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新义相对论

姚斌 (tryb3929@163.com) 上传2008.04.04 浏览197


新义相对论

摘要: 该论文依据能量能量守恒与转换定律以及所有能量形式都能参加物体作用为基础,分析能量的相对性,从而揭示了物理学存在着一个基础性的盲点——没注意所有能量形式都能参加物体的作用,由于各种能量形式相对性不一,会带来能量不守恒。揭示了能量的本质是绝对的,能量的表现形式决定具体能量形式的相对性与绝对性。揭示了物体运动的真正本质——所有具体物质都是静止质量为零的产物,所有具体物质的运动真实速度皆为极限速度c;以上结论是建立在狭义相对论质速公式推导之上,质速公式已经被同步回旋加速器证明了无数次,充分说明结论的正确性。提出了光子是基本能量子,中微子是线粒子,电子是面粒子等一系列新的物理理念。且根据电磁现象及理论论证了电子就是面粒子,电量具有相对性效应,填补了物理理论学术的空白。该论文提出的理论是完全建立在物理规律之上的,为物理学理论的统一开辟了一条新的思路。

关键词:能量守恒和转换定律, 相对性原理, 电子,

中图分类号:O41O412O44


1、能量守恒及转换定律与参考系无关

1.1 规律与坐标系变换的关系

(1)物理量

物理量是对某一物理属性的量化反映,是物理理论中一个很重要的概念。物理量的测量结果与测量工具、测量规则、被测对象以及观测者背景有关。

(2)坐标变换

坐标转换是物理理论中的一个重要问题,在宇宙中我们可以建立无数个坐标系,每一个坐标系都有一个空间坐标,用来定量描述物体在空间中的位置以及某一物理属性,可见坐标的变换可能影响物理量的变化,物理量可能会随坐标系的改变而改变。

(3)规律是客观事物发展过程中的本质联系,具有普遍性的形式,是同一类现象的本质关系或本质之间的稳定联系。规律是客观的,既不能创造,也不能消灭;它的存在和发生作用不以人的意志为转移;不管人们承认不承认,规律总是以其铁的必然性起着作用。

规律是事物运动过程中固有的本质的必然的联系。任何规律都是事物运动过程本身所固有的联系;任何规律都是事物运动中的本质联系;任何规律都是事物运动过程中的必然的联系。规律是事物之间的内在的必然联系,决定着事物发展的必然趋向。

物理学是研究与认识、探索与揭示客观物质(物体)的规律与本质的一门学科,物理规律是客观规律的一个重要组成部分。

(4)规律是客观事物发展过程中的本质联系,它不会因测量工具、测量规则、被测对象以及观测者背景的改变而改变。

物理规律是客观的,只要事件存在,则物理规律及物理量就存在;坐标系的改变只是观测角度的改变,并不能改“事件”以及物理规律,相对于“位置和运动”不同的观测者(坐标系)而言:事件、物理规律客观的,只是“位置和运动”以及观测的角度不同改变了具体的物理量,坐标变换只适用于物理量,并不能改变事件及物理规律。

1.2 伽利略变换以及狭义相对论存在的问题

1.2.1 狭义相对论以及伽利略变换的建立条件不充分

(1)经典力学认为:1)空间的量度是绝对的,与参考系无关;2)时间的量度也是绝对的,与参考系无关。牛顿力学中:相互作用是客观的,力与参考系无关。

注意:空间的量度、时间的量度以及力都是物理量,不是物理规律。物理量可能受坐标系变换影响的;伽利略变换的假设条件就不充分。

(2)在狭义相对论建立的假设中:光速不变原理——在彼此相对作匀速直线运动的惯性参照系中所测得的真空中的光速都是相同的。或者:真空中的光速在所有惯性中是相同的。

注意:真空中的光速在所有惯性中是相同的,是不受观测角度改变而改变的,这个假设其实假设的是一个规律,但爱因斯坦却把这个规律只赋予真空中的光。规律是客观事物发展过程中的本质联系,具有普遍性的形式;狭义相对论建立的假设存有一定问题。

(3)伽利略变换以及狭义相对论都认为坐标系的变换就是平动,认为速度的变化就是平动,这多少带有人为因素。为何会认为运动就是平动呢?其原因就在对速度的定义,速度是物理量,用一物理量确定了惯性系变换就是平动,这当然存在一定的问题。

