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现代物理学的突破---科普篇(二)

张树润 (zhangwt72@163.com) 上传2009.05.06 访问200

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现代物理学的突破---科普篇(二)

The breakthrough of modern physics

作者:张树润

Abstract: This paper explain modern physics and firstly some breakthrough.

摘要:本文尽力用中学生的水平,讲解现代物理学及其一些突破。

关键词:三角函数 能量 时间 洛伦兹变换

数学和物理学都是描述自然规律的工具,数学是物理学的语言。人类根据思维历史经验的积累,得出在自然界中隐藏着一般的、简单的基本规律。本文力求直观的、不采用洛伦兹变换,没有效仿爱因斯坦的相对论和以前的物理学来讲解数学和物理学。第一节讲数学,第二节讲物理。

继承前人物理学的精华,发展物理学的途径是要找出自然界中隐藏着一般的、简单的基本规律,这样物理学才能得到发展。

第一章 数学-三角函数

图-1

在图-1中:我们有

OP为光波的速度C一个不变量,aP为运动物体的速度,在自然界中普遍存在变 [1]

我们则有:

(1)

在狭义相对论中这是一组洛仑兹变换:时间和长度的变换为,

场的变换:H是磁场,E0电场,

因此得时-空面积S=t×L不变。

图-2

正弦函数是波函数,具有静止质量的基本粒子,具有德布罗意波动性,波速是V。如果说明V = C,这时是描述速度等于C 的波,如光波、电磁波和引力波,它的静止质量等于零。当时,这个物体静止,没有波动性,只有静止质量。

第二章 物理学

(一)四维时间

时-空是物质存在的表现形式,抽象的时-空是不存在的。时间是能量表现形式,能量有四维,或者说动量有四维,对应的时间也必定是四维。在图-1中OP为过去的四维时空的一维时间是

这里我们把坐标X、Y、Z简写成

这时,时间有四维:

---- ---- (2)

把(2)式除以得::

---- ---- (3)

(3)式在相对论和量子力学中到处都可以看到。

四维时间的通俗解释

我爷爷当年看见的光和我现在看到的光与我孙子看见的光都是一样的。当今我爷爷死了,我还活着,孙子还校一个是我们看到的事物,另一个是我们自己。光的过去、现在、将来都是一样的,我们家人确是死去活来,这是两件事物,两种时间概念。用一维时间是描述不了的。

时间这一唯有过去、现在和将来之分,-表示已“流逝”的时间;原点O表示“现在”的一瞬间;+指向“将来发展的方向”,是将要发生的时间。时间这一维,过去的已流逝,未来还没有发生,它不是一条“长河”,不存在“倒流”的问题。在微观世界中时间确实是可以倒流的,过去人们认为时间只有一维,有人为了自圆其说,挖出一条“时间隧道”,幻想着通过“时间隧道”回到已消失的世界中通过原点O垂直于在这三维上没有过去和将来之分,全部是连续的“现在”,原点O上部为正,原点O下部为负。在微观世界中的时间可以倒流的物理现象就是发生在这三维时间上。

过去对时间的哲学定义是:时间是由过去、现在和将来组成的一条历史长河。很显然这个定义是不全面的。

(二)四维能量或四维动量

在图-1中OP视为能量,我们有:

这时我们有:

--- --- (4)

把(4)式各项内除以C得四维动量:这也是大家常见的。四维的能量表现为四维时间。

在经典物理学中有:

在量子物理学中:

过去人们不知道是什么东西,它是作用量S对三维时间的微分。

以时间t为单位有

其中:S是最小作用量,

这是经典物理学中经常出现的公式,它很形象化地表现了空-时是能量自身外在表现。

的方向指向观察物,的方向是观察物运动方向。=0,就是“现在”的意思,在七维空-时里,“现在”实空间和虚空间是镜象对称。其实早年闵可夫斯基就懂得虚空间就是时间的意思,他写出:

ί30万公里=1秒

从经典物理学中我们可以看出时间是四维的。

(三)麦克斯韦方程

在图-1中,我们设Y轴为H磁场,X轴为E0为电常我们有:

--- --- (5)

(5)式就是麦克斯韦方程。电子运动产生磁场,写成 在理论物理学中写成:

rot H = 1/C·¶ E t div E = 0

rot E = -1/C·¶ H t div H = 0 (6)

一对方程分布见图-3

图-3

引力场和电磁场都是以速度C传播的,同理可得万有引力场的麦克斯韦方程。

把上式展开,我们得引力场麦克斯韦方程:

它的波形;

其中g是引力加速度。h是垂直于g的另一种加速度,宇宙旋转就是由加速度 h 所引起的。

结论:

在物理学中我们可以把复杂的公式简化了,变成和谐的、简单的基本规律,只有这样物理学才能有更大的突破。

作者自我介绍:

张树润 男 1938年生 现为上海卢鹤绂格物研究所的研究员,北京相对论研究联谊会的会员,北京相对论研究联谊会聘任专家。zhangwt72@163.com

参考资料

[1]介绍一个简单而意义非常重要的数学公式sinα=V/C 张树润

[2]灿烂简单物理学 2006-1 张树润

本文登载在香港《新科学》2006年第四期。本刊读者发现它不成立者赏一万元港币。

2008-5-13

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