相对论之质能方程的忽悠 在狭义和广义相对论中,质能方程占有突出位置,享受着最多的赞美。从质能方程的产生过程上看,是先有质能互变的创意再想方设法的拼凑编造,爱因斯坦从1905年到1946年作了数次想当然的且粗浅的推论;最终还是相对论建设者作了比较规范的制作,但也不能说是没有逻辑问题的正确结论,况且数学推导正确并不能让物理实际无条件服从。质能方程是一个由已有的动能、动量公式加上相对论质量编造而成,没有任何观察和实验的事实根据,实质就是一个忽悠。质能方程制造一些新概念,如静止质量、运动质量、静止能量、运动能量等根本不合事实和事理,说它是原子能的理论基础更是糟蹋科学的无稽之谈。为此,本文对原子的认识和核能的发现作些介绍,或算作必要的赘述。 一、质能方程是相对论的峰颠 ( 一)相对论者及质能方程享受的顶级颂扬 狭义和广义相对论的创立者爱因斯坦,被许多人尽情赞颂,伟人、天才、巨擘、巨匠、泰斗等尊称登峰造极,其他如著名、伟大、正确、贡献、真理等称颂词也至善至美。具体地代表性评语如:物理学家中,爱因斯坦将位于最前列;他现在是、将来也还是人类宇宙中最有光辉的巨星之一;他也许比牛顿更伟大,因为他对于科学的贡献,更加深入地进入了人类思想基本要领的结构中。另有:质能关系式是相对论所揭示的最惊人的结论之一,可以看成爱因斯坦对人类文明的最伟大贡献。 好奇心是人的天性。正是人们的好奇心,任何标新立异的理论、说法都会引人关注,特别是出现非常见的生涩冷僻数学概念和公式,如协变、度规、李奇张量、黎曼几何等更彰显奇特。相对论的论断有空间收缩、时间变慢、质量变大、质能互变,空间弯曲等,给人们平添了许多难以理解不可思议的神秘感,再面对高深莫测的理论和伟大至最的科学天才,许多人不由自主地匍匐在地纳头便拜。物体的运动速度接近光速,时间会变慢甚至停止,似乎能给人以长生不老的希望而心向往之,未来的宇宙飞船太空航行又给时间变慢提供了可能,因而对于相对论和爱因斯坦,叫你怎能不爱他。 在大多数人对相对论山呼万岁的同时,也有少数人说它是欺世盗名祸害科学的最大谬论。因而人们面对相对论,有维护和反对两种迥然不同的态度;对应的言行可简称为维相和反相,其中维护者又分完全拥护和基本拥护但要改良修正。少数维相者本身在吃相对论饭,大多维相者连相对论汤都喝不着却不懂装懂作附庸风雅。可能是相对论创立者享受的殊荣让人艳羡,也可能是人类顶级天才的学问的魔力,致使不知其然更不知其所以然的还算不上维相的崇拜者涌现多多。
许多人无限崇拜爱因斯坦及相对论,继而爱屋及乌,任何事物,一经打上相对论的标签,都跟随享受崇拜香火,有关著述也被认为非同凡响。因此做以相对论为基础或框架的理论创作,最易被认可批准从而早出快出成果,这就诱使许多人进入这个领域,开发相对论在方方面面的理论指导和实际应用。有识者实话实说,发展相对论的应用是浪费才力物力建造空中楼阁,更严重的是使谬种流传源源不绝。 人们对相对论的时间变慢、空间收缩、质量无穷大、等效原理、空间弯曲、引力场方程等新鲜奇特的论断啧啧称奇赞叹不已,但高度赞美和颂扬还是集中在质能方程上。质能方程也称为质能等效原理或质能相当性定律。吹捧者说它是上世纪30年代开始蓬勃发展起来的核物理学的理论基础;说它为核能的释放和利用开辟了道路;说它使人类进入从用火以来一个新的能源时代;…… (二)相对论的指导思想 人们做事开初的设想或计划,可谓指导思想。创建相对论,也会有一个指导思想。爱因斯坦创立相对论与他接受马赫的相对观点密切相关,然而马赫对牛顿的批判有正确也有错误。相对论名称就是相对事物的集中体现。在相对论中,先制造一个无理无实的同时的相对性。以这个相对性为开端,建立起包括多种事物相对的理论。这种相对与马赫的相对思想大相径庭,难怪马赫在他的的思想被相对论者尊称为马赫原理也不承认相对论。 相对论的指导思想是:除光速外一切事物都是相对的。于是,有的事物找不出相对的现象,便想方设法地制造相对,颇有有条件要相对,没有条件创造条件也要相对的顽强精神。在相对论中,什么奇迹都能发生,如物体的运动速度极大甚至达到光速时,空间会缩短甚至零长度,时间会变慢甚至停止,质量会变大甚至无穷大。这些胜似神话的谬论屹立不倒皆因相对论打着科学的旗号,使其编造的现代神话显得比古代流承下来的传统神话实际,因为科技总在发展,即便现在无法体验,也说不定科技进步将来能够实现。 相对论在静止与运动的事物现象中作文章,在有联系的事物间的相互转化上作文章。相对事物就是变化的事物。在相对论中,用几个说不上数学意义也说不上物理规律的公式一变换,就使宇宙中客观的空间相对了,非客观存在的时间相对了,物体的质量相对了,还有什么是相对的呢?人们通常认为质量守恒定律和能量守恒定律是两个不相关的定律,表示物质和能量各自不同的规律。