将信息按一定规则变换成可供传输的编码电信号，传送出去。信道是承担信号传递、存储的物质设施，它可以是大气、宇宙空间、导线、光纤、电磁波等。但电、磁可帮助远距离传输信息有效手段，而成为通讯设备的基础。信宿是人的五官和各种接收设备。因此信息设计应包含信源、信道、信宿的软硬件设计。编码、译码分别属于信源、信宿的软件方法。 １、信息技术设计方法 电在金属导线中传输性，使通讯网络和自动控制等带来更多灵活性和巧妙性应用。如有线和无线电话、电报、图像传真、数据传输、信息传递等在遥远两地间进行成为可行的。由于电的传输性，使通过传感器件将各种非电参量转化为电流信号输送到自动化中心的仪器仪表或电子计算机模数转换接口，经变送器、调节器、处理器、运算器等，然后再经显示器、记录器或执行机构。这些电器设备也只能在接上电源通电情况下才有它们各自功能，以实现远距离自动化或智能化传输控制目的。没有电流及其传输性什么通讯网络、自动化控制、智能化操作都难以实现。有线电流和无线电波是远距离传送基本方式和手段。 电话和手机是现代最普遍通信工具，前者通过导线电流信号实现远距离传输，后者通过无线电波信号实现远距离传输。现代电话和手机设计主要是电器件和线路以通讯为目的要求的开展设计。普通手机设计从功能要求出发，如除话筒将声音变换为电信号器件，经放大器件放大后叠加在一定频率信号电磁波上输送出去。接收进来的信号，经检波和放大，输送到听筒或扬声器，变换成声波，为人耳所接收。经神经传入大脑，再经大脑翻译成所需要的信息。拨号用以产生特定频率的电磁波，每台手机只接收特定号码相应频率电磁波，不同号对应不同的手机。这些都由所设计的手机线路和器件有机组合和条件控制。 电流或波动叠加传输和信息表象变换是设计主要内容，波动传输和信息变换设备的设计、决断、执行就是信息技术和通讯技术重要组成部分。波动传输有不靠介质传输的光、电磁波等，信息通常以控制能密度的幅度来实现传输。有的波动传输要靠介质传输，如声波、机械波、导线中交变电流等，通过介质选择控制其传播。它跟电路图纸设计方法没有本质不同。而设计另外重要任务就是信息表象，除了语言、文字按传统继承外，许多其它信息表象需要设计如电报码、计算机机内码等的编码约定设计。好用的就会被广泛采用，并保留下来。即软件和硬件两方面设计。 语言、文字、符号、图像的适当组合可携带和构成各种各样信息，尤其语言、文字、符号、图像等数字化后，可在计算机中变换和网络导线中传递。数字化后的数码的调制、解调可实现远距离信息通讯。但不管怎样，语言、文字、符号、图像加上数码只是信息的外壳或形式，而信息内容则隐含在这些形式之内，同一内容可以用不同的语言文字表达。用数码表达时也同样需要共同约定，才成为可交流的共享信息，即标准化。尽管同一语言文字可能有若干数码约定，如汉字的国际码、区位码、拼音码、五笔字型码、自然码、电报码等，它们之间可列表与标准机内码对照，也是一种约定。分别用于汉字键入或通讯用码，属于软件设计。 ２、信息技术决断方法 信息决断主要决定于信源、信道、信宿，尤其信道的要求，如选择自然的声波或光线作信道，还是有线电或无线电，或计算机网络或光纤通讯作信道等基础上提出设计方案并做出决断。如果选择无线通讯，则主要是手机的技术设计。如果选择计算机及其网络，则技术设计对象是编码及其实现软件问题。但具体设计内容通常需要试验、调试、观测过程决定或决断的。决定性决断思维过程属于技术性决断思维形式，它是根据技术信息所提供的事实进行综合、分析、论证等的思维过程。 辩证推理是在一定条件下揭示矛盾、分析矛盾、综合矛盾（即从整体、系统、历史上综合）的一分为二过程，并通过解决矛盾、克服矛盾、统一矛盾或否定之否定的合二而一过程达到协调、统一或转化、异化来达到的。也可以说，辩证推理和矛盾方法是深刻原因或动力，是更深入的判断和推理方法，它将成为今后科研中重要思维形式。在具体应用中更多地在决断的思维形式中，如机电设备和计算机软硬件的维护诊断，疾病的医疗诊断，产品质量的检测，演变过程的预测预报，科技项目的论证决断，管理的分析决策等的技术应用。 声音发自于物体各种方式的振动或运动摩擦，并推动周围空气或物体粒子移动中传递一定规则运动的能量流，它属于大分子或颗粒级量子交换传递，不同量子流形态就有不同的声音，不同故障源振动方式不同，所发出声音不同。根据声音异常诊断出不同毛病和故障，也可成为诊断思维的技术根据之一。电器、机械和各种设备出毛病或故障的维修思维过程常从表到里跟已有知识和经验进行比较，一步步由表到里测试查找故障所在。从而诊断和维修之前一定要对这些电器、机械和设备的原理、结构、性能和有关现象有充分了解，即具备这方面专业知识和使用必要的检测及维修工具技术技能，如电器检测的万用电表、示波器、铬铁等工具获得更多更可靠信息，做出准确故障的诊断。 ３、信息技术执行方法 信息技术包括所设计的信源、信道、信宿的硬件设备和表象，尤其编码和译码软件设计执行操作。根据设计、决断的结果进行试制调试，成功后才投入大批量生产。试制过程通常要利用头脑中已有的经验知识和翻阅大量资料形成方案，技术设计过程作大量观测、试验、调试工作，直至试制成功。大批量生产需根据工厂设备及其管理的能力。生产效率关键在于生产设备和软件先进性以及科学管理。如电话机、手机、收音机、电视机等生产过程。 信道愈长信息传递过程受到干扰愈大，通常噪声相应增大，因此采取措施排除噪声和提高抗干扰能力是非常重要的问题。译码是编码的反变换。信宿是信息接收者如人耳、收音机、电视机、雷达等。在这里主要从工程技术角度来看，更重要的是研究消息或信息如何产生、表示、传递、接收、变换、交流、通讯、量度、翻译、理解、存储等技术问题。尤其电脑网络丰富软件设计成为大量信息快速传递重要途径。 四、信息技术应用类型 大量信息以声音、语言、文字、图像、符号、数码、参量等方式表象，并附在光、声或其它场质手段进行传递。人则通过眼睛、耳朵或其它器官、设备接收这些信息，并通过神经传递和大脑翻译，甚至分析判断，以了解信息的内容。而人通过五官所接收的信息只是其客观事物表象，其内容则要通过大脑翻译、分析、判断等过程才能认识的。因此信息技术首先涉及观测技术类型，扩大眼睛、耳朵等器官的接收信息能力，其次是延长信息传输距离和扩大信息传递方式，如利用电等手段实现远距离通讯。再次信息翻译、分析、判断等的扩大手段，如利用某些直接信息进行诊断的过程的思维方式，达到了解对机械、生物体非正常状态的诊断。 １、信息通讯类型 导体内电荷往返运动或交变电流，在其周围产生电磁周期变换的电磁波，往返愈快时，电与磁变换周期愈短，频率愈大。相应磁场质因变换方向而断裂成同步的周期变换（即同速度、同频率、同相位、同方位）的量子流，频率愈高所浓缩质量愈大。这是宏观物体所辐射电磁波的量子流集体运动状态。而分子级、原子级所辐射量子由不规则运动分子、原子各自独立发射的，不可能同步，因而构成不相干电磁波的光量子流。宏观物体级产生的电磁波量子流或微波量子流可以应用于无线电通讯，其强度、频率、相位等可以通过适当方法来控制，如信号叠加方法来控制或调制其强度或量子流密度，即载波方法来传播某些信号。 通讯技术从有线电报、电话发展成无线电报、电话，加上无线电收音机、电视机、遥感计算机等，甚至卫星通讯，使得信息可以快速地传递到世界各个角落。计算机网络软件和硬件技术有很强的信息产生、获取、变换、处理、存储、传递能力，大大加快信息传递和交流。原始信息进行加工的设备、装置是构成计算机与通讯结合的信息处理系统，该系统是能接收信息并按规定进程处理信息和产生所需要信息的一系列设备。如中文信息处理系统是以处理中文信息为主的汉字库、检索、加工、输出格式和有关应用程序等软件和硬件技术系统。 电磁波可以在宇宙空间，甚至无实物空间中运行或传播。再通过接收和变换完全可以在遥远的地方测试和控制，使得电传输变换的线路变得非常灵活可巧妙地应用于各个方面，如收音机、电视机、无线电报、移动电话、雷达、卫星通讯、卫星转播、无线电台等无线电器设备。电磁波产生需要通电的无线电发射台电器设备发射工作，一旦断电这类无线电发射台发送电磁波功能也随之消失。总之所有线路设备有关电或电流的事实都证明电的暂态性，不必预先假设固有的电子或带电粒子。 电磁规律除应用于机电能量通过导线传输和低频率强电源变换控制电力外，是应用于中、高频率或超高频率弱电传输和变换控制的通讯来传递信息，可以是有线的通讯或传递信息，如电线、光纤等。也可以是无线的通讯，如长、短电磁波、光波、声波来传递信息，而高频率或短波的电磁波可以传递到遥远的地方。若利用通讯卫星可以传播到更遥远的地方，更广扩地域甚至全地球任何地点或地球之外的人造天体之间通讯。通讯设备有电报、固定电话、移动电话、广播发射台、电视发射台、雷达、遥测遥控、制导设备等。 半导体集成器件和线路出现，大大加快参量数字化的进程。半导体二极管和三极管作为开关基本器件，便于组合成各种功能的芯片和设备，并成为数字化的线路基础。力矩、压力、温度等参量经过传感器转化为微弱电模拟信号，这些信号经过调制解调器或运算放大器转化为标准电信号，再经模数转换为数字量。为了测量稳定，可采用统计平均值处理方法，取得二进制较准确数据，数模转换是模拟量数字化的基本方法之一。模数转换方法很多种，常用的是双积分法，即对输入模拟电压和参考电压进行两次积分，先将模拟电压转换与大小相应的时间间隔，在此时间间隔内用计数器计数，计数值正比于输入的模拟电压，从而获得二进制数字。 为了计算机能够自动控制操作，又要把一些二进制数据通过数模转换为模拟量，以便对电机和电器自动操作。数模转换通常采用高输入阻抗运算放大器与权电阻网络构成的器件，使开关对应的二进制数从权电阻网络输入，运算放大器输出则是相应的模拟量，形成数字量往模拟量变换。还可以综合重组制成各种各样仪器仪表和自动化、智能化设备。它成为人类生产和生活中接触应用最多最广的技术设备之一。 参量、文字、图像、声音等二进制数码的数字化方法和技术是计算机基础。计算机发展推进了测量参量、文字、图像、声音等数字化，为二进制数码算术运算方便而设计了原码、反码、补码、移码表示法，带符号数码采用补码运算可把减的运算简化成加的定点运算，移码方便于指数的浮点运算。为了资源共享和便于开发，编码需约定，如字符的ＡＳＣＩＩ码，汉字的国际码或机内码等。其它的如显示器的字形显示码、打印机的打印字形码、键盘输入码等都可通过一一对应地列表，并用查表等方法互相变换。为了更好更快地输入汉字而设计出许许多多输入法，如简拼输入法、双拼输入法、自然输入法、五笔字形输入法等，但它们都得跟国际码或机内码一一对应的。 ２、信息诊测类型 除了五官直接接收信息外，扩大五官接收信息能力的观测技术手段，常是量化、数字化及其数学表达对科学理性思维具有重要意义，但对技术而言主要是如何在人造物质形态中实现测量。这就涉及到数字化及其线路上如何实现问题，好在等价原理可把同一事物不同方法得出结果或不同表达方式间建立变换关系，这样便可将习惯十进制数字变换成线路容易实现的二进制数码表示。二进制数码可用开关及其相应器件线路组合来实现的测量和变换，这是数字化线路基本方法，并已在许多数字设备，尤其计算机中实现了。 诊断广义地说包含信息翻译、分析、判断等思维方式，达到了解信息内容目的。而声音发自于物体各种方式的振动或运动摩擦，并推动周围空气或物体粒子移动中传递一定规则运动的能量流，它属于大分子或颗粒级量子交换传递，不同量子流形态就有不同的声音，不同故障源振动方式不同，所发出声音不同。根据声音异常诊断出不同毛病和故障，也可成为诊断思维的技术根据之一。电器、机械和各种设备出毛病或故障的维修思维过程常从外到内跟已有知识和经验进行比较，一步步由表及里测试查找故障所在。从而诊断和维修之前一定要对这些电器、机械和设备的原理、结构、性能和有关现象有充分了解，即具备这方面专业知识和使用必要的检测及维修工具的技术技能，如电器检测的万用电表、示波器、铬铁等工具获得更多更可靠信息，做出准确故障的诊断。 辩证推理和矛盾方法不仅是理性思维的基本组成部分，而且在理性向实性思维跨跃应用过程，特别实性的决断思维过程中采用。如应用于电器、机械维修和疾病诊断医疗的实性思维过程，即辩证推理和矛盾方法常应用于诊断思维过程中。一般遇到故障总是从表面到内部逐步进行的，最常见的是从表面发热、声音或其它表面现象入手，因为电器或机械运行不正常往往出现发热或声音不正常，经验丰富和技术技能高明的人一下子通过表面发热或声音不正常情况初步判断出故障所在，并再深入检测找出故障器件或问题加以维修。运行正常机电或其它设备通常是有规则地发出声音或辐射热量的。 辩证思维形式最常见于人体疾病诊断中使用。诊断要求有精深医学、生理、药物等专业理论知识和丰富的诊断经验。没有专业知识和一定技能的培训，就无法正确诊断和治疗。学习和培训就在于把前人和他人丰富知识和医疗实践经验转化为自己的知识和经验。遇到病人可根据疾病所出现各种现象和信息，联系所经历的经验和学过的理论知识，在头脑中进行可能发生疾病的各种设想，对这些设想不符合或那些现象不可能出现疾病排除掉，将剩下的可能发生的疾病，再进行可能病因排队或增加其它物理、化学信息验证和旁证。对于可能性最大而危险性轻的作实验性治疗，观察病情变化，若没有好转或更严重，那就说明诊断失误，赶快纠正，重新诊断，找出真正病因，以达到确诊。医学知识广博精深和经验丰富可以减少误诊，提高确诊率和治疗效率。 西医常用听诊器听取心肺发出声音正常与否及声音情况和其它情况诊断出可能的疾病。中医常通过切脉和其它方法所了解情况诊断辩证思考出可能的疾病。不但诊断需要辩证思维，而且治疗开药方设想思维过程也是采用辩证推理过程。《素问》提出：“切脉动静，而视精明，察五色，观五脏有余不足，六府强弱，形之盛衰，以此参伍，决死生之分”。说明除切脉诊断外，还要多方面引证，才更有效确诊。中医将病人出现的各种症状及所有疾病有关因素信息加以综合分析，抽象出病理变化的本质和规律。阴、阳、表、里、寒、热、虚、实等疾病和药物基本属性，指导治疗或药方的搭配进行辩证思考的。 ３、信息情报类型 信息最基本意义是消息、知识、情报来源。通常由语言、文字、数字、符号、图像表象信号，并经空气、光线和其它自然载体传递，信号最终被五官感觉接收，再通过神经传递和大脑翻译思维形成消息、知识、情报类型的信息。感觉性消息，逻辑性知识，实践性情报虽然都是来自于信息，但它们应用场合大不相同。情报主要用来进行分析决断是否行动的根据。报刊杂志和图书是重要传递信息和保存信息手段。 社会各行各业活动和竞争中需要相应情报作分析决断思维依据，没有消息、情报很难做出正确的决断决策。如经济情报、政治情报、军事情报、科技情报等信息对其相应行业决断决策思维至关重要的根据。情报有公开的和秘密的，尤其敌对竞争中秘密往往是胜败的关键。模清对方情况，以便找到有效对策，以战胜对方。可见获取消息、情报、信息是社会活动的普遍现象，而电磁通信是其最重要手段之一。 1,《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出 版社1994年6月出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

作者: chenshuxuan 时间: 10.1.2006 07:27
答网友某些问题 陈叔瑄 “北京相对论研究联谊会网站”的思考者与其他网友提出不少问题，笔者很高兴，这至少说明您们读到这些文章，并引起了注意。笔者很愿意回答这些问题。笔者十年前，即1994年就已经出版了《物性论-自然学科间交叉理论基础》和《思维工程-人脑智能活动和思维模型》著作，接着就准备退休，深深体会到出学术之类图书的艰难，发行更难。退休后不甘心研究工作半途而废或就此埋没下去，从而继续努力结合实际，特别工程技术应用研究，希望这些理论体系发扬光大，并形成新的技术理论。同时考虑到发表和读者选择方便，写作比较机动灵活，采取以短篇论文方式，甚至对话体来写。短篇的缺点是较难对理论体系进行系统地阐述清楚，每篇论文对要用到的某些新概念、新原理重新解释，至少重提一下，才好进入主题，免不了重复和互含一些内容。 《物性理论及其工程技术应用》就是《物性论》和《思维工程》应用研究，并以短篇论文方式表达的成果。它的大部分论文都在杂志或论文集中发表了。今年初学校宽带网在白城教职工区开通后，笔者电脑才接上宽带校园网，才有机会读到众多网友文章，并发表本人论著中的论文和最近研究的新论文，真是在人们面前打开一片全新天地，感叹新科技-电脑网络给我们带来全新的生活和思想表达方式。网络论坛既快又广地将创新学术思想传播到世界各地，让更多人受益，免去某些杂志的编辑、专家不同审阅观点的限制、排斥和出学术书籍的艰难。因此喜欢创新论文先在网络论坛上发表，听听网友们意见与见解。 笔者三部的著作：《物性论》、《思维工程》和《物性理论及其工程技术应用》各自成理论体系。而网上发表论文主要跟《物性论》与《物性理论及其工程技术应用》，尤其后者关系密切。前者属于纯理论体系，后者属于应用理论体系，实际上是《物性论》和《思维工程》应用开拓的结果。这里借答复思考者等网友所提问题之际，介绍《物性论-自然学科间交叉理论基础》理论体系。不少评奖者更喜欢用副名给予奖励，可能因为副名更名副其实缘故吧，也是《物性论》精髓所在，但笔者还是喜欢原来的全名，“物性论”称呼就是有别于现有的“物理学”。作为自然学科间交叉，包括以物理为主之外的天体、地球、化学、生命等学科，涉及面宽，建立其理论基础真是“冰冻三尺非一日之寒”。 现代科学和自然辩证法影响，总觉得自然学科间必有内在联系，绝不是隔行如隔山各不相干的，隐隐约约地感到物理学甚至自然科学理论将面临一场变革，可能先是一场思维的变革，从而逐渐对物理和自然科学某些方面进行思索，渐渐进入了自然学科间交叉领域的研究。但不断政治运动的环境，研究工作只能停停打打，拖延到退休前夕才完成。产生了新观念和新理论，如三条基本原理或规律：（１）、物质是连续可入的、运动变化的和物质不灭的。物质量的量度称为质量，运动量的量度称为能量，两者在数值上成正比的。（２）、任一物质运动具有趋于均匀、平衡、对称的趋势，并保持此趋势直至外部作用迫使其改变为止。（３）、任何矛盾量度、趋势、关系必转化统一，其结果应与实验事实归纳的规律一致的、等价的、等效的。下面答复网友所提的某些问题： 网友：从你的众多帖子看，许多文章和著作问世之间有联系，内容可能互含一些。你的理论体系与众不同点在哪里？整个体系基本点或主要观点，或公理体系是什么？劳驾简单论述一下。 陈：《物性论》三条基本原理：质能关系原理、趋匀平衡原理和矛盾等价原理实际上相当于公理，其它原理相当于定理或定律。不过它们不是通过几何数学演绎逻辑那样证明，而是通过矛盾统一逻辑方式，即不断解决矛盾、克服矛盾、协调矛盾中引出一系列具体原理的。这是《思维工程》的三类理性思维方式之一在科研中具体应用，也是跟其它理论多半采用数理方法演绎逻辑或归纳方法因果逻辑根本不同的地方，这类思维方式尚未被科学界广泛认可，有的甚至作为“悖论”加以否定，但是正是这类思维方式和矛盾等价原理获取难得的成果。 在《三论矛盾思维新探》曾指出：矛盾统一逻辑是悖论，还是解决悖论锁匙（或根本途径）？因为自然界本来就充满矛盾，可以说物质没有矛盾就没有运动、转化、演变。人的思维是在不断适应自然、社会中认识和研究世界的，不断改善思维方式和方法中发展的，辩证分析方法的矛盾统一逻辑就是在这种背景下引入科学研究中，与数学物理方法的演绎逻辑、归纳实验方法的因果逻辑一起成为现代科研三大思维方式，并且成为今后理性推理和实性决断重要思维方式。 网友：陈叔瑄先生，你对运动的认识非常深入，有独到的见解，令人耳目一新。我很感兴趣。但是有几个小问题，不明白？比较得意的地方是什么? 陈：几个小问题下面逐一答复，现先谈《思维工程》、《物性论》等三部著作比较得意的地方。《思维工程》主要发现了思维三阶段或三层次，即感性、理性、实性思维方式和方法，特别是实性思维方式。又发现理性思维中数理方法的演绎逻辑、归纳实验方法的因果逻辑与辩证分析方法的矛盾统一逻辑，尤其是矛盾统一逻辑引用，在科学技术研究中重大意义，可以说是计算机智能与思维研究中比较得意的地方。 《物性论》是在自然学科间交叉研究中发现了质能关系原理、趋匀平衡原理、矛盾等价原理三条公理性原理和涡旋（浓缩）运动、周期变换运动、交换（递换、递传）作用等基本观念，并成为自然学科间交发叉理论的出发点，在几十年研究过程中反反复复对这些基本观念和原理验证，至少自感到基础坚实，解决问题广泛，交叉理论可以成立。这是《物性论》比较得意的地方。 网友：陈先生，你好！通过你的解释，希望对你的理论了解的更多。提出三条基本原理：质能关系原理、趋匀平衡原理和矛盾等价原理，依据是什么？ 陈：这是在长期学习、教学、科研中受到近代、现代物理有代表性的系统理论，如牛顿力学、统计力学、电磁场论、相对论、量子论或量子力学等，尤其是相对论、量子论等现代科学思想与辩证法等的影响。它们都建立在牛顿的质点观念和力学观念基础上，把物体或粒子看成没有结构几何点，即质点，而且这些质点具有惯性，即保持静止或匀速直线运动状态，直至外力迫使其改变为止。实际上物质世界任何天体、物体或粒子、量子都不是质点，而是有结构的，甚至变化状态的实体。基本运动也绝不仅仅是静止或匀速直线运动，如自旋运动从天体到粒子处处存在，甚至周期性变换或交换运动状态也是处处存在，也是基本运动状态。因此《物性论》把自旋、周期性变换或交换运动看成跟平动运动一样的基本运动，而静止或匀速直线运动看成宏观物体基本运动状态的特例，质点看成特殊情况下的近似描述。 质能关系原理来自于相对论质能关系和物理能量守恒定律、能量线性叠加和化学物质不灭律等的概括推广基础上提出的，又在一系列推论中得到证实的。趋匀平衡原理受到热力学第二定律启发和大量自然平衡、对称事实，如化学反应平衡过程，动物总是面对称生长，植物总是线对称生长，并在研究涡旋运动中发现趋匀而浓缩质量等等概括出来的，又在一系列推论中得到证实的。矛盾等价原理受到辩证法启发，尤其上世纪6、7年代日本粒子物理家用此法研究粒子，取得相当成功推动下，并亲自在物理、电磁学教学中引用，觉得效果不错，想到何不用此法研究科学理论和技术实践？在科学研究思维中发现了矛盾等价原理，多次推论、解释非常有效。 网友：“物质是连续可入的、运动变化的和物质不灭的。物质量的量度称为质量，运动量的量度称为能量，两者在数值上成正比的。”中的“可入”是什么意思？运动“变化”指的是自己变化，还是受力变化？物质“不灭”与哲学上定义有什么区别？ 陈：关于质能关系原理及其推论在《质能论-非相对论前提的质能理论》与《质能再论》两文比较详细论述了，这里不再重述。“可入”即是物质及其运动可重叠的，在同一空间里可重叠上相同或不同物质运动状态，如一个空间区域里可以存在空气和同时通过光、声、电磁波、磁、电等物质。不能把已高度浓缩的实物碰撞互相弹开的表面不可入现象说明物质不可入的。即使碰撞能量仍然可以交换传递，证明物质及其运动可入的。 运动“变化”主要是指自身变化，但不排除外力作用引起的变化。如单摆或弹簧位能与动能自身周期变换，若无摩擦作用可以一直维持下去。电流在电感的磁能与电容的电能可自身周期变换，若无电阻或辐射，这类周期变换可维持下去。光量子本身就是电性与磁性自行周期性变换的粒子。可见运动变化不一定都是外力作用引起的。物质“不灭”与哲学上意义差别不是太大，但正是物质不灭性，在物理上物质是可以比较量度的，其量度的量称为质量。 网友：希望能够下这样定义的人拿出实际有意义的证据来，本人为什么要否定能量是力的本质呢？ 其一：能量并不是物质所固有的量，而是人们根据物质运动后的结果而测算出来的，用来表达物质运动的量。能量的实质是物质运动的量度。其二：能量是物质所具有的，它可以是两物质之间的，也可以是一物质自身的。这与力一定存在两物质之间有本质差别。其三：能量一定是物质运动之后的产物，而力存在于运动的整个过程中。（当然人们可以将势能作为能，但势能是一个未知数，它在一定的情况下进行转换，势能不能够当成能量的理由是它并不一定会释放出你所想象的能量，或者计算的能量。势能不一定做功，而且做功的大小也未可知，而物质运动中的力的大小和方向是明确的。） 陈：解答力的本质问题，要明确的是能量与能量趋势和交换是不同的概念，笔者赞成能量是物质运动的量度，笔者所有著作都是这样定义能量的。笔者也赞成能量是物质所具有的和能量是物质自身的观念，不过笔者认为运动是物质存在形式，物质与运动不可分割联系的，而物质量的量度为质量，从而质量与能量成正比，如《质能论》一文所述。力是两具体物质或物体之间的能量交换或趋势的过程。实际上该网友与笔者的观念并没有什么本质分歧。 网友：任一物质运动具有趋于均匀、平衡、对称的趋势，并保持此趋势直至外部作用迫使其改变为止。请解释一下。 陈：这条原理及其推论在《涡旋论-未来物质结构设想》和《涡旋再论》两文已做了较详细论述了。再多说就显得又再重复。这条原理比较完整叙述是：物质系统存在分布不均匀、不平衡、不对称的任一运动、状态、结构总是自动地趋于（或转化）均匀的、平衡的、对称的运动、状态、结构，且具有保持均匀的、平衡的、对称的运动、状态、结构的特性，直到外部条件迫使其改变为止。这里需要解释的状态和结构，它们都是运动复杂形式，如热运动是大量分子不规则运动，分子动能有一定统计分布，动能统计平均值对应于温度，这样用状态描述更合理些。又如以原子实际上是壳粒绕核运动，是更复杂运动，用结构描述更为合理些。 网友：任何矛盾量度、趋势、关系必转化统一，其结果应与实验事实归纳的规律一致的、等价的、等效的。 陈：这条矛盾等价原理及其推论已在《矛盾等价原理》一文和其它矛盾统一思维有关论文阐述了。较完整的矛盾等价原理叙述是：系统的趋势、量度、关系的矛盾必统一（包含同一、协调、渗透等意义）、转化、异化，其所定义的、所建立的、所推出的新特性、新关系、新规律与其它方法得到相应特性、关系、规律是一致的、等价的、等效的。矛盾统一逻辑根本点在于遇到矛盾、发现矛盾、分析矛盾就是要解决矛盾、克服矛盾、协调矛盾中推出结论。但所推出的结论与原来相应的特性、关系、规律通过等价原理，可以赋予更深刻、更本质的解释。 网友：“把作用力看成能量变换、交换、趋势一种方式，同样地统计热力学、电磁场论、相对论、量子论等的特殊场合下的等价特例。”这样看待有新意。 陈：要更深入了解笔者这方面论述可参阅《广义力-力的趋势和交换》与《力的本质是能量交换和趋势》两文。 网友：“用平动能变化率推出平动能梯度与速度乘积，平动能梯度来描述作用力大小和方向。它等价于牛顿力学所定义的力，这只是众多能量变化率中的特例。力的趋势、变换、交换下动能发生变化，这时物体作用力Ｆ的量度是以动能改变量对位移之比或动能梯度来量度的。”用梯度来定义力也很适合。 陈：《物性论》质量、质量密度、能量、能量密度、时间、空间是最基本参量，作用力只是导出参量。《物性论》是以能量等作为基本参量，其它参量应由此得出。关于力的新定义所引出一系列推论可参阅《质能论-非狭义相对论前提的质能理论》一文。 网友：另外，天体自转长期减慢，行星沿着太阳自转方向做公转运动，你的理论能否解释？ 陈：在《涡旋论-未来物质结构设想》和《天体周期演变论》两文指出：宇宙成形物质起源于涡旋运动，涡旋运动趋匀中浓缩质量，而浓缩质量过程，涡旋角速度和速度都会减慢，直到完全平衡或爆发膨胀为止，因此在涡旋论看来天体自旋和公转是涡旋运动自然过程，甚至自转也随质量浓缩过程长期减慢也是自然过程，因为质量或质量密度与速度、角速度在涡旋运动趋匀平衡中成反比的，从而随天体质量浓缩自转长期减慢是必然结果。 按照涡旋理论，如果涡旋体的涡旋运动过程中，外沿与核心（如太阳）部分角速度不一致就会分离出若干个环，各个环外、里边缘与中心轨迹多一个正、反向速度而引起涡旋运动，并使环物质逐渐浓缩成新涡旋体，这个涡旋体若又分离核心（行星）与周围的环，同理环又逐渐涡旋运动中构成新涡旋体（卫星）。这样行星公转自然沿着太阳自转方向运动。 网友：陈先生，你好！通过你的解释，希望对你的理论了解的更多。“三条基本原理：质能关系原理、趋匀平衡原理和矛盾等价原理实际上相当于公理，其它原理相当于定理或定律”依据是什么？ 陈：首先三条基本原理是假说的基本原理或假设，相当于公理地位；其次公理通常是自明的，如平面几何几条公理，牛顿力学三定律都是通过推出结果，证明其正确性，实际上也是假设，至少牛顿刚创立时是如此，相对论光速不变性假设，玻尔量子论三条假设何况不是如此；质能关系原理、趋匀平衡原理、矛盾等价原理实际上相当于公理，在于它们与一些基本概念是《物性论》出发点，其它原理可以由此引出。再次一定要提出根据，三言两语说不清的，《物性论》一书谈的比较多。 扼要地说，质能关系原理建立在物理能量守恒定律，化学物质不灭律和相对论质能关系基础上。趋匀平衡原理受热力学第二定律启发和涡旋运动、周期变换运动、交换作用等发现基础上提出的。矛盾等价原理也是在辩证法研究，以及《物性论》与具体学科规律间联系中形成的。只不过不是由数学的演绎逻辑推出，而多半是矛盾统一逻辑引出的，如《再论矛盾统一思维新探》一文所述。 网友：“宇宙成形物质起源于涡旋运动，涡旋运动趋匀中浓缩质量，而浓缩质量过程，涡旋角速度和速度都会减慢，直到完全平衡或爆发膨胀为止，因此在涡旋论看来天体自旋和公转是涡旋运动自然过程，甚至自转也随质量浓缩过程长期减慢也是自然过程，因为质量或质量密度与速度、角速度在涡旋运动趋匀平衡中成反比的，从而随天体质量浓缩自转长期减慢是必然结果。”与目前的理论解释有矛盾，质量浓缩，向中心移动，转动角速度应该加快，而不是减慢？你的理论是如何处理的？或者说，你对地球自转长期减慢的解释不能令人心服？ 陈：问题就出在“质量浓缩，向中心移动，转动角速度应该加快，而不是减慢？”的想象上。《涡旋论》有个涡旋运动趋匀平衡原理公式 ρr²ω²=k 涡旋运动稳定时k为常数，rω为速度或忽略半径角速度平方与质量密度ρ与反比，于是质量密度愈大，角速度愈小。因此地球每天从宇宙不断落入宇宙尘之类物质，质量和内部密度长期增加，相应地使地球自转长期减慢。 网友：陈先生:你好!通过你的解释,希望对你的理论了解的更多。“按照涡旋理论，如果涡旋体的涡旋运动过程中，外沿与核心（如太阳）部分角速度不一致就会分离出若干个环，各个环外、里边缘与中心轨迹多一个正、反向速度而引起涡旋运动，并使环物质逐渐浓缩成新涡旋体，这个涡旋体若又分离核心（行星）与周围的环，同理环又逐渐涡旋运动中构成新涡旋体（卫星）。这样行星公转自然沿着太阳自转方向运动。”可以解释同向性运动的卫星或行星。但是逆向卫星可否能解释，火卫一正在向下落这个现象能否解释? 陈：提出三个问题中前两个已在前面提出过，并做了扼要解答，仍然不尽满意，那只好参阅全著《物性论》。由于卫星形成外围环受到地球与太阳双重作用，与太阳倾斜角度各不相同，因此生成涡旋运动情况比较复杂。有个别卫星涡旋运动形成前环可能不是里外侧，而是上下侧或一定角度出现速度差，甚至出现反向速度差，前者使卫星近垂直运动轨道运动，后者卫星构成逆向涡旋运动，这类逆向涡旋外侧与其中心速度同向弥漫，里侧反向浓缩，才具有向心趋势，使其形成卫星过程，沿着逆向运动。火卫一正在向下落是其还处在涡旋运动尚未处于平衡稳定过程前的一种现象，土星周围环正是在向涡旋运动过程中演变成卫星，不过这个演变过程不是人类生存历史范围所能见到的。 网友：陈先生，你好！对你的理论进行挑刺，你不会有意见吧?你的回答“《涡旋论》有个涡旋运动趋匀平衡原理公式：ρr²ω²=k。涡旋运动稳定时k为常数，rω为速度或忽略半径角速度平方与质量密度ρ与反比，于是质量密度愈大，角速度愈小。因此地球每天从宇宙不断落入宇宙尘之类物质，质量和内部密度长期增加，相应地使地球自转长期减慢。”感到有问题： 1、《涡旋论》有个涡旋运动趋匀平衡原理公式：ρr²ω²=k是对质点，还是对体系，或者连续分布的物体，如果连续分布的物体，应该用积分。 2、如何证明地球每天从宇宙不断落入宇宙尘之类物质，质量和内部密度长期增加，相应地使地球自转长期减慢。 3、许多资料表明“地球质量在长期内保持不变”，长期变慢归结为地外之物的落入，有些不妥？如一杯热水要散热，不能归结杯外之水的加入吧？地面上运动物体变慢，不能归结为有物体加入吧？当然，也不能排除外面物体的加入，但是加入物体的量有多少？作用有多大？值得讨论。如火星的一号天然卫星，公转正在加速,也就是向下落。你的理论如何解释？ 陈：其1、涡旋运动趋匀平衡原理公式是指涡旋体内离中心r点的能密度趋于均匀时为k，而该点质量密度ρ在角速度一定下与其距离r平方成反比的。 2、地球绕太阳，并跟太阳一起在宇宙中运动，所经历过程都在吸收宇宙尘，否则地层如何产生的，且地层年代愈久远愈压在下层。火山爆发流出岩浆虽然也是新的把旧的压在下面，但只能解释局部现象。宇宙尘每天落入地面才是根本现象。即使船只开到远离大陆的海洋中，每天仍然有灰尘落在船上。 3、许多资料表明“地球质量在长期内保持不变”，这在人类生存几千年里质量变化与地球本身质量相比，几乎觉察不到的，可以近似地看成不变。一个人只活几十年，谁也无法测量到地球质量的变化。何况地球质量测量，还不是根据引力定律计算获得的。 4、火星的一号天然卫星属于涡旋运动中尚未处于平衡稳定状态的卫星涡旋体，在平衡趋势中轨道还在缩小，即向下落趋势，直到与火星交换平衡为止。相信总有一天，该卫星会处于稳定平衡状态。不过不是人寿命范围能测量到的。火卫二与其它卫星属于已处在稳定平衡状态，因此没有下落等问题。 网友：拜读陈叔瑄《力的本质是能量交换和趋势》后的问题请教： 1、“宇宙物体几乎没有孤立存在，总是跟周围物体不可分割地联系在一起，并一起作整体运动”，此判断有一定的道理。请教：此判断是前人的结论，还是您的创新思想？事实根据是什么？ 2、“当所施作用力与摩擦力平衡或所消耗内能足以抵消摩擦能量，而保持直线匀速平动”。牛顿第一定律的内容是物体不受外力或和外力为零时保持静止或匀速直线运动。请问：若一物体未受外力作用，它究竟是相对周围物体总保持静止呢？还是也可以保持匀速直线运动？ 3、“第三、当F等于零时，速度等于零或常数，即保持静止或匀速直线的惯性运动，为牛顿第一定律”与1之间是否自洽？ 4、“进动”和“章动”是什么概念？ 5、“运动的自旋体的核心速度与其自旋两侧速度叠加必存在同向侧和反向侧”这句话怎样具体、形象地进行解释？ 6、“这就是圈体或弦存在的根据，也是三旋运动存在的根源”。圈体、弦、三旋运动在文章指的是什么？暂提出这些问题，希望陈先生能够不吝赐教？ 陈；其中许多问题已在作者的其它文论中阐述了，这里对某些问题作扼要解答： 1、可以说是哲学上经常谈到的，也是自然现象归纳出来的，并在《物性论》研究中发展的判断。实物与周围场不可分割关系，即没有孤立的物体，是自然界本来如此。因此物体相互作用难以避免，只有处于交换平衡或作用平衡而处于相对静止的。如物体碰撞仍然存在能量交换，即动能交换联系，才会使碰撞后沿相反方向运动。 2、在地面上物体虽然跟地球一起运动，但物体之间通常处于相对静止的。只有通过消耗内能如蒸汽机、内燃机消耗内能及其热量推动机械运动而做功或其它力作用下才产生运动。因此内能是一种跟温度有关的能量形式，不一定是势能，其变化才推动机械运动。 3、力本质是能量趋势与交换，可以用动能对位移比值来定义的。对于地面宏观物体或机械才有保持静止和匀速直线运动。是有条件的，与1之间是自洽的。至于能量就是物质运动量的量度，具体内容如《质能论》和《质能再论》两文所述。 4、进动和章动概念来自于理论力学刚体运动描述，但理论力学没有指出它们如何产生？作者在此文则指出进动与章动产生根源或它的产生动力。 5、自旋体是绕轴旋转，而轴心通常是移动的，如地球轴绕太阳运动类似，有一个移动速度O，而地球平行此速度O外边缘的线速度与其同向，而内边缘线速度与其反向。即外同向侧趋于内反向侧的趋势。 6、圆周、圈体、弦、环、三旋等曲线运动都跟5条所述原理有关。即一定速度的公转运动的涡旋体总是存在自旋速度和公转速度同向侧与反向侧，同向侧速度重叠增大，质量密度减少，即弥漫趋势，而反向侧速度减少，质量密度增大，即浓缩趋势，弥漫趋向浓缩的侧面趋势，使其沿着圆周、圈体、弦、环等曲线运动。 网友：看了这句话觉得挺受启发。 光子速度是稳定物质运动的极限速度，但不是物质的极限速度 光的速度为什么这么稳定呢？光的速度怎么产生的呢？产生光的速度要有一个过程吗？还是没有过程？产生光的过程是不需要时间的吗？有没有这方面的实验说明？ 陈：首先经过长期考察研究得出质能关系结论。由于能量与质量成正比，从而包含了能量不灭性，即能量转化守恒性。相对运动参考系可依据物质不灭性原则来实现度量的，即同一系统物质的量或总能量相对于任何参考系都是不变的，所不同的只是某几种能量形式。如果系统总能全部为动能，则得出速度为光速的1.41倍，称为物质极限速度。这里只可能两种解释：一种极限速度就是光速值，那么质能比例系数是光速平方的二分之一，这样无形中总能量比相对论能量减少一半，不太合理。另一种ｃ仍为光速，质能比例系数是光速的平方，这样物质极限速度是光速1.41倍。关于超光速自然现象已为许多科学家所论述或证实了。本人坚信将有更多实验证实这一点。 实际稳定系统总能至少存在两种以上的多种能量形式，单一能量形式是极不稳定系统，如平动运动趋匀意味着各向机会均等，即正反平动同时存在，并转化为涡旋运动。涡旋运动趋于平衡则构成交换（或变换）和微旋化，光子是仅有平动和变换运动构成的稳定物质系统，光速是稳定物质系统的极限速度。光子产生速度是由原子壳粒子能级或轨道跃迁时形成的，有一个过程，当然也需要时间，即产生光谱过程。光谱分析就建立在此基础上。 网友：光在媒介中的传播速度会下降，是值得怀疑的。因为进去的光和出来的光根本就不是同一个光子。能不能说是光子交换和产生的速度在媒介中变慢了？类比光在媒介中的传播，是不是可以认为光根本就是跑不了多远的。光子的传播就是通过激发邻近的媒介粒子产生另一个光子的连续过程。光的速度就是光子产生的速度。爱氏说光可以真空中传播，就象一个人可以拉着自已的头发上月球一样，令人不可信。一种比较可以理解的模式就是真空是某种媒介，可以通过光子激发而产生另一个光子。 陈：如果量子或光子平动能恒定地占总能的一半，即相对匀速直线运动参考系所量度的不仅总能不变性，而且平动能也是不变性，即光速不变性。若以光源场描述的坐标系统为甲参考系，场质速度为光子速度，场的传播速度等于场质速度，而其它惯性坐标系，如乙参考系相对光源以某一速度运动，所量度同一光子系统平动能一致的，而传播速度对应的动能和光源相对观察者以ｖ速度运动的动能之和等于光子系统平动能，并推出在同一时间间隔标准下光传播距离缩短了。表明光源相对观察者以ｖ速度运动，光传播时间延长而变慢或光传播位移缩短，这类现象称为场时空效应，它等效于相对论时空效应。决不是科幻想象的时间机器那样可将人送回到古代。 从而光子在真空或宇宙中运动，并没有递换，只要光子本来就存在速度，为何不能持续运动？即使不同参考系量度也是如此。根本不必假设“以太”之类媒介来解释光子的运动。这正是麦克尔逊光干涉仪实验出现干涉条纹不移动根源，跟所谓以太风毫无关系。更没有象一个人拉着自己的头发上月球的问题。至于说光子通过物体媒介情况则不同，物体内存在分子、原子的壳粒子与场物质交换，这类交换必然对光子运动产生交换的影响。不同物体产生不同的影响，而出现各种光学现象。 网友：从静止光源产生的光子到光子具有光的速度，光子是否有加速度？ 陈：从静止光源原子、分子能级跃迁产生的光子，并以光速向外辐射运动，产生过程是能量变换，并非宏观物体那样外力作用下所产生加速运动。光子流与场物质一样也是一种物质形态，而且是高速低密度的物质形态，如《场质论》一文所述 网友：一个新理论的诞生，展现作者辛勤劳作及劳作的结晶，祝贺你的成功。

