作者:王达水
自 序
在现代科学技术高度发展与迅速进步的21世纪的今天,两道物理课题仍然困扰着科技界。一是看似简单的碳燃烧释放热量的问题。二是看似复杂的“统一场”问题。既然现代科技与理论对这 一简一繁两道课题都无能为力,因此开拓新思维、探索新方法不仅是明智之举,也确实势在必行。
本理论的提出与论证,不具有具体的物理学公式、化学公式、数学模型,仅仅在理论上从定性的角度,阐述了“统一场”的基本特征。既然如此,因而,学术界、理论界、技术实践界必将对其提出质疑:拿什么实验依据、理论公式来充分证明呢?
笔者的回答是这样的:尽管现代科学领域的化学公式那么周密、物理实验那么先进、数学理论那么充分、科学技术那么发达,但是,对于碳氧反应所产生的大量的热量,却不能回答其来源的具体方式、甚至是可能性。更不知道这些热量在反应前以什么定性的方式、甚至是定量的方式储存在碳、氧原子中,以及具体的热量释放机理。只知道有热量、大量的热量产生并可以广泛利用,仅此而已。因此,在传统的、现代的所谓先进理论与技术无可奈何之际,探索“统一场”自然有待于寻求新的视野、新的思维、新的方法,甚至是从最朴素的方法——推理确认法做起,如同牛顿提出“惯性定理”所使用的方法一样。所以,新思想、新理论出现之际,科学领域在不能接受与判定之际,最好不要轻易对其否定。当人们对《论统一场》作一浏览之后,对客观世界的认识与理解将有新的体会。当然,客观世界就是客观世界,与人类用什么方法来解读没有关系。只是其认识的方法与层次、技术的境界与应用的能力对人类自身利益有关系,有举足轻重的关系。
《论统一场(假说)》以观念上、理论上的系统性和突变为基础,以交叉学科为优势,以广义物质不灭为准则,以粒子的物磁二重性为焦点,以现代物理学和科学技术为背景,以现代物理学的不解之处为切口,以定性为目标,以理论推导为手段,从而论证并破译物理学领域半个多世纪的尖端课题,并对物质的基本属性予以了全新的定性的诠释。它的问世,必将对人类科学技术和理论产生一次不可忽视的巨大震动。
作者:王达水
二○○一年三月十四日 于中国衡阳
前 言
“统一场”是一道困惑现代物理学半个多世纪的世界难题。今天,笔者从一个全新的角度,以系统工程的思维方式,从“物”与“磁”的基本特性着手,予以论证。现将《论统一场(假说)》发表于互联网,以表述个人观点。
正如《道德经》所述:“道生一,一生二、二生三、三生万物”。客观世界就是客观世界,既很复杂,又很简单,且不以人们的意志和认识程度而转移,更与人们是否用数学还是物理学或者别的什么方式来描述无关。
本论文的精髓,一是物质具有“物、磁”二重性;二是电荷的本质是磁荷;磁荷的本质,是磁力线能量体——磁量子的单向性螺旋递进特性。三是“统一场”统一于“磁场”。
“牛顿第一定律”、“爱因斯坦相对论”均不是实验的产物,而是抽象思维的结果,是理论推导的论断。
《论统一场(假说)》尽管建立在现代物理理论和科技基础之上,但仍然不是实验的直接产物,而是抽象思维的结果,是理论推导的论断。或许,它将是人类认识自然、揭示自然、把握自然的又一次转折、一次创举、一次革命、一次历史性的文明飞跃。
目 录
前言
第一章、粒子的“物、磁”二重性
第二章、万有引力之源
第三章、粒子的聚合力
第四章、统一场
第五章、统一场基本特性
第六章、论反物质
第七章、论暗物质
后语
附一 :论罗仑兹力
附二、论粒子加速器的本质原理
附三、论光量子的波粒二向性之本
附四、论变压器的本质原理
附五、论化学键
附六、论 磁 爆
附七:论电动机的本质机理
附八:论磁力线是螺旋线
附九:论“奥伯斯之谜”
附十:论热与功守恒的本质
附十一:论太阳黑子
附十二:论黑洞
第一章、粒子的“物、磁”二重性
统一场是一道困惑现代物理学多年的难题。如果让我们换一种思维,而以粒子的能量属性和物质属性的双重性统一观点入手,或许正是解开此难题的突破口。
1、物与磁
首先,现代物理学中的质能定理认为:物质因质量的变化 必然导致能量的变化。可见,质能定理早已明确地告诉人们,物质与能量彼此不仅密切相关,而且是一个统一体。其中一个实例就是氯 [ Cl ]的原子量是34.96885,但却小于构成氯 [ Cl ]原子的17个质子和18个中子的质量之和。
即:17*1.007+18*1.008=35.263 ( 氯的理论原子量 )
35.263-34.96885=0.29415 ( 氯的实际原子量 )
然而,造成质量增益或亏损的真正原因是什么呢?难道仅仅是要获取所谓的低能量态而更加稳定吗?另外,亏损的质量又以什么形式转移到哪里去了呢?
其次,核聚变、核裂变过程必然有核子的得失或重组,并伴随巨大的光热能量于瞬间释放。可是,导致核子得失的真正原因是什么呢?核反应前,巨大的光热能量又是以什么样的形式储存在原来的粒子内部的呢?
其三,对于任何一个用电系统而言,输出电源一端的电子个数,与经过外电路和各个用电器之后,回到电源另一端的电子个数恒定不变。可是,在外电路上,特别是在各个用电器上,却有大量的电能以光和热的形式释放于外界。因此,这些光热能量又是以什么样的形式储存在电子和电源之中的呢?
其四,煤炭燃烧是人类应用久远的最为普及的一种能源方式。碳与氧的化学反应前后,原子总数不变,其间因有电子的得失而使反应进行。该反应的结果是产生二氧化碳并同时伴随大量的光能和热能的释放。然而,这些大量的光热能量,又是以什么方式储存于反应前的碳、氧原子之中的呢?
显而易见,无论化学反应、核反应、电能应用,其中都存在一个共同的待解之迷 —— 光量子、热量子能量究竟是以一种什么样的方式储存于粒子上的呢?
就物质而言,物质由粒子组成。粒子为颗粒状,其上有磁矩。这是现代科技中用光谱分析、核磁共振方法、或者是在环形加速器里实验和研究各种微观粒子时(电子、质子、中子、介子、亚原子、中微子)早就证明了的。
而物体的磁场,是物体的全部原子磁矩、分子磁矩、晶体磁畴的矢量复合式叠加的表象或结果。当其不为零时,则向外显示出磁性,否则不显示磁性。
显然,微观粒子上的磁矩自然是磁场的微观形式。
显然,粒子不仅有物的属性,还有磁矩的属性。 “物、磁”二重性是粒子的不可分割的重要属性。
微观上的一切粒子都有磁矩;宏观上的星球、行星际、恒星际、星河际、中子星、脉冲星、黑洞、乃至整个宇宙更是拥有磁场;现代物理学、生物学、生命科学都确认,一切生命体也拥有磁场。磁场充满宇宙,万物拥有磁场。因此,物 与 磁 是宇宙中的最基本属性。
2、磁与电
现代物理学对电磁学规律有这样的揭示:电流是电子的定向移动。同时,电子电流对外界显示出电的特性之际,同时还显示出磁的特性。然而,绕核旋转的电子尽管并未向外界显示出电的性能,但是,电子绕其原子核的公转运行和自旋是肯定的,是永不间断的。现代科学技术已经明确,原子内部电子的运动也有磁矩;一个靠近原子核的电子,绕原子核运动时,约相当于形成38安培的环形电流。这个环形电流的磁矩称为玻尔磁子。显然,运动的电子无论对外显示或不显示出电的性能,其电子本身均已具备电和磁的共同性能。电子具备电和磁的性能是内因、是本质,向外显不显示出电性、磁性是外因、是现象。
关于电荷,物理学认为:电子带负电荷,原子核带正电荷。尽管正负电荷相持、相对、数量上相等,但是,无论正负电荷,其实都是粒子上(电子、原子核)的能量形式。再因为,既然电与磁是粒子的固有属性,有磁而有电,有电而有磁,所以,电与磁是粒子上能量形式的两个方面。所以,有电荷,也有磁荷,这是现代物理所揭示了的。
电子既自转又绕核公转,其上有磁矩,而且磁矩与自转方向垂直。当电子定向移动,对外界显示出电子的负电荷能量和原子核上的正电荷能量特性时,同时又感应出磁场。电子定向移动的产生,是在磁场中实现的。发电机发电,电动机电动,都必须在磁场的前提下。显然,磁生电、电生磁。电子移动则电子上的磁矩也随之移动。同时,电有正负,磁有南北。
磁场通过磁力线及其方向性,实现“同极相斥、异极相吸”作用,这是磁场的最基本特性。尽管电荷也有“同极相斥、异极相吸”作用特性,但是带负电荷的电子与带正电荷的原子核,它们都是时时刻刻拥有磁矩能量的一个个微观载体,必然遵循“同极相斥、异极相吸”作用规律。因此,正负电荷之间的“同极相斥、异极相吸”作用特性,其实是电荷上磁矩能量的“同极相斥、异极相吸”作用特性的具体体现。以致这个作用特性被人们长久地误以为,是正负电荷之间由于电荷的原因所导致的结果。
另一方面,尽管电荷具有放光、发热的释能现象,但是,磁暴更具有放光、发热的释能现象,甚至量级更大。
综上所述,电荷能量就是磁荷(磁场、磁畴、磁矩)的能量,电荷实际上就是磁荷,电子是载体、磁矩是能量。这与现代物理学提出的电磁“自洽”机制之观点是一直的。也即,电就是磁,磁就是电,自己就是自己,当然“自洽”。
两磁体相遇,其“同极相斥、异极相吸”作用,是通过磁力线来实现的。在相吸作用过程中,有磁力线的重组、共享特性。在相吸后的分离作用过程中,有磁力线的断裂、各归其主的特性。可见,磁矩能量的最基本特征是磁力线的特征。电与磁统一于磁力线能量。
电磁波,是磁力线能量特征的一种具体表现形式。电磁波既是电波又是磁波。其在磁场空间中的传递表现为磁波,是磁振源对磁性介质的振动并在其中传递。在电路中,表现为电波,是电磁共振电路里的电流电子,因空间磁介质振动,引起磁棒中磁力线振动,从而带动外套于磁棒的线圈中的电子电流之磁矩的随之共振,并且表现为电子电流的被动性的规律振动,进而被人们认为是接收到了来自空间的各型各类电波。可见,电波实质上是磁波,是磁波在不同磁介质中的具体传递形式。
电能的储能,是电子上的磁矩能量的增加,是磁矩磁力线能量的增加。其最普遍的主要形式有两种:
一是在电池中的储能,表现为正负电荷的对持、对立性能量聚集。尽管电池内部在充电前后电子总数不变,但是,充电的过程实际上是把电池纳入一个电路回路(电磁场回路)的过程。因此,在一个更加强大的磁场磁力线能量的作用下,电池中的电解液离子,必然沿这个磁力线的方向运动和积聚,并增加磁矩能量(充磁)。然后,与电磁场回路中的磁力线能量强度逐步接近并保持一致。从而导致一定数量的电子积聚于电池的负极区域,形成电磁场能量。当外在的磁场能量于瞬间取消时,电池中离子所增加的那部分磁矩能量,以及在电池负极区域的积聚状态便保留了下来,以致电池成为具有一定电力能量的储存体、载体。
二是在发电机中产生的电能,尽管表现为导体因切割磁力线运动而产生电流能量的形式,而且输出和输入的电子总数始终恒定。究其本质原由,第一,由于导体作切割磁力线的运动过程,相当于一个由永磁体提供的交变磁场,对导体上的全部电子增加部分磁矩能量的过程,并使转速加快,简称“加磁”或“充磁”。第二,磁场对作切割磁力线运动的导体上的电子,一方面以“同极相斥”的作用机制,使一些电子定向移动,并产生电流;另一方面,以“异极相吸”的作用机制,吸引导体中的一些电子,从而在发电机中产生巨大阻力。发电机外加的机械动力,正好用于克服这个阻力,进而使得与磁场相吸的那些电子与磁场的相吸状态发生分离,这个分离过程是极其迅速的,因此,迫使这些电子上的部分磁矩磁力线碎裂,进而在发电机中以发热形式散失能量。
