3.2 “质能关系式”的改写
一切相对于交换速度:
以交换哲学的观点看,一切相对于交换速度。
交换哲学认为,“存在”皆量,“运动”即量交换,“联系”即量交换关系,整个宇宙就是时间量与空间量对立统一的交换存在。具体量交换运动的特征是速度,速度即时间与空间的交换(只有交出时间才能换得空间或只有交出空间才能换得时间)速度,快,即交出的时间量小而换得的空间量大(或交出的空间量大而换得的时间量小),慢则相反,即交出的时间量大而换得的空间量小(或交出的空间量小而换得的时间量大)。在具体的交换速度中,时间量与空间量相对,故而包括质量与能量在内的一切相关的量皆相对。
这也就是说,速度是具体的时空统一的交换场,在这个交换场中,质量与质量、能量与能量、质量与能量、质量能量与“场”等都在交换,都存在于交换,运动于交换,联系于交换,在交换中“相对”,在交换中“转换”,在交换中“守恒”。
“相对论”实际是从物理学角度提出的“辩证法”,就是“对立统一”观,实际已经从世界观的高度体会到了宇宙普遍的交换运动规律,因为,只有交换关系才是“对立统一”的客观基础,才是对交换关系的准确概括。然而,“相对论”由于没有明确引进真实的“交换”概念,其“对立统一”论还并没有落实到客观真实的实处,不能将“存在”、“运动”与“联系”普遍地联系起来,无法对质量与能量的“不变”与“变化”(守恒和转换)给出对立统一的“交换”总结,最终导致了“质能关系式”的并不成立,没有发挥出应有的科学“基础理论”的功效。
“质能关系式”的改写:
引进“交换”概念后,质量、能量两大“守恒和转换定律”就有了有机统一总结的可能,即:“转换”即交换,“守恒”即交换中的让渡(不变);质量与能量“守恒”于交换过程,“转换”于交换速度,在一定的交换速度中呈现“相对”的交换态势。如,物体的运动即其质量与能量的交换运动,速度的加快,即对万有引力的更大摆脱,表现为其质量的相应变小与动能的相对变大,即交出质量而换得能量;速度的减慢,即万有引力作用的增强,表现为动能的相应变小与质量的相对变大,即交出能量而换得质量。就这样,交换速度规定着质量与能量的交换态势,决定着质量与能量的分布。
这也就是说,物体的质量与其所含的能量的总量是一定的,其一,在交换运动过程中,虽然其总量值始终保持不变(守恒定律),但随着交换速度的快慢变化,总量值在质量与能量间的分布却发生着相应的变化(转换定律),速度快,即交出质量而换得能量,其相对质量小而能量大;速度慢,即交出能量而换得质量,其能量小而相对质量大;其二,在交换运动过程中,速度是主变量,质量与能量是从变量,速度的变化规定着质量、能量的变化,质量、能量的变化从属于速度的变化;在物体速度的快慢变化中,物体的质量与能量随之发生相应小大与大小的变化,其中客观地存在着一个质量与能量相互交换的规律性的相对比率,以公式的形式对其加以概括或表述,就是“质能关系式”。
据此,对传统的“质能关系式”(E=mc2)理应作如下的改写:
根据质量能量守恒转换定律及质量与能量相对于速度原理,设相对质量为m ,可得理论表述式: E=mv (1)
根据m以静止质量m0为基准随速度快慢而小大变化原理,设其变化的比率为f ,可得m计算式: m=f(m0v) (2)
把公式(2)代入公式(1),所得才应是切合实际的质能关系式: E=f(m0v2)[能量E等于系数f乘括弧静止质量m零乘速度v平方括弧]
其中,m0为物体的静止质量,v是物体的实际速度,f是系数,即相对质量m随速度v的快慢而小大变化(或能量E随速度快慢而大小变化)的比率。