作者: chenshuxuan 时间: 10.1.2006 07:31
二答网友某些问题 陈叔瑄 在答“北京相对论研究联谊会网站”网友某些问题后，又想起“探索者科学论坛”许多网友所提的问题还没有全面回答，因而借此在这里做统一解答。问题比较多，笔者分两部分来谈，这里先谈《思维工程》有关的问题。 网友：能否亮相一点你的《思维工程》提纲？ 陈：《思维工程》指出，人的智能活动大体可分为感性认识现象、理性认识本质、实性认识现实等三阶段（或三层次）过程，在此基础上引入感性、理性、实性思维三阶段（或三层次）的思维模型，包括它们各自职能、形式、法则、方法等。随着社会发展，实性思维阶段愈来愈显得重要，到了科学技术和管理高度发展的今天，实性思维的方法已经成为必不可少的思维方式方法。有必要加以总结，并提高到应有的高度，使它成为自觉的认识手段和思考方法，以指导人们的实践行动。实际上感性、理性、实性三阶段思维是在不断认识世界中循环前进的。如图1所示。 感性理性 实性 图1 思维三阶段循环前进示意图 实性思维是一种变革客观事物的主动的、新的思维形式和方法，它比感性思维、理性思维更高一筹，实性思维形式和方法跟专业知识和技术技能等掌握情况密切相关的。没有一定类型专业理论及技术技能就很难使用该类型的思维形式和方法。例如一个对桥梁建筑一无所知的人就无法“设计”一个像样的桥梁。对于高精尖的科技项目，如原子能、宇宙火箭等，没有理论指导下的实性思维则寸步难行。可见实性思维比感性思维、理性思维更高级，是思维三阶段（或三层次）中较高的阶段，是感性、理性思维之后的一个思维阶段或层次。 实性思维与感性思维或理性思维不仅在认识的职能上不同，而且在思维形式、法则和方法上也根本不同的。如果感性思维形式包含感觉、印象、表象，而理性思维形式包含概念、判断、推理，那么实性思维则包含设想、决断、执行等的思维形式。它针对着变革实践对象所进行的想象性思维基础上做出合理能动的设想和可能可行的决断，根本不同于映象性的感性思维或观念性的理性思维形式，更不用说执行的实性思维形式，完全不同于其它思维形式的另一类思维形式。人的实践行动通常是在提出目标任务后想象，经合理的设想和可行的决断基础上执行，而执行是大脑指挥、跟踪、反馈、控制、操作等的思维形式，以实现目标和完成任务。 感性思维是映象性的思维，通过选择、反映、约定法则指导感觉、印象、表象的思维方式，理性思维是观念性思维，通过同一、必然、理由法则指导概念、判断、推理的思维方式，而实性思维则通过合理、可行、实效法则指导实践行动并取得设想、决断、执行思维方式的结果。而实性思维方法又是变革实践行动的所有方法，数也数不清的，但从实性执行思维角度来看，方法可分为技巧方法、智谋方法、管理方法等三种类型，其中还可细分成众多方法。技巧方法主要针对自然物为对象，智谋方法主要针对人或人群，尤其敌对人群间为对象，管理方法主要针对社会并以社会为对象等的追求实效执行思维过程的方法。这些方法都不是感性思维方法和理性思维方法所能包缆的。 网友：有创意！此作很有创意。看来已将哲学认识论，心理学，逻辑学，系统工程，和工程技术设计原理融为一体，估计你主要强调实性思维。 陈：现代或信息时代的思维不仅是哲学问题、逻辑学问题或数学问题、心理学问题，而且跟信息、系统、控制等问题有关，特别跟计算机科学、人工智能、知识工程等有关。如果过去把思维方法称为工具，那么现代思维方法必需打破纯哲学、纯逻辑学研究思维框框，从全面的、系统的、发展的角度和结合现代科学技术研究思维，才有可能有所突破，提出新的思维方法，如思维三阶段或三层次论的思维模型和智能活动方式就是在此基础上提出的。这样的思维方式方法称为思维工程。 现代或信息时代包含科学和技术、管理方面的思维方式，尤其是电脑和网络技术发展，信息量大且迅速，促使思维方式极大改变。以往各自专业学科零散的知识完全不能适应人类需要和要求。促成建立自然科学较统一的系统理论和系统的技术科学，需要更高层的思维方式方法，以便获得更系统理论与更有效地发挥人的能动性，创造出更多人类需要的产品。技术和管理需要新的思维方式和方法，促使信息时代思维方式和方法的改变，尤其是实性思维方式、方法的产生和发展。而且促使理性思维方式、方法也要有重大改变，才能使科学统一成为可能的，辩证矛盾思维方式无不是较佳选择。 笔者在文革下放农村期间，为所在生产大队设计了小型水电站并指挥施工中应用了实性的思维方式并取得成功。又如文革后回厦门大学任教期间，为工厂研制《ＭＭ－１０００摩擦试验机微型计算机系统》也是应用了实性思维的方式取得成功的例子。也许有人认为没有《思维工程》指导也能取得这些成功。可以这么说，但是设计和研制思维过程已不自觉地采用了设想、决断、执行等思维方式，但本人上述思维过程是自觉的应用。在此思维方式和方法指导下取的前人和他人所没有得到的理论和实践创造效果。充分证明这种思维方式的威力。 网友：如果根据教学需要，再编排一下，就可以作为大学的教材或参考书，具此初步介绍，其“思维模型”，尚不能达到人工智能研究可籍以模拟的地步。可否介绍科研理性有那些发展？ 陈：曾经在厦大计算机系提出开《思维工程》选修课，可惜没什么学生报名，只好算了！实际上《思维工程》不仅在自然学科间交叉理论中研究推动下逐渐形成的，而且在计算机教学与应用项目研制思索中，对感性、理性、实性等方面问题得到充实和发展的。曾希望“思维模型”能跟计算机认知科学与人工智能研究结合起来，推动人工智能技术研制进步。不过笔者更兴趣的是自然学科间交叉理论研究，把精力集中在除教学外，主要是《物性论》和《思维工程》整理写作上。 科学研究中发现理性思维的概念和判断必需重新定义为本质属性、本质关系和规律认识的思维形式，从而把非本质属性和关系语句作为表象。推理则是从本质认识的概念、判断过渡到现象认识的印象、表象思维形式，即本质解释现象的思维形式。正如感性侧重于感觉方法和手段，实性侧重于执行方法和手段，理性方法侧重于判断方法和手段，因为判断是本质认识最基本思维形式。这样说来数理法演绎逻辑、归纳法因果逻辑和辩证法矛盾统一逻辑实际上属于理性思维方式方法，因此《思维工程》一书将其作为理性思维形式来处理，即演绎推理、因果推理、矛盾统一推理等三种可相容的互相补充且后者比前者深入的推理思维方式。 判断方法上指出总结、搜获、解析三类方法，把类比、归纳、分类作为总结方法一部分，把论证、统计（数理）、历史作为搜获方法一部分，把假说、原理、矛盾作为解析方法一部分，其中辩证分析判断方法和矛盾统一推理已在《物性论》广泛应用。这样归结的判断方法具有代表性，实质是寻找自然或社会规律的理性方法，随社会进步和思维丰富作适当调整也是正常的。 网友：因为古今一切有关认识论方面的著述，都尚未解决人的思维是怎样理解环境，是怎样理解语言的。依我看，智能的核心问题是理解，要能建立起一个理解数学模型。就极其有价值了。你在这方面认真思考过吗？如果你有此倾向的话，你就跟着发贴，我会给你提些参考意见的。 陈：感性思维形式比以往说法更加明确，如感觉、印象、表象三类思维形式，这样语言、文字、图形、符号不再是理性思维专有的。根本而言，语言文字是表象，是表示事物及其行为状态的符号，是思维的外壳。不同民族就有不同语言文字，可以用来表达同一思想，同一思维过程可以用不同语言文字进行的。因此古希腊从议论出发研究思维，所构成的形式（演绎）逻辑就存在严重片面性，以至科学研究过程几乎没用它，指导实践行动更少使用它。大部分语言、文字属于现象的表象或描述，语词和语句主要描述事物现象，实质上属于感性思维职能。 只有当语言、文字用来表达本质属性或本质关系或规律时才成为理性思维的概念和判断。如平时所谓的用力的“力”与力学上的“力”意义是不同的。前者带随意性，它可以是力量的“力”，能力的“力”，动力的“力”等，而且儿童表象的“力”与成年人表象的“力”含义就有差别。科学上或理性上的“力”是有大小有方向的相互作用，表明理性思维是本质认识思维方式。而且理性通过推理形式和方法来解释现象的，即通过本质认识来解释现象的。演绎推理、因果推理、矛盾推理是不同深度的解释思维方式。 演绎法更确切提法应是演绎推理，归纳法是一种总结方法，并非推理形式，可以作为推理形式之一的因果推理，这样才符合推理的含义。从推理含义来看辩证法可以分为推理和方法两方面，从推理含义来看辩证法更确切意义是矛盾统一推理，而辩证判断法更确切地说是辩证分析判断方法，《思维工程》一书采用后一个名称。演绎、因果、辩证（矛盾统一）是深度不同的可相容推理形式，它们都遵守真实理由法则，而演绎遵守的是充足必要理由，因果推理遵守的是因果相关理由，矛盾推理遵守的是矛盾转化理由，后者比前者有更深入本质的理由。 网友：简答，一，矛盾思维问题。凡推理皆属逻辑思维，逻辑思维不过是人为创造的一种使用符号、语言工具的方法。最初的形象，无非是分解，组合。“理性思维”少不了符号，符号创造的关键无非是从视听形象之中抽象出其间的信息，并约定为符号；二，矛盾思维方法的应用。具体的应用举不胜举，应用的原理不外比较求差之后的整合。其最常见的表现形式则是对各样具体问题分析和综合；中华学术界，多是一些无能之辈在盘踞着，科学技术之如此后进，是腐败无能。 陈：矛盾推理与演绎推理、因果推理不同地方在于一定条件下揭示矛盾、发现矛盾、分析矛盾的一分为二和解决矛盾、克服矛盾、协调矛盾、统一矛盾的合二而一的反复思维过程，或否定之否定的矛盾转化的思维过程。矛盾往往是事物变化的深刻原因，矛盾统一是本质的因果关系，一般、普遍、本质往往是个别、具体、现象的深刻原因，因此三种推理思维形式实际上是事物认识深度不同的反映，是相容的。 理性思维职能在于对事物的本质认识，而判断思维形式职能在于本质关系、本质过程和规律的认识。尤其《物性论》和《物性理论及其工程技术应用》引入的几种矛盾判断思维方法是很有效的，指出康德四条的二律背反实质是主导与基础矛盾统一关系的反映。提出量度、趋匀、关系矛盾必统一或转化的普遍矛盾判断，如平动运动趋势矛盾统一引出了涡旋运动，并由此推出一系列有意义的结论。在《矛盾等价原理》、《再论矛盾统一思维新探》、《三论矛盾统一思维新探》等又进一步论述。 网友：可叹的是，象我等这样的民间小人物，却找不到一个够得上与我展开学术论战的-------“棋逢对手”！看来，你不是等闲之辈。如果你我有缘，就请帮助转告联合国教科文组织，委派几名清华、北大的教授来这里交峰！因为思维科学是当代最最重大的研究课题。 陈：笔者不过是普通教书匠，无权无势，没有多大能耐，连一个学生都无法调度，不见得比你更有办法，一定使你大失所望。不过科技、尤其电脑网络高度发达的今天，何必去找名校名人和名机构交锋。网络论坛的信息可以很快传递到世界各地。一个新观念、新理论出来总有人赞成或反对的，有价值的有疑问的自然有人出来说说话，甚至交锋。不见得比出书、杂志发表、开会讨论等更没效果。出书、杂志、开会、开课、网络等这几种方式各有利弊，从传递又快又广角度来看，网络还是较佳的。“小人物”有小人物好处，至少没有“大人物”那样顾虑重重的包袱，顾忌既得利益或名誉等受损。“小人物”没什么包袱，比较能放得开，畅所欲言。 网友：我的主要研究探索的是东西方哲学，宗教学和思惟学。 我的主要攻关目标是多元世界观、多元文化的共融，没有它就不能走向世界和平。 陈：人类思维发展大体可从古希腊自然哲学论起，经历伦理神学、自然科学、社会科学、技术工程（科学）、管理工程（科学）等几个思维时代，每个时代都有其代表思维内容和方法。中世纪欧洲伦理神学主要是以亚里士多德“工具论”为代表的形式逻辑方法。近代自然科学则主要以培根实验方法为基础的“新工具论”及其因果、分析的思维方法。现代社会科学则主要以辩证思维方法。人类进入技术工程和管理工程所构成的信息科技时代，必然提出新的思维方法。系统论、信息论、控制论及系统工程等已经接触到这个问题，《思维工程》就是在这种背景下探索信息科技时代思维方法的尝试。 亚里士多德逻辑学是从语言角度研究思维形式的，它跟语言结构十分相似，并非知识产生的真正思维方式。所构成的形而上学成为中世纪经院哲学的主要思维方式。正如弗兰西斯•培根所批判那样，经院哲学“能够读说，但它不能生产；因为它只富于争辩，而没有实际效果”，犹如“不能生育的修女”。因此使用语言到语言的形而上学难以成为有成效的科学研究的思维方式，可以说科学家研究很少采取这种思维方式取得成果的。它只能结合现代数学物理方法才有生机。 弗兰西斯•培根认为：感觉是一切知识的源泉，自然界、物质是研究的对象。人只有“服从自然”，即遵从自然规律，才能认识自然，支配自然，以便征服自然。提出：“知识就是力量”名言。培根认为一切知识和观念都是来自于感觉，感觉是完全可靠的，但也肯定理性作用，主张用理性方法去整理、消化感性材料，而归纳、分析、比较、观察和实验则是理性方法的主要条件，并把实验基础上制定的归纳法称为“新工具”。并写成《新工具》一书，以示有别于亚里士多德《工具论》，并详尽地批判经院哲学。穆勒于1843年在培根归纳法基础上发表《逻辑体系：推理与归纳》一书，提出用于判定事物或现象间因果关系的五种方法，包括契合法、差异法、契合差异并用法、共变法和剩余法。 培根“新工具”和穆勒“逻辑体系”思维方式，抛弃纯语言研究思维，而从自然对象感觉入手研究知识来源，为近代自然科学思维发展创造了基本条件，推动了近代和现代的科学技术发展。但从感觉或实验入手的知识只是个别的或范围较窄的知识，而且各学科间各自独立，互不相通，隔行如隔山。正如恩格斯在自然辩证法中所指出那样：“……，这只有用当时自然科学已形成的占统治地位的分工来说明，它使每个人或多或少局限在自己的特殊部门，只有少数人没有被夺去全面观察能力”。打破这类“只见树木，不见森林”的方法势在必行。矛盾统一逻辑应用于科学技术上无不是一个有效选择。这样经过发展的现代逻辑，数理演绎（形式）逻辑、归纳因果逻辑、辩证矛盾逻辑成为三个层次的理性推理思维形式，以不同深度认识世界，是可以融洽兼容的思维方式。 网友：这些文章作者是楼主本人吧！ 另网友：大哥，我是说“楼主”，楼主指的是这个帖子的发起者。论坛里的帖子根据它们的位置关系可以很形象地看为楼层关系。第一篇发表的帖子处在楼层的最上面，叫做“顶楼”，它的作者叫做“楼主”。从“顶楼”往下，依次序分别叫为“第二楼”，“第三楼”，“底楼”。因为你的帖子在我的帖子之上，所以如果我要称呼你，我会说“楼上”。 网友：陈先生的参考文献都是自己的作品，你是在做广告吗？谁信你的观点呢？ 陈：是的，笔者发表文章的参考文献多数是自己的作品，这是因为这些文章基本观念、基本原理、基本方法来自于自己作品，可以说笔者所发表文章是这些作品进一步深入研究与充分发挥的结果，不是东抄西拼，而是真正原创的文章。至于信不信这些论文的理论，那就要看它是否科学真理，是否经得起事实与应用的考验。只要是科学真理，迟早要被承认的，众多论文获奖就证明这一点。对自己出版过的资料引用，是不是做广告由网友去评说吧！就算广而告知也没什么过分。 网友(郑凤荣)：陈叔瑄先生，您好！西方科学即现成自然科学，是把自然界划分为不同的领域和侧面，分门别类地加以研究。于是，这个自然科学的出发点，就是一个物质分别存在的科学前提预设而决定的矛盾对立的基础；人们这方面的科学思维，也因此都是一种矛盾对立的逻辑基础特征。然而，我曾经不经意地从事一个现实问题的求真求实研究，并最终产生形成一个新自然观的思想理论体系--自然统一论。而由于我的这个自然统一论是把自然界作为整体加以考察，包容万象的自然界整体性存在是我们问题独立研究的出发点，因此客观世界物质统一性的客观存在的科学前提预设，决定了我们这里的一个新的科学方式就是一个矛盾统一的基础；与此同时，我们自然统一论的科学思维，也就是一种矛盾统一的逻辑基础特征。这样地，我曾经概括出我们自然统一论的思维逻辑的哲学，是矛盾统一的最高形式。 陈：郑风荣网友，您好！8月中旬读到您的电子邮件，笔者借此机会一起答复。笔者产生这类思想是在上世纪六、七十年代，当时政治环境没法专心研究，文革后又忙于教学和具体技术项目研制工作，只能断断续续抽空挤时间进行研究，到了九十年代初才挤出较多时间整理完成《思维工程-人脑智能活动和思维模型》和《物性论-自然学科间交叉理论基础》这两部的著作，于1994年出版。前者的理性思维方式中提到矛盾统一或辩证推理逻辑，又在《物性论》一书中较系统地引用。现在又在网络论坛上几篇论文中较充分发挥和深入开展。 您与某些人在科研中也产生此类思想，证实矛盾统一逻辑必然成为现代与未来重要思维方式。矛盾统一逻辑比数理演绎逻辑与归纳因果逻辑更胜一筹，是较高层次的思维方式。《物性论》一书相当于您所说的自然统一论，是整体的、系统的、历史的考察自然的结果，全书分成涡旋物性论、粒波物性论、递传物性论三大篇，分别对天地、物理、生化创新性解释。 网友：我们这个矛盾统一的思维方式，现在只是一个萌芽状态的生命伊始，我还不能把它上升为一门逻辑系统完善的思维科学；特别是，我这个矛盾统一的思维方式，与现成自然科学的传统的思维方式是矛盾的，所以，就这样地，我们现在的自然统一论的科学性及其一个矛盾统一的思维方式，现在还处于走投无路的困境中。昨天，我有幸在网上看到您的“再论矛盾统一思维新探”文章，惊叹您其中也有“矛盾统一”的概念，而且，您揭示的趋势矛盾逻辑和矛盾等价逻辑，与我的一个矛盾统一的思维逻辑，基本上是趋于一致。由此，我从您这里看到一线希望，并产生一个求助于您或与您合作的念头。 陈：笔者把矛盾统一逻辑与数理演绎逻辑、归纳因果逻辑看成现代科学技术研究的三大思维方式和层次，矛盾统一思维逻辑是最高层次的思维方式，是现代和未来的重要思维方式。笔者写了《矛盾统一思维方法新探》、《再论矛盾统一思维新探》、《三论矛盾统一思维新探》、《论理性思维三层次》、《矛盾等价原理》、《数学逻辑问题》等，都是围绕着矛盾统一逻辑问题，从不同角度加以论述。这些文章分别在不同网络论坛上发表了。加上《物性论》论述部分，甚至整理扩充，能不能成为矛盾统一逻辑系统还很难说，但笔者至少做了些基础性工作。 网友：但是，这些目前毕竟是我的一相情愿，不知尊意如何？倘得认可，我才可进一步表述具体事宜。由于不敢造次，故先此Email拜会和联系与您。请相信没有自己的一点东西或实力我是不会这样做的。至于我的思想理论内容，可参见“中国物理教育网”本站动态中我的文章；我的一些通俗易懂的思想看法，可参见“爱智论坛”的『哲学爱好者论坛』中我的“一个思想者的真情诉说”的主帖和跟帖。书不尽言，幸赐不弃是盼！ 陈：笔者先后出版几部著作，除上述《思维工程》和《物性论》两书外，1990年出版了《IBM微机系统及其汇编语言程序设计》教材与2002年出版了《物性理论及其工程技术应用》，深深体会到出版学术图书艰难，发行更难。手头还有一部书稿还无法出版，这迫使笔者决定不再写长篇著作，包括矛盾统一思维系统著作。甚至《物性理论及其其工程技术应用》临出版前，修改成短篇论文集方式出版，便于刊物、文集和网络上发表采用，也便于读者按兴趣选择阅读内容。手头书稿还不知道命运如何？还无法预测。笔者目前主要任务是《物性论》的应用研究，虽已退休，但体力和精力不允许笔者再做其它的事了。也就没办法参与您的合作。很抱歉！

作者: chenshuxuan 时间: 10.1.2006 07:36
三答网友某些问题 陈叔瑄 “探索者科学论坛”及其它论坛的网友对笔者《物性论》或《物性理论及其工程技术应用》有关的论文提出不少问题，现借此做统一解答。 网友：你这篇文章(指天体周期演变论)就存在大量的漏洞，我就不一一指出了，希望你以后改正。另外，对于目前科学界尚未定论的东西，如果你是引用某种假说，请注明；如果是你自己的想法，请写明“我个人认为”。今天之所以要这样指出，是因为看到后面有很多朋友跟贴对你的文章表示赞同，我不想你误导他们。 另网友：上网是一个讨论的好空间。他的漏洞，你指出来，好让大家增长点见识，对于楼主，也许他会从迷途中明白，会感谢你。不过，你不要像他哪样”长篇阔论“。 网友：楼主，我看了你写的好几篇文章，都很长，很辛苦，我不知道你是做什么的，但有一点，你爱好科学，也富于联想和想象。但光会想不行，要在理论和实践中证明它。你似乎对物理学有一定的了解，但这还不足以使得你从事理论物理研究的工作。 陈：笔者不过是一个普通教师，常年搞教学与科研工作，尤其喜欢理论研究。不知这位网友是做什么的，断言“这还不足以使你从事理论物理研究的工作”，你做了那些理论物理有价值的研究工作？不妨摆出来，让大家了解学习。至于笔者所写文章对不对你的胃口，你兴趣不兴趣，那是你的事。但不要以你自己不同的观点或做过一些理论物理研究工作就盛气凌人，自以为是，把别人或网友看成扶不起阿斗，没有辨别能力，会受到误导。笔者倒是赞成另一网友说得“他的漏洞，你指出来，让大家增长点见识”，也让笔者长点见识。你能拿出点什么像样“东西”，在那里指指点点，还说得过去。笔者在网上没有读到你像样的文章，也不知你肚子里有多少“东西”，却在那儿指手划脚，实在让人难以忍受。 网友：问题：1、请问有没有研究χ射线，γ射线，就是研究光学的基础资料？这样有便于理解这篇文章。2、Ｚ＝Ｈｒ既然H是常数，那么这个常数值是什么？怎么得出来的？3、这个关系是光子运行过程中因周期性地跟周围场质变换或交换而转化为场物质...其周期变换能逐渐转化为平动能而使变换频率降低，关键字的理解：光子，场质，平动能。4、有什么现象（证据）可以证明，光子的转换过程。5、宇宙中的漩涡体是指什么？6、３Ｃ１２０星系,这个星系的命名很怪哦，能解释一下吗？或者给些天体命名的一些资料吧（虽然和本文无关）。7、声学多普勒效应是什么？怎么证明出来那些星系的速度（这个速度是什么速度，根据下文应该是指分离速度）超过光速？先问这些，嘻嘻！ 陈：1、χ射线、γ射线，甚至红外线、紫外线等与可见光一起研究，才会对光的性质更深刻理解，更加确立光的粒子性根本观念，波动现象不过是粒子周期性变换运动在一定条件下重叠产生的现象。2、Z=Hr是美国天文学家哈勃长期天文观察，提出的红移规律，指出天体红移量与天体距离地球成正比。哈勃系数H用不同距离计算不完全相同，尚未最后确定，参考数据55公里/秒•兆秒差距。3、但光是粒子，笔者则认为红移是光子远距离运行中状态逐渐演变引起的现象，是光子运行过程中因周期性地跟周围场质变换或交换而转化为场物质，其周期变换能逐渐转化为平动能而使变换频率降低，速度增大，即往纯场质方面变化。4、红移本身就是证明光子转换过程。实物辐射光子是实物周围场质转化光子产生过程，正负电子湮没，即转化为光子过程等都是证明实物与光子转换过程。5、宇宙中涡旋体就是指天体，包括太阳系、恒星、星云、星系等。6、现代天文学上星名，主要采用德国天文学家巴耶所编制的星表，即把星座内主要恒星以亮度为顺序，在星座名后附加上希腊字母，作星名。后来出现射电源就用射电源表代号和编号命名，如上述3C120。7、多普勒效应是来自声音频率随声源离开或接近改变，如火车离站或进站气笛声变化。光波动说将其引用到光学上，红移解释为光源退行速度，才有宇宙膨胀说和爆炸说出现。不少天文学家把声学多普勒效应套上波动光学，认为红移与天体退离运动速度有关，从而得出宇宙膨胀，甚至宇宙爆炸结论。如果光是粒子说结论就不一样，宇宙不是大爆炸产物，而是宇宙物质涡旋运动为主的产物。 网友：物理学中的许多迷都集中在统一场之中，揭晓统一场及其数学关系式的时间已经为时不远了，我们可以作好一个思想准备，在概念上，我们要反复思索，学会能够将三个基本概念相区分：即“物质”，“能量”，“信息”。信息，具有对于能量的控制性，规定性！未来的统一场式——-信息一经揭晓，整个物理学理论都将引发一场巨大的变动。 陈：笔者著的《物性论-自然学科间交叉理论基础》一书对“物质”、“能量”者做了较详细论述，又在《质能论-非狭义相对论前提的质能理论》和《质能再论》两文中进一步深入研究和发挥。从《物性论》第一条基本的质能关系原理出发，即物质是连续的、可入的（可线性叠加的）、不灭的和运动变化的。而质量与能量分别是物质量与运动量的量度，两者在量值上成正比。其数学表达式：E=mc²，其中E表示某物质系统的能量，m为该系统质量，c²是质能正比例系数。代表笔者对物质、质量、运动、能量的本质看法。 至于“信息”，笔者将其与场或场物质联系起来研究。物质形态主要是实物和场物质两大类，分别为中高密度低速的实物和低密度高速场物质，场物质通常又以实物为源和归宿，两者可以互相转化变换或交换。周期性变换的稳定高速运动场质或场，按其辐射源可分为天体级的电磁波、物体级的无线电波（长波、短波、微波）、分子级的红外线、原子级的可见光（包含紫外线、χ射线）、原子核级的γ射线等的电磁场质或电磁场。语言、声音、文字、图像、符号等信息传输可以通过电磁波的载波进行传输的，广泛应用于广播、通讯和电脑网络行业中，成为广播、通讯和网络行业主要手段。它的特点是传输电磁波频率比较高，减少实物吸收，便于无线通讯传输，加上通讯卫星帮助，通讯行业更上一层楼。 网友：比如说楼主（指《天体周期演变论》一文）的第一句话就是错误的，他说“天体的知识和原子的知识主要来自光谱及光的现象”，天体的知识是来源于光所反映的天体的运动，这里着重反映的是光的运动，而不是它的性质，要知道，在近代天文学成立的17世纪，不可能从事光的性质的研究；原子的知识来自于光谱及光的现象也是不正确的，原子学的成立依赖于对放射性的研究，而放射性不是普通意义上的光，如果说放射性中的GAMA射线是一种电磁波，可以近似地看成光的话，那么ALPHA，BETA射线是两种物质流，怎么算是光呢。 陈：首先这些论文是假说，解释了许多基本现象，甚至解释了其它理论难以解释的现象，但仍有些论点还需要进一步证实，包括一些目前科学界尚未定论的东西。其次说天体的知识和原子的知识主要来自光谱及光的现象，这里‘主要’可以理解为一半以上知识来自光通过望远镜和显微镜及其相关设备观测到的，原子并非指原子核，χ射线主要来自内壳层和γ射线主要来自原子核放射的，原子核和基本粒子属于另一学科研究对象。第三、天体辐射的光谱普遍存在哈勃所发现的规律，即天体辐射光谱红移Z与天体距太阳系或地形距离r成正比Z=Hr，其中H哈勃比例系数。这个系数因遥远天体距离测量困难，尚未最后确定，参考数据55公里/秒•兆秒差距。目前反而利用此式来测量远距离天体的距离。 网友：本质在“势”。诚然，笔者对力，对各种相互作用是有相当深厚的研究功底的，究竟“广义力论－力的趋势和交换本质”的本质何在？似乎尚未画龙点睛，我也从幻想的角度“思考”过“广义力论”，我认为它当归结于统一场问题。 陈：笔者考虑过大统一场问题，甚至比此更广，如自然学科间交叉理论问题研究，并以此产生《物性论-自然学科间交叉理论基础》这本著作，它包含了大统一场方面的问题。各种同场质重叠所产生的平衡趋势作用，如引力、磁性、电性、电磁性、强作用、弱作用等。实际上天体、原子、原子核的涡旋浓缩趋势是建交在前者基础上进步浓缩，因此后者质量密度要比前者高得多。浓缩使同类的邻近时，外侧同向重叠趋向邻侧反向重叠的相当于吸引力作用，如万有引力、电磁作用、强作用（附带弱作用）为不同层次、级别的浓缩重叠作用。 涡旋体浓缩趋势垂直自旋轴，并用右手四指向涡旋运动的趋势，大姆指的指向，表示为涡旋的运动方向。当其中心速度与涡旋方向平行时，而处于螺线式运动状态，具有磁性。涡旋体平衡趋势使其又处于交换状态，甚至交换平衡状态。可见交换是建立在涡旋浓缩重叠作用基础上平衡趋势中形成的。涡旋体运动必存在自旋速度与中心速度的正反向，使其沿着圆周或环或弦或圈态等曲线运动。如果涡旋体曲线运动刚好是其与核心体浓缩重叠趋势等零，即交换平衡状态时，则处于允许的稳定轨道上运动，并构成稳定的元素原子运动结构状态，即受交换同步及整数倍原理支配。 网友：不知笔者是否对大统一场问题很好地深思过。我认为客观的场本来是统一的，只是人们的认识能力和角度，深度不同把它分立了。统一场为一切可能性的力，力的趋势和交换都准备了“势！”科学研究有待对广义的“势”给出一个定义。一旦“势”给弄清楚了，在不同的条件下，就会必然地呈现为五花八门的力。 陈：微观粒子不同于量子只有平动和周期性变换运动，它比量子至少又多了自旋运动和交换作用，而且不同类型的粒子具有不同方式的运动与交换。ΔE包含能量差或交换频率差或质量乘以速度平方差，那么粒子愈轻，即质量愈小，交换强度愈弱。正如强（交换）作用、电磁（交换）作用、弱（交换）作用间的关系。强作用产生于重粒子之间交换，质量大交换作用强。弱作用产生于轻粒子之间交换，质量小交换作用弱。电磁作用产生于重轻粒子之间交换作用，质量介于两者之间。这样可将三种作用，甚至万有引力等统一于以浓缩为主的交换观念之中，强作用强度设为1，电磁作用则为1/137，弱作用则为10&sup-14。 形成上述强、弱、电磁三类作用统一表达。强度比值是由强作用公式2πf²/hc≈1和弱作用公式2πg²/hc，以及电磁作用公式μce²/2h=1/137等计算得到的，f、g‘荷’或“势”实际上是强、弱交换场质总量，称为强、弱交换荷或“势”，相当于电荷是电场质总量类似，可以用交换场散度描述。电磁交换是重轻粒子间的交换，又与电场与磁场联系起来的公式，比较特殊，但仍跟电荷平方有关，如强、弱场质交换描述参量。如果电磁交换改写成相应关系式，则 2πě²/hc=μce²/2h ě²=μc²e²/4π 其中ě可以看成电磁交换荷或称电磁交换荷。“荷”或“势”为交换总量，其交换强度总量除以球面积，即单位面积交换总量。 网友：精品！！！我对您对力的理解（或者说定义）表示赞同，力的本质就是物体能量的交换或趋势，这就是对经典力学的正确理解和发展。同时我认为所有力现象都是物体运动引起的，其中包括势能也是动能的造成的结果，质量和运动是一切物理现象之根本。 网友：厉害！请问你的那些书籍有地方下载吗？请问电流是由负极往正极走，那么，由有否由正极往负极的回流？ 陈：所问的是引用参考资料中三本专著，《思维工程-人脑智能活动和思维模型》由福建教育出版社1994年出版，共423页，原价10.5元。《物性论-自然学科间交叉理论基础》由厦门大学出版社1994年出版共702页，原价18元。《物性理论及其工程技术应用》由香港天马图书有限公司2002年出版，共550页，原价28元。在厦门大学图书馆一楼华文书店五折以下可以买到，比下载所用纸张还便宜。而且这些图书尚未电子化，暂无处下载。 至于电流是由负极往正极走，这是旧习惯上规定的方向，实际上流动的是反向的壳粒子或电子。有的导体热运动的壳粒子脱离原子核就出现交换不平衡，即带负电性，在电场（或磁场）平衡趋势作用下，往正极递补移动，并构成电流。壳粒虽然只向邻位递补，粒子移动速度不快，但场质相当于整体递补速度，速度极快。如很长队伍一个口令下去，在口令时间里每个人只移一位，相当于壳粒移动，而这个时间里口令传遍整体，相当于场质高速移动状态。即电流相当于壳粒运动，电流周围的场或场质则是高速运动。电源与线路电流构成回路时，电源相当于反向流动。 网友：陈先生的文章（指修改前《质能再论》一文）实在太难看下去了，太没有条理，格式乱糟糟的！请陈先生将论文做成网页格式，然后压缩传到我的信箱，我给你发表如何？（不压缩也行，但一次不要传得太多。要网页格式的，我现在太忙，没有时间做word与ftp格式转换，我的论文还只完成了一小半。） 陈：这是《质能再论》跟贴中提出的意见，现已将《质能再论》段落分开，并在各段落加上小标题，读起来也许会好些。 网友：我原来还认为陈先生的文章有一些道理，现在看起来，也是一本糊涂帐，文章的漏洞很多，我就不一一讲了。比如质量不灭定律的表述方程就有问题，既然是不灭，怎么就等于零了呢？此外能量的分类也有问题。既然将能量分为矢量能，平动和涡旋能是有区别的，最起码平动是对系统整体能量的描述，而涡旋只能定义在局部上。你将这两类能量定义为矢量能，而实际你却将他们看成是标量能。 陈：这是《质能再论》一文跟贴提到的问题。由于此文开头几个公式概括《质能论-非狭义相对论前提的质能理论》一文的主要公式，未加以说明列出，引起了误解。如物质不灭律Δm=ΔΣmi=0中的Δm是指系统总质量改变量等零，即质量不变，根本就不是质量等于零。各种能量，如动能、自转能、位能、内能等是跟某些参量有关的，甚至由这些有关的参量定义的。而参量通常有标量（纯粹数量值）与矢量（包含数量值和方向两者）两大类，由矢量定义的能量称为矢能，由标量定义的能量称为标能。 位能由相对距离定义的，内能由温度定义的，而距离、温度是标量，因此位能与内能属于标能。平动能由速度定义的能量，自旋（涡旋）能由角速度定义的能量，而速度、角速度是矢量，因此动能与自旋能属于矢能。矢能不是说其能量是矢量，而是其所包含的参量是矢量，矢量的平方也是标量，因此矢能实际上矢参量的平方有关的。如平动能与速度平方，自旋能与角速度平方有关的。 网友：不知你说的“楼主”是指谁，可惜我的文章又不长。我很喜欢别人指出我的错误之处。我喜欢猎奇，什么都想介入，又什么都不精。诚望在物理学上多多指教！请指点我所猜想的四种“光子”？ 陈：物性理论把实物（包括天体、物体、粒子等）与场内物质，简称场质（包括光、热、电、磁、引力场、强作用场、弱作用场等）都是物质，是不同的物质形态而已。光子是高速运动的周期性变换粒子，实物对光的吸收和辐射就是光子转换过程，光子在簇射中生成正反电子与正反电子湮没成光子过程也是光子转换过程的例证。这已在其它论文中专门论述了，这里不再重复。把光子分成四种是否多此一举呢？笔者认为没有必要。 网友：我对光子的理解是：光子有正，反，虚，实四种。光子大量存在于原子及核内，电磁波中只有极其稀少的实光子，基本都是虚光子（能量的波），它们并非就是光子。不过，我对电磁波的基础知识知之甚少，有谁能介绍一些要领？引导大家深入讨论。佛家有句话：”所知障”，知识多有多的好处，少有少的好处，知识多了，往往要维护既有的阵地。 陈：笔者认为假设光子正、反、虚、实四种是多此一举，光子是原子壳层粒子跃迁时才形成的高速运动粒子，并非事先已存在于原子中。电磁波也是如此，只有电容与电感等器件组成振动线路，通电后形成周期性电场与磁场变换，这种电磁周期性变换可通过导线辐射高速运动电磁波。一旦停电，电磁波辐射也随着停止。电磁波不是事先存在于线路中，而是通电后形成的。 网友：将光子的能量进行分解更是离奇，在你的理论中光子似乎有质量了，不然你为什么要这样定义。既然等于零，何来不灭？ 陈：笔者根据质能关系原理，有能量就有质量，认为光子有质量。而且认为光子能量不是单一种，而光子总能量是包含平动能与周期变换能两种能量之和。光子与其它场物质都是物质，具有质量的，从来不认为它们质量等零，也就跟物质不灭一致的。这里顺便说一下的，不要把质量改变等零，当成质量等零，质量改变量等零，恰恰是质量不变的意义。 网友：至于你将光子的能量定义为：HV+E，这是不妥的，要么是两者之一，你的定义有多此一举的嫌疑。没有必要。 陈：光子总能本来就是由平动能与周期变换能两种能量组成的，不能削脚适履方式来定义的。这不是多此一举，完全是有必要的，否则无法真正反映光子属性与解释光子所产生现象，因为平动能与周期变换能是性质不同的两种能量，是所体现的粒子性与相干（波动）性现象根本所在。 网友：如果你一定要分平动能量和涡旋的能量的话，你可以将两者与惯性质量与电磁质量对应起来。但是否有电磁质量还是一个问题。在微观情形下我们考虑粒子的质量，我们是不区分这良种质量的，而是用一个总的质量来替代他。 陈：笔者的理论就是光子存在部分平动与涡旋周期性变换运动所具有能量称谓周期变换能，它与另部分平动能合起来为其总能。光子周期性变换能中，涡旋运动变化对应于磁性变化，而另一部分平动运动变化对应电性变化，从而部分平动与涡旋周期性变换实际上就是电性与磁性周期性变换。光子有能量，也就有质量，从而电性场质与磁性场质同样具有质量。电与磁都是高速运动物质形态，而质量是物质量的量度。 网友：你应该从物质不灭定律推导出Ｅ＝ｍｃ²才对！ 另网友：这你就不懂了，做上述的考虑是对的，但是陈先生似乎对质量的概念并没有完整的把握。 网友：chenshuxuan：你好！我认为Ｅ。＝ｍｃ²＝ｍυ²／２这个等式存在问题。首先ｍｃ²中ｍ是运动的惯性质量，而ｍυ²／２中的ｍ则是静止质量，是不能直接画等号的。其二前者是静止能量或者说是质量ｍ所具有的最大能量，后者是说质量为ｍ的物体以速度υ运动时，需要从环境获得的能量。因此你的结论：物质极限速度是光速的１.４１倍”是可疑的。 另网友：WN的发言我同意 陈：这里涉及对质量的定义与理解。笔者理论对质量定义非常明确，即物质量的量度，而物质不灭性就是物质可比较量度的坚实基础。因此不管mc²式中质量m，还是mυ²/2式中质量m都是物质量的量度。惯性质量与静止质量概念都来自相对论，为了使其时空也适用牛顿力学公式，而得出 m¹=m/√(1-υ²/c²) 为了避免光速惯性质量出现无穷大，而假定此时静止质量等零。实际上笔者在许多论文中已经论证了这个问题。相对论这个质量系数是因为没有考虑极限速度，加速度等零，引起的问题。 网友：chenshuxuan你好：关于“光子系统的平动能只恒定地为总能一半，另一半跟其内部变换频率有关的标能ｈν／２”不知有何理论根据？ 陈：这涉及到对动能和量子周期变换能定义的问题，请参阅《质能再论》一文。光子周期变换频率为ν，周期为τ，真空中速度为c，光子磁性（涡旋）相邻峰值间距为λ=cτ=c/ν，根据德玻罗意波动式，动量关系为p=mc=h/λ，可推得 mc²/2=pc/2=(h/λ)(λν)/2=hν/2 因此光子平动能等于周期变换能，各占总能一半。光了总能为 mc²=mc²/2+hν/2=hν/2+hν/2=hν 表明相对论光子能量表达式与量子论光子能量表达式统一的两面。 网友：先把“光子”概念搞清楚。“这个关系是光子运行过程中因周期性地跟周围场质变换或交换而转化为场物质...其周期变换能逐渐转化为平动能而使变换频率降低”。照此说来，光子就成了核心问题。我想听听笔者，或网友们给“光子”给出一个解释。 陈：通过上述对光子论述，应该说“光子”概念相当清楚了。光子是磁场质（涡旋）与电场质（平动）周期性变换，在其空间行程中就有磁场质（涡旋）周期变化，不同位置上磁场质（涡旋）的量是不同的。光子从光源出来后在愈来愈宽广空间运行，不但光子数密度愈来愈小，而且运行中涡旋运动愈来愈弱，往平动运动愈来愈强方向变化。这是天体光源远距离运行产生红移根本原因。 网友：我估计你在物理学上是有考究的。你可否简要介绍点电磁波知识？ 陈：有兴趣的话，可参阅近作《场质论-场物质运动本质》与《电磁体的运动与控制应用》两文。 网友：请问：元素与原子之间有什么不同？ 陈：原子通常是指单个有一定化学结构的粒子，而元素是指化学结构相同粒子的一类集合。如氢原子是外壳层分布一个壳粒的单一粒子。氢元素是外壳层具有稳定地分布在一个壳粒的同类原子的集合。 网友：chenshuxuan你好：何处寻找《质能再论》原文？陈老师发的这篇贴子（指《电磁体的运动与控制应用》一文）比以前的容易理解多了，公式少，说明多，有人给免费上物理课，占个第2排座先对眼睛有好处。 网友：点头同意中不过我觉得更重要的一点是因为以前有学过电磁，接受起来比较容易，这个是我看到现在，最容易理解的一篇.总算还有点明白阿！ 网友：不懂其实你跟我也差不多，因为两条永不相交的直线是平行线，写得不错，谁来解释一下啊？看得懂的，好像都在潜水！除了公式，也只能理解一小部分。好长哪！你在写报告呀？不过经典，先存下来。大部分我认同。我相信唯物观点：物体、空间、运动三要素。 陈：几位网友比较喜欢较通俗易理解的论文，这可以理解的。但作为科学探索往往很难采取纯语言表达，通常一个公式要用一大堆话描述，仍然不清楚、不精确，这就是数学应用有时是必需的道理。物质（质量）、运动（能量）、时间、空间确实是基本要素。

作者: chenshuxuan 时间: 10.1.2006 07:47
四答网友某些问题 陈叔瑄 “北京相对论研究联谊会网站”是个颇有学术探讨深度的活跃网站，许多网友提出不少很有意义问题。 网友：火星的一号天然卫星，公转正在加速，也就是向下落。你的理论如何解释？ 陈：此问题已在“答网友某些问题”作了解答，这里不再重复。 网友：陈先生:你好!感谢你的回答。“火星的一号天然卫星属于涡旋运动中尚未处于平衡稳定状态的卫星涡旋体，在平衡趋势中轨道还在缩小，即向下落趋势，直到与火星交换平衡为止。相信总有一天，该卫星会处于稳定平衡状态。不过不是人寿命范围能测量到的。火卫二与其它卫星属于已处在稳定平衡状态，因此没有下落等问题”也算无奈之下的一种解释。 网友：机械式的认识空间和物质，请问什么是能量，没有空间也有能量，那物质的惯性那里来? 陈：能量是物质运动的量度，但物质运动是多种方式，不同运动方式构成不同能量，可用不同参量定义的。而参量有矢量的与标量的，所定义的能量分别为矢量性能量与标量性能量。矢量具有明显空间属性，如平动能、自转能等，而标量通常没有明显空间属性，如温度定义的内能。物质的惯性是指维持运动的属性，在机械运动中，外力等零或外力平衡时，机械维持静止或匀速直线运动，谓之机械惯性或狭义惯性。这类惯性不能随意替代所有其它运动状态，如温度所定义内能的运动。 网友：在自然界力的作用形式是多种多样的，很难归纳甚至也许不能归纳。 陈：是的，在自然力的作用形式是多种多样的。从力本质是能量趋势与交换观念就是自然力的作用的归纳结果。其详细内容在《质能再论》、《力的本质是能量交换和趋势》等文都有所阐述。 网友：物理学的最基本方程不应该是写成力的表述形式。而应该写成“能”的形式。 陈：笔者赞成这个观点。笔者的著作与论文的基本公式或方程均以能量表达，力用动能的梯度来定义描述的。 网友：从整个物理学体系总体来看，场的地位与力的地位等同，他们都不是描述物理学体系最基本的东西，而是一个派生的物理量。物体之间的作用发生在空间，只要该空间有能量差，就必然存在有作用。作用的目的是使得该空间达到一个平衡的状态。 陈：笔者同意这个观点，场与力都不是描述物理体系最基本状态或物理量，而是一个派生的物质运动状态或物理量。运动量的量度的能量与物质量的量度才是最基本物理量，加上空间与时间最基本物理量构成物理学体系最基本参量。力可定义为动能改变量对相应空间位移比值或梯度来量度的。场与场物质是对高速物质运动参量空间描述相当于流体力学欧拉描述法与朗格拉日描述法所表示的运动状态。 网友：我看了陈先生的文章，有很多观点是正确的，但是少了一个很关键的东西，就是系统的对称与破缺的观念。不了解上述观点，你很难完整地去理解关于能量交换的实质。 陈：确实存在缺少破缺观念的问题，不过笔者把对称趋势观念跟物质运动的均匀、平衡趋势一起作为《物性论》基本原理提出来的，涡旋体平衡产生变换、交换、递换，物质系统的交换或递换对称趋势产生生长。对称趋势又受到外部条件各向不完全对称或一致，而出现系统不对称或破缺状态。如果系统缺破用以描述系统不均匀、不平衡、不对称状态的观念的话，那么我们看法基本一致的。 网友：物理学的许多作用形式也不能完整的把握。大统一场的追求，还是很有市场的，也是很有可能实现的。“能”的表述简单些，但不可能是根本的。 陈：前半段话笔者大体同意，而后者不见的。“能”的确实在较统一理论表述简单些，也是根本的，因为物质就是以运动（变化）形式而存在的，能量是物质运动量的量度。因此“能”是很根本的物理量。 网友：“能”的本质是什么？能频关系中，“频”从何而来？“频”只有数学上的意义，没有物理意义。问“频从何来”就好比在问时间从那里来？没有什么意义吧！ 陈：已经说过了，“能”是物质运动量的量度。能频关系是来自于量子论，普朗克黑体热辐射公式引出的，后来爱因斯坦光电效应进一步明确的关系。以及后来在此基础发展起来的量子力学使用的能频关系，都没有“频”从何而来答案。《物性论》则提出量子是周期性变换粒子，因此就存在周期及其倒数频率，而且变换能用其频率来定义的。可见“频”来自于物质粒子周期性变换或交换运动，并且变换能与交换能都跟频率有关，这跟动能与速度关系，转动能与角速度关系类似。而跟时间不同所在。 网友：宇宙就是一个连续介质。除此之外，还能有什么更好的模型？ 陈：宇宙是一个怎么样连续介质？是静止连续介质，还是运动的连续介质？在《物性论》看来宇宙没有绝对静止物质，万物都在运动。如果介质在运动，那么介质流向何处，又来自何处，《物性论》认为运动趋匀而使宇宙介质各向机会，即同时存在正反向运动，其连续性必转化为涡旋运动，涡旋运动趋匀又使其浓缩成体。涡旋体平衡趋势，又使其跟周围形成交换，即涡旋体与周围运动介质交换而存在的。这样宇宙是运动介质与大量涡旋体不断交换演变中而存在的。这才是宇宙基本模型。 网友：陈先生好！看到您上面的观点很受启发，希望能与您讨论下列这个问题： 1、设质点在外力作用下，从速度V加速到V'，根据动能定理： ΔEk=(1/2)MV'V'-(1/2)MVV (假定质点的内能及势能不变) 又设在该过程中,质点与环境交换的能量为ΔE. 问: ΔEk=?=ΔE 式中ΔE满足日常语言中所说的能量一词的定义，它是指物质的多少或物质的数量一类东西的体现，质-能当量方程进一步告诉我们，它与日常语言中所说的“质量”的意义相当，是不随参考系变化的客观物理量，而且，它可以用仪器直接测量，因此ΔE在物理学有它相应的位置。 2、而质点的动能增量ΔEk除了动能定理所赋予它的意义外不再有别的意思，即动能是物体机械能运动的一种度量，它不仅表示机械运动的强弱，而且可用以研究机械运动与其他形式的运动之间的转化。由于动能定理服从力学相对性原理，因此动能的定义规定了他们的计算在不同参考系中有不同的结果，即动能增量ΔEk的计算依赖于参考系的选择。 由此可见，ΔE和ΔEk分别由不同的定义得出，属于不同的概念，而且它们都是可测的。现代物理学却认为二者仅是对同一件事的不同描述，以便认为它们的相同性却是不说自明的。 3、我曾做过这样的游戏：随意指定ΔEk=ΔE在某惯性系中成立，而在一般惯性系中不成立，同样能正确求解牛顿力学的习题。（这是因为在相互作用问题中，动能的不足恰好由动量补上，从而达到动能动量“双守恒”）。然而，在相对论中，只有优先假定“ΔEk=ΔE各系成立”才保证质速公式在参考系置换后不变。 陈：1、上述问题主要是指动能改变量与总能（或质量）改变量是否相等问题，外力作用实质是能量交换，交换结果受力物体动能改变ΔΕk，这跟总能量或质量改变量ΔΕ=Δmc²，其它条件一样，那么《物性论》认为它们是相等的。 2、同一物体动能量值与所选择参考系有关，但动能增量对位移增量之比所定义的作用力等零，即一样的，而动能增量ΔΕk不一定一样的。ΔΕ是总能增量，只要条件一样，两者测量结果是一样的，正如你所述，它们相同性却是不说自明的。 3、ΔΕ=ΔΕk成立是在物体受力作用条件一样时，在此条件下惯性参考系量度应仍然成立。作用力等零，动量守恒，动能也守恒。 网友：地球速度减慢和潮汐的作用也有关系,潮汐运动使一部分动能转化为热能。暂提出这些问题，希望陈先生能够不吝赐教？能量又是什么，概念不清，可能是浪费心血啊，朋友！ 陈：地球速度减慢与潮汐作用或能量转化有关，但不是唯一的。 网友：CHENG的主要思路是对的，但是他对场论了解不多，根本就没有对称与破缺的概念。对于电荷、质量等基本的概念没有一个整体思路，对光子能量的描述离谱，对强和弱相互作用的解释费解。 陈：笔者把对称作为趋匀平衡的基本原理中提出的，即把均匀、平衡、对称趋势作为《物性论》基本原理提出的，质量作为质能关系基本原理中提出的，是整体思路重要组成部分。电荷、光子、强作用、弱作用等本质认识都是由此引伸出来的。破缺倒是没有在笔者论文或著作中提到，不过笔者论文或著作中作为粒子破裂而出现交换不平衡概念提出。但不一定这位网友所认定破缺概念。 网友：chenshuxuan 你好：你说“当所施作用力与摩擦力平衡或所消耗内能足以抵消摩擦能量，而保持直线匀速平动。”我不太理解。我认为内能应该势能是一个性质。它本身是不能做功或释放的，只有当环境发生变化时，势能才能发生改变（以适应新的环境），而释放出能量，只有这释放出的能量才具有做功的本领，而这释放出的能量是不能再称之为势能了。内能也是如此。所以不知你所说的消耗内能是一个什么概念。 陈：这里的内能意义不是仅指位能，它包含所有标量所定义的能量，称为标能。如温度所定义内能是标能之一，靠消耗热量，使水温度升高汽化可以推动活塞做功。 网友：另外“牛顿力学第三定律的作用与反作用实际上是受力物体与施力物体间能量交换，是受力物体得到动能，并以其它能量交换给施物体的表达式。”牛顿第三定律中，如果是完全弹性碰撞两个物体之间是不存在能量交换的。交换的应该说是矢量（能量是个标量没有方向）。对于两个物体在碰撞前后能量没有发生变化，我们怎么得知能量交换？ 陈：是的，能量是标量，但它可以是标参量定义的，也可以是矢量参量定义的能量，不过矢量平方也是标量。两弹性球碰撞若不存在能量交换，球如何碰撞后改变运动方向呢？碰撞中两球交换能量才迫使两球改变运动方向。 网友：将光子的能量进行分解更是离奇，在你的理论中光子似乎有质量了，不然你为什么要这样定义。 陈：此作质量不灭性，并不认为光子质量等零，平动与涡旋运动都是用矢量定义的物质系统局部能量，只有总能才是系统整体能量。光子质量等零概念来自于相对论（电磁场）时空下也能满足牛顿力学公式，所引出惯性质量。相对论为了避免光速时惯性质量无穷大，假设静止质量等零的。参阅《矛盾等价原理》一文。既然等于零，何来不灭？至于你将光子的能量定义为：HV+E，这是不妥的，要么是两者之一，你的定义有多此一举之嫌。没有必要。 网友：如果你一定要分平动能量和涡旋能量的话，你可以将两者与惯性质量与电磁质量对应起来。但是否有电磁质量还是一个问题。在微观情形下我们考虑粒子的质量，我们是不区分这种质量的，而是用一个总的质量来替代他。 陈：在《物性论》看来，运动是物质存在方式，运动量与物质量的量度分别为能量与质量。只要有能量的所在就有质量存在，即满足新意义下质能关系。物质平动与涡旋运动量度分别为平动能与涡旋能，具有质量的。场是物质高速运动状态一种描述，电磁场也是物质高速运动形态之一，同样具有质量或质量密度或能量密度。 网友：WN ，你应该看一看这篇文章，他对能量的理解正是我们这些天争论的问题。当然他仍然有量子力学的痕迹。另外对测不准原理的解释也不是很准确。 陈：笔者不知你们争论什么？但《物性论》把量子力学基本关系看成其特例，解释有所不同，是自然的。 网友：天体的转动是冷量压力推动的，惯性匀速运动的说法是错的，是不存在的。 陈：在《物性论》看来，天体旋转不是什么‘冷量压力推动的’，而是正反平动矛盾引起的涡旋运动，而且把平动、涡旋、周期变换看成宇宙最基本运动状态，都具有惯性。匀速直线运动只是宏观物体外力平衡时的运动状态。 网友：自然界间第一力，是冷能量流向热能量区形成的冷量压力和热能量流向冷能量区形成的热量压力。冷热能量产生了“压力”力是有方向的，力的方向是压力推力不是引力拉力，自然界间不存在引力。请随便的，使劲的反对我吧。（曹俊丰） 陈：这种独特见解在某种意义上与笔者场物质叠加产生作用观念有些类似，引力实质是叠加场物质‘压力’。不过‘冷能量流’通常来自于涡旋运动能密度趋匀过程中形成的。‘热能量流’通常来自于高温物体自动流向低温体的热量。 网友：你应该从物质不灭定律推导出Ｅ＝ｍｃ² 才对！ 网友：YANG这你就不懂了，做上述的考虑是对的，但是陈先生似乎对质量的概念并没有完整的把握。 陈：你俩提法笔者在研究《物性论》时已遇到过，因此质能关系原理的前半段加上物质不灭性等基本属性，而且质量定义为物质量的量度，能量定义为物质运动量的量度的意义上使用质能关系式的。这样才把物质不灭性、能量转化守恒、质量或能量可线性叠加等作为此原理推出的子原理。 网友：chenshuxuan：你好我认为Ｅ。＝ｍｃ²＝ｍυ²／２这个等式存在问题。首先ｍｃ²中的ｍ是运动的惯性质量，而ｍυ²／２中的ｍ则是静止质量，是不能直接画等号的。其二前者是静止能量或者说是质量ｍ所具有的最大能量，后者是说质量为ｍ的物体以速度υ运动时，需要从环境获得的能量。因此你的结论：物质极限速度是光速的１.４１倍”是可疑的。 网友：WN的发言我同意 陈：你们提的是现有物理的观念，在《物性论》看来，‘惯性质量’与‘静止质量’都是物质量的量度，都是相当于宏观物体用天平比较量度的质量，太大的天体或太小的原子等可通过质能关系式换算得到的。如果质量问题解决了，得出物质极限速度是光速的1．41ｃ倍便可成立。 网友：chenshuxuan你好：关于 “光子系统的平动能只恒定地为总能一半，另一半跟其内部变换频率有关的标能ｈν／２”不知有何理论根据？ 陈：它的根据是从是从质能关系原理Ｅ。＝ｍｃ²与光子是周期性变换的粒子，其变换能定义为ｈν/2，且λ=cτ=c/ν，p=mc=ｈ/λ，得出 ｈν/2=ｈc/2λ=mc²/2 Ｅ。=ｍｃ²= mc²/2+ｈν/2 网友：chenshuxuan 你好：何处寻找《质能再论》原文？ 陈：在光明网、中国教育网、BBS、北京相对论联谊会网等都可查到。 网友：能推导出时钟走慢规律吗，能解决双星进动问题吗，能够推导出 Maxwell 方程组吗？ 陈：《物性论》一书与笔者一些论文有在新意义基础上提到这方面问题。 网友：旋涡体外测速度慢，内测中心区最快。这是事实，看我的冷量压力论就知到了。论坛里有（曹俊丰） 陈：不要把地面已经处于交换平衡分子所结成的，并在地面处于相对静止的物体或液体，在外加力矩下所做的实验，来代替宇宙物质自然运动状态。 网友：元素与原子之间有什么不同？ 陈：原子通常是指单个有一定化学结构的粒子，而元素是指化学结构相同粒子的一类集合。如氢原子是外壳层分布一个壳粒的单一粒子。氢元素是外壳层具有稳定地分布在一个壳粒的同类原子的集合。 网友：从静止光源产生的光子到光子具有光的速度，光子是否有加速度？光的速度为什么这么稳定呢？光的速度怎么产生的呢？产生光的速度要有一个过程吗？还是没有过程？产生光的过程是不需要时间的吗？有没有这方面的实验说明？ 陈：从静止光源产生光子过程是原子壳粒从高能级跃迁到低能级时辐射的量子，这其中的机理，物理学从来没有回答。与其说加速，不如说是能量变换，或者说壳粒子跃迁时其周围场物质生成微涡旋运动，并以周期性变换辐射出去。这期间变换中含有加速过程或产生过程的，产生光子过程不是没有时间，因为从其在光滑作用下相位与方位调整得到证明，否则光子就不会出现干涉与衍射现象。具体解释在《物性论》与笔者从多论文中提到。 网友：如一杯热水要散热，不能归结杯外之水的加入吧？地面上运动物体变慢，不能归结为有物体加入吧？当然，也不能排除外面物体的加入，但是加入物体的量有多少？作用有多大？值得讨论。 陈：一杯热水散热是热力学第二定律，即《物性论》趋匀平衡原理热力学特例自然现象，并非一定要杯外之水加入的现象。地面运动物体变慢是周围其它物体对其摩擦生热，即趋于相对地面静止平衡引起的现象。说明能量趋匀平衡过程是能量流动或转化的过程。摩擦力的大小可以有动能对位移微商来量度的。

