从光的本质论到不确定性原理 ,前沿物理新论
前言
在量子理论里,粒子运动状态具有概率性和不确定性,这是粒子运动规律描述的基本特征,也是量子物理的基础理论,它完全颠覆了经典物理运动可观测和可确定的常识。
人们大惑不解,一个个在追问这是为什么?当年以爱因斯坦为首的一派认为:粒子运动一定也有它的规律性,上帝不会掷骰子,只是我们还没有发现;以波尔为首的哥本哈根派们坚持认为,粒子运动的本质特征就是概率和不确定性,可以用波函数描述这种概率态,而且人的观测行为会改变这种概率态,导致波函数坍缩。
这场争论持续近一个世纪,到今天的答案仍是无可奉告!当然,量子理论依旧发挥着它巨大的威力,得到了广泛的应用,波尔似乎已经取得了全场胜利。
但是,随着人们对光本质的深入认识,前沿物理的新理论的发现,表明粒子运动也是存在确定性的规律和可表述的行为,发现粒子的概率性和不确定性不是其本质,而是受干扰后的变态,变态是因为粒子受到具有概率性和不确定性的因素干扰,导致了粒子的惯性状态遭到破坏,变成无序的概率和不确定态,波函数则是描述其惯性本态和干扰变态的综合规律。
那么,粒子的惯性态是什么状态?与光的本质存在什么样的关系?新的前沿理论,又是如何描述的呢?
本篇共分为四大部分:
第一部分:光的新认识和光的本质论
第二部分:圆周运动新原理
第三部分、粒子运动规律与圆周运动论
第四部分:原子动态模型与原子运动规律
1.1光的粒子属性
光是一种粒子,单个的光粒子无论处于何种状态,都有明确的质量和能量值,即有
m0=2h/C^2=1.48×10^-50kg (1.1.1)
E0=6.626×10^-34J (1.1.2)
(h是普朗克常量,c是光速、m0是单光子质量、E0是单光子能量)
同时确定,光粒子的质量和能量是自然界最小的、不可分割的质量和能量单位,任何质量和能量的取值都是这个值的整数倍。
1.2、光的三种状态
光粒子在自然界里有三种存在形式:
1、在光源里以光速震动态存在,叫动态光粒子,有能量:
E0=1/2m0C^2 (1.2.1)
2、具有绕一核心自转和周转属性的动态粒子,存在于物体内,叫磁粒子,具有能量:
E0=1/2m0(V1^2+V2^2)=1/2m0C^2 (1.2.2)
(V1、V2分别为磁粒子的自转和周转速度,且V1^2+V2^2=C^2)
3、处于静止状态,没有能量,充斥于宇宙的所有空隙,叫静态光粒子,它能攫取或接收等于光速的能量而转变为震动态光粒子,一切物体和粒子均浸没在以静态光粒子为实质的大海里。
并验证,这三种状态可以互化,这三种状态互化,是产生光源、辐射、光波、粒子构成、粒子湮灭等各种光现象。
1.3、光源的形成:
构成物体或磁场内的磁粒子,当获取能量使得自转和周转速度均等于光速时,其光速能量将被周围静态光粒子吸收,静态光粒子转变为具有震动态的动态光粒子,这一过程就产生了光源,即光的辐射源。
一个磁粒子自转和周转速度均等于光速时,叫磁粒子的激态,具有能量:
Ej=1/2m0(V1^2+V2^2)=m0C^2 (1.3.1)
(V1、V2分别为激态磁粒子的自转和周转速度,且V1^2+V2^2=2C^2)
1.4、光波与光的波粒二象性本质
由于物体或光源是浸没在以静态光粒子为实质的大海中,光源周围的静态光粒子会掠夺震动态粒子的能量,这样就实现了震动态光粒子与静态光粒子的不断互化,光源则发生光速位移,这就是光波。