可见,在发电机中,并非是机械能直接转化为电能,而是永磁体上的磁能转化为电子上磁矩能量的增加,进而表现为人们定义的电能。机械能只是在发电的过程中起到克服电磁阻力的功效。同时,发电所致的电能,并非是电子定向移动而产生的能量,定向移动仅仅是表象,电子磁矩能量的增加才是根本。犹如瓶装啤酒,可以从瓶中倒出美味的啤酒饮料。否则,即使把空酒瓶运送很远,甚至是高速运送,但也倒不出一滴啤酒。
磁矩既是物质,又是能量。否则,仅以电子的定向移动,又何以在电路中的电器上发光和发热呢?如果是以粒子间的碰撞而发光、发热的话,那么,碰撞中又将以损失什么来发光、发热呢?仅仅损失所谓的动能或速度是不足以散发光热物质流的。因为,速度动能不是物质本身,仅仅是物质的一种运动形式。如果电子在发电机中只是得到了加速,而并没有增加磁矩,其散发的光、热能量(物质)仅仅是以自身物质部分或磁矩能量部分的分解所致,那么,这样运动状态的电子,最终必将耗散一尽。显然与事实不符。所以,发电机必然对作切割磁力线运动的导体上的电子,不仅加速而且加磁。
可见,一是运动电荷(电子)在磁场中受到的所谓“洛仑兹力”,是磁场与电子磁矩之间的“同极相斥、异极相吸”作用力。二是“法拉第电磁感应”(尤其是在变压器中的电磁感应),实际上是磁场与电子磁矩之间的“同极相斥、异极相吸”作用,以及磁场的磁力线能量对电子磁矩磁力线能量的强行注入或补充。当然,“洛仑兹力”与“法拉第电磁感应”的具体作用过程,还有待进一步深入研究与描述(如附一)。
永磁体既然在发电机中作为磁能量的施予者,那么为何却磁性永久呢?有一种情况,它既然可以施磁予第二者,而它又具有特别的材质和晶体结构,因此第三者自然可以施磁于它(甚至是自动的)。这个第三者不是别人,而是地球这个广阔织密的强大磁场体系。也即,发电机中的永磁体在对导体中的电子加磁的过程中,地球磁场却不断地对永磁体加磁,因此,永磁体磁性永久。今天,明确地认识到这一点,敢于认识这一点,对整个人类的文明与进步,有着划时代的实际意义。
显然,由于磁力线能量在电与磁中的基本特性,因此,电能的做功过程,就是闭合电路中,定向运动的电子上的磁矩能量的部分释放。其做功方式不外乎两类。一类是直接以“同极相斥、异极相吸”作用机制,来感应电动机的转子转动,并伴随个别电子磁矩磁力线在电动机中的部分碎裂的减磁效应,并以电动机发热的形式而散发。另一类是减磁做功,是以电子流的部分磁力线,在电路中各个电器上的碎裂,并伴随发光、发热的直观现象。
可见,电子磁矩能量的增减过程,可以是直接增减其上部分磁力线的形式,也可以是以聚集或散释光量子、热量子的形式。无论如何,电子磁矩能量的或增或减,实际上都是光量子、热量子能量在电子磁矩上的或聚或散。
进一步地,由于“质能定理”和光热量子的聚散规律,因此,光量子、热量子不仅具有能量,而且具有质量,尽管太极其微乎其微;同时,光量子、热量子是粒子上磁矩磁力线的更加微观化的组成部分。
3、物与磁的统一
众所周知,磁场是能量场,是可以做功的。当两个磁场接近时,磁场有“同极相斥、异极相吸”的特性。可见,粒子的有形粒态是粒子的物质部分,粒子的散发状弥漫态则是粒子的能量部分。
因此粒子上的物质部分必然凝聚物质,能量部分必然凝聚能量。当粒子的能量凝聚部分失去平衡,则必然伴随能量的得失。进而,有能量的得失必然有其具体的表现形式或产物。
综上所述,无论化学反应、核反应、电能系统、电磁感应等等,所释放或转移的能量,其实质上都是粒子磁矩上的部分磁力线能量。反应前,或者说过程前,光和热都以磁力线形式浓缩于、储存于粒子之上。
所以,粒子上的磁矩(磁力线)储存了光和热能量。或者说光能、热能可以凝聚成粒子上的磁力线或磁矩。
所以,闭合电路上的电能,是以外电路上定向移动的电子上的部分磁矩磁力线的瞬间碎裂和分解而转化,进而有输出输入的电子总数尽管永远恒定,但同时又向外界释放光热能量之现象。
所以,实际上是电子在电源的内部,得到磁矩磁力线的能量补充,是充磁的过程。电子在电源的外部,则是磁矩磁力线能量的损失(转化),是放磁的过程。
由于粒子的物磁二重性,由于质能定理,所以,造成“氯”的原子量,比组成它的全部质子、中子的质量之和小一些的原因,是中子、质子、电子损失了其上的部分磁矩磁力线能量,向着低能量稳定的方向发展,从而成为“氯”原子的真正本质原因。进而有质量的增益或亏损。其损失的那部分能量,也即结合能,是以能量碎片的形式,以光和热的形式向外界释放的。
低能量稳定的本质,实际上是此时原子间的磁矩异极吸引力,比粒子在较高能量时更大,是使之结合成新的原子或分子的动力源泉,同时伴随着多余的那些外层磁矩磁力线能量的释放。
所以,粒子的质量与能量是可以转化的。也即:质量可以转化为磁矩,磁矩可以转化为质量。又即,质量可以转化为能量,能量可以转化为质量。
所以,质量就是能量的凝聚,能量就是质量的散发。也即:聚者为物、散者为气(能)。
所以,有电子得失的化学反应,其本质是电子上的部分磁矩磁力线能量的释放,从而使得化学反应向着低能量稳定的方向进行。这部分释放的能量以光和热的形式向外界转移。
所以,有核子得失及衰变的核反应,其本质是核子上的磁矩磁力线能量的释放,使得反应向着低能量稳定的方向进行的结果。这些大量的能量的释放,以瞬间产生巨大光和热的形式向外界转移。
由于有电子得失的化学反应释放的热量远远小于有核子得失的核反应。所以,粒子上的磁矩(能量)与粒子的质量成正比。
所以,粒子的质量是由物与磁两部分共同组成。也就是说,粒子的总质量,是颗粒态实物部分的质量与散发状磁矩部分的质量之和。
总之,粒子的物与磁统一于磁力线。
归纳起来,粒子的物与磁具有六大基本特性:
一是物与磁是粒子不可分割的双重性质;物质有质量、磁矩有质量。磁有能量、物也有能量;
二是粒子的总质量是有形态的物质部分的质量与散发态的磁矩质量之和,两者各占一半;
三是物质与磁矩可以相互转化,物质就是能量的凝聚,能量就是物质的散发。物质即能量、能量即物质;
四是粒子上的磁矩与粒子的质量成正比;
五是粒子的物质凝聚部分,是其上磁矩能量的核心和加力器。散发状的磁矩,是粒子物质凝聚部分的凝聚力和包裹器;
六是光量子、热量子不仅有能量,同时具有质量,而且可以于粒子的磁矩上聚与散,是磁力线能量更加微观化的组成部分。
尽管粒子的物与磁是物质的微观特性。但是,由于人们在对微观世界的认识过程中,特别是对磁力线的捕获与把握,以及对中微子或更小粒子的捕获与把握过程中,乃至选定合理的、可靠的参照物方面,从目前的技术上都有相当大的难度。因此,发现Alfven波,并获得1970年若贝尔物理学奖的科学家阿尔文先生总结了一句名言:“等离子体不喜欢方程式”。尽管“等离子体不喜欢方程式”,但是等离子体的普遍规律是可以逐步被认识的,人类对客观世界的认识与理解也是在不断地进步与发展和完善的。可见,在方程式以外,在科学实验和科技观测基础之上或之外,一个个理想的、较为圆满的超前理论是可以走在实践的前面的。《相对论》就是最好的例证。
4、磁力线特性
关于磁,由于物磁二重性是粒子的基本属性,所以,无论是磁场还是磁矩,都是物质于另一方面的存在形式。磁场、磁矩是无数磁力线以物体或者粒子为中心而构成的能量分布空间。磁力线从物体或粒子的一端输出,从另一端输入。也即,磁力线从粒子的北极输出,从粒子的南极输入。在粒子内部,磁力线则从粒子的南极流向北极。
当两个粒子或两个物体,以磁性异极相吸引而成为一体时,其磁力线则重组,并叠合且共享。当两个相吸一体的粒子或物体被外力分离后,原来叠合的磁力线则随之分离,并各归其主。其间的分离仅有磁力线的断裂与组合,但无磁力线的解体。这是大家所熟悉的。
在宏观的星系中,人类已经明确地知道磁力线是阿基米德螺旋线;在微观的粒子领域,电子在磁场中呈螺旋运动方式前进(可由右手螺旋定则来判断);在通电的变压器中,磁芯体内产生涡流磁场。无论微观粒子世界,还是宏观宇宙世界,都具有磁的能量特性。因此,无论在宏观与微观世界中,磁力线是螺旋线。
磁力线是螺旋线,是矢量递进式的单方向螺旋线(暂且假定为右旋)。相对来说,磁力线在其横断面上呈较大螺旋,半径较大、梯度较大;纵断面上又呈较小螺旋,半径较小、梯度较小。纵横两个断面的双螺旋形式,构成复合式螺旋线,其螺旋类似于单螺旋基因形状。
当两个磁体相遇时,则意味着两个磁体上的磁力线有同向或反向相遇的两种情况。
一是当两磁体的磁力线以纵向的同方向相遇时(异极接近),二者以磁力线“旋向相同、递进相同”而异极相吸引,并有彼此磁力线首尾合并且共享的结果。磁力线相吸,则两磁体相吸。当两磁力线以横向的相反方向相遇时(异极接近),二者以磁力线互为首尾,寻求到“旋向相同、递进相同”的异极相吸引的动平衡。进而,磁力线重联共享,构成共同的大回路。
二是当两磁力线以纵向的反方向相遇时(同极接近),由于磁力螺旋线的“旋向相反、递进相反”,因此,相互顶撞而寻求到“同极相斥”的动平衡。当两磁力线以横向的同方向相遇时(同极接近),尽管彼此磁力螺旋线的首首相对、尾尾相对,但是,从彼此磁力线的共同环形闭合角度看,两者彼此之间的磁力螺旋线仍以“旋向相反、递进相反”相互顶撞,只能寻求到“同极相斥”的动平衡。
显然,由于磁力线之间具有内在的“旋向相同、递进相同”而吸引 、“旋向相反、递进相反”而相斥 这两种作用机制。因此,当两磁体相遇时,则有外在的“同极相斥、异极相吸”的普遍作用规律。
粒子上的外部磁力线为球形散发状,是一个空域增大,能量降低的降磁过程——螺旋放大;粒子内部的磁力线是一个空域缩小,但能量却是递增的加磁过程——螺旋压缩,即呈麻花状聚合态,进而增加磁压。
磁力线是大量光量子和热量子的聚合。磁暴就是磁力线的瞬间碎裂。瞬间碎裂的磁力线越多,则磁暴越强烈,释放的“光、热”能量则越多。反之,则磁暴越弱,释放的“光、热”能量则越少。太阳黑子,是太阳上磁场的一种特别的局部密集聚集分布。因此,当其磁暴之际,必然导致太阳辐射能量和粒子流的瞬间巨大释放,进而形成太阳风,并影响地球气候的升温和剧烈变化。
总之,化学反应的释能现象是小型磁暴,核反应是中型磁暴,太阳的释能是大型磁暴。恒星的坍缩是巨大型磁暴。
第二章 万有引力之源
——星球磁场的异极吸引作用力
万有引力,其意是“任何两个质点都是相互吸引的,引力的大小与两个质点质量的乘积成正比,与它们之间的距离成的平方成反比”。显然,产生万有引力作用的动力源泉与物体的质量密切相关。那么,物体的质量究竟以什么样的能量特性之本质原理而产生引力呢?
