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关于动体的相对性与波动性
云?风! 内容摘要：事物的存在有着它的对立统一性，动体是一个矛盾体，两种质能体形态既能单独存在，又能融为一体，可用复数形式来描述它们的存在状态，从而反映出它的粒子性与波动性。 关 键 词：动体，复质量，复力，相对性动静质量，质能场函数，引力质量,群速波能量。 一、复质量 事物的存在有着它的对立统一性，矛盾体就是两种形态的质体既能单独存在，又可融为一体。如动质体与静质体，动体的粒子性与波动性等等，它们构成了一个矛盾体。 首先，在这里面应该注意到，质量与能量并不是一个可以混同的概念。 把狭义相对论质速关系式变换成向量关系表达式 MC = mC + P （其中P =M.U） 为了以后讨论方便，把上式可改为动质量与静质量的复数表达式 M = m + i P /C （其中动质量 P /C= △m ） 复数的物理意义是质能体两个动量以对立面的形式共存，它们构成一个矛盾体。 在这里，质量虽有了虚质量与实质量之分，但它们仍然是实体上的质能量，只是为了方便表示而假定的一种数学形式。 二、动体能量与动量守恒的复数式 如电子得到一个光子能量值hv，那么其获得的动量为hv/c，电子的初始质量为M0，用PC=hv表示光子的质能量，运动电子的总质量X为 X= M0 + P /C 动体还具有相对性，可以构造一个复数式来表示X的形式 X = m + i P /C 根据能量守恒定律，动体的质能量复数式为 M0 + P /C = m + i P /C 虚数可反映出动体的动量守恒原理。 对于质量复数式m + i P /C物理意义的理解是：动体既有粒子性，又有波动性。 把动量P=X.U代入X= M0 + P /C中，可得X与M0的关系式 X= M0/（1—U/C） 上式为动体的总质量与初始质量的质速关系式。 复数中实质量m可认为是动体的相对性静质量，M0是电子质能体的初始质量，由此可以得出m与 M0的关系式 m= M0.（1+2P/ M0C）1/2 把动量P= M0.U/（1—U/C）代入上式，则有下面的关系式 m= M0 . [（1+U/C）/（1—U/C）] 1/2 由上式可以看到，相对性静止质量m是可变的，这跟狭义相对论对质速关系式中的静止质量m不变的理解正好相反。 当速度U=0时，其相对性静质量m等于初始质量M0。 关于动体的质量复数式，这是经典动、能物理学与相对性原理结合的产物，它存在的比较合理。 动体的复数式表明不但动量守恒，质能量也守恒，只要确定那个质能量是初始量，就可用复数式来描述动体的变化过程。 在宏观状态下，如质能体之间发生碰撞，根据质能量守恒定律可得到动体的复数守恒关系式 X1+X2= X3+ X4 即 m1+i P1/c+ m2+i P2/c= m3+i P3/c+ m4 +i P4/c 根据动量守恒定律，上式除了有虚部与虚部相等，还有实部与实部相等的关系式存在 i P1/c +i P2/c=i P3/c+i P4/c或m1 + m2= m3+ m4 实际上这是广义上的动量守恒定律，实虚动量的守恒使动体的质能量守恒。 三、动体的力学原理 在质能体碰撞中，动体与动体，动体与静体之间有着作用力的过程，根据动量对作用力F的定义，按实部与实部相减，虚部与虚部相减的复数法则，动体的复力作用过程有下面的数学形式 F = d（X1C — X2C）/ dt = d（m1C — m2C）/ dt + i d（P1—P2）/ dt 上式的动量都是速度U的函数，把m= M0 . [（1+U/C）/（1—U/C）] 1/2，动量P= M0.U/（1—U/C）代入上式中，可得复力的近似微分形式（略去） 上式是质能体内禀的广义作用力的形式，它可以适合于所有的惯性参考系。 