显然,光波的本质是震动态的光粒子与充塞空间的静态光粒子的身份变换过程,是光粒子的震动和能量整体转嫁的传递,无论是震源的震质,还是能量传递中的媒质,都是光粒子本身,所以,光波路径上任意一点均具有光的粒子性,同时具有能量传递的波性,这就是光的波粒二象性的本质。
1.5、粒子波粒二象性与双缝干涉原理
无论任何粒子,都是浸没在充塞静态光粒子的大海里,只要这个粒子具有光源性质,就会形成光波,也就都会产生双缝干涉现象。
电子双缝实验中,单个电子会激发静态光粒子变为光源,形成光波,这必然就会产生光的双缝干涉,其本质是光波干涉现象,事实是几乎所有粒子都具有光源辐射性,这就是所有粒子具有波粒二象性的原因,就算延伸扩大到宏观物体,只要这一物体具有光源辐射特征,那怕是一条牛做电子一样的靶射实验,也会发生双缝干涉现象。
总结,粒子的波粒二象性是因为粒子具有辐射性,其本质是光的波粒二象性,而不是粒子具有波粒二象性。
1.6、单个光粒子的质量和能量值的推导与计算:
在光波的形成中,单个动态光粒子与静态光粒子的每一次身份互换,都实现一次能量的整体转嫁,如果一束质量为m的光波,含有单个光粒子的数目为n,则其频率v就是单个动态光粒子的个数n,即n=v,则m=nm0,因为:
光波的能量与光速有方程式:
E=1/2mC^2=hv(1.5.1)(C是光速,h是普朗克常数)
所以,(1.5.1)的方程式可以转化为单个光粒子的波的能量方程:
E0=1/2nm0C^2=hv(1.5.2),因为n=v,所以有:
E0=1/2m0C^2=h(1.5.3)
此时,将光的真空速度和普朗克常数代入,即可得到:
m0=2h/C^2=1.48×10^-50kg (上1.1.1)
E0=6.626×10^-34J (上1.1.2)
2.1、圆周运动新原理内容:
这一新理论认为,一切星体和粒子具有圆周运动惯性,至于大量学者以观察和实验结果,否定粒子不存在与星体一样的自转和公转的结论,这在第三部分进行专述,先看圆周运动原理的内容:
一切星体或粒子在不受任何干扰的条件下,将保持匀速的自转和绕一核心周转的圆周运动状态不变,干扰是破坏和改变这一状态的原因。
任何星体或粒子具有动能:E= 1/2m(V1^2+V2^2) (2.1.1)
(V1、V2分别为星体或粒子的自转和周转速度)
这一原理从根本上解读了无论是星体还是粒子,都具有自转和周转惯性,解决了星体或粒子运动和组合而不离散的能量来源。
2.2、天体实际运动与干扰关系
在这一原理下表明,如果所有星体不受任何其他星体的干扰,所有星体都将匀速的自转和绕一核心周转,这是星体的惯性运动,不需要任何力量牵引(包括引力),也不需要上帝的第一手推动。
也就是说,如果地球没有太阳、月亮和其它行星,地球照样自转和周转,且速度更匀速,轨道更圆;而事实上,地球的运动是变速的、轨道是椭圆的,是因为受到太阳、月亮和其它行星的干扰而改变了状态,天文学应当研究星体惯性运动被改变的干扰因素和规律,下面表述一个干扰规律。
2.3、星体干扰规律与共核原理:
共处同一体系的星体与星体之间,粒子与粒子之间总是存在着相互的制约和影响,从而改变了星体与粒子的匀速圆周运动的惯性规律,共核原理就是说明,归纳为:
在不受其他体系干扰下,共核公转的多个星体或粒子的轨道半径与速度平方的比值相等,即有:
R1:R2:R3…….=V1^2:V2^2:V3^2……(2.3.1)
这个原理可以利用开普勒定律很容易得到证明,这一原理表明了绕同一核心公转的星体与星体之间(如恒星系中的行星)的受干扰关系,也一样适用于绕同一核心周转的粒子与粒子之间(如核外电子)的受干扰关系。