由于相对论对事物的认识和描述在相对上,两个独立的定律不能令相对论建立者满意,打破两个定律,让它们相对变化或另起炉灶制造一个新定律,不就是新的发现吗? 宇宙的基本元素是物质与空间,再有是物质产生的能量。由于宇宙的认识和描述产生于人类的观察、实验和思维,因而又产生了主观事物――时间,因而扩大的宇宙基本元素,是物质、空间、能量和时间。若再寻找或变换为相对的事物,能量就在劫难逃。物质需要有多少的量度,也就有一质量的概念,并以质量代表物质。质量与能量与别的事物不同之处,在于物质发出能量,能量不能发出物质。但那是相对论以前的传统认识,何不来个质量与能量的互变,让质量变能量,能量变物质呢。于是,质能方程便被炮制出来。 ( 三)爱因斯坦编造质能方程的过程 1905年,爱因斯坦在《论动体的电动力学》论文中,用相对论的基本假设和洛仑兹变换,推导出电子的相对论动能公式: W= mc^2[1/( 1-v^2/c^2)^(1/2)-1]。 式中,w为电子的动能;m为电子的静止质量;c为光速。 同年,爱因斯坦在《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》论文中,认为用麦克斯韦电磁能方程(光波)加上相对性原理推出一个他认为非常有趣结论。设一组平面光波对一坐标系具有能量,再引进一个对坐标系作匀速平行移动的新坐标系(即洛仑兹变换)得物体在动参考系的动能k0与静参考系动能k1之差: K0-k1=L[1/(1-v^2/c^2)^(1/2)-1]。 式中c为光速,L为辐射能。将上式中的根式作泰勒级数展开,推出略去第四级以后小量可得辐射能的简化公式: K0-k1=Lv^2/2c^2)。 爱因斯坦说:“从这个方程可以直接得知:如果有一物体以辐射形式放出能量,那么它的质量就要减少。于是我们被引到这样一个更加普遍的结论上来:物体的质量是它所含能量的量度,如果能量改变了,那么质量也就相应地改变。”他估计:“用那些所含能量是高度可变的物体(比如用镭盐)来验证这个理论,不是不可能成功的。”又说:“如果这一理论同事实符合,那么在发射体和吸收体之间,辐射在传递着惯性。” 从原文中公式推导方式和过程来看,完全是刻意拼凑生编硬造。特别有问题的是开初制造相对论动能公式,后来发展为质能方程。这样的公式就能使物质辐射能量造成质量减少,简直是开科学的玩笑。需要指出:科学研究以观察和实验为基本手段,要先取许多种物质,分别测出不同情况下的质量和放出能量,最后总结出质量和能量变化规律的关系式。爱因斯坦用思想试验假设情景和事物,然后将假想的事物当真事作出公式,最后说物理实际的变化遵从他的公式,这不令人贻笑大方或属运气造化。 爱因斯坦的论文中,反复地试图把能量与惯性联系起来。如1905年的《物体的惯性同它所含的能量有关吗?》,1906年的《重心运动的守恒原理及能量的惯性》,1907年的《论相对性原理所要求的能量的惯性》。伽利略和牛顿的惯性理论有不完善处,但也是明确的,没有惯性与能量的任何瓜葛。爱因斯坦说物体惯性依赖于它所含的能量,显然依据他所推崇并称之为马赫原理中的这样表述:物体的运动是相对运动,速度、加速度也是相对的;物体所表现的惯性是宇宙中其他物质作用的结果。 惯性是物体的固有属性,即物体自有的不可改变的特性;能量是物质中产生的作用源泉。一般地,惯性联系物体,能量联系物质;惯性在物体的运动形式上,能量在物质的作用本质上,二者没有交换和作用的联系。爱因斯坦将能量在物质中传递,说成“发射体和吸收体之间,辐射在传递着惯性”,这根本不通,不知道这位伟人把惯性当做什么。或许,当时说的惯性是指惯性质量。 直到1946年,爱因斯坦还在用新的方法推导质能方程。他在《质能相当性的初浅推导》一文中,继续引入狭义相对论假设,再加上动量守恒定律、辐射压的表示式、光行差表达式继续编造自己定义的“质能相当性定律”。 这时的质能方程推论依旧凭一个虚无缥缈的思想实验。在虚拟的世界中有两个作匀速运动的平台(好坐人观察),它们之间的空间中有一个自由漂浮的物体,空间中有两个辐射束向物体运动并发出辐射能;然后说辐射能携带了动量,再将此动量乘光行差角正弦值变为与物体运动方向相同的分动量,又写出物体吸收辐射能前后变化质量的动量,轻松编造出ΔE=Mc^2。他最后总结:“质量改变直接与能量吸收成正比例。如果选择适当的M和E的单位,我们可省略Δ,得到质能相当公式的熟悉形式:E=Mc^2。”这个公式即常用的质能方程,但推论过程不被看好也不被展示。 二、质能方程的现行推导及意义 (一)质能方程的规范推导 爱因斯坦从微观电子扩展到宏观物质;从电子相对论动能到物质动静质量的能量差,再到加入辐射能和运动能量与静止能量的差,可谓煞费苦心!今天人们看来,爱因斯坦在多篇论文中推导的质能方程都难以自圆其说。特别是《质能相当性的初浅推导》本末倒置,将本来目的表示物质中有能量或辐射出能量变为物质吸收能量。