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2017年03月07日

(2017-03-07 14:13:20)
标签:

物理学

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   空间维度与能量自由度

                         

                                                               

               深圳宏源清有限公司

          深圳市罗湖区金田工业区D栋,518004

 

摘要原点具有一个原点自由度(膨胀与收缩),量纲是[L^(3)T^(-1)]

个维度对应一个移动自由度(前进与后退),量纲是[L^(1)T^(-1)]

任意两个维度对应一个旋转自由度(左旋与右旋),量纲是[L^(2)T^(-1)]

可见,

一维空间,具一个移动自由度及一个原点自由度。体现为两个自由度。
二维空间,具移动自由度旋转自由度一个原点自由度体现为四个自由度。

在三空间,具移动自由度旋转自由度一个原点自由度体现为七个自由度。
在四空间,具移动自由度旋转自由度一个原点自由度体现为十一个自由度。

 关键词:自由度,能量,物理常数,光子,普朗克空间,光速,普朗克常数

分类号:O412,O413

                 A new physical constant

                     Hu  Liang

Abstract:

  Energy characteristics constant (with Hu expressed)

Dimension is L ^ (3)  [L ^ (3) T ^ (- 3)], is a physical constant, equivalent to the size of Vp *C ^ (3). Energy characteristics constant (Hu) is the smallest unit of energy, which is equivalent to the energy of elementary particles.

Keywords:Energy, Planck space, velocity of light, Planck constant

0引言

  在力学里,自由度指力学系统的独立坐标的个数。力学系统由一组坐标来描述。如一个质点在三维空间中运动,在坐标中,x,y,z 三个坐标来描述在球坐标体系中, a,b,c三个坐标描述。则N个质点组成的力学系统 3N 个坐标来描述。但力学系统中存在着各种约束,从而使得这 3N 个坐标并不都独立的。这样,N 个质点组成的力学系统,假如存在M个完整约束,则系统的自由度S=3N-M

  力学中的自由度实际上就是能量自由度在宏观上的具体表现。能量的自由度数在本质上是指,表达能量在空间的状态所需独立坐标的数目

 1能量特征常数的等价方程式

  能量特征常数的等价方程式。

 X轴方向运动,其量纲是:L^(1)*[L^(1)T^(-1)];在X轴方向反向运动,其量纲是:L^(1)*{-[L^(1)T^(-1)]}。其中:L^(1)Lp[L^(1)T^(-1)]C

   围绕X轴方向左旋,其量纲是:[L^(2)T^(-1)];围绕X轴方向右旋,其量纲是:{-[L^(2)T^(-1)]}。其中:L^(2)SpT^(1)]tp

   Y轴方向运动,其量纲是:L^(1)*[L^(1)T^(-1)];在Y轴方向反向运动,其量纲是:L^(1)*{-[L^(1)T^(-1)]}。L^(1)Lp[L^(1)T^(-1)]C

   围绕Y轴方向左旋,其量纲是:[L^(2)T^(-1)];围绕Y轴方向右旋,其量纲是:{-[L^(2)T^(-1)]}。其中:L^(2)SpT^(1)]tp

  Z轴方向运动,其量纲是:L^(1)*[L^(1)T^(-1)];在Z轴方向反向运动,其量纲是:L^(1)*{-[L^(1)T^(-1)]}。L^(1)Lp[L^(1)T^(-1)]C

 围绕Z轴方向左旋,其量纲是:[L^(2)T^(-1)];围绕Z轴方向右旋,其量纲是:{-[L^(2)T^(-1)]}。其中:L^(2)SpT^(1)]tp

对于三维空间在三维空间运动来说:

其量纲是:{L^(1)*[L^(1)T^(-1)]}*{L^(1)*[L^(1)T^(-1)]}*{L^(1)*[L^(1)T^(-1)]}

[L^(2)T^(-1)]}*[L^(2)T^(-1)]*[L^(2)T^(-1)]等表达式;

但总量纲是:[L^(3)T^(0)]*[L^(3)T^(-3)]其中:L^(3)Vp[L^(3)T^(-3)]C^(3)。这意味,最小的能量单元的量纲是[L^(3)T^(0)]*[L^(3)T^(-3)],大小等价于:Vp*C^(3)

    从一维空间的角度来看:

 一维空间运动的量纲是:L^(1)*[L^(1)T^(-1)],

数学表达式:R^(2)=X^(2)+[i*(Vx*t)^(2)];其中, VxC,XLp,ttp.