作者: chenshuxuan 时间: 10.1.2006 07:56
五答网友某些问题 陈叔瑄 网友：拜读陈叔瑄《力的本质是能量交换和趋势》后的问题请教：1、“宇宙物体几乎没有孤立存在，总是跟周围物体不可分割地联系在一起，并一起作整体运动”，此判断有一定的道理。请教：此判断是前人的结论，还是您的创新思想？事实根据是什么？ 陈：此判断是《物性论》与此文根据其理论体系产生的判断，没有直接引用其它著作。但在其它论著中也有类似提法，如一些辩证法著作从哲学角度阐述过类似问题。 网友：2、“当所施作用力与摩擦力平衡或所消耗内能足以抵消摩擦能量，而保持直线匀速平动”。牛顿第一定律的内容是物体不受外力或和外力为零时保持静止或匀速直线运动。请问：若一物体未受外力作用，它究竟是相对周围物体总保持静止呢？还是也可以保持匀速直线运动？ 陈：这句话指的是地面物体，而地球表面物体处于交换平衡状态，是相对静止，但它跟地球一起作自转与公转运动的。因为没有绝对孤立而没有相互联系的物体，也就没有未受作用的物体，只有作用平衡或交换平衡的状态，在此作用下物体作惯性运动，包括静止、匀速直线运动。 网友：3、“第三、当F等于零时，速度等于零或常数，即保持静止或匀速直线的惯性运动，为牛顿第一定律”与1之间是否自洽？ 陈：是能够自洽的，因为它是在牛顿第二、三定律一定条件成立的。 网友：4、“进动”和“章动”是什么概念？ 陈：在旧理论力学中定点转动引起进动与章动概念，但没有进动与章动产生原因，即没有其动力的阐述。这篇论文指出了定点转动中的进动与章动产生原因及动力，如《力的本质是能量交换与趋势》所述。 网友：5、“运动的自旋体的核心速度与其自旋两侧速度叠加必存在同向侧和反向侧”这句话怎样具体、形象地进行解释？ 陈：中心运动的自旋体的边缘转速来看，如旋转的圆圈上线速度，其中心以某一速度运动，此速度的两侧圆圈上线速度，必有一侧线速度与中心速度相同方向，另一侧线速度与中心速度方向相反。两侧线速度叠加上中心速度运动的。 网友：6、“这就是圈体或弦存在的根据，也是三旋运动存在的根源”。圈体、弦、三旋运动在文章指的是什么？暂提出这些问题，希望陈先生能够不吝赐教？ 陈：三旋运动指的是王德奎著的《三旋理论初探》中面旋、线旋、体旋运动，圈体与弦也是三旋运动引伸出来的概念，类似圆周运动概念。 网友：尊敬的教授：您好！我是一位教师，在教学过程中遇到了一些理论物理学中的基础问题。17年来，我先后查阅了大量的书籍和文献并请教了600多位专家,他们对此不熟悉，因此始终没有得到圆满的解答.您在理论物理方面有很深的造诣,因此特冒昧写信向您请教,殷切地希望您能给予解答，解答其中几个或某个问题亦可。 陈：本人许久没有到网站信箱查信了，前几天偶然到信箱看到此信。谢谢你的信任，我们用所建立的《物性论》作解答，不知能否达到你所希望那样，只能试试看。 网友：(1) 经典电动力学认为加速运动的电荷能够辐射电磁波,而量子力学指出电子在同一能级内做加速运动不能辐射电磁波,能否把它们统一起来?如何解释下面的理想实验：假设真空中有两个物体，一个不带电荷，另一个带有电荷，它们的引力质量相等，分别位于A、B两点，同时由静止出发相向运动，它们所受的力相等。按照狭义相对论，它们的引力质量在任何时刻都相等，引力能量相等，可是由质子组成的物体将不断地辐射电磁波，那么能量从何而来？如果能量守恒把物体辐射的电磁波考虑在内，由于电磁力满足宇称守恒, 电磁波向空间各个方向辐射是等可能，因此辐射电磁波的动量应当为0，由质子组成的物体速度应当大，能量仍然不守恒。现代物理学认为光子不带有电量，可是电荷之间的作用力通过交换光子实现，如何理解这一关系呢？洛伦兹变换变换中的奇点如何解释，笔者认为光子应该带有电量，只是太小，实验中可能观察不到，这样便可圆满解释洛伦兹变换中的奇点问题。现代物理学认为中微子具有引力质量,但运动速度等于光速，如何利用洛伦兹变换解释这个问题，如果是亚光速粒子，宇称守恒与宇称不守恒矛盾，如何解释？引力场与电磁场的传播速度相等，在此背后是否有更本质的内涵？ 陈：经典电动力学与量子力学分别跟相对论与量子论密切相关的。它们从各自假设出发引出各自理论体系，本来就没有什么联系。并出现你所述的不调和矛盾，正是这个矛盾推动着20世纪末与21世纪初物理学前沿理论的研究。《物性论-自然学科间交叉理论基础》就是在此背景下出现的理论尝试。此论认为作用力本质是物体间能量趋势与交换，原子核与周围壳层粒子交换量子而连结成体的，而且交换就有交换频率，只有核与壳粒交换频率整数倍的那些稳定轨道运动，如《原子结构新论》和《原子结构新论应用》两文所指出那样。而电实际上是原子或原子核破裂后出现破裂粒子各自交换不平衡的一种现象，即破裂粒子周围出现不同的交换不平衡暂态的加速运动场物质，只有此类粒子在导线中周期性往返运动时才辐射电磁波，如《场质论-场物质运动本质》所述。《物性论》证明了圆周运动实际上是动能守恒的一种运动方式。你所述问题跟经典的电、磁、光观念缺陷密切相关的，电是什么？如果电是物质一种运动状态，那么电是物质怎么样运动状态？经典电动力学或普通电学从来没有明确的解释，也就无法解答你所提的问题。。 网友：（2）在狭义相对论中，根据洛伦兹变换运动物体的长度在运动方向上收缩，是观察效应，还是本质规律，是否具有累积效应？假设一个物体在运动方向上的长度为l，开始由静止做加速运动，当速度达到0.99c时开始加速直到静止，那么开始与最后的长度是否相等？如果相等说明不具有累积效应，可是时间变换也符合洛沦兹变换，为什么现代物理学的实验证明（譬如μ子绕地运行）具有累积效应？时间与长度的变换符合洛沦兹变换如果仅仅是观测效应，显然不符和爱因斯坦的哲学观——“有一个独立于知觉之外的客观世界是一切自然科学的基础”，您如何理解这个关系？您如何理解双生子佯谬和潜水艇悖论？笔者重新分析了洛伦兹变换，说明了其真实含义，使狭义相对论时钟收缩效应与广义相对论的时钟收缩效应统一在一起，圆满地解释了双生子佯谬和潜水艇悖论，说明了相对性原理正确的原因,不知是否正确？ 陈：在《物性论》理论中相对论时空实质是场描述的时空，如《质能再论》一段所述，引入这段说明之。对于参照系设在光源上光量子（场质）与场速度一致，但相对光源以速度υ运动的参照系，光量子（场质）运动速度或平动能，甚至变换能不变的。而参照系或场平动能量的量度少了一项坐标相对运动引起的动能mυ²/2，如果变换能hν/2=mc²/2=m(dι/dt)²/2也不变，那么 m(dιˊ/dtˊ)²/2=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²-mc²/2-mυ²/2 =mc²/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²)/2=m(dι/dt)²(1-υ²/c²)/2 dιˊ/dtˊ=(dι/dt)√(1-υ²/c²) 当dtˊ=dt， dιˊ=dι√(1-υ²/c²) 当dιˊ=dι dtˊ=dt/√(1-υ²/c²) 此关系等效于相对论的时空关系或罗洛兹变换。表明相对论的时空是场的时空，因此所谓物体的长度在运动方向上收缩，是场描述属性引起的特性。 网友：（3）根据相对论空间与时间是密不可分的，笔者认为空间与时间是等价的，并假设1s=3.0×10^8m,这样可以把国际基本物理量减少1个，并在此基础上根据量纲得到了质能方程，不知是否正确？ 陈：如果相对论时空是场描述的时空，尤其电磁场时空虽然密不可分，这也是场描述属性的决定的。如速度与质量、能量、时间一样是指空间上一点某时刻的参量，其值跟相对光源运动参考系有关，并随参考系速度变大而变小，若时间不变，位移则缩短。不管从什么角度来看，空间位移与时间不能等价的，其属性完全不同。时间是标量，单一方向前进的，而空间位移是矢量，可以取任一方向或正反方向。 网友：（4）爱因斯坦一直把相对论称为场论，而人们总是把相对论称为研究时空的理论，那么场和时空到底时什么关系？笔者认为场的本质时时空，是相对时空，在此基础上分析了暗物质与暗能量的问题，从根本上否定了宇宙大爆炸理论； 陈：爱因斯坦把相对论称为场论是名符其实的。上面已阐述了相对论时空是场描述的时空。场本质是场物质运动状态的描述之一，所谓场物质就是指高速运动状态的物质，不同的场物质运动状态就具有不同性质的场。把相对论称为时空理论是不妥的，有被扩大化之嫌，因为时空不仅是场描述时空，还有牛顿力学描述时空与《物性论》描述时空。所谓暗物质与暗能量实际上涡旋运动的早期产物，天体就是由这些暗物质与暗能量长期演变而来的。 网友：（5）现在物理学的理论时根据对称产生的，可是我们周围的世界又是不对称的，李政道教授把分立对称性失效的原因列为21世纪科技界面临的四大难题之一,您如何理解这个问题呢？笔者根据相对绝对论和现代科技理论提出了对称的相对性与绝对性原理，不知是否正确？广义相对论认为一切参考系都等价，无法确定整个宇宙的运动状态，可是大爆炸理论却认为这个宇宙处于膨胀阶段，如何理解这一关系？ 陈：我们周围世界物质运动是不对称趋于对称，又由于环境各差异而处于不对称。如植物生长总是沿着垂直地面轴前年左右各向生长趋势，但由于地势、水流、阳光、磁场、肥料等不同，使其各向不完全对称。又如动物生长总是左右对称生长，实际上从对称到不对称，再到对称的生长过程，使鸟儿能平衡飞翔，鱼儿能平衡游泳，人能平衡行走。可见对称趋势与平衡、均匀趋势一样是物质运动变化的基本动力，但环境条件或趋势过程矛盾而出现不对称、不平衡、不均匀，但趋势又使其往对称、平衡、均匀变化。可以说平衡对称趋势是绝对的，不平衡对称是相对的。宇宙天体以涡旋浓缩为主，膨胀爆炸为辅的周期演变过程，如《天体周期演变论》所论证那样。 网友：（6）电子的电磁质量问题。现代物理学认为电磁质量是引力质量的一部分，笔者通过十七年的思考后认为电磁质量不可能是引力质量的一部分，原因有六个方面：第一，物体的静止质量是内禀的，是个常数，有人认为电磁质量是应该与静止质量有关的，电磁场的能量由电荷决定，电量与带电体的运动状态无关，引力质量与运动状态有关。当电子加速运动的时候，其电量是不会改变，所以其电磁质量不会发生改变，电磁质量不满足Lorentz transformation，因此把电磁质量作为引力质量的一部分存在着不协调性——只要维持电子电荷值不变的观念，这个问题不管怎么也解释不通。这中间，要么质速关系式错了，要么就是电子电荷值不变的信念错了，然而这与实验事实又高度一致。由于公式E＝mc²，物体的引力结合能具有(负)质量，因而系统总质量不等于各部分质量之和．而在麦克斯韦理论中，作为线性理论的直接结果，电荷(类比于质量)是严格可加的． 陈：你所提问题有道理的，这类矛盾更加深《物性论》所认为的电荷可变和暂态性观念，正是你所怀疑的电子电荷值不变的信念错了。质量是物质量的量度，可用天平比较量度的，而且它又与能量成正比的，即公式E＝mc²所表达。这样有能量或能量改变所在就有质量或质量改变，引力是场物质一种运动状态具有能量，也就具有质量，运动状态改变相应能量与质量作相应改变。同样电磁是场物质另一种运动状态，具有另一类能量与相应质量，其运动改变，相应地能量与质量也作相应改变。两者是不同状态运动的质量，都会随能量变化而变化的，电荷不变性观念可以休也。实际上电荷不变性只是一种假设，谁也没有真正验证过。 网友：第二，电磁力存在吸引与排斥两种状态，只有物体带电时才有，而引力是永远存在的；电子、质子等带电粒子之间的电磁力远大于万有引力，电磁质量远大于引力质量，电磁质量不可能是引力质量的一部分；电子激发的电磁场的能量小于电子的电磁质量，正如物体激发的引力场能量小于引力质量的能量一样。根据质速关系引力质量可以连续变化，而电荷和电磁场呈量子化分布，现代物理学未让量子力学进入的唯一领域是引力和宇宙的大尺度结构，将引力场量子化遇到无穷大的困难。重整化可以消除无限大的问题，但是由于重整化意味着引力质量的作用力的强度的实际值不能从理论上得到预言，必须被选择以去适合观测，因此重整化有一严重缺陷。目前要取得进展，能够建议采用的最有力的方法，就是在企图完成和推广组成理论物理现有基础的数学形式时，利用纯数学的所有源泉，并在这个方面取得每次成功之后，试着用物理的实体来解释新的数学特色。 陈：上面已提出引力与电磁是不同场物质运动状态，其质量是各自独立的，不是谁包含谁的问题。《物性论》认为原子壳层结构的电磁交换是原子核与壳粒子交换频率整数倍的那些轨道，即一定能级上运动才是稳定的。对于宏观物体交换频率大且杂，它们之间作用失去交换周期性与轨道能级性。因此对宏观物体周围引力场量子化没有意义，重整化完全是多此一举。 网友：第三，电磁质量具有正负，电磁质量应当相反，而物体的引力质量无此区别。电荷分为正负，但电场的能量密度却总是正的，所以积分得到的电磁能量总是正的，因而电磁质量也总是一个正值。根据牛顿第二定律，惯性质量是表征当物体受到外力作用的时候，物体运动状态改变的难易程度，即物体保持原来运动状态的本领大小的物理量。这个和电荷的正负无关，所以正负电子可以具有相同的惯性质量。当正负电荷中和的时候，电磁质量增加，引力质量没增加，但正负电荷中和会释放原来具有的电势能，即原来的电磁质量会转化为别的能量，如正负电荷中和释放两个光子，则原来的电磁质量就转化到了光子中。那么转化的机制是什么？同种电荷的电磁力相互排斥，异种电荷的电磁力相互吸引，电荷之间的作用力依靠电磁场来传递，为什么电磁场的能量都是正值？一个中性原子的电磁场的能量为0，说明正负电荷激发的电磁场的能量相反。 陈：《物性论》粒子带电性是原子或原子核破裂后粒子周围场物质处于不同的运动状态。基本是粒子周围场物质向心运动与背心运动状态，即质量递增与递减的正、负状态，这两种状态是正、负电存在的根源。这里要注意的能量虽然只有正值，但能量的改变量则有正负值。由于带电体周围是向心与背心加速场物质运动，其重叠作用如《论电的可变性与暂态性》一文所描述。而引力场物质总是向心运动状态，它通常与辐射量子处于交换状态。 网友：第四，Einstein的广义相对论是引力理论，把引力场量子化给出引力场的量子成为引力子，它应具有自旋为2，和lectriec field 的量子——光子性质很不相同。近年来理论上对超对称性的探讨提供了新的可能性，超对称性在自旋不同的粒子间建立了联系，因此就有可能把引力相互作用和其它相互作用联系起来，通过超对称性建立的四种相互作用的统一理论称为超大统一理论。但是根据对称的相对性与绝对性原理，超对称的工作是没有止境的。超对称要求除引力子外，还应当有自旋3/2的引力微子存在，但是实验上并没有发现它的存在。另外量子化的引力理论遇到了难以克服的无穷大困难； 陈：上面已提到引力场量子化是多此一举。对超大统一理论没有深究过，不太了解。不过四种相互作用统一在于力的本质是能量交换和趋势，如《质能再论》或《力的本质是能量交换和趋势》两文所描述。 网友：第五，引力质量都占有一定的空间，也就是具有体积，而电磁质量没有体积，因此量子电动力学的点模型观点是正确的。 陈：电磁质量没有体积根据何在？量子电动力学点模型观点为何是正确的？有实验根据吗？在我们看来，不管电荷还是电磁场也都占有空间的。 网友：第六，电磁质量和引力质量可以分离，存在Maxwell理论中脱离物体携带能量的场。最近，法国里昂的科学家发现了有四个中子组成的粒子，又称为“零号元素”。最新的实验表明，中微子具有引力质量，大约为电子引力质量的50000分之一。中微子具有引力质量但是不带有 electric charge——电磁质量。现代物理学认为除了带电介子外，还存在中性介子，其（引力）质量恰好等于或者近似等于（其实相等）带电介子的（引力）质量，性质相似。Einstein指出了波函数坍缩过程与相对论之间的不相容性，Einstein的这一分析是关于量子力学与相对论的不相容性的最早认识。Einstein当时已经认识到 electric charge没有引力质量的问题，指明引力场和lectriec field是逻辑上毫无联系的部分。 陈：粒子带电不带电是根据其周围存在交换不平衡的向心或背心加速场物质否？中性粒子，包括中微子、中性介子等周围场物质处于交换平衡状态，也就不带电，电磁质量为零。但中性粒子不论大小都是浓缩成体的，即使交换平衡，浓缩趋势仍然存在，具有引力或引力质量。 网友：文章首先回顾了惯性质量和引力质量之间的关系的认识，然后分析了经典电动力学和量子电动力学对于电磁质量计算结果的差异，从六个方面分析了电磁质量不是引力质量的一部分，通过把引力质量与电磁质量区分开来，说明了希格斯机制的引入是多余的，希格斯粒子根本不存在,把电量的度量单位库仑与质量的度量单位千克统一起来，从而把国际基本物理量减少为5个，从根本上解决了升降机中静止电荷的辐射问题和狭义相对论中的奇点问题——光子的静止质量问题，提出了Lorentz transformation变换不适用于电磁质量，量子力学的统计观点不适用于引力质量，从根本上解决了“薛定谔猫徉谬”的问题，把质能方程从引力质量推广到电磁质量，预言了新的能量来源，定性地解释了类星体的爆炸，通过电磁质量的量子化解决了夸克禁闭问题，解释了光速不变性原理、光速为物体运动的极限速度的原因与广义相对论的红移危机，说明了引力与电磁力的传播速度相等的原因，预言了光子带有极其微弱的电量、质子与电子辐射的光子的能量相反以及引力波为横波，否定了“超光速问题”，分析了中微子问题、量子力学的基础，根据引力场的space-time本质的观点从根本上解决了Einstein与哥本哈根学派之间关系量子力学基础之间的争论，不知是否正确？ 陈：是的，电磁质量不是引力质量一部分。上述大部分观点我们表示赞同，有些观点，如超光速是否存在，光子是否带电等问题看法则不太一致。 网友：(7) 超导体为何成电阻，目前超导体研究现状如何？现代科学如何认识地磁场形成的原因的，以及磁偏角？波的衍射条件背后是否存在更本质的规律？全反射的本质是什么？能否从光子的角度解释？——波粒二象性，其它波是否也具有全反射，如何应用？全反射现象说明了光在同一种介质中并非一定沿直线传播。能量最低原理认为物体只有处于最低状态才稳定，在这些现象背后是否存在着更本质的规律？ 陈：这些问题涉及理论体系问题，旧理论无法统一解答，正因为如此，推动着新理论产生。《物性论》正是在此背景下，就是企图解决这些或更多问题而诞生的。扼要地说，超导体是某些物质在极低温时粒子近乎不动，粒子周围场物质不是只跟相邻粒子进行交换，而是可以跟整个材料几乎所有粒实现交换，这样电的微细变化立即传递到整个材料，即出现超导体的现象。地磁成因跟其它涡旋成形的天体一样，一类高速微旋化沿轴运动所形成的磁现象，涡旋体运动而使地轴与地磁轴偏离。光量子实际上是周期变换的高速运动粒子，这是光子波动的根源。同步运动光量子束入射到光滑介面产生反射与折射现象，若光量子束从光密介质入射到光疏介质，折射角大于入射角，入射角大到一定程度，折射光量子束的折射角大于介面与其垂直轴间90度，而全部反射，称全反射。 网友：<img src='style_emoticons/<#EMO_DIR#>/musical_note.gif' border='0' style='vertical-align:middle' alt='musical_note.gif' />现代物理学认为弱相互作用和强相互作用只适用于微观世界，可是微观与宏观没有截然的界限，这显然存在着不协调性，而且与宇宙全息统一论的思想不一致。笔者指明了四种相互作用力之间的关系，万有引力与弱相互作用、电磁力与强相互作用是互为反作用力，否定了Big Bang Cosmology理论和黑洞的存在，定性地解释了“DI海格立斯双星进动”问题，对统一场论的研究可能会有所帮助，不知是否正确？ 陈：在我们看来，四种或更多种相互作用力是不同类型粒子或物体间的交换，强作用是重粒子间的交换，弱作用是轻粒子间交换，电磁作用是轻重粒子间交换。引力是涡旋体及其组合的物体间相互作用，实际上电力作用、磁作用与原子内电磁作用又不完全相同，此外还有弹性机械作用、摩擦作用等，它们是宏观物体间不同方式的作用。你将引力与弱作用，电磁作用与强作用列成互为反作用力很不妥，没有任何根据。 网友：顺祝，工作如意，家庭幸福！一位慕名求教者：李学生。

作者: chenshuxuan 时间: 10.1.2006 08:01
试答格罗斯问题 陈叔瑄 本文利用《物性论-自然学科间交叉理论基础》与《物性理论及其工程技术应用》原理试图对格罗斯演讲的25个问题试行解答。这类解答可能很肤浅，但作为抛砖引玉尝试应该还能胜任的。 1.宇宙起源：宇宙学观测表明宇宙是膨胀着的。通过对微波背景辐射和宇宙大尺度结构等的观测，宇宙的历史可以追溯到极早期发生的大爆炸。我们所知的基本物理，比如广义相对论和粒子物理标准模型，在那里都不适用。为理解宇宙起源，需要了解大爆炸时期的基本物理。 答：“宇宙学观测表明宇宙是膨胀的”这句话来自于天体光红移现象或哈勃定律得出的结论。但问题是光红移本质是什么？如果光红移本质不是天体退行速度引起的，而是光量子运行在愈来愈远且愈宽广空间而逐步变换成平动运动，最后转化为纯平动场物质状态的话，那么就得不到宇宙纯粹膨胀或大爆炸的结论。再说人类生存的历史只不过是宇宙演变的一瞬间，即使现在是宇宙膨胀，也不能肯定人类史前或史后也一定继续膨胀或爆炸。更妥当提法应该是宇宙是在周期性浓缩（收缩）与膨胀（爆炸）演变的，人类生存期间处于宇宙膨胀时期的。这可以从变星周期变化现象，哈勃星云形状规则与不规则分布统计得到引证。 2.暗物质的本质：现代宇宙学观测表明宇宙中存在暗物质和暗能量。但是它们的起源仍然是个谜。3.暗能量的本质。 答：暗物质是物质涡旋运动成形之前的物质形态，即尚未浓缩到高度集中物质，而处于气体与场物质状态。平衡趋势仍以浓缩为主，弥漫为辅的交换状态，所形成的微涡旋是极低频率的电磁波为主，并辐射出去。按《物性论》观念，有物质就有运动，即有质量就有能量，因此暗物质自然具有能量，只不过所可辐射的只是低频率的电磁波，即所谓的暗能量。 4.恒星、行星的形成：天体的形成是天体物理学中的重要问题。适合生物存在的行星，在银河系中出现的几率到底是多少？ 答：《物性论》认为天体，包括恒星、行星形成都是以物质涡旋运动中逐渐浓缩形成的，如果恒星周围物质运动角速度不同步，则分离成核心恒星体与周围涡旋环所形成的涡旋体（相当于行星）与某些新环或更外层的涡旋体（相当于卫星或环），如太阳系。太阳系的土星周围的环就是未成新卫星前的状态。地球在太阳系中的特有位置、温度、重力与演变成特有的大气层与大面积海洋，生成与孕育生命体，与进化生物特有环境条件。银河系其它星球重复形成地球同样条件的几率非常之小，几乎近零。因此人类必需特别珍惜地球特有环境条件。 5.广义相对论：广义相对论在所有尺度上都是正确的吗？ 答：广义相对论建立在牛顿力学质量与引力质量等价假想实验基础上，采取张量数学工具进行表达与推导，引出一系列广义相对论结论，如空间弯曲结论。不可能在所有尺度上都是正确的。如果光与引力场质不相干的，空间弯曲本质是由于涡旋运动的中心速度与其两侧处于相反（同向与反向）状态，平衡趋势使其处曲线运动，即空间弯曲。 6.量子力学：量子力学取得了巨大成功，但它描述的是自然的最终理论吗？也许它会在很小的距离上和非常复杂的系统中失效，是否可用来描绘整个宇宙也还值得探讨。 答：量子力学在微观原子结构领域是取得了巨大成功，但不是描述自然的最终理论，也不是描绘整个宇宙的理论。量子力学在描述高速运动系统与宏观、复杂系统还困难重重。天体、生命、化学领域几乎难以解释应用。虽然有人企图用其描述分子轨道，但仍无法根本解决化学基本问题。即使微观领域中描述强作用、弱作用、电磁作用间关系仍然困难重重。这就给《物性论》提供了解决这些问题的机会，把量子力学看成解决原子结构的物性理论的特例。 7.标准模型：粒子物理标准模型无疑极为成功，但人们并没有理解夸克和轻子的质量混合的物理起源和中微子的质量等。 答：粒子物理的标准模型是否算成功？尚难定论，它只能解释粒子物理有限事实。至于夸克是否组成基本粒子的最基本粒子，从提出三种夸克，每解释遇到困难，就增添夸克种类来解决这些困难问题或矛盾。这样做有止境吗？而且至今尚未从实验中观察到夸克粒子。在《原子物性论》看来，原子核内存在重粒子间交换的强作用，边缘轻粒子间交换的弱作用，重轻粒子间交换的电磁作用。放射性元素原子核重粒子趋心挤压运动或被轰击，抛出重粒子并带出轻粒子与电磁交换量子，分别为α、β、γ等粒子或其它碎片粒子。中微子可能是轻粒子间交换的微粒子。 8.超对称：存在低能超对称吗？超对称伴子的质量谱是什么？ 答：超对称概念可能来自于对超导体的新解释，有没有必要引进？在《物性论》看来没有必要引进这个概念，因为超导体现象是某些物质，如氦之类物质在极低温时粒子近乎静止，而其周围场物质交换范围随动能降低而扩大，ΔΕ=mc²(1-υ²/c²) 。以至贯穿于整个材料，一出现电，立即传递到整个材料，电阻等零现象。 9.量子色动力学(QCD)：量子色动力学可以完全求解吗？ 答：量子色动力学可能来自于原‘夸克’解释基本粒子组成不能解决问题而引进的‘色夸克’粒子的理论。问题在于‘夸克’是否存在？如果不存在，其解还有意义吗？在《物性论》看来，基本粒子实际上是原子核破裂的碎片，由于原子核有一定的结构，碎片仍有一定的规律。 10.弦论：超弦理论是一个有望成功地统一自然相互作用的理论，但它到底是什么？ 答：《物性论》认为：涡旋中心运动，在其两侧叠加线速度相反，而产生同向侧趋向反向侧趋势的曲线运动，即形成圆周、环、圈态、弦等运动状态。超弦理论能否成功地统一自然相互作用力，是很可疑的。 11.时空的观念：时空是什么？超弦理论最终可能会放弃时间和空间这两个概念。 答：时空是物质运动的存在形式。它的描述与物质运动状态密切相关的。如牛顿力学时空是以描述低速机械运动状态的时空，在此情况下，加速度与作用力成正比。又如相对论时空是场的时空，它描述牛顿力学关系式在高速物质运动状态仍然适用情况下的空。实际上物质高速运动时，加速度随速度提高而减少，外加作用力愈不起加速运动作用，极限速度时加速度等零。这类时空描述正是《物性论》的时空观。超弦理论最终放弃时间和空间概念，能否更好描述物质运动状态是很可疑的。 12.物理理论是否与环境相关：物理的基本参数和规律都可以计算，还是仅由历史的或量子的偶然性决定，或者是由人择原理来确定？景观的图像是对的吗？ 答：物理理论与其应用两方面来看,从理论本身来看不应与主观人择原理有关,物理理论应反映自然本质与规律,只有将其应用于技术才具有巨大能动性，即由条件控制、组合协调、模型应用等的人为选择原理来确定的。景观图像只是感性的现象认识，没有达到事物本质的认识，因此需要通过理性思维进入本质的认识。 13.新物态：存在常规实验可探查的一般非费米流体行为吗? 答：费米粒子是指壳粒子、质子、中子之类粒子，非费米粒子指光量子之类粒子，其集体运动状态像液体行为，是一种场物质流态，应可以实验探测。 14.复杂性：对一般的复杂大系统而言，其内在的混沌特性决定了系统的不可预测性。如何运用计算手段来分析这类系统、鉴别哪些特征？ 答：一般复杂大系统是内在混沌特性决定的系统。通常可以用统计及其平均值来鉴别某些特征。如温度是分子动能平均值。元素原子量是相应原子质量的平均值。 15.量子计算机：如何防止量子计算中的“退相干”？如何实际制造量子计算机？ 答：格罗斯量子计算中的“退相干”指的是什么？不太清楚。但量子计算机迟早可以制成的，这主要决定量子数字器件及其传输协调什么时候试制成功与其如何制作。光盘有代替磁盘的趋势，已证明量子器件正在逐步取代电子数字器件，终有一天会出现量子计算机。 16.物理学的应用：如何得到室温甚至室温以上的超导材料？如何用电子材料(如半导体)制造室温铁磁体？ 答：微观粒子与周围场物质不可分割地联系在一起，运动愈剧烈或速度愈高，交换场物质愈往变换能转变，使其交换愈弱且范围愈窄小，反之亦然。超导体是从极低温氦原子几乎不动，变换转化为交换能，范围扩大到整个材料，以至材料一端出现电或交换不平衡立即无阻碍地通过交换场物质传递到材料的另一端，电阻等零的超导体的现象。但是否可以得到室温以上超导体材料？由于技术的能动性，相信可以制作室温下粒子周围场物质交换达到整个材料或电阻等零的材料。 17.理论生物学：生物学的理论是什么？理论物理学有助于生物学研究吗？需要新的数学吗？如何描述生物体这样呈现出多时间尺度动力学的体系？ 答：生物或生命理论的基本机理跟物理、化学一脉相承的。《物性论-自然学科间交叉理论基础》一书第三部分以《递传物性论》专门对化学、生命、生态分别阐述。以分子结构的原子壳粒交换传输与化学反应的元素原子递换传输引伸到生命体内一系列分子、原子递换传输，再到生态物种间食物链的物质递换传输过程。如果说物理是能量递换传输，那么生化是实物或粒子的质量递换传输。可见理论物理研究有助于生物研究。由于元素原子量是其原子质量统计平均值，从而分子量也是统计平均值，包括一物种寿命、身体高或重等都是统计平均来确定的。 18.基因组学：物理学家如何参与基因组的“解密”？可能拥有一个定量的、可预测的进化理论吗？甚至能否直接从基因组出发“计算”有机体的形状？ 答：种细胞是有机联系的分子系统，其各部分相当于器官的子系统，染色体可以说是种细胞的子系统，而基因是其中一段具有全息分子链。种细胞吸收水与营养料分子在递换传输中生长、复制、分化、繁殖、衰亡过程。不同物种具有不同的分子系统与一定结构的基因，基因分子结构可以用编码表示，尚未被认识的称为‘密码’，一旦被认识称为‘解密’。这类通过编码简化有助于量化与计算。 19.意识的研究：记忆和意识后面的自组织原则是什么？有可能在幼儿期测量到意识的发生吗？什么时候？如何发生？如何测量？能否制造一个具有“自由意志”的机器？ 答：《物性论》没有研究这个意识问题。 20.计算物理学：计算机能代替解析计算吗？如果是，那么将来物理学家所受的训练该如何相应改变？ 答：计算机是科学技术研究先进工具，是科学家得力的助手。随着计算机发展功能愈来愈强，包括计算能力愈来愈强，在某些方面，如计算速度比人脑更快。但计算机始终没法超过人脑的意识功能与认识事物本质能力，计算机毕竟是人脑数字器件与指令设计能动性产物，解析计算方法总有一天还是可被设计出来的。 21.物理学的分化：物理学自身发展日益分化，如何面对这种状况？ 答：物理学自身发展日益分化是必然的，尤其是技术发展更促使其分化趋势。技术上只能通过分工合作来实现的，因为一个人能够熟练掌握若干复杂技术很不容易，有的复杂技术花去大半辈子仍掌握不够好，一项复杂技术要由好多人分工合作或管理来实现。另外人们不满足零碎知识，坚信自然界必存在内在统一性，只不过尚未被认识而已。这是物理学另一方面必向更加统一方向发展动力，《物性论》就是这种背景下一种尝试。 22.还原论：是否应该怀疑这个物理学的根本逻辑？是否保持一个开放的态度？ 答：是的，自牛顿1687年集大成著作《自然哲学的数学原理》出版以来，已经好几百年了。但物理学界根本逻辑仍然停留在牛顿时代所建立的思维方法基础上，主要是数理方法的演绎逻辑和归纳方法的因果逻辑。现在到了技术高度发达的今天，需要改变这类思维方式了，有必要引进辩证方法的矛盾统一逻辑来研究物理学与自然科学，才能解决充满矛盾零散的理论。保持一个开放的态度。 23.“理论”应该扮演何种角色：“理论”是否应仅仅靠实验来判断正误，或者应该是由基本物理原理发展出来的对自然“更高”层次的理解，而可以不顾及是否能在实际中实现？在对复杂系统的细节描述中，如何估价物理学家一贯坚持的“简洁性”和数学“优美性”等原则？ 答：“理论”是认识事物本质与规律的表达方式，“理论”在一定程度上靠实验判断正误的，但到了远大或远小于人体所及的天体或微观世界的实验和计算式带有众多猜测成份，通过“理论”假设与逻辑推理得出可观察实验或应用成功，也可算验证，至少比没有实验或应用要令人信服。由基本物理原理发展出来的对自然“更高”层次理论，也应顾及在实际中或经若干层次推理到实际层次中实现。物理学家坚持“简洁性”和数学“优美性”等原则应以对事物本质与规律认识有益为准，否则会损害对事物本质与规律的认识。 24.物理学未来发展中潜在的危险：如何面对越来越大、越来越难以实现的物理学实验计划？在这种形式下，新的研究途径该是怎样的？理论在探索自然方面应该起什么作用？ 答：是的，物理学面对越来越大、越来越难以实现的物理学实验计划。在这种形势下，一方面向跨学科统一理论方向发展，这使理论在探索自然可以取得更广泛本质与规律的认识。另一方面向技术应用，即理工结合方向发展。因此我们主张实验尽可能与技术应用结合设计，使其既具有为人们服务的应用功能，又具有验证功能。 25.物理学是否仍将是最重要的科学？ 答：我们认为物理学仍然是自然科学的主导学科。

