壽紀揚
浙江 舟山 316100
任何事物,都在恪守宇宙基本規(guī)律下,以自己特有的形式演化。所以互相之間,必然有著貼切有機的反映和聯(lián)系。各種存在和形成的機理,包括不可思議的神奇怪異,都無需別出心裁、挖空心思地去假設(shè)遐想。完全可以從各種事物演化的規(guī)律、現(xiàn)象和狀態(tài)中,通過綜合、分析、推理、判斷,來對照、理解和認識。
什么是能。最簡要地說,是做功的本領(lǐng);它存在的基本形式是流動,或者說是運動。例如,高位水庫里的水,在靜止狀態(tài)下,不會做功,顯然只是物質(zhì)。當打開閘門,水向低處流動,能夠推動水輪機做功,這才成為能的一種;同樣,熱也只有在傳遞中(熱流動),才成為熱能;能在習慣上,也混稱能量。
什么是質(zhì)(物質(zhì))。最簡要地說,是具有自己特有物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量的東西。物質(zhì)質(zhì)量,主要有慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量。我們平時所說的物質(zhì)質(zhì)量,是它們的總稱;物質(zhì)存在的基本形式是能的旋渦,或者說是鎖定著流動動能的各種不同形式的旋渦。例如:氫的原子,是電子繞著原子核旋轉(zhuǎn)的一種旋渦,具有氫原子特有的物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量;同樣,流水形成的各種漩渦,它們都有自己特有的物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量。所以它們也是不同于水的一系列“物質(zhì)”。
我們借用水的漩渦形成和消散,來作質(zhì)能轉(zhuǎn)變的研究和啟發(fā)。
圖1 單一的水漩渦
圖2 雙結(jié)合的水漩渦
初始形成的射線和電磁質(zhì)點,在繼續(xù)不斷的互相擦碰搓擦中,進行著高頻率的反復消散(圖4)和形成(圖5),對應(yīng)著電場與磁場的交替轉(zhuǎn)變,成為電磁波(圖6)。
各種物質(zhì)物體的溫度,都高于絕對零度,都能產(chǎn)生熱輻射,形成電磁波。都是暗能量和暗物質(zhì)的基本成分。
圖3 水的錯綜流動和漩渦的形成與消散
溪水向山下流動,形成流水,成為能的一種。它受不規(guī)則河床的雜亂阻擋,引起錯綜流動的互相搓擦,結(jié)成大小強弱不等的種種漩渦,見圖1、圖2、圖3。漩渦里面,鎖定著流水的流動動能,作著不斷的回旋。同時形成了各自特有的物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量,以及決定它演化的基因和記憶像素,成為不同于水的另一類物質(zhì)。
例如:有的漩渦,能將浮在里面的物體,旋入水底,奇怪地使里面的物體,突然“變浮為沉”。這就是這個漩渦所形成的物理性質(zhì)之一。
如果想要使這個漩渦,作某個方向的水平移動,則必須加以“力”,來克服它的慣性,使它產(chǎn)生向這個方向移動的加速度,才能實現(xiàn)。這證明它有自己的慣性質(zhì)量。
漩渦的局部中空等,所形成整體的引力質(zhì)量,是它區(qū)別于水的新引力質(zhì)量。
這種具有新物理性質(zhì)和新物質(zhì)質(zhì)量的漩渦,是一種流水形式的能,所轉(zhuǎn)變成的新物質(zhì)。
同樣,風是趨向氣壓均衡而形成的空氣流動,也是一種能;形成的各種旋渦,都是不同于空氣的物質(zhì);龍卷風,是其中的一種。它能把比空氣重上千成萬倍的地面物體,卷向天空。剎那間,里面的物體,神奇般地“變沉為浮”。它所形成的這種新物理性質(zhì)和新物質(zhì)質(zhì)量,成為完全不同于空氣的另外一種物質(zhì)。
如此等等,所有旋渦物質(zhì),一經(jīng)消散,都將還原成相應(yīng)的流動(能)。