这个原理可以完美解释宇宙膨胀、生物成比例生长、物体热胀冷缩、卫星发射的轨道确定等,从理论上否定了宇宙爆炸假说。
圆周运动论和共核原理可以完美解读星系和粒子组成关系和组合力的来源,表明星体和粒子运动的必然性、永恒性与和谐性。
2.4、自转与向心势能的万有引力效应
任何一个星体或粒子自转时,核心内外的自转速度是不相同的,所以存在一个自转速差,构成了自转动能差,若用V0表示核心的自转速度,,而星体球心外的任意点的自转线速是V1,那么自转动能差E就有动能式:
E=1/2m( V0^2- VA^2) (2.4.1)
这样,我们就把这个动能差就叫做向心势能,向心势能的本质就是产生引力效应的引力能,或者按习惯叫做重力势能,这是一个因星体自转而产生的球心内外的自转动能差,如果设球心外任意点与球心的距离为d,此处的重力加速度是g,物体的质量为m,显然,此物体的向心势能就是质量、球心距离和加速度的积,于是有能量方程:
E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (2.4.2)
容易推导出向心加速度(重力加速度)g:
g =(V0^2-V1^2)/2d (2.4.3)
以地球为例,很容易算出,地球核心自转速度:V0=11.179km/s,(2.4.4)
同样,我们很容推导逃逃速度:
V逃^2= V0^2-V1^2 (2.4.5)
很明显,这一原理的向心势能与重力势能是等效的,向心加速度与重力加速度也是等效的,对万有引力定律应用不构成实际应用的影响。
但是要明确指出,这里的向心势能解读了牛顿意义上的引力本质,引力的本质是一种向心能量的引力效应,进行了能量描述,是星体自转动能的转化,自转是产生引力的本源,自转停止,引力就消失,而不是星体莫名的施加的力,
引力是自转的动能差的本质,决定了引力的能量化,从此,引力不再是无名的超距离的玄力,这为大统一的宇宙普适定律奠定了基础。
但要注意,向心势能与重力势能的区别:
1、产生的机理不同,向心势能是自转的动能差,重力势能是因地球的引力作用而产生的高差势能。
重力势能公式是E=mgh (2.4.6),这里的h和E=mgd中d的区别很大,h是以地面为参照的高度,d是星体球心与物体的距离。
2、这一原理明确了g有计算公式:
g =(V0^2-V1^2)/2d =E/md,这里g显然是一个变量,是一个与自转星体位置和核心距离有关的变量。
3、逃逸速度公式V逃^2= V0^2-V1^2的分析
只有当:V0=V1时,g值为零,即引力消失,这就是失重状态,所以失重只跟速度有关,逃逸速度的本质就是实现和核心自转速度相等,或者说实现动能再平衡,意思就是说要摆脱引力和引力束缚,必须给予能量,增加速度,实现能量方程平衡,实现g值为零,这是逃脱引力的唯一办法。
4、这一原理意义:
不仅适用于星体或粒子的表面物体或粒子的引力势能大小,同样可以计算星体外的卫星或行星的引力势能大小,也一样可以计算原子核外的电子的引力势能大小,从根本上解读了卫星、行星、电子公转而不逃散的原因。
2.5、牛顿惯性定律的是圆周运动论中的特殊情形
牛顿第一定律的内容是:
一切物体在不受任何力的作用下,将保持匀速直线运动状态或静止状态不变,直到有外力作用改变为止。
这是牛顿归纳总结的一个经验定律,是通过一个理想想实验推导出来的,即假定一辆小车在理想不受任何外力作用下,在平直的路面上行驶,那么这辆小车后续的运动状态会怎样呢?