从以上分析不难看出,狭义相对论以及伽利略变换的建立条件并不十分充分。

1.2.2 伽利略变换以及狭义相对论与能量守恒及转换定律之间的矛盾

众所周知,能量有多种形式,如动能、势能、化学能、电磁能、核能等等。各种能量形式之间可以相互转换,都能参加物体之间的作用,这是无条件的。能量定义告诉我们,能量增量对于任何能量都是等价的,则能量增量在任何坐标系中,在其各自坐标系里,能量增量必需对任何能量形式都等价,这同样是无条件的。

1、所有能量都能参加物体作用,这是事实。

2、各种具体能量形式的相对不一,即:各种具体能量形式在坐标变换下,其变换方式不一。 这也是事实。

3、根据能量守恒与转换定律,知能量增量dE对各种能量形式平等,即:dE可是动能,也可是势能、电能等等多种能量形式,当然也可是多种能量形式的混合。

在一坐标观测,有能量增量dE,则在另一坐标系观测,dE能不能确定,如何确定,这个问题,在经典物理理论以及相对论中都没有答案。如何来解答此问题?

首先我们不管任何能量形式。令:在静止参照系S中观测,有能量E1与E2,现物体之间发生作用——能量转换,E1由E11变为E12,E2由E21变为E22

即:

(1)

(2)

(3)

在以速度u运动参照系S’观测,

问题的提出:△E1’与△E2’是否相等?能量增量△E1’与△E2’是否对各种能量形式还等不等价?

即:E11’-E12’是否等于E22’-E21’?

首先,认为坐标的变换,能量不守恒肯定是错的,众所周知,弹性碰撞,不管是伽利略变换,还是狭义相对论,其动能是守恒的。

其次,认为坐标的变换,能量是有条件的守恒,则请问坐标变换,能量守恒的条件是什么?众所周知能量有多种形式,且物体作用可以有多种能量形式参加,根据数学的排列与组合,有无数变化,且各种能量的相对性不一,能量守恒的条件不就是有无数吗?另外,dE对所有能量形式都是平等的,由于各种具体能量形式在坐标变换下,其变换方式不一,则有且只有dE=dE。如果dE不能确定,需要条件,则dE对所有能量形式不平等的,这显然是个错误。

只剩下了一个答案——能量守恒及转换定律是规律,是客观的,与参考系无关。即:

(4)

(5)

(6)

下面我们可以分析能量增量在伽利略变换以及狭义相对论在具体实例中产生的问题,为了简便,我们在低速度情况下进行讨论。

如图所示,设:坐标系1、2之间的相对运动速度为V,在坐标系1中有两物体A、B,其静止质量分别为ma、mb,现我们向两物体施加相等能量,使其运动速度分别达到V1、V2。则:

而在在坐标系2中看来,两物体开始的运动速度皆为V,则两物体的运动动能分别为:

而当两物体得到能量后,其动能分别为:

则物体A的动能增加为:

物体B的动能增加为:

显然,在坐标系2中物体A与B的能量增加量不一定相等,能量增加量差值为:

假设我们在用一对电池向物体A、B施加的能量,即:在坐标系1中这对电池的电能量是相等的,而在坐标系2中这对电池的电能量是不相等的,且这对电池的电能量是不能确定的,因为开始时,这对电池中的电池不知向何物体施加电能。这就是说:能量不仅具有有相对性,而且具有不确定性,物体之间能量形式相同的能量大小无法比较,相同形式的能量增量是无法比较的,这显然与事实不符。当然,我们把动能、电能换成其它能量形式,会得出同样的结果。

分析以上例子,会发现能量守恒与转换定律与伽利略变换以及狭义相对论之间存有问题,带来了能量增量的问题,能量守恒与转换定理说明能量形式是等价,各种能量形式都能参加物体作用,不仅仅只有动能等少数能量才能参加物体作用,物体作用要求能量之间的转换只能是等量转换,但伽利略变换以及狭义相对论中,各种能量形式的相对性不一却不允许,这显然与事实不符,能量守恒与转换定律与伽利略变换以及狭义相对论之间存在着不可调和矛盾。简单地说:伽利略变换以及狭义相对论都没注意所有能量形式都能参加物体的作用,由于各种能量形式相对性不一,会带来能量不守恒——这就是现有物理学理论最大的盲点,能量转换是伽利略变换以及相对论致命的弱点。(注:根据协变,只要有能量转换,就应该比较经常出现能量不守恒现象)