这个比率虽然现在还没有得出,但有实践经验的支持,这个实践经验就是,第一,当物体静止时,没有速度,对万有引力没有任何程度的摆脱,故而其质量最大(静止质量),而能量最小(动能为零,势能极小);第二,当物体以极限的光速运动时,对万有引力的摆脱最彻底,故而其质量最小(物体分解为微观粒子),而能量最大(粒子辐射能量),在这两个极端速度中间的整个加速度过程(即物体的质量由最大趋向于最小而能量由最小趋向于最大的过程),应该遵循着这个公式的原理。所以,这个系数f应该是可以从实验中归纳获得的,意即物体在一定的交换速度中,其质量与能量间相互交换的比率。
E=f(m0v2) 的普遍适用性:
首先,这个公式可以解释原来解释不了的现象。
如,按照这个公式看,宇宙飞船“轨道维持”的意义,即飞船的飞行就是其质量与能量相互交换的过程,飞行状态就是其速度变化状态所规定的质量与能量的交换、分布状态;速度减慢,即交出能量而换得质量,故而对地球引力的摆脱减弱,即地球的引力作用增强,质量变大,表现为其运行轨道的下降;“轨道维持”,点燃推进器的发动机,给飞船加速,使其加强对地球引力的摆脱,减弱地球引力的作用,即交出质量而换取能量,上升爬高,以恢复其原来的轨道高度。
又如,交警为了安全的“限速行驶”措施,意即通过降低汽车的速度,使其交出一定的动能(惯性)而转换为质量,一是增大汽车的质量以求更加稳定、安全,二是减小汽车的惯性以便于操作、控制,并求万一发生事故时尽量减小其冲撞、破坏力,最大限度地保证安全,降低损失。
其次,这个公式同样适用于“物质”的化学运动(以上所论主要是“物体”的物理运动)。
当应用于物质的化学反应时,E即化学反应所释放出的能量(化学能),m0即反应物的质量,v即反应速度(包括一切实际速度的全涵定义域),f即反应物质量m0与化学能E随反应速度v的快慢而相对小大或大小变化的比率。反应速度v越慢,如物体燃烧,其相对质量m就越大而能量E就越小;反应速度v越快,如裂变聚变,其相对质量m就越小而能量E就越大。这与化学上的“质量作用定律”即“化学反应的速度与反应物的活动质量成正比”的定律,意义是一致的,只是化学反应过程中的物质环境更加复杂些罢了。
如, 在物体的“物理运动”中,质量与能量的“转换”,是在保持原有质量形态不变前提下的纯粹的质量与动能之间的大小转换,而在物质的“化学运动”中,不仅质量与能量相互转换,同时质量、能量还向着各自的新形态转换,即伴随质量形态的转换,还消耗着某种形态的能量而释放着另种形态的能量。
当然,从物体的加速度运动过程来讲,以光速(解体速度)为界,如果说之前属于物理运动的话,那么之后就因分子结构的改变而属于化学运动了。由此应该说,“物理运动”与“化学运动”具有不可割裂的连续性,光速既是“物理性质”与“化学性质”的分界点,又是其融通点。(从这个意义上讲,系数f的值同样可以在化学实验中获得,并且其实验结果应该与物理实验的结果是一致的。)
第三,这个公式同样适用于“量子力学”。
如“波粒二象性”就可用这个公式的原理给出解释,即,运动中的微观粒子兼具质量形态与能量形态的两重性,在速度中相互交换,在交换中体现其质量能量守恒转换的相对性:E为粒子的能量,m0为粒子的静止质量,v为粒子的实际速度,f为相对质量m与能量E在一定速度中相互交换的比率;速度慢,质量大而能量小,粒子侧重以质量形态存在,主要呈粒子性;速度快,能量大而质量小,粒子侧重以能量形态存在,主要呈波动性。(之所以说f值的物理与化学实验的结果应该是一致的,就因为如果不一致的话,就不能以“质量能量守恒转换定律”统一地解释“波粒二象性”,也就不能描述微观粒子在运动中的质量与能量的相对性问题。)