无论什么物质、无论是宏观还是微观的物体,它们不仅具备“物”的重要成份,同时也具备“磁”的重要成份。而恰恰是磁,是磁场、磁畴、磁矩具有“同极相斥、异极相吸”的普遍作用规律。所以,万有引力在与物体的质量有关的同时,我们无论如何再也不能忽略其应该与物体自身磁能量有关的可能特性、或者说是根本特性。尤其在已经明确地知道宇宙中充满磁场,磁是万物的根本属性的今天。
星系中,行星绕恒星公转,显然,行星有运动的速度。而一切物体作曲线运动必需要有向心力。那么,行星绕恒星旋转所需之向心力的万有引力,究竟是来源于什么能量呢?
万有引力是一对作用力与反作用力,“万有引力定律”与“牛顿第三定律”(作用力与反作用力定律)彼此之间,至今也存在不圆其说的地方。
即,“万有引力定律”揭示了两质点之间的吸引力,是与彼此距离的平方成反比,与彼此质量的乘积成正比的规律,但却没有揭示具体的作用方式,也就是说是无接触式的作用方式。然而,“牛三律”却揭示了相互作用的两个物体之间,其作用力与反作用力大小相等、方向相反,是具有接触性特征的相互作用规律。
显然,“万有引力定律”与“牛三律”有不相统一的地方。而“牛三律”是可以直接证明的,是可以重复的,是可以运用的。
因此,“万有引力定律”的“无接触式的作用方式”具有一定牵强附会。难道是唯心论吗?物理学是不允许唯心论的!
因此,“万有引力定律”也必然是接触式的作用方式。这个接触式作用方式的本质机理,有待“统一场”来完成。
茫茫宇宙,一切星球均由原子、分子聚合而成。因此,星球的成份中就自然而然地应该是既有物的成份,同时又具有磁的成份。而且,物是磁的载体,磁是物的外在能量形式。
现代天体物理通过卫星和空间探测器发现并证实,地球磁层顶有一个尖劈形状的漏斗,叫极尖区。太阳风等离子体可以由这个尖极区沿磁力线直接漏入地球磁层(并沉降在上层大气中)。该沉降区的地磁纬度为78度,经度宽度为8小时。地球向日面南北两极各有一个极尖区。由于空间磁力线是密集分布的,而理论上认为极尖区漏斗中磁场强度为零(无地球磁力线)。然而,一个磁场强度为零的所谓极尖区漏斗空域,又怎能排挤开周围的磁力线能量,而保存一个磁场强度为零的所谓极尖区漏斗空域呢?
可见,所谓的极尖区漏斗空域中的磁场强度不但不为零,而且与漏斗周围边沿的磁场强度正好平衡。另外,现代天体物理还认为,空间磁力线在地球磁层顶有磁场重联特性。同时,这个于地磁纬度为78度的地球磁层顶漏斗,在漏入地表时,可能与地磁轴与地球转轴的偏心角(11度 )正巧基本吻合。
因此,由于磁场充满整个宇宙,其中有行星际磁场、恒星际磁场、星系际磁场。所以,在太阳系中的磁场磁力线回路中,太阳磁力线从太阳北极射出后,一是通过地球南极圈向日面上空的的那个磁层顶极尖区漏斗,进入地球南磁极,然后穿过地心,从地球北磁极射出,再从地球北极圈向日面上空的哪个磁层顶极尖区漏斗流出。二是太阳磁力线穿越地球后,于地球磁顶层外部边沿,通过磁场重联方式,回到太阳南磁极,并穿过太阳内部,之后,再从太阳的北磁极射出,经空间后再次从新进入地球南磁极。进而构成一个完整的“日、地”之间的星际环形磁回路。由此可见,太阳与地球的南北磁极方向,在空间分布上正好相反。
特别需要说明的是,由于日地星际环形磁回路的客观条件,因此,一是太阳的南北磁轴与地球的北南磁轴永远平行,地球的赤道平面则随之与太阳的赤道平面相互平行。二是地球的公转轨道平面是与太阳的赤道平面成23度33分的夹角。这个夹角意味着地球不是水平地绕太阳公转,而是倾斜着绕太阳公转。也意味着地球的地轴在保持与太阳的日轴永远平行的前提下,在对围绕太阳作公转运行的过程中,正好是在对日心作倾斜的上下运动(23度33分的倾角),从而产生地球上平稳的四季变化,以及南北半球上四季正好相反的特征。
显然,由于星球具有磁场,磁场是能量,磁场间有“同极斥、异极吸”的性质,星际磁场间具有重联方式作用方式。所以,行星与恒星之间磁场的异极吸引作用,就是行星绕恒星不断地做公转所需之永不消失的向心力。
显然,万有引力的以“质量吸引质量”这一理论只是自然规律的现象,不是本质。而“行星与恒星之间以磁场的异极吸引而相互作用”才是万有引力的根本。
既然行星与恒星之间磁场形成异极吸引作用方式,因此,彼此之间的磁场构成了一个共同的、共享的、强大的、远距离的磁场磁力线回路。所以,行星与恒星之间的相互作用就并非是非接触性的,而是通过磁回路进行着物质、能量、信息的交换并相互作用。这就正好应证了《道德经》中那句中国古训:“神龙见首不见尾”。神龙者,星球间的磁场回路也。
在同一星系中,由于各行星都与太阳构成各自的星际空间磁场回路,行星与行星彼此之间的磁场方向又同向分布,因而,行星彼此之间形成“同极相斥”作用。所以,行星与行星相互之间不产生引力,虽然并肩而行,但谁也不捕获谁。
显而易见,星系好似放大的原子系。其中,恒星犹如原子核,行星犹如核外旋转的电子。磁场能量的异极吸引作用是维系系统的纽带。
对于行星的卫星而言,由于卫星有速度,且质量较行星小许多,而磁场分布正好与行星的磁场(磁极)相异,进而与行星间构成独立的空间磁场回路。所以,卫星与行星之间,以彼此磁场的异极吸引作用,为环绕行星公转的卫星提供做圆周运动之永不消失的向心力。
行星的卫星与卫星之间,由于磁场的分布极性相同,所以,在绕行星的公转中彼此相斥。当众多的小卫星以相同的角速度在一个平面上绕行星公转,因此就形成土星上那种美丽绝妙的土星光环奇观。
在明确了万有引力的本质原因之后,我们进而要问,星球自旋的动力机制是怎样的呢?
在弄懂这个疑问之前,我们不妨先观查一番机械钟表。在机芯中,有一个拥有螺旋游丝的摆轮零件。当摆轮旋转到一边极限位置时(初位),呈压缩极限状态的摆轮游丝立即反弹,并带动摆轮反向回转。当摆轮反向回转到另一边极限位置时(次位),摆轮游丝呈拉开极限状态,并立即带动摆轮回复旋转且回到初始位。初位、次位,循环往复,致使钟摆不停地左右旋转运动,也称摆动。
假如,摆轮上的“游丝”是一个沿单方向旋转的,且是永不间断或消失的动力体系,那么,它必将促使摆轮永无止境地沿着一个方向旋转下去。
此时,让我们回过头再来看星球,显然,星球与钟表摆轮无关。但是,由于星球是磁体,磁力线从内向外,从外向内形成闭合回路,而且磁力线是单方向螺旋线,是能量体系。因此,星球恰好拥有那种“促使钟表摆轮永无止境地沿一个方向旋转下去”所类似的动力体系—— 体内具有单方向螺旋磁力线能量体系。所以,我们不难结论:磁场磁力线在星球内部形成的,呈麻花状螺旋结构的能量体,是促使行星(恒星)自转的内动力,进而,引起星球的自转,并克服轨道空间的星际磁场阻力,使星球“匀速、稳定”地自转运行。
综上所述,星球间的磁场磁力线异极吸引作用,是“万有引力”的力量之源;星球内部的磁力线能量,是促使星球自转的动力源泉。
第三章 粒子的聚合力
——磁矩的异极吸引
前论已经明确揭示了微观粒子由物和磁两部分组成的规律,粒子的质量大者其磁场(磁畴、磁矩)能量也大。加之,磁场具有“同极斥、异极吸”的作用性质。因此,当两个粒子在空间接近时,就是两个微小磁场的接近。所以,必须遵守磁场的基本作用规律。
由于星系好似放大的原子系,恒星犹如原子核,行星犹如核外旋转的电子,磁场能量的异极吸引作用是维系系统平衡并运动的纽带。显然,在微观领域,众多的质子与中子之间就会以“异极相吸”的方式构成原子核;电子,由于它始终有围绕原子核公转的速度,因此,在与质子、中子构成的原子核的复合磁矩作用下,电子与原子核彼此之间以磁矩异极吸方式形成磁矩回路,从而为电子提供绕原子核旋转所需的永不消失的向心力,进而与原子核一同构成原子;同理,由于原子有磁矩,原子与原子之间也以异极吸为动力,同时,又遵循能量最低原理而结合为分子。
因此,分子间的“引力、斥力”,来自分子间复合磁矩的异极吸引之力和同极相斥之力。所以,分子以磁矩能量为动力源泉的“引力、斥力”复合作用,是使得分子物体形成“固体、液体、气体”三种形态的本质原因。显然,分子间的磁矩“同极斥、异极吸”是决定分子间距的本质因素;当然,温度是与磁场密切相关的,温度也是表现分子上磁畴能量大小的客观因素之一,是以热能量形式向分子输入或让分子输出磁畴能量的客观因素之一。
由于粒子是微观的磁体,磁力线从内向外、再从外向内形成闭合回路。所以也不难结论:磁场磁力线在粒子内部所固有的麻花状螺旋结构, 是促使粒子自旋的动力,进而导致粒子永不停息地自转。
由于原子核的质量是电子质量的上千倍,其磁矩能量也应该多上千倍。由于组成原子核的质子、中子之间结合紧密,因此,对外界显示出来的复合磁矩并不大,正好与核外的电子磁矩达到一定平衡,因此,并不意味着原子核上的磁矩就真的很小很小。正是这种复合式的作用表象,以致被人们误认为,原子磁矩由其上的电子磁矩决定,原子核上的磁矩可以忽视。可见,原子核的磁巨不仅不小,而且是电子磁矩的上千倍。
总之,由于微观粒子由“物”与“磁”两部分共同组成,所以,粒子间磁矩能量的异极吸引作用,是促使粒子聚合,从而形成原子、分子以及晶体和各类物质的力量源泉。粒子内部呈螺旋状结构的磁矩磁力线,是粒子自转的根本动力。
第四章 统一场
“场的统一”也就是“统一的场”。其研究对象是指:强相互作用,电磁场,弱相互作用,万有引力场。
然而,无论什么形式的场,始终是能量场。
首先,一是在天体宏观方面,万有引力场是星球间、星系间以及星球上因磁场的异极吸引力作用的能量分布的结果,是磁场的能量场。恒星、行星间以磁场的异极吸引力,为行星的公转提供永不消失的向心力。其中,宏观中的星球,既是磁场磁力线能量的释放体、又是接受体。磁力线既是能量体,又是传递万有引力的纽带。磁力,是万有引力的本质。万有引力在数量上体现为,与两物体的质量之积成正比,与其距离的平方成反比。这一规律性的揭示,仅仅是对万有引力规律的表象认识。
二是在地球宏观方面,地球有重力场,地球吸引其上的一切物体,包括空气。当然,地球表面有分布广厚且密织的地磁场和磁压,地球引力场正好处于这个磁场之中。加之,一切物质皆有自己的磁场(磁矩)。因此,地球内部的螺旋状高密度磁力线,在促使地球自转并凝聚一体的同时,带动其上的一切物体一同转动,且又与地表磁场共同作用,必然吸引具有磁场(磁矩)的万物于地表上,且重力总是指向地心。
三是在粒子微观方面,由于粒子是具有磁能量的颗粒,因此,不仅异极相吸,而且也在数值上合乎万有引力的描述。
所以,万有引力场,其实质是磁场的能量场。并且,由于万有引力场是在原子核磁矩、电子磁矩、分子磁矩、物体的晶体磁畴彼此之间的,复合式矢量叠加之后的磁能量分布特性。因此,其表现出来的外部磁场强度最弱。
其次,电磁场。因为电子是能量的载体,磁场是能量的根本形式, 磁场(磁矩)之间以“同极斥、异极吸”而相互作用,以定向移动的电子上的部分磁矩磁力线能量的得失(聚合与分解)而实现能量的转移。电磁场,实际上是磁场的分布、运行及作用规律的体现,也是磁场的能量场。由于粒子的磁场强度与粒子的质量成正比,因此,电磁场在强度上排列第二。
其三,核力场。是指原子核上的能量储备以及强度。由于构成原子核的质子、中子的质量大、密度大。根据粒子物与磁成正比的规律,所以,在质子、中子上,一是磁矩的能量大;二是以质量形式储备的磁能量也大;三是质子、中子以“异极吸”作用而形成的原子核自然就结合紧密,同时,能量巨大且稳定。显然,核力场也是磁场的能量场。由于离子的磁场强度与离子的质量成正比,因此,核力场在强度上排列第一。
其四,强相互作用,是指质子与中子之间的相互作用。也即核子之间的相互吸引程度。由于质子、中子的质量相当,均是电子质量的1000倍。所以,原子的质量几乎都全部集中在原子核上。根据粒子上物与磁成正比的规律,物质多则磁能大。所以,质子、中子的强大磁矩能量,以异极吸引的方式形成的原子核,则自然是强相互作用,而且结合紧密,是短程力;弱相互作用,是指原子核与电子之间的相互吸引程度。当原子核上的复合磁矩与电子上相对较小的磁矩,彼此之间以磁能异极吸引作用而形成原子时,自然就是弱相互作用。电磁作用,就是以拥有比原子核较小磁矩能量的电子的运动为标志的一种弱相互作用。因此,物理学上已经把电磁作用和弱作用统一为电弱作用。
无论强相互作用或弱相互作用,显然都是粒子之间以磁场形式的能量相互作用。因为质量与能量成正比,所以,核能总是远远大于电能。
综上所述,无论什么场,归纳起来其本质都是磁场,是磁能量。磁场(矩)磁力线的聚与散,就是能量的储与耗,也是物质的存与消。万物之间的联系与作用以磁力线为纽带。磁场(磁矩)的“同极相斥、异极相吸”是基本作用规律。所以,场的统一就是磁,统一场就是磁场!