1.3 能量守恒定律与参照系无关

能量是物质的属性,任何物质都具有能量,在物理学中,能量是最基础的一个概念之一,从开门的经典力学到宇宙学、相对论和量子力学,能量总是一个中心的概念。

能量守恒与转换定律贯穿整个物理学,能量守恒定律,是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物,大到宇宙天体。小到原子核内部,只要有能量转化,就一定服从能量守恒的规律。从日常生活到科学研究、工程技术,这一规律都发挥着重要的作用。人类对各种能量,如煤、石油等燃料以及水能、风能、核能等的利用,都是通过能量转化来实现的。能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器。

经典和量子物理后面蕴藏着一个共同的、更本质的自然法则:能量守恒和转换定律,它把物质、运动、时间、空间和相互作用紧密联系在一起。根据能量守恒和转换定律,直接获得牛顿三大运动定律和动量守恒定律。牛顿三大运动定律和动量守恒定律与能量守恒定律紧密相连。物理学史上不止一次地发生过这样的情况。在某类新现象里似乎有一部分能量消失了或凭空产生出来,后来物理学家们总能够确认出一种新的能量形式,使能量的守恒律得以保持。虽然我们不能给能量下个普遍的定义,但这决不意味着它是一个可以随意延拓的含糊概念。关键的问题是科学家们确定了能量转换的各种当量,从而使得能量守恒定律可以用实验的方法加以定量地验证或否定。此外,每确认出一种新形式的能量之后,在其基础上建立起来的理论,又能定量地预言一大批新效应,后者经受住了新实验的检验。“能量守恒和转换定律”已经成为物理学的发现和理论是否可以作为客观科学真理的唯一标准。虽然在物理学中不存在数学中公理的概念,但能量守恒定律可以被看作是物理学中(也许唯一的)一条公理。能量守恒及转换定律是物理学上重要的物理规律之一,规律与参考系是无关的,坐标系的变换并不会影响能量守恒及转换定律,能量守恒及转换定律与参考系无关。

2、重新认识物体运动的本质

从以上分析,现有物理理论在基础问题上出现了偏差,这一点是无容置疑的,这个偏差就是:没注意所有能量形式都能参加物体的作用,由于各种能量形式相对性不一,会带来能量增量对各种能量形式不等价。另外伽利略变换以及狭义相对论的建立并不是完全建立在物理规律之上的,建立的基础并不十分牢固,皆带有一定的人为因素,有意无意将物理量假定为规律,这就决定了伽利略变换以及狭义相对论的发展肯定出现了偏差,因此,我们有必要依据物理规律重新认识伽利略变换以及狭义相对论,建立新的相对理论,修正物理学理论的发展方向。

在物理学中,能量是最基础的一个概念之一,能量守恒及转换定律在物理学上有着十分重要的地位,是物理学最基础的物理定律之一,所有能量形式都能参加物体作用,因此,依据能量守恒及转换定律为基础,能量守恒及转换定律与参考系无关的观点,分析能量的相对性,重新认识物体运动相对性的本质。

2.1 能量的相对性

例1、令:在静止参照系S中观测,有能量E1与E2,现能量E1与E2发生作用——能量转换,E1由E11变为E12,E2由E21变为E22

即:

(1)

(2)

(3)

在以速度u运动参照系S’观测,

(4)

(5)

(6)

令:

则:

(7)

(8)

KE11其实就是E11’, K是E1能量相对转换系数,同理,KE12就是E12’, KE22是E22’, KE21是E21’,即:

(9)

例2、令有一个孤立系统的原能体系P,,从相对于体系P静止的坐标S系里观测,体系P里有多种能量形式E11、E12、E13…E1n,体系内发生能量转换,体系P里的能量变为E21、E22、E23…E2n

(10)

(11)

(12)

即:能量增量之和为零。

从相对于体系P运动速度为u的坐标S’系里观测,体系P里多种能量形式E11’、E12’、E13’…E1n’,体系内发生能量转换,体系P里的各种能量形式变为E21’、E22’、E23’…E2n’。

(13)

(14)

(15)

根据能量转换原理,能量增量对各种能量形式是等价的,如果我们认为一个孤立系统内能观测值随不同的惯性坐标系改变的,从坐标S’系里观测体系P内能U’与从坐标S系里观测体系P内能U不相等,令从两坐标系观测体系P内能差值为△U=U’-U,则坐标S’系里观测体系P内能U’中各种不同能量形式与从坐标S系里观测体系P内能U各种不同能量形式之间的相互转换关系必然为:

…… (16)

(17)

(18)

分析以上两个例子,我们得,能量守恒定律与能量转换要求各种能量形式以及能量增量随不同的惯性坐标系改变的相对转换关系为同比例关系。但能量的表现形式有多种,每一种能量形式相对转换关系不可能全为同比例关系,如:伽利略变换的动能或狭义相对论动能。这就要求不按同比例关系相对转换的能量形式在随惯性坐标系改变的相对转换时,必有另一能量形式随惯性坐标系改变有相应相对转换关系,来维持能量守恒,才能满足能量守恒定律。即Ez是绝对的,与坐标系无关,不按同比例关系相对转换的能量形式Ex随惯性坐标系改变而改变,且有另一能量形式Ey随惯性坐标系改变而改变,来与之组合,实现能量守恒。

即: (19)

同时,要求dEz是绝对的,与坐标系无关,不按同比例关系相对转换的能量形式的增量dEx随惯性坐标系改变而改变,另一能量形式的增量随惯性坐标系改变而改变,来与之组合,实现能量守恒。

即: (20)

且要求能量形式Ex与另一能量形式Ey以及能量形式的增量dEx与能量形式的增量dEy的相对转换比例关系中有同比例关系K。但是,每一种能量形式以及其增量的相对比例关系是受其表现形式的影响的,是与其它物理量有关的,不可能维持相对转换比例关系中皆有同比例关系K,因此,这有且只有一个答案:由于各种能量形式的相对性式不一,各种具体能量形式在坐标变换下,其变换方式不一,能量以及能量增量只能是绝对的,而不是相对的,而具体能量形式以及其增量需要通过一定方式表现出来,方式决定了具体能量形式以及其增量的相对性与绝对性。即:

总能E不随坐标变换而变,而具体能量E1与E2随坐标系变换而变,具体能量E1与E2具有相对性,同样,

能量增量dE不随坐标变换而变,而具体能量dE1与dE2随坐标系变换而变。

其实在我们现实生活应用中,应用的就是能量增量的绝对性,而不是相对性。如我们在一辆运动速度为V(对地面来讲)的汽车上,给一物体施加能量,使其运动速度达到V1(对地面来讲),我们在计算需要施加多少能量时,卫星的发射也是如此,等等。

注:可将例2改为物体之间有多种能量形式参加的相互作用,结果一样

2.1 重新认识物体运动的本质

在狭义相对论中,质能公式、质速公式与洛仑兹变换是一个连环的、相互证明的一个体系,且质能公式、质速公式已得到实验的充分证明。

根据狭义相对论

(21)

(22)

由(22)式我们可做图2。

从图2,我们可以发现,物体的运动速度是极限速度的一个分速度,且物体的运动只能在以极限速度为半径的圆周上。

根据狭义相对论△EK=m2c2-m1c2以及(22)式,我们可做动能变化图(见图3)

由图3可以看出,速度的变化其实是一个偏转,一个以极限速度c为半径的偏转,坐标系的变换也是速度变化,则坐标系的变换是一个偏转,一个以极限速度c为半径的偏转(见图4)。

从图5中可以看出,物体运动发生变化,从坐标ox系看,物体的运动速度由v1变为v2,物体的质能由m1c2变m2c2,物体的动能变化为:

从相对坐标系ox运动速度为u的坐标系o’x’看来,物体的运动速度由v1’变为v2’,物体的动能变化为:

注意:圆周上的每一个点在坐标变化条件下,每一个点的运动速度都是达到极限速度,这就是说不管是静止的,还是运动着的物体,其运动速度其实都是极限速度,而人们平常说的相对速度是极限速度的一个分速度。则所有的物体都是静止质量为零的物质达到极限速度c的产物。

从以上分析看出,观测坐标的变换并未影响物体的总能量以及能量的增量,观测坐标的变换只是一个观测角度的改变,物体的总能以及能量增量是绝对的,而物体的静止质量以及动能是相对的,且物体的静止质量以及动能的增量是相对的。同理可得,能量是绝对的,能量需通过一定方式表现出来,方式决定了具体能量形式的相对性与绝对性。

注意:以上的推导完全是建立在狭义相对论的质速公式之上的,是由质速公式推导得出。

:根据dE=Fds,得:

(23)

众所周知,物体都存在着静能mc2,但物体不能绝对静止,引入运动概念,则只有静止物体运动速度为极限速度下:

(24)