這些新旋渦物質(zhì)的物理性質(zhì),與構(gòu)成它的水或空氣的物理性質(zhì),相去甚遠,以至事先難以用它們的已知物理性質(zhì)來估計和推測,于是常常感到不可思議。
所以一切不可思議的神奇怪異現(xiàn)象,絕不是宗教迷信幻想中,不存在的超自然的上帝神靈作祟,完全是科學的自然現(xiàn)象,從這些簡單的事例中可以看出:“能”就是“流動”“物質(zhì)”就是它所形成的各種“旋渦”;而旋渦消散,又還原成流動。這就明確了質(zhì)能轉(zhuǎn)變的基本形式。
質(zhì)、能的轉(zhuǎn)變,恪守“質(zhì)能守恒定律”和質(zhì)能等同方程E=mc^2 。它指出了能的某種集結(jié)形式是物質(zhì)。而這種集結(jié)形式,只能是“旋渦”。
大自然能夠賦予我們的,只能是“空”,除此之外,什么也沒有。這種“空”,并不是我們想象或臆想中的真空。臆想的真空,往往以為是一無所有,空空如也的一種“死寂狀態(tài)”。然而,“死寂真空”,是不存在的。即使在精密的實驗室里,也無法實現(xiàn)。浩瀚廣闊的宇宙空間,更有著眾多的星球、物質(zhì)(包括暗物質(zhì))和能量(包括暗能量)。
我們屢屢發(fā)現(xiàn)各種大型廳室內(nèi)部的空間,不管在怎樣的情況下,都存在著各個方向不同空間區(qū)域的各種溫度差異,而且在不規(guī)則地不斷變化。同樣發(fā)現(xiàn)所有的空間,都存在著這種溫差。而且這種溫差與空間幅員的大小,有著密切的正變關(guān)系;也觀察到其他各個領(lǐng)域里,諸如,天空中水汽的不均勻分布,凝聚成一團團的白云,同樣在不斷聚散變幻著;即使物體的內(nèi)部,也都存在著局部的差異和相對運動。等等,等等。這一切,共同反映著自然界的一條根本規(guī)律:分布相對不均衡的絕對存在,同時引起趨向均衡的相對流動。這里暫把這個規(guī)律,簡稱為“不均衡規(guī)律”,以便敘述。
“不均衡規(guī)律”使空間分布著各個方向的相對錯綜流動,和錯綜流動之間的互相搓擦形成的各種旋渦。這種流動與旋渦的順、逆不斷一再搓擦和擦碰,使得有些旋渦,鎖定了更多的動能而加強壯大;有些則減弱消散成流動或結(jié)成新的旋渦。這種旋渦與流動的不斷形成、壯大和減弱、消散,充滿了一切空間。所以現(xiàn)實的空間,必然存在著各種能量和物質(zhì),不是臆想的“死寂真空”。
“不均衡規(guī)律”使三維空間的不同區(qū)域,有著各個方向相對不均衡的溫度差異,從而引起各個方向的相對錯綜傳熱輻射。熱輻射射線是熱能,具有電流性質(zhì),反映著電磁波的電場。
強弱不一、錯綜傳熱的射線之間,互相搓擦,形成各種射線旋渦。這些旋渦里面,鎖定著回旋的電流性質(zhì)射線,成為有引力質(zhì)量的電磁體。它非常非常微小,應(yīng)該叫電磁質(zhì)點。是一種物質(zhì),同時反映著電磁波的磁場。
這種電磁質(zhì)點,是光子一類的旋渦物質(zhì),也稱基本粒子??臻g這類旋渦物質(zhì)的形成,就是所謂“空間造物”,它們是發(fā)展壯大成各種物質(zhì)的原始胚胎。其形式,猶如流水形成漩渦。
初始形成的射線和電磁質(zhì)點,在繼續(xù)不斷的互相擦碰搓擦中,進行著高頻率的反復消散(圖4)和形成(圖5),對應(yīng)著電場與磁場的交替轉(zhuǎn)變,成為電磁波(圖6)。
各種物質(zhì)物體的溫度,都高于絕對零度,都能產(chǎn)生熱輻射,形成電磁波。都是暗能量和暗物質(zhì)的基本成分。
圖4 射線旋渦的減弱與消散
圖5 射線旋渦的形成與加強
圖6 電磁波的電磁交變輻射
說電磁波是熱能,這不很確切。嚴格地說,它不完全是一種熱能:其中傳熱的射線是熱能;而鎖定著這種熱能的電磁質(zhì)點,則是物質(zhì)。但它們是形影不離,反復轉(zhuǎn)變的對立統(tǒng)一體,所以不能籠統(tǒng)地認為它是熱能。它不能完全轉(zhuǎn)換為有用功,就是證明。