第五章 统一场基本特性
统一场理论,是世界物理学领域渴望并寻求了几十年的一个伟大目标,通过统一场,物理学将随之从新建立一整套理论框架和理论体系,并促进人类文明划时代的突破性飞越。
如本文前部所述,归纳起来,统一场理论体系共有以下22个基本特性:
规律一:粒子由物与磁两部分组成。物质有能量,磁场也有能量。物有质量,磁也有质量。
规律二:粒子质量是物之部分与磁之部分的各自质量之和。而且物磁质量相等,均是粒子总质量的二分之一。粒子上的磁矩强度与粒子质量成正比。
规律三:粒子上的质量增加,则磁矩能量也增加。反之则随之减少。这是广义上的能量守恒。
规律四:粒子的物与磁之间可以相互自动转化,并始终保持半物半磁分布规律。
规律五:粒子上的物是颗粒态,是粒子的磁能量磁力线的聚合之态,磁力线是粒子上物质的散发态。
规律六:由于“质子、中子、电子”均有质量和磁矩,所以,粒子的磁矩异极吸引力,是微观粒子构成物质的“原子核、原子、分子”的力量源泉;是星球间、星系间的万有引力之力量源泉;是电子绕原子核旋转,以及行星绕恒星旋转所需的永不消失的向心力之源泉。
规律七:星球内部或者粒子内部的磁力线高密度麻花状螺旋叠合,是星 球或粒子自旋(自转)的永不消失的动力之源。粒子的自旋速度与粒子的质量成反比,与粒子的磁矩成正比。
规律八:基因DNA双螺旋及其结构上的A、D、G、T也具有质量和磁矩,磁矩是促使它们彼此结合一体的力量源泉。
规律九:统一场就是磁场。
规律十:磁力线无论是横断面,还是纵断面,其微观结构都是单向螺旋线。
规律十一:磁力线是众多光量子、热量子的超密集聚合形态。光量子、热量子是磁力线更加微观的形式。由于光量子的速度远远大于热量子的速度,因此,热量子的质量远远大于光量子的质量。
规律十二:磁力线可以连接并重组和共享,也可任意地从中一分为二,也可以拉长、可以压缩。
规律十三:对电流而言,电子是载体,磁矩是能量。
规律十四: 对电磁波而言,是电磁能量对地球上、乃至太空中磁场的振荡效应。(空间磁场是介质,电磁波尽管是横波,但类似于声波在空气介质中的球面振荡传递作用。)
规律十五:电能就是经发电机或者电池或电瓶加磁后的电子,在电路电器上的部分释磁过程。
规律十六:磁爆就是磁场的部分闭合式磁力线能量,在瞬间的碎裂,或者是分解为众多光量子、热量子的现象。
规律十七:构成黑洞的物质是核子。
规律十八:星球的内核物质是核子的聚合之物。是并非“固态、液态、或者非固非液的熔融态”之普通物质。
规律十九:星球上的重力、重力场就是星球内核的核子凝聚体(黑洞)的高能磁力和磁场。所以,在空间,光线经过星球附近时也会被扭曲。
规律二十:反物质的磁力线与正物质的磁力线的旋转方向正好相反。
规律二十一:既然地球的自转、公转永不停息,既然地球上有广密的地磁场,既然磁场是能量,因此,只要把地磁能量巧妙地予以转化、储存、甚至直接驱动机器,那么,人类又怎么不可以制造出永远转动的机呢?因此,地磁可以转动机器,可以永无止境地转动机器!地磁能量是可以开发的新能源体系。
规律二十二:当人类迎来巧用地磁能量的新纪元,当人类迎来不再为衣食住行而烦恼的新纪元,当人类可以轻松地走进太空、实现星际旅行的新纪元,对人类的每一个个体而言,“净化思想、纯洁心灵”是最基本和最重要的;对全球、全世界这个整体而言,“和平与发展”将是最基本最基本、最重要最重要的定理。
第六章 论反物质
理论和实验发现,不仅电子有反粒子,所有的基本粒子也都应该有反粒子。从1955年起陆续发现了反质子、反中子、反介子和反超子。正粒子与反粒子有相同的质量、自旋和寿命,而其电荷等值异号,磁矩方向相反。从理论上说,还应该有这些反粒子组成的反原子核、反原子、反物质、反星体等等。
正电子和电子一起湮灭而变为光子,我们常把正电子称作电子 的反粒子。
由于“正粒子与反粒子有相同的质量、自旋和寿命,而其电荷等值异号,磁矩方向相反”。所以,反粒子与正粒子一样,也是由物与磁两大部分组成,只是由于其“磁矩方向相反”而已。再由于正粒子的磁矩磁力线是单方向螺旋线,因此,反粒子的磁力线旋转方向则应该与正粒子相反。因此,当反向旋转的两种磁力线相遇时,系统必然发生紊乱,进而有正粒子与反粒子相遇时发生湮灭而释放出巨大的光热能量现象。也即,所谓湮灭,就是正粒子与反粒子上的物与磁两大部分的全体要素,同时性地,瞬间以磁力线的碎裂形式,分解成巨大的光量子和热量子能量,并向四周抛射的结果。因此,湮灭是比核反应更剧烈的,物质能量的转移与耗散的过程。
正反物质相互湮灭的机理是这样的:首先假定正粒子的磁力线是右旋,反粒子的磁力线是左旋。因此,当矢量递进式的两种反向螺旋式磁力线相遇时,一是由于“旋向相同而吸引”,但递进方向却相反;二是由于“递进相同而吸引”,但旋向方向却相反。因此这两种饱含能量的磁力螺旋线无论如何也寻求不到“旋向相同、递进相同”而相吸,或者是“旋向相反、递进相反”而相斥的作用机制。因此只能是,或者“旋向相反、递进相同”、或者“旋向相同、递进相反”的相驳作用形式。因此,彼此之间的系统平衡被打乱,以湮灭化解而告终。
第七章 论暗物质
暗物质,是天文学提出的一种物质形态。这种物质与光量子不存在相互作用,否则,其存在会显而易见。我们只能通过它对星系的形成和运动施加的引力影响看出它的存在。
暗物质不能直接看到,却与可见物质一样具有质量,并且一样具有引力作用。由于引力主宰着宇宙的动力学,因此,暗物质对于宇宙的运动与演化,对于宇宙的形成,起着极其重要的作用。正因为暗物质也有引力作用,人们发现,星系的质光比要显著大于太阳的质光比。而星系团的质光比更大于星系的质光比。这个趋势表明,越大的天体包含的暗物质越多,暗物质分布在更为广阔的范围内。事实上,暗物质的存在有多方面的证据。在宇宙现象中,根据光度定出的质量,总是比根据力学定出的质量要小得多。因此,一定存在着大量有力学效果而不发光的物质,这就是暗物质。
暗物质究竟是什么?现代科学这样认为:暗物质大体上可以按脱耦时粒子的无规则速度而分为两大类。一类的粒子质量很小,运动速度接近光速,称为热暗物质;另一类的粒子质量较大,速度较慢,称为冷暗物质。两类暗物质对宇宙结构的影响是十分不同的。粒子物理的一些理论,曾预言了一批可能作为暗物质的粒子。比如中微子、轴子引力微子、光微子、标中微子等。甚至还可能有奇异块(夸克块)、原始黑洞等。
通过目前人类对暗物质以上特点的揭示,可以明确暗物质至少有三大特征:一是具有不可见性。二是具有引力特性。三是具有在宇宙中的广泛分布性,并与天体质量成正比。
暗物质尽管不发光,但是,它仍然是物质,是物质的一种特别形式。根据粒子的“物磁”二重性、“物质即能量、能量即物质、能量的形式是磁场磁力线”的统一场观点;又由于宇宙充满磁场、万物拥有磁场(磁矩),磁场具有“同极相斥、异极相吸”的基本特性,是万有引力的源泉;再由于磁场磁力线不仅不发光,并且呈弥散于物体之外和凝聚于物体之内的特征。显然,磁场磁力线的特征与暗物质的“不可见性、广泛分布性、引力性”三大特征吻合,因此,暗物质的本质是磁场磁力线。
后 语
“统一场”全篇宏论着重说理、演义、归纳,正如热力学第定理一、第二定理有不同的表述形式,予以总结其规律。
当然,在对大自然这个庞大的研究对象的描述中,对立统一、一分为二、合二为一、阴阳互补,等等,是最简洁的哲学思想与观点。与之对应的物理学最简洁揭示,应该是今天的“统一场”所说的“物与磁”及其自然特性。当然,这不仅仅是揭示,更是客观世界的本质。
无论数学形式、化学形式、物理形式、乃至生物或基因等形式,是多么的深刻与准确,但是,物理学的顶级伟大人物——爱因斯坦,当年也始终追求科学的简洁性。
当“统一场”理论一旦被科技界认定之后,哪怕是其中的一个论点,特别是物与磁的双重性论点、电就是磁的论点。随之而来,其各种定性的、定量的描述形式、计算方法(公式)必将风起云涌,人类的整个科技理论框架也将从新搭建。同时,人类的文明进步与科技发展必将迎来新纪元。
《论统一场》附论一 : 《论洛仑兹力》
洛仑兹力是运动电荷在磁场中受到的作用力,是洛仑兹于1895年建立经典电子论时,作为基本假定而首先提出来的,因此得名。洛仑兹力可以由“左手定则”来判断,平伸的四指指向电荷(正电荷)的运动方向,大拇指的指向,就是正电荷的受力方向(若为负电荷,则受力的方向相反)。
运动的电子在磁场中受到洛仑兹力作用的动态过程分两步:第一步,是具有运动速度的电荷进入磁场。第二步,是电荷在磁场中产生偏转,做一曲线运动。洛仑兹力为电荷的曲线运动提供向心力,仅仅改变电荷的速度方向,不对电荷做功。洛仑兹力的大小与电荷的速度和磁场强度成正比。
尽管电荷是一个具有磁矩的微观颗粒,但是,进入磁场后,必然同样地受到磁场的作用。其作用分两步:一是电荷在磁场中,必然象磁针在地球磁场中的情况一样旋转,并与磁场的磁力线一致。二是受到洛仑兹力的向心力作用,作曲线运动。也即,是在整个磁场中都受到洛仑兹力的向心力作用。
既然运动电荷在磁场中要受到洛仑兹力作用,由于磁场是施力体,因此,必然有一个确定的施力方式。
然而,两个相互垂直的矢量之间,不存在矢量迭加作用,这是力学的基本规律。可是,洛仑兹力的方向与磁场磁力线的方向是相互垂直的,显然,磁场磁力线方向的磁力作用机制不会产生洛仑兹力。磁场磁力线与电荷的速度不但相互垂直,而且是两个不同的矢量,所以,也不可能产生洛仑兹力。
从系统方面观察与分析,洛仑兹力有一个明显的特征。即,无论电荷从哪个方位进入磁场,其运行轨迹总是偏向一个方向。其偏斜是沿磁场磁力线呈右旋的方向(右手大拇指代表磁力线方向,四指内握的方向)。因此,就整体性而言,在磁场系统中,洛仑兹力的施力方式是一个螺旋的态势。通过这种态势,也说明磁场磁力线及群体具有螺旋态势。