同样可得所有静止的和运动的物体都是质量为零物体运动达到极限速度c的产物的观点。

故此,我们得出以下结论:

结论一、能量本质是绝对的,能量需要通过一定的方式表现出来,方式决定了具体能量形式是否具有绝对性与相对性。且具体能量形式的相对性必然有相应的具体能量形式的相对性与之相对应,来符合能量守恒定律。

结论二、所有静止的和运动的物体都是质量为零物体运动达到极限速度c的产物。

结论三、在任何物体观测另一物体的运动速度,只能是与之运动方向垂直方向的物体运动速度,即:是另一物体运动极限速度c与之运动极限速度c垂直方向的分速度。

结论四、宇宙的总能(Mc2)之和∑E=0

结论五、速度合成公式:

设:有人在oxy中观测物体m1运动速度ν1,物体m2速度ν2

合成运动速度v为(见图6):

(25)

由(25)式,可知在一空间观测为同一种粒子的不同运动,在另一空间可能为两种不同的粒子。

3、零是什么

通过以上的分析,我们得出了所有物体都是静止质量为零达到极限速度c的产物,那零是什么的?

众所周知,从数学上讲,零就是没有,是无;零加任何数等于任何数,零加零等于零;零乘任何数等于零,零除任何数等于零,任何数除零等于无穷大。这就是数学上的零。

在物理学上,零代表什么的?根据零的数学特性去找,只有空间的特性是为接近,我们在某一空间放一物品,就是零加任何数等于任何数;任何数减(或加)零等于任何数表示物体占有空间是物体存在的基本特性:零乘或除任何数等于零表示空间无限可分性;任何数除零等于无穷大表示空间无穷性,无数个零相加等于零表示空间增加不加量性,无数个零相减等于零表示空间减少不减量性。因此,零在物理上代表空,代表空间。光子的静止质量不能为零,如为零,则会出现负物质与正物质之间相遇后化为乌有,在数学和逻辑上找不到表达式,出现逻辑错误。而光子只能是基本能量子,是物质与能量存在的基本形式。

绝对的真空就是空间,是静止质量为零的物体,也就是以太。它的速度也是不恒定的,因为m=m0/(1-v2/c2)1/2.真空的运动速度可取0—c

4、空间距离

基于以上的分析,我们是站在一个速度达到极限速度c点上观察事物,且速度的变化只是一个坐标的偏转,可以推理出相应的动尺变短公式(见图7):

(26)

可以看出,得出的结果与狭义相对论完全相同,但是由于我们观测到的物体间的相对运动速度只是一个极限速度的分速度,故空间收缩(动尺变短)只是一个现象。

现我们都知道从以上推导中,物体的真实运动速度皆为极限速度,对于真实速度空间收缩(动尺变短)还是不是一个现象呢?

这个问题我们必需从我们观测到的事实来谈起:

(1)三维空间各向同性,说明三维空间的各维是等价的,有理由可认为我们的空间是由一个二维平面空间向立体扩张而来。如果三维空间各向不同性,反而说明空间不是一个二维空间扩张来的。

(2)众所周知,万有引力公式以及静电场为:F=GMm/r2、F=KQq/r2, 人们一直以为分母下为4πr2,当然4πr2可理解为球的表面积,好象可以解释。注意万有引力、静电场的能量公式为:E=GMm/r、E=KQq/r,如果是4π,则4πr是何含义?如果认为分母下为,则对能量公式来讲是圆的周长,对力来讲是半球的表面积,这说明能量是在一个平面上,力是能量向半边空间扩张的结果。

故此,我们完全有理由得出以下结论:

对于真实速度来讲,空间收缩(动尺变短)不是一个现象,l=l0(1-v2/c2)1/2对自已的空间有本质的影响,我们是站在一个速度达到极限速度c点上观察事物,我们观察宇宙事物是在一个时空观测面为背景下来进行的。根据狭义相对论质速公式(m=m0/(1-v2/c2)1/2),故我们观测空间,空间是有能量的,这是我们看不到真正零,无法实现温度达到零K的原因,如果我们真的想观测到零,则自己必需为零,这也许就是宇宙背景辐射产生的真正原因。而我们所在的空间则是由一个面向立体扩张的空间。三维空间各向同性,这正好说三维空间的各维是等价的,是由一个二维空间向立体扩张而来。如果三维空间各向不同性,反而说明空间不是一个二维空间扩张来的。