在電磁波中,一個電磁質(zhì)點(旋渦)的一次形成和消散,對應(yīng)著它的一個電磁交變周期;一個周期所輻射(移動)的投影距離,是它的波長λ;單位時間里的交變次數(shù)(周期),是它的頻率f;波長與頻率的乘積,是它的輻射速度(波速)C =λf;單位時間里各種電磁質(zhì)點的不同形成和消散次數(shù),是各種不同頻率的電磁波。混在一起,是“混合電磁波”。一般熱輻射的電磁波,多為“混合電磁波”,如太陽光和普通燈光等等。
電磁波,以電、磁場的不斷交變輻射而存在。它的形成,可以通過電、磁場的交變強度曲線,等效地疊加成圖七的假設(shè)形式來討論:
圖7 電、磁場輻射強度的交變曲線
當電磁波輻射到電場強度最強時,反映在電場強度曲線坐標的(y1;x0;)點,這時正是射線密度最大;同時電磁質(zhì)點被消散到密度最小,對應(yīng)著磁場強度最弱,反映在磁場強度曲線的(y0;x0;)點;高密度的射線,在互相搓擦之下,逐漸形成電磁質(zhì)點,于是電磁質(zhì)點密度逐漸增加,直到最大。對應(yīng)著磁場強度的逐漸增強,直到最強。反映在磁場強度曲線的逐漸上升,直到最高的(y1;x1/2;)點;同時,射線被逐漸鎖定到各個形成的電磁質(zhì)點里,降低著射線密度,直到最小。對應(yīng)著電場強度的逐漸減弱,直到最弱。反映在電場強度曲線的逐漸下降,直到最低的(y0;x1/2;)點;這時,電磁波里存在著最高密度的電磁質(zhì)點和最低密度的射線。在大量存在的電磁質(zhì)點之間,互相不斷擦碰和搓擦,引起電磁質(zhì)點逐漸消散成射線,降低著電磁質(zhì)點的密度,直到最小。對應(yīng)著磁場強度的逐漸減弱,直到最弱。反映在磁場強度曲線上的逐漸下降,直到最低的(y0;x1;)點。在電磁質(zhì)點逐漸消散成射線的同時,增加著射線的密度,直到最大。對應(yīng)著電場強度的逐漸增強,直到最強。反映在電場強度曲線的逐漸上升,直到最高的(y1;x1;)點。到此,完成了一個電磁交變周期,這樣一個周期接著一個周期的不斷交變震蕩,就是電磁波輻射。可見的太陽光和不可見的紫外線、紅外線、無線電波等等,都是不同頻率的電磁波。它的射線與電磁質(zhì)點的反復轉(zhuǎn)變,形成了一系列對立統(tǒng)一的特有性質(zhì)。諸如:
電磁波的空間輻射,是快慢波動著的:在電磁質(zhì)點密度最高的磁場高峰,由于它具有引力質(zhì)量的反向吸引,形成最慢的輻射投影速度;當它消散成射線密度最高的電場高峰時,有著趨向熱均衡的最快輻射投影速度。這些投影速度的綜合平均,才是它的輻射速度統(tǒng)計值。在空間大約為300000km/s。
電磁波的射線和電磁質(zhì)點的高頻率轉(zhuǎn)變,表現(xiàn)著強烈的“0、1”或有性。形成了光子的“靜止質(zhì)量為零”和“波粒二像性”的特性。
電磁波在空間的直線輻射,如果受到橫向引力,則有引力質(zhì)量的電磁質(zhì)點,受到引力吸引而使輻射改變方向,產(chǎn)生彎曲。
輻射中,電磁質(zhì)點的旋渦旋轉(zhuǎn)主平面,在三維空間的取向幾率等同,其運動方向,遵循“通電導體在磁場中的運動效應(yīng)”規(guī)律,和旋渦消散與結(jié)成的等幾率朝向,致使電磁波輻射方向,時時處在四面八方的散射而形成衍射特性。
同樣,三維取向幾率等同的電磁質(zhì)點,通過偏振光濾光鏡,能夠暫時分離出單朝向旋轉(zhuǎn)的電磁質(zhì)點和射線,成為偏振光。
總之,電磁波的各種對立統(tǒng)一的雙重特性,都充分證明了射線與電磁質(zhì)點的存在和它們的反復轉(zhuǎn)變;呈現(xiàn)的雙重特性,早已被發(fā)現(xiàn)和利用,而且成為眾所周知的常識,只是以前很少注意到是射線與旋渦的反復轉(zhuǎn)變所致。
通常形成的射線旋渦,其大小、形狀、強弱和穩(wěn)定程度,很不一致。好比旋風;從幾公分直徑到規(guī)模龐大的臺風。雖然程度與規(guī)模如此懸殊,但是在演化的層次上,仍然屬于同一層次。光子、電子、夸克等等各種基本粒子,都是形狀、大小、強弱和穩(wěn)定程度不同的同一層次的不同射線旋渦,都屬于空間造物的初始物質(zhì)之列。它們在不斷的擦碰搓擦中,有的在減弱或消散成射線熱能;有的則在加強、壯大。當引力吸引的集聚,到達有一定溫度、壓力和引力等等的適當條件時,將進一步地形成旋渦套旋渦,包括各種形式的旋渦結(jié)合旋渦,發(fā)生各種相應(yīng)的核反應(yīng)和化學反應(yīng)。鎖定了更多的能量,形成各種元索、化合物,乃至生命的出現(xiàn)等等。