电子与光子相互作用时，电子的初始质量为M0，初速度U=0，动质量P0/C=0，光子的静质量m1=0，动质量为P1/C，把它代入上式中，得出它们的相互作用力为 F = d P1/ dt 或者动体的初始质量为X，静止后的质量为M0，静电子受到光的作用力F为 F = d（XC — M0C）/ dt = d P/ dt 上式化为相对论作用力，这跟用广义动量对力的定义式的结果相同，只不过复力的表示式更具普遍性。 四、康普顿效应 关于康普顿效应的理论解释是： 根据光的动量守恒定律有 hV0/c–hV /c=P 则有 hV0.（1–余弦θ）= P.C 根据光的质能量守恒定律有 hV0–hV =PC=1/2X.U×U 令，△V= V0–V 消去动量P，量子h，可得出光子红移量△V的关系式为 △V=V0.（1–余弦θ） 光的红移量△V只与光线的传播方向角θ有关，因不必考虑它与介质相互作用的能量损失过程，所以，它没有高中物理教材里写的那么复杂。 五、复质量的指数式或三角函数式 动体的动质量P/C虽然只跟动量P有关，但我们无法区分出质能体的那一部分是动质能量，那一部分是静质能量，因为它们时刻处于一个相互转化的整体之中。 可把质量复数式X=m +i P/C化为三角函数形式。（因电脑无法找出数学方程及函数等，故略去） 利用欧拉公式，可改写指数形式 X=X0 exp (iθ) 此时可认为，m为粒子项，P/C为波动项。 当质量正切角P/m.c=0时，质能场函数X为常数X0，质体处于相对静止状态。 当质量正切角P/m.c≠0时，质能场函数X为复指数式，质体处于相对运动的波动状态。 六、波函数等价 复质能场函数 X（r，t）= m +i P/c与薛定鄂物质波函数Ψ（r，t）是否有等价关系的存在呢？ 可以假设动质体虚数项P/c在路径L上是绕着实数项m做圆周运动，圆周半径为R，就如地球绕着太阳转一样，其内禀的自旋角动量为Ｊ，则Ｊ= P×R，那么路径L就是圆周半径的弧长，它的长度由复质体的反正切角P/m.c来决定，则路径L与圆半径R有下列的关系式存在 L=θR 在动体的路径L的任意一点上，构造一个以R为半径的内禀质量空间圆。在圆弧路径L的任何一点上作一切线，从圆心沿着R矢径做一射线，射线与切线的交点构成一质能体的直角三角形，圆心为相对性静止质能量m，切点为动质能量P/c，交点为总质能量X，动体的路径L为圆弧长，对应着的圆心角为θ，如下图（略） 从图中可看出，动量P与路径L积分的标量积为P.L，又L=θR，所以有， θ= P.L / P×R = P.L/Ｊ 在质能体内禀空间的R半径圆内，质量反正切角P/m.c与质能场函数中的复角P.L/Ｊ存在着等价对应关系，则有下面关系式成立 θ=质量反正切角P/m.c= P.L/Ｊ 因此，动体的质能场函数X（r）为 X（r）= m +i P/c = X0 exp (iθ) 由上式可看到，不论是宏观或微观动体都有质能场波函数的存在，只是质能体的内禀自旋角动量Ｊ不太好确定。 在微观中，只有电粒子或光子的内禀自旋角动量h = h/2π才是一个常量，对于运动的电粒子来说，有Ｊ=h。 对于质子或中子来说，它们的内禀自旋角动量Ｊ≠h，但是它们的运动能反映出波动性来。 至于电粒子或光子的内禀自旋角动量h为常数的问题，实际上已经反映出真空中以太粒子的存在，但这不是本文的重点。 七、波动体的群速能量E的形式 在物质波函数Ψ（r，t）中，波动能E不是物体的动能或总能量，对波动能E的理解是质能波传播的群速能量。波动能E=PU=Ｊ×ω，但无法观测到质体内群速能E的频率角ω，所以，在波动方程中，总是对其不予讨论。 在薛定鄂物质波函数中，有复角θ=E.t / h的关系式，动体是以群速U在L路径上传播的。动量P是矢量，L路径也是矢量。