作者: 冷月无情 时间: 16.1.2006 17:13
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作者: chenshuxuan 时间: 10.2.2006 02:57
能量释放与动力技术应用 陈叔瑄 涡旋运动是物质浓缩基本方式，是质量或总能量集中的基本过程，是万有引力产生的根源，也是所有天体、实物粒子或元素原子及量子存在自旋运动本质。物质涡旋运动平衡趋势，必同时存在弥散或辐射能量子，并形成交换。物质交换过程是微旋化，即粒子化和量子化，并产生粒子热运动和量子辐射的过程。因此天体内部存在源源不断热运动和辐射能量子的本质所在。如太阳和地球内部之所以存在源源不断能量辐射，就在于涡旋运动浓缩质量能量过程及其内部物质交换所形成的微旋化和热运动，以及热辐射的能量释放的相反过程。 太阳和地球之外天体能量难以直接使用，太阳能、地热能、海洋能等直接利用和开发将是未来能源重要角色，是取之不尽的再生能源。按《物性论》及其应用的观念，物质浓缩集中所在就是能量集中的地方，能量高密度变换为低密度就是释放能量基本方式。而《质能论》一文提出三条基本原理是解释能量释放基础，如能量叠加原理，物质极限速度原理，物质形态矢能比原理。能量叠加原理和物质不灭，能量转化守恒原理都是更广泛的质能关系原理的推理或具体的体现，正因为能量叠加原理，才使物质和运动可浓缩、可弥散的，它成为能量可释放的基本根据。 人类利用木材燃烧的火来取暧、烹调和照明，火的利用是人类支配自然力，是人类从动物分离出来的开始，也是人的智慧产生的原动力。随着人类生产发展，对能源需求增长，自然动力资源不能满足人类需要，迫使人类寻找更多动力资源。这时煤炭、石油、天然气陆续被发现和利用，尤其蒸汽机、内燃机的发明，更推动煤炭、石油作为能源主角登上能量资源舞台，导致第一次产业革命。随后电磁能以其可传输性优势，被广泛应用于生产和生活各个领域，而成为第二次产业革命的先导。２０世纪三十年代末，人类发现放射性元素原子能这一新的能源，正逐步取代气化燃料趋势。但它们毕竟在地壳里储藏量有限，总有一天会枯褐。 一、能量资源动态问题 按《质能论》观念，有质量物体就有能量，而地面物体通常处于平衡状态，不易释放能量，少数易释放能量材料，其趋势程度不同而具有释放能量易难程度不同，根据质能关系原理只能得出有物质或物质愈集中地方就有能量或能量愈集中的地方。另外趋匀原理又指出能量释放的自动趋势基本依据，它表明质量愈集中且与周围差异愈大地方可能愈易释放能量。但涡旋运动趋匀则浓缩质量，实际上是能量集中的过程，而平动运动增大是能量弥散的过程。不同物质形态的能量释放易难程度跟趋势状态密切相关的，有效释放能量原理和方法是动力技术的基础。如手工畜力只靠人体或生畜体能量来移动或转变地面物体的，其动力太小，手工畜力的技术技能所能够解放的劳动力是非常有限的。采用热机动力释放出的能量可推动庞大的物体机械运动或大规模转变物体形态，实现大规模生产。 １、能源主角是矿物燃料 目前能量资源主要是煤炭，它是地球历史上生长的植物被地层长期淹埋，经过漫长地质的演变年代而形成的矿物燃料。地球煤炭存储量达十万亿吨以上，估计占矿物燃料资源约百分之九十，是人类化工原料、工业燃料、生活燃料重要部分。但煤炭燃烧效率较低，并对环境造成污染，开采难度大，运输不便等因素，为此提出许多技术方法来解决这些问题。为了强化燃烧，可采用沸腾床燃烧，即把煤炭磨成煤粉，用空气吹入炉膛直接燃烧，使单位重量的煤表面积大大增加，以便充分燃烧而达到较高的发热量。 还可利用煤燃烧的高温热气流，分子分离成带电粒子，令其通过垂直的磁场而发电，余热还可再利用。但比较根本办法是直接在地下将煤炭液化和气化，因为煤成分与石油接近，只是氢成分低于石油而碳成分又高于石油。这样在煤中加氢可变成“人造石油”成为可能。但煤炭燃烧热量本身不是实物的气化物态，必需通过水的吸收热量气化来推动机械运动。“人造石油”就可方便地直接气化推动机械运动。 二十世纪六十年代，由于油、气的开发利用，逐渐以煤炭为主转变为以石油、天然气为主，这是因为石油、天然气效率高，每公斤发热量近煤炭的一倍，使用量已超过煤炭，而且使用比例逐年递增。但地壳的石油、天然气储存量又远低于煤炭，估计１３００亿吨，只是煤炭储存量百分之一左右。天然气通常与石油伴生在一起，也可单独开采，其消费仅次于石油和煤炭而居第三位。据预测地壳天然气储存量接近或超过石油。天然气与石油相似，具有开采和运输方便，对环境污染较小，成本价格较低，使用方便，可作多种化工产品的原料。但作为动力燃料能源不如石油产品应用的那样普遍广泛。 ２、自然能量资源 人类很早就利用风力来推动帆船行驶，利用风车抽水、磨坊、围海造地等，在矿物燃料愈来愈枯褐的现代，风能利用又被重新提出来。主要利用大气流动时产生的风力，一般五级风的风速为１０米／秒，可形成１平方米面积上达１０公斤力。九级风的风速为２０米／秒，可形成１平方米面积上５０公斤力。估计整个地面大气圈一年可供开发风力能量达３５００亿千瓦，可供人类利用的潜力很大。风力利用装置主要是风车，目前世界各种风车有１００多万台，有的还用微机控制角度，以适应风向变化。风能利用的优点在于可再生，无污染，成本低，储存量大，但它的缺点是稳定性差，能量密度低，地区差别大等，影响其作为能源的地位。 经过漫长的岁月里，人类借助畜力、风力、水力等的动力来代替和帮助人力劳动。水能的利用是较早的、普遍的自然再生能源，江、河和小溪，尤其水量丰富稳定和坡度较大的水域，只要适当引水便可以作为动力，如古代水磨坊等。现代多建水库，不但可以储蓄淡水和灌溉，还可综合利用，形成生态群落和发电、交通、旅游等事业。水力的利用可以缓解地面淡水紧缺和灌溉问题。它是可再生、无污染、能量密度和稳定性都较风力好。 ３、新的能量资源 原子能是由原子核结合的变化而释放出的一种能量，通常由放射性重原子核裂变为两个或两个以上较轻的原子核所产生的能量，也可能从两种轻原子核聚变成较重原子核所释放出来的能量。放射性元素原子核裂变所释放的能量相当于石化燃料的３００多万倍，能量密度大。原子核聚变所产生能量更高，它是核裂变能量的４倍。原子能主要用来发电，利用核能发电的电站称核电站，进行核反应的装置称核反应堆。反应堆主要结构包括核燃料棒活性区、石墨反射层及金属套、水层、厚水泥保护墙等组成的，核裂变链式反应速度极快，瞬间释放的能量非常大，因此必需采用远距离的自动或智能控制，以保证操作者安全。 太阳是一个取之不尽能源宝库，太阳内部存在高温高压的火球，星质在趋心和交换中形成质块、微粒子、量子，而量子以高速运动而源源不断辐射出太阳表面，构成源源不断光和热量。直接到达地球表面能量约８１万亿千瓦，主要通过光热转换和光电转换来获得的，如平板型集热器、聚光型集热器、太阳能电池、太阳能电站等。人造天体的能源主要来自于太阳，通过光电转化来取得能源。与石化燃料相比是可再生的能源，就地可取，不导致污染的能源。但太阳能密度较低，光热量随季节、气候不稳定影响，太阳能不易存储等缺点。作为大能源还相当困难，有待技术进一步提高。 地热能是来自于地球内部的一种天然能源，地球内部蕴藏巨大能库，相当于地球全部煤炭储存量１．７亿倍之多，地热利用开发前景非常广阔，大有作为。但人类能够利用主要是地壳和地幔上层的地热发电，地壳有地热蒸汽发电和地热水发电与一般火力发电原理类似，利用地热能所产生的蒸汽来推动机械运动并转化为电能，如美国盖伊塞地热电厂设备可以发电一百万千瓦和中国西藏羊八井地热电站发电能力达７０００千瓦。地壳下层或上地幔或火山爆发等的干热岩石和热岩浆层所储藏巨大能量，其地热能远远超过地热蒸汽和地热水层，一般钻深达到３０００米到４０００米以下，在接近岩浆层进行爆破并形成洞穴，将水注入产生的蒸汽推动机械运动来发电的。由于该资源蕴藏较深和技术问题，尚处于试验阶段。 若能从水中氢分离出来作为新的能源加以利用，而地球表面海洋水之多是取之不尽能源。但传统制氢方法是电解水，所消耗能量大于产生的能量，那就没有利用价值。关键是寻求廉价制氢方法，如用太阳能发电来电解水或用聚焦太阳光到二、三千摄氏度把水直接分解出氢或利用半导体基础催化体系，让阳光直接分解出氢。但氢在常温下是气体，要将其液化或固化才便于使用，比较好的办法是利用某些金属与氢结合成金属氢化物，常温时保持原状，需要时稍加热，氢被释放出来，以供使用。制氢和储氢技术进步将推动氢能源应用。海洋水域表面积近陆地的两倍，也是取之不尽的。 二、能论与能量释放原理 天体、实物、原子是不同程度能量集中的所在，而场物质和气态实物是能量释放方式，因此能量是取之不尽的。人类能够利用的能量是身边易释放能量的物质资源，如煤炭、石油、天然气和放射性元素等，称为能量取之不尽，但易释放能量的有价值利用的资源只有少数易气化和场质化的材料，称材料能源条件控制技术原理。一个具有热机动力的有机联系的实物机械系统实际上是机械零件巧妙组合和能量释放、变换、交换、传递特定组合，并产生一定功能的热机动力和机械组合系统，热量和物态气化对外作功的动力是热力学第一定律体现，巧妙利用热量和气化能量性能，称为热机与机械能量性能组合技术原理。热量只能自动地从高温物态流到低温物态，与周围环境温差愈大热机效率愈高，是热力学第二定律体现，称热机能量的运动趋匀规律应用技术原理。 １、释放能量材料条件控制技术原理 有浓缩物质的所在就是能量集中的地方，能量虽然取之不尽，但有价值的可容易释放能量的材料，称为能源的材料并不多，如煤、石油、天然气等。能量释放程度可用质量密度来衡量的，高速运动场质质量密度较低，表示能量释放较彻底方式，但场质易被实物吸收，反而难直接推动实物作功或作动力使用。人的能动性可将简单的运动组合成复杂运动的系统，并通过能量交换传递，以实现能量的释放，如气体的体积膨胀或变换转化来推动机械运动。能量释放方式主要通过固、液体变换转化为气体和光、热等场质状态来实现的。光热等场质状态虽然是能量释放较彻底方式，但对实物机械推动远不如气体，因此通常用光热能量促使某些实物体气化来推动机械运动。 人类要使用的能量是那些比较容易得到的和比较容易释放能量的能源。有的物体形态要释放能量所要消耗的能量比释放的能量更大，那就没有作为能源来利用的价值。有的物体形态所消耗的能量小于或远小于要释放能量，这种情况下就有作能源利用的价值。也有的物体形态在自动趋势中释放能量，那就更有利用价值。人类技术上使用动力的能量形式主要是机械能、热力能（包括固、液体变换气体和热量）、电磁能等，而地面机械运动除风力、水力推动外，多半靠热能和电磁能变换转化来的。无机物或有机物的燃烧是一种取得能量动力很方便的方法，利用这种能量转化方法和技术。能量虽取之不尽，但易释放能量的能源材料非常有限的能源气化或场质化模型条件控制技术原理。 同一温度、压强下不同元素构成的材料处于不同物态，通常金属性愈强愈处于熔点高的固体状态，反之非金属性愈强愈易处于沸点低的气体状态。同一材料在不同温度、压强下处于不同物态，在常压下溶点、沸点是地面物态转变的温度。固体的粒子间靠壳粒交换而连结成体的，壳粒连结松懈的金属不仅具有导电性，而且具有延展性而较易制成各种容器和机械设备。液体的粒子间是靠场质交换连结成体的，从而粒子间易断开和具有流动性。气体的粒子重力作用下聚集成体的，而粒子之间处于不规则的热运动状态，温度愈高体积膨胀愈大。 地面有一大气压，气体是地面大气层在重力作用下聚集而成体的，大气在地球表面分子打击作用力，同时地面也对打击分子相同的反作用力，可见大气压力是跟分子密度和平均动能乘积决定的。海洋下一定深度的一表面压力是地面大气压加上水加在此面积上重量，从而愈深压力愈大。压强是单位面积所受的压力来量度的，同样压强可通过控制面积大小来产生人造高压，也可通过控制加热气体膨胀或燃烧爆发产生人造高压，以作机械动力。这些属性和原理应用于机械动力重组性技术上，可设计制造成许多种类器件和机器设备，这是物态技术应用之一。 气体粒子独立性和易流动性是显而易见的，其应用除古老的风车、船帆之外，还广泛地应用于其它方面。尤其利用水化成蒸汽的水分子热运动，所释放出能量和体积膨胀来推动蒸汽机汽缸活塞，再通过机械传动，带动纺织机械、火车等工作。水转化为蒸汽的应用技术为近代带来了产业革命。温度是气体分子的热运动或不规则运动程度的量度。热量可转化相应温度的内能或压力和体积变化乘积的功，以其来产生机械动力。水蒸气的体积膨胀来推动气缸活塞，并带动曲轴转动，再通过连杆、齿轮等带动轮子转动等机械技术。随着人类需要发展，必需开发可再生的新能源，包括太阳能、地热能、海洋能等的直接开发利用，以重复多次产生热量或气化条件，称为物态变换条件控制原理。 ２、热机动力与机械性能组合技术原理 热机性能组合原理实际上是热力学第一定律的应用体现。实物中壳粒交换为主的固态、场质交换为主的液态、引力作用下而聚集独立粒子的气态特有交换方式和在一定温度、压力可变换转化，可按热力学规律控制物态和热量跟其它能量变换转化，如加热可使固体变换为液体或液体变换为气体来达到各种物态的变换应用，气体变换引起体积膨胀，可推动机械运动。几个气体体积膨胀的机械构顺序合理组合，可以产生有效的动力，称气态变换产生动力组合原理。 液体往气体转变过程通常是能量释放过程，也是膨胀过程，是气体分子对气缸之类容器周围容壁不规则打击交换能量而构成压力，如果内外气体对容壁的压力不一致，内壁比外壁强，可以推动容壁往外运动而对外作功。地球表面通常有一个标准大气压，不管气体，还是液体或固体表面内外处于交换平衡或压强平衡时，才保持相对静止不动状态，只有当表面或容壁存在交换不平衡或压强差，才对外膨胀或对内压缩。液体或固体转化为气体实际是将其它能量形式转化为气体对容壁交换能量或压强，并构成内外交换不平衡或压强差，以推动活动活定时塞容壁运动。也可转化为内能，以提高物体的温度。 地面物态不管用什么方法或手段，如力学方法、热力学方法、化学方法、原子能方法等，把固体往液体再往气体，甚至场质转变过程，通常是使物体质量密度减少，即体积膨胀过程，也是能量释放过程。物体质量密度减少，意味着体积膨胀，而且质量密度改变愈大，体积膨胀愈大。若物体体积被容器所包围限制，则气体对容壁所产生的压力愈大，可对外作愈大的功。爆炸是物体气化急剧方式，如固体突然点火引起的化学反应而气化，对外产生巨大的压力，当容器或包围物体承受不了就发生爆炸。 蒸汽机就是把煤的燃烧热量被水吸收转化为水蒸汽能量来推动机械运动的一种方法和技术，如旧式火车通过水转化为蒸汽推动气缸活塞来带动火车移动。可见，液体转化为气体所消耗的能量化作扩大体积来推动机械运动。内燃机是直接利用汽油燃烧转化气体的突变体积或爆炸力来推动机械运动的，成为汽车、火车、轮船、飞机等的工具动力，也是火力发电主要动力的技术方法。 人们设计了蒸汽机、内燃机、喷汽机等的动力设备，如内燃机就是利用多个汽缸轮流点火，轮流将汽缸的汽油燃烧，气化爆发的力量推动汽缸活塞和曲轴运动，并可带动其它机械运动或转动。这些必需具备生产能力的生产工具设备，如铸造气缸熔铁炉的翻砂车间和加工零件、部件车间、装配调试整机车间的生产设备，其生产实践可由某些有技术专业厂家按图纸安排生产。热机与机械零件及其组合不同和能量递传重组和控制方式不同，构成了不同功能的机械能量传递系统，如轮船、飞机、汽车等动力设备。 动力技术关键是如何最有效气化并推动机械运动和机械运动形式变换转化的设计，如气缸活塞个数、联结机构、进料、点火顺序、排气和转轴运动等的原理方法和手段的设计，燃料的燃烧气化是最直接将液体或固体燃烧成气体和热量所产生体积膨胀来推动活塞运动，几个活塞先后顺序运动，通过按顺序曲轴带动转轴作均匀的转动。有的通过涡轮叶片接受气体或流体的冲力，来带动转轴的转动。这些机械转动可以通过各种机械联结推动各种各样机械运动而成为机械动力。动力设计与机械设计没有本质的不同，所不同的是气化方式、余热处理方法和手段的特殊设计，而且在不断改善试验和积累经验基础上尽可能完善的设计和制造。称为实物气化推动机械运动性能组合原理。 ３、热机热量趋匀本质应用技术原理 热量趋匀具体应用于热机上是热力学第二定律热机效率不可能百分之百的技术体现，是物质运动趋匀原理在热机上具体应用。地球表面有机物体的燃烧所释放能量利用各不相同的，燃烧虽是氧化反应过程，更主要的是气化并释放光热量子能量过程，用以照明和烹调，还可用作机械运动的动力。如汽油的燃烧化成气体和光热量子流来推动内燃机运动，并带动汽车、轮船、飞机等之类机械运动。机械结构和联结方式设计不同，便产生不同的机械移动方式。汽车则设计成内燃机推动轮子转动，并带动汽车克服地面摩擦作用来移动的机械结构方式。轮船则设计成内燃机旋转推进器，以便在水中旋转，克服水的摩擦来推动轮船前进。但环境周围温度不是绝对零度，加上容器不可能完全绝热的，必有热量往外辐射或为实物吸收，因此效率不可能百分之百。 物体形态转化是能量释放基本的技术方法。而实物体，尤其天体是质量较集中的地方，可转化为场物质形态，即释放能量。但释放能量需根据释放易难彻底程度和释放是否远大于启动消耗能量，即将内在能量转化为平动能形式，速度愈高则能量释放的愈彻底。可见通常场物质比气体，气体比液体，液体比固体的粒子或物质平均平动能大，能够释放的能量也大。现代动力技术主要是改善利用风力、水力、海洋潮汐力、蒸汽动力等物理动力和利用燃烧煤、石油等化学作用的蒸汽机或内燃机，并转化为电力，通过导线传输到各个角落，实现能量的传输，成为机械方便使用的动力。尽管效率不能百分之百，但提高效率的途径仍可开发。 对于地面条件下在元素周期表中铁的左右元素原子核结合能最大，质量小于或大于此值元素原子核结合能均较小，且往往离得愈远愈小，愈易释放能量。放射性元素原子核质量密度极高的所在，是能量集中的地方，可自动衰变，其能量释放可产生巨大动力。某些放射性元素原子核体积足够大或超过临界体积，就会产生连锁反应而爆炸，即某些放射性原子核通过消耗一些能量来产生更大原子能量或原子核实物转化为粒子和场物质的一种技术方法，不仅可以制造原子弹，还可利用原子反应堆技术建造核力发电站或用作大型轮船，如用作某些航空母舰的动力。核动力发电的核电站技术就是原子能利用技术和能源开发典型实例，但效率都不可能达百分百。天体辐射和地热有着巨大甚至取之不尽的能量，但过于遥远和庞大，人目前难以直接用作动力。高度浓缩质量的恒星等天体内部在平衡趋势中自动释放大量光热形态的能量，现有的人造天体电源采用来自于太阳能转化技术。太阳能利用技术主要采用光电池转化技术，光电池材料研制是提高效能基本步骤之一，可否在方法上根本改善，如选择妥当环境地点和实现多重反射的电池堆，以最大限度地高效吸收太阳能量。地球内部能量开发利用也是最具有潜力的，如地热、海洋利用技术，大有开发潜力。目前地热利用开发技术只停留在天然利用和钻探技术，有待于大力开发，如水送到地幔上层，再回到地面使用等，将来也许成为重要能源，包括把具有破坏力的火山喷发和地震能量的利用技术。 三、能量释放应用方法 太阳能量只转化为地壳上煤炭、石油等能源材料，才间接得到利用。实物材料也是集中能量地方，但关键取决于实物材料释放能量易难程度和释放消耗比例的关系。若消耗能量比释放能量还大那就没有作为能源利用价值，这类材料属于非能源材料。若消耗能量远比释放能量小，且易释放能量的材料才称得上能源材料。能源和矿物应用主要指能源矿物采掘工程和能源释放工程两方面。因此设计、决断、执行实性思维过程也是指采掘工程和能源释放工程技术两部分，但以后者为主。热机结构、铸造、加工是动力技术基础。 １、能量释放设计方法 能源、矿物采掘工程设计是在探明矿藏基础上，而探矿方法有很多技巧技术，以表面普查与钻探勘察为最基本方式。通过直接或间接的地质勘察资料，开展开矿设计，如入口井、运输道、通风口、出口、电路、堆场等的设想计划，也可能提出多个方案，并从中选择一个，吸收其它方案优点。不足之处作补充或进一步勘察，进一步具体设计和计划。如果是油田或天然气之类液体、气体矿物，主要进出口和管道、储油气罐和加工工程等的设计。 能量释放主要方式是将实物气化或场质化，作为机械动力更需要的是实物气化体积膨胀所产生的推动力。光热量子虽然高速，是能量释放彻底方式，但易被实物吸收而转化为内能或辐射出去，难以直接用来推动机械运动，只能通过间接地使实物气化来推动机械运动。如蒸汽机设计实际上是燃烧煤来使水汽化，并通过汽缸活塞推动机械运动。为了提高效率，直接燃烧气化来推动机械运动，如内燃机或喷气机。 能量释放主要目的在于设计制造机械动力设备，因此设计时根据上述原理与较有效地利用释放能量条件和组合，通过适当计算，绘制成动力设备的原理图纸和形成技术零件加工装配图纸。设备图纸设计方法与机械图纸设计方法大体类似，但更注重于能量释放方法方式的开发。热源动力是充分地有效地利用能源释放的能量，利用煤炭、石油、天然气等燃烧气化膨胀体积来推动机械运动就是动力重要来源，如蒸汽机、内燃机、喷气推进器等。 充分利用和开发各种能源释放能量方式来巧妙地性能组合动力设备，成为热机动力和其它动力设计指导思想和方法。热机和其它动力设备，只有根据需要跟其它机械各种形式的重新组合，以推动机械或发电机等运动才能成为机械动力，如热机与船只或车辆或飞行器等巧妙组合成轮船、汽车、飞机等交通工具，与发电机组合成热电站，与纺纱机、织布机、车床等组合成生产机械转动的动力，它是热机外形和结构设计依据，并可逐步精确绘制在机械图纸上，成为动力设计的基本方法。 物质分子吸收能量愈多而处于愈高速，愈处于能量释放状态，并趋于扩大体积或对外增大压力状态。利用汽油等燃烧、爆炸的化学反应来直接气化释放能量，构成平均动能较高的气态，所产生突变的气体巨大膨胀动力来推动机械运动，如内燃机、喷气机构等就是根据此原理设计制造的，包括气缸、活塞、曲轴、连杆、进油口、点火器等设计制造。这类热机动力技术已经广泛应用于设计制造为汽车、飞机、轮船等交通工具和其它产业生产的动力，其效率比蒸汽动力高得多。 整机图纸和零件加工图纸以及量度计算是动力机械设计基本工具和方法。如果连一个螺丝钉都要自己加工生产，不但影响质量，而且效率低下，成本高昂，为此提出零件生产标准化和商品化。机械零件标准化是提高设计制造质量、效率和降低成本有效的方法手段。许多工业发达的国家都设立专门机构或委托某个部门负责标准化工作，推动社会分工合作和产品商品化，以及生产调度管理，从而推动工业化进程。 ２、能源应用决断方法 矿物与能源采掘的决策建立在管理条件的基础上，如首先确定该项工程是否有开采的价值；其次开采的设备、运输、材料销售等条件：第三是否有适当数量工程技术人员和技术工人等，即天时、地利、人和或人力、物力、财力等条件是否具备。然后技术决断决策是建立在地质勘察的基础上，提出的方案和技术设计根据具体地质勘察进行可能性分析和可行性论证，才能实施。 能源工程技术应用的另一方面是热机设备设计制造。释放能量实质是星质态或实物态转化为实物气态和场质态（光、热、电、磁和其它释放能量形态等）的过程，以产生体积膨胀或热量（如火），来加热物体和推动机械作功运动。地面绝大部分物体处于内外平衡稳定状态，不易自行释放能量而不能作为能源。能量应用主要涉及能源材料开发和能源动力结构两方面。那些可作为能源材料需通过试验方法才能确定的，动力结构设想是否可行也要通过试验来验证的，因此试验是技术决断基本方法。 设计预言现象的验证性实验严重地受到社会的财力、物力和人力条件限制和制约，尤其是经济效益不大的又要庞大设备才能进行的实验，困难更大。有的花了巨大投资，所能做的实验又非常有限，且没有什么经济效益，如粒子加速器的实验。即使投资不大的验证实验，不同实验数量一多，也不是那么容易做到的，许多设备在他人手中，一两件借用或租用都不容易，何况多数实验何止一两件设备能做成的。花了很多时间向国家地方基金会申请经费和使用国家实验室谈何容易，不批或不让你进去做实验。占有实验设备的人员往往又没有什么新思想、新理论、新方法需要验证，放着又非常浪费。验证实验较佳办法是将设计的结果通过书刊方式向社会公布，让有实验条件和熟悉操作的单位或个人去做，实验中可能有成功的、失败的和经过修正。成果应由设计者和执行者共同享有。 实验（推理验证）或试验（应用决断依据）是能源或热机开发基本方法手段。物质能量彻底释放方式是转化为场物质状态，但难以直接推动机械实物，如太阳能、地热能、原子能都难以直接推动机械运动，需要通过气化物态来间接产生动力，还有海洋潮和水力、风力等可再生能源和动力，这些能源开发利用，尤其直接利用场物质作动力的开发，需要通过大量试验，以提供可能性、可行性决断依据。勘察、调查和试验是动力等决断思维形式的主要技术方法，许多动力想象的技术可能性、可行性是通过试验、检测、调试来证实的，并成为技术设计技术依据。 ３、能源应用执行方法 按方案设计和措施计划，制定的决策一步步地指挥执行，直到全部完成为止。如煤窑和煤矿的生产过程曾亲自参与，了解一些情况。通常大型煤矿建成大型矿井采用吊车升降机或矿车送到采矿工作附近，风钻或电钻拉到工作面钻孔，插入炸药雷管，引火爆破，一方面将爆破在地上煤炭铲到煤车上推走，另一方面加工木材等材料，支起支架和顶棚，必要时还要延伸车轨，形成新的一轮工作面，重复上述的操作。煤窑通常是以小型而零散的煤矿为基础，煤层薄，多半手工采掘和输送，工作环境条件更艰苦。 石油加工技术，主要是蒸馏和裂化，所谓蒸馏是通过石油加热，使不同沸点成分在不同温度下分离出来，如汽油、轻油、重油、煤油等，所加工的汽油通常只有１５－２０％。采用裂化炼制的技术，可以使比汽油、煤油、柴油等分子量大的有机分子分裂成小分子成分，以提高汽油的产量。利用分馏与裂化的联合装置可达到更有效更理想的效果。催化裂化工艺技术更促进石油加工技术的发展，其主要优点是所要求的温度和压力较低（温度为４５０∽５６０摄氏度，压力为１．５∽２．５大气压），产出的汽油质量好而数量又多，炼取率可达８５％。同时还可回收包括柴油和其它多种裂化副产品，是化工产品的重要原料，因而是一项具有能源材料开发意义的石油加工技术和执行方法。 能源材料气化或场质化的能量释放的机械动力设备，主要投入到具生产热机能力的工厂生产，其生产技术设备与一般机械厂大同小异。动力设备以推动相对地面静止的物体或机械按设计方式运动。控制能源材料蒸发、燃烧、爆炸等的大小、方向、推动机械方式的操作，成为能源应用执行的主要控制方法。因此能源动力的控制方法、执行步骤、操作技能等是能源应用执行过程三要素。 四、能量释放应用类型 人类最早光、热能量来自太阳外，就是通过干草、干柴的燃烧得到的，主要能量资源是干草、木材等材料，有的地方还使用水力、风力等作能量资源。后来采用煤炭、石油、天然气等作为主要能量资源，尤其蒸汽机、内燃机等出现更离不开煤炭、石油、天然气等的能量资源。电力发展离不开这些资源，但也广泛应用水力、原子能等资源来发电的。这些资源的能量较容易被释放出来，通常点火加热就可以燃烧释放出能量的，水力可通过适当手段推动水轮机来发电的。 １、天然能源应用类型 天体和地球是涡旋体，并在交换中形成微涡旋粒子、量子和大小不一的质块，质块趋心运动是产生天体或地球各种现象的基本动力。它不仅解释大量基本现象，而且解释了旧理论难以解释的地球表面的各种现象。地球内部质块运动冲击地壳是地壳板块破裂、造山运动、地震产生的基本动力，而质块运动必定引起地面磁性和电性变化，加上冲击力作用产生冲击波都应成为预报地震的理论应用。它有助于对地面气象、地震等动态预测。最原始最基本的天然能源是利用自然界气象变化的气流风力和高处往低处水流动力来推动机械运动。风力和水力是天然能源基本形态，是磨坊的动力。 地面水总是流向低洼处，以趋于平衡，水的流动具有动力，可推动物体或机械的运动。地面大气在随地球运动中，由于地球绕太阳运动状态的周期性或不规则变化，而产生大气产生周期性或不规则膨胀和收缩，即产生风力来推动机械运动。地面物体或机械通常处于力的作用相对平衡状态，并跟着地球运动。要使其运动，必需通过其它能量转化来迫物体或机械运动，除水力或风力外，可通过水汽化的体积膨胀来推动机械运动，构成蒸汽机动力。蒸汽机设计实际上是经过很多发明家革新设计经验积累的结果，功能愈来愈完善，它以加热水成水蒸汽来推动机械运动或转动，并作为火车、轮船等的动力。 地面物体是地球表面相对静止和稳定平衡的物质部分，它由原子或分子联结成体的，并分别处于固体、液体、气体状态，可以通过某些燃烧材料，如煤炭、石油等提供热量来改变物体状态。固体或液体变换转化为气体，体积或对外压力变大，推动周围物体材料作机械运动，即作机械功。人类正是利用该特性，将水加热成蒸汽来推动蒸汽机运动，甚至直接燃烧汽油化作气体和热量来推动内燃机运动。可见物体气化或场质化过程是释放能量过程，是动力基本来源。当然还有其它能推动机械运动和变换转化释放能量方式的能源，如原子能、地热能、太阳能等，这些天然能源开发将是未来能源基础。 ２、热机动力类型 某些液体或固体直接燃烧气化，如汽油燃烧化成气体的体积膨胀和热量所作的功来推动的动力，效率比蒸气更高。内燃机活塞直接由汽油点火燃烧气化的体积膨胀和热量来推动的，并带动气缸曲轴，再通过机械连杆传动，带动汽车、轮船、飞机之类交通工具推进器或其它设备的运动。由于它的效率高，许多热电站的发电机也用内燃机来带动的。甚至火车、轮船也大有用内燃机来代替蒸气机的趋势。这项能量应用技术或动力技术已经成为现代人类生活不可缺少的一部分。内燃机的设计外型、汽缸结构等不管如何新颖变化，但基本原理和设计方法是一致的，以适应各种场合下应用，如汽车、摩托车、飞机、船只等上应用。 实物固体或液体燃烧转化为气体另一项应用技术是喷气技术，它是一种将固体或液体化学燃烧能量转化为气体和热量，沿着背部喷射的反作用，来推动火箭、飞船之类工具向前运动。喷气技术是利用化学燃烧能量转化为分子动能和热量，如果是容器封闭系统分子动能打击容器四壁构成强大压力或使容器爆炸，但容器若一面开口的，不规则运动分子和热量子往此口喷射，喷射分子量和热量愈多愈快则使同一容器往前运动速度愈快。它也可从质能论所指出系统无外力作用时总动能空间梯度为零或动量守恒来解释，即 ＭＶ＋ｍｖ＝０或Ｖ＝－ｍｖ／Ｍ 负号表示Ｖ速度与ｖ速度相反，Ｍ为容器质量，ｍ为喷射气体的质量。应用于火箭、导弹、人造天体等的动力设计。 气体应用技术中有一种称为气垫技术，已开始应用于交通工具中，它使轮子交通工具有所失色。轮子发明设计已有千年，几乎用于所有交通工具和绝大部分机械设备中，离开轮子难以想象的。但现可打破这个习惯，如气垫船可驶过水域而无须接触水面，用此跨越过英吉利海峡和岛屿。近年美国等许多国家公司投入地面汽垫列车的研制，相信不久将来就会出现。如福特汽车公司已试验光滑的流线型“飘浮列车”，是在轨道上行驶，却不触及轨道，车体与轨道间距只有０．３２厘米空间上滑动，速度可达每小时三百多公里。现代更进一步研究交通工具的磁悬浮技术，如列车在磁悬浮轨道上不用轮子的磁垫高速运行已成可行的技术。 ３、核力等动力类型 原子核是高度浓缩质量和集中能量的旋涡体，尤其不稳定的放射性重原子核可释放出巨大能量，即原子能。磁、电、光、热等场物质是能量释放较彻底方式，如果实物能全部转化为场物质，且能利用场物质推动机械运动的话，那么就可获得高效率的能源。但《论“基本粒子”基础问题》一文指出外力作用物体所产生的加速度随速度提高而减弱，又影响其高效应用，即直接用光、热推动机械运动是很困难的。而电力磁浮采用的是将机械列车与轨道之间去掉轮子，换上磁场斥力使列车与轨道脱离开来，再用磁场间斥力推动列车运行。类似这种能量较彻底释放方式的技术开发和应用，有着巨大的潜力，也许成为未来能量释放的重要手段方法。 电力传输能量方便，用热力带动发电机的热电站相当普遍。为了使电力传输过程能量损耗减少，常采用高电压小电流传输而采用升压变压器，而到用户单位时降到正常电压和电流，供用户使用需采用降压变压器。有时为了特殊需要再变压到更小电压，如各种电器设备所需整流器的变压器。变压器通常是用一定形状的强磁铁磁材料片重叠（避免涡流热损耗）作为磁芯，在其周围绕有正付线圈，磁芯大小、导线粗细和线圈的匝数比例不同则构成各种各样变压器。但不管那种变压器只对交变电流和电压才能有效地变压。总之，磁性应用技术十分广泛，除机电设备中发电机、电动机、变压器、继电器、仪器仪表等应用外，还有如粒子加速器、核磁共振、热核聚变控制、磁悬浮交通工具等高新技术上的应用。 人类利用水能的历史较早，古代就利用水力推动轮机带动磨盘加工粮食，近代则利用河水落差带来的能量推动轮机转动，把机械动能转化为电能，是水能利用的主要途径。世界可供利用的水资源的一年发电量约１０万亿度，如果全部开发，可以解决七分之一的能源需要。中国地域广阔，江河纵横交叉，地势与地质较优越，具有丰富水力资源，可开发水力资源的年发电量达１．９万亿千瓦，居世界之首。如三峡水电工程建成后总装机容量可达１７６８万千瓦，年发电量达８４０亿度。水能在现代能源结构中居第四位，它与石油、煤炭、天然气等相比，具有再生性能源，运输成本低，不污染环境，兼顾蓄水、防洪、灌溉等综合利用和保护改善自然生态环境等许多优点。 海洋蕴藏着巨大的能源，除了海洋底石油、天然气和煤炭等重要矿藏外，海洋本身呈现的潮汐、海洋波浪、海水温差、海水盐度差等多种能量形态。估计海洋潮汐能为３０亿千瓦，海洋波浪能为７００千瓦，海水温差能为５００亿千瓦，海水盐度差能为３００亿千瓦。这类能量蕴藏量大，取之不尽且可再生，无污染。但不足之处是能量密度低，要到汪洋大海中取能，技术复杂，开发投资大，从而应用受到极大限制。潮汐能是利用太阳和月球对海洋引潮力，使海洋水周期性涨落，可用此涨落所产生的能量来发电。波浪能是利用海洋波浪起伏动能来作动力，即利用波浪上下垂直运动来推动一个类似倒立打气筒的活塞，活塞外是浮筒，当活塞处波谷时体积增大室内气压低于外界而产生向里的气流推动涡轮机来发电的。 参考文献: 1,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2000年出版 2,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 3,<思维工程-人脑智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 10.2.2006 02:59
力能组合与机械技术应用 陈叔瑄 地面机械运动和力的作用早就为人们所注意，但真正科学化研究，可以说从伽利略１５９０年写的《论重心》和后来《论重力》开始，他对亚里斯多德的落体观念提出质疑，并在比萨斜塔当众作自由落体实验来证实。１６８３年伽利略在《两门科学的对话》提出惯性的观念。刻卜勒在哥白尼日心说和弟谷大量观测资料基础上引出行星运动三定律，为牛顿创立引力定律打下基础。１６８７年牛顿出版《自然哲学的数学原理》著作，他论述了科学研究方法，木星、木卫、月亮、慧星等天体的运动，海水的涨潮，振动和声波等现象，提出力学三定律和万有引力定律。创立了机械力学。 牛顿力学之所以局限于机械运动和作用，由于十八、九世纪的电磁学、光学、热力学、原子物理、核物理、化学等学科出现，完全不同于机械运动和作用原理，不是牛顿力学所能推出的。二十世纪前夕又发现了Ｘ射线、放射性元素等和后来一系列科学技术发现，理论上出现相对论和量子力学，其基本观念完全独立于甚至违背牛顿力学观念，面临着科学技术思想的变革。《物性论》就是在这个背景下产生新科学理论的一种尝试。这个理论从物质连续、可入性和运动矛盾转化以及质能原理、趋匀原理、等价原理出发，引出一系列推理和本质解释。引出实物是低速物质浓缩形态，而场（或场物质）是高速物质弥散形态的基本观念。 一、作用力应用 物质运动总是自动地趋向均匀、平衡、对称过程，趋势矛盾中转化或变换能量形式，如平动趋匀矛盾则转化为涡旋运动。涡旋运动必浓缩质量，是构成天体、粒子、量子的基础。但涡旋中心不可能无限浓缩质量，中心必定平动。因此天体、粒子、量子必定存在自旋和平动运动。涡旋趋于平衡则转化为周期变换和交换运动，并在交换中微旋化而构成更深层粒子或量子。涡旋趋匀则浓缩质量，使有质量的物体靠拢。涡旋体质量浓缩基础上因交换作用而微旋化，微旋化所形成的粒子及其周围场质是在原有基础上浓缩的，因此密度更高。在此基础上再微旋化的更深层粒子及其周围场质密度更高，趋势更强。因此内层次愈多密度愈高，原子比分子或实物密度高，原子核又比原子密度更高等。 物质基本运动状态是平动、自旋、周期性变换运动和相互作用的本质是运动趋势、交换、递传。物质在空间平动（弥散状态）和自旋（浓缩状态）处处存在，几乎所有天体和粒子都在公转移动和作自旋运动，相应处于浓缩物质或集中能量状态本身就是证明。量子只存在直线平动和周期性变换运动外，几乎所有微观粒子都存在平动、自旋和周期性变换运动，也是对上述三种基本运动的证实。天体或宏观物体是由大量各种运动粒子组成的，粒子周期性变换或交换叠加结果，根本体现不了周期性变换和交换，这决不意味着不存在周期性变换运动和交换作用。物体内原子或分子间交换方式不同则处于不同的物态，通过适当技术可将固、液态变换转化为释放能量方式的气体状态，以推动机械运动而作功。 １、趋势作用及重力应用 粒子周围场物质密度愈大通常趋势作用愈强，如核粒子间强作用比原子间电磁作用要强得多。这是相对静止而言的，因为运动速度愈大，密度愈小，高速场物质比实物密度低得多，达到极限速度平动物质的密度最低，如引力场物质。天体或粒子周围向心连续高速物质称为场物质，它作高速平动运动。在天体或粒子浓缩趋势中可分解为径向分量和圆切向分量，愈近涡旋体切向分量愈大和径向分量愈小，从而愈近天体引力场质密度愈大。天体或粒子相邻时，相邻一侧反向的叠加，速度变小而具有浓缩趋势，其外侧同向叠加，速度变大而具有弥散趋势，场质具有外侧趋向邻侧作用。这种作用是“引力”存在根源，天体间的“引力”称为万有引力。外部场质是两者叠加。愈近地面切向分量愈大，而径向分量近常量，故 Ｆ＝ｍｇ 它是地面重力或重量存在的基础。 重力或重量是物体落向地面的基本作用力。重力作用最经常体现在自由落体现象，稍有重量静止物体总是落向地面或低洼处，位能变换为动能。利用水流落差重力作用，把位能变换或转化成动能，来推动涡轮机旋转，以带动机械或水电站电机转动。又如打桩机就是将重物拉高，然后让其落下，前者将能量变换转化为位能，后者由重力作用变换转化为动能，并冲击桩，使桩插入土地，以加固地基。可见、重力是位能变换动能，即标能变换为矢能的作用。地球因涡旋运动愈近中心质量密度愈大，愈往表面质量密度愈小。从而地面物体密度愈大愈处在底层，密度愈小愈易浮在上层。物体密度若比液体密度低就会上浮，静止时，可看成向上浮力与重力平衡的结果，实际上是交换平衡趋势的结果。大气在重力作用下愈近地面愈大，相应地大气密度也愈大。 一个物体浸在液体中，重量减少部分就是物体排开液体重量，即物体体积乘以液体密度为质量，乘以重力加速度为这部分重量。值得讨论一个问题是李泰来提出浸入水的物体比重（跟密度有关）小于水，水对物体才具有压力，实际上是构成此压力（或浮力）是水对物体压力大于物体重量的合力差。物体比重比水大是物体对水压力，实际上是物体重量大于水对物体压力的合力差作用，使其下沉。由于水愈深压强愈大，一定深度此物体重量与水对物体压力相等时，水对物体压力与物体重力差等零而处于平衡状态。因此李泰来所提出压力实际上是牛顿力学的合力差概念。大气或水对物体的压强化作压力时，跟物体形状密切相关，尤其对运动的一定形状物体产生重大的影响，这种浮力技术常应用于船体和飞机外型设计。 ２、机械摩擦作用应用 重力作用实质是能量集中作用和摩擦作用是能量弥散的作用，两者均起地面物体阻碍破坏平衡状态或促使平衡趋势的基本作用，可以说这两种作用是地面无处不在的作用，只要相对静止平衡状态受到破坏或改变都需要外力作用。重力作用可以使位能变换转化为动能或矢能，摩擦作用可以使动能变换转化为内能、热量和其它能量（如生电）等的标能，矢能变换为标能的作用。摩擦作用在某些场合是必需的，否则无法运动，如汽车轮子与地面无摩擦，则汽车无法前进。同样地轮船螺旋桨与水没有摩擦，轮船无法前进。但这些摩擦又使汽车、轮船动力一旦停止供应能量，其运动随之停止。 地面物体移动和保持运动，必需源源不断提供矢能，以克服摩擦作用变换转化为标能所消耗的动能，因此火车、汽车、轮船行走都需要源源不断提供能量。这些能量由蒸汽机、内燃机、电机和其它能量形式变换转化动能提供的。这就是地面物体运动需要动力，是动力设备发展的基本原因。可见，地面物体的机械运动或作用力无不是能量变换、交换、递换的过程或能量转化过程。机械与能量变换动力灵巧组合可以产生各种各样交通工具和机械设备产品技术。要使汽车、火车加快停止或控制速度则需要利用摩擦及其刹车备，不同材料及其表面结构就有不同的摩擦。 ３、实物体弹性作用解释应用 天体或地球内各部分或物体间处于交换平衡，通常处于相对静止状态，固体处于相对静止，液体总是流向低洼处后而处于相对静止状态，气体在重力作用下也处于相对静止状态或动态平衡状态。这些相对静止物体又跟着天体或地球一起自旋和平动，以太阳作为参考系观察地面上物体实际上是复杂的曲线运动，那来的匀速直线运动？相对地面静止的物体任何移动都要破坏平衡状态，即需要用力，如推、拉、举、压、碰撞等弹性接触作用。这些作用实际上是能量递换，如推物体运动所用的力是被推物体接受动能而运动的，但由于反作用，又把另一能量递换给施力物体，构成能量交换的。这类低速的外力作用关系，完全可以用牛顿力学来描述。 地面物体运动必影响相邻物体运动状态而相互作用，即一物体对另一物体的碰撞和推、拉、压、举等的接触作用，它们之间也是能量交换、递换过程。皮球落地由于其橡皮分子壳粒交换伸缩性，使其接触地面时，地面对皮球压力而橡皮分子壳粒交换间距缩小变形，橡皮分子又很快恢复，使皮球反弹开来，即把皮球内部位能变换为外部位能。橡皮弹性愈好，愈能变换为外部位能。可见物体材料不同，弹性接触作用能量变换方式和结果不同。接触作用通常是将某些能量变换、交换、递换为动能，以引起物体移动，即从相对静止到运动并保持持续运动过程。表现在动能改变量或合力作用。弹性作用实质是原来内部粒子间已处于交换平衡状态，因外力拉开或压缩而变形，外力方向上交换出现不平衡，外力解除后有恢复交换平衡趋势而在该方向上恢复形状趋势，即能量的变换。 物体外加作用抵消摩擦力后的合力可使物体作加速度运动，当合力等零，即所提供的动能改变量抵消摩擦变换内能或热量时，物体作匀速直线运动。但地面摩擦无处不在，只要外加作用解除，一段时间后便停止下来而保持静止状态。这是针对宏观机械运动外力作用而言的，它可以解释包括平动、转动、振动等各种机械运动。宏观物体内各粒子间处于交换平衡状态，外加力矩便可机械转动，它没有往里挤的现象，因为若往里挤，立刻破坏物体内分子间原有平衡状态。同样地相对交换平衡液体，外力矩迫使它旋转，液体维持原状态而散开来。可见，低速宏观物体转动、振动运动不能代替物质的涡旋和周期性变换、交换运动，因为宏观物体内部粒子之间已处于交换平衡状态。任何外力作用都只能破坏其内外平衡状态。 二、机械作用应用原理 地面实物相对静止状态和机械基本运动主要形式是平动、转动、振动等，实际上是大量分子周期性运动叠加的结果。地面物体通常处于相对静止，即作用力的平衡状态，要移动就需要外加机械作用力，称为处于交换平衡机械惯性运动模型应用技术原理。力的本是能量趋势、变换、交换、递换传输，通常可分为主动力（如重力）和被动力（如摩擦力、弹性力等机械作用），而牛顿作用力或机械作用是狭义力或狭义能量递传方式，称为作用力条件控制技术原理。各种各样机械零件有机地巧妙地组合成机械部件或机器，通过各种连杆、齿轮、滑轮等零件间传递变换能量，即作用与反作用来达到机械运动方式组合或能量的组合，称为机械器件运动性能组合技术原理。 １、实物静止与机械基本运动模型应用技术原理 物质涡旋运动是物质成形和引力根源，涡旋中心速度愈低，愈有向无穷大浓缩趋势，对应质量（和体积）愈大，相应引力也愈强，即引力强度与涡旋体质量成正比。涡旋角速度减少实际跟涡旋内层次交换而引起的微旋化增多有关，使物质密度增大，因此物质涡旋运动是能量集中的过程。由于物质存在极限运动状态，即存在极限速度及其密度极浠薄的连续场物质状态，因此实体涡旋边缘速度不可能超过一定范围，速度和角速度愈小，其范围愈大且形状愈扁。如天体愈大相应愈扁，如包括银河系的大量涡旋状星系、星团。涡旋中心速度和角速度愈小，即愈近绝对速度为零，银河系中心比太阳系中心，更比地球中心速度更近绝对零。愈近绝对速度零的涡旋体内部大大小小微涡旋或微涡旋层次愈多，高速微涡旋则成量子辐射出去，构成稳定时能量浓缩与弥散的平衡。 实际上物质基本运动方式主要是平动、转动、周期变换运动和交换、递换、递传作用，大量周期性变换运动和交换作用平衡的结果就成为宏观物体的惯性运动状态，即静止和匀速直线运动状态。天体内物体之间处于相对静止平衡状态，它是大量内部分子周期性变换或交换叠加的结果，也是外力平衡的结果。要使其相对运动必需外加作用力，产生如平动、转动、振动运动，物体或机械内粒子周期性变换运动和交换作用以一定方式叠加的，并有保持该运动性能，直到受摩擦作用而迫使其逐渐相对静止，相对平衡为止。这个惯性较牛顿力学广些，即具有广义惯性含义。称为物体或机械相对静止及其基本运动模型应用技术原理。 稳定的天体或地球内各部分或物体内外通常处于交换平衡状态，内部交换平衡而处于恒温（包括微旋粒子不规则平动、转动、振动等）热平衡运动和粒子间场质交换平衡状态。对于已经交换平衡的整体中各部分之间，实际上是处于相对静止状态，即引力与部分间接触作用平衡或能量交换平衡状态。外部交换平衡而处于相对静止或处于引力浓缩趋势与电磁量子辐射平衡状态。静止和匀速直线的惯性运动是地面物体处于平衡状态的特例，可称狭义惯性，如物体相对地面静止是其各向交换作用平衡结果。匀速直线运动可以看成物体内各粒子平动和周期变换运动的叠加结果，并处于外部各向交换作用平衡状态，包括重力与相反接触（弹性）力平衡。惯性是继续保持原运动的特性，牛顿力学或机械力学的惯性是宏观多粒子系统物体的惯性，是狭义惯性。 没加入周期性变换运动的平动运动或自旋运动，仍然保持原有运动属性，即作用力是动能改变量对作用位移比值极限来量度，并推出动量改变量对作用时间间隔比值极限为作用力，它是矢量。因此非周期性运动改变不管来自趋势（主动力）引起的，还是外加作用（被动力）引起的，都会引起能量或动能改变，即能量变换、交换等。物体受外力作用时，整个物体与施力物体交换能量，被迫从外部改变动能。也是属于非周期性能量变换、交换、递换的作用中引起动能改变，其参量不仅量值改变，而且方向也改变，因此单用动能改变量不足以描述作用性质。宏观物体作用力的量度与非周期性变换、交换、递换中的动能对时间或位移或角移微分等参量密切相关的，动能对时间的微分定义为功率，动能对位移微分定义为作用力，动能对角移微分定义为力矩。 机械的动力以热膨胀产生动力为主的能量变换或转化结果，才能迫使地面相对静止和交换平衡状态的机械改变为相对运动状态，以抵消几乎无处不在的摩擦作用（只有远离地球、天体等实物体在宇宙空间才处于几乎无摩擦作用持续运动），只要处于力平衡的机械静止或匀速直线运动仍能保持状态的谓之狭义惯性，其量度称为惯性质量。平动能表达式为 Ｅυ＝（１／２）ｍυ２ 以转动而言，质量为ｍ质点绕轴距离为ｒ的转动惯量Ｊ＝ｍｒ２。穿过球心转轴的均匀分布质量的球转动惯量Ｊ＝（３／５）ｍｒ２穿过圆环的中心上转动惯量Ｊ＝ｍ（（３／４）ｒ２＋Ｒ２）。穿过重心圆柱转轴转动惯量Ｊ＝（１／２）ｍｒ２。一句话所有穿过重心转轴的球、圆柱、饼形、环形等形状的转动惯量都与其总质量成正比和半径平方成正比，即Ｊ＝ｋ”ｍｒ２。比例系数决定于形状和质量分布情况，包括椭球、圆锥、圆台等都是如此。自旋的涡旋体的中心质量分布较集中，通常是由里往外质量密度逐渐减少的分布，其转动惯量是上式，只是ｋ”的比例系数存在差别而已。 　　自旋体转动动能可由下式定义得之 Ｅω＝（１／２）Ｊω２ 其中ω为角速度，是转过角度θ的时间微商。转动能对角移的微商是力矩Ｍ的量度 Ｍ＝ｄＥω／ｄθ＝ｄ（１／２）Ｊω２／ｄθ＝ｄＪω／ｄｔ 其中Ｊ转动惯量为恒量时所推导公式，同样适用固体机械转动时各点之间相对距离的质量分布不变，即刚体情况下成立的。转过角位移元ｄθ相同情况下转动能改变愈大则力矩愈大。Ｊω称为角动量，也可说角动量改变率愈大力矩愈大。力矩Ｍ是迫使转动状态，转动能或角动量改变的外部作用力。 机械运动中常把固体看成质点、刚体，这样理想化后可抓住较本质的机械运动的动力等各种关系。但有些固体在外力作用下产生形变，作用力解除后又恢复原状或作机械振动，如弹簧机械振动、摆的周期运动等。在上端固定的轻弹簧的下端悬一重物，将物体略为移动后，物体就在弹簧力的作用下作上下来回运动。这种振动系统称为弹簧振子。设物体在平衡位置时，弹簧上物体的合力为零并使弹簧处于原来长度。为了简单起见把弹簧振子穿在光滑的水平玻璃棒上作在平衡位置的左右运动，其能量 Ｅｘ＝∫Ｆｄｘ＝∫－ｋ’ｘｄｘ＝－（１／２）ｋ’ｘ２ 在弹簧上力解除后具有位能为Ｅｘ。 若振动中摩擦消耗的能量略去，位能在其恢复原状时转化为动能，动能又使其继续运动，再转化为位能。但任一位置上动能和位能之和为一个不变的常数，即 Ｅ＝Ｅυ＋Ｅｘ＝（１／２）ｍυ２＋（１／２）ｋ’ｘ２ 其中在振动时Ｅυ是周期性变化，Ｅｘ也是作相反的周期性变化。速度以υ＝υ。Ｓｉｎωｔ，位移以ｘ＝ｘ。Ｃｏｓωｔ变化，在动能和位能相等情况下才能保持谐振动。从而推得 ω＝２πν＝（ｋ’／ｍ）１／２ 表明弹簧谐振动时，其周期τ＝１／ν或频率ν完全决定于系统本身性质的质量ｍ和弹簧的倔强系数ｋ’。 　　又如物体的摆动也是一种谐振动。为简化起见，在不会伸长的轻线上端固定而另一端系一不大重物，略为移动后放掉则在平衡位置（即垂直悬地面位置）左右摆动。这个摆称为单摆。当单摆偏离平衡位置时位能为 ｍｇＬ（１－Ｃｏｓθ）＝２ｍｇＬ（θ／２）２ 在Ｘ位置上放掉则往返摆动 ｘ＝ｘ。Ｓｉｎωｔ则υ＝ｘ。ωＣｏｓωｔ 在摆动过程略去摩擦不计，每一位置上动能和位能之和不变，则 Ｅ＝Ｅｘ＋Ｅυ 只有当ｇ／Ｌ＝ω２时，动能和位能转化才保持不变，则 ω＝２πν＝（ｇ／Ｌ）１／２ 表明单摆谐振频率大小决定细线长度Ｌ≈ｘ／θ。 　　实际上不管弹簧振动或且单摆运动振动幅度会逐渐减少，最后停止下来。这是因为机械振动不可避免地要受到摩擦阻力，每个部分能量转化为内能或热量，经历时间一长，这些机械能就会转化内能或热辐射出去，这种振动称为阻尼运动。要使其持续振动，必需每周期给予补充能量，若低于摩擦消耗能量，振幅仍然继续减少，最后停止。如果每周期给予高于摩擦消耗能量，振幅就会逐渐增大至振幅允许的范围，否则就失去恢复原状的机能。外力提供能量周期刚好等于其谐振动周期的，振幅可以达到最大值，这种现象称为共振。共振可能使系统逐渐增大振幅而遭致破坏。各式各样的宏观物体或机械振动是产生各种各样声音的源泉，利用不同宏观物体或机械振动组合所构成的声色不同属性，可巧妙组合制作乐器声源。２、弹性和摩擦等作用力条件控制技术原理 作用力条件控制原理实际上是力学第二定律技术上应用的原理，能量趋势转化可以自动实现，也可以被动实现，分别称主动力（或内力）和被动力（或外力），牛顿力是后者特殊部分。《物性论》揭示力本质是能量趋势与变换、交换、递传过程，正因为如此，作用与反作用才同时存在，其数值相等、方向相反、作用在不同物体上。这里将进一步作理论补充和应用验证。物质各种运动可用相应参量所定义的能量来描述，按参量性质分为矢量性和标量性能量，如速度定义的平动能和角速度定义的涡旋能属于矢量性能量，简称矢能。而位置距离定义的位能、温度定义的内能、变换频率定义的变换能等属于标量性能量，简称标能。而力的本质是能量趋势、变换、交换、递传。 静止在地面上物体通常受到重力与相反的弹性力平衡作用，又受到地面前后左右正反向力的平衡作用，处于各向交换平衡状态。要使物体移动，开始从静止到运动，要强烈破坏各向平衡，尤其作用力方向的平衡状态，从而阻力极大，使静摩擦系数极大。一旦运动了，交换平衡条件改变了，前后沿正反向交换平衡或作用力解除了，沿着匀速直线惯性运动。但地面空气和接触地面的侧面摩擦阻力Ｆ仍然存在，它正比于正压力Ｐ，并体现在动摩擦系数 ｋ＝Ｆ／Ｐ或Ｆ＝ｋＰ 它比静摩擦系数要小。摩擦系数大小决定于物体性质、形状、表面积、表面粗糙程度和运动方式等，同样体积物体在地面上滚动要比滑动摩擦力小得多。 摩擦是地面无处不在的作用方式，它只在实物体相对运动时才产生的阻碍破坏平衡状态的一种作用，它是动能变换为内能的一种方式。摩擦力和摩擦系数与运动方式、接触面大小、粗糙、材料性质等密切相关。为了减少摩擦力或动能消耗，延缓动能变换内能，通常把运动中接触面大的滑动通过齿轮或其它零件带动改变为接触面小的转动，如车辆的轮子。车辆轮子与轴之间又用滚珠轴承再加上润滑油减少摩擦作用，使启动和运动省力。表面愈光滑相应地摩擦阻碍作用或消耗动能愈小，如表面光滑的铁轨可使火车运行摩擦作用低于普通路面而能够拖拉众多车皮。减少摩擦的技术方法很多，上述实例是最常用的技术方法。车辆制动要求增强摩擦作用，如刹车器件。还可调节扩大接触面的离合器是增加摩擦的一种技术方法，用以控制汽车换挡。 地面宏观物体是大量粒子组成的，实质上已经在浓缩质量过程同时相应地集中了能量。宏观物体各粒子的各种周期性变换运动叠加，构成相对静止和匀速直线的惯性运动。牛顿力学完全适用于低速宏观物体和机械运动。交换平衡的地面物体处于相对静止，要移动一物体需外加作用力，即被动力，如推、拉、压、举和碰撞等弹性接触作用力，简称弹性力。如典型的弹簧振子拉开距离ｘ与弹性力Ｆ成正比，即弹性力 Ｆ＝－ｋ’ｘ 其中ｋ’为弹簧倔强系数。通常推、拉、压、举和碰撞等作用力与此有关被动力或外力，它是物体形变能变换为动能的一种方式。 作用力的本质是能量的趋势、变换（转化）、交换、递传，从而构成作用与反作用，物质运动自动趋于均匀、平衡、对称过程能量变换的作用为主动力或内力，如万有引力、电磁作用、强作用、弱作用等，而改变稳定状态或趋于稳定状态的作用为被动力或外力，如弹性作用、摩擦作用巧妙组合成拉、推、举、压和碰撞等外力机械作用重组的各种机械作用或各种机械结构，形成能量递传各种方式。称为机械弹性和摩擦作用的狭义力条件控制原理。MM-1000试验机本身是摩擦测试工具，试验过程利用电磁条件控制的，而机械设备与其它车床类似是由各种机械零件性能和各种运动组合而成的。即根据机械零件及其运动组合和动力条件控制设计的。 ３、机械器件运动性能组合技术原理 机械器件运动性能组合原理实际上是力学第三定律，即作用与反作用力学关系的应用体现。不仅平动具有惯性，而且其他任何具有保持其运动状态直至外力作用迫其改变为止的物体运动也具有惯性。物体转动运动具有惯性，其惯性量度称为转动惯量。物质基本运动方式包括平动、自旋、周期振动等也都具有惯性，即保持其运动状态的属性。机械各种零件组合成具有一定功能的机械整机，实际上是各种零件间运动变换或能量交换传递是作用与反作用过程实现，使整机作平动或转动或振动。称为机械运动变换和能量递传功能重组或机械零件运动功能组合原理。 力矩作功大小可用转动能改变量来量度的 ｄＡ＝ｄＥω＝ＭＣｏｓαｄθ 力矩Ｍ与角移θ间积分关系式又可写成 Ａ＝ＭθＣｏｓα 其α是力矩与角移的夹角。当其互相垂直时等零，即转动能不变。转动能对时间微商则是转动功率 Ｎ＝ｄＥω／ｄｔ＝ｄ（１／２）Ｊω２／ｄｔ＝ωｄＪω／ｄｔ 若功率等零则ω＝０或Ｊω＝恒量，作匀角速度运动或角动量Ｊω不变性，或ω⊥Ｍ时功率不变性运动。对刚体机械转动Ｊ通常是不变性的。机械转动是指刚体绕转轴转动，转动时要受到转轴摩擦力、空气摩擦力和重力、弹性力等的影响。摩擦力使转动刚体逐渐停下来，要使其重新转动需通过弹性力或重力等的力矩Ｍ作功，转化为转动能而使其转动。 机械运动方式主要是平动、转动、振动等。如受引力作用的机械转动像陀螺受重力作用类似，可以产生进动和章动。陀螺自旋与重力同向侧弥散趋势与反向侧浓缩趋势迫使其同向侧趋于反向运动，使其产生公转进动。陀螺自旋与进动同向侧（外侧）弥散趋势和反向侧（内侧）浓缩趋势，外侧趋于内侧运动，与重力分量（随其往内侧运动增大）反向，当重力分量大于向内侧作用时，便往外侧运动，但其重力分量变小，又再往内运动，这样往内外侧周期运动则形成章动。这类基本运动原理不但可应用于工程技术中，而且可解释一系列天体现象。 如果机械振动周围充满媒介并将能量传递给媒介的分子或原子，这些分子或原子偏离平衡位置和状态而趋于平衡中又将能量再传递下一些分子或原子，构成了周期性的能量或量子传递的波动，一定频率范围的振动能及其能量子声波。声波所传到之处的振幅或能量相位要比振源迟后ｓ／υ，即 ｘ＝ｘ。Ｓｉｎω（ｔ－ｓ／υ） 声波传播靠媒介分子间碰撞或交换场质压缩等方式来传递声音能量或量子的，声波是媒介中分子有规则运动的能量子传递，声量子是分子或分子颗粒级并依赖媒介分子或分子颗粒间交换传递的量子，有时称为声子。热量则是物体中分子不规则运动的量子传递。但电磁量子，包括光子、热辐射、电磁波等可不依靠物体媒介来传递的，量子本身就有一定周期性能量变换和偏振，使量子在其行程中处于周期性状态变换。 三、机械应用方法 重力是能量集中的作用，摩擦是能量弥散的作用，而外力通常是其它能量转化变换为动能引起的作用，如推、拉、举、压等接触作用实际来自于热能、物态变换能、化学能、电磁能、生物体能等转化变换而来的。这些能量归根结底在涡旋和微旋化中浓缩质量、集中能量而成的，当其释放能量推动物体运动而转化变换成物体动能，且在地面上不可避免遇到摩擦作用，又再转化变换为热能或其它能量，构成了能量循环递换过程。 如果略去前面那个浓缩环节，并把重力简化为外力作用，那就成了牛顿力学和经典热力学的特例。因此机械力学作用力本质仍是能量在机械器件间的交换递传。而阻碍破坏静止状态的作用力是重力和摩擦力，它们是趋势主动力，重力、摩擦力和弹性接触力三者联合作用于物体而产生机械运动的，灵巧组合应用这三种力是机械技术的基础。 １、机械运动设计 机械技术设计以能量递换传输控制和机械器件运动组合规律指导为主，如车床、洗床、刨床、钻床、纺织机等根据需要而提出目标任务，进行机械方案设想和技术设计，设计时借助于机械图纸按比例绘制，这样可以做得设计确定、数据精密、图样详细，便于加工组装、试验调试、分工合作，也便于资料修正、经验积累、交流传授等。如果只停留在头脑中，这些都难以做到，就难以使技术发展进步，就难以制造愈来愈完善和功能愈强的产品。因此机械图纸用以帮助设计是最基本手段和方法。 机械设计通常是根据机械规律，在头脑中先构成机械整体结构和关系的工作原理图象或图纸，然后逐步分成许多部分或零件进行详细设计，并绘制成有尺寸计算的图纸，构成整机配备各部分和零件组合的设计和计算的图纸。对于所组合性能是否可行，以及各局部或零件在整机中协调把握不大，可通过试验进行验证，并修正到可行，或互相能精确配合和协调为止。实验用以证实某些规律，而试验和调试则用以帮助设计的整机是否可行的或局部、器件是否合理协调的。因此试验是设计的，尤其创造发明设计的重要辅助方法和手段。 为了提高机械设计制造质量、功能、效率、通用性、商品率和降低成本，常采取产品标准化，由专门技术机构制定标准，使厂家产品设计制造有所依据，并使产品社会化、商品化。因此机械产品标准化是机械设计重要依据。目前甚至可以借助电脑优秀软件来帮助机械设计，如计算机辅助设计工具实现快速设计和计算机辅助制造工具实现高效生产制造。 地面物体有保持平衡，即相对静止状态趋势，使物体受到其它力的作用时，产生反抗这个作用之摩擦力或重力，物体推、拉作用是将动能变换或转化成反抗破坏平衡状态的摩擦之热能，物体举、压作用是将动能变换或转化成反抗破坏平衡状态重力作用的位能，物体的碰撞也是反抗破坏平衡的动能、位能、热能间的变换作用。可见，牛顿力实际上是能量的变换、交换、递换，它是通过能量变换、交换、递换来改变物体相对地面静止状态，以克服维持平衡的摩擦阻力。它也是作用与反作用同时存在的本质所在，即两者数值相同，方向相反，作用在不同物体上。 ＭＭ－１０００摩擦试验机是测试摩擦材料摩擦和磨损的重要设备之一。外型像普通车床，有笨重铸铁底座和装配可移动的动摩擦片、静摩擦片的机械台面。动摩擦片由电动机带动，类似车床的转动车件台面，而静摩擦片则固定台面上，类似车床固定刀具，除摩擦片与刀具外，摩擦试验机静摩擦头还有可加气压用的伸缩装置。磨擦试验机的目的要求不同于普通车床，它的目的是检测粉末冶金材料摩擦和磨损性能，它要求能精确测定磨擦系数等参量。因此设计中除上述机械设备设计外，主要是参量测试和计算方法的设计。 ＭＭ－１０００摩擦试验机是一部测试粉末冶金摩擦材料磨损摩擦试验的机电设备，它由动静两摩擦片组成的，动摩擦片旋转头以一定速度旋转，通过光透过跟着旋转圆孔盘的单位时间计数获得速度值。再通过气压阀打开，压动静摩擦片接触制动，静片上装有压力传感器、力矩传感器、温度传感器测得压力、力矩、温度参数，计得摩擦系数和其它有关参数，如功率等。这是测试摩擦系数典型设备。这些传感器电流过于微弱，必需通过调制解调放大器实现直流放大。此外还要对转速、压力、摩擦次数进行控制，以便在不同条件下，测得各种参数。这些测试和控制通过微机系统实现，可以获得更精确测量数据，并实现自动化数据处理和控制。如《微机系统在ＭＭ－１０００摩擦试验上的应用试验》一文所述。 为了更快、更精确、更全面和自动测试《微机系统在ＭＭ－１０００试验机上应用试验》的参量，如转速直接用转盘边缘上小孔透过的光进行计数外，力矩、压力、温度通过传感器和调制解调器件放大的模拟量。并转化为数字量，以便于在计算机中进行摩擦系数、功率、能量等计算的数据处理和磨损操作控制。力矩乘以角速度则可计算功率，力矩除以压力与半径乘积则可计得摩擦系数，还可自动控制制动次数来检测磨损情况。可见模拟量与数字量是一对矛盾，矛盾转化以实现量度、处理、控制、记录和执行自动化的过程，但其中关键则是非电参量往电参量变换和模数变换，这些可行性在于能量转化和等价变换。 在《ＭＭ－１０００摩擦试验机微机系统》研制中曾想象过众多方案，经过反复比较，尤其摩擦试验机周围都是强电系统，包括千瓦电动机和强电变压器、继电器等的电磁干扰，可能使弱电系统的计算机无法正常工作，这是硬件设备中基本矛盾。为解决这个矛盾，采用便于屏蔽和配合控制台改造，而选择采用单板机并重新设计外围自动测试和控制电路，把测试的各种参量经过模数转化为二进制数字电路设计，作为硬件设计和决断思维的基本部分。选择采用机器语言或汇编语言进行程序设计，这样便于快速直接数据采样、处理、控制。 ２、机械应用决断方法 机械系统设计是根据使用功能在充分利用地面物体的重力、摩擦力、弹性力作用特性和热机、电机等动力基础上，对各种机械零件巧妙而精确的组合。机械系统决断思维除了人力、财力、物力可行性外，主要是技术的可行性，尤其创新机械系统的可能性、可行性需通过试验来证实，许多样机就是在大量局部试验和整机试验、调试作出决断的，因此机械试验、调试、检测是决断的重要方法为了机械零件通用性规定一系列规格化、标准化，这样便于商品化专业化生产，也便设计机械系统的重组和提高生产效率。 机械设备技术决断的基本手段和方法是已有的知识、经验和试验，把许多规律结合应用或性能组合或条件控制是否可行，没有把握时要通过试验来确定的，不管是局部还是整机的创新产品要经过反复而多次多种试验才能确定。尤其一项创造发明，没有反复而多次多种试验，组合方式和组成结构最佳状态难以确定，因为理性规律、原理只能提供合理的可能性，并不能提供组合的可行性，这就是理性过渡到实性思维之必要性。进行新产品组合设计，必需通过试验辅助来作决断的。整机总是包含许多部分甚至大量的零件组合，这些部件、零件之间密切协调是非常重要的，因此产品的调试改善和检验也是最后确定的决断必要手段和方法。 Ｍ－１０００摩擦试验机在测试转速、压力、力矩、温度等参量后通过人工画表图，并计算出摩擦系数。这些操作因人而异，误差较大，稳定性差。而且制动手工频繁时难以操作。这些情况都要求测试和操作自动化、智能化，迫使该机生产厂家作出利用微型计算机实现参数测试和控制自动化、智能化。这个背景下，将此任务交到本人手中，再经方案选择和分析论证，并经过反复试验、调试、检测最后作出决断和决策。 ３、机械应用执行方法 生产工艺程序实施及其相应的工具设备、操作技能和材料零件是生产过程基本条件。许多材料和零件可来自于社会，不必从材料到零件都要自己生产，否则不仅生产质量和效率低下，而且使成本大大提高，造成经济和社会效益低下。产品执行过程实际上是生产工艺管理过程。零件加工、部件生产、整机组装是生产工艺的分工合作，可以提高生产效率、产品质量、降低成本等的作用。但在生产工艺过程需要协调而产生统一指挥、调度，这是执行执行基本方法。 一个生产单位是社会分工合作的一个细胞，从属于社会，因此管理不仅仅是生产工艺管理，而是包含销售、财务、人事等许多方面的系统管理。从社会角度看一个生产单位或管理一个生产单位，生产必需跟踪、反馈、分析社会信息，技术项目往往随社会需要或市场供需而发生变动，改善、转产和创新产品技术活动变成生产管理重要组成部分。人事、设备、销售、财务等都跟社会其它单位交流中联系部门，也是执行方法重要组成部分。 Ｍ－１０００摩擦试验机及其专用微机系统和专门设计的外围设备，便可以自动测试所需要的参量，并计算出摩擦系数、功率等参量。摩擦试验机本身外型像普通车床，动片转轴也与车床转轴类似，由电机带动，所不同的另静片有个压力缸，通过进气加压产生制动。摩擦试验机本身制造执行过程与普通车床类似，经过铸造底座、零件加工、装配等生产工艺程序制造由试验机厂各车间从头到尾执行实现的。测量的转速、压力、力矩、温度等量度值，并经数据处理计算的自动执行过程的设备。 四、机械运动组合类型 宇宙没有绝对静止的物体，所谓低速是指相对光速而言的，即远小于光速的运动状态。这时动能对位移微分可表示为牛顿力Ｆ＝ｍａ。的方式。可见，牛顿力学只适用于宏观低速运动状态的多粒子物体或机械。物体或机械的转动需外加力矩，才能迫使其转动。机械设备中离不开转动、平动、振动间运动等的转换技术，巧妙的组合和转换技术可以带来人类所需要功能的全新产品。至于牛顿力学与万有引力间关系，在解决宇宙空间机械运动是很有用的。它还可解释近地球的天体或太阳系某些运动问题，但牛顿力学连天体的最基本最普遍的自旋运动都无法解释。因此牛顿力学称为机械力学更为妥当，并广泛应用于机械技术上。 １、生产工具类型 如果转动是绕定点的回转器，该定点Ｏ与惯性中心重合则称为平衡回转器，否则称为重力回转器。这时因点Ｏ的重力矩不等零，这将对回转器运动有重大影响，产生进动和章动。它产生的动力可用新理论解释，进动是重力回转器的重力在自转轴垂直分量两侧旋转速度正反向，同向侧速度叠加变大，弥散趋势，反向侧速度叠加变小，有浓缩趋势，同向侧挤向反向侧趋势而产生进动。进动速度与回转器自旋外侧速度同向叠加，与里侧速度反向叠加，有外侧向里侧趋势，指向里侧运动，但重力又迫它恢复而往外侧运动，构成向里与向外侧重力分量平衡交叉作用，则产生周期性的章动，构成了重力回转器自旋、进动、章动综合运动方式。转动是生产工具机械经常运动变换方式。 机械产品多半通过材料制成各种轮子、齿轮、滑轮、曲轴、连杆、螺丝、链索等的机械零件进行重组并通过动力递传来带动机械运动的。为了使机械产品具有通用性、适应性、规范性，便于产品分工合作、减少重复、交流销售而需要标准化。因此在国际、国内、行业的范围内进行规定标准化工作是必要的。标准化可使产品生产专业化、商业化、高效率化，更有效地实现全社会分工合作和商业销售。同时标准化是设计师思维过程必需遵守的，否则无法利用社会已有的各种标准化产品，而连最小的螺母都要自己生产，就会极大地浪费财力、物力和人力。因此产品设计标准化也是重要手段和方法。 设计是产品技术的核心部分，并具有该产品全面技术知识的人才能做到的，尤其是重大机械革新产品。如纺纱机、织布机、车床、冲床、铣床、推土机、压路机等等产品论证决策、生产组织、指挥调度协调执行，包括分工合作和市场投入等是组织管理者的基本任务。善于获取信息、出主意、用人（发挥各人作用）、克服矛盾的组织管理者往往是成功的管理者。针对产品技术特点和人力、物力、财力条件，组织调度车间、班组进行生产。在调查和获取信息基础上，组织调度人力进行推销和作出各种决策。管理也是一门科学，称为管理科学。它与技术科学相辅相成，如果技术科学是基础，那么管理科学则是主导，是现代技术矛盾的两面。 ２、交通工具类型 地面物体相对静止是交换平衡趋势的必然结果，也可看成作用力平衡的结果，其中最基本的是重力与地面对物体的接触弹性作用平衡。地面动力常通过推、拉、举、压和碰撞等接触作用来带动物体运动的，它们都属于物体接触形变产生的弹性作用。减少摩擦力基本方法是变滑动为接触面少的转动，利用轮子接触地面运动。轮子产生转动有两种情况，一种在轮子边缘加一力矩，通常其中心不动，另一种是中心轴带动轮子转动，若轮子转动时接触地面的点或线因摩擦而产生力矩作用，推动轴往前运动。因此机械作用的本质是能量变换、交换和递传。轮子与承轴之间又用滚珠轴承和润滑油又进一步减少摩擦力，轮子再加上弹性较好的橡皮内外轮胎和其它零件，可减少路面不平的振动。目前大部分陆地交通工具都离不开轮子及其制造应用技术。 轮子之外转动应用较多的就是螺旋浆，它常用于飞机、轮船的推进器，螺旋浆叶推进作用于大气或水时，能量交换的反作用推压螺旋浆及其相连的飞机或轮船运动。还可以设计用水力或热气推动涡轮转动，并带动电机之类机械运动。此外，各式各样齿轮、滑轮、杠杆、连杆、曲轴、传送带等是机械传动重要方式，即力或能量的传送方式。巧妙组合利用这些作用，可以设计不同的机械设备来适应人们的各种各样需要，如汽车、轮船、飞机、火箭、气垫船、磁浮机车等交通工具设计制造。机械技术除基本的轮子、螺旋浆、涡轮和动力外，就是巧妙应用这些重力作用、摩擦作用、弹性接触作用和惯性运动特性于机械零件、设备设计和制造之中。 任何一项技术都不是一个人所能完成的，是许许多多人不断改造和变革的结果，发明或首创虽然重要，没有前人工作的启示和后人继续改革，就不可能产生今天的产品。他们技术改革的每一步都是在不断地出现矛盾和克服矛盾中前进的。如上述的计算机软件系统和硬件系统的信息处理技术就是众多人员不断努力，才有今天的规模。又如瓦特蒸汽机发明是在认识纽考门蒸汽机效率极低的原因，并利用分离式冷凝器和封闭蒸汽汽缸，而大大提高了效率。后来将其与机车、轮船组合，并不断改革，才会有今天产品。瓦特首创高效蒸汽机对产业革命影响功不可抹的，但前承后继为克服矛盾的革新者也不能忽视。 任何一门技术只要是关键性综合重组性技术，都应属于某方面的发明或首创，如内燃机首先分别与汽车、轮船、飞机、车床重组都是新技术的发明或首创的。为了产品性能提高，需要综合重组的技术愈来愈多，现代的汽车还组合了各种电器技术，构成庞杂的技术系统。一个庞杂的技术系统产品已经包含许许多多知识综合和重组，构成一门专业技术科学。技术科学不同于自然科学，它往往以大型复杂产品类型为基础的综合科学知识和技术（设计、决策决断、执行）方法，一个人能够做的只是其中一部分，许多部分别人已经做过了，可以充分加以利用，避免不必要的重复。做到这一点就需要尽量获取信息。 ３、兵器机械类型 用于战争的武器古时主要刀和剑，近代发展成枪炮和炸弹，现代出现原子弹和导弹，杀伤力愈来愈大。刀剑主要材料是钢铁金属材料制成的，靠人的双手操作，实际上是手工武器或工具。枪炮主要靠火药发热爆炸的气体膨胀，推射子弹头或炮弹头往前运动。为了弹头有效射中目标，需要制造撞击机械、螺旋式枪筒或炮筒、描准器等的机械结构和设备。 导弹及其运载火箭通常由其核心部件火箭发动机、制导与控制系统、有效载荷的导弹头、支承整个火箭和导弹结构的壳体等四个部分组合而成的。制导和控制系统用来控制火箭或导弹预定弹道飞行，把导弹送入目标轨道。导弹机械装有无线电控制或遥感技术控制，以及远距离测量导弹各部分仪器设备工作情况和实验数据等，所需要信息传递到地面，以对导弹的飞行速度、飞行方向、飞行姿态等的了解和遥控，以便对导弹运动状态进行必要的调整。 兵器科技是一门综合性尖端领域，涉及数学、天文、物理、化学、生物和医学等学科和工业技术发展的成果。兵器技术代表制品枪、炮、炸弹、导弹等实际上是一种机械与其它技术组合。这些都是人类灵巧地组合应用已掌握的各种地面固有成形的物体和机械技术的结果。实际上用于战争的各种交通工具，如装甲车、坦克车、炮艇、军舰、战斗机等也属于兵器。 兵器技术进步推动航天技术发展，航天机械只不过脱离地面的空气和地面接触摩擦作用而处于较无阻力状态，具有惯性离心作用。若它们还不能完全脱离重力或太阳引力范围，又保持离心作用与引力平衡，并以一定圆切向速度运动。这种圆切向速度方向改变所构成的加速度足以克服重力的机械则成人造卫星。这种圆切向速度方向改变所构成的加速度足以克服太阳引力的机械则成人造行星。如果还存在径向速度，可构成飞船。它跟自然天体有本质的不同，尽管公转形态类似，没有自动自旋和浓缩质量属性的机械。 参考文献: 1,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2000年出版 2,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 3,<思维工程-人脑智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版