由于我们是站在一个速度达到极限速度c点上观察事物,我们观察宇宙事物是在一个时空观测平面为背景下来进行的。我们可得出,运动改变观测角度,运动使时空观测平面发生偏转。根据狭义相对论l=l0(1-v2/c2)1/2以及时空观测面观点,得时空观测平面偏转角度(θ)与运动速度(v)存在以下关系:

(27)

由于所有物体的速度都为极限速度,则光子的静止质量不能为零,综合分析现有的物理理论与实验,根据数学点到线、面,线、面到立体的空间的原理。提出如下观点:

5、光子是基本能量子

根据正反粒子湮灭反应产物以及光的特性等等提出:光子是基本能量子。

在光子和正、反物质的相互转化过程中,不变的物质成分是基本光量子,使我们有理由相信物质是由光子组成,光子是基本能量子。在我们空间存在一最小能量(或粒子),这一最小能量是组成物体最基本的能量(或粒子)。光是基本能量子的表现方式,是能量(物体实体)存在最基本形式,光子是组成物体最基本的能量(或粒子),且不同颜色的光的光子的静止质量不一样。光速不是极限速度,只是接近极限速度。

众所周知,中子的衰变,n=p+e+υ,质子加电子加中微子,但后又发现中子又有一个衰变:n=p+e+υ+γ,质子加电子加中微子加光子。这种现象说明了光子就是基本能量子,因为中子衰变需释放能量,释放能量方式一般有二种,一是间接式,由衰变后的粒子直接吸收成为该粒子的动能,二是直接式,直接释放光子。当然,这同样意味着其它粒子的衰变也有同样类似的情况发生。

6、中微子是线粒子

基本的能量子在时空观测面做直线运动,空间有此类代表方向运动的粒子.这就是中微子。

中微子具有两可性,因中微子是线粒子,其运动时,

产生运动能量是光子,且中微子的本性就是光子的直线运动,

写成

同样

则可

简单的说,中微子在一定条件下时,可变为其它中微子或光子,出现中微子丢失或变化现象。对于这一现象,在太阳以及核反应堆已经得到充分的验证。

7、电子是面粒子

基本能量子在平面做圆周运动,此类粒子以圆心为中心在空间平面运动的体系,根据l=l0(1-v2/c2)1/2,在我们空间看来,它静止时是一个密闭、有能量等位面的运动体,从另一空间看来,它的运动速度为极限速度,其实它的能量场已充满我们的平面空间,当它在我们空间运动时(或观测者相对于电荷运动时),它的运动平面偏离我们的基准时空观测平面,则平面运动特点的以磁力线的方式表现出来,在我们空间形成一圈圈能量等位线(磁力线)。换句话说,该粒子是只有质量能量、没有大孝充满空间的旋转场能,而我们所观测到的体积是l=l0(1-v2/c2)1/2的表现,是一种视觉效果(因为我们观测到的物体的运动速度都不是物体运动真正的速度),这种粒子就是正反电子。

(1)电子与原子核作用,其必释放能量(光子),电子与原子核的电荷数不变,根据动量守恒定理,存在电荷守恒定律,电荷数不能取分数,质量与电量数(库仑数)减少。且电子质量减少量、电量数(库仑数)减少量与原子核的质量减少量、电量数(库仑数)减少量相等,电子的能位越低,电子与原子核质量与电量数(库仑数)减少越多,这一点在原子结构中已经得了充分的证明,电子与原子核作用不遵守库仑定律,且电子的能位越低,修正系数越大,正好符合以上观点。

(2)运动电荷的总电量数的平方(Q2)=观测面观测电量的平方(Q2)+运动产生磁场的电量的平方(Q2),且电荷的总电量数与有效电量质量成正比(Q=KM)。

(3)只要运动的电子的总能量不变(E=E+E),在力的作用下,不管电子如何运动,电子都不会向外释放能量(电磁波),即力的作用只是将电子的电能与磁能相互转变,影响改变电子的运动速度。

7.1 真空电容率ε0与磁导率μ0

根据电子是面粒子的观点,则电子运动在我空间产生的磁场是电子总电量在我们空间观测基准平面垂直方向上的分量,众所周知,静止电荷间的电作用力称为库仑力 (又称静电场力):

(28)

同理,磁场也存在电荷静电力:

(29)

而运动电荷在我空间产生的磁场电量是电子总电量在我们空间观测基准平面垂直方向上的分量,即:

(30)

则运动电荷在我空间产生的磁场电量的作用为:

(31)