路径不同，时间t就不同，则t是矢量，质能波的群速能量E与路径L上传播的时间t有关，因此，质能波群速能E也应当是矢量。 根据引力场中Ｊ×ω= m .U×U或GMm / R= m .U×U的关系式。可推测群速能有E=X.U×U的矢量形式，质能波群速能E含有作用力势能，那么，动体的动能就是平均波动群速能，即Ek=1/2X.U×U。 至于群速能有E=X.U×U的矢量形式，这涉及到动体作为一个质点在U空间曲面U×U上存在的假定问题。它与光速不变原理的假定同理，因此才有洛仑洛兹变换的成立，但这也不是本文的重点，略故去。 这样以来，质量波函数的物理意义变得明朗起来，内含也非常丰富。但动体的内禀自旋角动量Ｊ究竟是矢量还是标量，这是否要把波函数的复角当作标量还是矢量才能确定它。 所以，物质波函数复角的能量与时间的关系式为 θ= E . t /Ｊ （其中E=X.U×U） 则物质波涵数复角为 θ= （E . t + P. L） /Ｊ 当动体是电粒子或光子时，有Ｊ=h，则θ= （E . t + P. L） / h 所以，动体的质能场函数X（r，t）与薛定鄂物质波函数Ψ（r，t）存在着等价关系 X（r，t）=Ψ（r，t）= X0 exp (iθ) 此时物质波函数的物理意义为动体的质能场函数，物质波函数常数Ψ0实际上就是动体的质能量X0，以前对物质波函数的物理意义理解一直是用几率波来解释的。 至于动体的几率行为，是它存在于三维U空间中的固有属性，不仅电子或光子有它的几率行为，在宏观或微观中的其它动体都存在着几率行为。 由于时间t是矢量，因为它符合质能体运动的相对性原理。质能体的波动仍然是在相对论四维时空中的传播过程。当U=C时，实际上就是相对论中闵可夫斯基的狭义四维空间。 八、薛定鄂波动方程的解 把质量X= M0/（1—U/C）而不是狭义相对论质速关系式代入波动方程的动量中，有 P.P =2 X Ek （其中动能Ek=1/2X.U×U） 令X= M0/（1—U/C），忽略高次项，精确至三次项，则得 P.P =2 X Ek ≈2M0Ek（1 + U /C+ U.U /C.C+U.U.U / C.C.C） 其中M0为动体的初始质量 把这个结论代入薛定鄂波动方程中，所以，其方程的解有下面的形式 至于它的解，本人不能给出。其结果是否正确，还需大家去验证。级数展开项的能量是一个无穷收敛级数，电子在势场中，存在动能与势能相等的运动轨道定态，运动电子的静止电磁质量为常数，必须要把级数能量释放出去才能保持其电磁质量的平衡。因此，核外电子就会不断地要吸收能量，且不断地释放能量。 九、引力场中动体的波函数问题 在宏观动体的质能场函数中，动体的内禀自旋角动量J并不是绝对不变，而是跟动量有关的一个变量。 在复质量中，动体的运动惯性质量P/c与动体的相对性动质量P/c相等，总有下面的关系式成立 X= m+i P/c= M0+ P/c 在引力场中，动体的质能场波函数复角θ为下面的形式 θ= （E. t + P. L） / J (其中E=X.U×U) 动体的内禀自旋角动量J待定。 十、引力质量 质能体量X= M0+ P/c在任意参考系中都不变，为惯性参考系质能量。复质量X= m+i P/c中的质能量为相对性质能量。 根据质能场波函数中对动体的自旋假设，在这个假设圆中，相对性动质体P/c是绕着相对性静质体m做圆周运动的。 相对性动质体以速度U做圆周运动，会受到相对性中心静质点m的向心力作用，其数学表达式为 F=P. U×U /C.R 既然向心力公式符合动体的内禀自旋向心力，假设动体中也存在着内禀引力作用，其数学表达式为 F= G m . P / C.R.R 令动体的向心力等于引力，有下面的关系式成立 G m . P / C.R.R=P. U×U /C.R 消去相对性动质量P/C，可得 G m= U×U .R 如果有n个相对性动质体相对于中心质体做圆周运动，它的表达式仍为如下形式 G m= U×U .R （其中U为任意值） 假设动体的内禀向心力是宏观引力作用的外在表现，其相对性静止质能量m实际上是动体的引力质能量。 