当然,这里又对狭义相对论关于“光速不变”的结论提出了疑问。所谓“光速不变”,那只是“孤立系统”的“真空”中的实验结论,而世界并不是“孤立”的,更不是“真空”的。在交换速度中,“时空”尚且“弯曲”(质量与能量分布的变化),光线作为能量形态又岂能永保“直线”而不“弯曲”。光线的“弯曲”,应该是光子的从“波”到“粒”的交换过程,即光作为光源体辐射出的“光子”能量,必然也存在强弩之末的趋势,即随着辐射时间的延长和空间的延伸,其速度渐慢,波性(能量性)渐弱,粒性(质量性)渐强,最终以粒子态(质量态)而“弯曲”散落于“场”(进入聚合或化合为物体的新一轮物质循环)。这个过程,只是由于现实眼界的局限,人们还很难给予全程的观察罢了。
从光速可变的意义上讲,“波粒二象性”的量子现象,近似电影原理,即微观粒子(如光子电子)的运动,因其速度很快,所以直观过程就象是电影屏幕上的影象,呈无间歇的连续性,但在慢镜头下,其过程却如电影胶片运转一样,由一帧帧照片的投影接连而成,呈“32分休止符”的顿挫性,即波、粒的相间性。不同之处是,电影胶片的运转是匀速的,而光速是渐慢的,所以量子现象在过程中应该是越来越明显的,即量子的值是越来越趋大的。如雷达波在太阳引力场中的往返传播,往疾而返迟,应该就是这个意义。
3.3 “相对论”的局限性反顾:
到这里,再回顾“相对论”的局限性,就比较明朗了。
传统的化学主要研究的是“质量”(物质的组成、结构、性质及其变化规律)问题,虽然总结出了质量的“守恒和转换”规律,但却并不全面,因为在化学反应过程中,质量既向新形态的质量转换,也向能量转换,并且消耗着某种形态的能量而释放另种形态的能量,也就是说,在质量的守恒和转换的同时,必然地伴随着能量的守恒和转换问题,对此问题的忽略,不能不说是传统化学的一个局限性。
传统的物理学主要研究的是“能量”(一直被称为“物理学名词”)问题,虽然总结出了能量的“守恒和转换”规律,但却也并不全面,因为在物理运动过程中,如物体的运动,纯粹是质量与能量(动能)之间的转换,并且,质量的守恒和转换与能量的守恒和转换是互为前提、互相依存的,对质量守恒和转换问题的忽略,不能不说是传统物理学的一个局限性。
可以说,传统物理学与化学的截然分科,其根据是它们的局限性,其反映的也是它们的局限性。
到了“量子力学”这里,一方面,从物体的加速度运动过程来讲,以光速(解体速度)为界,之前属于物理运动,之后就属于化学运动(分子结构改变)了;另方面,物体解体、分子结构改变之后继续运动的微观粒子,实质是质量与能量的统一形态,已经属于化学与物理学共同的微观课题了。所以,“量子力学”实际是传统物理学与化学的总结,至此,物理学就进入了“化学物理”、化学就进入了“物理化学”的时代,它们就再也难分彼此了。
从这个意义上说,“相对论”既是对两大“守恒和转换定律”的总结,也是对传统物理学与化学的总结。然而遗憾的是,“相对论”在把经典力学引申到“量子力学”的时候,却仍然宣布自己属于“物理学”的基础理论,给予了自我局限。其局限性就在于,表述的已经是物理学与化学的总结意义,而使用的却还是传统物理学的概念,首先导致了概念的混乱,又由概念的混乱而导致了表述的混乱。
一般来讲,“物质”与“物体”虽然都属于物质,但“物质”侧重于化学性质而“物体”侧重于物理性质;物质与物体虽然都具有“质量”与“能量”,但“质量”属于相对的静态,无理、化性质的不同,而“能量”属于绝对的动态,有理、化性质(“动能”与“化学能”)的区别;物质与物体虽然都处于绝对的“动态”之中,但相对的“静态”却又是绝对动态的表述基准,故而“质量”是“能量”的表述基准;“质量”虽无理、化性质的不同,但其转换形式却(与能量相应而)与理、化性质相关,化学反应是质量形态的生灭,只与“物质”的化学性质相关而与“物体”的万有引力无涉,而物理运动是质量大小的变化,只与“物体”的万有引力相关而与“物质”的化学性质无涉;速度虽有相对的高低之分,但“光速”(物体解体速度)却是其绝对的界限,“低速”属于“物体”的“物理性质”的运动范畴而“高速”则属于微观粒子的“化学性质”的运动范畴,等等。然而,“相对论”的表述在这些方面却往往是交错含混的。