注:q1与 q2为电荷总电量,k为静电力常量,v’与v’’为运动速度,c为极限速度,r为电荷之间的距离

显然,在上面推导结果中,q1v’、q2v’’是电流,根据安培定律,则:

(32)

(33)

(33)式与电磁理论完全相同,

故我们可得运动电荷的作用力应为:

(34)

注:q1与 q2为电荷总电量,k为静电力常量,v为电荷之间相对运动速度,c为极限速度,r为电荷之间的距离

7.2 洛伦兹力

洛伦兹力是磁场对运动点电荷的作用力。洛伦兹力的公式是f=qvB,由于洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向,所以它对电荷不作功,不改变运动电荷的速率和动能,只能改变电荷的运动方向使之偏转。

根据电子是面粒子的观点,由于磁是电在我们空间观测基准平面垂直方向上的分量,则洛伦兹力始终垂直于电荷的运动方向这一点与不仅原理相同,而且已经得到实验认证。

由电子运动在空间观测基准平面垂直方向上的电量:

(30)

我们在电场中定义电场对电子的作用是:

(35)

则,运动电荷在电场中,电场对电子的作用为:

(36)

同理,得洛伦兹力的公式应为:

(37)

(36)式说明电量存在相对性效应。同步回旋加速器高速电子被加速困难,除因电子质量 m 随速度增加外,还存在高速时电荷电量相对于静止电场减小原因。

其实电磁现象已经充分说明了电子就是面粒子:

(1)众所周知,静电场F=KQq/r2。人们一直以为分母下为4πr2,当然4πr2可理解为球的表面积,好象可以解释。但是人们没有注意静电场的能量公式为:E=KQq/r,如果是4π,则4πr是何含义?如果认为分母下为,则对能量公式来讲是圆的周长,对力来讲是半球的表面积,这说明能量是在一个平面上,力是能量向半边空间扩张的结果。

(2)经验事实说明,不论是采用电流还是采用电荷运动的形式产生磁的作用,在实验观测中磁场的方向与电荷运动的方向有这样一个特点,两个方向必然是一垂直的方向。通电导线产生的磁场其方向与电流的方向垂直,导线外某一点的电场强度遵守平方反比定律的数量间的规律。从数学几何上讲,有且只有面与线才有垂直。这一点已经充分说明电子就是面粒子。

(3)经验事实说明,电磁波是电能、磁能随着电场与磁场的周期变化以电磁波的形式向空间传播出去。电磁波为横波。电磁波的磁尝电场及其行进方向三者互相垂直。电可以生成磁,磁也能带来电,变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场,这就是电磁场,而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波。由电磁波理论可以证明自由空间内传播的平面电磁波,具有以下基本性质:

1、电磁波是横波。

2、电矢量与磁矢量垂直。

电磁波理论说明:无限空间只有线面才有垂直,电场与磁场只能是面能常

因此,电场与磁场都是面能场,,变动的电会产生磁,变动的磁则会产生电。磁场与电场皆为平面能量场,是同类场,只是在我们空间表现不一样罢了,电子是一个充满空间的旋转平面场能。事实表明电子在我们空间的表现就是一个面粒子。

(4)实验说明相对于电荷静止的观察家测不到磁场在电荷周围,而相对于电荷运动的观察家测得到磁场在电荷周围的,这有理由使我们相信,运动改变了电荷与观测家的观测角度,电荷的电场是一个面能常而这一现象正好说明了,我们的观测背景是个面,我们的空间是由一个面向立体扩张的空间。

(5)在光子和正、负电子的相互转化过程中,不变的物质成分是基本光量子,使我们有理由相信电子是由光子组成

总结以上所说,就是电磁现象几乎全面支持电子是面粒子的观点,电子就是面粒子。


8、频率和波速问题

自从德布罗意提出物质波以来,有无数实验证明了其波长公式的准确性。德布罗意公式为:

(39)

从上式中不难看出,物质波的运动频率和波长是物体运动的表现,体现出的能量应为物体运动的动能,故:

根据波的频率γ=v/λ代入(39)

(40)

根据狭义相对论的动能公式,得

(41)

v表示粒子速度,m表示粒子的质量,λ表示波长,γ表示频率,h表示普朗克常量。

(41)式才是物质波的能量公式。

1、当物体的运动速度接近极限速度c时,(41)式Ek≈hγ,这与普朗克公式E=hγ相符。

2、从(41)式可以看出,物体的运动速度在很大的区间内,甚至物体的运动速度相当快时,如:v=3×107m/s,Ek≈hγ/2,这显然符合现在的原子结构理论,且现在原子结构的电子运动能量结果本身就是E=hγ/2。