在引力场中，引力质量为已知，辐射的光能也为已知，根据矢量法则，引力体的惯性质量X与引力质量m不等价。X= γ .m 其中γ=（1—U×U/C×C）–1/2。 如果用相对性静止引力质能量m去计算引力场中惯性作用力效应，肯定会出现一点点的小误差。 在牛顿引力定律中，假设引力磁场的存在可以精确计算出引力场的惯性效应，那么，我们所观测到的引力质量实际上就是相对性静止质量。 只要用惯性参考系质能量X替换引力质量m，把它代入爱因斯坦的引力场方程，就会得到广义相对论的惯性引力质能场方程。 在整个宇宙质能场方程中，还要加上一个宇宙常数，这个常数跟热力学宇宙模型有关，由于本人对热力学知识一无所知，故略去讨论。 十一、动体的物质波函数 对于引力体，如果发射的光能为PC，根据动量守恒定律，有下面的关系式存在 U0=P/X U为引力体的质能速度场，可理解为U空间。 根据动体的内禀引力场关系式G m= U0×U0 .R0，很容易得出引力场半径R0为 R0=G m/ U0×U0 可知道引力体波函数的内禀角动量J，波传播的群速能量E为 J=P×R0 E=P×U0 令动量P为常量，J为常量。把它代入引力场波函数的复角θ= （E .t + P. L） / J中，消去动量P值，可得，波函数复角θ为 θ= U0×U0（U0 .t + L） / G m （G为引力常数） 因此，动体的物质波函数为 X（r，t）=Ψ（r，t）= X0 exp i [U0×U0（U0 .t + L） / G m] U0为动体的运动群速度。 如果动体不辐射惯性动能量PC，其群速度U0为动体的速度，L为动体的运动路径。 如动体辐射惯性质能量PC，动体的群速度U0值可根据引力场中G m= U×U .R的关系式来确定，U在引力场空间为质能速度场，路径L既可以为曲线，又可为落体中的矢径。 上式既适合于宏观动体，又适合于微观动体，对于在电磁场作用下运动的电磁粒子，可用自旋角动量普朗克常数h来表示，上式化为薛定谔物质波函数。 十二、动体的波动方程 动体质能场涵数的复角一旦确定，则动体的波涵数X（r，t）为 X（r，t）= X0 exp i [U0×U0（U0 .t + L） / G m] 对质能场波涵数X（r，t）微分，很容易得到动体的两个偏微分波动方程 合并上面两式，动体的波动方程为 这跟波在介质中的传播方式没有什么两样。但动体的波群速度U可变，这跟光波或水波的波速不同。 因为动体的内禀角动量J效应，行星的运动轨道有着相应的能级分布，只有外来的能量超过它的能级值时，行星轨道才发生能级的跃迁而改变，这跟量子力学对核外电子的轨道能级所讨论的结果一样。 至于动体的波动方程有什么涵义和意义，因数学知识有限，这不是我所能解释出来的。在这里就不多说，免得东施效颦，而遗笑方家。 十三、结束语 这篇文章是《关于动体的相对性与波动性》完善与修改，参考资料为教材。 相对论与量子力学并不矛盾，相对性的质能量复数式与物质波函数此时才得到了数学形式上的完美统一。 由于身边没有可查资料，也就无法引经据典，然苦于找不到对理论物理有相当造谐之大家。 此文在基础理论上，给我自己的震憾亦是相当的强烈，如对动能定理的定义，物质波函数中的量子能量作为波的群速能及引力质量的解释，还有动体的内禀自旋角动量的假设等等，它极大的冲击了我的物理观念。 文中的许多观点是基于一种直觉之上的合理假设，然其逻辑性的完美给自己心灵上的乐感亦是不言而喻。 联系人电话：13396179957 QQ：369455707 |