于是有相对论建设者作的理论规范化的推导。下面是代替原制造者所作堪称标准的质能方程推导: (1)根据能量变化对物体做功列式。设外力F作用在静止质量为m0的质点上产生位移dS,物体能量增加dE=FdS。 (2)把力做功和物体速度v变化联系起来。用力对物体的冲量等于物体动量的增量:Fdt=dP。 (3)取dE=FdS和Fdt=dP两式变换。由于v=dS/dt,故dE=vdP,再变为dE=vd(mv)。 ( 4)展开微分d(mv),得dE=v^2dm+mvdv。 (5)将相对论质量公式m=m0/(1-v^2/c^2)^(1/2)平方,得m^2(c^2-v^2)=m0^2c^2,再微分dm/dv,得(c^2-v^2)dm=mvdv。 ( 6)联立(4)(5)两式,得dE=c^2dm。 (7)对(6)式积分,取积分区间质量从静止质量m0到运动质量m,得E=mc^2-m0c^2。 ( 8)对(7)式取变化量,得质能方程ΔE=Δmc^2。 由于爱因斯坦把m0c^2叫做物体的静止能量,把mc^2叫做运动能量,分别用E0和E表示,则E0=m0c^2,E=mc^2。 今人的质能方程推导,利用牛顿力学的动能与功、动量定理代换,又加入相对论质量、又作平方、又作微分、又作积分,这样不择手段地使用数学变换,数学逻辑说得通吗?就算说得通就符合甚至决定实际问题吗? ( 二)对质能方程的分析评价 质能方程是什么?只是一个正比例函数,物质的能量与质量成正比。质能方程中光速不是说物体的运动到了光速所具有的能量,光速平方是个常数,只有表示物质的能量随质量增大而增大的比例系数的意义。 质能方程的制造用动能和动量公式为主要原料,但质能方程中的“动”没有快慢的要求,好像非静止状态就可以。每秒1米的速度和每秒30千米的速度都是运动,但这两种不同速度的运动产生的结果相同。因而质能方程中不论小动大动的“动”,只是动能和动量的名义需要,公式的使用价值与“动”没有关系,所使用的新概念动质量和动能量名不副实。 质能方程的意义表述叫做质能相当性。质能相当性的实质,是质量相当于能量,能量相当于质量。这种“相当于”,也明白无误地表述为质量可变为能量,能量可变为质量。一把火的能量,在可以是木材也可以是煤炭的情况下,你怎么让他相当质量,相当谁的质量。可以是电灯也可以是火炬的光能,你又相当谁的质量或何种物质质量。质能方程的解释试图将各种能量集合统称总能量,不过是有名无实的大杂烩。事实上,没有某块物体上同时集中各种能量。 由于非具体的虚拟物体无法确定静止或运动,或者说它静止就静止,说它运动就运动,那只好把质能方程中的静止叫做相对论静止。相对论静止的物质没有动能有辐射能,运动的物质同样有辐射能,而且辐射能无关物质的运动还是静止。辐射能是什么能,应该不是性质能而是效果能,就是说不管哪种能量,只要它对外辐射就可叫做辐射能。这个辐射能具体的能量是什么?主要可能是内能放出的热,有放射性的物质再算上它的射线能,但实际上并没有见到地球上的实在物体有多少辐射能。 质能方程虽然也涉及放射性物质但不涉及原子结合能(原子裂变有能量放出在1938年发现)。虽然爱因斯坦在某论文中提到镭盐,但也是欲将当时新发现的放射性包括进所谓的辐射能而已。根本没有也不能有深入物质内部挖掘出蕴藏能量的意思。若物质能转化为能量,能量也辐射掉了,岂不是物质彻底消失了,不用说不符合质量不灭定律,于事理上也说不通。物质的内能是物体内分子的运动,物质吸收能量内能增大,辐射能量内能减小,对应的分子运动加快和减慢。这已经是符合事实的解释,哪有什么质量增加或减少。 不同的物质有不同燃烧值,物质的质量乘以燃烧值等于物质的热能。同一质量的物质因不同的燃烧值有不同的热能;同一燃烧值物质因质量不同有不同的热能。煤炉上烧一壶水,煤炭燃烧质量消失了,但不是变为能量消失,而是变为煤灰和二氧化碳等非煤炭物质;水温升高几十度内能增大了,但没有增加水的质量。这种物质与能量的关系很简单并符合事实,人们认为很平常也不很在意。而质量乘以一个巨大系数的质能方程,是一个很简单且浅薄的公式,竟能让许多人深信不疑无限崇拜,怎么说呢,只能说大千世界无奇不有! 质能方程的“质”是不管什么种类的物质,只要质量相同,能量就相同;或者说物质的能量只与质量有关,与物质的种类无关。质能方程中的能量即不是物质的动能也不是物质的内能。因为物质的动能即与质量的大小有关又与物体的运动快慢有关。物质的狭义内能只是粒子的运动或振动,能量较小一般不计。物质的广义内能的与物质的种类有关,对于化学能来说,一千克水和一千克汽油的能量差距巨大;对于核能来说,一千克氢跟一千克铀的能量相差4倍(据有关材料,同质量的核裂变能和核聚变能分别是化学能的250万倍和1000万倍)。质能方程的能量是什么能呢?值得维相者发掘。 