牛顿思考后认为:这两小车将永远持续匀速直线运动下去。
牛顿惯性定律里,牛顿犯了一个视觉上的错误,即定律中的直线其实就是地球表面的弧线,因为我们视觉上的所谓“笔直的公路”、“平静的大海”、“ 水平直线或平面”,这些都是以地球海平面为参照的,因为地球是圆的,所以统统都是地表或平行地表的弧线或弧面。
所以,牛顿理想实验中的小车运动的表述中:“永远匀速直线运动下去”中的直线无限延长,就是地球表面的圆周,事实就是匀速的圆周运动,这就回到了圆周惯性运动论。
牛顿定律之所以适用于大尺度的宏观物体,是因为大尺度的星体表面弧线的曲率很小,可以近似的看成直线来计算,在大宏观数据的测量计算中的精准度已经足够,但进入到小尺度的微观粒子,粒子圆周表面弧线绝对不可能看出直线进行测量和计算,这是牛顿理论完全不适用粒子理论的原因。
因此,牛顿的直线惯性定律是圆周惯性原理的一种特殊情形,是圆周惯性论的近似定律,即当为大尺度的宏观星体时,可以将其表面弧线或弧面近似看成直线时,圆周惯性原理就成为了牛顿第一定律的版本,在大尺度的经典物理里仍然适用。
3.1、粒子运动的圆周运动概论
粒子在不受任何外干扰的前提条件下,将保持匀速自转和绕核周转的状态不变,粒子的概率性和不确定性运动状态,是圆周惯性状态被干扰破坏后的特征表现。
解说如下:
粒子具有圆周惯性状态是其初始状态,是粒子的运动属性,但外界干扰是无序的,具有概率性和不确定性,这种混沌能量的干扰,破坏了粒子的圆周惯性运动状态,因为粒子的抗干扰能力太差,无处不在、无时不在的干扰成为常态,包括对粒子的观察和测定,都是干扰和破坏粒子圆周惯性运动的行为,所以粒子观察和测定的常态特征就表现为概率性和不确定性。
同时,粒子遵守圆周惯性的运动属性是其本质,在干扰破坏减小或解除后,仍将回归圆周惯性运动状态,以其核心不变、轨道半径伸缩幅度范围变动的圆周运动的概率规律依旧存在,无论是电子运动的圆周云的概率态描述,还是薛定谔方程的概率态数学式,都是粒子的圆周惯性运动的破坏和回归的渐进规律的体现,也是粒子遵守圆周惯性运动论的证明。
3.2、混沌能量与不确定性原理的本质
外界能量作用于物体,是改变物体状态的一种干扰效应,外界能量的存在形式是混沌无序的,作用于特定物体是存在可能或不可能的概率叠加态,其作用方向和大小也是不确定性的。
例如:一辆普通的无人驾驶的小车,在普通公路上行驶,这辆车下一刻的运动速度、方向和侧翻等状况是无法预测的,就是说具有不确定性,再例如,一只碗随手摔出去,这只碗在落地前,任何人无法确定碗是否会碎和碎成怎样?这是能量的混沌性确定的,这是宏观物体的不确定性原理,在微观粒子里,粒子的不确定性运动状态,同样是混沌的外界能量干扰所致的结果。
3.3、粒子的量子波函数坍缩本质
粒子质量太小太小了,几乎经不起哪怕是一个光子的能量干扰,粒子在开放环境里,总是会受到外界的不断干扰,其圆周惯性运动状态是常态性的破坏,其显现的状态已经不是其本来状态,但我们可以通过波函数来描述它的概率。
但是,当我们对粒子进行观察和测定时,都是“光”察和“电”测,显然是对粒子的圆周惯性运动的另一种破坏和干扰,是常态破坏下的叠加破坏,显然也破坏了粒子常态下的波函数规律,导致波函数的预测概率崩溃,这就是量子波函数坍缩本质。
3.4、天体与粒子运动的统一和区别
星体和粒子都遵守圆周惯性运动论,但是星体运动具有稳定性、可观察性和预测性,而粒子运动却具有概率性、不确定性和不测定性,出现这种差别的唯一原因就是星体和粒子的质量存在巨大差异,决定了星体和粒子的抗干扰能力的巨大差异。
星体在宇宙中同样受到其它星体的干扰,所以实际的运动状态是变速的椭圆运动,这是干扰后的结果,但因为星体质量很大,有强大的抗干扰能力,所以不会表现为无序不确定性状态,而表现为相对的稳定状态,是可观察可测定状态。
