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        宇宙中基本作用力之洛倫茲力

        2013-12-31 00:00:00鄭智聰
        文理導航 2013年15期

        【摘 要】根據(jù)洛倫茲力的作用來分析,由玻色子形成的量子場,在對宇宙中的微觀粒子運動和宏觀物體運動的作用和影響。

        【關(guān)鍵詞】洛倫茲力;能量守恒;量子場;向量;動量;玻色子

        引言:

        宇宙中一些作用力在應用到一些自然現(xiàn)象時中存在著不同的爭議;從微觀到宏觀還有哪些作用力沒被我們充分分析與應用?

        探索已久的“以太”是否存在?什么是真正的引力?經(jīng)典力學與量子力學中哪些作用力是相同的?這些問題可以用洛倫茲力來一一解釋。

        在宇宙中物質(zhì)和粒子(宏觀和微觀)不管空間位置如何變化,都要有一個相對參照物,比如在直線的前后兩端A與B點,如果進入C點,且運動在直線A、B兩點中間,當它靠近A點時則與B點遠離,反之則靠近B點時與A點遠離,這種變化是同時進行的當相對參照點不同時表達的向量意義也不同,而在亨德里克洛倫茲,在實驗中帶電荷的粒子由于磁場B的影響,感受到洛倫茲力的作用則運動軌道發(fā)生變化,是由兩個力的作用產(chǎn)生了,粒子的向量變化——洛倫茲力F=q(E+v×B)。如果用洛倫茲力現(xiàn)象解釋,另外兩種作用力所產(chǎn)生的一些現(xiàn)象是否可以?

        物體的動量與電磁輻射的能量(p=mv,h=λp)這兩種能量,形式構(gòu)成了整個宇宙(物體的運動動量與物體所釋放的能量)將這兩種力相互作用(不是轉(zhuǎn)換)即各自總能量不變,動量E與電磁輻射E'的洛倫茲力作用F=E■+E'■,F(xiàn)=E+E',兩者向量發(fā)生變化p■+hv■=E■+E'■,p+hv=E+E',而各自的動量不變,即光速C不變(根據(jù)光速不變原理)能量守恒,粒子的動量P也不變,則在原子中產(chǎn)生玻爾原子模型,電子圍繞著原子核運動時吸收或釋放能量時只改變軌道(能級躍遷)不會因為動能消耗而殆盡,在星系中行星的軌道運動可以看成由無數(shù)個洛倫茲力作用形成的量子場,改變行星的運動方向動量不變,會讓行星以橢圓形的軌道永遠圍繞恒星公轉(zhuǎn),也存在物體自由下落動量也不變。

        在《廣義相對論》的四維時空中,微觀粒子量子化的情況下玻色子與費米子相互作用,動量不變時允許有一種玻色子(玻色子具有整數(shù)自旋它們的能量狀態(tài),只能取不連續(xù)的量子態(tài),但可以有多個玻色子占有同一種狀態(tài))充滿整個宇宙——也太或光子Y,形成同一種狀態(tài)的玻色子量子場或引力場F=J/r=(mω)f/r,r距離半徑,f洛倫茲力,(根據(jù)普朗克常數(shù))J由無數(shù)份f形成的量子化的角動量場(即波動的粒子構(gòu)成原子,原子構(gòu)成物質(zhì))。