说质能方程是核能的理论基础,是将虚拟事物向实有情况粘贴挂靠。这都是相对论崇拜者所为。爱因斯坦所作所为值得肯定的是:没有贪天之功为己有,说核能与他的质能方程有关。质能方程与核能风马牛不相及。核能的理论基础就是一个物质的质量乘一个系数,也太稀松平常了。科学上探索原子的奥秘,是研究物质究竟由什么构成,构成原子的粒子究竟什么样,有什么结构和性质是否还能分为再小的粒子。这种探索与质能方程的存在与否根本无关,实际上没有一个科学家是为了验证这个公式才去研究原子及核能。 本来,爱因斯坦的本意是质量可变为能量,能量也可变为质量,抛弃或排挤了质量守恒定律。爱因斯坦在《相对论的意义》中说:“质量与能量实质上是相象的;它们只是同一事物的不同表示。物体的质量不是恒量;它随着物体能量的改变而改变。”维护相对论者总要想方设法掩盖相对论的谬误,如说“质能方程并不违反质量守恒定律”。难道这掷地有声的“物体的质量不是恒量;它随着物体能量的改变而改变”,不表示真的改变是说着玩的? 三、质能方程中其他概念的问题 ( 一)静止质量不静止 地球既有自转又有公转;地球又随太阳运动;太阳系又随银河系运动。宇宙中哪里有静止?以地球为参考系,地面上不动的物体是静止的,反之是运动的。如果以太阳系为参考系,地球在绕太阳运动,地球上物体不论相对地球静止还是运动对太阳都是运动的。宇宙空间中任何物体都在运动。所以说静止是相对的,运动是绝对的。 一个物体相对地面没有移动可谓相对地面静止,原因是地面承载物体。因此说物体静止,一定是这个物体相对其承载物的静止,而物体的承载物时有静止(承载物相对地面而言)但主要是运动,比如货车和货物所处的情况。空间中两物体作同方向同速率的运动,两物体相互保持静止状态,这种情况若存在只能是暂时的或受控制的人造物体,不可当作普遍常见的事物。一切物体都在运动,因而静质量与动质量之分站不住脚。可以看出,静质量与动质量说法,是相对论者要将物质的能量分静质量能量和动质量能量定的基调。 在忽略物体运动与外界摩擦生热的条件下,物体的内能与物体静止或运动无关。说质能方程表明物体相对于一个参考系静止时仍然有能量应该指内能。若指内能就用内能概念就可以不必分静止还是运动;若不指内能生造出一个物体相对参考系静止就有静止能量,相对参考系运动就有运动能量,那么这个参考系是运动的怎么解释?比如运动的货车中的物体相对货车静止,但是它随货车一同运动,这个物体算静止还是算作运动?物体上能量算静止能量还是算运动能量? 判断别物体静止或运动的物体或物体系统叫做参考系。判断地面上运动物体的位置可设地面为静参考系;判断在一个运动的物体内还有更小的物体运动要将运动物体设为动参考系。许多对地面运动问题不须设参考系。参考系是客观物体加虚拟坐标系构成的主观事物,因而任何一个参考系都依托实在的物体,所以一切参考系都是运动的,任何相对参考系静止的物体也都是运动的。相对论就是喧宾夺主拿参考系说事,将本来运动问题的配角变为主角,用虚拟的参考系臆想推演出假大空理论。质能方程中空泛的无实际意义的物质,相对谁静止或运动都无意义,或者说这是虚拟物质相对虚拟参考系的静止或运动。 (二)运动质量无变化 不用相对论质量概念,但事实上质能方程的推导过程存在着掩饰不掉的相对论质量,不提它非但不能解决问题,反而欲盖弥彰。所谓相对论质量,就是物体运动速度加快质量变大。若问质量为什么变大,相对论回答是洛仑兹变换的决定的。 洛仑兹变换的产生,是用三个杆扎成一个表示长宽高的框架充当坐标系,让两个这样的坐标系,一个静止一个运动,再让一个光信号从静止坐标系原点出发,追上动坐标系中的某一个位置;光信号再按相反方向传播完全应用相同的考虑,弄出两组公式变换化简组成新的公式。至于坐标系为什么运动,如何保证它在静坐标系的X轴方向直线运动?全凭主观设定。就这样用数学概念坐标系和和物理的光信号制造出几个公式,然后命令时间、空间、质量等都服从这几个式子,简直是污辱人类的智力。物理世界的惯性系是相关物体上建立坐标系,那是客观实在的物体变为主观概念;而洛仑兹变换却是将主观的想象幻化为客观实在的事物,再从虚拟的事物中实验出原理或定律。洛仑兹变换归属什么范畴,即不能归属物理也不能归属数学,充其量归属于虚拟事物或法术。相对论质量说来自于洛仑兹变换,似乎名正言顺有根有据;然而,洛仑兹变换是荒谬的,结在这棵荒谬之树上的果子必然是荒谬之果。 爱因斯坦不满意相对论质量概念,可能缘于相对论质量无穷大时,光速平方无法比拟质量无穷大,再乘个光速平方没多大意思。爱因斯坦用级数展开方法化解洛仑兹因子;理论规范化者作质能方程推导时对相对论质量表达式作了平方化解洛仑兹因子,结果导致运动速度消失不能使质量变大。所以这里的相对论质量没有产生质量变大效应,甚至显示不出与静质量有什么区别。