作者: chenshuxuan 时间: 13.3.2006 14:12
论化学基础问题应用 陈叔瑄 物质间交换、递换、传输种类繁多，是构成宇宙万物的基础。以物理而言，就有万有引力场质、磁场质、电场质、电磁场质、强作用场质、弱作用场质等交换传输，还有气体内重力场质、液体内电磁场质、固体内壳粒等交换传输。实际上地面物态内交换传输介于物理与化学之间的状态，化学上主要是壳粒递换传输、氢与元素原子递换传输、水与无机分子递换传输、有机分子与组合粒子递换传输，甚至生命体同化异化中生命分子与生命物质递换传输。加上生命体递传方式，如遗传、生长衰亡生理、疾病生理、食物链、生态平衡等都建立在化学、物理的递换传输基础上，加上环境条件构成复杂的生命过程。 一、化学根本问题 典型的原子核与壳层粒子电磁交换作用，而原子核集中了绝大部分原子质量，运动重心在原子核上，壳粒绕核运动。微观粒子交换频率较窄较单纯，壳粒绕原子核交换频率或电磁交换荷整数倍所在位置或运动的轨道上才能有效地同步交换，即定态波函数或交换场质所描述驻波的波节的轨道上运动。一个粒子或壳粒本身周期性变换，而又有周围场质周期性交换，量子力学波函数是等价地表示粒子（壳粒）变换状态函数或其自乘为处于该状态的粒子出现的几率密度，而交换场质作用以位能方式表示，愈外层次愈多一项旋转能或愈高的位能，往里跃迁则辐射量子。 现有排列在元素周期表中有一百多种元素，这些元素按照原子周围壳粒分布和数目来分类的，大体上接近元素原子质量统计平均值，即大体按原子量排列的，每个元素原子量增加时经常表现出化学性质与已排在周期表中的某个元素有相似的性质，即元素化学性质周期性分布。它实际上反映其最外层壳粒数目和分布相同，而内壳层粒子数目或原子量不一样而已。如最外层分布一个壳粒的锂、钠、钾、铷、铯等碱族元素，对称性分布趋势使其易丢失这个壳粒，而且愈后面元素最外层壳粒离原子核愈远，因而愈易丢失壳粒，即金属性化学性质愈强。 化学物质是由分子组成的，分子中的不同元素的原子是以一定方式联结在一起，原子联结方式将强烈地影响其化学性质，如异价键、共价键等，包含共价键某些物质特别明显，如纤维素中的碳，氧分子、氮分子等，它们原子间公共壳粒交换以达到壳层对称分布与核壳平衡的统一。卤族元素氟、氯、溴、碘等最外层分布七个壳粒，易向其它元素原子获取一个壳粒以趋于分布对称，而且原子量愈轻这个趋势愈强，即非金属化学性质愈强。如果此类元素原子氯与碱族元素钠接触，钠原子供一壳粒于氯原子，以使各自周围壳粒对称分布。但这样各自原子核与周围壳粒出现交换不平衡，其平衡趋势又有拉回壳粒子，形成壳粒子在原子之间交换或递换，这类壳粒递换就是异价键生成的本质。 水不仅在酸碱性化学反应具有特殊意义，而且水分子之间的场质交换也具有重要意义。水分子与玻璃、陶瓷、泥土等场质交换比其内部交换更强，玻璃器具盛水，水平面边缘向上弯向玻璃壁。而玻璃器具盛水银，由于水银分子内部场质交换比对玻璃壁交换强，水银平面边缘向下弯向水银内部。这样玻璃毛细管插入水中，水会出现往上爬的毛细现象。泥土的毛细现象，使水容易透出地面，太阳一晒，便蒸发丢。为了保持泥土中水分，就必需破坏毛细作用而要经常松土。由于水分子周围场质对众多化学物质分子交换作用而使其溶解，可以加速实现化学反应和生命递换传输过程。 二、化学基本原理 1、价键原理 《论化学基础问题》一文已指出：分子结构是原子外层壳粒交换、递换、递传，甚至元素原子、分子交换、递换、递传联结而成的，化学键的本质是分子内外微粒子，尤其原子壳粒递换传输的基本联结方式，称为价键（异价键、共价键、结晶键、金属键、氢键等）的壳粒或微粒子交换递传的分子结构原理。分子处于气体或水溶液中可以个体方式存在，不过在水中由于水分子作用，其分子内原子间交换联结比气体状态较为松懈，较易分离，而分子间主要是靠场物质交换联结在水中。固体靠壳粒交换成体的，结晶键与金属键是物理固体分子、原子间联结成体所形成的键。异价键与共价键是化学反应有关分子结构键，氢键甚至水递换成键是生命化学过程的键。 异价键是不同元素原子联结成一定结构分子的壳粒子递换传输连接方式。异价键（旧称离子健，但离子带电性是暂时的，不宜说明原子间稳固连接方式）是不同价原子间的壳粒子交换。如钾原子最外层只有一个壳粒，对称分布趋势，使其易丢失该壳粒。而氧原子最外层只有六个壳粒，对称分布趋势，使其易得两个壳粒。这样一个氧原子可从两个钾原子获得壳粒，以趋于各自原子周围壳粒对称分布，但各自原子失去壳粒，又使各自原子核与壳层交换不平衡，有再拉回壳粒趋势，从而形成元素原子间壳粒交换或递换，即构成分子内异价键。 共价键是元素原子联结成一定结构分子而共用壳粒递换传输方式。通常是同元素原子公共壳粒递换传输，如氢气、氧气、氮气分子与溴、碘、碳分子等，以氧分子来说，甲氧原子最外壳层分布对称趋势，而从另一个乙氧原子获得两个壳粒，这样乙氧原子因失去壳粒而核壳交换不平衡，有再拉回两壳粒以及对称趋势继续再拉两个趋势，形成两对壳粒交换或递换，即两对壳粒成为两个氧原子公共的递传的壳粒。但不是所有共价键都由同元素原子构成的，有的不同价元素原子间也可构成壳粒共用的共价键。如水分子的氧原子从两个氢原子获得壳粒，以趋于壳粒分布对称，但氢原子各自失去壳粒又拉回两个壳粒趋势，形成各一对壳粒公共交换或递换方式。可见共价键是成对壳粒交换，较异价键牢固些。 结晶键是材料原子或分子等粒子在熔点之下，即粒子运动速度比较低下，原子周围壳粒子交换不仅在一个分子内进行递换（吸收壳粒与放出壳粒不一定是同一壳粒，故称递换），而且可以跟若干相邻其它原子进行递换，如氯原子可以四面八方与钠原子实现异价键壳粒递换或轮流递换，同样地钠原子也可以四面八方与氯原子进行壳粒递换或轮流递换，而形成固体结晶键。在氯化钠溶液中放入一小粒氯化钠晶粒。如果晶面上是氯原子，那么内外对称分布趋势，就有向溶液拉或吸收钠原子进行递换而结一层钠原子表面。这层钠原子内外对称分布趋势，又使其拉或吸收氯原子实现壳粒递换。这样一层层结晶成正方形晶体。不同分子结晶形状不一样，大体可分若干种，除立方晶系氯化钠等外，还有如斜方晶系碘与硫酸钾，四方晶系锡与氧化锡，单斜晶系硫，六方晶系石英，三角晶系锑，三斜晶系硫酸铜合五水等。 金属键是金属材料原子间壳粒子交换或递换结晶外，壳粒可脱离原子构成暂时带电性，并在材料中移动或热运动。在外加电场或磁场下，可使壳粒作为有规则的运动，形成电流。不同金属（包括合金）材料与其它材料壳粒脱离易难程度很不同，构成导电性不同，可分为易导电的导体，极难导电的绝缘体，以及介于两者之间的半导体。金属材料原子间壳粒还易改变交换或递换距离和方位，因此具有易延展性与压制成各种形状。某金属掺入不同金属或其它元素，使其壳粒交换分布与方式发生改变，所组成材料的性质随之改变。如钢铁中含碳量不同，其硬度、延展性等都不同。分为低碳钢、中碳钢、高碳钢等，可适用于不同的场合。 2、化学反应 化学反应过程是元素原子、根基原子集团、分子（尤其水分子）在一定条件（溶解、加热、搅拌、催化剂、平衡程度等）下的交换、递换（置换）、传输过程，即化合与分解过程，这个过程形成酸、碱、盐等化合物（包括提纯）称为元素原子、分子交换递传的化学反应原理。化学反应本质是一定成份、结构、递传方式的分子间的元素原子，甚至分子递换（置换）传输过程，但递换传输是有条件的，气体状态原子、分子各自独立，主要靠相互碰撞接触发生元素原子递换，几率很小，不易发生化学反应。固体分子相对位置较固定，内部主要运动形式是振动，分子间接触机会较小，也不易发生化学反应。比较容易发生液体或水溶液中，由于液体或溶液中分子靠场质交换，既不像气体粒子间独立而自由运动，又不像固体分子间位置相对固定那样接触几会较少，而使分子间接触几会大大增多，较易引起化学反应。 3、分子量与分子式 元素原子是天体微涡旋运动中形成的，平衡稳定时外壳层壳粒数与原子质量大体成正比，通常情况下原子质量愈大相应外层壳粒数愈多。原子按外层壳粒数目与分布来分类的，外壳粒只一个的原子归一类称氢元素，外壳层两个原子归第二类，称氦元素，这样可以分成一百多种元素。但元素原子生成条件不完全相同，原子质量存在差异或统计分布。元素原子量是同类原子质量一定统计分布的平均值，从而分子量也是一定统计分布平均值，因此化学反应式只是分子成份比例式或分子化学反应式是其交换、递传的成份比例定量描述方式，其质量关系仍然是其统计平均值，包括定比定律与倍比定律等分子式元素比例关系的规律，称为化学分子式的元素比例关系及其质量统计平均值原理。 三、化学原理应用 1、分析化学 从元素原子外壳层粒子分布、数目、运动轨道及其跃迁、电磁性、脱离等特点来分析辨别化合物成份，是分析化学基本方法。定性或定量分析化学材料中所含的元素成份是化学分析的重要任务，各种元素都有其特有发射光谱，利用这个特点来辨别其元素成份。采取激发光源使试样激发发光，通过分光装置展开成光谱，拍摄光谱并对谱板进行显影、定影处理，随后利用映谱仪进行定性及半定量的目视分析或用测微光度计作定量分析。定性分析主要检出试样中一个或几个指定元素或可能存在元素。半定量分析常采取所摄谱线黑度与已知标准试样目视强度比较来估计含量的方法。定量分析是利用元素的谱线强度与该元素在试样中的含量之间关系式，甚至作坐标图计算得到的。 化学材料也可以通过各种元素原子特有的吸收光谱来辨别所含的元素。分子内部存在三种不同运动形式，即壳粒绕核运动、分子转动（液体中分子主要运动方式）、分子内原子核间振动（固体中分子主要运动方式）等，壳粒轨道跃迁就会发射（壳粒往里跃迁）或吸收（壳粒吸收量子而往外跃迁）固有光谱线，利用这个吸收光谱性质来辨别元素。如双光束自动记录式光电分光的光度计，主要由光源、单色器、吸收池、检测器和附加设备等组成的。钨丝灯为波长340~3200亳微米可见光的光源。单色器作用是将混合光由色散器与狭缝又按波长顺序分散开来呈现光谱。用于装载样品的玻璃吸收池，置入分光光度计供测量用。检测器是测定通过溶液的透射光强度的装置，通过光电倍增管的接受器与对输出光电流进行一级或多级放大后测量的光度系统。为了扩大光度计应用范围还需要一些附加装置。 氢原子核涡旋外围只有一个壳粒涡旋绕其旋转，所具有磁性较为单纯，氢核在可改变强度的外磁场作用下只有同向或反向的两个取向，另用电磁波照射氢核。当原子核产生的回旋频率恰好等于电磁波照射频率时，将会发生共振，即核磁共振。若以吸收能量强度为纵坐标，以吸收频率为横坐标，记录纸描绘下来核磁共振谱曲线上就有氢核的吸收峰。因此核磁共振波谱仪一般由一对电磁铁、射频振荡器、扫描发生器、核磁共振信号接受器和记录仪等组成的。振荡器、接受器、磁场三者互相垂直而互不干扰。是研究有机化合物的，尤其氢有关的化学结构主要方法之一。 化学元素原子外壳层粒子脱离原子使该元素原子暂时带正电，在外电场作用下，形成离子束入射质量分析器。在质量分析器中，离子因受磁场作用而改变运动方向，方向改变大小与荷质比有关。于是，不同的离子就按其荷质比大小互相分离开来，然后由记录系统记录下质谱图。由质谱图相对位置及相应离子电荷数，可计得质量数。按电荷暂态性原理，质谱图不是微细小点而是一定分布小圆块状，以证明荷质比有一定分布的，其平均值是荷质比平均值。通常质谱仪由进样系统、离子源、质量分析器、检测器和真空系统组成的。可以定性地分析有机物所含元素与无机物定量分析等。 利用暂态的电子束照射有限距离的材料可产生一系列现象，如二次电子、透射电子、背反射电子、X射线等，制成电子显微镜和电子探针微区分析器等。电子显微镜由三极电子枪发射出来电子束在加速电压作用下，经过三个电磁透镜聚成细小电子束，与试样物质交互作用，产生出各种信号。并通过这些信号的强度、分布与试样的形貌、成份、晶体取向、表面状态等有关分配分子结构。电子探针X射线显微分析是采用高速电子形成细小电子束的探针作为X射线的激发源，在大块试样上对体积只数立方微米区域作定性或定量分析出化学成份。电子显微镜与电子探针结合起来，再加上电子计算机控制和定量分析修正，可以使分析精度大大提高，广泛应用于冶金、陶瓷、半导体、生物等方面。 色谱分析是对多组分混合物进行分离、鉴定的一种快速分析方法。要分析就必需分离，通常混合物的分离要在色谱柱中完成，要根据试样的特性来选择一种较为合适的分离方法，即可根据试料的分子量范围、溶解度与分子结构特点等来选择一种分离方法合适于一定的分离对象。如分子量低、挥发性好的可采取气相色谱分析。溶于水并能电离的碱性混合物宜采取液体阳离子交换色谱分析，或酸性混合物宜采取液体阴离子交换色谱分析。通常液相色谱仪由高压泵、梯度洗提装置、进样器、色谱柱、检测器等部件构成的。检出先后从色谱柱流出的每一组份，并按其物理或化学特性将检出结果转换为易测量的电信号。 2、溶液化学 化学材料分子是靠元素原子或根、基原子团间壳粒交换递传联结成的，化学反应本质是分子间元素原子或原子根、基粒子的递换传输过程，外部条件不同，分内外联结程度和方式不同，利用这个特点实现化学反应。化学物质及元素的熔点、沸点各不同，即交换方式各不同，可以控制温度来分离元素与化学物质。炼铁、炼钢都可以通过不同的冶炼炉液化温度控制，将矿石或废钢铁与焦炭、石灰石一起在冶炼高炉煅烧可达到很高的温度，即达到铁的熔点，铁原子或分子周围由壳粒交换方式变换成场质交换方式，其它杂质有的呈气体状态，有的呈固体状态，而分离出一定成份的铁水（钢水）从高炉底部孔洞流出，可铸成所需要的形状材料。排掉废气及留下其它的杂质废渣等。控制温度熔化出不同金属材料，是提炼纯材料重要方法。 化学物质水溶液的水对化学影响机理说法不一，最有代表性是电离理论与酸碱理论。电离理论是1887年阿仑尼乌斯提出的，认为电解质在水溶液中能部分电离成带电荷的正、负离子。1923年路易斯又发展成酸碱电子理论。酸碱理论是1923年布朗斯特和劳里提出的，认为酸碱反应实质是质子从一物种向另一物种转移，凡能给出质子的物质均为酸，凡能接收质子的物质均为碱。由于电的暂态性或非固有的，溶液电离只是暂时状态或化学物质处于不断分离、结合反复变化的动态状态。实际上水分子就是不断地分离、结合氢与氢氧根的动态状态，即具有基本酸、碱的氢元素递换传输过程的基础。布朗斯特酸碱理论中质子就是氢原子，采取氢原子递换传输充实酸碱理论更为确切、更为深刻，因为生命分子建立在通常具有酸、碱双极性分子基础上，才使水分子成为生命分子间实现递换传输基本方式。 水或溶剂分子场质为主的交换方式，也存在一定方式壳粒交换，使壳核间交换削弱。投入溶质在一定条件下，很快就被溶剂分子周围场质交换而使溶质分子核壳松懈，易产生化学反应。而且浓度愈大，粘性愈强，壳粒交换分量愈大。不同化学物质对不同溶剂溶解易难程度不同，不同化学物质对同一溶剂，尤其水的不同温度压力溶解程度不同，利用这个特点来纯化元素或化合物。重结晶是纯化固态化合物的一种重要方法。选择适当溶剂，多半是水并在接近沸点的温度下把需要纯化的固体溶解，排掉废气，然后趁热过滤溶液而除去不溶性杂质，剩下溶液冷却可析出纯粹结晶物。有的溶液中溶解的化学物质中放入晶粒就可以重结晶。 利用某些溶剂对某些化学物质一定条件下具有很强交换作用，即易溶解而又对其它杂质弱交换作用，即难溶解特点，从固体或液体的混合物中提取出所需化学物质的操作称为萃取。通常石油醚用于萃取难溶于水的化学物质；乙醚、苯用于萃取较易溶于水的化学物质，而易溶于水的化学物质则用醋酸乙酯之类溶剂来萃取。溶剂不仅能很好溶解被萃取化学物质，而且对杂质难溶解，使用萃取溶剂沸点不宜过高，比重要适当，毒性要低，还要有一定的化学稳定性。由于化学物质分子质量与运动统计性，不是所有分子都达到萃取条件，分子质量与运动具有统计性，有先后达到条例，即很难一次萃取完成，可以采取多次萃取办法来解决问题。 溶液对不同溶质的溶解甚至电离强弱程度不同，有的溶质可分离成暂时电离状态，如稀硫酸铜产生暂时的带正电的缺壳粒铜离子与带负电的多壳粒硫酸根离子的不平衡状态。插入外电源的正极铜棒与负极碳棒（或其它金属材料），平衡趋势，使缺壳粒的铜离子往负极移动以取得壳粒趋势并附在碳棒上，而硫酸根离子往正极移动以跟铜棒化学反应，并放掉壳粒，产生回路电流。对负极材料起了电镀作用，电镀时间愈长或电流强度愈大，电镀量愈多，即在每个电极上分离出来的物质的质量与电流强度、时间成正比。比例系数与元素的原子量和最外层壳粒数有关，原子量愈大和最外层壳粒数愈小，即愈易产生交换或金属性愈强，比例系数愈大。 由于溶液对不同溶质的溶解所产生的电离虽然是暂态的或动态离合状态的，但溶解程度差别很大，不仅溶液间而且溶液与金属间存在接触电位差，即溶液中金属离子缺壳粒程度比金属板大而产生电位差。利用这个特点可以制造电池，如与浸在硫酸铜的溶液中的铜板，浸在硫酸锌溶液中的锌板，这两种溶液用多孔的瓷壁分开，铜极接触电位差最强，锌极接触电位差其次，两溶液间最弱，可略去不计。两极间连接上外电路，铜极缺壳粒更强于锌极而向锌极吸收壳粒趋势，铜极的铜离子吸收壳粒后成铜原子附在铜板上。锌板失去壳粒而成缺壳粒离子与过剩硫酸根化合成硫酸锌，提供了外导线化学能，即化学能转化为电能的过程。 3、硅酸盐化学 水泥为粉状矿物质胶凝材料，与水等调和后增强了分子间场质交换，成为可塑性材料，在摸框中成形，时间一久水分子脱离后变成壳粒子交换，即能在空气中或水中逐渐硬化。水泥性能基本相同的水泥为一个品种，主要受氧化镁、二氧化硫、烧失量、细度、安定性与水泥标号（硬度）等六项指标的影响。用的较广的有硅酸盐水泥、普通水泥、矿渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰水泥等。主要化学成份是氧化钙、氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化镁等。它是由适当成份的生料烧至部分熔融所得以硅酸钙为主的硅酸盐水泥熟料，加上适量石膏磨细而成的。水泥颗粒壳粒易跟石头、钢材形成交换而紧密联系在一起，构成坚固的混凝土。 陶土是一种土状矿物，通常呈黄色或灰色，成份比较复杂，含水硅酸铝。瓷土又称白土或高岭土，主要由微细晶体氧化铝、氧化硅、水等组成的矿物，是一种纯净粘土，易于用手捏成粉末。陶土或瓷土与水拌和成场质与壳粒交换混合状态，成为可塑性材料，可以制成各式各样器具或工艺品，经过阴凉，水分蒸发化成壳粒交换方式。再经过适当加温烧结，进一步蒸发水分，其它分子相互间壳粒交换更加牢固的陶器或瓷器。由于陶瓷壳粒只在邻近分子间交换，用力易破碎，不像金属壳粒可在分子间移动那样而具有一定延展性与坚韧性。不同地区瓷土或陶土的成份差别很大，即使工艺过程一样制出产品质量差别也很大。 玻璃不易与众多化合物进行化学反应，加上透明性好，常成为化学实验器具。玻璃可分为软质普通玻璃与硬质玻璃，其分子间壳粒或场质交换比例不同，硬质玻璃壳粒交换比例较大，较耐高温。软质普通玻璃由二氧化硅、氧化钙、氧化钾、氧化铝、氧化硼、氧化钠等原料制成的，其耐温性、耐腐蚀性差，硬度较低，易加工，可制造试剂瓶、漏斗、干燥器、表面皿、培养皿、量筒、吸管等。硬质玻璃的原料包含二氧化硅、碳酸钾、碳酸钠、碳酸镁、硼砂、氧化锌、氧化铝等，可耐较高温度，耐腐蚀、耐电压等优点，用于制造烧瓶、烧杯、三角烧瓶、曲颈瓶、冷凝器、试管等。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《实用化学手册》张向宇等编国防工业出版社1986年出版 5、《论化学基础问题》陈叔瑄著《科学》中文版2000年8期 （发表于《十六大的探索与成就》）

作者: chenshuxuan 时间: 13.3.2006 14:27
论有机化学递传本质 陈叔瑄 宇宙和地球表面有一百多种元素，元素分类主要是原子外层壳粒数及其分布的情况所决定的。壳粒只有一个的原子为一类，称为氢元素，其原子量是氢元素原子质量的平均值。原子外层壳粒数两个，划分为另一种类氦元素。原子外层壳粒数三个、四个......直至一百多个的各种类元素。不管那种元素原子都是以原子核与周围运动的壳粒组成的。宇宙间丰度最高的是中子和氢原子，两者核同位旋或得失趋势刚好相反，很容易结合生成各种数目原子核和壳粒的新涡旋元素原子。氢原子组成新元素原子时其壳粒仍然在新涡旋基础上绕其交换整数倍阵面轨道上运动。从而元素壳粒数愈多的原子核质量一般愈高，才能保证原子核与壳粒之间交换平衡而相对稳定。这里原子模型不同于过去模型，它是质量略有差异涡旋体，原子量是其统计平均值，稳定时不具有电性，电性是壳粒脱离原子核引起交换不平衡的暂态现象。 原子核与壳粒间通过电磁场物质交换而联系在一起的。原子核质量愈大其交换频率愈大，交换允许的轨道波阵面愈密，而壳粒的质量远小于原子核（约氢原子的１８３６份之一），壳粒整数倍于原子核的交换面是壳粒交换稳定的允许波阵面，愈往外波阵面所构成的允许轨道（或能级）愈多。由里往外分布轨道的原子核波阵面或交换阵面数用主量子数表示，即ｎ＝１、２、３......等。由于原子核是竖椭球的涡旋体，在基壳粒和绕其运动壳粒交换允许阵面分布着变换频率整数倍于轨道或公转波纹频率，可用动量矩量子数ι或波纹量子数表示，ι＝０、１、２......（ｎ－１）等，而且动量矩量子数在磁场中可以分离，使其在原子核自转轴上轨道方向投影也是整数倍，才是交换极强或量子数允许分离轨道，即ｍ＝０、±１、±２......等，再加上正反自旋量子数ｓ，使得愈往外原子核交换阵面所分布的轨道数愈多，分别用ｎ、ι、ｍ、ｓ量子数描述各个轨道或能级。 一、价键递传 元素原子外壳层粒子数由一个到一百来个的各种元素中，有的元素最外层只分布一个壳粒，如锂、钠、钾等元素，由于趋于分布对称结构而易失最外层壳粒，在化学上属金属性强的碱金属元素。有的元素最外层只有两个壳粒，如硼、钙、钡等的碱土金属。反之，有的元素最外层分布七个壳粒，如氟、氯、溴、碘等卤族非金属元素和最外层只有六个壳粒，如氧、硫、硒等，在趋于对称分布结构过程中而易得壳粒。如易失壳粒钠Ｎａ和易得壳粒氯Ｃｌ在一定条件下接触，则化合成食盐。易失壳粒的钠丢失一壳粒而趋于对称分布，易得壳粒的氯得一壳粒使最外层８个而处于对称分布。但当钠失去一壳粒又使原子核与壳粒交换不平衡，又有趋于再吸收回一个壳粒趋势，同理氯因得一壳粒又使原子核与壳粒交换不平衡，又有趋于再丢掉一个壳粒趋势。这样钠和氯之间因对称性趋势和交换平衡性趋势矛盾统一的结果使壳粒周期性交换传递。这个壳粒交换就是化学异价键（旧称离子键）的本质。 分子由原子组成的，不同的分子是由不同的原子组成的。分子是物体的最小单位，保持着相应物体特有性质。分子内的元素原子成分或结构改变，分子的性质也随之改变。这类成分或结构的化合变化的过程就是化学反应，如各种金属的氧化物Ｋ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、ＧａＯ、ＢａＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ２Ｏ３等和非金属的氧化物ＣＯ２、NＯ２、ＳＯ２等是这些金属和非金属在空气中煅烧而成的。它实际上是氧（除氟外）具有元素中最强的吸收壳粒的趋势，易跟其它元素化合并产生壳粒交换，这种交换可构成分子或结晶。原子间交换壳粒不一定每次都是原壳粒交换，而经常更换壳粒，使壳粒在分子内元素原子之间递传，甚至相邻元素原子或分子之间的壳粒传递交换，使其联结成一片，构成壳粒递传过程，如形成壳粒递传的化合物食盐，因而分布成规则晶格的固体。 晶体的本质在于元素原子和分子之间壳粒的递传，这类壳粒交换递传称为结晶键。结晶是分子间壳粒交换，通常较分子内交换弱些，但不同氧化物强弱程度不同而具有不同结晶方式。氧化是得壳粒或加强对壳粒控制的过程，引起这个变化物质（Ｏ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２等）称为氧化剂，因为这些分子接受壳粒而被还原，引起这种变化的物质（Ｎａ、Ｋ等）称为还原剂。许多金属最外层壳粒易失且易在金属体内原子之间递传和移动，构成金属晶体或合金，可使金属原子之间距离改变，而制成各种形状的物体，即具有较好的延展性。金属原子间壳粒交换称为金属键。金属元素最外层壳粒数较少且易在金属体内移动和递传。如果金属上加一电场，壳粒两侧受到不平衡交换场物质叠加，使其从一侧趋于另一侧而脱离原子核，原子核处于交换不平衡状态，有再向另一原子吸收壳粒的趋势，使交换不平衡的壳粒在金属体内移动而构成电流，即具有导电性。 氢原子既易失壳粒又易得壳粒，两个氢原子结合成氢分子２，也能达到两原子外层壳粒分布对称，即一氢原子失一壳粒供另一氢原子而使其分布对称，然而又使各自跟原子核交换不平衡，趋于恢复原状态，推动一壳粒往返运动，由于趋势惯性使另一壳粒继续往前，一氢原子以趋于新的分布对称，产生新的交换不平衡，在对称性和交换平衡性趋势矛盾中交换壳粒，相当于两壳粒成为两氢核公共的壳粒。这样的壳粒交换就是化学上共价键的本质。又如其他共价键化合物，如氧分子Ｏ２、氮分子Ｎ２等。还有如氟化氢Ｈ：Ｆ共用一壳粒对状态的一个键分子，氨ＮＨ３是共用三壳粒对状态的三个键分子。原子间共用壳粒对交换或递传的三种共价键方式常见于碳Ｃ烃类和氮Ｎ有机分子结构中，如烷烃中单键的碳，烯烃中双键的碳和炔烃中三键的碳核心结构。 沸点高低可以看作分子内原子间壳粒交换的紧密程度，分子内交换愈紧密愈呈独立的分子，即愈呈气态，相应沸点愈低。通常分子量愈小愈易构成独立分子，沸点愈低或愈呈气态，如烷烃中分子碳核愈轻愈呈气态，甲烷分子最轻而沸点最低。对具有相同结构分子化合物，沸点随分子量增大而提高，Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、ｌ２等的就是如此。ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ也保持着沸点与分子量之间的这种关系。但是最轻的ＨＦ沸点却反常地高。此类不规则的变化在其它化合物中也存在，如氢和氧、氮成键，在含有Ｈ－Ｆ、Ｈ－Ｏ、Ｈ－Ｎ键的分子之间增加壳粒交换的作用或分子内壳粒交换削弱的作用，使氢原子易在化合物分子中交换传递，这类氢的递传称为氢键。水的氢键作用是个典型例子，水分子结构不是直线的，而有一定角度的，氧有四个不成键的壳粒在氢的另一侧，在壳粒交换递传中易跟邻近水分子的氢构成交换，这一方面使水分子间距离缩小或交换作用增强，另一方面使氢原子在水分子之间交换递传而易使其它化合物溶解，成为基本溶剂。 二、结构递传 早在十九世纪六十年代，人们已知道乙酰醋酸存在有烯醇式或酮式两种结构，引起两种结构式的论战。从而有人提出互变异构化合物，认为两种异构体中氢原子在分子中占据着不同的位置。两种异构体在结晶态时都是稳定的，而在溶液中可能两种形态相互转变，化学家又进一步提出动态异构现象，用此说明异构体互相变化的各种现象，如光学异构体相互转变时，可使偏振光平面旋转发生变化。异构体反应速度不一样，常取决于溶剂的性质和是否存在其他异构物，是否存在酸性和碱性。这些动态异构体的氢占据位置变化而出现不同性质，已经有氢元素在有机物中递传的萌芽观念。只不过众多的有机物有分子递传，如烷烃类分子中氢在碳核周围递传或水在糖酯分子中递传不影响其分子的性质而已。因为这些氢元素或水在其周围跟其他氢原子或水分子交换或传递仍然保持原来结构和性质。从而人们就用静止的结构描述，用一种元素原子组成分子的关系图像。 真正的分子结构是动的是变的，即使无机分子也是壳粒交换传递中存在的，更何况有机分子。不仅壳粒在交换递传运动中存在，而且元素原子或分子也在运动中存在的。世界不动不变的东西是没有的。苯的有机结构曾经伤透化学家的脑筋。凯库勒提出６个碳氢环形结构，但是没有解释苯的全部性质。例如苯的两个氢原子被其他原子所取代，则有三种变体。一些英美化学家提出中介理论和共振论，认为化学有机分子有原初的结构型式，每个原初结构所反映的不是固定的东西，而是反映分子中化学键可能的分配。那些结构的相互作用是相应结构的共振或不同价的状态叠加，而由原初结构的共振现象所造成的分子能量减少，称为共振能。把分子结构看成介于两种或多种可能结构的某种平均状态。共振论也是把静止不变的分子结构观念发展为动的变的分子结构观念，把有机分子结构理论推进一步，这样才有可能解释更多有机化合物现象。 以涡旋构成粒子和作用递传观念来看来。有机分子苯的碳与氢绝不是不动的，也不是不变的。它不仅反映了氢元素在碳环核周围交换和传递，两个氢被置换可以有相邻的、间隔、对称的三个相对位置被置换，被置换的位置不同，所形成的碳环核外递传状态有所不同，引起的性质也相应不同。在对称的趋势中递传使其演变成第三种，但又受到氢递传作用或其他外部条件而使第三种结构变为其他结构形式。而且环形碳核又在壳粒递传中收缩扩大的形变，具有立体结构变化性质。按照物质结构的变化或递传交换观念，共振论包括现代化学诸如中间体、过渡态、耗散理论等所提出的分子结构愈复杂，中间结构或共振结构或过渡态，甚至立体化学结构的数目愈多也就不奇怪了。它反映了分子内外的场质交换、壳粒递换、元素递传、分子递传的重要条件，即微观粒子间交换、递换、递传不是任意的，而是跟微观场质交换类似的，只有交换频率整数倍的那些轨道或能级才是稳定的允许的。 微观壳粒、原子、分子递传都是要满足某种周期或频率整数倍的分子结构才是稳定的允许的，即具有共振条件才能构成稳定的分子结构，称为分子结构周期性递传原理。实际上，任何分子都在平动、自旋、周期变换中存在的，都在场质交换、壳粒递换、元素原子和分子递传中存在的，尤其复杂的有机分子。这些运动一旦停止，复杂有机分子就解体而不复存在或转化为单质元素原子，简单分子，性质上已不同于原来分子。分子的平动、自旋、变换和场质交换才能理解其分子物理性质，才能理解其辐射光谱意义，才能理解化合物的偏振光和旋光性质。而且周期变换和交换、递换、递传才是分子能够构成一定结构的根本原因。 有机物中碳元素是最重要角色，在宇宙中跟氧一样是较丰富的轻元素。碳原子里层２个壳粒和外层４个壳粒，而氧外层６个壳粒，两者易构成ＣＯ２的无机分子而漂移在宇宙空间和星球的表面。四价碳在宇宙空间和地球表面可构成与其他元素多种多样壳粒递传方式。碳元素壳粒趋于分布对称饱和（８个）过程，以不同方式交换递传而结成不同有机物，如甲烷（ＣＨ４）、乙烷（Ｃ２Ｈ６）、乙烯（Ｃ２Ｈ４）、乙炔（Ｃ２Ｈ２）、苯（Ｃ６Ｈ６）等等。分子的核心是碳元素，联结成链式，环式和立体式三大类。链式碳核心从一个到若干个，碳原子之间以一个壳粒交换（或称一键）的分子核心者为烷烃类。碳原子间以二个壳粒交换（或称二键）的分子核心者为烯烃类。碳原子间以三个壳粒交换（或称三键）的分子核心者为炔烃类分子。碳核外氢在其周围递传，整个分子外还有交换场质的递换传输。 碳元素之间链式联结的有机分子核心和外围的氢元素递传结构而存在的。如乙烷的两个碳核心外６个氢原子并非固定在一个碳原子外，而是在其周围递换传输。即使处于固态下，不仅壳粒在分子间递传，而且氢原子也可参与递传。对于复杂有机物递传元素不仅是氢原子，而且有水和其他元素原子或根，基官能团的递传。链式碳核心有分支链结构，其支链烃可看作直链烃的衍生物，一般将化学式中最长的直链作为母链。定名时作为主名加上支链位次命名。而使化学有机物种类繁多，命名繁杂，以至非专业人员难以记清所有命名。碳元素环式联结和外围的氢元素或其他元素或官能交换联结构成环类有机分子。它们包括简单脂环烃（如环己烷、环丁烯等），不饱和单环母核（如茂等），芳香母核（苯、萘、蒽等）。杂环母核与芳香母核不同之处，在于把母核中碳元素之一或若干被其他元素所代替。 由于母核结构不同，使得其周围元素递传方式和内容有很大不同，从而物理性质，化学性质就很大的不同。有些氢元素递传变成若干元素交叉递传。绝不是以往所以为那样，分子结构静止不变或不动的，即使母核本身也在平动、自转、周期变换的运动，更何况外围的氢原子、水分子等递传。可见，无机化学反应实质是壳粒、元素原子为主的交换过程。而有机分子通常具有酸、碱双极结构，易进行氢、水分子或其它分子交换和递传（不仅具有交换或递换，而且具有递换传输）过程，使氢、氢氧根、水和其它分子在有机分子内递传。一旦这类递传停止，而化成壳粒交换递传，就会化成无生长或“死”的有机分子，如石油、塑料、橡胶、化纤等之类分子。“生”和“死”有机分子差别在于有无生长和衰亡。称为有机分生死递传原理。 三、有机反应 分子由原子组成的，不同的分子是由不同的原子组成的。分子是物体的最小单位，保持着相应物体特有性质。气体状态分子相对独立，主要靠其碰撞接触，气体分子碰撞机会比液体状态少得多，因此不易发生化学反应。固体状态分子之间相对位置较固定，除固体间表面摩擦而使分子接触外，其他机会较少，从而也不易发生化学反应。化学反应最易发生在溶液状态，而且发生在加热情况下，因为加热可增进溶液中分子不规则运动加剧，增加分子之间接触机会和分子运动能量愈高的分子内原子间联系愈松散，较易引起化学反应。当然有时外加其他场作用也会促使分子原子间联系松散，易引起化学反应。有时外加作用力或搅拌也会增加分子间接触机会，加强化学反应。化学反应的本质是元素原子、原子团基、分子团基的交换、递换、递传的过程。而原子或分子的交换、递传跟内外条件密切相关的，如物态、温度、压力、搅拌、催化等条件都会使分子间增加接触和形成元素交换机会。 在无机物中氧元素是最重要角色，行星和卫星表面基本成分是金属氧化物和非金属氧化物，自然界除惰性气体外难以找到单质元素。多数单质元素通过人工分解氧化物或其化合物中得到的。这是因为宇宙氧元素丰度仅次于氢、氦，而在行星和卫星表面元素丰度又是较高的。表明氧元素既是较稳定核结构的原子又是壳粒数分布易跟其他元素化合成稳固分子，并以氧化物形式存贮氧元素。无机化学的氧化－还原反应是原子趋于结构对称和核壳趋于平衡矛盾引起壳粒交换传递的化学反应过程，而酸碱反应是在水中氧化物酸碱性矛盾引起的氢和氢氧根（或水）交换递传的化学反应，置换反应在水或酸中某些金属比氢更易跟氢氧根或酸根壳粒交换递传而将氢递换出来并构成元素原子的交换递传的化学反应。 化学反应有氧化反应，还原反应、化合反应、分解反应、置换反应、合成反应等等。置换取代反应就是指那些金属性强，易失壳粒的元素，按其程度可以分为Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｈ、Ｃｕ、Ｈｇ、Ａｇ、Ｐｔ、Ａｕ等。在氢Ｈ之前元素，能够将酸中的氢置换出来，排在前面元素比后面元素原子的更易失壳粒，趋于对称分布趋势愈强，从而可把后面元素的盐溶液中将前面金属元素换出后面的元素。这是因为溶液将盐溶解，在水中分子受到作用，原子与原子基团较松散较活动，易在接触中发生作用，并将更易失壳粒元素换进去成新盐。这种元素置换在复杂系统里可能存在一长串的置换，构成了元素交换和传递的长链。在有机分子或高分子中的一长串的元素交换和传递的长链，往往成为分子生长变化的基础。有机化学反应中有取代反应和消去反应，这些反应可把某些元素取代 Ｃ２Ｈ５－（－Ｃｌ＋Ｈ－）－ＯＨ—→Ｃ２Ｈ５－ＯＨ＋ＨＣｌ 消去反应是在适当条件下，从一个分子脱去一个小分子（如水、卤化氢等）而生成不饱和（双键或三键）化合物 ＣＨ３－ＣＨ２－ＣＨ２Ｂｒ＋ＮａＯＨ —→ＣＨ３－ＣＨ＝ＣＨ２＋ＮａＢｒ＋Ｈ２Ｏ 若一个大分子系统里有一系列取代、合成、消去反应等，就可实现分子系统内的元素原子、分子、分子团的交换传递或递传，并使大分子在生长变化的。各式各样的化学反应往往不是单一地在物质系统中进行，而是错综复杂地参与各个局部反应，来实现较复杂物质的递传过程。 化学反应速度主要决定化合物性质、催化剂和外部条件，如溶液、浓度、压力、温度、机械搅拌等条件。浓度较大分子之间接触机会增多，从而反应机会也必然增大，从而同样化合物和其他条件，浓度愈大往往反应愈快。压力是单位面积所受力，压力愈大就是密度和平均动能愈大，从而反应机会愈多，相应地也就反应愈快。温度愈高分子运动愈剧烈，从而愈松散且碰撞机会愈多，化学反应速度也愈快。化学反应开始时往往较强，随着反应增多，反应减慢，最后达到化学反应平衡。如果正反应和逆反应的速度相等，反应物和生成物的浓度不发生变化，即处于化学平衡状态时，可以看成元素在溶液里平衡交换和传递。 氧化-还原反应不仅普遍存在于无机化学过程，而且普遍存在于有机化学反应和生物化学反应过程的基础性的反应，作为燃烧和化学反应的基础。对于有机化合物来说，低分子有机化学的取代反应、加成反应、消去反应，是经常出现的而具有代表性的反应。如在适当的化学条件下，链烷中的氢被卤族元素或硝酸等进行取代反应。甲烷和硝酸在高于４００摄氏度下的取代反应便成了硝基甲烷和水。 ＣＨ４＋ＨＮＯ３－→Ｈ３－Ｃ－ＮＯ２＋Ｈ２Ｏ 碳之间除单键烷烃外还有更活跃的双键烯烃和三键炔烃，双键或三键的壳粒交换较不稳定，易断开而跟其它元素原子产生壳粒交换的加成化学反应，如乙烯和水的加成反应生成乙醇，跟氯化氢加成反应生成乙基氯。 Ｈ２－Ｃ２－Ｈ２＋Ｈ２Ｏ－→Ｈ３Ｃ－ＣＨ２ＯＨ Ｈ２－Ｃ２－Ｈ２＋ＨＣｌ－→Ｈ３Ｃ－ＣＨ２Ｃｌ 加成反应的相反过程是消去反应，如卤代烃跟强碱的醇溶液共热，就脱去或消去卤化氢和水生成烯烃。 Ｃ３Ｈ７Ｂｒ＋ＮａＯＨ－→Ｃ３Ｈ６＋ＮａＢｒ＋Ｈ２Ｏ 水在有机物（取代、加成、消去反应）中常常起作分子交换递传的最重要角色。 高分子有机化学的裂化反应、聚合反应、重排反应等过程都可看成不同程度的原子或分子的交换递传方式变换。有机化合物裂化反应常应用于石油不同沸点分镏成汽油、煤油、机油、润滑油、石腊等，为了提高产油量，采用裂化反应技术（即把长链的烃分子在一定的压力下隔绝空气加热）将石腊等高分子壳粒交换薄弱处脱开，并断裂成较小分子，如汽油分子。而聚合反应是把小分子聚合成高分子，如塑料、人造橡胶、人造纤维等，它们之间连接主要靠小分子在一定条件下接触而促使壳粒交换递传。但是天然橡胶或天然纤维在生物体内时跟取出加工成橡皮或棉织品分子状态已经不同的，天然状态下存在大分子内元素原子或分子的交换递传过程，仍可以生长或生成众多同类分子，加工后则成仅有壳粒交换递传有机分子的躯壳而已。 为了更加快化学反应，可借助于某些化合物来帮助化学反应而其本身化合物结构、性质仍然不变，这类化合物称催化剂。催化剂具有催化的功能完全在于其递传方式和递传性质。由于催化剂的递传趋势使其易向某化合物摄取所需要元素或基团，并在催化剂递传中输出，为其他化合物所置换、所合成。催化剂本质都是该物质对某种化学过程易产生某些原子或分子或原子团基的置换和传递，只是递传方式不同而已，以促进化学反应过程。有机化学反应通过溶剂和催化剂起了增强某些分子交换递传，可以更有效地实现水和其它分子的递换传输方式，称为有机化学反应的溶解催化递传原理。 四、生长递传 有机分子和生命分子内通过水分子和其它分子交换递传中存在的，最简单的糖分子或脂分子可通过水解成小分子，如多糖水解成低糖或单糖。糖是二氧化碳和水光合作用下生成的，即在光量子激发下，碳氧原子之间双壳粒交换松懈并打开，使碳原子之间产生交换并构成有机分子碳核心部分，如糖分子碳核结构和周围水分子分离成氢和羟基交换递传方式，叶绿素或酶起了光合催化作用。 ｎＣＯ２＋ｎＨ２Ｏ－→（ＣＨ２Ｏ）ｎ＋ｎＯ２ 它是各种糖、淀粉、纤维等的基本成份。葡萄糖是丰度最大的６碳糖（已糖），它存在于水果汁、植物汁和动物血及组织中。实验室每克分子的葡萄糖氧化产生水和６８６千卡热量，但它可在酶控制下在活细胞中分子交换递传产生水和约２６２千卡的热量，其余热量以维持体温。 Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋６Ｏ２－→６ＣＯ２＋６Ｈ２Ｏ＋２６２千卡 可见自然界动物体吸入氧气并呼出二氧化碳，而植物刚好相反，构成了二氧化碳和氧，甚至水分子的生物体内外循环递换传输过程。水分子和其它分子是有机分子和生命分子的递换传输的基本方式。 天然存在的甘油（多羟基醇）和脂肪酸合成的酯类分子，软脂酸甘油酯和油酸甘油酯是植物脂肪中的一种酯，那些稍低于室温为液态的脂肪称为油类。跟脂肪存在有关的油类，则是液态甘油脂。硬酯酸甘油酯是动物脂肪中的一种酯。甘油是一种丙三醇，它跟三个硬脂酸化合生成硬脂酸甘油酯，如 ３Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯＨ＋Ｃ３Ｈ５（ＯＨ）５ －→（Ｃ１７Ｈ３５ＣＯＯ）３Ｃ３Ｈ５＋３Ｈ２Ｏ 其箭头方向为酯化反应，相反的为水解反应。酯化和水解成为生物体或细胞水分子和其它分子交换递传重要部分。脂可在强碱作用下水解，产生甘油和脂肪酸钠盐，其分子结构是一长链，含钠一头易溶于水，而另一长尾易溶脂肪的双极性分子，使脂肪破裂形成胶态微滴而由水带走，它是肥皂的原料。 双极性分子常存在于生物体分子结构中，如磷脂是磷脂酸的衍生物，它是含有甘油、两种脂肪酸、一种磷酸（或胆碱、乙醇胺、丝氨酸、肌醇氮化物等）的双极性分子。在细胞膜中磷脂以两排头部向外紧密排列，两排间断系住蛋白分子，它们之间靠水或其它分子交换递传联系着，并在递传中生长或解体。细胞中包含核糖核酸、蛋白质、酶等，具有双极性结构的分子，即分子两侧具有不同的酸碱性，分别跟酸性物质和碱性物质化学作用，构成元素在分子中双向交换传递。双极性分子各种组合，构成各种性质、功能和递传方式的生长、衰亡过程的生命分子，如ＤＮＡ分子。可见双极性分子及其以水为主递传方式是构成生命分子基础，称为生命分子构成原理。 蛋白质包含碳、氮、氧和氢元素，有的蛋白质还包含硫或磷等其它元素的聚合物，水解时产生氨基酸的单体。从海洋环虫类的卵子的化学分析得出脂类６．８％、肝糖１．２７％、蛋白质１９．０８％、无机盐１．５３％、水７０％等，其它种子和卵子都包含这些成分，只是比例、总质量、结构、递传方式存在差异而已。生物体除水之外蛋白质分量最重，是细胞和生物体核心部分，是细胞里最复杂的变化大的一类大分子。它通过氨基酸缩合反应和水解反应生成蛋白质及其水分子等的交换递传，一旦交换停止也就解体。蛋白质特殊功能是其内部氨基酸（约２０多种）的排列顺序和交换递传方式决定的，蛋白质是构成各种各样的细胞和生物体基础，可以说蛋白质是生命存在形式之一。 化合物间化学反应构成了元素的置换，使得某些分子之间连接起来，甚至出现化合物分子之间进行元素原子、分子、分子团的交换和传递。如果交换和传递的是元素原子、原子基团、分子、分子基团等，并使分子或分子系统（包括细胞）总体上质量在变化。不少高分子有机化合物分子之间又构成递换链，一个分子传递给另一个分子，再传递给下一个分子，整体上有机联系地递换和传递，像一个链式似的，有时还有支链及其跟主链交错交换递传。也有的整体有机地递换和传递成一个环似的，还有的整体有机地链式和环式交错地递传。递传不断地更新改变各个环节质量和结构。如一些高分子或生命分子或分子系统（细胞）就是在交换、递换、递传中更新自己，改变自己，即同化和异化反应过程。 递传中一个环节失调就可能使以下各个环节递传不下去而解体，即递传中有生长和解体过程的代谢反应。可见，有机分子、生命分子、细胞并不是像现化学所以为那样的化学式和化学结构式固定不变的，化学结构式只是描述分子中原子元素联结方式。同化反应、异化反应、代谢反应实质是化学反应（如置换、加成、合成、光合、缩合和消去、水解反应等）链或元素递传链。各个环节递传成份保持一致者为非生长式分子结构。各个环节递传成份或结构以一定方式置换改变，且使化合物分子整体上有生长和解体，称为生长式分子，一般生命分子、细胞具有这个基本特征。 生命分子及其集合体的结构和质量ｍ随时间而变。无机物分子和矿物有机物分子递传的是壳粒或元素的同类递传，结构和质量变化不明显或微量变化，用某种能量改变率ｄＥ／ｄｔ来描述。但是生命分子及其分子系统（细胞）在递传中结构和质量有明显改变，则可应用ｄｍ／ｄｔ来描述。而Ｅ与ｍ是时间函数，可称为生长函数。而ｄＥ／ｄｔ或ｄｍ／ｄｔ是生长函数的变化率，可用来描述生长状态。如果ｄＥ／ｄｔ＞０或ｄｍ／ｄｔ＞０则表示化合物或分子递传中生长。ｄＥ／ｄｔ＝０或ｄｍ／ｄｔ＝０表示化合物或分子递传中处于平衡。ｄＥ／ｄｔ＜０或ｄｍ／ｄｔ＜０表示化合物或分子递传中衰亡或解体，解体后原物体状态完全改变为其他物质分子形式。 若物体的整个生长，衰亡过程用二次微分方程描述，如 ｄ２Ｅ／ｄｔ２＝ｋｄＥ／ｄｔ＝ｋｔ－ｋｔ。 ｄ２ｍ／ｄｔ２＝ｋｄｍ／ｄｔ＝ｋｔ－ｋｔ。 表示物体变化率随时间推延而增长，具有生长性质。而ｋ为负数时，情况则相反 ｄＥ／ｄｔ＝ｋｔ。－ｋｔ或ｄｍ／ｄｔ＝ｋｔ。－ｋｔ 表示物体变化率随时间推延而减少，具有衰亡性质。若在ｋｔ。＝ｋｔ时表示处于全盛状态时期，那么在ｔ。之前表示ｋｔ－ｋｔ＞０为结构生长发育过程。在ｔ。之后，ｋｔ。－ｋｔ＜０表示结构衰亡过程。生命生长环境条件复杂性、多变性，而ｄ２ｍ／ｄｔ２通常不是一个常数。从而生长率ｄｍ／ｄｔ不是一个线性的过程，质量的时间函数变得较复杂。它可以看成ｄ２ｍ／ｄｔ２的常数迭加上某些周期或波动参量来加以修正，ｄｍ／ｄｔ和ｍ（ｔ）随之修正。对于不同种类生命体生长常数不同和修正项不同，特别ｔ。不同表示生命体寿命不同，大体可用２ｔ。表示寿命。尽管ｔ。前后时间上和质量生长分布不一定对称，仅作粗略估计值或平均值。ｋ的大小或斜率表示生长快慢的表达方式。 物质结构及其生长实际上是复杂运动状态和复杂的递传形式。递传中包含递传总量，递传快慢（或频率），递传成分和结构，它跟物质或实物体本身的成分和结构不同，即跟所谓化合物成分和结构不同的。成分和结构没有包含递传成份和递传结构意义，也就没有生长和解体的意义，从而解释不了有机物分子，特别高分子或生命分子的生长过程。生命分子绝不是固定不变的分子成分和结构，而是种类繁多的递传成分和结构，构成了多种复杂联系的化合物或生命物质的系统。递传成份和递传结构在生命系统内部各个环节中往往是变化的，这些描述相当复杂。 系统的递传的输入和输出差异或者各个环节输入和输出差异来描述递传则大大简化问题。并用输入和输出等同和不同来确定交换还是递换，经若干环节递换而构成有机整体的系统为递传。递传中系统在生长和在衰亡中变化，构成了系统的生命过程。化合与分解，同化与异化，新陈代谢都是递传的表现形式或产生的不同现象。化学反应建立在壳粒的交换、递换、递传的基础上，由于元素原子的壳粒易得失程度不同，而构成化学元素的置换、合成、分解等化学反应过程。化学反应实际上是元素原子交换、递换、递传在化学层次上具体形式。化学反应总是正方向和逆方向同时存在的，以趋于化学平衡，但外部环境条件改变则引起反应方向的改变。 溶液中存在多种可以引起化学反应物质，那么可能同时进行几种化学反应，但强弱不一样，其中必存在特定条件下主要的化学反应，以趋于化学平衡。外部条件改变而主次化学反应也随之改变，从而周期性环境变化和条件连续改变也会引起化学反应的周期性或连续性变化，成为分子和分子团递传基础。生命的同化与异化，新陈代谢是分子和分子团的交换、递换、递传在生理层次上具体形式。生物物种间的食物链和遗传等则是物种间的交换、递换、递传在生物层次上具体形式。化学平衡、生理平衡、生态平衡等都是趋匀原理在不同领域、不同学科的具体形式，趋匀或趋于平衡矛盾统一是交换、递换、递传的动力。物质不灭就是质能关系原理在化学、生理、生物领域或学科具体形式。化学反应保持着物质不灭和能量转化守恒，而且贯穿在生理和生物的过程。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄香港天马图书有限公司 2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄福建教育出版社1994年6月出版 4、《实用化学手册》张向宇等编国防工业出版社1988年4月出版 5、《论化学基础问题》陈叔瑄《科学（美国人）》中文版2000年8期 （发表于《当代中华英才理论文集》）