這里要特別指出的是:各種旋渦的大小、形狀和結(jié)構(gòu),是極其復雜多樣的。我們絕不能認為旋渦都是簡單的圓形和單一;恰恰相反,幾乎所有的旋渦,都是不規(guī)則的各種橢圓,和像圖二雙結(jié)合水漩渦那樣的雙結(jié)合、三結(jié)合,以及不規(guī)則的種種多結(jié)合旋渦,甚至像太空中不敢相信的彗星運動那樣的特殊旋渦,更有化合物、大分子的有機物分子等等錯綜復雜的旋渦結(jié)合。只要存在著一定穩(wěn)定幾率的各種形式旋渦,都會出現(xiàn)不同壽命的物質(zhì)存在。其壽命長短,決定于穩(wěn)定程度。它的計量,是當初形成的演化基因和記憶像素的功能之一。
各種壽命的終止,絕不意味著演化結(jié)束,僅僅是其中的某一演化階段,暫時告一段落。
上述流水的漩渦,如果被分割,則即消散,釋放出鎖定著的全部流動動能,成為流水(能),同時失去原來漩渦的所有物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量。也就是說,這個漩渦物質(zhì),一經(jīng)分割,便分沒消失了。
所有物質(zhì),都是各種各樣不同形式的旋渦。例如水,它的分子,是由2個氫原子和一個氧原子化合而成。這種化合,是旋渦的一種形式。如果把它分割,則水分子旋渦消失,同時失去水的物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量,還原成氫和氧原子的分別流動(能);而氫原子是由一個電子繞著氫原子核旋轉(zhuǎn)的又一種形式的旋渦,如果再把它分割,則氫原子旋渦消失,同時失去氫原子的物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量,還原成電子和氫原子核的分別流動(能);氫原子核是質(zhì)子。由2個上夸克和一個下夸克,有點像圖二中的雙結(jié)合水漩渦那樣的三結(jié)合旋渦。如果再把它分割,則質(zhì)子消失,同時失去它的物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量,還原成夸克流動(能);夸克與電子以及各種大大小小的基本粒子和光子,都是大小、形狀、強弱和穩(wěn)定程度不同的射線旋渦。這些基本旋渦粒子,如果再分割,不但失去它們的物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量,而且將同時失去它的物質(zhì)稱謂資格,還原成沒有物理性質(zhì)和物質(zhì)質(zhì)量的射線熱能。
由于旋渦絕對不可能存在半個或碎片的形式,所以不再有分割的意義。換句話說,物質(zhì)分到旋渦,只剩下“有”與“無”的形式,已經(jīng)不存在更小。因此,旋渦是該種物質(zhì)不可再分的最小原始基本單位。所謂“日取其半,萬世不絕”的概念,在物質(zhì)不能無窮分割的這一點上,顯得不能成立。當然,在數(shù)學理論的研究上,又當別論。
“熵”是一個狀態(tài)量。它的簡要概念是系統(tǒng)“熱”的均衡狀態(tài)(程度),或者說,是“能”的均衡狀態(tài)(程度)。
借用水來作比如:假設(shè)一個水系統(tǒng)里,有一個高水面的高位水池和一個低水面的低位水池,并用連通管及水泵,將它們互相連接(圖8)。于是高位水池的水,通過連通管,流入低位水池,使低位水池水面升高和高位水池水面降低,趨向二池水面的均衡。這種狀態(tài),稱為系統(tǒng)熵增。
圖8 水系統(tǒng)
如果高位水池的水,任它流入低位水池,最后達到2個水池的水面相平,于是水的流動,便自動停止。這種靜態(tài)死寂平衡,稱為系統(tǒng)熵增到了極大。