在这种情况下,给质量换个马甲即用运动质量李代桃僵或许是无奈的选择,但意图还是维持忽悠,把忽悠进行到底。 牛顿力学依据重力和惯性力测定物体的质量,将物质的质量分为引力质量和惯性质量,是两种确定质量的方法造成的。虽说两个概念,但在应用上并不做区别,一般力学问题只用“质量”概念。引力质量测定时物体是静止的,惯性质量测定时物体是运动的。质能方程将质量分为静止质量和运动质量,能不能说静止质量对应引力质量、运动质量对应惯性质量?除此之外,在《论动体的电动力学》中还有“纵质量”和“横质量”的说法,但维相者一直讳莫如深。运动质量起初叫做相对论质量,由于爱因斯坦主张使用动质量概念,后来人们也就遵从了伟人意愿,使用运动质量概念了。 将物质的质量分为静止质量和运动质量,就是说物质静止时有一个质量,运动时又有一个质量。皮之不存毛将焉附,没有具体的绝对静止的物体,哪有什么静止质量。对于抽象物质,说其静止或运动都没有实际的意义,因而运动质量说同样不能成立。若对于实在物体,在质量前加上运动二字实属画蛇添足多此一举。 物质的质量因速度而变化,那么速度是自变量,质量就是个因变量,质量就是速度的函数。这就是相对论的质速关系,然而在设定运动质量概念后,质速关系式倒与物体运动的快慢无关,岂不咄咄怪事。若速度极快的物体的质量增加了很大,相对地面静止物体的质量没有变化,静止和运动的物体都属于惯性系,而狭义相对论的所有惯性系的物理规律相同在作自我否定。 ( 三)光速平方是什么 质能方程的表达式为能量等于质量乘光速的平方。质量代表物质且不论何种物质。质量乘以光速的平方是表示质量乘以一个巨大的系数还是表示某质量物质与光速有什么关系,这可能连质能方程的制造者也说不清楚。 其实,质能方程中的光速的平方没有什么特殊意义,与物质质量没什么关系,与物体的动与静也没有关系。质能方程中的光速不表示物体的运动速度能表示什么呢?爱因斯坦在《质能相当性的初浅推导》中的质能方程的推论,简略取其大意为:x轴方向辐射束向一物体发射的辐射能E所携带的动量等于E/c;由于物体以速度v沿垂直于x轴的z轴方向运动,根据光行差原理,物体上吸收辐射的方向与x轴有一交角α,由α角取正弦v/c;两式中的c均为光速,将两式相乘,得z轴方向的动量Ev/c^2从这里可以看出,光速c仅是辐射能的速度或者说辐射能动量中的速度,光速平方由辐射束能量E所携带动量的光速与辐射能光行差角的正弦比值中的光速相乘而成。 规范的质能方程的推导,开始用动能等于力做功,再将功转化为动量,这其间并没有对速度大小有特别的要求。突然间加入的相对论质量表达式里有光速的平方,也没说物体的速度有多大,而又通过平方再微分积分变换,光速的平方作为常量没有丢失而保存到最后。这个光速平方只能在质能计算中表示物质的能量巨大。这个巨大能量在物质什么状态下发生,需要什么条件,都没有具体的要求。质能方程中的光速指所谓辐射能运动的速度。这可以看出辐射能就是电磁波,任何自然的物体都要向外发射电磁波,但它的能量极小基本上都要忽略。 光速是光传播的速度。光在不同透光介质中传播有不同的速度,不同频率的光在真空中传播速度不变且速度最大。这是普通物理学中对光运动的描述。相对论同样也应用真空中光速不变还应用光速是运动最快的速度。有的反相对论者,总爱在光速不变上作文章。其实这在舍本逐末追究难以验证的细节,因为即使光速有变,对相对论的成败都没多大影响。若用光速问题推翻相对论,关键在有物体或粒子的速度超过光速,这好像是不可能的。 相对论将光速设为不变的恒量,因而光速是个常数,一个常数的平方还是一个常数。既然光速不变,何苦用光速平方作摆设,干脆用一个终级常数就得了。质能方程中的光速平方,实有连唬带蒙之嫌。将光速单位取米/秒,用9乘10的16次方( )作系数多么简捷明了。若这样,将质能方程写成E=M乘系数(E=M )不比看着好看实无他用的符号形式的光速平方更好用吗? (四)质量亏损有问题 质量亏损的定义:组成原子核的所有单个质子与单个中子质量的总和与原子核质量之差。这就是说,原子核的质量总是小于组成该核的全部核子独自存在时的总质量,这两者的差额叫做质量亏损。怎样解释这个质量差呢?人们很容易想到质能方程,将它当做现成的说明书何乐而不为之。然而事情不会那样简单,若真有质量亏损,里面肯定有尚未认识的问题和规律,对此不去作实事求是的探讨和揭示而利用与己无关的另类理法,好比捡别家的鸡毛丢掉了自家的鸡;或许,这家本来就没有鸡。 人们常说“核的质量比核子结合前的质量和所减少,是因为核子结合成原子核时要放出结合能。根据质能方程可知,核子放出的结合能为质能方程的E=mc^2”。这是为所谓的质量亏损制造验证来安排现成的归宿,根据质能方程实则等于无根据。质能方程中能量用的是物质的辐射或吸收的普通能量,到这里无差别地换为特殊的核子结合能,是肆无忌惮的偷换概念或将两种不同的概念混同。