作者: chenshuxuan 时间: 13.3.2006 14:29
论有机化学递传本质的应用 陈叔瑄 有机分子多半取自植物体和动物体中，即使煤炭、石油、天然气矿物也是遥远古代植物和动物尸体压在地下形成的，多半以碳元素为主的碳氢化合物。生命分子主要递传方式是氢原子与水分子及其溶解物、混合物，即氢键与水（酸、碱）键交换传输方式。从分子递换传输的生命分子变成了壳粒递换传输有机分子，通常失去氢原子与水（氢与氢氧根）分子等递换传输。有机分子基本递换传输方式是以碳为主的原子间外壳层的壳粒子。有机分子归纳起来有一千多种，分类相当复杂，比较好的办法首先按碳核数目和结构来分大类，其次按有机分子常有元素C、H、O、N、S、F、Cl、Br、I、P等出现程度及其它按拉丁字母次序来分小类。有机分子较难直接从无机分子化合而成的，多半从生命体或有机矿物中提取获得的。 一、有机化学基本问题 对于生化领域来说，一生命系统总是有物质输入和输出，其差是该系统‘生长’或递传量，可以用质量差Δm表示或一系列质量差Δm¡之和表示，正号表示为生长，负号表示为衰亡。 Δm=Δm1+Δm2+┉+Δmn=ΣΔm¡ 输入质量加上原系统质量等于递传后系统质量加上输出质量，是质量不灭性在生化领域中的反映。某类型物质形态质量对系统总质量之比，可以用于表示该物质形态在整个物质系统中地位，比重愈大通常表示其在整体中重要性，称为质比 Δm/m=Δm1/m+Δm2/m+…+Δmn/m=ΣΔm¡/m 输入到输出时间为Δt，各个局部一系列入出时间为Δt¡，它们没有线性之和关系，因为各局部可前后发生，也可能同时发生，甚至统计性质发生等复杂关系，从而生长率或递传率通常具有统计性及其平均值表示 Δm/Δt=ΔΣm¡/Δt 如果质量是一个空间分布和时间的连续函数，那么递传率或生长率可以用微分表示 dm/dt=dΣm¡/dt 当递传率等零时，表示系统处于交换或递换平衡状态，进出保持一致。如化学反应平衡的过程，以及催化反应过程，催化剂就是起了帮助快速递换传输过程而本身不变。又如生命体生长到一定程度会出现没有明显生长和衰亡的相当一段处于大体平衡的过程。 化学反应是元素原子和分子递换传输过程，酸反应是元素原子与其它元素原子递换（置换）传输过程而递换出氢，或者凡能给出氢元素的化学物质均为酸。碱反应是吸收氢元素与其它元素原子递换（置换）传输过程，或者凡能接收氢元素的化学物质均为碱。有机化学反应通常包含水解等分解和合成过程，实际上是水分子和其它分子化合物、混合物递换传输过程。生命体所吸收食物是经过化学反应，分解和合成过程或递传过程所形成的无机分子和有机分子在身体器官或细胞中递换和传输过程，被吸收部份或分子称为同化过程，被排除部份或分子称为异化过程。生命整体上形成身体、器官、细胞的不断物质更新和传输过程，称为新陈代谢过程,实际上是一系列递传和补充链接过程，称为递补链。 以生命过程而言，基本上是元素原子和无机分子、有机分子的递换和传输过程，即一系列化学反应的同化异化过程和新陈代谢过程。化学反应通常需在一定条件下才能实现，如水溶液溶解下分子间易接触并产生递换，即易实现化学反应或元素原子的递换传输。又如适当加热，分子内原子间较松懈与碰撞接触机会增多而产生递换，即易实现化学反应。再如某些催化剂易跟某些物质元素原子或分子产生递换，即分解后再排除出去，而催化剂本身恢复原状，只起加速某些元素原子或分子的递换传输的作用。生命体中酶就是主要的催化剂，不同的酶就起不同催化作用，帮助某些特有元素原子、分子、分子团颗粒的递换传输的作用。 化学分子结构可按交换递传方式不同分为无机分子、有机分子（包含高分子）、生命分子三大类型。生命分子在交换递传中结构具有‘增长’和‘解体’属性，有机分子所含元素成份虽然与某些生命分子一样，但有机分子结构不具有‘增长’和‘解体’属性，所递传的不是元素原子或分子，而是壳粒递传或是单纯元素原子交换传输而没有不同元素间递换，即不具有‘增长’和‘解体’属性，如干木材、煤、石油、天然气和动物、植物死亡留下物质形态等。动物或植物死亡时许多物质分子递换传输进行不下去而解体，体内分子也失去分子或原子的递换传输过程，也就失去生命分子意义，因此有机分子不是生命分子。 二、有机化学原理 分子物性论把分子分成无机分子、有机分子、生命分子三个化学级递传过程。从分子结构角度来看，无机分子是元素原子间壳粒递换传输过程，不产生分子‘增长’，主要是酸、碱、盐和氧化物等。而生命分子在水分子和其它分子递换传输过程，产生‘增长’，并随增长的环节增多，解体机会增多，最后衰亡过程。有机分子，包括高分子通常是某些生命分子衰亡或者停止‘增长’解体，甚至晒干、压干、提取、合成、裂化、聚合、加工等所得的分子，多半是以碳元素为主结构复杂的碳、氢等化合物，分子内元素原子间主要靠壳粒递换传输，有的包含氢键递换传输。因此有机分子容易在有氧的大气中燃烧，氧化成无机物或其它化合物，也可在一定条件下聚合成高分子等，它们成为人类主要的能源和重要的化工原料，如干木材、煤炭、石油、天然气等。 有机化学与生命化学不同在于分子结构与递传方式，生命分子结构建立在以碳元素原子为主与酸碱双极性分子基础上，递传通常以氢键与水键为主，包含水及其水溶解物或水混合物，并且在递传中实现新陈代谢。而有机物包括煤炭、石油、天然气、化纤、塑料、橡胶、油漆、木材、草药等等，已经没有水及水解物等的分子递传过程或没有生命的新陈代谢过程，只有原子、分子间氢元素与壳层粒子的递换传输方式。通常有机物是从生物体中或生物死亡积压地下生成有机矿藏得到的，即动物和植物死亡后没有水及其化合物、混合物等递传和生命过程。但地壳留存大量有机物和无机物，煤有种类繁多的有机混合物。有机物不同于无机物主要是有机物是以碳氢为主的结构较复杂的化合物，以及氢与壳粒子的交换价键的递换传输链接方式。可分为碳元素共价键1~3壳粒的链式、环式、杂环式递换传输称为有机物特有碳氢为主结构和壳粒的递传链接方式有机物结构原理。 有机物多半是易燃的碳氢化合物，即非常容易在空气中燃烧，尤其煤炭、石油、天然气最易氧化燃烧生热和气化推动机械运动，成为主要的热能源。而人工很难直接从无机物合成有机物，主要依靠植物叶绿素的光合作用或生物体递换传输过程中产生有机物，但周期长，速度慢，远不能赶上有机物燃烧取能的消耗。这样人类只有实现大规模地模拟叶绿素或其它方法合成有机物，甚至开发太阳能、地热等来解决日益枯褐能源危机。可见有机物易燃的化学反应和难直接从无机物合成而主要来自生命体死亡后遗物的特点，来自生命遗体或分割生命体或有机矿物提取的有机物可以通过提纯、分馏、合成、水解、裂化、聚合等化学反应过程，为不同目的所产生新有机物，包括高分子聚合物等主要是如何将壳粒递换传输链断开或连接的有机化学反应过程，称为有机化学反应的燃烧、分馏、裂化、合成、聚合的递换传输链断接与分解合成原理。 为了对有机分子成份、结构、递传方式与名称结合起来，有机化合物命名通常按母体的链烃、环烃、杂环系统制定与规定母体位次编排方法。然后才考虑其它因素，如官能团、取代基和化学介词等。化学介词有化（化合或加成）、代（取代或置换）、合（官能团加成化合）、聚（同种分子聚合）、缩（同种或不同种分子缩合，放出水、氨等）、替（取代基链上氮原子）等等。简单的有机化合物可以不用化学介词或只用一两个化、代介词就行了。说明有机分子内外交换方式复杂性、多样性、可变性，如同种分子聚合的壳粒交换与基本分子内部壳粒交换频率和强度不一定相同的，老化断裂常出现在分子间聚合的壳粒交换或聚合键中。 生命分子是含有水及其溶解物或混合物的递换传输过程，使生命分子增长，随着增长环节增多，失调机会相应增多，最终解体。其中RNA和ＤＮＡ生命分子周期性解旋与紧旋过程中吸收和排泄某些元素原子、根、基、分子等生成酸碱双性的成份，使分子生长。但参与生命过程的生命分子种类繁多，除ＲＮＡ、ＤＮＡ外，还有糖分子、脂分子、蛋白分子、酶等等，但水及其溶解物、混合物在生命递换传输中起了根本的作用，靠它可以把各种各样营养送到生命体各个部位和器官。增长过程可以用质量的输入和输出差及其变化率dm/dt表示，但到了一定程度便会解体。称为繁多生命分子都有各自增长、解体的质量变化率过程原理。 三、有机化工应用 1、燃料涂料化工 煤按其变质程度可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤等四大类，含碳量与每公斤发热量愈后面愈高，即质量愈好。无烟煤含碳量高达86~98%，每公斤发热量达到7500~8667千卡。而褐煤含碳量只有46~60%，每公斤发热量只有3030~4611千卡，效率只有无烟煤的一半左右。煤可气化或液化，煤的气化通常采取氧、空气或水蒸汽等作气化剂使煤中有机物转化为含氢和一氧化碳等的可燃性气体，如空气煤气、混合煤气、水煤气、半水煤气，所含氢、一氧化碳等各不相同，水煤气含氢和一氧化碳最多，达到48%和38%以上，每立方米放出热量达到2400~2700千卡。煤液化是指在高温高压与催化剂作用下，向煤通入氢气而变成液体燃料过程。 石油在不同的蒸馏温度可以获得含碳原子数不同的成品，C1∽C4为气体、20-100℃蒸馏温度的C5∽C7为石油醚、70-200℃蒸馏温度的C8∽C12为汽油、200-275℃蒸馏温度的C12∽C15为煤油、275℃以上蒸馏温度的C15∽C18为柴油、减压蒸馏的C16∽C20为润滑油、C18∽C22为凡士林、C20∽C24为石蜡和再高分子量的为沥青残渣。因此石油通过蒸馏塔不同层的温度分离出不同的类型分子。还可以通过催化剂裂化技术，即经过催化剂的递换传输过程，将较高分子量分裂或断裂壳粒交换键成较低分子量的分子，以提高汽油产量。 天然气通常是油田伴生的气，不同地方的天然气的成份比例不同，但都是以甲烷为主，含有乙烷、丙烷、硫化氢、二氧化碳、氢、氮等构成的。可燃气也可由几种炼厂气通过热裂化、催化裂化、延迟焦化富气等技术产生，但成份中氢气剧增，热裂化技术生气中氢气尤其丰富，体积比例可达40%。说明裂化技术将长链壳粒交换递传碳链分子断裂成短链碳烃分子不仅提高汽油产量，也增加可燃气产量。有机物腐烂也会产生可燃气，产生沼气等，实际上也是交换递传环节断裂或裂化过程。 涂料是一种以有机树脂为主的胶体溶液。将它涂在物体表面，能形成一层附着力极强的耐腐蚀，耐日光、风雨、海水袭击与微生物侵犯等的起保护和装饰作用的薄膜，而延长涂上油漆器具的使用寿命。油漆成膜物质大体分为以油料与树脂等为主的主要成膜物质，以颜料与体积颜料等为主的次要成膜物质，以及以各种辅助剂，如固化剂、防霉剂、增韧剂等的辅助成膜物质。这些有机分子内部元素原子间主要是壳粒成对交换递传的共价键，联结比较牢固，有机分子外部间有共价键，也有异价键（单壳粒），甚至场质交换递传方式，使不同油漆因成份与交换递传方式不同而产生性能差异。油漆干燥后场质交换被壳粒交换所代替，变成附着力极强的薄膜。 ２、高聚物化工 橡胶是一种高弹性的有机高分子化合物，其分子量通常在几十万以上，甚至高达一百万左右。橡胶分为天然橡胶与合成橡胶两大类。天然橡胶由橡胶植物所得胶乳加工而成的，如三叶橡胶与古塔波胶。合成橡胶由单体聚合或缩聚而成的，如聚氯丁二烯橡胶、硅橡胶等。未硫化的橡胶为生胶，经硫化的橡胶为熟橡胶或硫化胶。橡胶有机分子内外壳粒交换递传距离易变，只要稍加外力就可改变单体间壳粒交换距离，力的消除其壳粒交换距离又恢复原状态，使其具有弹性，但超过一定距离范围，单体分子间壳粒交换断开，而不能恢复的断裂。 合成树脂是由种类繁多单体经过聚合或缩聚反应而成的高分子量不同树脂状物质，而塑料是以合成树脂或天然高分子化合物为基体，再加入填料、增塑剂、防老剂等而塑制成型的。如高压聚乙烯与低压聚乙烯的原料一样而工艺条件与过程不同，两者聚合程度及其壳粒交换递传距离、频率等差异，使其性能与功能不同而用于不同产品制造，前者多半用于做电线电缆绝缘包覆，后者多半做生活用品器具。其它种类塑料根据其性能作为不同产品的原材料。塑料加热单体分子熔化而具有场质交换，冷却后变成壳粒交换而牢固地粘住。合成树脂单体按加工时塑料的对热工艺性能可分为热固性塑料与热塑性塑料两大类。塑料质量轻，耐腐蚀、耐磨性好、电绝缘性优异、介质损耗极小，又易于加工。由于有的塑料具有高的抗张强度、剪切强度、韧性和刚性，从而在许多场合可以取代金属。 纤维是一种柔韧而纤细的丝状物质，具有相当的长度和一定的强度、弹性、吸湿性，不溶于水。多半是高分子有机物，可以分为天然纤维，如动物纤维（蚕丝、动物皮毛、毛发等），植物纤维（棉花、韧皮纤维、叶纤维等），化学纤维，如聚合物纤维（蛋白质纤维、再生纤维素纤维、纤维素酯纤维等），合成纤维（有机纤维、无机纤维等）两大类。化工上有机合成纤维中乙纶是聚乙烯纤维，丙纶是聚丙烯纤维，尼龙是聚酰胺纤维，腈纶是聚丙烯腈纤维，涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚合生成的单体分子间壳粒交换递传联接成长链方式纤维，广泛用于制造纺织品。 ３、食品药品化工 生物体死亡及其晒干、烘干、烤干，甚至烹调或其它化学处理后的生物体已经失去生命水分子与化合物、混合物溶液的交换递传过程，就不具有生命生长、繁殖、解体的新陈代谢生理过程，已经转化成壳粒与场质为主的交换递传过程的有机物。有机物不是生物，它不过是生物体死亡遗留下的有机化合物，这类有机化合物通常是在生命体交换递传中生成的，人工至今还难以模拟这个过程，来实现大批量的从无机物转化为有机物的过程，只有少量简单有机物，如氨水、尿素等才用化工方法将无机物变换转化成有机物。利用不同细菌实现不同无机物或有机物交换递传中转化为某些种类有机物则是比较有效的方法。 酶旧称酵素，是在生物体内外能起催化作用的蛋白质，是生物体、细胞系统、分子系统的加快化学变化及其物质迅速交换递传的生命催化剂。酶交换递传通常具有专一性，交换递传效率很高，一个酶分子在常温、常压、近中性水溶液中一分钟可以交换递传数百至数百万个元素原子、分子、分子团等，并使底物分子的转化。不同种类的酶所交换递传原子、分子、分子团不同，通常以其所要交换递传底物来命名酶的名称，如淀粉酶实现对淀粉的加速交换递传，葡萄糖氧化酶对葡萄糖加速氧化交换递传等。按酶功能来分有氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶等六大类。 酶制剂广泛应用于纺织、皮革、食品等化工行业中。利用发酵酶造酒、制醋、制酱油和其它调味品等。如酿酒酵母菌体内存在大量发酵酶，菌体本身细胞外型呈圆形、卵形或椭圆形。在跟外界底物如酒原料交换递传中生长与繁殖，即通过出芽生长与生成孢子繁殖，而递换传输出的是酒分子及其溶液。实际上是利用某些菌类含有丰富的某些种类的酶，这些酶在其交换递传中生成的产品。这类技术广泛应用于食品加工与制药。也可通过菌体综合利用提取凝血质、麦角固醇、卵磷脂、辅酶甲、细胞血素等产品。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄香港天马图书有限公司 2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄福建教育出版社1994年6月出版 4、《实用化学手册》张向宇等编国防工业出版社1988年4月出版 5、《论化学基础问题》陈叔瑄《科学（美国人）》中文版2000年8期 （发表于《当代中华英才理论文集》）

作者: chenshuxuan 时间: 13.3.2006 14:34
地面物态新论 陈叔瑄 物质基本形态有高速低密度的场物质（简称场质），低速高密度高温的星质和密度介于两者之间低速低温的实物形态。地球表面物质大体是处于实物形态，实物本身又有固体、液体、气体三种状态。物质最基本形态是大于等于光速，但低于极限速度之高速平动的连续为主，量子为辅场质。但趋匀原理规定宇宙物质趋匀总是存在正反向平动，必转化为涡旋运动，因此涡旋运动与平动运动一样是物质基本运动状态。而涡旋运动必浓缩质量，成为天体、粒子、量子的存在基础。量子是高速的粒子，但它与连续场质物态界限很模糊。宇宙中物质平动运动趋匀必转化为涡旋运动，涡旋运动趋匀必浓缩质量而相互吸引靠拢，物质涡旋运动平衡趋势又必构成周期性变换运动与周围物质的交换而相互作用。 平衡和对称趋势，使得涡旋体总是在其运动垂直方向两侧（即涡旋面上下两侧）质量分布对称，而构成近球形、铁饼形、竖椭球形等的趋势。稳定的太阳和地球是近球形涡旋体，虽然还在演变，仍然可以看成是一个基本平衡稳定系统。地球上的物体虽然跟着地球自转或公转运动，但物体之间通常处于相对平衡状态，即相对静止状态。地面物体不仅外部之间处于相对稳定平衡状态，而且内部原子、分子内外也处于稳定平衡状态。对已处于稳定平衡状态物体运动，需要用其它能量形式转化或外加作用力来迫使其改变状态或运动。地球内部是低速、高温、高密度的星质物态，外部是高速、低密度的物质态，而地球表面是低速、低温、中等密度实物状态。如果极限速度的场质是物质基本形态，那么外加作用力，不可能使其增加速度或产生加速度，即不同场质之间几乎没有相互作用或不相干的，场质间叠加仍保持各自的运动状态。场质靠趋匀规律，使其物质内在连续性正反运动矛盾转化成涡旋运动而不是外力作用。但场质跟低速实物则有相互作用，主要是以万有引力场质流向涡旋体吸收或浓缩，而又以量子流形式辐射或弥散。因为量子是高速运动的粒子而不能呆留在涡旋体内而辐射。 涡旋运动中心速度愈小，所浓缩质量密度愈大，且范围愈大，因为中心速度愈小，同角速度涡旋体达到光速旋转运动（等于或超过光速则转化为场物质）的半径愈大。在远小于光速条件下，涡旋体构成了天体或实物体。低速度和低角速度的涡旋天体具有很强的质量向心的趋势，同时具有很强的光热辐射，以趋于交换平衡，而且天体质量愈大，浓缩趋势愈强，即天体引力愈强，同时相反的量子流辐射也愈强。这是从低速涡旋运动矛盾条件下推出结论，并揭示了万有引力和天体热辐射的本质，表明辩证推理可以揭示更本质原理。 涡旋运动中心质量密度不可能无穷大，因此涡旋中心必定移动的，具体移动条件不同所构成的运动状态不同。涡旋运动往中心浓缩质量，中心质量密度逐渐变大而中心速度变小，但质量密度不可能无穷大，绝对速度不可能等零的，因此宇宙没有绝对静止物体。有的涡旋运动角速度变小，然后中心速度由零再变大，构成了涡旋与平动周期性变换运动，这是量子运动基本方式，使量子由平动与周期性变换组成的运动。表明辩证推理很有效地推出很有意义的结论。 涡旋运动浓缩趋势又使中心与其外周围质量或总能量密度分布不均，平衡趋势必引起向外弥散质量，以趋于总能密度均匀。涡旋体的浓缩与弥散平衡趋势而构成周期性交换运动，即构成涡旋体与周围空间场物质周期性交换。周期性交换必存在交换频率，交换频率一致或整数倍的两涡旋体才能构成同步交换的有效作用，尤其微观粒子交换频率很单纯，整数倍同步交换是其结构和作用的基础。可见，辩证推理可以一直进行下去，可得到一系列有意义的推论。 涡旋中心高速度运动条件下，涡旋体内质量密度必然浠薄而处于场物质状态。如果物质系统平动能等于总能，此时平动速度达到极限速度，是光速的１．４倍。由于纯平动总是往涡旋运动转化，即不稳定的。纯涡旋也是不稳定的，在平衡趋势中，构成涡旋与平动周期性变换运动稳定状态，光速运动的周期性变换量子是稳定物质运动的极限状态。高速条件下，平动与涡旋矛盾运动构成周期性变换，使光量子具有变换能与平动能各占总能一半的物质系统。 涡旋体的浓缩与弥散两者矛盾运动又引起了内部的微涡旋运动，这些微涡旋是构成涡旋体内质块、粒子、量子的基础，并使涡旋体角速度减少。这些微粒子中心又不可能绝对静止，必定移动，移动的不规则运动又构成热运动，使其具有一定温度运动状态或内能，并可向外辐射光热量子，即热量，以使浓缩质量与辐射光热量子总质量平衡。微旋化条件下推出涡旋体内质块、粒子、量子产生根源，推出天体内热运动和光热量子辐射形成根源，推出涡旋体愈大其角速度愈低的本质。 涡旋面外的上下两侧空间是高速运动连续物质，在涡旋面低速运动下受到带动而产生趋向涡旋面运动和受到带动而趋往轴旋转运动，即涡旋面外上下空间物质的一点构成往涡旋面和往轴向浓缩趋势，两者趋势不同而构成竖椭球形、近球形、铁饼形等的涡旋体，中心速度和角速度愈低愈往铁饼形演变，如星团或星系的形态。可见，没有辩证推理而仅采用演绎或因果推理，上述的一系列结论无法推出，就不会产生全新理论体系。 元素产生于物质的微涡旋运动，由于宇宙远离实物空间条件大体一致，产生质量相近同元素原子，不带壳粒中子和带一个壳粒元素氢原子最易产生，数量最多，其次带两个壳粒元素氦原子，再次是其它稳定的轻元素原子，如碳、氮、氧等，它们和宇宙场物质是天体涡旋运动成体的物质基础。地面轻元素主要来自宇宙，而重元素主要来自地球内部微涡旋趋于表面冷却形成的，可以说地幔不同层次是生成各种元素的“大工厂”。 地球不例外地由涡旋运动中形成的，因此地核也是由趋心运动质块组成的，它撞击地壳使其分裂成若干大小板块。地球特有的环境条件，使其逐渐形成以氮、氧为主的大气圈，包围着地球表面外，同时逐渐形成以水为主的水圈，构成地面海洋和江河湖泊，加上地壳表面的岩石土壤圈等三圈基本物态，即地球表面存在气体、液体、固体的三种实物状态。在地球表面积分布着三分之二弱的海洋、三分之一强的陆地和包围地球表面氮氧为主大气层。 水液体是地球表面最丰富实物状态之一，它总自动流向低洼处，而积累形成海洋。水在太阳照射下蒸发成水蒸气，由于水分子比氮分子、氧分子轻而上浮到天空的高处构成云雾，遇冷化成雨水或雪落到地面，流向低洼处，形成地面水不断地循环。地面水的不断流动和循环，为生成和繁荣生命体基本条件之一。在地面特有环境基础上，还进一步逐渐形成互相依存的微生物、植物、动物的生物圈，它们处于很薄的地面上。 一、地层与矿物 地球虽只是茫茫宇宙中一颗小小行星，但却是太阳系中有水、有空气的绿洲和有生命的，供人类生存的星球。人类对地球或地壳的认识，几乎同人类历史一样久远，从远古石器时代到青铜时代、铁器时代就通过采石、采矿和冶金等的实践活动，对岩石和矿物的地质环境有粗浅了解。人类的航海和海外贸易发展的剌激，促使天文、航海制图和大地测量技术发展。但地质学真正发展是在十八世纪产业革命之后的事，先有德国魏尔纳“水成说”和英国赫顿“火成说”之争，后来又有法国居维叶“灾变论”和“渐变论”之争，以英国赖尔《地质学原理》渐变理论巨著战胜灾变论，完成近代地质学体系。 二十世纪初德国魏格纳提出大陆漂移说，英国赫斯根据古磁观测提出海底扩张说，为现代板块构造说奠定了基础，１９６８年勒皮顺首先提出，全球地壳是由六大板块组成的。实际上地球是宇宙天体一分子，形成过程与天体类似的，由涡旋运动浓缩而成的，核心形成大量质块，质块趋心运动，冲击地壳，使地壳破裂成众多的板块。由于它是太阳外层次的一颗特殊位置的行星，处于特有低温状态，表面主要靠太阳辐射的光、热能量吸收，尤其特有的大气层和大面积海洋，使它处于较恒温状态。 《地球演变动力论》指出地球是近球形的涡旋体，结构大体分为地核、地幔、地壳三部分，地核是由高密度固态质块和液态岩浆构成的，质块具有磁性，在核心质块趋心运动挤压过程中，不仅引起地球磁场改变，地磁变化又引起地电变化，而且也是引起地震根源。地幔主要是液态岩浆和小质块，不同深度地幔温度不同，是产生的各种重元素和上层氧作用而构成各种氧化物，有的构成小质块漂移岩浆间，这些小质块移到地壳冷却时则构成岩石矿床。地壳由固体薄壳、液体海洋、氮氧为主的大气层构成的，固体薄壳在质块冲击下断裂成若干板块，这些板块可在地幔上滑动，形成了地面各种各样现象。 灰尘这个问题看来很普通，人们天天见到，一天不打扫，就会积在桌面和其它家具上，几天不打扫，就会沉积一层厚厚的尘埃，没有什么深奥之处。人们都以为是地面尘土飞扬造成的，这固然能说明一些问题。但房子建在高山顶上，甚至船开到平静海洋中间停留一段时间，仍然有灰尘，这说明了什么问题？这只能说明灰尘主要来源不是地面尘土，而是地球绕太阳公转，并跟太阳一起在宇宙中运动，宇宙物质落入地面的结果。这样才能解释山顶和海洋上的灰尘问题，才能解释遍及地球表面沉积地层。地壳除了地幔形成重元素外，而轻元素主要来自于宇宙。 要证明灰尘主要来自宇宙，还可以在运行大气中的火箭或其它人造天体表面是否同样存在灰尘。要证明每天落入地面灰尘沉积是地层形成主要原因，可以在若干山顶设置标准面积干净表面的灰尘量，量度计算后便可得出整个地球表面每天灰尘总量。地层还有由地幔涌现到地面岩浆形成的火成岩和地幔小质块移到地面构成一定类型岩石矿床，地面特有大气层和大面积海洋构成了风、雨、冰雪等变化无常的气候，雨水也会冲刷一些矿物而沉积在地面低洼处，形成沉积岩或沉积矿床。 法新社华盛顿１９９８年９月１２日电，美国航天局援引“环火星勘探者”探测器收集的数据说，火卫一的日间温度为零下４摄氏度，而夜间温度陡然降至零下１１２摄氏度。对火卫一表面温度的测试结果显示，这颗卫星被一层至少一米厚的极其细小的颗粒覆盖。这可间接证明太阳系所有行星和卫星的表面被宇宙每时每刻落入的尘埃所覆盖，包括地球表面尘埃。 埋藏在南极冰原下的有关冰期、火山喷发、风和雨发生划时代改变的记忆。这些记忆以尘埃粒子、稀有分子以及冰本身特性的形式存在着。隐藏在其中的数万年的气候变迁历史昭示在我们面前。内华达沙漠研究所的冰川学家在南极打钻，一直钻到冰原的底部，从一条长１０００米的垂直冰洞中取出一系列冰芯。气候记录表明，人类８０００年的文明史是在一个气候异常稳定温暖的时期发生的。人类进入工业和信息时代１５０年中气候温和更加明显。但冰原证据表明地球气候有突变的时候，若发生气候突变将严重影响人类生存。 《地球演变动力论》一文指出，地球与其它星球一样都是涡旋体不断吸收其周围空间物质中浓缩而成的，即地球随太阳系运动过程中不断吸收周围空间的陨石、尘粒、场物质而生成地层。地球与其它星球一样在交换运动中内部微旋化，构成以质块为主的地核和以岩浆（包含一些小质块）为主的地幔，并在微旋化中构成元素原子。地幔的不同深度温度不同，所微旋化粒子不同，一般愈上层生成愈轻的元素原子，下层元素原子与上层氧元素原子化合成各种氧化物，停留在地壳中。某些类型元素构成的小质块移到地壳而形成的是某些类型矿藏。 物理探矿利用地震波、重力场、磁场等地球的各种物理属性取得内部情况，这类探矿由于电子计算机技术的全面应用取得了飞跃发展。用地震波探矿方法，即在地表或海上用炸药或压缩空气等造成人工的地震波传入地下，遇到不同介质就会反射回来，并记录之。一般地说，浅界面反射波比深界面来的早，地下构造从浅部到深部受地震波形的时间系列显示出来，可将五千米以内的复杂褶折的地层情况清楚反映出来，再加上有某种矿藏的地方，多多少少被雨水冲扫遗留在地面裸露一些或在附近水流带走留下砂石，这些是普查矿藏的重要方法。在此基础上，再用钻探方法取样来断定实际矿藏成分、质量、分布、范围等。 地球化学是研究地球以及太阳系化学成分、化学演变的理论及其方法，通过实验总结出地壳各种元素平均比值。由于地球温度周期性演变，地幔温度也在演变，加上不同深度温度不同，所生成元素及其质块元素各不相同。这些质块迁移到地壳则成矿藏。地球化学探矿是通过探测矿体附近地层出现化学特征来查找埋藏的矿床，利用土壤取样、水流沉积物取样、空气探测技术线索来查找矿藏的，如在溪水中发现某些矿藏成分，可以推断其上游可能有此矿藏。最后钻探取样分析来确定矿藏成分和组成结构。 航空与卫星摄影、红外扫描、机载测视雷达等遥测技术发现了新现象，如地球到太阳方向上，离地球十至二十个地球半径处有巨大冲击波的太阳风。又如地球周围的大区域地磁层由于受太阳风而压向背面，拖着很长磁尾的磁场分布。这类空间测量可获得地形、地质、土壤、水系、植被和其它现象，如地磁、地电、地光热等的详细资料。许多资料对浅矿藏估计和地震预测很有用的，并促进地学的进步。这也是普查矿藏的一种方法。 地层了解最基本应用技术是挖掘和钻探技术，它通常在地面各种地形测绘和地质普查基础上进行的，盲目钻探或挖掘会造成极大的浪费，成本大大提高。钻探选点和布局很重要，选得好和布局合理，可以做到一次成功。但这跟设计者的地质专业知识和经验密切相关的，专业知识愈精通和实践经验愈丰富愈有利于正确选点与布局。钻探和挖掘工具设备愈先进愈能钻得深且速度快成本低。机械化、电气化及其它技术是目前提高开采矿藏效率基本方法。 挖掘工具设备也愈来愈进步，从锹、铲等手工工具到风钻、电钻机电工具，加上爆破技术等进步，效率大大提高。如挖煤技术从手工工具到机电化设备不能不是一种进步，但这种进步没有什么本质地提高，因为每挖进一尺煤炭都要用木材顶住，非常浪费宝贵木材。最根本办法是将煤矿的煤在地下液化和气化，这项技术若能低成本地实现就会带来极大的经济效益。无机矿藏仍然用机电设备和爆破技术、顶崩支架技术逐步一层面一层面地挖掘的。 二、地面实物状态 恒星体外层次的天体往往是表面低温的行星体或卫星体，如地球表面是低温的实物体，它有以岩石和土壤为主固体状态，有以江河湖海和大洋等水流为主的液体状态，有以氮氧为主的大气层的气体状态，谓之实物三态。它不同于连续为主的场物质状态，也不同于高温的高密度的粒子性模糊的星质状态，如不断辐射量子流的流动的岩浆状态，而是由低温的粒子性明显的各种元素原子与分子组成的并构成一定形状的实物体。 固体的粒子间是靠壳粒交换而联结成体的，通常处于结晶状态，即依靠原子或分子间壳粒交换。由于原子结构不同而使其壳粒交换数量、距离、方向、分布等不同，并结成各式各样晶面的晶体。有的晶体的壳粒与原子核交换较为松懈，壳粒易在物体中移动，而形成导体之类的物体，如金属体。有的晶体的壳粒与原子核较为紧密，壳粒难以离开原子核，而构成绝缘体。壳粒松紧程度介于两者之间的为半导体。即使不定形，甚至粉沫状的固体，也是由大量内部粒子间壳粒交换的颗粒构成的，仍然离不开壳粒交换方式。 液体的粒子间主要靠场质交换而联结成体的，而具有流动性、易断性、易随容器成形，如水。不同实物以不同温度溶化成液体，即具有不同的溶点，溶化液体过程中，要使固体内粒子的壳粒交换脱离而变成场质交换，通常需消耗能量，称为溶化潜热，除少数实物的分子排列中间保留大量空隙而液化时才缩小体积，绝大多数实物液化膨胀体积。水溶液易与许多固体粒子进行场质交换，而拉开固体粒子，即溶解溶质。液体粒子与容器壁场质交换，若容壁交换强于液体内部交换，则表面边缘弯向容壁，如水与玻璃容器，否则弯向液体，如水银与玻璃容器。 气体的粒子几乎独立的，它主要靠重力或容器封装成体的，粒子间空隙较多，因而易压缩、易分离、易流动，如地面的大气层。不同液体气化的温度不同，气化过程需吸收能量，使其场质交换脱离而成独立的粒子，称为气化潜热。气化过程同时膨胀体积，实际上又是释放能量的一种方式，从而气化潜热只是释放能量的引子。也就是说，能量释放往往需要先消耗一些能量作引子，如点火引子燃烧石油释放能量。因此潜热实际上是释放能量的引子，这样气体是液体，液体是固体的能量释放方式，而实物体转化为场质是能量释放的彻底方式。 按质能原理，实物体所具有的总能量与质量成正比，但实物体内的能量是各种各样能量叠加，其整体运动方式则构成机械运动，如平动、转动、振动等运动方式具有矢量性，称为矢能，它只是实物体总能的一部分。势能或位能虽然是整体的标能，只是在重力作用下的相对位置有关的一种机械能量形式。标量参量定义的能量为标能，如温度定义的内能，交换频率定义的交换能，变换频率定义的变换能等。而交换能又有不同层次的交换能，如壳粒交换、原子交换、核交换等，不同的交换则构成不同的作用方式。 粒子通常具有变换能与交换能，可以相互转化，而变换能与平动能成正比，平动能达到光速时，只剩下平动能和变换能，即构成高速粒子的量子。可见随粒子速度提高，相应粒子的交换能转化为变换能，反之粒子制动，变换能转化为交换能。因此粒子的加速可以转化为量子，量子的制动可以转化为粒子或被粒子吸收。粒子低速运动具有交换能，使其相互作用而联结成实物体。因此实物体是各种各样的能量叠加而成的，这些能量之和就是总能。 实物固体随整体速度增大或温度提高就会往液体、气体，甚至场质状态转化，即质量密度愈小方向和运动叠加愈单纯方向转变。极限速度时质量密度最小，运动形式只是单纯的平动运动，但它因趋匀而总是趋于正反运动状态，即处于不稳定状态。高速运动的稳定物质状态是仅有平动和周期性变换运动的量子，也就是说稳定的物质系统至少存在两种以上能量形式。密度愈小，运动愈单纯，即能量愈处于释放状态。质量密度对应着总能密度，密度愈小，愈近场物质状态。 不过真正可作为机械动力是通过实物体气化来实现的，因为液固体转化气体时，通过减少实物密度或膨胀体积来推动机械运动。爆炸过程是一种固液体气化的急剧方式，而燃烧氧化过程是一种固液体气化较平缓方式，蒸汽产生过程是液体气化更平缓的方式。可见物态变换，尤其气化变换所引起的实物密度减少，即体积膨胀特性可被用作机械动力设计。 宏观运动与微观运动间关系可分为三类：一类为微观粒子是宏观物体的同一性质的最小单位，如分子、原子等；二类为微观或部分是宏观整体的有机组成的，如生命体和具有一定功能的机械体；三类宏观现象是微观运动的统计关系，如宏观温度是微观粒子动能平均值，即 Ｔ＝ｍυ２／２＝Ｅυ 其中ｍ为微观粒子质量，υ为平均速度。此外均方速度υ２，最可机速度υｐ等都是用来描述速度统计性质的。又如宏观压强Ｐ是微观粒子动能平均值乘以粒子数密度ｎ，即 Ｐ＝ｎｍυ２／２＝ｎＥυ 在宏观状态中的各微观粒子运动状态往往是随几的，如气态粒子运动能量或速度量值和方向都是随几的，但有一定分布，有个最可几的能量或速度，比其大或小粒子数或几率按指数变小。温度愈高，其最可机的速度愈大，相应平均速度和均方速度也愈大。又由于同一元素众原子生成和存在环境条件各不相同，原子量也是有一定分布，虽然一原子有稳定的壳层粒子的轨道，但各原子之间则有偏离，在宏观上具有一定分布，从而存在一定统计性质。但又因原子核与壳粒交换整数倍才是稳定的，构成了定态波函数，统计关系不同于热力学统计性质。。 　　大数量统计关系通常有个分布曲线，大体可分为三类：麦－玻的热力学统计，具有不规则热统计性质；玻－爱具有整数自旋的对称波函数，如光子或某些原子核等的统计；费－狄非对称波函数，如壳粒子、质子、中子等的统计。它们统一表达式为 ｎｉ＝１／（ｅ（Ｅ－χ）／ｋＴ＋δ） 其中为ｎｉ粒子数几率密度，Ｅｉ为粒子能量，χ为化学势，Ｔ为温度，δ可以取０、１、－１分别表示上三种统计分布。当χ＝０，δ＝０时，为麦－玻统计。当δ＝１时，为玻－爱统计，剩下一种δ＝－１为费－狄统计。 三、热力学三定律 热力学的第一、二定律实际上是《物性论》第一、二基本原理在地面物态的具体的应用。而真正的第三定律是上述物态观念引伸出来的规律。下面将对这三条定律作些具体阐述。 系统对外部物体所作的功Ａ（反抗外力作功）等于 Ｑ＝ΔＵ＋Ａ 即热力学第一定律可表述为传递给系统的热量Ｑ变成系统内能的增加ΔＵ和系统反抗外力所作的功Ａ。它是能量转化守恒定律的具体描述。内能是由温度定义的一种与物态有关的能量形式，而温度是分子平均动能。 热量Ｑ作为量子场质也具有质量和能量，被分子所吸收则转化为分子动能，相应地交换能转化为变换能，才能使分子从交换状态脱离开来，成为独立的气体分子。这个分子动能使分子间壳粒交换为主的固体和场质交换为主的液体变换成独立分子的气体状态。气体分子从交换中脱离开来，实际上是能量释放方式和提高分子平均动能，总能量密度降低，通过膨胀体积对外作功，分子平均动能增加就是物体内能或温度的提高。即热量可用来变换物态（气化）和提高内能（或温度）。 《物性论》的质能关系原理指出：物质是连续的、可入的（可线性叠加的）、不灭的和运动变化的。而质量和能量分别是物质量与运动量的量度，两者在量值上成正比。包含了物质不灭定律和能量守恒定律，此两定律是质能关系原理推出的具体形式，也可以说热力学第一定律是能量守恒定律的具体形式，也是质能关系原理的具体应用。正因为如此，热力学第一定律应扩大为第一物态原理 Ｑ＝ΔＵ＋ΔＥ＋Ａ 其中ΔＥ为交换能改变量，即热量除可转化为内能或对外作功外，一部分可用以改变物态或动能形态，同时迫使交换能转化为变换能形态。 热量自动地从高温物体状态流向低温物体状态过程，而这一过程不可能自动地从低温物体流向高温物体，即温度只能自动地趋于平衡，不可逆过程。正因为如此，热机所得热量和可能全部作机械功，即热机热量必有部分自动流向周围较低温环境中去，使热机效率不可能百分之百。这是热力学第二定律表述。 热力学第二定律实际上是《物性论》趋匀原理在热力学领域的具体应用。趋匀原理指出：物质系统存在分布不均匀、不平衡、不对称的任一运动、状态或结构总是自动地趋于均匀的、平衡的、对称的运动、状态或结构，且具有保持均匀的、平衡的、对称的特性，直到外部条件迫使其改变为止。其具体应用于分子不规则运动平均动能，即温度不平衡时所产生的热量子（热量）运动趋势的结果就是热力学第二定律。 实物固体、液体、气体的三种状态不仅交换方式不同，而且内能或温度所表现的方式和热量传递方式也有所不同，固体和液体多半以光热量子辐射方式，也有采用传导方式来传递热量，而气体则多半以对流方式来传递热量的。正因为气体以对流方式为主和体积膨胀，才能使气体容易对外作功，推动热机机械运动。而热机一方面向外辐射热量，另一方面排出的废气同时带出热量，使热机效率不可能百分之百。 热力学第二定律趋于温度或内能平衡，可扩大为包含内能和其它能量趋于平衡的不可逆过程，如外部条件一定时，地面具体物体总是处于平衡稳定状态，直至外部条件变化而迫使其改变为止，称为第二物态原理。由于实物体外部条件总是处于一定状态，地面任何部分或物体都不可能达到绝对零度，因为周围高于零度物体必然自动流向零度物体，以趋于平衡，所以绝对零度达不到。原热力学第三定律实际上是第二定律的特殊情况的引伸。 热力学真正第三定律应该是三物态之原理，即实物的固体是通过其内部分子间的粒子交换成体的，液体是通过其内部分子间场质交换成体的，气体是通过重力或容器约束成体的，三者之间可通过热量传递实现互相变换，即实现交换能的变换。固体和液体变换为气体过程是实物能量释放或体积膨胀或交换能密度减少的过程。低速宏观物体的交换能可定义为 Ｅ＝ｈΔν＝ｈν。（１－υ２／２ｃ２） 其中Δν是交换频率范围，当光速时交换频率范围为ν。／２，极限速度时交换为零，即物质之间不相干的。愈远离光速高低速，愈不呈现波动性。低速实物体熔化和气化过程实际上是交换能转化为动能和变换能过程，从而交换能密度减少或能量释放。 低速低温实物体交换能变换所需热量实际上转化为分子动能，而动能增加相应地迫使交换能转化为变换能，即交换作用减弱，相应交换能密度减少。熔化、气化过程是吸收热量过程，分子运动更自由或动能增加和交换能转化变换能的过程，虽然这一过程温度不变或平均动能不变（温度不变），而物态改变或交换方式改变而吸收热量过程。反之固化、液化的过程是辐射热量的过程，是分子交换方式改变而辐射热量的过程。熔化的温度称为熔点，气化的温度称为沸点。不同物体分子因壳粒脱离趋势程度不同而使其熔点和沸点不同，壳粒愈难脱离则熔点和沸点通常愈低，即愈处于气态。气化过程更多地采用燃烧氧化过程，将液体或固体的分子转化为气体的分子，以释放能量。 宏观实物体属于低速系统，不呈波动性是因交换频率很杂，各种交换频率的叠加的结果。同一温度（同一内能）的不同物态因交换方式不同，迫使其运动方式不同，气体分子平动能为主变换成液体分子转动能为主，液体分子转动能为主变换成固体分子振动能为主的运动方式，但温度不变时其平均分子动能一样。温度变化时，分子平均动能也跟着变化，温度愈高，即吸收愈多热量而使其平均动能愈大。可见物态变换（相变）过程的热量吸收或辐射主要用于交换形式变换，而同一物态下热量吸收或辐射主要用动能的增减。热量可转化为分子动能或交换形态，使其交换能和动能密度改变。能密度减少是释放能量表达方式。物体分子交换形态变化相应着动能形态的变化，并影响其体积或密度的变化。物体质量密度或总能量密度反映了分子交换方式和运动状态。同一温度不同物体处于不同物态，如常温下氧气、氮气处于气体，水则处于液体，岩石、土壤则处于固体，这决定于分子、原子的结构。一价、二价元素原子易实现壳粒交换而在常温下联结成固体，八价惰性元素难以实现交换而处于气体状态。当氦在接近绝对零度时才液化，处于场质交换状态，且氦原子几乎失去不规则的热运动，完全靠交换场质直接作用而形成超流体和超导体现象。 四、固体材料生成原理 古代就已经有了烧结陶瓷、冶炼金属等技术，只不过这种技术不断提高、更新和扩大，从小型冶炼炉小批量生产开始到大型冶炼高炉大批量生产，并且材料质量和性能也不断提高。如小高炉炼铁不外将铁矿石、石灰石、焦煤混合在高温下熔化，而分离出铁和其它杂质，流出高温铁水在空气中逐步降温就成铁。 液体可以是固体物质熔化，也可以是固体溶解于水或其它液体，但内摩擦或粘度各不相同。对于粘度较低的流动液体落差可作动力应用，如水力发电站等，静止液体可作浮力、压力、毛细等控制应用，如产生大压力的液压机。液体，尤其水常作为化学反应的溶液，以便溶解固体并加热，以实现化学反应。有的液体，如石油是各种烷烃分子的混合物，而烷烃分子碳核愈少或愈轻熔点、沸点愈低，从而可以通过蒸馏塔的温度控制来分解，如熔点由低到高可分为汽油、煤油、柴油、沥青等用温度控制分离之。 利用溶液溶解或燃烧熔化或聚合凝固等性能以实现结晶。结晶过程也可以通过一定的压力、温度和其它条件控制来实现的。如常温、常压下溶液中溶解了某种溶质，只放入微小的母晶，母晶表面的内外因交换不平衡，而有向溶液中接收溶质以趋于交换平稳，新的表面又出现新的不平衡，再趋平衡而逐层结晶。这类结晶称为溶液结晶类型。 另外一些聚合凝固结晶，如水泥、砂、小石和水拌成泥浆是壳粒交换和场质交换混合方式，加上钢筋支撑而倒入模中，随着水的蒸发，特殊壳粒交换方式逐渐代替场质交换，变成非常坚固模的样子固体。不同配方和形成过程的材料具有不同性能和功能材料，所构成的模质量也不太一样，可以用于不同场合。粘合过程的原理类似，也是粘合剂水分蒸发过程就是壳粒交换代替场质交换过程而粘合一起。 水及其它溶液因液体分子间场质交换，可以将某些固体颗粒拌上液体，使分子颗粒或各分子间既有壳粒交换又有场质交换状态，构成可塑性固液体状态，如泥土拌上适量水后可以构成可塑性材料，水分较多的材料较湿润柔软，适当柔软的可塑性材料可制成各式各样模型，凉干过程就是水分子蒸发掉过程，泥土分子间的壳粒交换逐渐代替水的场质交换，而使形状比较固定。若经高温烧结，壳粒交换更多更紧密而更加牢固。 烧结过程不同于结晶过程，它利用像研磨粉碎泥土拌上水成粘稠状，制成砖瓦土杯，凉干后放进窑炉中烧结。烧结过程把水分子与泥土分子壳粒及场质交换方式，通过水分子蒸发后化成泥土分子的壳粒交换连结成固定的砖瓦形状。陶瓷烧结过程情况类似，但瓷土或陶土材料与普通泥土的分子成分结构不同，烧结后的分子间壳粒交换递传方式不同，构成的硬度、韧性、紧密性等都不同于砖瓦。有此无机物捣碎加上水成为可塑性材料，如泥土、瓷土、水泥和上水就成为常见可塑性材料。 陶瓷土捣碎变成分子团颗粒，愈细愈近分子颗粒，加上水搅拌，使水分子的壳粒或交换场质尽可能跟瓷土颗粒壳粒或周围场质交换连结成含液体的固体，构成粘稠状陶瓷土材料。可塑成各种各样碗、盘、缸之类器具和各种艺术雕塑模型，在窑炉有控制地加热进行烧结和退热。在加热的过程是将水分子和某些成分原子蒸发脱离器件，化成陶瓷土分子颗粒间壳粒交换，便成为定形的碗、盘、缸等器具或艺术造型的产品。 高性能陶瓷与传统陶瓷、玻璃、耐火砖等制品不同，具有高强、高韧、高硬度、耐高温、耐磨和耐腐蚀等特性的结构材料，也可作为能量转化、信息传递、环境传感（如热敏、光敏、湿敏、溴敏、气敏和磁敏等）的功能材料。陶瓷主要成分是氧化硅、氧化铝、氮化硅、碳化硅等，掺入不同杂质和烧结工艺过程不同所构成的陶瓷性能和功能就不同，以便应用于不同场合。这是因为不同杂质和烧结过程来改变氧化硅、氧化铝、氮化硅或碳化硅等分子之间壳粒交换方式，如交换间距、交换频率、交换角度、表里交换强度差异程度、交换传递经历（所交换传递的不同分子）过程、交换场质分布等不同，所构成的性能和功能就差别很大，以至这个古老工艺变成了各国关注的高新技术。 小高炉炼铁不外将铁矿石、石灰石、焦煤混合在高温下熔化，而分离出铁和其它杂质，其交换方式和比重、流动性不同，流出高温铁水在空气中逐步降温就成铁，剩下杂质渣待铁水流出后留在底部。铁水中碳和其它杂质含量不同，冷却速度不同性能也不同。即冶炼条件和过程不同是构成金属元素原子间壳粒交换方式和状态不同，而形成延展性、韧性、硬度、结晶态、导电性、熔点等性能不同，如铁水迅速冷却会使铁原子间壳粒交换只在相邻原子间交换，变得坚硬而脆生铁材料。如果继续在转炉里冶炼，可以改变碳、硫含量，也就改变铁原子之间壳粒交换分布和方式，从而改变铁材料的性能。 金属材料的元素重新组合和控制冶炼方法是人类取得各种各样性能材料的基本应用技术，如不锈钢是钢铁为主，并配合一定比例的铬和若干其它元素重新组合成耐腐蚀合金。含铬１２－３０％和碳０．０１－１．０％的合金基本上属于不锈钢范围。钢铁之所以生锈主要是氧化，尤其周围含水或水气更容易氧化而产生氧化铁之类的分子，即在常温下铁元素原子易与氧元素原子的壳粒交换构成氧化铁之类分子。铁铬合金的原子间壳粒交换比铁氧原子间交换更强，氧原子难以从铁铬合金中拉开而难以形成氧化铁之类分子，因此不易生锈。 合金的冶炼加工过程不同影响着元素原子间的壳粒交换方式形成，加上配置成分比例不同，更影响着原子之间壳粒交换联结方式不同，其所产生的物理和化学性质或性能各不相同的，甚至差别很大。如烧结碳化钨加钴的结合剂的合金是非常耐磨和耐蚀，广泛用其做机床刀具、金属铸模和其它零件等。如碳化钨和镍相互熔合可构成高强度、高韧性，但比较脆硬材料。为了不使碳化钨结晶质地脆硬缺点而加入钼金属，变成硬韧材料，可用于制造保险柜、防盗门等各种设备。 冶炼过程实际上是通过金属壳粒交换方式的固体高温时转变为场质交换方式的液体，而其它物质高温时转化为气体或杂质固体，来分离出铁水。冶炼加工过程不同影响着元素原子间的壳粒交换方式形成也不同，加上配置成分比例不同，更影响着原子之间壳粒交换联结方式不同，所产生的物理和化学性质或性能各不相同的，甚至差别很大。如将铁在高温下烧的通红，铁原子周围的壳粒移动更易更自由，甚至部分处于场质交换，经过锤打，使原子间更靠近，其周围不仅最外层壳粒，而且较里层壳粒也参与交换而连结成体的，经过反复煅烧和锤打后内层壳粒参与的原子愈来愈多，甚至加入某些材料，更增加内层壳粒参与交换连结，构成韧性和硬度都很高的固体材料。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄香港天马图书有限公司 2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄福建教育出版社1994年6月出版 4、《实用化学手册》张向宇等编国防工业出版社1988年4月出版 5、《论化学基础问题》陈叔瑄《科学（美国人）》中文版2000年8期 （发表于《跨世纪中国改革开放的理论与实践》）