而粒子质量太小,抗干扰能力太差,任何干扰包括观察和测定都会破坏其惯性状态,而外界干扰是混沌存在,所以粒子不确定的概率状态则成为粒子常态,是所有观察者和实验者共同验证的公认状态,而这恰恰不是粒子运动的本态,这就构成了粒子物理的神秘之处。
4.1、磁粒子
4.1.1磁粒子的产生和能量
磁粒子作为单个光粒子的一种存在形式,具有粒子起源的意义,一个以光速震动态的光粒子,在能量持续快速增加的封闭空间里,如爆炸、星体和粒子核内、粒子加速器等情形中,震动态光粒子转变为具有自转和绕一核心周转的磁粒子,这有两个重要意义,一是实现了粒子具有自转和周转的属性,这是一切粒子和星体具有自转和周转属性的起源;二是实现了光速动能的分解,即有:
E0=1/2m0(V1^2+V2^2)=1/2m0C^2 (4.1.1)
这是磁粒子的基态能量式,这一变化,表明充斥空间的静态光粒子无法掠夺磁粒子的能量,因为磁粒子的速度小于光速,这样使得基态磁粒子成为自然界非常稳定的粒子,成为构成物体和磁场粒子的最小的基本结构单位,物体构成于磁粒子,也分解与磁粒子。
只有当磁粒子自转和周转速度达到(V1^2+V2^2=2C^2)时,磁粒子处于激态状态,有能量:
Ej=1/2m0(V1^2+V2^2)=m0C^2 (4.1.2)
此时磁粒子将处于不稳定状态,将激活空间静态光粒子变为震动态光粒子,形成光源,产生光波,传递能量。
4.1.2、磁粒子的磁场属性
基态磁粒子的稳定特性,使得磁粒子广泛存在于物体内外,磁粒子绕物体的核心自转和周转,形成物体磁场,磁粒子的能量表现为磁力效应。
任何一个独立物体内的磁粒子,都是绕该物体的核心作圆周运动而转产生磁力效应,两个磁场靠近,如果能实现两个磁场绕同一核心周转,并能合为一个磁场,这就是磁性相吸原理;如果不能实现磁粒子绕同一核心周转,磁粒子表现为弹性碰撞,这就是磁性相斥原理。
4.2、正反粒子
因为粒子具有自转和周转的惯性,而自转和周转在空间方向上存在顺时针和逆时针两个方向,所以把自转和周转方向都相反的一对粒子,叫做互为正反粒子,把自转和周转方向只有一个方向相同的一对粒子,叫做互为中性粒子。
磁力子同样有了正磁力子、反磁粒子、中性磁粒子三类。
4.3、正反粒子的湮灭原理
正反磁力子碰撞会发生湮灭,这是因为它们自转和周转方向的完全相反,出现完全的弹性碰撞,使得一个粒子的自转和周转速度等于光速,这样周围的静态光粒子将攫取了光速能量变成了光源,形成了光波,带走了能量,发生前后的质量和能量将分别独立能量守恒,有:
E=1/2m0(V1^2+V2^2)*2=m0C^2 (V1^2+V2^2=C^2)(4.3.1)
4.4、复合粒子的构成
从理论上来讲,复合粒子可以实现随机性的组合成为各种粒子,在不受任何干扰的前提下,粒子会永恒的存在,事实上粒子的外干扰无处不在,能稳定存活的粒子就少之又少,所以,粒子加速器里制造的人造粒子大都不是稳定粒子,因为是偶然的随机组合性粒子。
稳定存活的粒子,特别是原子类粒子,是自然选择和进化性粒子,具有独特的抗干扰能力,这是原子类粒子能主宰宇宙结构的根本原因,原子类粒子均具有正反粒子对的组合结构,这是原子类粒子的基本特征。
4.5、粒子的对称性和量子纠缠
原子类粒子组合特点是:以中性粒子的圆周运动为对称轴,正反粒子居于两旁,以同一核心公转的组合方式。
这种组合,在干扰无处不在的粒子世界里,具有超强抗干扰能力而保持稳定长寿。
它具有以下三个抗干扰优点:
1、正反粒子因为具有完全不同的自转和周转方向,可以抗御来自外界不同方向的粒子扰动和攻击,这也是粒子和大自然物体具有对称性的起源。
2、以中性粒子为对称轴的媒介粒子不仅隔离了正反粒子的碰撞反生湮灭,同时,起到了链接正反粒子的能量传递和被干扰后的整体调节,确保粒子的稳定存在。这也是神秘的量子纠缠的解说。