物质辐射或吸收能量,是物质卸载或承载的能量,而结合能是物质微观的基本单元(元素)构成的能量,二者不可同日而语混为一谈。 关于质量亏损,一方面说“由爱因斯坦的质能方程可知,当一个系统能量有释放或吸收必伴有质量改变”。另一方面说“在核反应中仍遵循质量守恒和能量守恒,所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或者质量转变为能量”。这是自相矛盾的两种说法,再善于狡辩也没用。质量消失或转变为能量不算质量的改变,那么质量改变是指什么呢?难道质量改变是指此质量变为别质量或质量仍存在就是不被人们发现,变成暗物质了?这倒是维相者值得考虑和研究的绝好课题。 质量亏损说明确表示质量亏损不是核子个数的减少,核反应中核子个数是不变的。怎样解释这个亏损呢?“物体的质量应包括静止质量与运动质量,质量亏损是静止质量的减少,减少的静止质量转换为和辐射能量相联系的运动质量。”这种解释若说有逻辑性,须要在所谓的静质量和动质量的事实成立的条件下。然而,静质量与动质量说凭空捏造,将物质的质量变为假想的不同属性的变量,既不合乎事实也不合乎逻辑。 “辐射γ光子的动质量刚好等于亏损的质量,即核反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒。”这显然是想当然的空话,核子裂变或聚变时,放出多少γ光子,谁准确无误的测量过?1932年用带电粒子射锂原子核得出所谓质能亏损并验证质能方程就算歪打正着也绝没有精确可言,实际所谓精确验证之说本身就是问题,不能排除蓄意制造伪证之嫌。 注:本节引号内的话引自网络。 四、物质与能量 (一)能量属于物质 物质是构成宇宙中一切事物的基础。物质的状态可分为固态、液态、气态、等离子态、中子态(实验室中还没有出现)等形态。物质按不同事物特性有许多分类:按化学分,有单质和化合物、纯净物和混合物、金属和非金属、有机物和无机物等不同种类的物质;按物质成因分类可分为天然物质和人工合成或制造的物质等等。 不计化学能,物质上的一般能量主要是内能和动能。地球上物体吸收太阳的光和热使内能加大温度升高,当周围环境的温度降低时,要放出热使内能减少。当这块物体投放到远离地球的太空中,要继续放出热直到将吸收的能量放完,最终剩下自身固有的最低内能。物质的动能不在运动中释放,而是在运动受到阻碍时释放,这就是说动能在物体的运动状态改变时表现。 能量从物质中产生并传递,没有与物质无关的独立存在的能量。物质的运动具有动能;物质的重力和弹力作用及趋势因物体具有重力和弹力势能;物体受到撞击、挤压和摩擦等作用使物体产生内能;物体的燃烧使物体产生热能。物质外部作用产生和吸收能量快慢和多少,与物质的种类有关,而一般意义的物质与能量不计物质种类。有物质存在,就有能量就存在,当然对具体的物质而言,因不同的环境和情况能量性质不同。一个物体,在地面上静止和运动的物体均有相同内能(忽略环境温差和摩擦升热),这个物体运动了其上的能量是内能加动能,而地球人实际应用这个物体能量只用动能不须计内能。 质量是物质多少的量度。质量本身没有独立名分或特定的性质,它只是物质的代名词。质量和能量是两种性质不同的物理量,质量不分种类无所谓转化,不能说一种物质的质量转化为另一种物质的质量,也不能说转化为能量;能量分种类,某种能量能转化为别种的能量,但不能转化为质量。能量的辐射是物质能量的减少不是物质的质量减少;同理,能量的吸收也不能使物质的质量增加。 经典力学并没有将质量与能量视为相互独立没有关系的。学过物理学的人都知道,物质是能量的载体,根本没有不依赖物质载体独立存在的能量。能量是一种事物但不能作为一个独立的事物而存在,它总依附物质。空间中运动的能量,是物质辐射的以电磁波形式运动的能量。物质守恒定律和能量守恒定律是分别描述物质和能量的变化规律,但这是从物质变化和能量变化的角度出发,而不是将二者截然分开为独立的两种事物。相对论者说经典力学中质量和能量各自独立,是为相对论的质量与能量互变作铺垫而捏造的不实之词。质量与能量的关系,不是一个问题的两面,而是主体与从属的关系。 相对论产生前,质量守恒和能量守恒两个定律早已被人们所掌握,对人们认识和利用物质及能量的意义重大。物质能从一种形态变为另一种形态存在,能从一种特性的物质变为另一种特性的物质而不消失。能量守恒定律,从能量转移和转化的角度出发,阐明能量的变化规律,这并没有将能量看作无关物质的独立事物,而是不提物质不影响能量的问题的研究和解决,既不产生岐义又使描述简捷。能量守恒定律成立于封闭系统内,某种能量转化为别种能量表现为这种能量的消失别种能量的产生;但是在开放的空间,能量的传播和转化要损耗甚至消失的。 (二)物质和能量的规律 物质守恒定律:物质不能凭空产生或消失,物质从一种形态转变为另一种形态,但物质的总量不变。