有一个实例可以帮助我们的思维。一支航行在大海中的船,当其无论从哪一个方位进入一个旋涡中时,该船必然由直线运行改变为曲线运行。这个曲线度与船的初速度成反比,与旋涡的螺旋力度成正比。因此,一是船可能在旋涡中,经过一段弧线行使后,穿出旋涡;二是船可能进入旋涡后,一直在其内永远盘旋。显然,船的直线行使、旋涡的旋进(垂直向下)、旋涡的旋向(水平切线)三者之间相互垂直。可见,是旋涡的旋转趋势及力度,促使了船的曲线行使。
由于单一的磁力线是螺旋线,如螺杆上的细密螺纹。而且毫无疑问的是,变压器的磁芯中产生涡沦磁场。因此,磁场中的磁力线群是一个大的螺旋形式,其螺旋度与磁场强度成正比。由于小磁针是在磁场中磁化而体现出磁性,因此,小磁针上的磁力线本身也是呈螺旋状。因此,小磁针在磁场中的指向,不能直接揭示磁场磁力线的螺旋特性。
当电荷以一定速度进入磁场,通过电荷上的磁矩,在做到了与磁场磁力线纵向的同向性特征之后,电荷的速度与电荷的自旋,在磁矩的基础上,必然还要受到磁力线螺旋态势的作用。也即电荷必然以磁矩与磁力线重合的方式,参与磁场螺旋磁力线群旋涡般的运动之中(犹如一个疾驰的小木筏进入一个比它大至少上千倍的旋涡之中),进而有曲线运动规律,以至被洛仑兹首先发现,并命名为洛仑兹力,同时被科技界所认同且至今。
由于磁场的整个磁力线体系形成一个整体的磁力线涡流,因此,电荷在磁场中的曲线运动区域,总是在磁场磁力线的区域范围以内。
总之,电荷是受力体,磁场的磁力线能量是施力体,电荷的磁矩是受力点(洛仑兹力向心转动的支点),磁场磁力线涡流是施力方式,这才是洛仑兹力的本质原因。
对磁场磁力线的涡沦态势,可以通过以下实例予以证明。
例一:发电机的工作模式
发电机工作原理,由右手定则判定。即,伸出右手,让磁力线穿过掌心,大拇指代表导体的运动方向,四指代表感应电流的方向。当然,感应电流与电子电流的方向相反。诚然,导体的运动是原因,产生感应电流是结果。也即,运动为先,电流为次。
尽管磁场是必要条件,但是,导体作切割磁力线运动,意味着导体上的电子在磁场中运动。导体沿某一方向作切割磁力线的运动是确定的,是主动的。因此,相当于电荷在磁场中的运动是确定的、主动的。
由于运动电荷在磁场中要受到洛仑兹力的作用。因此,磁场中的洛仑兹力必然推动导体上的电荷运动(曲线),从而产生感应电流。因此,导体作切割磁力线运动,电子在导体内作直线运动。两者合一,电子电荷实际上是在磁场中作“右手螺旋”运动,正好与电荷受到洛仑兹力作用所产生的曲线运动吻合。用“洛仑兹力右手定则”帮助判断,即:在发电机中,四指代表导体切割磁力线运动的方向(也即电荷的运动方向),大拇指所指的方向,就是洛仑兹力的方向,是电子电荷随之产生定向运动的方向,也是导体产生感应电流的相反方向。
可见,发电机工作中,是磁场磁力线群的螺旋力量,推动电荷定向移动的过程,也可以说是电荷在磁场中“顺磁”的过程,是磁场对电荷的推动过程。
总之,在发电机中,促使感应电流的电荷运动的动力,来自于用“洛仑兹力右手定则”帮助判断的洛仑兹力。当然,洛仑兹力实际上是磁场的涡沦式磁力,对电荷磁矩的作用。
同时,导体上的电子在做切割磁力线的运动中,磁场磁力线的洛仑兹力使其作曲线运动,而且还对电子予以加磁,进而产生电能。
在发电机中,由于机械力量,使得导体上的电子在作切割磁力线的运动,电子磁矩必然受到众多磁力线的加速作用。因此,在从与一条磁力线的作用中,过渡到与另一条磁力线的作用中,必然伴随磁场“异极相吸”的阻力作用。因此,机械能正是克服的这部分阻力,进而让电子产生定向移动。
磁场磁力线的洛仑兹力,不仅使导体上的电子作曲线运动,又对电子予以加磁。其过程的作用机制,犹如啤酒灌装线的流水作业。首先,空瓶在自动线上作直线运动(伴有自转)。其次,进入灌装机时,空酒瓶被迫作曲线运行,同时,被强行灌注啤酒。再次,从灌装机送出,并进入自动线作直线运动(伴有自转)。最后,加盖装箱,运往各地,以致可以从瓶中倒出啤酒。假如,在灌装机中没有加灌啤酒,那么,无论把空酒瓶运送多远,最终也必然倒不出一滴啤酒。
因此,发电机发电的过程,类似于啤酒灌装机对空瓶灌装啤酒的过程。
例二:电动机的工作模式
电动机的工作原理,由“左手定则”判断。即,伸出左手,让磁力线穿过掌心,四指代表电流的方向(与电荷的运动方向相反),大拇指所制方向即是导体的运动方向。
其过程相当于,电动机转子上接通电流,就是意味着电荷在磁场中运动。因此,在磁场中运动受到洛仑兹力作用的电荷,必然带动其载体(转子)运动。用“洛仑兹力右手定则”判断(四指代表电荷在导体中运动的方向,大拇指所指的方向,就是洛仑兹力的方向),可以判断出洛仑兹力的方向,正好与用“左手定则”判断的电动机的转动方向相一致。而电荷在电动机转子导体中的复合式曲线运动轨迹,正好是一个与磁场磁力线群的螺旋态势刚好吻合的螺旋轨迹。
可见,促进电动机转子转动的力量是磁场的洛仑兹力,也即是磁场固有的涡沦式旋转力量,电荷的磁矩是洛仑兹力作用的支点。因此,合乎“右手定则”帮助判断的洛仑兹力的作用力规律。当然,在电动机中,洛仑兹力实际上也是磁场的涡沦式磁力,对电荷磁矩的作用。
《论统一场》附论二:《论粒子加速器的本质原理》
在直线加速器中,粒子沿加速管道运行并不断增加速度,从而获得高速粒子。在加速管道的外部,套有许多的电磁线圈。由于通电螺线管内部具有磁场,也即,具有沿同一个方向递进的磁力线能量。
据统一场理论,粒子不仅仅是一个个极其微小的物质体,而且是一个个具有磁矩的、体积极其极其微小的能量体。其磁矩磁力线从粒子的北极射出后,回到南极而输入。在粒子内部,磁矩磁力线从南极流向北极。
在两个磁体之间,由于彼此磁力线具有“同极相斥、异极相吸”作用特性,以及磁力线的可重组和共享特性。因此,当粒子处于一个尺度较长的、强度很大的磁场磁力线的内部之际,比如在直线加速器中,其从北极射出的微弱磁矩磁力线能量,必将与加速器中那个强大的磁场磁力线合并而重组且共享,那个强大的磁场磁力线的其中一束又必然从该粒子的南极输入。因此,在这个粒子的外部空间,就不会再有从自身北极射出并立即向南极折返的磁矩磁力线,只有与加速器的强大磁力线相共享的磁力线从粒子的南极穿进、从北极穿出,使得粒子犹如一个套在螺杆上的螺母。
当加速器的电场加强,则意味其中的磁力线的加强,也即是磁力线螺旋速度的加快。所以,外套于这个螺旋速度加快步伐的磁力线之上的粒子,必然加速不待。
因此,粒子的加速速度与加速器的电磁场具有成正比之规律性特征。
《论统一场》附论三:《 论光量子的波粒二向性之本》
众所周知,19世纪60年代,麦克斯韦建立了光的电磁理论,认识到光量子是一种波长很短的电磁波。光量子具有波动性,但它又是粒子,是粒子流,具有粒子的特性。这种共同的性质叫做波粒二象性。
根据光量子实际上是磁力线的微观组成部分的统一场理论,一是光量子在运动过程中,它必然保持磁力线螺旋递进的基本特性,其中最为典型的事例就是旋光现象。因此,光量子从而就在其运行轨迹的任意纵断面上表现为周期性的上下波动,进而体现为整体运动轨迹上的波动性质。同时,由于不同的光量子具备不同数量级别的能量,故而有各种不同量级的螺旋梯度,进而有各种不同波长和频率的光量子、光线。
二是光量子尽管其个体尺度实在是太小太小,但毕竟仍然还是一个个的个体,一个个单独的能量聚集体,因此必然具备、或者说是表现为以个体为特征的能量性质,乃至所谓的颗粒能量的性质。
因此,二者统一于一体,光量子必然具有波粒二象性。
热量子与光量子一样,具有波粒二象性。但是,热量子的个体尺度及质量比光量子大得多,以至其速度慢,辐射范围不大。
《论统一场》附论四:《论变电压的本质原理》
变压器,是电能应用中的一个常用器件。其作用是“电——磁——电”的能量转移过程。
其过程的第一步,是输入线圈产生一磁场能量于磁芯上,并形成磁能量回路。第二步,是磁芯上的这一所谓感应磁场能量,于磁芯的另一端,也即,变压器的输出线圈上,产生感应电动势和感应电流。可见,由磁场中介产生电流时,并非仅有发电机中的机械能产生电流的唯一一种途径。本论点的目的在于“电生电”不可否认,但是,“机械能转化为电能”的内部机制亟待明白,因为这直接关系到人类是否可以开发“地磁”能源,以及以怎样的巧妙方法来开发无穷无尽的地磁场能源。
由于电子是载体,磁场是能量,所以,在变压器的第一步骤,是线圈产生的磁力线能量线束,使磁芯上原子间的复合磁矩定向分布,表现为感应磁场的过程。实际上是输入线圈上电子电流的磁能量(放磁)向磁芯转移(加磁)的过程。其第二步骤,实际上是磁芯上的磁能量(放磁)向输出线圈(加磁)转移磁能量的过程,进而形成输出线圈上的感应电流。
可见,电磁感应的本质,是磁能量以“同极斥、异极吸”和“放磁”、“加磁”的作用机制,在不同的导体中,以“放磁”、“加磁”的形式传递能量的过程。进而让感应电子电流不仅定向移动,而且磁矩能量提高,以至在电路电器上以磁场作用另一磁场的方式做机械功,或者以磁场磁力线的碎裂形式于电器上做热功。
显然,“电生电”的过程实际上是“磁生磁”的过程,是磁能量从一个载体转移向另一个载体的过程。其过程中,不需要机械能量的参与,尽管法拉第电磁感应定律早已揭示了这一规律性,但是,今天,再次从新的高度来认识这一特点很重要。因为可以有利于帮助人类开发出新的、更加先进实用的能源体系——地球磁能。
《论统一场》附论五:《论化学键 》