作者: chenshuxuan 时间: 13.3.2006 14:37
地面物态新论应用 陈叔瑄 《地面物态新论》一文已经提出物质存在高速低密度的场质状态、高温高密度低速的星质状态和低速低温中等密度的实物状态。地球表面物体是处于低速低温的实物状态的物质，即物体，又有气态、液体、固体三种状态，它们是其内部微观粒子间的不同交换方式。原子理论和物态理论实际上是介于物理与化学之间交叉理论的基础，它既是物理学基本理论，又属于化学的基础，因此原子新理论和物态新理论对物理、化学发展将产生重大的影响。不同物态在热力学中呈现的主要能量形式是潜热，也就是说热力学上潜热本质是物态交换方式改变引起的一种能量形式。 一、《地面物态新论》可归结出三条基本物态热力原理： 1、地面物体存在气体、液体、固体等三种基本物态，是三种不同的内部交换方式状态。液体是粒子间场质交换为主形成的状态，固体是粒子间更微小的粒子如原子间的壳粒子交换为主所形成的状态，气体是受重力交换或容器限制而成集合的状态。不同实物在相同温度处于不同物态，相同实物在不同温度下处于不同物态，即物体具有不同的熔点与沸点。可见不同原子、分子组成的物体存在各自条件下交换方式不同的潜热或潜能。某类物体的原子、分子在物态变换过程中，同一条件下（在熔点或沸点下）不是同时物态变换而是有先后过程的，因为原子、分子运动具有统计分布性质的。 通常系统物质浓缩、收缩、吸收质量或能量，即递增过程为正值，而系统弥漫、弥散、辐射质量或能量，即递减过程为负值。如正电荷为递增过程，负电荷为递减过程。物态变换可释放（负值）或吸收（正值）能量，如固体变换为液体，液体变换为气体，甚至固体直接变换为气体吸收了热量（正值），但此时通常温度不变，即所谓潜热。可见热力学潜热或潜能实际上是物态变换的一种能量形式，称为不同物质的状态是各自条件（熔点或沸点）下微观粒子间不同交换方式变换的能量，并呈现为潜热原理。除物态变换外，原子、分子间壳粒交换还可能引起化学分子成份、结构和化学反应的变化，化学过程是更深刻的元素原子间的壳粒交换方式变化。 2、液体、固体加热气化可膨胀体积对外做功，即热量Q可转化为温度定义的内能△U、气体膨胀而对外做功P△V、物态变换的潜热能量△R，甚至化学反应生成与消耗的能量Δχ。在考虑化学反应情况下，热量与内能、做功、潜热能量间关系 Q=△U+△R+Δχ+P△V 此式实际上是热力学第一定律的扩充或称为热力学能量转化守恒原理。因为潜热或潜能实际上不能包含在温度函数的内能中，物态变换过程中温度可以不变的，即与温度无关的能量形式，应另外列出的能量。化学反应实际上是生成或消耗热量重要方式。 液体、固体变换为气体时吸收了热量，体积膨胀，即质量密度或粒子数密度变小，可见潜能与质量密度（或粒子数密度）变化密切相关的。实物系统的温度函数内能、潜热能量、做功，甚至化学反应能等，都与质量密度有关的，即相应的热量都跟系统质量密度或粒子数密度密切相关的。如通常实物系统吸收了热量就会使其内能或温度提高，体积膨胀，气化时质量密度或粒子数密度降低。释放热量就会使系统内能或温度降低，液化时体积收缩，质量密度或粒子数密度提高。固体原子、分子间壳粒交换很复杂，使其构成各种形状结晶状态，密度有的比液体还小。但这不是指元素原子本身质量对体积之比的密度（通常液体因场质交换下原子密度最低），而是指宏观物态密度。 3、《物性论》指出：系统某一能量趋于均匀，可以用该能密度趋匀来表示。热力学内能是温度有关函数，内能改变量或内能密度改变量可以用下式表示。如果相邻两物体存在温度差，即具有热力平衡的趋势而传递热量。 ΔU=mCΔT δQ=ΔU/ΔV=mCΔT/ΔV=ρCΔT 其中ΔU为内能改变量，ΔV体积改变量，C为单位克分子热容量，m质量，ρ质量密度，ΔT温度差，δQ单元热量。系统介质C不变的话，趋匀时温度差愈大，产生往低温处传输热量愈多。也就是说内能趋匀过程是热量Q自动地从高温物体处流向低温物体处，以趋向内能均匀过程，热力学第二定律的一种描述。 实际上热量传递包含内能变化和物态潜热变化和做功，甚至化学变化等过程，不能只看热量对内能（或温度）变化影响。表明开放系统热量（密度）变化是由内能（密度）和潜热（密度）变化等有关。说明实物系统温度愈高或质量（密度）愈高，发射热量愈大。热力学第二定律只考虑温度函数的内能的热量趋势，不考虑物态变换和其它引起热量趋势问题，更没考虑星质物态与场物态等问题。因此热力学第二定律的内能（或温度）趋匀平衡原理充其量不过是《物性论》趋匀平衡原理在热力学中应用特例。 系统温度高于周围就会向周围辐射或发射热量，内能趋于均匀包含了热量传递、辐射、发射。对高温体（热源）来说是发射热量与高温体温度之比称为热温商或熵dS=δQ/T，所谓熵实际上是高温体的单位体积、单位温度向周围发射热量的量度，与质量密度或粒子数密度趋势密切相关的状态函数。熵的变化可引起内能、潜能、化学能，甚至对外做功等变化，这样熵不是温度（或内能）纯粹的函数，也不是对外做功纯粹函数。热量趋势使温度自动趋于平衡或热机效率不可能百分之百必向周围辐射热量。开放系统（指没有容器或没有对容器壁作用）情况下 δQ=Q/ΔV=ΔU/ΔV=CρΔT dS=δQ/T=CρΔT/T 其中ΔV体积改变量，δQ单位体积热量改变量或元热量，T为温度，ΔT温度改变量，δS为元熵。通常热量不仅仅内能产生的，故 TdS≥CρΔT 熵的增长本质在于热量传递产生不是纯粹温度或内能状态函数，而是温度处于平衡时变换为其它能量形式趋匀产生的热量或其它能量传递。即与相应质量密度升高或温度降低的过程有关，如涡旋运动浓缩质量或不断辐射而降低温度等都属于熵增大过程。也就是说，宇宙或自然界单一能量形式趋匀，往往具有不可逆过程，但整体来看又以其它能量形式实现相反的过程，构成整体的平衡。内能趋匀使热量总是自动地从高温处流向低温处，以使内能或温度趋于均匀，如高温天体向周围不断辐射热量，但又以涡旋运动浓缩质量方式，即引力方式接收能量，以趋于天体整体的平衡。 另外，在温度相同的情况下，各个不同的物体在单位时间内从单位面积上发射出去的能量仍然不同的，即它们发射本领不同的，现在各个物体都要达到平衡辐射，那么只有在发射本领较大的物体同时也吸收较多能量的情况下才有可能。可见当物体间靠辐射能发射和吸收来交换能量时，达到热平衡才有可能的。如基尔霍夫定律描述：物体的发射本领和吸收系数的比值与物体性质无关，对任何物体说，它只是波长（频率）和温度的函数。这进一步证明热力学内能趋匀虽然不可逆的，但又以其它方式构成整体的平衡趋势。 二、物态原理应用 如果物理考察的主要是物质能量与能密度变化有关的问题，那么生化则主要考察物质的质量与质量分布结构变化有关的问题。地面物态是介于物理与化学之间或两者之间过渡的物质状态。在某种意义上也是地学与生化间交叉的物质形态。地面三种物态在技术上应用很大程度上是利用其特性，气体密度低，液固体气化过程中体积膨胀，利用这个特性来推动机械运动，成为机械动力基本组成部分。液体是靠分子间场质交换为主方式，通常在容器中处于交换平衡的连续分布静止状态，一定条件下流动可以成为机械动力。固体主要靠原子、分子的壳粒子交换成体的，但以各种方式交换和结晶方式不同，而使其在熔点、沸点等与硬度、坚韧、延展、易碎等程度不同，可以应用于不同场合技术上。 1、固体状态 宇宙存在低密度、高速的场物质状态与高温、高密度、低速的涡旋运动星质状态，星质的交换构成微涡旋，这些微涡旋冷却则构成宇宙实物的元素原子基础。由于元素是按外层壳粒数目与分布来分类的，因此同元素原子质量不可能完全一样，而有一定统计分布的，原子量是其平均值。各星球同一元素质量分布曲线可能有差异，使其光谱线有所偏移，如红移、紫移等现象出现。不同星球由于内部温度、密度等条件不同，所构成元素成份的分布不完全一样的。虽然表面冷却星体在宇宙中运动，经常从宇宙落入宇宙尘、陨石之类物质沉积，而使太阳系行星、卫星有类似固体存在，但内部仍然存在差别。宇宙尘、陨石多半产生于星体爆炸、喷射、散射的产物，而散射最多的是氢、氦之类轻元素，因此宇宙中氢元素最丰富，其次是氦元素。 地球由地核、地幔、地壳组成的，地核主要是质块与高温高密度岩浆构成的，并在质心不断趋心互相挤压运动中影响着地幔和地壳状态，如地震、火山、板块、气象、水文等状态变化现象。地幔则是各种地面元素产生根源，地幔不同层次温度和压力不同，微涡旋演变的元素原子也有所不同，下层主要形成重元素原子，上层主要产生轻元素原子，如氧、氮、氢等元素。下层微涡旋原子运动中与上层微涡旋原子结合成大量氧化物，有的结成小质块，运动在地幔中，甚至移动到地壳冷却，构成各种各样岩石与矿物。可以说地壳无机矿藏来源于地幔。在地壳上各元素在地面特有条件下生成各自性质，包括熔点与沸点性质。 地球表面在其特有环境条件演变过程中，逐渐形成以氮、氧气为主的大气层和液体水为主的海洋和江河湖泊等的水圈，加上三分之一强陆地等其它星球所没有难得的特有环境。三分之二弱的海洋因其热容量大，对地面气温恒定起了非常重要的作用，构成特有的地面温度、气压和各种气象基础。可以说宇宙几乎找不到第二个地球，或跟地球表面条件大体一样的星球几乎找不到，更找不到类似地面生存的生物。所谓“外星人”不过是个幻想，至少近期内不可能找到的，因此要特别珍惜人类赖以生存的地球环境，国际机构应以保护地球环境作为重要目标和任务。 从元素周期表熔点或沸点分布来看，原子周围交换场物质状态与壳粒子分布情况密切相关的。最外层对称饱和分布2个和8个壳粒子的惰性元素氦、氖、氪、氙等不跟其它元素化合或壳粒交换的，而处于独立原子气体状态，因此熔点与沸点非常低，而且原子质量愈小，壳粒离原子核愈近，愈不易离开，相应熔点与沸点温度愈低。氦的熔点接近绝对温标的零度。对于元素原子外壳层分布7、6、5个壳粒的原子壳粒数愈多且质量愈轻愈易处于气体状态，相应熔点与沸点也愈低（往往在零下百度），愈不易液化，场质交换较弱，如氧、氮等气体。对称趋势又愈易得壳粒，以趋于对称分布，使其非金属性愈强。非金属与金属或各自不同交换组合生成各种各样性质的物质形态。 元素原子周围场物质状态对于物理性质影响很大，也影响某些化学性质。愈在元素周期表左下角主族、副族元素，甚至过渡元素原子最外层只有一、两个壳粒，又离核愈远，愈易丢失壳粒，同时场质交换也愈强，因此金属性愈强。过渡元素多数最外层只有一、两个壳粒，也易丢失壳粒而属于金属性元素。金属性愈强的元素原子壳粒在热运动中易脱离原子，在其所构成的金属体中流动，成为易导电的导体。常温下周期表左下位置的多数元素原子处于靠壳粒交换联结成固体，原子之间存在壳粒交换与场物质交换，熔点与沸点温度较高。而靠近周期表碳元素周围元素如硅、硼等熔点和沸点特别高，碳元素本身最高（可达四千度），它们实际上失去金属性，原子周围场物质交换较弱，因此较难熔化。利用各种物质不同熔点和沸点可以将相应实物成份分离出来。 地面不少非金属元素熔点、沸点低而常温处气体状态，场质交换弱，氢、氦元素原子较轻，易逸出地球，而氢与氧化合成水与其它氢化合物而使氢存留在地面。金属性元素熔点、沸点高而常温处固体状态，壳粒与场质交换强。只极少数（如溴、汞）元素常温处液体状态。它们是构成矿石基础，通过其熔点、沸点不同特点采取不同方法可将需要的元素冶炼出来。各种元素原子结成分子情况则有所不同，不少在分子周围场质交换得到加强，如常处液体状态的水，熔点零度，沸点也不过百度，2个氢与1个氧的壳粒交换结成一定结构的水分子，在地面常温下处于液体状态。在地面特有温度与重力下，氮分子与氧分子稳定地存在于地面上空，形成氮分子与氧分子为主的地面大气层。 2、水流动与溶解 地球自转直照太阳周期性变化，使地面大气与水周期性变化。地面气循环和水循环流动，是地面气象水文主要根源。空气在地球运动中气温冷热变化引起气体膨胀收缩周期变化，构成大气流动，风向、强弱循环变化，风力在某些条件下可做动力，推动机械运动。大面积海洋在太阳光照射下蒸发成水蒸汽，它又比氮、氧分子轻而上浮于大气低上层，遇冷成云雾、雨水、冰雪等，落到地面成水流。利用水自动地从高处流向地面低处，以趋于平衡特性，推动机械运动，水流历来是人类重要的机械动力。现代人类更进一步利用它发电，设计成各种各样水电站。 地球特有温度（距离太阳远近有关）、重力条件下，地壳表面氢与氧化合，生成水的平衡趋势，使其自动流向低洼处，逐渐积累成海洋。以至地面水如此丰富，占地球表面积三分之二弱的海洋，调节了地面气温，成为其它星球所没有的各种生物生存发展的温床。但地球表面淡水却很紧缺，解决办法主要是栏河筑坝和淡化海水。前者成本低些，且易于综合利用，处理得好不仅可减缓淡水紧缺，灌溉农田，增加电能源，而且可以改善生态环境。水加热汽化为水蒸气，降低粒子数密度，压力平衡趋势中膨胀体积，推动机械运动，成为早期火车、轮船和工业的主要动力。 水能溶解众多化学物质，改变温度、压力可以溶解的化学物质不同，具有万能溶剂效果。这主要是在常温常压下水分子处于场质交换为主的液体状态，而且在热运动交换中水分子易分离成氢与氢氧根，即暂时电离状态，但它又很快结合在一起，因此是处于动态电离或更确切地说是处于氢与氢氧根的交换状态。掺入其它化学物质，就比较易离解这些物质，不同化学物质离解情况不同，同一化学物质调节不同温度与压力，离解的程度也不同。溶解程度大体可分为易溶的、微溶的、难溶的化合物，利用这类特性可以较方便地实现人工化学反应与分离提纯一些元素与各种物体的过程。 水与溶液在管道中流动，由于水或溶液分子与管壁分子交换而阻碍其流动性，产生粘滞性，不同溶液具有不同粘度。同一溶液不同温度或结晶方式下粘度不同，如硫，汞粘度就有十来种粘度。有的溶液可使材料粘住，如普通胶水粘在两张纸某些部分，干后场质交换随着水分失去，而被壳粒交换所代替，从而纸张粘住。这类液体材料称为胶合剂，不同的胶合剂的分子或原子对于不同材料具有壳粒子交换不同性质，如普通胶水可粘住纸张之类材料，却粘不住木材、塑料、金属之类材料，因为这类胶水分子与这类材料形成不了壳粒交换。如果换成环氧树脂或聚氨脂之类胶合剂就很容易将木材、塑料、金属等材料胶合住，这类胶合剂有机分子与木材、塑料、金属分子、原子的壳粒可实现交换，而牢固地粘住。 3、燃烧与爆炸 气体压力是混合气体中各自气压之和。地面大气主要成氮分子与氧分子，加上少量水蒸气、氩原子与二氧化碳等构成的，海平面为标准一大气压（760毫米汞柱，标准摄氏零度下，1摩尔体积为22.415升），大气压随高度增大而减少。单位体积的水蒸气与空气混合中所含的水蒸气的重量，用一立方米湿空气中所含水蒸汽的克或公斤数表示，称为绝对湿度。使空气中所含水蒸汽达到饱和时的湿度称饱和绝对湿度。而相对湿度是指在相同温度与压力下，绝对湿度与饱和湿度之比。对容器盛水加热气化，可以增大压力或扩大体积，平衡趋势中推动机械运动。 水蒸汽加热通常依靠煤炭等易燃材料燃烧来加热的。而易燃烧燃料多半是有机物与有机矿物，如木材、煤、石油、天然气等燃料，通常称为能源。燃烧过程是氧化的化学反应过程，并气化产生光、热的物理过程。它的燃烧产生热量可使水气化或本身气化而膨胀体积，推动机械运动，成为机械动力。因此机械热动力实际上是一个热源，温度高于周围环境，必向周围辐射热量，加上余气热量消耗，因此效率不可能百分之百，使它成热力学第二定律另一描述的根据，也是热量自动地从高温处流向低温处的更具体描述或《物性论》趋匀原理具体应用。 蒸汽机靠水间接加热气化，膨胀体积来推动机械运动。而内燃机则直接燃烧燃料气化，直接推动机械运动，减少中间环节与间接热量消耗，以提高燃烧燃料的效率。燃料的燃烧过程是气化放热而气体的体积膨胀的过程，即化学能转化为热量与机械能的过程。但不管怎么样，燃烧本身就是热源之一，必向周围辐射热量，并使本身与周围气体加热，膨胀体积。燃烧热量如干木材为4000到5000卡/克，木炭为7000到7200卡/克，煤为6000到7500卡/克，汽油为11000卡/克左右等。而且作为机械动力还跟燃烧迅速程度密切相关的，汽油燃烧引燃温度（闪点）低且燃烧迅速，更易直接燃烧气化推动机械运动。急剧的燃烧反应往往构成爆炸，如炸药等。 三、问题讨论 热力学第二定律一直有人将其扩大化，甚至推广整个宇宙，引出热寂说。实际上热力学第二定律只是内能或温度趋匀表达方式，只是《物性论》趋匀原理的特例。随意扩大热力学第二定律适用范围，以为宇宙会在热平衡中死寂是毫无根据的。 热温商是元热量对热源温度之比为熵。关于熵的解释有所异义，熵增大多半解释为热运动不可逆过程。按熵的定义，熵的增大，在温度趋于平衡（即恒定常数）时，相应元热量增大，实际上是除内能外的其它能量方式转化而来的。 如果说热力学有第三定律话，那就是物态变换原理，即本文开头所提出：物态变换是微观分子不同交换方式的变换，并呈现出潜热原理。绝对零度不可能达到，本来就是热力学第二定律的特例。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《实用化学手册》张向宇等编国防工业出版社1986年出版 （发表于《当代创新专家文论大全》）

作者: chenshuxuan 时间: 19.3.2006 10:10
论细胞递传基础问题应用 陈叔瑄 《物性论》一书指出能量变换、交换、递换是物理相互作用的本质。又在《论化学基础问题》和《细胞遗传和繁殖递传论》中指出，壳粒或其它物质交换和传递是分子、物态结构、化学反应的本质，元素原子交换和传递是无机化学反应，分子递换和传递是有机化学反应的本质。生命过程实际上是一系列的化学反应或化学反应链过程，即元素原子或分子的递换和传输过程，甚至气体、液体、固体物质递换和传输过程，简称递传过程。可见，化学和生命的基础是元素原子、分子、食物的递传过程，可以分成化学级、生命级、生态级的递传过程，《物性论》分为分子物性论、生命物性论、生态物性论来阐述。 一、生命过程 化学反应是元素原子和分子递换传输过程，凡化学反应中元素原子递换（置换）传输过程能递换出氢元素的化学物质为酸，或者与酸根递传过程生成酸性盐并放出氢为酸。凡化学反应中元素原子递换（置换）传输过程吸收氢元素的化学物质为碱。有机化学反应通常包含水解等分解和合成过程，实际上是水分子中氢和氢氧根与其它分子递换传输过程。生命体所吸收食物是经过化学反应，分解和合成过程或递传过程所形成的无机分子和有机分子在身体器官或细胞中递换和传输过程，被吸收部份及其分子称为同化过程，被排除部份及其分子称为异化过程。生命整体上形成身体、器官、细胞的不断物质更新和传输过程，称为新陈代谢过程，实际上是一系列递传和递补链接过程，称为递补链过程。 以生命过程而言，基本上是元素原子和无机分子、有机分子的递换和传输过程，是一系列化学反应过程，是同化、异化过程和新陈代谢生命过程的本质。化学反应通常需在一定条件下才能实现，如水溶液溶解下分子间易接触并产生递换，即易实现化学反应或元素原子的递换传输。又如适当加热，分子内交换松懈与碰撞接触机会增多而产生递换，即易实现化学反应。再如某些催化剂是易跟某些物质元素原子或分子产生递换，即分解后再排除出去，而催化剂本身恢复原状，只起加速某些元素原子或分子的递换传输的作用。生命体中酶蛋白就是主要的催化剂，不同的酶就起不同催化或递传作用，帮助不同的某些元素原子、分子、分子团颗粒的递换传输的加速作用。 《细胞遗传和繁殖递传论》一文指出：有性生殖细胞通常由较小精子细胞穿入较大的卵细胞膜进入内部，构成种子细胞。在适当的外部条件下，如合适的温度、压力、水分及其它营养料的条件下，精子内ＤＮＡ等生命分子及酶、蛋白质开始活动并吸收卵细胞分子系统，转化为精子核的分子并复制新分子，新分子的排列组合与递传顺序延伸外，还受到卵分子条件限制，使得新分子除继承父本外，还受到母本卵的分子排列组合与递传顺序吸收，并在交换递传中调整协调。种子的胚芽细胞就是精子吸收卵分子后生成的分子链和分子系统。这些分子系统在适当条件下生长繁殖成众多细胞的细胞系统，各个分子链都可在吸收养料后生长成细胞或从细胞中分离并构成细胞链，整个分子系统就在吸收养料后生长成细胞系统，即胚芽、胚胎各个器官细胞的细胞系统，然后在外部环境中交换递传生长成生命体。 二、基本原理 生命基本单元是细胞。细胞，尤其种细胞是生命分子有机系统，细胞模（壁）、细胞质、细胞核、染色体等是生命分子的子系统，基因是子系统中的分子链，不同物种就有不同的生命分子排列组合结构和不同的递换传输方式的分子系统，分子链内分子或分子团基本成份、组合结构、递传方式可以用编码表示，这样可简化分子系统的结构复杂性。生命分子内的氨基酸类型和排列组合不同，就具有不同解旋和紧旋，即不同的同化和异化，或不同的一系列化学反应，即不同周期演变的交换递传过程。这些不同的有机分子类型和排列组合可以采取编码表示，而这些编码没有被认识之前称为密码，一旦被认识了可称为解码。因此所谓生命或基因密码信息通常应指这类尚未被认识的生命分子类型和排列组合，即编码方式。具有咬全面信息编码的分子系统，对认识生命过程很有帮助。这种情况下分子有机系统又可称全息分子系统，因此细胞，尤其种细胞是一定分子排列组合与递传方式的有机联系的分子系统，即全息的分子系统的原理。 生命分子主要是ＤＮＡ和RNA等在紧旋与解旋周期运动中不断地从水、糖、脂、氨基酸、蛋白质等有机分子和无机分子在生命分子之间递换传输。DNA和ＲＮＡ解旋时众多的酸、碱交换的键、链解开，具有吸收酸、碱性分子的特性，并递换出不需要的元素原子或分子。紧旋时吸收的分子转化或同化为生命分子，排除出不需要的元素原子或分子，使其生命分子生长。排除出来的元素原子或分子可能成为另一类型生命分子所吸收，可以构成生命分子间的交换递传，在整体上生长。但是任何事物或生命分子都不可能无限生长，随着生长相应交换递传或递补链环节增多，脱节的机会也相应增多，一个环节的脱节而又不能修复时，就要解体成大量有机、无机分子或者整体上衰亡。 《细胞遗传和繁殖递传论》一文不仅提出种细胞是分子有机系统原理，还提出生命生长与衰亡的递换传输原理。这条原理指出，不同生命体具有不同的种细胞，具有不同的分子系统及其子系统和基因分子链，以及不同的交换递传和递补链过程。使其具有不同的递换传输方式，即生长和衰亡方式，形成不同物种的不同生命形态和生命过程。生命体内元素原子、分子、分子集团的递换传输过程是其同化异化和新陈代谢过程本质，它同时使生命生长，随着生长的生命环节相应增多，脱节机会增多，有时是外部条件（如细菌侵犯）引起的，即构成疾病或衰亡机会也增多，脱节能修复则疾病治好，否则就衰亡，称为生命递传生长和衰亡过程原理。 外部环境或人工对物种变异影响较大的是在受精种细胞在精卵递换传输形成生命幼体过程改变其结构或递传成份和方式，甚至更早在基因分子链改变其结构或递传成份和方式。生命愈早期愈可能变异，可以说差以毫厘，失之千里。实际上生物的物种进化变异和适者生存都是在外部环境变化，甚至突变时，生物精卵递传中变异能够适应下来，生存下来并产生某些物种变异，甚至形成新的物种，可见自然选择和适者生存仍是自然环境条件下对生命体早期影响较强，并引起变异。自然选择与适者生存是生物进化较表面现象的描述。实际上人工物种变异也可以通过种细胞早期基因变异，改造物种．其结果会更有效，称为自然或人工物种变异原理。 三、细胞原理应用 1、受精卵培育 俗语“种瓜得瓜，种豆得豆”，即什么种类的种子或受精卵只能产生相应种类的植物或动物的基础上，选择该种类的优良品种，是农业增产最简便的办法，只有优良品种才有可能生长出优良的或丰产的产品。农业技术上很重要而普遍的一步是选种、育种与改造品种。优良的种子或受精卵才有健全的全息分子系统，才有竞争力的递换传输的分子系统。它们通常是上代亲缘关系不能太近，也不能太远（指不同物种间）。上代亲缘关系太近，精子分子系统吸收卵分子成胚过程毫不费力同化，缺少对称趋势竞争力，使其某些部位生长减弱，甚至发育不健全。上代亲缘关系太远或不同物种间，精子分子系统根本吸收不了异种卵分子，无法同化而不能成胚，即出现种间隔离现象。 现代细胞学观念仍缺少分子结构元素壳粒分布对称趋势与核壳平衡趋势矛盾而引起壳粒交换递传，缺少化学反应元素原子交换递传观念，因而对细胞现象只停留在表面解释。实际上细胞是有机联系的分子系统，一旦外部条件具备，分子系统核心子系统细胞核染色体开始活动，并开始分子之间不同元素原子交换递传，递换传输出的另类元素原子又为后面分子所吸收，再递换出新元素原子再传输到后面分子，这样一环扣一环递换传输，使分子系统生长成细胞系统。这样与其说细胞分裂，不如说细胞繁殖。细胞分化与发育实际上是不同分子了系统生长繁殖的结果。从分子递换传输角度解释细胞分裂、分化、发育等现象更为本质，且要深刻得多。 所谓精子入卵，染色体恢复二倍体，卵细胞的休眠状态重新被激活受精卵细胞开始分裂、分化、发育过程，实际上是精卵细胞的分子系统中，带有父系全部遗传信息即一定分子排列组合DNA、RNA和递传方式的分子系统与带有母系遗传信息的分子系统结合过程，实际上是精子分子系统吸收卵分子实现递换传输过程，DNA周期解旋与紧旋中酸、碱两极吸收元素原子，而复制分子，并排除多余元素原子，并传递到下一个生命分子，以至整个细胞分子系统。这样DNA元素递换传输中复制、生长，使精卵细胞分子系统逐渐生长成细胞系统，并逐渐生成胚胎。细胞内外的原子、分子递换传输实际上也是禽蛋孵化过程的本质反映。 1993年3月海外星云报导“牛只性别可由人类决定了”中述：英国科学家发明了一种科技，能决定新生小牛的性别。这种分别受精卵子的方法，已成功地决定了六头小牛性别。原来，带着雄性Ｙ染色体的精子与带着雌性Ｘ染色体精子之间，有微细分别。利用动物胚胎体外受精技术，将牛的卵子配以两类靖子，制造他们心目中牛仔牛女的理想比例。研究小组负责人表示，此方法的准确程度高达90％。这个事实证明了《细胞遗传与繁殖递传论》一文与上述基本观念，即男女、雌雄决定于精子，并在精子分子系统交换递传中吸收卵子分子系统生成胚芽、胚胎或破蛋而出的幼禽细胞系统观念。胚胎还要在母体中继续吸收养料，受母体影响，直到出生。 ２、克隆技术问题 不同细胞是由一系列不同的分子链、分子子系统构成的分子系统，不同基因是不同的分子链，一系列基因（数量可高达百万）构成一定的染色体子系统。细胞膜、细胞质、细胞核、染色体等子系统在元素交换递传中被吸收并转化为其分子链及子系统的一部分，使其生长，排除另一部分不需要的元素，传递到下一个子系统。这样一环扣一环交换递传，在整体上生长。即细胞膜从外界有选择地吸收某些分子及其元素原子，交换传递到细胞质，吸收有用元素原子，排除无用元素原子到细胞核或细胞膜，细胞核再吸收生长，排除出不用元素原子或分子，使整个细胞在交换递传中生长。随着生长分子交换递传环节相应增加，脱节断裂机会也增多，细胞核的不同部位断裂，具有不同的细胞分裂与分化的效果。 仍保持全息的分子系统细胞为主干细胞，不能保持全息的分子系统细胞为体细胞。通常随细胞分裂繁殖次数增多，非全息体细胞相应增多，是细胞分化根源，构成胚胎复杂的细胞系统。胚胎器官体细胞只能在交换递传中分裂繁殖相应器官的细胞，从而胚胎细胞系统生长发育成生命体器官系统。所谓细胞分化实际上是细胞核愈靠外部的不同部位断裂并继续交换递传分子及其元素的结果，但在生命体中生成总是保存一些全息分子系统的主干细胞。这就是从某些体细胞核可以克隆出相应生命体的基础。克隆技术实际上就是在生命体中寻找类似精子的全息分子系统的细胞，并实现类似受精子卵生长发育成相应的胚胎与生命体。 《科学》中文版1999年3 期《克隆技术对医学的影响》一文中提到，1995年夏天在英国苏格兰诞生了不是来源于精子和卵子的结合，而来源于一个26天的胚胎中分离出的细胞和成熟母羊的培养细胞进行克隆，成熟母羊的细胞产生了多莉，这是第一个从成年个体克隆而成的哺乳动物，1997年2月宣布多莉诞生。利用源自易于获取组织的培养细胞生产克隆体的实现会给畜牧业和医学带来大量实际利益，同时也能解答许多重要的生物学问题。克隆的基础是核移植，核移植需要用两个细胞，受者细胞通常取自刚刚排卵动物的未受精卵，供体细胞就是要被复制的细胞（相当于精子），迫使其融合在一起，并移植入替代母体的子宫内成胚。 这说明具有精子细胞分子系统的全息子系统染色体或基因不仅产生于雄性生殖器官中，还存在于某些体细胞核中，因此这些体细胞融入卵跟精子一样，在分子、原子交换递传中逐步吸收卵分子、原子而逐渐形成胚胎，其过程与精子没有什么本质不同。《细胞遗传和繁殖递传论》一文指出，这类体细胞克隆出来的生物体，不会比正常的受精卵发育的生物体更一致、更健康。通常会出现某些缺陷，如胚胎身体过大，寿命较短等问题。但多数器官体细胞核不具有全息子系统，只有局部信息，即只能繁殖相应的器官细胞。 到目前为止各种克隆实验报道，只有1~2%的胚胎存活下来产生活的后代，即使某些活到出生后的克隆体出生后不久就死亡。这说明体细胞毕竟不完全等同于精子的分子系统，基因不过是分子链，是染色体子系统的一个小段，信息或分子排列组合结构与递传方式往往不够完整。这就使生物克隆体在交换递传中发育过程，随生长环节增多而容易脱节，且脱节不易修复而死亡。这样克隆技术是否没有多大意义呢？从医学角度来说，更有意义的工作是局部器官的克隆技术，如从胚胎中提取移植某类细胞，使其在生命体的交换递传中繁殖发育，实现器官的切除再生。所谓干细胞是指能够分裂繁殖与进一步分化能力的细胞，包括主干细胞。 3、基因技术问题 一个真核生物单倍体基因组含有十的四次方到十一次方对的DNA、RNA及其核苷酸等重复或不重复分子总量。基因不同在于不同的DNA、RNA及其核苷酸排列组合与交换递传方式不同，为了简化起见，可采取编码方式或信息编码表达。不同物种具有不同基因组合与递传方式，即具有不同的递传方式或遗传信息的编码，可以说基因存贮了丰富的遗传信息码的分子链。在DNA等分子解旋、紧旋周期运动中实现元素交换递传，并复制、生成、扩充相应分子，随着生长扩充环节增多，断裂机会相应增加，繁殖出新的DNA分子。整个基因分子链就是在元素交换递传中生长，并繁殖出新基因分子链。 DNA生命分子通常是由四种单核苷酸组成的，每一个核苷酸都含有由碳和氮原子组成的杂环碱、一个环形五碳糖与磷酸基团间共价键及氢键连接成的，不同的核苷酸具有不同的杂环碱与戊糖。杂环碱有嘌呤碱（腺嘌吟A、鸟嘌吟G）和嘧啶碱（胸腺嘧啶T、胞嘧啶C、尿嘧啶U）等，戊糖中有氧原子为核糖，而没有氧原子的为脱氧核糖，其分子具有酸碱双极性分子，通过壳粒交换递传中连接不同杂环碱为不同核苷，再连接磷酸基团则构成核苷酸。DNA等生命分子通常由两条多核苷酸链向右或向左的双螺旋结构，并周期性紧旋与解旋中交换递传元素原子与其它无机分子、有机分子，使其生长、繁殖。 DNA是化学脱氧核糖核酸的英语缩写，是人体基因物质基础，它带有父母遗传信息，在一个小小的受精卵中就含有10万个基因，人的容貌、身材、肤色等特征全由这些基因决定的。DNA由四种不同核苷酸的不同排列组合构成的，加上不同的递换传输方式，使得不但亿万物种之间区别开来，甚至同一物种也可区别出不同。每个人的DNA排列组合与递传方式可以说是独一无二的，正如人的指纹千差万别一样，并存在于人的活细胞中。亲缘关系愈近，DNA排列组合与递传方式愈接近，尤其父子关系近乎一样。利用这个技术可以广泛鉴别亲子关系与侦察破案工作上。 参考资料： 1、《物性论-自然学科交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年月12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版 4、《分子细胞遗传学》解生勇编著中国农业科技出版社1998年出版 5、《细胞遗传和繁殖递传论》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版2000-年3期