如,把质量定义为惯性,把m计算成m0,就是“质量”与“能量”、“静态”与“动态”等概念含混的表现。m与m0也许在“低速”中“相差极小”,但却绝不仅仅是计算上的数字意义而可以忽略不提的,因为它关涉到两大“守恒和转换”定律,并体现着“相对论”的基本原理。尤其是当把质量定义为“量度物体惯性大小的物理量”的时候,质量的概念与意义就开始模糊了,就奠定了“相对论”表述混乱甚至矛盾的祸根。
如,认为“质量随速度的增加而增加只有在v很大(如加速器中的电子)时才显著”,更是一系列相对概念的含混。因为,随速度增加而增加的只是“能量”而并非“质量”;电子作为基本粒子,属于“物质”而非“物体”;电子的性能,属于“化学性质”而非“物理性质”;电子的动能,严格地讲,属于“化学能”而非“物理能”;电子在加速器中的速度,属于“物质”的“能量”的“化学性质”的传递速度,而非“物体”的“质量”的“物理性质”的运动速度。
(“相对论”关于“物体质量m随速度v的增加而增加”的结论或许适用于飞船垂直发射阶段的“超重”现象,但与飞船返回时垂直降落阶段的“失重”现象却相矛盾。这里,1、飞船垂直起落是人工设计的特殊现象,不是自然现象;2、其“超重”与“失重”,是地球吸引力与飞船离心力、向心力作用于直线时短暂的加和、减差现象,其某个时点上相对质量的计算应该以E=f(m0v2)公式为基础,即m = m0 ±E/fv2;3、若给飞船起落一个适当的角度,其“超重”和“失重”的程度就会有所减轻。)
另如,经典力学本身隐含着“质量能量守恒和转换”的意义,只是还局限于传统的物理学的范围之内罢了,其“不适用”的地方并不是经典力学的错误,而是其在面对两大“守恒和转换定律”时的局限所在,所以并不是要“修正”的问题,而正是需要延伸推进和发展的地方。可“相对论”却以自身的局限性把它认定为了经典力学的局限性而要“修正”,不仅没有在基础理论上向前发展,反而割裂了经典力学与“量子力学”(或“相对论”)层次上的逻辑联系。
因此,可以说,“相对论”并不是由于深奥而难懂,而是因其混乱而费解。 如在传统的质能关系式E=mc2中,表述的是“物体”的质量(m),可速度却取“光速”(c),这“物体”与“光速”,是谁也无法统一得起来的。
当然,人们普遍的“不懂”,或其“效应极小”,不能普遍地应用(如宇宙飞船的“轨道维持”就是根据经典力学而不是根据“相对论”的原理设计的),这本身就是“相对论”的局限性所在。而其局限性的消极影响,主要的既不在于其“效应极小”,也不在于其并没有真正解决质量与能量的相对性问题,而是在于它蒙蔽了人们对这个问题的继续探索。如,如果说子弹、飞机、飞船等物体在飞行中的质量仍然“不变”或“随速度的增加而变大”,那是万难想象的,但它们在一定速度中的“相对质量”到底是多少,至今没人知道,也没人计算过,甚至没人注意或思考过,而这个问题在科学研究上的意义恰恰是十分重大的,这不能不归错于“相对论”局限性的消极影响。
概念的含混在“交换哲学”上是绝对不允许的,也是不难发现的,因为,含混即否定交换,交换就不可含混,二者具有鲜明的不两立性。
总之,传统的“质能关系式”只有作E=f(m0v2)的改写后,才能是对质量、能量两大“守恒和转换定律”的完整总结,才是有机统一的“质量能量守恒和转换定律”,也才能成为自然科学共同的“基础理论”。只是其系数f暂时还是个未知数,还有待比较复杂甚至是困难的实验罢了。
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