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简述物理学基本概念的系统化

已有 499 次阅读 2023-11-30 02:51 |个人分类:科普|系统分类:科研笔记

        直观地看,物体存在于时空中,时空是物质存在和运动的舞台。从微观量子理论着眼,构成物体的微观物质粒子处于某种波动中,物质粒子之间通过交换引力子而产生万有引力。根据狭义与广义相对论,质量和能量是统一的,质量可以作为物体所包含能量的量度,物质(质量、能量)存在导致时空弯曲,引力现象是时空弯曲的结果。爱因斯坦晚年总结一生对时空探索意识到,并不是物体存在于空间中,而是物体具有空间广延性;空间有无限多个,这些空间彼此作相对运动。按宇宙膨胀理论主流观点,宇宙起源于大爆炸,宇宙膨胀是空间膨胀造成宇宙星系之间相互退移,并通过提出暴胀概念解决理论中出现的视界疑难和平坦性等疑难,通过假设宇宙中存在大量暗能量和暗物质解决观测发现的宇宙加速膨胀疑难和星系旋转曲线疑难。这里,如果仅仅把空间看成是对位置与距离尺度和形状的数学描述,则暂无大碍,因为仅从数学方面也很难找到什么抓手去深究。但从物理考问,就会存在一些令人疑惑的问题,自然引人深思和发问:空间究竟是什么呢?空间是由什么构成的?空间弯曲具体是什么东西弯曲?空间膨胀具体是什么东西膨胀?空间弯曲是怎么使物体受力的?空间膨胀能把相互吸引的星系推离开吗?空间是柔软的还是刚硬的?空间对置于其中运动的物体有阻力吗?如果没有阻力存在,怎么能凭空有推力存在呢?弯曲空间的剪切强度和膨胀空间的弹性系数及抗压强度是多大?如果空间不能抗压或承受抗压能力很微弱,那空间膨胀如何能把相互引力吸引着的星系推离开来?

        物理学家费曼在他晚年接受的一次采访中,谈到物理学中存在一个无法解释的“第一推动力”问题。费曼说:“在物理学中,我们经常使用数学语言来描述自然规律,然而,我们却无法从这些数学公式中推导出宇宙的起源和目的。我们只能观察到一些现象,而不能解释它们为什么会存在。”

       客观自然现象背后一定存在产生现象的原因。爱因斯坦指出: “物质总是作为力的源泉而作用于其它物质”。恩格斯深刻认识到“相互作用是‘事物’的真正的终极原因”。

       把德布罗意提出的物质粒子具有内在周期因素与牛顿关于引力源于物体质量发射“猜想”的猜想和爱因斯坦关于时空与物质密切关联和动态空间联系起来,能给人以新的启示。  

        从物质粒子具体来说,物质粒子自身具有能量和质量,具有波动性,具有惯性和伴随引力场,具有空间广延性,其存在和运动过程尤其是内在的周期性因素(振荡)表明其具有时间性。我们通过研究提出新的认识是:物质粒子与其空间本底量子辐射相生相伴,由此使得物质粒子具有波动性从而具有惯性(二者表面上是矛盾的,但实质上并无矛盾),物质粒子空间本底量子辐射使物质粒子具有空间广延性及引力场,并通过物质粒子质量衰减形成时间之矢,以致星系质量衰减使得星系之间引力逐渐减弱导致星系之间相互退移及加速退移,同时物质粒子及其所构成的星系也受到自身空间本底量子辐射的反作用形成了空间本底固有引力场强度,由此还自然地解决了星系旋转曲线疑难。说明物质粒子波动性、时间与空间、引力和惯性、宇宙膨胀及加速膨胀等,都是物质粒子辐射空间本底量子所引发的自然现象,从而把这些物理学基本概念联系起来并加以系统化,自然地推得爱因斯坦——德布罗意关系、薛定谔方程、普朗克长度、牛顿第二定律、牛顿万有引力定律、哈勃定律、洛伦兹变换及广义洛伦兹变换、德西特宇宙空间膨胀模式等80个物理公式,使牛顿经典力学和量子力学、宇宙膨胀学说以及狭义与广义相对论自然地衔接起来。

       物体的空间广延性具体化为物体生成的空间本底能量密度和动量流密度均与距离平方成反比,同时物体还处于与周围其它物体生成的空间本底相互作用中以及处于哈勃宇宙全部物质生成的近乎均匀的各项同性的空间本底之中。时空弯曲和空间扩张及空间彼此作相对运动,应该可以归结为物体周围空间本底量子的动态分布。

       空间本底量子(已推得其能量ε=hHo、质量μ=hHo/c2、动量p=hHo/c、半径恰等于普朗克长度Lp、波长恰等于哈勃宇宙半径c/Ho,所形成的空间本底引力强度恰等于哈勃宇宙整体膨胀加速度Hoc)作为宇宙物质和时空的基元,是牛顿视宇宙万物于一体的承载者。爱因斯坦预料“人们慢慢地习惯于这样一种观念,空间本身的物理状态是最终的物理实在”。也许“万物皆缘”、“万物皆空”还另有深意?这里,若把空间本底量子看成是道家所说的从无极中生成的太极,或“一生二、二生三”中的“一”,则佛家与道家也可能在此相融相通相遇——万法归一。


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