作者: chenshuxuan 时间: 19.3.2006 10:19
生命体生长和衰亡递传论 陈叔瑄 地球表面的适当温度和压力及其以氮氧为主的大气圈、大面积海洋的水圈，良好的大陆土壤等环境条件，为自养性的植物和异养性的动物存在、生长、演化创造了基础条件。其他恒星、行星、卫星等由于缺少这些基本环境条件而难以使植物和动物生存和发展。月球表面缺少氮氧大气层和大面积海洋，尽管其表面也存在地球表面的那些元素，仍然生成不了植物体和动物体，甚至细菌。即使在某些星球的有机分子可能合成为细菌式自养体，甚至异养体，但也很难形成地球表面所提供植物和动物一样演化的条件，或产生跟地球表面一样的植物体或动物体。地球表面的特有环境，可以说是宇宙间得天独厚的，同时重复地球表面的特有环境的天体的几乎没有，现时寻找宇宙中类似地面的生物体几乎没有希望。 地球表面的大气层和海洋在太阳照射下形成了复杂的气象，风雨雷电、温度气压等复杂的变化。雷电可以促使无机物合成为某些有机物分子，又可促使某些有机分子合成为生命分子，有的无机和有机分子来自于宇宙，这些有机分子在风雨及大气、海洋等特定条件下帮助聚合成生命分子和细胞。低等生命细胞在海洋中可以吸收水和其他无机、有机分子，使细胞核内分子复制延伸和生长繁殖，生成细胞链和细胞系统的单细胞和多细胞自养细菌、植物体。尽管这些细胞能在光合作用下合成分子链的微生物，却是生物进化的开始，并随生态平衡之趋势，演变成异养细菌和动物体。 一、生命递传 地球表面大气圈开始时可能二氧化碳比较多，那时地球质量比现在小，只能存留比氧分子、氮分子质量高些的二氧化碳等气体，随着宇宙散落地球表面的地层增加，能够存留地面周围的氮气、氧气的大气圈逐渐形成。水蒸汽凝结为水，逐渐积累在地面低洼处，地面水圈形成和扩大，为宇宙散落地面的有机分子在水中分解和合成的一系列化学反应创造了条件。有机分子和无机分子一系列置换、加成、重排、聚合的自动化学反应生成了高分子和细胞。没有水和大气，生命分子和细胞的合成进化是不可能的或不可想象的。合成的高分子又在水中再聚合成分子链，出现元素原子在分子链间交换递传，甚至复制延伸和在光合作用下生成新分子，促进分子链间的递传转化。开始时以微生物形式存在，经过漫长的岁月和周期性前进的地球环境条件演变，促使某些微生物进一步进化为较大的宏观藻菌类植物，其光合作用的功能更强，生成的分子数目和种类增多，跟周围环境物质交换递传能力增强，即自养能力增强。 植物是从最简单结构的藻类植物开始演化而来的，在太古代的地面大气圈和水圈已经形成，并在太阳系和地球运动中构成了复杂的气象变化，其中雷电可促成无机物合成有机物，有机物聚合成高分子和生命分子链，风暴雨雪等也会加速海洋中生命分子链和细胞生成演化。古细胞可能比较简单，能够直接在阳光的光合作用帮助下吸收水及水中溶解的分子和元素原子，并在细胞体内交换递传中更新、生长等自行在自然中养育，排放递换出来的废物送往水或自然之中，让其他类型生命分子或细胞吸收、更新、生长等过程。某些细胞和植物种子自行在土壤和空气中吸取养料，经过交换递传内部过程，吸收有用和排放无用的原子或分子。而又为其他细胞或种子作养料所吸收，经过细胞核内生命分子复制延伸和生长繁殖，即交换递传中再排放无用原子和分子，再为其他细胞或肌体所吸收和交换递传，而构成细胞链、细胞系统并生长成植物体。可见，植物可通过土壤和空气光合作用下自养生长的。同化和异化过程实际上是自动化学反应链或交换递传链的过程。 自养性植物种子因其分子系统的结构模式和交换递传方式差异，就是通常所以为基因和遗传染色体差异，从而遗传基因和遗传染色体可以看成种子细胞核的分子链构成的，其中被认为具有遗传性质ＤＮＡ双螺式分子为核心，加上双螺式ＲＮＡ分子、酶、蛋白分子、糖分子、脂分子（尤其磷脂分子）构成的复杂分子链和分子链之间结构模式和递传方式，只要某一分子变动就可能整体上变异。这些参与细胞核或细胞的生命分子都会跟周围产生元素原子或原子团或分子进行交换递传，并在元素原子交换递传中复制生命分子单元，在原分子双螺解旋中间两侧或两支竞争中延伸生长。如在酶的催化帮助下ＤＮＡ由于串行（或纵向）的磷脂和戊糖有重复吸收或复制同类单元趋势，以趋于交换平衡。而戊糖又连接嘌呤或嘧啶趋势，而嘌呤和嘧嘧又有并行（或横向）的氢交换趋势。并串行的矛盾趋势使ＤＮＡ分子具有旋紧和解旋的周期性变换运动，解旋时具有递传中补充缺少部分并复制，使其趋单元完整的交换较平衡状态，这时出现分叉或分支。各个分支又再旋紧，出现纵向或串行磷糖延伸趋势。 生命分子串并行延伸和相互作用，使分子链不断生长，其生长所需要的物质是通过周围的元素原子或无机分子或有机分子或分子链等交换递传中提供的，并将剩余的或置换出来元素原子或分子传递给下一个分子链。各种物种有特有元素原子、分子、分子链和分子系统的结构模式和递传方式的精卵细胞。其分子链和分子系统在一定条件下可以复制延伸和分叉生长，从而使细胞生长。在生长一段时间后，分子链或分子系统的各个部分单元数都不断增加，随之互相之间递传协调削弱，以至产生断裂。断裂部分的分子链则成为新细胞形成或繁殖的基础。这些新细胞分裂出来并再生长再繁殖，所生长繁殖的细胞构成了细胞链，再进而构成细胞系统。 二、自养生命 自养性植物种子细胞和植物体最大特点就在于其可直接从周围大气中和土壤中直接吸收水、氧、氮、二氧化碳及各种无机分子、有机分子，并将这些元素原子和分子合成或交换递传中生成生命分子单元，如糖、脂、蛋白质、酶、核糖核酸等。不同植物部位可生成的生命分子排列成份、结构模式和递传方式是不同的。不同种植物所生成生命分子排列成份、结构模式和递传方式也不同。它们的细胞和细胞系统不仅外型有差别，而且细胞排列成份、结构模式和递传方式也不相同，使得什么种的植物种子生长成什么植物体，即“种瓜得瓜、种豆得豆”。种子细胞的细胞核、细胞质、细胞膜等包含有植物的胚，而胚是一系列生命分子的交换递传中而互相依存，一旦某分子之间失去交换递传环节，该细胞就不能正常生长。因此生命分子间按照一定方式交换递传，即一个分子交换递传吸收有用或同化复制的成份，排除置换出剩余成份，又为下一个分子所吸收，再在交换递传生长中排除，再供又下一个分子，这样生命分子间构成链，称为分子链。 分子链不同于化学中无机分子和有机分子，它存在一系列自动化学反应之间有机联系，也包含元素递传载体之酶的催化作用。一个分子链通常完成一个胚器官的生长繁殖功能。这些分子链间交换递传相当于胚器官联系，它们的有机组成称为分子系统。一个种细胞是一个分子系统，细胞核、细胞质、细胞膜壁分别是其子系统，各子系统包含若干分子链。植物种子含有子叶和胚的胚芽、胚根、胚轴等。不同种子胚的成分、排列、结构模式和递传方式各不同相同，不同种子胚虽然都含有碳、氢、氧、氮、磷最基本元素和其他有关的元素，但它们成份比例、排列组合、结构模式、交换递传方式不同，从而生长出不同的植物品种来。植物种子能否生长正常或良好，决定于种子本身和周围环境条件。胚的精卵结合的种子分子链或子系统是生长成胚芽、胚根、胚轴的细胞链、细胞系统基础，健康的上代和亲缘关系适中就有正常的分子链或子系统，就能生长出正常的植物体。 种子分子链中去氧核糖核酸和核糖核酸、蛋白质、酶等的排列组合影响着胚和生长趋势，即使同一棵植物长出来果实所包含许多父本和母本性状搭配的统计关系，甚至继承前几代的性状，则果实中各不相同的继承前代基因分子链。还有种子之间在同一植物株上生长环境条件不尽相同，有阳光、磁场、时间前后、花粉授精、营养、竞争等各种情况不同，总有一些健康种子和不良种子等统计关系。整株植物所处周围环境较好，那么健康种子较多，较有利于后代生长。种子在适当气温和阳光、水、养料等环境条件，种子的子叶吸收了水份就使其营养料分子水解，如糖、脂、蛋白、酶等分子水解并随水流动，便于种胚的吸收，胚内分子链则开始活动起来，吸收子叶营养料分子，在传递交换营养分子元素等而得到补充并复制延伸和分叉生长成细胞链和细胞系统，这些养料元素原子、分子交换递传进行一系列取代、加成、重组、分解、合成等千百种化学反应自动过程，统称为同化和异化过程，使得生命分子在不断复制、更新、生长和增殖。 不同的酶分子所起的作用不同，如氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶、合成连接酶、异构酶和各种激素等各自功能不同，存在于胚和子叶之中，并处在易跟外界交换而存在的。实际上属于分子链一部分，分子链中主体是分子排列成份和结构模式，如ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛋白质、糖、脂等组合结构模式，而酶则是构成交换递传方式重要部分。各类的酶就是反映各种交换递传方式，起作催化作用或交换递传作用。可见，酶是生命分子和细胞内外物质交换递传的物质基础，又是生命交换递传方式的具体体现和生命同化异化的重要媒介。当生命分子链复制生长时，酶也往往伴随递传扩大而复制生长，使得细胞生长和繁殖中不仅分子系统重复扩大成份和结构模式，而且也重复扩大递传交换方式。 　　种子胚吸收了子叶养料后，逐渐使胚根生长幼根伸入到土壤（或水）中，从根的顶端有着生长根毛的一段根尖，包含有根冠、生长点、伸长区和根毛区。根冠在根尖的细胞链排列并不整齐，象一顶帽子似的套在生长点外面，以保护根尖，并吸收土壤有用的营养分子和水，递传给根尖的生长点。生长点是胚根子系统分子链主体部分，生长繁殖成根细胞链主体部分。它从根冠递传而来营养分子和叶茎传递而来的另一些营养分子在其细胞内酶帮助下合成复制出新的细胞胚的分子链，并生长繁殖成新细胞于生长点前，旧的细胞逐渐停止分裂繁殖，伸长扩大成为较大细胞，以容纳大量水和无机盐，以便向叶部传递养料，构成根的延伸区，生长点的细胞是新生的小细胞，密度较高，是跟土壤（或水）交换传递养料的细胞，吸收有用元素原子和分子，排除置换出来“废料”于土壤中或且往伸长区输送，伸长区又将从叶得来养料元素原子和分子在其自身更新生长出新生命分子外，置换出来原子、分子再送往生长点，从而生长点是复制再生新细胞和新分子链，使根不断生长。 伸长区的上部已停止伸长，细胞成为上下物质交换传递通道，其表皮细胞复制延伸往侧面进行，构成部分往外突出，置细毛状的根毛，以帮助吸收土壤（或水）中水分和无机盐等养料，往茎叶输送，设该区称为根毛区。根毛区上部直到茎的基部细胞有了明显的分化，其中有些细胞、包括细胞质和细胞核都消失了，这些细胞上下连接的中间横壁消失，只剩下管状的细胞壁构成了毛细导管，根吸收来的带营养料水分和无机盐、根部置换出的某些有机分子就向茎叶输导。 茎的主要功能是对植物体支持和输导的作用，茎本身在细胞系统与根、叶传递交换养料中不断地往顶部延伸和往外围增殖细胞。各种植物茎的形态各异，但都包含新旧细胞构成的系统。将树木茎横切可以明显地看到三部分，最外面的一圈是质地较软，容易削落的树皮，中央部分是质地较疏松的髓，在两者之间是质地坚硬的木质部。茎的最外层表皮是形状比较规则的细胞构成的，具有保护作用，它和木栓层、皮层、韧皮层构成的树皮，分别由相应种类的细胞和分子链生长繁殖而成，旧的树皮脱落，新的树皮细胞和分子链则不断地横向或顶部生长。在树皮里的最外层木质部是形成层，是茎细胞生长繁殖的层，是生成新的木质部的细胞链和细胞系统，也是树皮韧皮部细胞链和细胞系统生成的来源及树顶生长的细胞系统，因此木质部形成层是茎的新生细胞，并往树干周围和树顶生长。 树顶细胞链伸长是复制分子分叉伸长，从而出现支叉细胞链的生长趋势，树木支叉往四周交错竞争生长趋势，以趋于对称分布。但外部条件又使其往往增强某个方向而偏离对称分布，再趋于对称分布过程中往薄弱方向生长。木轮是每年形成层所形成的细胞层停止生长繁殖细胞壁管道存留在木质部里。由于一年里气候、气温、水份及其他条件周期性变化，不同条件细胞生长的大小不同而构成明显的细胞层界线。髓和髓射线主要供横向的营养料交换递传的通道，也是由细胞壁构成的。从而树茎木轮成为树木年龄重要标志。茎细胞系统顶端往向四周延伸相对支叉繁殖支干的细胞链，生长繁殖出支干，支干再分叉出新的支干，支干的未端的胚叶细胞分子链繁殖出叶柄和叶脉的细胞，这些细胞实际上是从茎水分，无机盐的导管和输导有机物的筛管，叶脉成为叶的骨架，有支持作用。支干未端的细胞某些分子链则繁殖生长出花蕊果实。 在叶脉四周分布着叶肉，其细胞壁薄，细胞里有大量的叶绿体，是一种绿色的色素，称为叶绿素。并为上面和下面表皮所保护，表皮是由一层无色透明的排列紧密的细胞构成的，使阳光可透过表皮，防止水过多地散出来。表皮细胞可将空气中二氧化碳吸收并递传入叶绿体又将叶绿体置换出来氧递传出去，构成表皮的二氧化碳和氧的交换递传。叶绿素分子为主的叶绿体的细胞里基粒实际上是由膜组成的扁平袋积而成的片层状结构，基粒间有板状膜联结着，基粒膜由蛋白质和脂类组成的，类似于一般细胞膜由脂类的双层磷脂分子和部分蛋白质覆盖贯穿的结构。在光合作用和适当气温下利用光热能量合成葡萄糖或其他碳水化合物。在跟叶柄支干细胞养料交换递传中又可生成蛋白质、脂类、酶、核糖酸等的生命分子。 植物的不同部位或器官（根、茎、叶等）的分子链进行不同的复制延伸和分叉生长，生成不同的生命分子，繁殖不同的细胞和细胞链。分子链或分子系统的不同部分的生长繁殖可逐渐在交换递传中源源不断补充元素原子而发育成肌体器官系统和肌体系统。可见，生命分子交换递传生长断裂或细胞分子交换递传是精卵细胞生长成生命体的根本所在。而自养体细胞中叶绿体基粒间的物质称为基质，是基粒间交换递传的合成分子，如三磷酸腺甙（ＡＴＰ）等，成为地球生命分子生成源泉，叶绿素分子链细胞在光合作用下实现无机分子，尤其水和水溶液转化为有机分子交换递传，是自养生命体交换递传中生长根本所在。自养生命体或植物是自然制造有机分子的“大工厂”。因此含叶绿素分子链的自养细胞分子系统及其特有交换递传方式称为自养生命体结构递传原理。 三、异养生命 　　异养生物体自身不会从自然界的无机物合成为有机物来养活自己，而只能从已存在有机物的其他生物体，如植物或动动中摄取有机物。动物属于异养生命体，尤其高等动物一旦停止提供植物或其他有机物，就会因饥饿而死亡。动物的食物来自于植物或其他动物体，并从中摄取有机物，如糖类、脂类、蛋白类、核糖核酸类和水、氧、无机盐等，以使动物体内各种类型细胞系统生长繁殖。动物从空腔动物芽生，扁形动物切除再生，进化到蛋生（卵生），再到胎生发展。腔肠动物水螅在春末秋初，水温适宜、营养条件良好时，在其身上会有生命分子链及其细胞链递传代谢过程中长出芽体，芽体细胞分子链在交换递传物质和能量中逐渐长大，顶端开口并生出触手，基部逐渐和母体脱离，构成新的水螅细胞分子系统。但到了秋霜，水里食物较少，水温较低、水螅的外胚层小突起，圆形卵巢和圆锥形突起为精巢，内有许多精子。精子从精巢里头出来在水里游动，游到另一水螅卵巢就发育新水螅细胞。表明水螅这类低等动物既是芽生又是卵生，卵的受精细胞是动物的胚。 随着动物往高等进化，仅靠受精卵内生命分子系统生成胚体还不够，它的后期还需通过母体胎盘内继续从其血液中吸收养分，让胚体较易交换递传养料分子和胚体分子链的复制繁殖，促其新陈代谢和发育生长。不同种类胚胎在后期愈来差异愈大，即使同种的胚胎在大同前提下，小异也就逐渐分化出来，许多遗传性状后期就会逐渐显露出来。胚胎发育共性优先递传发育现象有两方面意义：一方面时间顺序上共性的生命分子链先交换递传发育。因为胚胎细胞内具有复杂的生命分子链的排列组合分布，共性的生命分子链接近于表细胞直接跟细胞外进行物质交换传递使其生长发育，然后才递传给下一个分子链，并生长发育。可见细胞内分子、分子链、分子系统不可能同时生长发育，按一定递传顺序逐渐发育繁殖成细胞、细胞链、细胞系统。有的分子链一直隐含在某些细胞里，直至肌体成熟甚至长大成年才开始交换递传和发育生长。 愈早期胚胎相似点愈多，表明有共同祖先，随着胚胎发育差异性愈来愈大，接近成熟时只有同类才相似，以后才出现大同小异的性状差别。后期分化的物种是在原先分子链和分子系统基础上增添的分子链，从而递传交换后期增添的分子链才转化为细胞链。另一方面精卵细胞内细胞核和细胞质都有一定分子链分布。愈高等动物其卵细胞的分子链分布和关系愈复杂。但分子系统分布和关系复杂性在于低等动物原先分子系统分布和关系较简单，基本器官分子链（如入口、排泄口、消化等）都有，随着生物进化，基本器官分子链也就逐渐增多分子连接环节，每个器官分子链也就逐渐复杂化，甚至分离新器官分子链，整体上精卵细胞分布、结构、关系就随物种进化而复杂化，也使细胞内外交换和递传方式复杂化。但原初的分子链即共性分子链先行交换和递传，使其生长繁殖，生成较相似的胚胎，随着分子链交换递传展开，后来增添的分子和分子链也逐步展开和参与，使胚胎差异性逐渐显露出来。也就是说亲缘关系愈近的性状愈后期出现。 细胞里各分子系统的各分子链不同时展开交换递传，而是有一定顺序和条件进行的，未展开交换递传的分子链和分子系统在已复制延伸的细胞系统或肌体中仍然以分子状态保留其中，而已展开的分子链和分子系统则发育繁殖成细胞链和细胞系统，甚至构成肌体器官系统。其中间某些细胞仍潜存未展开的分子链或分子系统，在肌体发育生长到一定程度，即具备必要交换递传条件才展开的。高等动物的肌体愈进化愈加复杂。协调环节也随之增多且更加复杂化，逐渐实现了统一管理的神经系统，进行神经调节，而且神经系统再通过激素分泌控制调节，使得器官细胞间协调。 失调时分泌某种激素增多或减少来调整失调。如甲状腺激素可促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，有利于肌体生长发育或细胞生长繁殖，提高神经系统兴奋。又如脑垂体分泌的生长激素对动物体生长有重要作用，影响动物糖类、脂类和蛋白质的交换递传和新陈代谢，幼年动物生长激素分泌不足则个体矮小，又如由睾丸分泌的雄性激素可促进雄性生殖器官的发育和精子生成。卵巢分泌的雌性激素可促进雌性生殖器官的发育和卵子生成等。激素通过调节还表现为当血液里二氧化碳含量过多，就刺激神经系统的呼吸中枢，使呼吸运动加快。异养性动物生理最复杂是动物进化最后期肌体结构模式和递传方式要算人体。人体是从受精卵的细胞发育而成的。通过雄性睾丸、附睾、输精管、精囊腺等器官生殖系统产生精子细胞和雌性卵巢、输卵管、子宫、阴道等器官生殖系统产生卵子细胞，精子细胞和卵子细胞结合则成受精卵细胞。 受精卵细胞的分子链和分子系统是精子吸收卵中营养分子和遗传性分子的交换递传中重新组合生成的生命分子系统的细胞。它是一个各个器官分子链繁杂的结构模式、递传方式和分布层次的分子系统，经过胚胎的细胞系统进而交换递传发育繁殖成各种组织、器官、肌体，直至出生以前的胚胎、称胚儿。胚胎在子宫内通过一条脐带跟其胎盘相连，从胎盘中吸取母体养料，新陈代谢所递传出来的废物又经过母体排出。可见精卵细胞的分子系统实际上是动物全息系统。精子在卵中吸收卵细胞分子链组合过程中逐渐掺进雌体遗传因素，雄体遗传因素逐渐谈化，再加上怀胎雌体输送养料，继续影响胎儿向其遗传因素转化，直至出生为止。因此，从根本说儿女来自雄性精子，卵的吸收结合和胚胎发育期间才产生影响。精子雌雄各半，命中几率也各半，构成雄雌胚胎机会也各半。只要不是人为怀胎或出生强制处理，雌雄大体平衡。俗语说儿女流的血是父亲的血，从这个意义上说是正确的。 按上述观念，与其说细胞是平分分裂，不如说细胞是发育繁殖。即细胞是原细胞分离出子细胞，子细胞发育生长较大细胞，再分离出子细胞的一代代生长繁殖的细胞系统。什么种类细胞则生长繁殖该种类细胞，肝脏细胞生长繁殖的是肝细胞系统，骨骼细胞生长繁殖的是骨骼细胞系统。不同种类细胞内的分子链排列成份、结构模式、递传方式各不相同，繁殖生长相应种类细胞。这些细胞称为体细胞，它不同于精卵细胞或种子细胞那样具有全息递传性质。表明精卵细胞中分子链生长繁殖出来的细胞链或细胞系统，主要是体细胞。种细胞只在专门生殖器官或有关器官产生的具有全息分子系统的细胞。 与其说种细胞（或精卵细胞）是精子和卵子细胞合子细胞，是两细胞的染色体各一半结合成遗传性细胞，不如说种细胞是精子吸收卵细胞分子在其交换递传中组合成新的分子链和分子系统，染色体只是这些分子链和分子系统的表象。分子系统在递传交换中生成细胞系统和胚胎，并在跟外部进行物质交换递传中生长繁殖细胞，使胚胎生长成胎儿，最后出生。亲缘关系太远，如物种间精子无法吸收卵分子或吸收后无法协调递传过程，而无法生成生命体，即种间隔离现象。亲缘关系太近，精子虽易吸收卵细胞中分子，但细胞内分子间几乎无竞争地交换递传，不利细胞和生命正常生长，即近亲遗传缺陷现象。这类异养生命体有条件的逐步协调交换递传生长、衰亡过程，称为异养生命体或动物递传生长原理。 这种观念可以从受精的禽蛋直接观察到，将不同时期孵化的蛋进行观察比较，雏鸡是从精子处逐步扩大到整个蛋。受精的鸡蛋的蛋黄顶端附近的白点处是精子，在适当温度下，精子开始活动并吸收蛋黄。精子细胞是一个生命分子有机联系的系统。蛋黄和蛋白是基本的营养分子系统。当精子吸收蛋黄分子，并在口和头部分子链中交换传递，逐渐形成口和头部的细胞链和细胞系统，新的细胞继承了精子和蛋分子的性状，口头细胞系统不断地吸收和交换出来分子往后面的分子链传递，如鸡颈分子链生长繁殖成颈细胞链或细胞系统，并源源不断地从口头递传来的分子使其发育长大，再将置换出来或剩下分子再往后交换递传，逐步使颈后的器官和肢体或细胞系统逐步形成，直至全部蛋黄和蛋白被全部吸收和交换递传过程完成，鸡的雏形也就全部完成，雏鸡就有了完整的生命活动能力，便破蛋而出，到自然界寻食。这个过程也适用于高等的哺乳动物，精卵构成更加复杂，细胞间协调更不易，一下子不适应外界环境，必需在母体中继续供养和发育生长才从胚胎逐步发育成形，直至成熟出生。 四、递传系统 从小而原始动物种到人体的生物各自都有一套代谢系统，其中消化器官系统是很基本的，不同生物体的消化器官系统是不同的，器官结构和交换递传方式差别很大，并逐渐演化。就人体而言，细胞生长繁殖趋势总是左右对称的，人的外部器官和骨骼、肌肉从精卵细胞开始就从头部开始形成，细胞系统总是左右两侧细胞生长繁殖互相竞争，右侧增长引起跟左侧不对称不平衡，促使左侧细胞生长繁殖，其生长繁殖惯性使其超过右侧，又促使右侧细胞生长繁殖以趋于交换平衡，生长繁殖惯性又使其超过左侧，刺激左侧生长繁殖，就这样在对称─不对称─对称中两侧竞向生长繁殖，直至婴儿出生。当神经系统或激素反应出现新不平衡，必趋于对称平衡，这成为交换递传物质基本动力。交换递传物质运动也有惯性，这使已达到对称平衡时又因惯性而继续交换递传，直至不对称不平衡显露才改向。即使出生以后，只要肢体正常仍然可以左右竞向生长繁殖，使人体发育生长。生长到一定程度，各个器官，特别骨骼老细胞逐渐增多到一定程度，老细胞不再繁殖和生长，并转化为硬的骨质支撑身体，只有骨髓仍在跟人体其他部分交换物质，进行新陈代谢，以维持骨骼活动生存，骨折断接后，仍然以骨髓补充细胞并使其愈合。 　　生物体的体液流动是众所周知的公认的现象，特别血液循环系统是体液流动最基本部分。生物体的营养和各种激素通过管状血液输送到身体各器官和各部位，并由血液将身体各器官和各部位交换递传出来的废物输送给其他器官和部位，最后作为尿粪由膀胱、肛门排除掉。心肺之间也存在氧气和二氧化碳的交换递传。但是动物体的废气远不止二氧化碳，如放庇、口吐气、皮肤汗毛散出的气等，动物体吸进肺部的气是氧气，而氧气难溶于血液中，从而心肺间血液循环氧气只占吸进氧气中很少部分，大部分是通过细胞之间交换传递的。气体的交换递传主要途径就是经络系统。由于它非管状的，从而不能象血管和神经束那样容易找到，肌体的解剖也难找到这类细胞间的递传关系，但经络系统可以通过针刺感受到的，通过气功锻炼可感受到气之流动。经络脉又不跟血管重合，也不跟神经束重合，而是另一类气路的独立循环系统。 　　中医研究人体穴位分布，发现人体任一节肢都有微针系统，每二节肢相连部位总是对应整体上两极，提出生物全息律，也是全息细胞存在于人体一定部位的依据。这些穴位和经络分布跟通常的神经系统不同，也不能用神经系统解剖能代替和解释的，更确切意义应是骨骼肌肉细胞链或细胞系统链间交换递传环节上的联系，每一节肢可以看成一个细胞链或细胞系统，每一器官也可看成一个细胞链或细胞系统，众多器官完成人体的一定功能的系统，如消化系统、血液循环系统、呼吸系统、神经系统等都可以看成细胞系统链，而链是指细胞系统之间的交换递传的联系方式。生命体就是这些细胞系统链一环扣一环交换递传中生长、繁殖、衰亡的新陈代谢过程。呼吸系统及骨骼肌肉系统跟全身气的交换递传中流动联系起来就构成跟经络和穴位有关系统。这样人体中消化系统是以食物固液体流动的主要通道。血液循环（包括淋巴液等）系统是液体流动的主要通道。呼吸及经络系统是以气体流动主要通道。脑和神经系统是场能或信息流动的主要通道。也就是说生命体或人体是固、液、气、场的复杂流动系统，而且这些系统之间又不可分割联系，并受到脑和神经系统统一支配和调节。 　　人体跟周围空间交换传递中接收固液体食物、空气、信息场能和排除固粪便、液体尿汗，呼出气和汗毛排出气，也会向周围辐射热及其他生物场。每个人都可发出特殊气味的气体和复杂形式的生物场，以至一个人离开所在地方或跑到什么地方，警犬能够按其身体排出气味追踪到此人。人体的气流动和生物场传递尚末受到医学界和生物界足够认识和了解，在中医和气功实践一些现象虽总结出某些经验规律，但对其本质认识仍然有限，许多现象难以解释。生物体与无机物一样在其周围存在着场，如万有引力场、热辐射场、光场、电场、磁场，甚至气场和声场。场是不同场质存在的空间，这些场来自于不同的交换传递场质或能量形式，场质是能量交换传递的载体。而所交换传递的物质有低速与高速之分，小于光速的物质场如气场、声场等，等于或高于光速的物质扬如热辐射场、光场、电磁场、引力场等。而一个粒子周围又存在高速交换递传场质，并在跟周围场质交换中而存在的。 高等动物实际上综合的多器官组成的和多交换递传系统协调的结果。交换递传理论最有利于解释自然环境条件下变异和人工克隆技术、基因技术，生物体内细胞之间是在交换递传中生存、生长、繁殖的，有些细胞是按精子细胞的分子链或分子系统成份结构模式和递传方式进行的（即具有全息性质）。这部分细胞（但不是所有细胞）移植到卵中可以在交换递传中生成孕育成生命体，正如原始或低等动物的芽细胞的孕育过程。由此推论生殖系统和经络系统细胞最有利于实现环境条件巨变和人工克隆、基因技术。能够构成胚胎的种细胞交换递传开始阶段，对种细胞分子系统某些部位进行变异是最有效的变种。自然选择是环境条件巨变，通过成胚过程分子系统调整和递传方式改变实现的，人工也可直接通过成胚过程改变分子系统内关系和递传方式，称为自然和人工变种过程原理。 参考资料: 1,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,<思维工程-人脑智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4,<细胞遗传和繁殖递传论> 陈叔瑄著 <科学>中文版 2000年3期 5,<论化学基础问题> 陈叔瑄著 <科学>中文版 2000年8期

作者: chenshuxuan 时间: 19.3.2006 10:21
论经络系统气和场递传 陈叔瑄 交换递传理论最有利于解释经络系统，生物体内细胞之间是在固、液、气、场质交换递传中生存、生长、繁殖的，有些细胞是按精子细胞的分子链或分子系统成份结构模式和递传方式进行的（即具有全息性质）。这部分细胞（但不是所有细胞）移植到卵中可以在交换递传中生成孕育成生命体，正如原始或低等动物的芽细胞的孕育过程，由此可推出生殖系统和经络系统细胞最有利于实现克隆技术。人体内各个器官细胞的分子系统结构成分、排列组合、递传方式各不相同，所生长繁殖的细胞各不相同，只能生成相应器官细胞而不是其它细胞，这类不具有全息性质细胞称为器官细胞，如肝细胞、胃细胞、肺细胞等。不过各个细胞分子系统的某部分的改变，就会引起极大变异，尤其具有全息性质的细胞分子系统的某部分改变易引起物种在递传中变异，这类变异技术可称为基因技术。 一、生命生理系统 从原始动物到人的生物体各自都有一套代谢系统，其中消化器官系统是很基本的，不同生物体的消化器官系统是不同的，器官结构和交换递传方式差别很大，并逐渐演化。就人体而言，由精卵细胞之分子系统在递换传输过程中发育成人体细胞系统，再在跟外界交换递传中形成包含器官系统的人体生理系统，并继续在交换递传中发育生长。人体生理系统可以划分成包含口腔、食道、胃、小肠、大肠、肛门、肝脏等器官的消化系统，以心脏为中心的血液循环系统，以肺脏为中心的呼吸系统，以大脑为中心的神经系统以及生殖排尿系统等。每个生理系统都有各自性能和功能，各自结构形态组成的细胞系统和各自递换传输方式的系统。对于复杂的人体营养料分子交换递传中走遍亿万个细胞不仅时间长久，而且容易使某环节递传中脱节，而逐渐演化形成血液循环系统和内分泌、激素等，以促使营养料交换递传加快和经历缩短以减少失调机会，达到延长生命效果。 绝大部分动物和人体的细胞生长繁殖趋势总是左右对称的，人的外部器官和骨骼、肌肉从精卵细胞就从头部开始形成，细胞系统总是左右两侧细胞生长繁殖互相竞争，右侧增长引起跟左侧不对称不平衡，促使左侧细胞生长繁殖，其生长繁殖惯性使其超过右侧，又促使右侧细胞生长繁殖以趋于交换平衡，生长繁殖惯性又使其超过左侧，刺激左侧生长繁殖，就这样在对称─不对称─新对称中两侧竞向生长繁殖，直至婴儿出生，这是交换递传物质基本动力。即使出生以后，只要肢体正常仍然可左右竞向生长繁殖，使人体发育生长。生长到一定程度，各个器官，特别骨骼老细胞逐渐增多到一定程度，老细胞不再繁殖和生长，并转化为硬骨质支撑身体，只有骨髓仍在跟人体其他部分交换物质，进行新陈代谢，以维持骨骼活动生存，骨折断接后，仍然可以从骨髓补充细胞并使其愈合。 　　中医研究人体穴位分布，发现人体任一节肢都有微针系统现象，每二节肢相连部位总是对应整体上两极，提出生物全息律，这些穴位和经络分布是骨骼肌肉细胞链或细胞系统链间交换递传环节上的联系，每一节肢可以看成一个细胞链或细胞系统，每一器官也可看成一个细胞链或细胞系统，而链是指细胞系统之间的交换递传的联系方式。生命体就是这些细胞系统链一环扣一环交换递传中生长、繁殖、衰亡的新陈代谢过程。微针系统表明这类节肢和细胞具有全息结构和递换传输方式。实际上遍布动物和人体经络脉系统的细胞存在具有相当于精子之类的全息结构和递传方式的细胞，是实现克隆生命体的技术基础。 呼吸器官系统与骨骼肌肉系统跟全身气的交换递传中流动联系起来就构成跟经络和穴位有关系统。这样人体中消化系统是以食物固体流动的主要通道。血液循环（包括淋巴液等）系统是以液体流动的主要通道。呼吸及经络系统是以气体流动为主要通道。脑和神经系统是场能或信息流动的主要通道。也就是说人体是固、液、气、场的复杂流动递传系统，而且该系统之间又不可分割联系，并受到脑和神经系统统一支配和调节。人体跟周围空间交换传递中接收固液体食物、空气、信息场能和排除固粪便、液体尿汗，呼出和汗毛排出气，也会向周围辐射热及其他生物场。高等动物或人体是多种器官系统和固、液、气、场质交换递传方式的协调生理系统，称为生命体多种递传生理过程原理。 每个人都可发出特殊气味的气体和复杂形式的生物场，以至一个人离开所在地方或跑到什么地方，警犬能够按其身体排出气味追踪到此人。人体气流动和生物场质传递尚末受到医学界和生物界足够认识和了解，在中医和气功实践一些现象总结出某些经验规律，但对其本质认识仍然有限，许多现象仍难以解释。生物体与无机物一样在其周围存在着场，如万有引力场、热辐射场、光场、电场、磁场，甚至气场和声场。场是不同场物质存在的空间，这些场来自于不同的交换传递场质或能量形式，场质是能量交换传递的载体。而一个粒子周围又存在高速交换递传场质，并在跟周围场质交换中而存在的。表明了粒子或实物又与场质不可分割地联系在一起，粒子运动引起周围场质变化，场质变化又反过来影响粒子运动状态，可见粒子或实物运动实际不是简单的质点运动。 二、经络与穴位 中医的经络系统不同于人体神经系统、血液循环系统等的肌骨分子交换递传气路系统，它跟肺呼吸合起来构成了气循环系统。而消化系统和血液循环系统是供给生物体新陈代谢的固液营养交换递传的循环系统。神经系统是外界环境与身体内部信息能量交换递传系统，大脑通过神经系统指挥控制五官信息接收和人体自身活动。经络系统中五脏主要指肺脏、心脏、肝脏、肾脏、脾脏、再加上心包，六腑主要指胃、小肠、大肠、膀胱、胆、三焦（处于胸隔膜上下，相当于胰脏）。经络系统包含经脉和络脉的总称，经脉是经络系统的主干，以十二经脉为主体，是肌骨分子递传气路穴位主干。而络脉比经脉小，是经脉系统的分支，纵横全身，相当于网络，以十五络为主体。再由其分出细小支脉，称为孙络。经络系统是生命分子链和细胞系统链的生长繁殖中气的交换递传系统，那么十二经脉就是细胞系统链的十二条气交换递传主通道，帮助血液送来养料进行（酶摧化下）一系列自动化学反应作用。促成细胞系统的生长繁殖和新陈代谢。 　　经络系统途径分类如下，手三阳经包含手阳明大肠经、手少阳三焦经、手太阳小肠经等经脉，从手经内脏到头部。足三阳经包含足阳明胃经，足少阳胆经，足太阳膀胱经等经脉从头经内脏到足。相应地手三阴经包含手太阴肺经，手厥阴心包经、手少阴心经等经脉从内脏到手。足三阴经包含足太阴脾经、足厥阴肝经、足少阴肾经等经脉从足走腹。经络是气循环系统，血脉是液循环系统，而经络气循环通过生命分子链和细胞链间交换递传中氧化血液送来水和养料，同化成分子链和细胞链、细胞系统所需的成份，并把废气废料送还血液，而气继续随养料递传给下一个生命分子和细胞，使其生长繁殖，最后通过肝脏等返回到肺脏。 从受精卵的精子吸收卵分子而开始在精子分子链系统开展交换递传，通常从头部分子链交换递传中生成细胞链，至细胞系统，并将递换出来和剩余部分递传给后面部位器官如心、肺、胃等内脏细胞的内外生长繁殖，再将其递换出来和剩余部分再递传给四肢器官细胞内外生长繁殖，再由四肢往内脏交换递传的往返过程。对应经络系统的足三阳经和手三阴经就是顺着精子吸收卵而往胚胎发育的交换递传和生长繁殖转化顺序进行的，即从头经内脏（胃、胆、膀胱、心、肺等），再到手足四肢交换递传和细胞生长繁殖顺序，使这些细胞系统或器官逐次成形。当其四肢交换递传返回到内脏（如大肠、小肠、胰、肝、肾、脾等）的进一步交换递传使细胞链、细胞系统繁殖生长，完成整个生命体胚胎生成。胚胎通过肚脐跟母体胎盘相连，通过肚脐继续由母体输送养料，让各个细胞系统继续交换递传养料和生长繁殖成婴儿。称为精卵成胚和发育生长递传与经络关系原理。 婴儿出生后各个器官继续运转，使其在外部条件下生长发育。经络系统始终是人体气循环的重要通道，也是精卵细胞分子交换递传成胚成体重要过程的顺序。十二经脉是气运行的主要通道，而经脉所运行的气系统由吸气（中焦水谷之气所化）上布于肺，自肺脏开始，逐经相传于厥阴肝，而又复注于肺，构成十二经循环。其流注顺序（肺）手太阳肺经→手阳明大肠经→足阳明胃经→足大阴脾经→手少阴心经→手太阳小肠经→足太阳膀胱经→足少阴肾经→手厥阴心包经→手少阳三焦（胰）经→足少阳胆经→足厥阴肝经→（肺），周流不息。这可看作氧气交换递传系统，它跟血液循环系统看作营养递传系统相对应的。前者始于肺而终于肺，后者始于心脏而终于心脏，两者又交叉于心肺。 　　经络系统认识来自于中医针灸穴位和气功、武功实践，某些穴位针刺，可以引起有关的某内脏止痛和治疗效果。某个内脏病态，就会引起交换递传途径受阻或出现不正常，而在该途径上的穴位往往是基本环节的关键部位。针刺可以从外部打通该气分子递传途径气路通道，细胞链或细胞系统间交换递传重新活跃起来，并使气路畅通，使失调的器官从新得到调节，让生命继续正常生长繁殖细胞和新陈代谢，有治某些失调性病症的效果。针刺有酸麻，甚至沿经络脉有射气感觉。针拔掉又逐渐恢复原样，只要反复多次针刺，加上其他药物配合治疗，效果更佳。气交换递传途径受阻或不正常也可采用气功从内部打通气路不畅或不正常，以使细胞链或细胞系统间交换递传畅通和重新活跃起来，促使生命过程恢复正常。有些穴位可以置人体于死命，有些穴位可以使人体局部或全部四肢动作不起来，有些穴位可促进生长发育，不同穴位组合可使增强某些器官的功能。表明人体穴位途径是经络系统或气分子递传的关键部位。 　　西医注重通过血液循环来实现内科治疗，而中医则注重经络气递传循环系统来实现治疗，两者各有千秋，可以做到相辅相成。针灸穴位是气通道联系关键环节，一个关键穴位阻塞可以影响全身行动，有的关键穴位可以置人于死命。正如人体几分钟不供氧气就会死亡，这表明气循环对生物体是多么重要一环，由于经络是气交换递传途径，从而跟气功发展也有密切关系，也跟生物时钟密切相关。例如十二经的井、荥、俞、原、经、合等六十六穴在一旬，逐日流注，按时开穴、周而复始。各按年、月、日、时、分、秒等不同周期地进行开穴、闭穴循环，有着严格的生物时钟周期，一定的年月日和时辰处于最佳、佳、一般、差等开穴之气流畅时刻。表明人体在适应地球环境条件中进化的，跟天时地利等条件密切相关的。中医的时辰观念仍有深刻的生物时钟科学含义。 　　人体各穴位的开闭周期反映气循环不像管状血液循环那样简单明确，通过血管很快地流遍全身。从而急诊往往西医更有效，某些慢性疾病或失调性疾病或健康保养等往往中医更有效。经络脉不同于血脉和神经束，但针灸按穴位刺激时就有沿经络脉途径感到酸、麻、胀、痛、痒、冷、轻重、旋转等感觉。气功武功中点穴可以使人局部或全部身体动不起来，即阻塞气路经络脉作用，这些都不是血脉或神经束能够做到的。中医的气含义很广，把在身体运行的物质都称气，如营气、卫气、宗气等。营养之气实际上由血液循环下运行的。宗气主要是肺脏呼吸之气，卫气才是真正肌肉及细胞系统交换递传之气。人体发功时可以促使其气注流畅，甚至排到体外，构成体外气场。有的疾病是由于某部位气塞而交换递传代谢出现不正常，发功或针炙后将这些气塞部位冲破就会恢复健康，有的所谓“病气”滞留在身上，发功或针炙后可将其排出体外，更换新鲜的氧气流畅于身体各部位。这些“病气”多半是废气，如二氧化碳、氨气之类没有及时带走和排出而形成的。 针炙或气功弄得好可促进新陈代谢，使营气、卫气、宗气畅通无阻而减少身体失调性的病症。人生病不外肌体间失调或细菌从外部侵入体内引起的，分别用不同治疗方法解决之。由于经络系统的交换递传可以看成广义的气路通道，为了使人体全身各部位都能得到气，特别氧气等，又都能排走废气，特别二氧化碳和氨气等，其气递传顺序基础上，有的急需，有的不是急需或缓慢的，让路于急需的而出现周期不等的开闭穴。闭穴意味着让气交换传递暂停而跳过到下一通道的穴位，开穴则意味着接受送来的气的交换递传实现该部位同化的一系列自动化学反应，并将异化的废料或气递传给再下一通道的穴位。各个部位各个穴位开闭穴的周期不同，总有些时刻穴位开穴数量最多，另一时刻数量最少。有些穴位开穴最有利于某种疾病治疗。有些穴位开穴最有利于思维或精神状态特佳。开闭穴的一定组合对一个人生长发育特别有利。可见时辰并非反科学的迷信，只不过许多开闭穴的分子递传气路经络系统尚缺少科学方法，尚未真正找到其规律性。 　　生命分子链和细胞链交换递传主要靠固、液、气，吸收了体液养料和体气而同化成生命分子和细胞的一部分，使分子链和细胞链生长繁殖，并将异化出来的废料废气递传给下一个生命分子链和细胞链，上一分子链或细胞链交换传递出来的废气废料常成为下一分子链细胞的养料，其废气废料再传递给再下一个分子链或细胞链，这样一环扣一环以至整个细胞系统、整个器官、整个身体实现固、液、气的新陈代谢过程。身体中除呼吸道外，绝大部分气是靠生命分子之间交换传递的。中医上称为卫气，跟营气合称为水谷精气。营气行脉中化生血液营养送往全身，即通过血管中血液将营养输送到全身。而卫气散行脉外，濡养腠理皮毛，温煦五脏六腑，即血管之外生命分子和细胞之间交换递传氧气等，在跟养料化合同化时放出热量，保持内脏和身体温度，加上肺脏呼吸之气，贯通心和肺循环，以推动营卫流动的宗气，构成了身体循环之气血。 中医将身体中流动物质或交换递传物质看作气，把血液流动跟经络气流动联系起来。从而血管脉博跳动状况成为诊断病情重要依据，然而经络脉穴位又不是血脉，两者之间联系主要在于人体中生命分子链和细胞链交换递传中形成的，使得经络系统的不畅也可在脉博跳动状况得到反映。有人做过实验，当放松入静时，单位时间氧耗率明显下降，比清醒状态下的正常人约低１６％。正常人在熟睡时，单位时间氧耗率才降低１０％。这说明练气功比睡眠得到更好的休息，使大脑皮层和全身内脏器官得到休养生息。实验还证明放松入静气功态可使基础代谢降低，人体生命活动的最高中枢组织系统内耗减少，效率提高，也就是说气功态能使血浆中皮质激素、生长激素等分泌量降低，从而使蛋白质更新率和酶的活性有新的变化，免疫系统功能提高，甚至可以将更多气和能量集中往外排放，形成较强的生物气场和能量场。 人体通过气功呼吸变自然呼吸为腹式呼吸，并意守丹田，逐渐形成深、慢、细、匀的腹式呼吸，这样可增强腹肌运动，加深呼吸深度，又极大地减少呼吸频率，可由每分钟１８次减少到４－１次，逐渐地把内气聚集，贮存和调动起来，扩大了肺活量，促使氧气的更新率，肌体细胞新陈代谢。实验证实气功师练功时丹田部位的体表温度升高２．８℃左右，气功练到一定程度，丹田部位有一股热气感，即内气聚集、贮存的表现，随之自觉有一条热量流下伸至会阴穴，往后向上升，循督脉沿脊椎往头部，再向前往下人体中线任脉穴位回到丹田。再进一步，可出现内气沿着周身十二经络和奇经八脉循行之感觉。这时全身经络气血流畅，精神充沛。表明气及其对应能量畅行于身体各部位，有些部位也会因此气至病除。 三、生物的场 　经络系统不是血液循环系统，也不是神经系统，但三者密切相关的，而大脑及神经系统具有整体上指挥控制作用，指挥人体的动作行为和接受外界信号。通过眼、耳、鼻、口舌、皮肌等接受外信号，经过神经传入大脑某些区域而有所感觉。也可以通过神经指挥四肢及身体各部位动作。不仅如此，神经中枢对内脏也有一定感觉和指挥控制作用，对血液循环系统和经络系统也有一定的感觉和指挥控制作用。一个人大脑中的神经细胞约有一千亿个，终其一生所动用者不及２０％。另外８０％左右脑神经细胞可加以开发利用，据说脑神经细胞是人体上能量最强之物质状态，被真正利用能量也只有１０％左右，尚有大量人体能量未被有效利用。以至有人在偶然事件中发出惊人的能量。这就是脑神经细胞及其能量可能被开发被利用而逐渐形成的功能运动。 用红外观察镜在没有亮光的黑夜里看到人体行为，这是人的红外线场传递所致。自然界有许多特异的现象，如练气功进入高层次境界可以看到人头顶光圈，不同的人不一样。又如双胞胎不在一起也经常互相感应，记得有一份报导说，一对孪生兄弟的父母因车祸双双去世，被两家人收养，一别３２年，他俩在律师事务所见面时一眼就认出对方是自己的亲手足，再一看对方拿着各自发明的新产品，不仅性能几乎相同，连形状也十分相似的专利品。类似这类双胞胎感应和亲属感应现象多得不胜枚举。这只能表明人体外都存在生物场，不同种类物种和不同人的生物场的交换频率，强度及其叠加后的复杂形式各不相同的，但亲缘关系愈近和条件愈相似的生物场的结构愈接近，容易引起互相感应或场的交换传递。现代的脑电图、心电图等的仪器的信号来源无不来自于生物场。甚至可以利用生物场或创制相应的仪器来鉴别亲缘关系和解决其它有关的问题。 任何实物都在跟周围物质交换递传中存在的，无机物周围有引力场、电磁场、辐射场等。同样地有机物、生命体、人体周围也在跟周围空间交换递传中存在着场。通常生物体生活在空气和水之中，从而生物体的气交换、水交换、物质交换和能量交换均成为必不可少的必要存在条件，在其周围有气和场。植物主要靠叶绿素的叶进行气体的光合作用，但不排除茎、根存在较少量的气交换传递，在其周围有个气和场。动物体或人体主要呼吸器官进行大量气交换传递，但不排除其他部份进行少量的气交换递传，如热了会冒汗，是排废液废气的一种形式，更多的是看不见的气交换递传，构成了动物体周围的气场。人体进入气功态，就使身体与周围空间气交换递传频繁起来，强度也增强，形成较强的气和场。每个人排放气和场成份、频率、强度等各不相同，即有特殊气味和散发光热量，这是生物体周围实物气和能场的基本形式。 有人运用高频电场摄影和辐射场摄影，拍摄和研究了人体辉光，表明人镇静时，其手指通常是蓝色光环，而高度兴奋时就为红色光环了，随人的情绪变化而所释放能量和气的信息而不同的。又有人研究人体病灶区周围会产生干扰性辉光斑，跟人体经络图描绘七百多个穴位很符合。表明经络穴位具有气场畅通的集中点，这点受阻就影响其他有关部位气场的畅通。每个人头上也有一种常人看不同光圈，但具有该特异功能的人或气功层次较高的人往往可以见到这类光圈，不同的人具有不同光圈。这些都是人体周围存在生物场的反映。可见人体内外存在着气注和电磁能量交换传递，构成人体周围气和生物场。 俄国和美国有些科学家用一种特殊摄影机，拍下了未出芽的植物存在一个植株形光影，待植物出芽后，他们惊奇地发现，植物生长的极点恰恰同事先所摄的光影相重合。表明植物周围存在生物场，而且这个场交换传递分布跟种子胚分子链相应，以至长出的芽跟事先光影重合。植物尚存在这类光生物场，更何况动物体和人体。实际上，生物体或人体周围更丰富的是非实物性场质，最明显不过的是生物体或人体热量交换，周围环境温度高于体温，身体吸热，但身体自动调节体温，又以冒汗的形式将热量排放出去，加快热交换。周围环境温度低于体温，生物体就会向周围辐射又不断地从食物吸收消化提供身体热量，不断辐射又不断地从食物糖分中得到补充，以维持体温。即使生物体走掉了在刚才的生物体所处空间仍有保持短时间热量，经过一段时间后才散到周围空间。 气功师若在红外热象仪距离一米远处做实验，可收至红外辐射信号。其信号不同于常人或本身处于常态下的红外信号，有较大低频涨落调制红外线，其调制幅度可达８０％，而常人不超过１５％。又如气功师手指家兔膻中穴，隔一定距离运气发功１５分钟后，结果家兔血红细胞电泳率明显加快，电荷密度明显增加，这种效应可持续５０－６０分钟以上。可见气功确实能发射像红外线之类的生物辐射场。又如气功师进行静电增量探测观察到，当其运气发功于头部时，在头部印堂穴２厘米处或百会穴５厘米处，收到静电增量为１０－１４到１０－１３库仑级的电荷富集信号，多次实验大致如此。用磁敏二级管探测装置对气功师头顶百会穴处探测，收到较强的磁信号。这表明气功运行时具有强大能量。这个能量排出或吸收可以构成电场或磁场。 每个人在其周围空间都存在着一个生物场，时时刻刻放射出热辐射和各色光，只不过多数人视而不见而已。由于每个人的气质、性格、修养、健康、心境、道德等诸因素千差万别，呈现的光热也是千奇百怪，即所发光热成份、频率、强度各不相同，一般有雾白色、红橙色、浅黄色、绿色、蓝、紫色、直至五颜六色等七彩光。身上有绿光的人，气功上说是一种利他性，有利于为他人治病。频率愈高愈有利于他人。生物场质除实物场外，就是热、光、电磁及其他能量场质，都是人体内生命分子链和细胞系统交换递传中形成的气场和能量场。通常亲缘关系愈近，生物场的成份、频率、强度配置等愈接近，双胞胎更接近，容易出现传递“共振效应”，一个出了什么重大病痛，往往使另一个即使离很远也会产生感应，出现类似病痛。有些亲人的预感也跟此感应有关。 四、人体科学 　　生物和人体周围不仅存在种种各种生物场质和场，它多半是生命体不断辐射的场物质，生物和人体五官也不断接收外部场物质及其信号，并构成各种场质及其信号的交换递传。大脑和神经系统是人体所有器官系统及人体活动的总指挥，通常忙于接受外感觉第一信号和第二信号系统，且忙于对这些信号处理加工并按处理结果去执行，无暇顾及内感觉。生物和人体周围存在场质及其信号交换递传过程，外部第一、二信号干扰愈小，亲缘关系生物场愈近愈易产生“共振效应”，称为生物场及其信号交换递传原理。 放松入静的气功状态实际是大脑从外感觉的第一信号和第二信号引起思维转向内感觉的心理控制状态。饿了想吃东西之类就属于内感觉的心理状态，但进入自我调节气功状态就是内感觉的心理飞跃状态。这种状态使得感觉外部信号和思维的大脑皮层区域得到休息，减少这方面的能量消耗，而将能量转向大脑皮层控制自身内脏和身体四肢，促使经络气和能量场在体内畅通运行，并在人体周围构成交换递传的气场和能量场，甚至使有些人的个别器官具有特异功能。这是中华民族长期历史所积累的事实，并有记载。古代文明的印度从另一角度，也有类似事实记载。现代有更多国家民族关于特异功能的事实报导：经络、气功、特异功能等是生命科学的一部分。建立在经络系统基础上的针灸技术是医学上重要宝库。 目前世界各国生命科学研究者所揭示的现象往往跟文明古国所揭示的人体现象相当一致，表明古代文明的成就是值得发掘的，并在新的基础上发扬光大。气功态既然是思维心理转向自身内感觉，抛却外界纷扰的一种特有状态，从而气功心理就是放松入静，抛弃杂念，仍于一念或无念之中使肌体处于自然状态。把意念入静作为气功的核心，忌讳思想不安定、心猿意马、三心两意，注意力分散，使大脑皮层活动难以真正转向自身感觉就难以调动经络运气和形成有效较强有力的生物场，这类注重心理因素的气功称为养生气功或静功。有些气功则跟武术联系起来，将内身功能发挥在武术上，如太极拳、八段锦、易筋经等为武术气功或动功。养生气功主要用于强身、防病、治病、抗衰老等医疗保健的功法和功能。而武术气功则用于防卫、拳击、格斗、技巧等武术的肢体气力增强，调动人体内的潜能而发挥作用的功法功能。 　　第一信号系统光、声、热和接触所形成的心理状态是低层次的心理状态，为许多动物所具备的，有些武术气功是在观察动物的格斗中学习形成的。但人类一生下来就离不开社会，离不开第二信号系统或语言文字，就离不开思维，从而构成心理现象则复杂得多。这些信号系统经过耳闻目睹后再跟第一信号系统联系起来，深化了第一信号系统的反映，并构成一幅图象、观念和想象，形成相当复杂的心理现象。人类还有外界各种各样的需要、欲望和兴趣等而形成更复杂的心理现象，如环境心理、消费心理、教育心理、恋爱心理、管理心理、法律心理、犯罪心理等等。但心理是受到人的社会利害关系支配，如果气功没有强身治疗功能，静功就得不到普及和发展，气功没防卫博击等功能，动功就得不到普及和发展。其他心理也是如此，只不过心理因素更加复杂。特别涉及人群或社会宏观心理现象可采用统计方法去研究其倾向性。 　　引起心理主要在于内感觉和外感觉两个方面，而更主要来自于外感觉的第一信号系统、第二信号系统和社会意识等方面，第一信号和第二信号的外感觉引起的心理是被动性，而社会意识心理则带主动性。动物心理主要来自内感觉和第一信号系统，即外部光、热、声等无条件反射引起的心理反应，如防御、格斗等心理反应。儿童心理则以第一信号系统无条件反射和第二信号系统有条件反射，包括语言文字等心理反应为主。随着年纪增大，社会意识心理就开始占据主要地位，构成上述的恋爱心理、教育心理、消费心理等等较高级的心理活动。有些心理活动引起感情冲动，产生某种行为，有些心理活动经过理智判断，提高思维活动效能。但人的社会利害关系则往往支配着心理活动，社会经济关系是社会意识引起心理活动的基础，离开经济基础和利害关系讨论人的心理得不到宏观社会心理规律。个人心理活动尽管千差万别，善恶念头不同，仍然可从上述关系找到线索。 　　内感觉的心理活动是最原始的心理活动，但人在高度发展科技和社会基础上返回到内感觉的心理研究，已经有了质的飞跃，内感觉是人脑及其神经系统对人体自身的内部过程引起感觉，如气功入静状态，从外感觉收回而专注于自身内部的感觉，并指挥控制内身气血畅流和能量的发挥，有的从治理脏腑着眼，练的是脏腑气。有的气功从疏通经络入手，练的是经络气。有的从整个的人体去锻练，行气走片，练的是心灵气或混元气，就是应用人脑和神经系统对人体的总指挥控制功能，将人从外感觉收回至内感觉，以心理意念支配人体活动的一类功法和功能。“天人合一”的说法应理解为人体进化以适应自然环境条件而逐渐形成的符合自然、符合宇宙规律的某种呈现。可以通过练功达到人体跟周围空间交换递传的气场和能量场联系起来，并畅通无阻。因此，与其说“天人合一”，不如说人是天然宇宙进化的产物或高度发展的智慧生命体，并适应自然、宇宙而产生的一致现象。 　　由于人在日常生活中，外界事物和切身生活、工作、学习需要，纷扰太多，繁杂的心难以平静，难以用平静的大脑去发掘内身的功能。许多人一坐下来，不是考虑孩子、家庭、社会种种关系，就是被柴、米、油、盐等杂事所困挠，或为工作、学习等各种各样外部世界的事件所感触，即便闲着无聊也是无所事事胡思乱想，根本不会顾及体内的潜能。气功练习就是要求暂时抛弃一切杂念，达到入静境界，使大脑神经系统从接收外界信息环境收回而集中于自身体内的指挥控制，处于某些气血流动最佳的姿势和动作，才能进入经络畅通境界或气功状态，诱发出功能很强或能量很高的生物气和生物场，这种情况下，大脑皮质细胞经过一念就可通过能量，带动激发出身体部位能量或气在身体周围，构成气功能量，可用来治疗某些疾病。功力深厚的人，气功练到一定程度就会产生某种特异功能。可见中医针灸和气功实践并非没有科学根据。 参考资料: 1,<物性论-自然学科间交叉理论基础> 陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版 2,<物性理论及其工程技术应用> 陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版 3,<思维工程-人脑智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4,<细胞遗传和繁殖递传论> 陈叔瑄著 <科学（美国人）>中文版2000年3期

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