如果水泵將低位水池的水,抽向高位水池,形成2個水池的水面,趨向更加不均衡。這種狀態(tài),稱為系統(tǒng)熵減。
假如這是一臺永動水泵,它將低位水池和連通管里不斷流來的所有水,連續(xù)地抽向高位水池,使低位水池總是處在接近抽干的水位。也就是高位水池流來的水,隨時全部抽回去。這種水系統(tǒng)不斷循環(huán)的狀態(tài),是熵減同時等于熵增的動態(tài)自然平衡。
宇宙之存在,就是熱系統(tǒng)的熵減同時等于熵增的動態(tài)自然平衡。但比上述水系統(tǒng),更要錯綜復雜得多。簡單籠統(tǒng)地說:最初形成有引力質(zhì)量的旋渦物質(zhì),互相吸引,先后集聚成大小強弱不等的各種引力中心,它們分別是不同溫度和壓力的高溫(注)熱源,其熱量自動向著低溫區(qū)域輻射,正像上述水系統(tǒng)里的水,從高位自動流向低位一樣,使系統(tǒng)趨向熱均衡的“熵增”狀態(tài)。有人根據(jù)人稱“可悲的熱力學第二定律”:熱量只能由高溫自動傳向低溫的不可逆規(guī)律,主觀遐想:宇宙總有一天會傳熱到熱均衡,即熵增到極大而熱死湮滅。這種杞人憂天的擔心,看來似乎有理!然而,殊不知宇宙的實際演化,不但有著熱輻射的“熵增”,同時還有著引力吸引的相應(yīng)“熵減”。而且這種增減,形成動態(tài)自然平衡,使宇宙永遠處在熱循環(huán)而存在。
這種熵的增減,可以設(shè)想一個孤立熱系統(tǒng)來討論:當引力中心這個高溫熱源,以熱輻射形式,向低溫區(qū)域傳熱的同時,形成大量的射線旋渦,成為空間的暗物質(zhì)和暗能量。這些旋渦和射線,不斷互相擦碰搓擦,有的加強成比較緊密,比較穩(wěn)定的射線旋渦物質(zhì);有的則減弱成比較松散,比較不穩(wěn)定,甚至消散成射線熱能。使系統(tǒng)熵增。
比較穩(wěn)定的旋渦物質(zhì),在引力中心的吸引下,帶著鎖定著的回旋射線熱能,不斷吸向引力中心的高溫熱源,使那里積累起更多的旋渦物質(zhì),造成更多的擦碰搓擦機會,促使更多的旋渦物質(zhì)減弱消散,釋放出更多的熱能,趨向溫度更高;同時,在低溫區(qū)域,由于射線旋渦不斷被吸往高溫熱源,使那里減少著消散的熱能補充而趨向溫度更低。形成系統(tǒng)溫度更加不均衡的“熵減”。
引力吸引,正像上述假設(shè)的永動水泵,但它是真實的永動“熱泵”。它將低溫區(qū)域里的射線旋渦物質(zhì),不斷自動“泵”向高溫熱源。在遠離高溫熱源的邊遠區(qū)域,則旋渦物質(zhì)將被“泵”到最少,能夠消散的補充熱能,已經(jīng)隨之少到接近沒有,于是那里的溫度,便趨近沒有熱能補充的原始絕對零度。這種吸引的熵減與輻射的熵增,像上述水系統(tǒng)一樣,必然同時相等,成為動態(tài)自然平衡,使系統(tǒng)永遠處于熱循環(huán)。
這種孤立熱系統(tǒng),只是一個討論的典型模式。其實,宇宙是由許許多多大小不同的這種熱系統(tǒng),混合交叉演化,進行錯綜復雜的熱循環(huán)。其中有一些比較強大的引力中心,還大量吸引附近的物質(zhì)和空間的暗物質(zhì),甚至兼并弱小的熱系統(tǒng),來不斷補充自己的熱輻射和物質(zhì)進一步的加強壯大。當發(fā)展壯大,到達或超過自身穩(wěn)定極限時,便發(fā)生分裂甚至大爆炸。大量的熱能和碎片,射向四面八方,重新成為低級和原始的能量和物質(zhì),參加集聚、輻射的循環(huán)。
這種普遍的熱循環(huán)和分裂或大爆炸,猶如一鍋沸騰的熱粥,使得宇宙時時處處都在此起彼伏的不斷爆發(fā)演化。只是我們現(xiàn)有的探測手段,和觀察范圍,遠遠不能感知其萬一。
注: 高溫系指大于絕對零度。
“不均衡規(guī)律”引起流動和旋渦,使得各種形式的質(zhì)能不斷轉(zhuǎn)變,激活著宇宙永遠處在演化而存在。它必然沒有起源,也不會湮滅,更無壽命可言,是龐大而完整的“永動機”。所以說,質(zhì)能的不斷轉(zhuǎn)變,是宇宙永恒存在的靈魂。