3、三个粒子以共同的核心周转的同心原理,确保了粒子整体性而不会离散,同时也确保了受到干扰后能共进退而不分化。
4.6、粒子内能与爱因斯坦质能方程
正反耦合粒子的能量公式:
一个由中性粒子耦合正反粒子的复合粒子,贮藏的最大内能公式是:
E=3/2nm0(V1^2+V2^2)*2^p=3/2nm0C^2*2^p ((V1^2+V2^2)=C^2)(4.6.1)
(m0是单个光子质量,n是复合粒子中含有的光子的数量,V1是粒子的自转速度,V2是周转速度,p是复合粒子的圆周运动的层次数。
这是粒子耦合后激态能量公式,也是粒子的贮藏最大内能,粒子基态能量取值变化较大,粒子衰变、湮灭、分解其前后的质量和能量是分别独立守恒的。
事实上,粒子自然衰变、湮灭、分解过程中,往往只是正反粒子的分解后湮灭,中性粒子一般是携带质量和能量逃逸,所以释放的能量是:
E=1/2nm0(V1^2+V2^2)*2=nm0C^2(4.6.2)
这就是爱因斯坦的质能公式,爱因斯坦的质能公式仅仅表示粒子自然衰变、湮灭、分解过程的能量释放,不是物体贮藏的内能公式,内能公式是上述的(4.6.1)式,实际内能要比爱因斯坦的质能公式大很多。
4.7、光速极限原理
静态光粒子充斥于宇宙空间,一切物体浸没在其中,所有等于光速的动能均被静态光粒子攫取成为光源,并进行辐射传递能量,所以超越光速无法实现,这就是光速极限原理。如同加热一锅水,温度无法超过100摄氏度一样。
4.8、原子的动态模型
一个最简易的复合粒子是由一个中性粒子为轴,再耦合一对正反粒子组成的,一个大的复合粒子又是由一个简易的中性复合粒子耦合一对简易的正反粒子构成,如此往复,一层层的复合,形成一个十分复杂的动态结构,一个粒子总是参与多重自转和周转转,贮藏了大量的内能,如(4.6.1)公式一样的内能,这是粒子具有的圆周惯性运动的能量来源,也是粒子内能属性。
原子核内最为稳定的粒子就是磁粒子、电子、中子和质子,电子是磁粒子的复合粒子,夸克是电子的复合粒子,夸克的复合粒子是中子。
质子和中子集结在一起,以同一核心高速自转和周转,这是粒子圆周惯性运动,完全不需要其它任何组合力,只要不受到干扰,粒子就永远不会分散,粒子的凝聚力就来自绕同一核心的自转和周转动能,共同遵守圆周惯性运动原理。
电子绕核公转,不断抗击外来干扰,保护核内不受干扰而维持稳定,同时由磁粒子构成的磁场,充斥电子轨道空间,绕核周转和自转,磁力子的动能则表现为磁力效应,一样保护原子核不受干扰,这样,原子核内在一般情况下,基本处于相对不受任何干扰状态,核内质子和中子处于匀速自转和周转的圆周运动状态。
4.9、电子运动规律与电现象的本质
原子核外的干扰主要来自光粒子、磁粒子和电子的碰撞干扰,一般情况下核外电子在自由轨道上绕核公转,当受到外来粒子攻击时,向内偏离轨道,将触碰磁粒子的磁场甚至内层电子,实现反弹回归原轨道;若向外偏离轨道,由于电子受到向心势能作用,将被拉回原轨道;
如果受撞猛烈,电子速度达到逃逸速速,电子被撞飞,原子则失去电子,失电子的原子核外势能空缺,具有抢夺电子的能力,将会从周围抢夺电子补充,则会发生失电子的物体与提供电子的物体出现互相吸引现象,同样,若同是失电子物体或都是电子富余物体则会发生排斥,电的本质是电子的补缺扰动,是原子核就近抢夺电子的连锁效应,不是电子的单向移动。
4.10、磁粒子与电子激态
核外电子在持续受到光辐射的过程中,电子能量会持续增加,电子速度加快,按照共核原理,电子偏向核内运动,碰撞和挤压电子环轨道的磁粒子,磁力子的能量持续增加,当磁粒子的能量由基态转变为激态时,弹碰电子扩大空间,静态光粒子进入轨道抢夺磁粒子能量,转化为光源,释放能量,磁粒子再次转变为基态,电子回归原轨道。这就是电子的受激辐射。
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