        在“以太”探索法國物理學家布里淵,曾提出了一種能解釋玻爾定態(tài)軌道的原子模型的理論,他設想原子核周圍的“以太”會因電子的運動,激發(fā)一種波互相干涉,只有在電子軌道半徑適當時才能形成環(huán)繞原子核的駐波,而軌道半徑是量子化的即電子運動在量子場中。但我分析在原子核質(zhì)量不同時量子場的的半徑范圍不同,而電子的波動強弱,則在對應的高低能級的子波(能級是量子場存在波動)即電子波動越強則運動軌道在高能級上,反之電子波動越弱則運動軌道在低能級上,且電子軌道并不是固定的,德布羅意《波動力學導論》中概率波描述了電子的軌道經(jīng)常出現(xiàn)高能級上偶爾,也出現(xiàn)在低能級上(受激躍遷)而在海森堡的《不確定性原理》中動量與位置只能相對宏觀物質(zhì)的相互作用,而在量子中電子與電磁波(玻色子的運動)作用時電子位移不確定而動量P在洛倫茲力中是不變的量子化,所以電子動量大小,不是決定它所在的原子核的空間位置,能級只與運動周期變化有關(guān),即高能級周期短(離原子核近)電子波動頻率強,反之周期長(離原子核遠)低能級電子波動弱與玻爾的原子模型中的高低能級排列相反,則與德布羅意的諧振條件I=nλ,相反為I=1/nλ,即電子軌道,的周長是位相波波動的反比,這時當光波進入原子后,則對應在相同波動頻率的高能級上產(chǎn)生干涉(受激)這時高能級上的e電子受激后躍遷(向量發(fā)生變化)且不存在加速度(指電磁波與電子相互干涉,改變運動軌道),所以躍遷到低能級上,e電子的激發(fā)態(tài)形成或低能級上的子波,即位相波產(chǎn)生的能量E=m(λ/λ')v=hv,m為電子相對質(zhì)量,波動λ>λ'躍遷電子波動大于低能級的波動,且普朗克常數(shù)也可以為h=m(λ/λ'),E=hv量子化的波動,所以玻爾模型中的受激干涉后,電子躍遷低能級是電磁波(光波)的進入,只改變相同波動能級上電子的運動軌道,向量發(fā)生變化,所以在光譜中不同原子中相對能級間電子數(shù)飽和度不同,當受激時只有電子飽和的能級才能表現(xiàn)較為活躍(電子受激幾率高)形成光譜中的暗線(電磁波與電子相互干涉)即吸收光線。反之如果光線中某一波動頻率,被反射出所表現(xiàn)較強那么說明,這一頻率對應能級上電子偏少顯的不活躍,即進入后不受干涉又反射出,這就是原子與電磁波(可見光)作用,形成的特征光譜。

        在宏觀中,艾薩克牛頓的《自然哲學的數(shù)學原理》中萬有引力,物體與物體間因質(zhì)量相互吸引(引力),但是中間還隔著空間,物體不可能存在超距作用,也不會像愛因斯坦廣義相對論那樣抽象(質(zhì)量彎曲空間),當然他(牛頓)也希望有一種基本粒子充滿整個宇宙,但大量的實驗一直沒得出“以太”存在的結(jié)論,其中邁克爾遜莫雷在實驗中,以地球為參照物射出光子后,測量光速,都發(fā)現(xiàn)光速是不變的,而洛倫茲力F=E+E'EEEE,就可以解決這一問題,各自動量不變,則媒介子(玻色子)以太或光子Y可以存在它將改變著物體的向量,能量守恒物體動量不變在洛倫茲力作用形成的量子場F=J/r 恒星改變著行星運動軌道,而物體向量r自由下落。