现代化学理论认为,原子核外的电子按2倍n的平方规律逐层排列,并环绕原子核旋转。化学键是指在分子或晶体中,相邻的两个或多个原子之间的强烈作用。化学键分为离子键、共价键、配位键、金属键四种类型。
首先,粒子键是指由两种金属性和非金属性相差较大的元素的原子,因相互作用而发生电子得失后,形成的阴阳离子之间,靠静电作用而产生的化学键。
这种阴阳离子之间除了静电吸引之外,还有电子与电子、原子核与原子核之间的斥力。这种斥力,当阴阳离子彼此接近到小于离子间的平衡距离时,就会上升为主要作用力,斥力又把离子推回到平衡位置。因此,在离子晶体中,离子只能在平衡位置附近振动。在平衡位置附近振动的离子,引力和斥力达到暂时平衡,整个体系的能量会降到最低点。
其次,共价键,是指当两种金属和非金属性相差较小(或得失电子的能力相差较小)的元素的原子,因相互作用而产生共用电子对(或电子云重叠)而形成的化学键。
其三,配位键,是一种特殊的共价键,共用电子对由一方提供,另一方则提供空轨道。配位键和共价键相比,只是形成的过程不同。形成之后,从键长、键能、键角三个参数来看,均无区别。
其四,金属键,是指在金属晶体中,金属阳离子与自由电子之间较强烈的作用。它存在于金属单质和合金中。它和离子键一样,没有方向性和饱和性。但是,在金属晶体中的自由电子,并不专门属于某一个金属阳离子,这是与离子键的不同之点。
从以上几个方面所述的,现代化学理论对化学键规律的揭示,不难看出:在对化学键成因的认识上,仅仅限于“化学键是分子或晶体中,相邻的两个或多个原子之间的强烈作用”的观点。其中,“离子键是因静电作用而产生的”。然而,静电作用的本质又是什么力量所产生的呢?显然,化学键成因的真正本质原因并未彻底明晰。
根据粒子成份的物磁二重性规律,以及电荷就是磁荷、电场就是磁场的能量统一场理论,因此,化学键理论应该予以这样一些补充:
首先,在分子或晶体中,相邻的两个或多个原子之间的强烈作用,来源于分子以及构成分子的原子间的,复合磁矩能量的同极相斥、异极相吸的综合作用之力量。晶体中离子的平衡位置,是因彼此之间磁矩斥力和吸力综合作用的结果。
其次,离子的静电作用,是离子之间的磁矩能量相作用的结果。
其三,能量最低原理,是原子构成(化合)分子或晶体的运动方向、目标位置,是粒子彼此之间因更大的磁矩吸引力量驱使的结果。
其四,化学键的种类,是离子间的复合磁矩能量的差异性,以及离子之间按能量最低原则的运行目标和方向相结合的综合性结果。
其五,电子运动的所谓轨道或者空轨道,不是粒子上的能量形式。
总而言之,化学键更加本质的原因:一是粒子上的磁能量以及复合式作用,是形成化学键类型的真正动力之源;二是能量最低原理,是形成化学键的运行方向。
《论统一场》附论六:《论磁爆——雷鸣闪电成因分析 》
磁爆是自然界的现象,是释放能量的现象,广泛存在于太空、星系、大气层以及人造电场之中。
众所周知,雷鸣和闪电是由两块包含不同电荷的云朵(云块)因碰撞而放电的现象,同时伴随闪光和爆破声音等能量的释放。这是现代物理理论,对大气层中雷鸣与闪电的定义。无论是云团的闪电,还是电路上的放电现象,根据粒子物磁二重特性的统一场观点,实质上它们都是电子上部分磁矩能量的瞬间释放现象。
形成云团的第一种情况,是大量的因为蒸发而升空的水分子的聚合。水分子因为蒸发而升空,是由于水分子吸收了外来的热量,或者是吸收了光量子能量的结果。例如,对容器中的水加热,或者是日照使得水分子吸收阳光,都将促使水体表面的水分子不断汽化。可见,天空的水分子,是地面上的水分子因吸收光能量,或着是热能量而蒸发的结果。
由于粒子有“物、磁”二重性,其中,磁是粒子的能量部分。所以被蒸发的水分子所吸收能量的本质,是磁能量。是热量子、光量子的磁能量。而且,光量子、热量子是构成磁能量的较小单位或较小颗粒(微粒)。
由于粒子的磁能量是以磁力线的形式存在的,所以,水分子吸收的光量子、热量子能量,就积聚于分水子的磁矩磁力线之上,从而使得水分子的整体能量递增和分子自旋加快。
可见,高空的汽化态水分子云团,都是水分子的较高能量形式。而且,同一云团上的所有水分子,应该具有同一量级的分子磁矩能量。
因此,当空中的两块不同量极的云团相遇或者碰撞之际,意味着是一个能量高一些的水分子体系,与能量低一些的水分子体系的相遇。尤其是南方的暖湿气流带来的较高温度的云团,与北方冷空气带来的较底温度的云团相遇,由于能量最低原理以及能量平衡性因素,因此,二者会自然而然地进行能量交换,以求得云团的共同平衡与稳定。而云团中的水分子,其更稳定的分子能量状态是液(滴)状水分子的能量状态。所以,汽化的水分子云团,向低能量的雨滴水分子变化的过程中,必将释放分子上的一部分能量。
当两块云团的分子磁能量相差较大时,那么,这两块云团在瞬间寻求低能量稳定,进而在形成雨滴并释放能量的过程中,其分子上的部分磁力线的断裂释能过程,就可能表现为瞬间的电闪雷鸣之能量释放形式。
综上所述,结论之一:高能量体向低能量体的瞬间转变过程中,必将伴随多余能量的瞬间释放,其瞬间释放能量的形式就是磁爆。也即,磁爆是粒子上部分磁力线能量的瞬间释放现象,磁爆的结果是发光、发热、发振。因此,空中云团的电闪雷鸣并非是正负电荷碰撞的结果。
结论之二:光量子、热量子是粒子磁力线能量的微小分解形式,或者磁力线能量线束是光量子、热量子的聚合形式。
结论之三:既然光量子具有波粒二向性,光量子、热量子均是磁力线能量的微观组成部分,因此,热量子也具备波粒二向性。
结论之四:冬季,西北利亚的低温寒流云团所包含的低温汽化态水分子,既不可能是因为吸热而蒸发,也不可能是因为吸收大量的光量子而蒸发。是形成云团的第二种情况,只有一种可能,那就是只因为直接地吸收了地球的磁场能量,使水分子的转速加快而蒸发,进而云集为寒流云层。因此,天空中这一类能量级的低温水分子,当其积聚为雨滴或者雪花而下降时,则永远没有电闪雷鸣的释能现象发生。
《论统一场》附论七:《论电动机的本质机理》
现代物理学认为,物质的磁性来自于原子的磁性。产生原子磁性的磁矩,来源于原子中的电子及原子核。由于原子核的质量远远大于电子的质量,因此原子核的磁矩远远小于电子的磁矩,故核磁矩在现代物理学考虑的问题中予以忽略。电子的磁矩又分为轨道磁矩和自旋磁矩两部分,原子的总磁矩是这两部分磁矩的总和。
自从法拉弟发现电磁感应规律的一百多年来,人类对电能的应用越来越普及、越来越先进。但是,电磁感应的能量转换的本质机理,究竟是怎样的呢?至今,人类仍然没有对其从本质上对其认识与把握。无论电磁感应如何简单,或者如何复杂,甚至无限神秘。但是,必然有一个实实在在的能量转换机制、转换过程在起作用。这种转换及过程绝不会无中生有。
众所周知,电动机的工作原理,第一步,是转子导体通电,意味着转子导体上有电荷的定向运动,也就是有一个个电子磁矩的定向运动。第二步,是一个个运动的磁矩与转子上的永久磁体固有的磁场相互作用。第三步,是这个磁作用对转子产生扭矩,并带动转子转动,从而输出转动扭矩动能。当然,在整个能量转换过程中,在线圈定子上产生一定热量,并向外部环境释放。
我们在此回顾电动机的工作原理,目的在于明确其作用过程经历了三个能量阶段或能量形式,即电能、磁能、机械能三个阶段。
其作用机制是:转子导体接通电流,意味着一个个的电荷以一定速度进入定子产生的磁场中。由于运动的电荷在磁场中要受到洛仑兹力的作用,因此,洛仑兹力必然在电荷运动的垂直方向对电荷产生作用,从而带动电荷的载体(定子)运动。
用“左手定则”判断电动机转子的运动方向,与用“洛仑兹力右手定则”判断运动电荷的洛仑兹力方向,两者正好吻合。
因此,电动机的定子推动转子转动的过程,并非是一个非接触性的过程,而是通过磁场中介,实现其相互间接作用的过程。这一点尤其重要,再也不可忽视。
可见,在电动机的工作中,实质上并非是电能直接转化为机械能,是电能转化为磁能(电磁的一体化),是磁能推动磁能,进而带动这个被推动的磁能(电子磁矩)的载体转动。即,带动永磁体转子的转动。
在定子永磁体磁场与转子磁场的交互性作用中,由于定子磁场磁力线与转子上电流电荷的磁矩之间的相对运动,以及产生的摩擦,必然使得一些磁力线碎裂,从而转化为光热能量,使其电动机发热并向外界释放。
根据电就是磁的统一场观点,显然,磁能推动磁能才是促使电动机工作的本质,并非是电能转化为机械能。电能转化为所谓的机械能仅仅是系统的表象。当然,这个表象对人类是极其有利的。
《论统一场》附论八: 《论磁力线是螺旋线》
众所周知,通电直导线周围的磁场分布用“右手螺旋”定则判断。即,让大拇指所指的方向跟电流的方向一致,那么,弯曲的四指所指的环绕方向就是磁感线的方向。
电荷在直导线中的微观运动过程,一是电荷与电流的方向相反。二是导线外围的磁感线螺旋方向,与电流(正电荷)的运动方向呈“右手螺旋”特性。当然,电子电流类似于一串项链上的珍珠,通过穿过体内的细线彼此首尾连接。这细线就是电荷磁矩的首尾纵向迭加。三是导线外围的磁感线右螺旋方向,是导线上电荷微观磁矩的外部迭加形式,是由一个个电荷的磁矩的外溢磁力线迭加而成。
因此,既然导线上电流(电荷)的方向给定,外围的磁感线的来源和方向又随之确定,那么,电荷在直导线上的运动轨迹也就确定——与电流方向和直导线的外部磁感线方向均相反方向的右螺旋运行轨迹。
可见,电荷的运行轨迹是系统的磁力线的引导。同时,通过电荷的运动轨迹也充分表明,磁力线是螺旋线,是右螺旋。
另外,在一些稀土金属中,各原子层的磁矩会出现呈螺旋式排列的螺旋铁磁性(合磁矩不为零),或螺旋反铁磁性(合磁矩为零)。从而也说明,磁力线是螺旋线。
《论统一场》附论九: 论奥伯斯之谜
—— 天空为什么漆黑?