能量守恒定律:能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。 这两条定律单独从物质或能量的变化规律描述,没有表示物质与能量的联系,能量从哪里来到哪里去,能量与物质地位平等吗?此等问题不算太复杂但需要理顺。因为正是物质与能量的关系上还存在理论欠缺,也就给相对论者制造无用当代贻害后世的质能方程留下了空子。 我们批判相对论及质能方程,就要清除质能方程在物质与能量的关系上对人类的糊弄和愚弄,同时在物质与能量关系或联系上作出新的认识,为此本文提出物质能量定律: 物质能量定律一:物质总要保持最低能量状态,当它自身产生或吸收外界能量要辐射放出。物质能量定律二:物质的原子和电子的运动不能完全停止,因而物质的最低能量状态的温度要高于绝对零度。 物质能量定律三:物质最基本的能量是核能,它是自然界一切能量之源。 定律一是说物质自身产生或吸收的能量,总要辐射出去,在没有环境的能量输入时物质能量的辐射要达到最低状态。定律二是说能量的最低状态的温度要高于绝对零度,因为原子核与电子不能完全停止运动,自然的物质不能达到绝对零度,所以尚有3K温度,但不是所谓的宇宙大爆炸余烬。3K温度在物质上,在空间的是物质最低能量辐射的微波,空间本身是没有温度的。定律三是说核能是自然界一切能量的源泉。地球上的风能、水能、等各种能量均来自太阳能,而太阳能是恒星核能的辐射。 新元素的产生在于核能爆发;物质的构成在于引力与核力。物质上的核能需要特殊的极端的条件,因而一般说物质自身的能量不包括核能。这里所说的核能专指原子裂变能和聚变能,放射性能量属于广义的核能但一般不看作核能。物质上的电能是原子的电子之能,电靠自然力的作用产生或人工技术产生(实际是别种能量的转化)。物质的自身能量有原子放射性还有外力作用导致持续或反复形变产生能量;物质还从别物体吸收能量。不管自身产生的能量还是外界输入的能量,物质总要辐射放出。除核能外,物质产生和吸收的能量都有限,不存在物质有极大的能量或者说符合什么质能方程。 质能方程的能量计算值是一个巨大的数,而现实中只有核能以很小的质量有巨大的能量,于是人们将质能方程与核能联系起来,进而把质能方程是核能的理论基础的说法甚至当做一面不倒的旗帜。其代表性的说法是,“质量公式最著名的应用当属为制造原子弹提供理论基础”。由于许多人对核能方面的知识缺乏了解,也就跟风随众人云亦云,致使谬误的论调以讹传讹。 五、原子能与质能方程无关 (一)原子论 人类是思维的高级生物,总要探索宇宙万物的起因和组成。古代希腊人把气、水、火、土并列为世界的四种基本物质元素。我国古代的五行学说认为,万物是由金、木、水、火、土五种基本元素组成的。这种物质由几种元素组成说后来被一种基本元素组成说所代替,一种元素组成也有多种说法,但最有价值的是原子说。其中的代表说法是古代德谟克利特的原子论和近代道尔顿的原子论 。 古代(大约公元前450年)德谟克利特的原子论认为:一切物质都由原子组成,原子是最小的物质微粒,是不可再分的;不同原子无质的区别而只有大小、形状的差异;无数的原子在无限的虚空中运行;原子永恒地存在,且没有起因。原子一词就是德谟克利特创造的。 近代(1804年)道尔顿的原子论认为:物质的元素是由非常微小的、不可再分的原子组成,原子是不可改变的并保持自己的独特性质;同一元素的所有原子的质量和性质相同,不同元素的原子质量和性质不同;不同元素化合时,只有以整数比例的元素的原子相结合时,才会发生化合,在化学反应中,原子仅仅是重新排列,而不会创生或消失。 德谟克利特的原子论是哲学意义的理论。道尔顿的原子论是科学意义的理论,也叫做原子模型。随着科学研究对原子认识的进步,以后又有行星结构模型、中性模型、实心带电球模型、土星模型、葡萄干蛋糕模型等多种理论,但最终以卢瑟福的太阳系原子模型,玻尔氢原子能级原子模型被认可。 (二)认识原子 理论的猜想要靠大量可重复的实验验证。从道尔顿科学意义的原子论,到实验确认原子的存在及结构经过很长时期。关于原子的猜想远在发现原子之前,但没有人认为是有了原子论才有原子的研究或原子论为原子研究打下了理论基础。 1897年,汤姆逊发现电子。汤姆逊发现,阴极射线(1869年希托夫发现真空管内金属电极在通电时其阴极能发出射线)是一种粒子流,一个粒子的质量只有氢离子的千分之一。汤姆逊将其命名电子。电子是从阴极内释放出来的,而这种阴极则是由金属原子组成,可见电子是从原子中放出来的。 1909年,卢瑟福在用氦离子轰击金箔的实验中得出结论:原子中大部分质量和正电荷都集中在位于原子中心的原子核当中,电子则像行星围绕太阳一样围绕着原子核。 1913年,索迪在对放射性衰变产物的实验中,发现对于元素周期表中的每个位置,往往存在着不只一种质量数的原子。