        在對物體自由下落的探索中,歷史上有很多科學家都為此做了實驗在《自然科學史》中記載荷蘭人斯臺文,在1586年使用2個重量不同的鉛球完成了這個實驗,并證明了亞里士多德的理論是錯誤的(亞里士多德認為重量與下落速度成正比)同樣1590年伽利略·伽利雷在比薩斜塔上做了,“兩個鐵球同時落地”的著名實驗,也證明了亞里士多德持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論,而近代的科學家認為自由落體(自由下落的物體)是受萬有引力產(chǎn)生的引力加速度(重力)g=9.89.82米/秒平方,vt=gt速度與下落時間成正比(高度也與時間成正比)。在地球上做實驗那么我們要明白,地球的運動狀態(tài)是自旋的,所以我們可以把它看成以地心為O質(zhì)點的慣性角動量場L=Iω對于角動量理解,經(jīng)過實驗我得出有兩種情況:第一種是自旋的慣性角動量,其中轉(zhuǎn)動慣量總量為I,在半徑軸長r的變化下L角動量場橫掃的面積速度變化:L=I/ωr^2,并非是L=Iω而第二種是以角動量為參照系時運動速度變化,則以地球為參照的自旋的慣性角動量場,一個物體在慣性的角頻率ω不變地球L場上做加速度,Lv=r,Lv為一個慣性角動量場上的物體速度,r為與質(zhì)心O的距離半徑,指在L場r變化時成正比的相對速度,在伽利略的實驗中,就用到第二種角動量參照系,將相對不同質(zhì)量的兩個鐵球,a,a'從地面帶上,塔頂(在地球慣性角動量上做加速度)消耗能量,做了不同的功當質(zhì)量a>a' 時做功W>W'(質(zhì)量與做功成正比)加速度,角動量中r距離(相對地心的高度)越大,做功就越大,則做了加速度,這時處在同一高度,的塔頂上根據(jù)Lv=r■,不同質(zhì)量的a,a'相對地心O的相同距離變化r=r'時則兩者的角動量速度變化U相等高度與速度變化成正比,與質(zhì)量大小無關(guān)(Lv=r■),在牛頓的第二定律中作用力,F(xiàn)=m加速度只與只與作用力F大小有關(guān),但其實變化變化是兩個力,F(xiàn)作用力與g重力相互抵消得出的現(xiàn)象(=F-m),如果F≤g則F為支持力,而F>g則F為加速度作用力,所以當兩個鐵球同時在同一高度,下落時(除空氣阻力,這時也不受支持力)根據(jù)牛頓的第三定律中當物體不受作用力時(物體與物體之間,作用力同時存在同時消散)所以物體以慣性速度U下落(同樣隕石下落情況相同)產(chǎn)生高度r 變化的相對加速度(即下落過程速度不變)在地心O慣性角動量中加速度Lv,塔頂高度為r' 塔中間層為r''而地面為ro則r'>r''>ro而相對高度之間r'與r''的差距小時,下落到r''產(chǎn)生作用力(相對地面)小,而下落到與r'差距更大的地面上ro時,產(chǎn)生的作用力所釋放的能量就越大(從地面到塔頂所做的功等于下落釋放的能量W=E=mv)而到了地面釋放能量后,還與地心O點還有距離,則還具有加速度角動量,這時其中的運動質(zhì)量穩(wěn)定后形成對地面的壓力,所以不存在引力加速度(靜止時受地面的支持力),在地面上的重量M=mωr=F,F(xiàn)為向下的壓力,m為慣性質(zhì)量(一定數(shù)量的原子個數(shù)具有相同的運動矢量聚集成的物體)ω指行星的慣性角頻率2πv(即同樣一個物體在地球、月球、土星上等相對加速度質(zhì)量(引力質(zhì)量)都不同)量子場作用產(chǎn)生向量r變化(運動方向變化)而自由下落。

        而行星的運動軌道在開普勒的《新天文學》開普勒第一定律中軌道定律每一個行星都沿各自的橢圓形軌道環(huán)繞恒心,而恒心則處在橢圓的一個焦點中,而在第二定律中則揭示了行星繞太陽公轉(zhuǎn)的角動量守恒,但事實在洛倫茲力的量子場中行星公轉(zhuǎn)的動量是不變的而軌道不能用角動量守恒解釋,而是一個慣性動量的行星在一個穩(wěn)定的量子化的量子場中運動,其動量不變橢圓形軌道周期也不變(永遠公轉(zhuǎn)著)但由于觀測點的不同產(chǎn)生誤差,只有在橢圓形軌道的最長直徑(如地球離太陽,最近點和最遠點)取其平均值則中心點為觀測點,這時可以發(fā)現(xiàn)整個周期是不變的。

        結(jié)論:

        在一系列的實驗與觀察中,不管是微觀量子力學還是宏觀的經(jīng)典力學,都不能向亨德里克洛倫茲的洛倫茲力量子場那樣很好的解釋微觀與宏觀中一些不同尋常的現(xiàn)象,所以人類在宇宙中重新認識了這個特殊的基本作用力(洛倫茲力)他(亨德里克洛倫茲)也將改變著人類對宇宙命運的看法。

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