奥伯斯之谜,讲的是由于宇宙中有许许多多的发光的恒星,因此,光线在宇宙中是均衡的。那么,宇宙空间则应该是明亮的,没有黑暗、没有星星闪亮。但是,这显然与事实不符合。
据统一场理论,由于光量子是磁力线碎片,因此,在宇宙空间的运行中,磁力线密度大的地方,光量子自然也分布得多。星际磁场回路上的光量子自然比其它空域里的光量子多。尽管如此,由于光量子在空间沿一个方向极速飞驰,前面的不阻挡后面的,后面的也不挤压或推动前面的。因此,位于空间疾驰的光量子则不易被人的视力看见,或者被仪器捕获。但是,当其受到某一阻挡,如星球的阻挡,使其光线发生折射、反射时,则很容易被人的视力看见。所以,在磁场密度大的空域(星际磁场回路),在光量子又发生折射、反射时(遇星球的阻挡),则整个空间的光量子在该空域则即密集,又显眼。
显然,空间光量子的分布绝对不是均衡的,甚至具有一定的固定通道(星际磁场回路)。因此,星星闪亮,天空漆黑。这种实际情况还可以通过一个现实事例予以说明。
例如:城市公路干线的十字立交桥建筑体系,当在适当高度的天空对其俯视时,可能看不见公路干线,而只能看见立交桥。因为立交桥的直径是公路宽度的10倍左右。也即,当立交桥在视野中缩小为一个圆点之际,四射的公路犹如四射的光线,直至消失。尽管地表上公路网密布,但是,总是立交桥显眼。
可是,从前人们都一致认定光量子在宇宙空间的分布是均衡的,进而,有著名的奥伯斯之谜(夜里为什么天黑?)论题长期待解。今天,以统一场理论,及空间光量子的分布不仅不均衡,而且还沿一定轨迹密集性散射的观点。因此,奥伯斯之谜正解。
由于从前人们一致认定万有引力与两物体的距离的平方成反比,无论多远。因此,万有引力在宇宙空间应该是分布均衡的。但是,与事实不相吻合。进而,有西利格之谜(平方反比律的无穷大毛病)论题长期待解。
由于星际间的磁场回路,是其万有引力的纽带。因此,万有引力在广阔的宇宙空间,并非所有的星球之间都相互吸引。也即,在宇宙空间,星际间磁场回路以外的星球间,彼此不相互吸引,更与距离无关。也即,万有引力在宇宙空间不是分布均衡的,而是沿着一定轨迹(回路)分布的。因此,这个观点,理论与实际吻合。西利格之谜正解。
《论统一场》 附论十:《 论热与功守恒的本质》
在论证“热与功守恒”的本质之前,首先不妨回顾一下“热量”与“能量”的基本物理特性:
一方面,物体的能量方式有四种主要的基本形式:机械能、热能、电能、光能。就机械能而言,包括动能(1/2* mvv)动量(mv)和势能(mgh)。
动能守恒定律揭示的是,外界向系统提供的总动能能量,等于系统终止态的动能能量与初始态动能能量的差值。
动量守恒定律揭示的是,系统的总动量等于系统各部分动量的矢量和。
另一方面,对于热量,物理学上有两种描述。
第一种是热质说,把热看成是一种具有不生不灭的流质,物体包含的热流质多,则有较高的温度。由于其不能圆满地解释摩擦生热,而未被最终认定与接受。
第二种是分子运动说,是1840 年焦耳根据一系列实验证明的:热是与大量分子无规则运动相联系的。
在对热与功的转化认识方面,1842年,迈尔认为:运动一消灭就转化为热,而蒸汽机则把热转化为运动。
其次,分析热机的运动过程:
无论蒸汽机、内燃机,其做功的过程都是利用了热量的瞬间爆发性扩张力量,推动机器的运动。热量的这种瞬间爆发性扩张力量都是通过中间介质(水蒸汽、空气)来实现的。也即,是中间介质从热源吸收了热量后,从而获得了瞬间爆发性扩张的热力量(气体的分子剧烈运动)。
根据能量守恒的原理,机器所获得的动能量(1/2* mvv),应该等于热介质传递来的动能能量(介质的分子动能:1/2* mvv)。热介质的动能能量,应该等于从热源吸收的动能能量(所吸收的全部热量子动能:1/2* mvv)。因此,热量子尽管极其极其微小,但也必然具有质量和速度,从而具有动能,进而可以在适当的条件传递给第二者(气体、汽体)。因此,热量子不但具有流质的特性,同时具有促进大量分子加剧无规则运动的特性。
同时,由于热量子的速度远远小于光量子的速度,由于热量子、光量子往往是于一个源体上同时产生的,是物质的磁力线能量碎裂的产物。所以,热量子的质量反而远远大于光量子的质量。
当热量子的能量被气体介质吸收后,气体介质的分子运动加剧,但是,并不意味热量子就此消失,以及热量子的运动也随之消失,只是隐藏于气体分子而已。
同理,在分子运动加剧,并产生爆发式释能机制的热机过程中,尽管机器(物体)获得了能量,尽管气体介质的分子运动的剧烈程度随之显著降低。但是,并不意味着气体介质的分子运动的彻底消失,也不意味着气体介质从热源吸收的热能量(热量子的质量与速度)的彻底消失。也即,尽管在热机过程的末态,气体介质的分子运动,比气体介质从热源吸收热量之前的的分子运动要更剧烈一些。因为,尽管相当一部分热量子及能量已经传递给了机器,但是还有一小部分热量子及其能量储存于气体介质之中。而且,推动机器做功的那部分总热量在做功的同时,其中一部分以热量子的微观特性,进入机器的刚性体态之中,从而加速机器体内的分子运动,并提高机器的温度,另一部分则传递给环境。
总之,热量做功的本质,是以降低热量子的部分速度能量,来转化为机械能量的过程。热量子的物质部分始终是守恒的。
可见,物体从高温热源吸收热量,向低温系统释放热量的同时,必然向环境做功。或者说是,系统从高温热源吸收热量,向物体做功的同时,必然向环境释放热量。也即,热量子的能量守恒与热力学第一定理、第二定理的描述相吻合。
关于摩擦生热,首先,机械能量使得两物体之间密切接触,并产生相对运动。因此,使其彼此表面的分子间距压缩,并相对移动,进而寻求到分子磁矩更大的异极相吸作用状态。从而促使多余的部分磁力线能量,以热能量甚至是光能量的形式释放。由于热能量具有质量和速度,因此,热量是不生不灭的流质。
显而易见,热量做功的本质,仍然是物体动能能量(1/2* mvv)的做功形式,只是这种物体(热量子)的个体特别特别微小而已。
热量子、光量子、磁量子的物质微观形态,应该纳入能量守恒定律、物质不灭定理的范畴。无论这些量子多么的微小,多么的难以把握,再也不能忽略。
《论统一场》 附论十一:《论太阳黑子 》
太阳黑子是太阳上的一种特别的物理现象,可引起一系列的系统反应,并波及整个太阳系。
首先,就现代科技对太阳黑子的研究与分析的相关理论作一归纳性叙述:
现代科学的观测和研究,已经认识北极光是一种地磁现象,而太阳黑子则是太阳的一种磁现象。
太阳黑子是太阳光亮面上出现的暗斑,它的数目、大小、形状和分布都随时间变化。现代天文学的研究已经确定,太阳黑子的产生是由于黑子处的磁场要比光亮面的磁场高约几百倍到几千倍。为了保持太阳表面高温等离子体的热平衡,黑子处的温度就必须下降约上千K。因此,黑子处的亮度降低而形成较暗区,这是太阳活动的表现。许多观测表明,太阳黑子变化对于地球上的气候、极光和无线电通信都有影响。
太阳表面有大的耀斑发生后,大约1—3天内,地球便有磁暴发生。例如1958年8月16日凌晨5时太阳上爆发一个大的耀斑,8月17日6时地球便发生磁暴,接着便有极光产生。现在已经清楚太阳耀斑会射出高速等离子体云,它们就是恰普曼猜测的微粒流。
人类通过对太阳黑子现象的长期观测和科学研究,已经知道,黑子是在太阳光球层中出现的巨大的螺旋状等离子流体;黑子的形状一般不规则,多近似成圆形或椭圆形;黑子的大小相差悬殊,小的黑子直径约上千公里,大的黑子直径可达上十万公里;黑子常常是成对或成群地出现于太阳面上中纬度带,随后逐渐向太阳赤道移动,然后在太阳赤道附近消失,而在太阳中纬度带又会出现新的黑子;黑子的寿命有长有短。短的只有几小时,多数为几天到几十天,少数可长到几个月甚至一年以上。每年出现的黑子总数和总面积也不相同,其变化周期大约为11年左右。
进一步的研究还表明,太阳表面层中的高温等离子体,在受到磁场作用时,由于磁流体力学平衡的要求,有磁场处的高温等离子体的温度必须降低,使其磁压力(与流体的磁通密度平方成正比)之和,等于无磁场处的流体压力。观测到太阳黑子磁场的磁通密度约0.01 ~ 1T,由此可以推算黑子处的温度要比周围温度(约6000K)降低约1000~2000K。所以,目前的理论认为是由于黑子与其周围的温度的显著差异,便使得黑子区域显得暗黑了。也可以说,太阳黑子的产生是由于强磁场作用的结果。
然而,强磁场的作用究竟是以怎样的机制产生太阳黑子的呢?
在回答这个问题之前,不妨对太阳的基本结构作一简单回顾:
从长期的科学研究中,现在我们已经知道,太阳是太阳系的中心,它支配着太阳系内各种天体的运动。目前,太阳处于恒星演化的中期阶段。它发出的光和热等能量来源于内部的氢核热聚变反应。
从太阳中心向外可分为6层:第一层,日核区(半径17万公里),为进行热核聚变反应而产生太阳能的区域;第二层,辐射层(厚度约为40万公里),为通过辐射传递能量的区域;第三层,对流层(厚度约10万公里),为将热核反应产生和辐射传递的能量通过热对流和湍流传递到太阳表面的中间区域;第四层,光球层(厚度约500公里),为产生全部太阳可见光辐射,并发射连续光谱的区域,黑子和米粒组织等都发生于此层内;第五层,色球层(厚度约2000~10000公里),为只发射线状光谱的区域,耀斑、谱斑和日珥等现象都发生于此层内;第六层,日冕(厚度约10万公里),为太阳最外层,发射高度电离的禁戒谱线的区域。光球层、色球层和日冕合称为太阳大气层。太阳活动区现象都与磁场有关,因此可以说,太阳大气层中的活动区现象都是磁现象。
太阳表面活动区的磁场远高于太阳的普遍磁场。这些活动区除黑子之外,还有耀斑、谱斑、日珥、磁结、磁孔。
耀斑,是太阳色球中发生的短暂(几分钟到几十分钟)发亮的爆发现象。常伴随从射电到X射线的强电磁波辐射和高能质子、电子发射,通常出现在强磁场区的磁中性附近,其强大能源的来源、储存和触发释放都与磁场有关。现在已经清楚太阳耀斑会射出高速等离子体云。
谱斑,是太阳色球层中出现的一些化学元素光谱线的亮度显著增强的区域。其磁通密度约为0.003~0.002T,谱线亮度随磁场增强而增加。
日珥,是太阳色球层中巨大而突出的炽热发光物质,其形成、运动和形状都与磁场的强度和分布有关。其磁场的磁通密度约为 0.02~0.01T。
磁结,是太阳光球层中黑子或超米粒组织边界上集中的小区域(直径约1000公里),其磁通密度约为 0.1~ 0.14T。
磁孔,是太阳活动区边界上亮度较光球层低(50%)的小区域。其中心磁场可高于0.15T,常常是生成黑子的前驱。
太阳黑子的磁通密度约0.01~1T。
总之,太阳黑子的特点有六:一是太阳黑子发生于太阳光球层中,通过望远镜能够被目光发现,它是暗斑。二是成对( 由于磁场磁力线回路的原因 )或成群出现于太阳面中上纬度,向赤道飘逸并消失,是由于赤道角速度更大,等粒子气体等等易逃逸,导致该处太阳大气层压力相对略低的缘故。三是引起地磁暴及极光。四是发射大量的粒子流。五是黑子的磁场强度大,但温度低。六是太阳黑子与太阳大气层保持一种动平衡关系。
显然,由于太阳大气层是一个高温高压的,充满火焰与等离子体的物质空间,因此,太阳黑子与太阳大气层保持的哪种动平衡关系,充分说明温度低但磁场强度大的黑子,拥有巨大的扩张压力(磁场的压力),以抗衡太阳大气层的高温高压,进而在太阳大气层空间中占有自己一席之地(尽管时间不长)。
可见,在太阳大气层,“强磁场、低温度”与“弱磁场、高温度”之间的平衡体系,体现了磁场能量的一种物理特性。
当黑子的磁场压力略小于太阳大气层表面压力时,黑子将被太阳大气层淹没,或者从太阳大气层中逃逸,因此,最终会没有被发现的机会。
当黑子的磁场压力大于甚至远远大于太阳大气层的压力之际,黑子或者必然爆发(失去压力束缚机制),或者必然深陷太阳大气层内部(拥有压力束缚机制)。
由于太阳表面活动区的磁场远远高于太阳的普遍磁场,因此,黑子的压力必然大于太阳大气层的压力,进而有黑子挤开太阳大气层上窜的情况。当大气层压力不能束缚黑子磁场的压力之际,黑子必然爆发无疑。