在这之前,有人创造了同位素一词,来表示同一种元素中不同种类的原子。 1919年,卢瑟福发现质子。他在1920年还猜测可能有一种电中性的粒子。卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子,结果发现有质子从氮原子核中被打出,而氮原子也变成了氧原子。 1932年,查得威克发现中子。在1930年,有人做α射线轰击铍-9时,产生一种电中性,拥有极强穿透力的射线,最初被认为是γ射线;同在1932年,居里夫妇首先发现这种射线能从石蜡中打出这种粒子,但误认为是质子。 至此,人类对原子的认识基本完成。原子是由质子、中子和电子构成的。原子核是由质子和中子构成的。最简单的氢原子核只有一个质子,原子核中的质子数(即原子序数)决定了这个原子属于何种元素,质子数和中子数之和称该原子的质量数。 (三)发现原子能 1、放射性 发现原子中有能量,是从发现原子的放射性开始。 1896年,贝克勒尔发现了放射性。这一发观与前一年伦琴发现X射线密切有关。 在X射线发现不久,贝克勒尔为检验荧光物质能否放出X射线而发现了铀元素的放射性。 1897年,玛丽。居里开始致力于放射性研究工作。她认为铀不一定是唯一能放出射线的元素,并且很快在当时己知的一些元素中,发现了“钍”也可发射类似于铀放射的射线,强度也相近。 1898年,居里夫人和丈夫皮埃尔·居里先后发现了在沥青铀矿物中还有两种未知的放射性元素。居里夫人称第一种元素为钋;第二种元素被称为镭。“放射性”一词,也是由居里夫人首创。 放射性发现后不久,在许多人的共同努力下,发现了各种放射性元素所放出的射线中共有α、β和γ三种射线。其中α射线是氦原子核 (又称α粒子);β射线是带负电荷的电子流;γ射线是电中性的波长最短的电磁辐射,与可见光与X射线同属电磁波。γ射线贯穿力特别强,是一种能量高的电磁辐射, 放射性元素放出这三种射线的过程,分别称为α衰变、β衰变和γ衰变。一种放射性元素或者发射α射线或者发射β射线。发射α射线的元素变成周期表中居于前两位的元素,其质量减少4(因放射出氦原子核);发射β射线的变成周期表中居于下一位的元素,质量不变。伴随着α或β衰变,常常会放射出γ射线,γ射线不会引起元素在周期表上位置的变化,只是释放该元素原子内部的能量。 2、核裂变及聚变 核裂变按分裂的方式可分为自发裂变和感生裂变。自发裂变是没有外部作用时的裂变,直白地说裂变物质达到一定质量时就会发生核反应。原子弹原理就是将单体小于临界质量隔离开的多块铀用炸药爆炸合并到一起,使整体大于临界质量而产生核能爆发。 1934年,费米等人用中子照射铀,企图使铀核俘获中子,再经过β衰变得到原子序数大于铀的超铀元素。以后几年许多人做了这种实验,然而不同的研究者得到了不同的结果,有人说发现了超铀元素,有人却说得到了原子序数小于铀的镭和锕。 1938年,哈恩和斯特拉斯曼做化学实验来鉴别这些放射性产物,结论是所谓的镭和锕实际上是原子量远比它们小的镧和钡。哈恩请教先前的合作者梅特涅。梅特涅分析试验结果后指出:质子的增加使铀原子核变得很不稳定,从而发生分裂。以后哈恩经过多次试验验证,终于肯定了这种反应就是铀的裂变。 1940年,彼得扎克和弗廖罗夫观察到铀核会自行发生裂变,从而发现了原子核的自发裂变。 1942年,美国科学家在研制原子弹的过程中,推断原子弹爆炸提供的能量有可能点燃轻核,引起聚变反应,并想以此来制造一种威力比原子弹更大的超级炸弹。1952年,美国进行了世界上首次氢弹试验。 同年玻尔和惠勒系统地研究了原子核的裂变过程,为裂变理论的打下基础。以后又经过许多科学家的努力,直到1967年才比较完善但还不能说已彻底解决核裂变理论。 从发现放射性到利用原子能,经过近50年时间,经过无数科技人员的努力,上面提到的人是科学家的代表人物,是真正的科学巨匠。若说他们的成就是因为有了质能方程作理论基础或为了验证质能方程而研究,那是对他们的英名和业绩的亵渎和轻蔑。 结束语 狭义相对论与广义相对论两个互不兼容的理论,都建立在假想的情景基础上,借助于数学坐标系和物理概念再加上光(相对论的物理实在只有光),编造出的没有实际问题和客观事物为基础的荒谬理论。若说它是一门物理学问,也只能划归为虚拟物理学,它描述的世界也是虚拟世界。可能也真应该建立一门虚拟物理学,将许多虚拟的理论都包括进去。 狭义和广义相对论的所有论断都不成立,或者说爱因斯坦的工作中没有任何一个概念会很牢固地站得住的。这些论断主要表现在同时的相对性、洛仑兹变换、等效原理、空间弯曲和质能方程。而这五个问题的荒谬最显眼易识别的是质能方程。作者对这几个问题都作了分析批判,想看作者所有文章的朋友可从谷歌搜索作者姓名见到。 作者:郭连成 2012年5月27日 于哈尔滨 |