3、(41)式与德布罗意公式(p=mv=h/λ相结合,才能更好地符合波的基本特性。


综上所述,总结下来就是:万物之源,源于零,能量的本质是绝对的,能量的表现形式决定了具体能量形式的相对性与绝对性,所有物体的运动速度皆为极限速度,光子是能量基本粒子,而中微子是线粒子,电子是面粒子,电场与磁场是同类场,只是在空间的表现不一罢了。

新义相对论的建立有三特点:一是逆向思维。在现有的物理学理论中,一直有一个思想,就是认为相对性原理本身存在于能量的定义之中,所以相对性原理于能量守恒律之前贯穿于整个物理学,要求能量守恒主转换定律服从于相对性原理,即认为能量守恒及转换定律是有条件的,但忽略了能量有多种形式,要保证能量增量对各种能量形式等价。一个体系里有可能存在多种能量形式,根据数学的排列与组合,则会有无数变化,且各种能量形式的相对性不一,根据这些条件要求,显然是不可能的。能量守恒与转换定律和相对性原理皆为物理规律,它们之间的关系应是平等的、和谐的,由于人们认识规律过程中,不可能一下子就能完全掌握规律,对规律的认识是有过程的,是会出现偏差的,故此,能量守恒与转换定律和相对性原理应该是相互协调、共同发展的。能量守恒与转换定律是已经得到实验充分证明了的,是不容置疑的,故新义相对论逆向思考,认为能量守恒及转换定律是无条件的,其他理论来适应能量守恒及转换定律,对其它理论进行修正。二是建立物理规律之上,没有任何人为假设,这一点完全有别相对论与伽利略变换。新义相对论是建立在能量守恒与转换定律基础之上,是以物理规律为基础的。不存在任何人为因素,这一点是相对论与伽利略变换无法与之相比的。三是强大的理论及实验事实的支持。新义相对论建立的基础主要有:能量守恒及转换定律、狭义相对论的质速公式(m=m0/(1-v2/c2)1/2)等等。而这些基础都是通过了无数实验与事实检验了的,这些无数实验与事实强有力地支持着新义相对论,充分说明了新义相对论的正确性;另外,电磁现象及理论全面支持新义相对论,且新义相对论的建立还更加完善了电磁理论。

由于我语文水平太差,有表达不清楚的地方请谅解,敬请提出。加之能力有限,定有错误,请批评指正。

二○○七年八月三日


参考文献

[1] 人民教育出版社中学数学室编著. 全日制普通高级中学教科书(必修)《数学》第二册(下B). 北京:人民教育出版社,2006年.

[2] 人民教育出版社中学物理室编著. 全日制普通高级中学教科书(必修)《物理》第一册. 北京:人民教育出版社,2003年.

[3] 人民教育出版社中学物理室编著. 全日制普通高级中学教科书(必修)《物理》第二册. 北京:人民教育出版社,2003年.

[4] 黄秀清著. 《能量守恒与转换:通往“大统一理论”之路》. 中国科技论文在线,2007年6月.

[5]《费曼物理学讲义》 百度相对论吧 2007年


思考:

1、能量守恒及转换定律具体表达是否与参照系有关?即:当参照系改变后,能量守恒及转换定律的表达式还会是dE=dE吗?如有关是否会带来能量增量对所有能量不等价问题以及能量的定义问题?

2、是否所有具体能量形式都能同时参加物体作用?如:当二物体之间有万有引力作用后,动能是否能参加二物体的相互作用?当我们用电能给某一物体加热时,是否不能用其它能给物体加热?

3、存在无限空间与无限空间垂直吗?

4、没有时空观的物理理论体系是不存在的,时空观是一个物理理论体系的基础,时空观的正确度决定了建立在该时空观上物理理论体系的正确度,反过来,一个物理理论体系的正确性说明了该理论体系的时空观的正确度,世界只有一个正确的时空观,不存在二种正确的时空观。

电磁理论是建立在牛顿时空观的,电磁理论的正确性是在验证牛顿时空观的正确性,相对论的时空观是在偷换概念后,使距离与时间等价的时空观,相对认的时空观与电磁理论的时空观不一,电磁理论与相对论是不是矛盾的?

权威不是知识,不要因为权威,而忘记了基本的知识。

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