显然,黑子的磁场压力比太阳大气层的压力,无论是大还是小,黑子磁场必然都会从太阳表面消失。
由于耀斑、谱斑、日珥、磁结、磁孔、黑子的磁场强度是逐步递增的,由于太阳大气层从上到下的压力也是逐步递增的。
因此,黑子是从太阳内部里面向外表窜出来的,开始是磁孔,随之是磁结,然后是黑子,再后是日珥,最后是谱斑、耀斑、等离子体、光子流。整个过程,犹如在沸腾的海洋的底部上升的气泡,从下往上、从小到大,从有到无。
所以,太阳黑子是巨大的磁场能量体系,太阳黑子的爆发也就是太阳局部密集的磁场能量的爆发,是太阳的一种释能机制(磁场体系失去压力束缚),从而释放巨大无比的能量 —— 光、热、等离子体,进而引起地磁暴、地极光以及一系列气候变化。
显而易见,通过太阳黑子及其爆发的宏观天文现象及本质,反过来又足以说明,一是磁场是物质的聚集形式,不仅具有能量更具有质量。二是因为磁场不发光,而且温度极其偏低,并广泛分布于宇宙空间,因此磁场是暗物质。当然,太阳黑子是太阳上相对可视的宏观暗物质。三是低温度、高磁场强度体系,与高温度、低磁场强度体系之间,构成一种动态平衡状态。其动平衡的焦点,是两种体系维系在一种高压力平衡结构的条件下,进而相互成立。进一步地,太阳的内部物质及结构,有待人类科学技术的深入研究与探索。
诚然,在对太阳的科学观察与研究分析活动中,科技界本可以于很早一些时候就认定“太阳的黑子是一种物质基础形态;太阳黑子是太阳磁暴的物质之源、动力之源;磁场是所有的物质与能量的本源;物质既是能量、能量既是物质,磁场既是能量、磁场既是物质”这些物质特性。但是,或许是由于一种担心,一种对自然界的基本结构似乎太简单(磁力线的单螺旋磁量子)的担心或怀疑,进而都不愿逾越雷池。
《论统一场》 附论十二:《论黑洞》
1、中子星的特性
像一个乒乓球大小(直径38毫米,体积29立方厘米)的核物质,其质量约为20亿kg,其密度与宇宙中的“中子星”的密度相当。
中子星的半径的典型值约为10公里。质量下限为0.1太阳质量,质量上限为1.5--2.0太阳质量。
假如中子星的直径增加10倍,那么,其质量和磁场强度将增加1000倍。因为球体的体积与半径的立方成正比。
脉冲星是有很强磁场的快速自转着的中子星,其能量越大则自旋越快。也即磁场强度越大,其自旋越快。
篮球直径260毫米,体积是9203立方厘米。是乒乓球体积29立方厘米的318倍。如果某一颗中子星为篮球般大小,那么,所具备的磁场强度至少是乒乓球大小的中子星的 318倍。
现代天文科技对星球的发现与研究,均是以星球是否发光为第一感知信息,以星球是否发射电磁波为第二感知信息,以星球是否发射其它射线为第三感知信息,以星球是否发射粒子束为第四感知信息。
中子星是主要由简并中子组成的致密星,也即,依靠简并中子的压力与引力平衡形成的星体。它是脉冲星,周期性地在射电、红外线、可见光、X射线、和伽马射线等波段发出脉冲辐射。
据观测表明,脉冲星的电磁辐射具有很强的方向性,就像灯塔光束一样,使得其自转一周就能给出对应的脉冲图样。
脉冲星是具有短周期脉冲辐射的新恒星。已发现的脉冲星都是银河系内的天体,其距离在100秒差距到2万秒差距之间。大多分布在银道面两旁,有向银道面聚集的倾向。
1秒差距=3.2616光年=206,265天文单位=308,568亿公里。
引力坍缩:恒星 演化到晚期的一种猛烈变化过程。在引力坍缩过程中,恒星中心部分形成致密星,并可能伴有大量的能量释放和物质的抛射。
2、黑洞的基本特征
黑洞:是广义相对论所预言的一种特殊天体。它的基本特征是具有一个封闭的视界。视界就是黑洞的边界。外来的物质和辐射可以进入视界以内,而视界内的任何物质都不能跑到外面,当然包括光线。
早在1798年,拉吉拉斯曾根据牛顿引力理论预言存在一种类似于黑洞的天体。他的计算结果 ,一个直径比太阳大250倍而密度与地球相当的恒星,其引力场足以捕获它所发出的所有光线,而成为暗天体。1939年,奥本海默等根据广义相对论证明,一个无压的尘埃球体,在自引力作用下,将能坍缩到它的引力半径的范围以内。引力半径rg=2GM/cc,式中G为万有引力常数,c为光速,M为球体的总质量。当物质球坍缩到半径为rg,这个球体所发射的光线或其他任何粒都不能逃到rg球以外,这就形成黑洞。对晚期致密恒星的研究证明,存在一临界,就形成黑洞,对晚期致密恒星的研究证明,存在一临界质量MC。当星体质量M>MC,在引力坍缩后,它不可能有任何稳定的平衡态,而只能形成黑洞。
在形成黑洞以前的恒星物质可有各种不同的属性。但是,一 形成稳定的黑洞以后,几乎所有属性都不再能被观测到。只要用三个参数就可以完全表征黑洞的性质。这三个参数是:质量M、角动量J和电荷Q。当J=Q=0时,是球对称的史瓦西黑洞;当Q =0时,是轴对称的克尔黑洞。黑洞的一个重要物理参量是它的视界的面积A,其值为(在c=G=1 单位系):
在黑洞的演化过程(例如,通过与物质相互作用,或黑洞之间的相互作用)中,它的面积总不减少。这称为面积不减定理。它是物质只能进入黑洞而不能跑出黑洞这一特性的定量表述。面积不减定理,类似于热力学中的孤立系熵不减原理。因此黑洞的面积相当于黑洞的熵。在这个基础上建立了黑洞热力学。黑洞热力学的一个结论是黑洞具有一定的温度其值与黑洞的质量成反比。1974年,霍金证明,如果考虑到黑洞周围空间中的量子涨落,则黑洞的确具有与它的温度相对应的热辐射。计及量子效应后,黑洞不再是完全“黑”的了,它也会发射甚至出现剧烈的爆发。寻找黑洞,是相对论天体物理学的重要课题。孤立的黑洞难于观测,因此,观测工 作着重于在双星体系中证认黑洞。目前,认为最有可能是黑洞的天体,是天鹅座X-1。天鹅座X-1是密近双星中的一个星体。它所发射的X射线没有规则的脉冲结构,但却具有短时标的脉动涨落,脉动时标在几毫秒到10秒范围内;它的质量大于5.5太阳质量,大于致密星的临界质量。这些特征都符合黑洞的特性。另外,观测还表明,在椭圆星系M87的核心,可能面质量为90亿个太阳质量的大型黑洞。M87的特征是:在核心处有异常的亮度分布,颜色较蓝,弥散速度也较大。这些都与黑洞模型相符合。按照大爆炸宇宙学,在 宙早期可能形成一些小质量黑洞。小黑洞的温度很高,有很强的发射。有一种模型认为,高能天体物理研究所发现的一些高能爆发过程,也许就是由这些小黑洞的发射及其最终的爆发引起的。
球体的体积与半径的立方成正比。假如,中子星的典型直径是10公里,当其直径增加10倍、100倍、1000倍之际,那么,其质量和磁场强度必将分别增加1000倍、1000,000倍、1000,000,000倍。因此,则极有可能成为奥本海默据广义相对论的证明结果。即,当星体质量 M>MC 时,星体将坍缩、或者是直接形成黑洞。也即,这样的中子星,在自引力作用下,必将坍缩到它的引力半径的范围以内。同时,当中子星的引力成千倍数量级递增时,意味着其体积反而可能会成千倍数量级的递减。因此,黑洞的密度必将远远大于中子星的密度。进一步地,就黑洞类天体而言,其不同体积量级的黑洞,也必然有不同数量级的质量密度和磁场能量密度。
物体的磁场能量强度与物体的质量成正比。全部以原子核组成的星体,尽管其体积微乎其微。但是,其巨大的质量必然使其拥有巨大的磁场能量强度。就是光线经过星球附近时,也要因星球巨大的磁场引力而弯曲,甚至被吸引。因此,拥有巨大引力的黑洞必然吸引它周围的物体,甚至吞噬光线。
近年来,天文科学家对黑洞的研究突破较大。在20世纪末期的几年里,哈勃太空望远镜已经在我们附近的20多个星系里发现了巨大黑洞存在的证据。其中一个黑洞属于我们自己:银河系的中心有一个质量相当于300万个太阳的黑洞。事实上天文学观测的结果好像正在使我们形成这样一种观点,即所有星系的核心区域都存在黑洞超大质量的黑洞不但不是一种罕见的和“不幸的”宇宙病变,反而有可能是每一个星系不可分割的组成部分。可见,黑洞是宇宙的基本特征之一。
《论统一场》之二十 :论 黑 洞(二)
2000年1月,密歇根大学的道格.里奇斯通在美国天文学会的一次会议上提出了一个引起天文学家激烈争论的观点:黑洞首先可能是星系的缔造者。这可能意味着黑洞可以控制星系的形成——这一观点将传统的天文物理学整个颠倒了过来。
超大黑洞曾经只是一种假设,但天文学家现在已经发现并研究了足够多的此类天体,得出了有关超大黑洞的形成机理以及存在地点的一些结论。2000年6月5日,在纽约州罗切斯特举行的一次美国天文学会会议上,天文学家报告说,现在已经发现在遥远星系的中心有至少33个超大黑洞。
得克萨斯大学的约翰.克尔门迪说,现在已经明确,在中央含有巨大凸出部分的大型星系中含有巨大的黑洞,有些黑洞的质量相当于10亿个或更多的太阳。由恒星组成的突出部分较小的星系,例如太阳所在的银河系,则含有较小的黑洞。据认为,银河系中央黑洞的质量大约相当于300万个太阳。
这些研究还表明,中央没有凸出部分的碟状星系,其中心没有黑洞,或者说黑洞太小,无法探测到。克尔门迪说,分析还显示,恒星运动速度较快的星系,更有可能含有体积最大的超大黑洞。天文学家还对黑洞的形成机理,有了进一步的了解。科学家一度对黑洞与星系哪一个先出现有过疑问。克尔门迪说,现在已经清楚了,黑洞与它们周围的星系是同时形成的,黑洞最处是一团气体,而恒星则是从由所处星系中的物质凝聚而成的。
3、黑洞的本质特性
归纳以上天文科学家对黑洞的长期观测与研究的结论,可以明确地知道,黑洞类天体至少具有以下六大特性:1、体积极小、磁场强度极大。2、引力极大,呈向心旋转态势。3、居于星系或者银河系的中央。4、与它们周围的星系是同时形成的。5、恒星运动速度与恒星系中心黑洞的体积(质量、能量)成正比。6、在计及量子效应后,黑洞不再是完全“黑”的了,它也会发射,甚至出现剧烈的爆发。
然而,中子星(脉冲星)类似原子核构成的致密星,却同样地具有“体积小、引力大、磁场强度大”等显著特征。它们与黑洞的最基本特征有些相同。同时,中子星半径的典型值约为10公里,质量下限为 0.1太阳质量,质量上限为 1.5--2.0太阳质量。而黑洞的质量又是与它们周围的星系是同时形成的;黑洞的质量最少也在上百个太阳质量,甚至是10亿个或更多的太阳质量;黑洞又居于星系的中心,甚至是银河系和宇宙的中心;黑洞不仅吞噬一切物质,而且星系中心的黑洞吸引整个星系、银河系中心的黑洞吸引整个银河系中的全部星系为一个统一体、宇宙中心的黑洞吸引整个宇宙中的所有星系为一个统一体。因此,黑洞就是与中子星比较而言的“能量更加特别巨大的”超致密星。
八十年代以前,一些科学家们普遍认为,黑洞往往是由恒星坍缩演化而来。从而可见,恒星坍缩之前就已经具备黑洞的基本属性——强大的引力。当其不断地抛射物质,并在自引力作用下,最终将能坍缩到它的引力半径的范围以内。
在形成黑洞以前的恒星物质有各种不同的属性。但是,一当形成稳定的黑洞以后,尽管一些科学家们说,几乎所有属性都不再能够被观测到。但是,其强大的引力场的存在是显而易见的,是于坍缩之前就已经具备的。因此,恒星坍缩而形成的黑洞,其引力场肯定也不会大于坍缩之前恒星的引力场。
可见,无论恒星坍缩与否,其引力强度的变化不会很大。既然恒星可以坍缩成黑洞,那么,行星也可以坍缩成质量和能量都相对小一些的黑洞。再据粒子乃至星球都必然具备的物磁二重性质,加之黑洞具有不可视的视界的显著特征,以及现代科技并未予以的可靠地、绝对地观察与测量的现状。因此,我们进而可以初步肯定:构成黑洞的物质是核子体,恒星的中心内部物质是核子体,行星的中心内部物质也是核子体,甚至是更加致密的超核子体。
由于构成黑洞的物质是核子体,黑洞具有“体积极小、磁场极强、引力极大”的显著特性。因此黑洞必然吸引它周围的,以粒子为基体的,具有物磁双重特性的一切物体,甚至包括光线。从而形成以黑洞为中心的引力场(重力场),进而成为各个系列天文系统自己的中心。
《论统一场》作者:王达水
二○○一年三月二十四日
于中国衡阳
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