  从二维空间的角度来看:

 二维空间运动的量纲是:L^(2)*[L^(2)T^(-2)],

数学表达式:R^(2)=X^(2)+Y^(2) +[i*(Vx*t)^(2)]+[i*(Vy*t)^(2)].

其中, VxC, VyC;XLp,YLp;ttp.

  从三维空间的角度来看:

三维空间运动的量纲是:L^(3)*[L^(3)T^(-3)],

数学表达式:

R^(2)=X^(2)+Y^(2)+Z^(2) +[i*(Vx*t)^(2)]+[i*(Vy*t)^(2)]+[i*(Vz*t)^(2)].

其中, VxC, VyC, VzC;XLp,YLp, ZLp;ttp.

上式:C表达真空中的光速;Lp表达普朗克长度(宇宙中最小的长度).tp表达普朗克时间(宇宙中最小时间.

对于三维空间运动来说:

当一维空间破缺时:

R^(2)=X^(2)+Y^(2)+Z^(2) +[i*(Vx*t)^(2)]+[i*(Vy*t)^(2)].

当二维空间破缺时:

R^(2)=X^(2)+ Y^(2)+Z^(2) +[i*(Vx*t)^(2)].

当三维空间破缺时:

R^(2)=X^(2)+ Y^(2)+Z^(2) .

当三维空间没有破缺时:

R^(2)=X^(2)+Y^(2)+Z^(2) +[i*(Vx*t)^(2)]+[i*(Vy*t)^(2)]+[i*(Vz*t)^(2)].

 宇宙的基本量纲是长度(L),及时间(T).宇宙的物理量(A)都是长度(L)及时间(T)的集合.宇宙的所有属性可用表达式:

                dim A  =  L^(α)*T^(β)  .

其中:A是任一物理量. L是长度,通常用“米”.T是时间,通常用“秒” .α 和β是量纲指数.

   因为,最小的长度(L)是普朗克长度(用Lp表达),是一最基本的物理常数;最小的时间(T)是普朗克时间(用tp表达),也是一最基本的常数;真空中的光速用C表达,量纲是[L^(1)T^(-1)];可见,Lp=C*tp

  这意味着,宇宙所有的物理常数都可表达:

                dim A  =  Lp^(α)*tp^(β)  .

其中:A是任一物理常数. Lp普朗克长度,通常用“米”.tp普朗克时间,通常用“秒” .α 和β是量纲指数.

  也可从三维空间的角度表达为:

 dim A  = [ Lp^(α1)tp^(β1)] *[ Lp^(α2)tp^(β2)]*[ Lp^(α3)tp^(β3)] .

2能量的

 从对称性破缺来看,分为四大类:

第一类:对称性没有破缺

光子的对称性没有破缺。光子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*[L^(m3)T^(-n3)],其中m1+m2+m3=6,n1+n2+n3=3。其大小是Hu=Vp*C^(3)属于波色子。

反光子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*{-[L^(m3)T^(-n3)]},其中m1+m2+m3=6,n1+n2+n3=3。

其大小是Hu=Vp*C^(3),属于波色子。

第二类:一对光子破缺成为一对正负电子;反之,一对正负电子恢复对称性也可成为一对光子;光子(正光子)的量纲是[L^(3)T^(-1)]*{[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(0)]}及光子(反光子)的量纲是[L^(3)T^(-1)]*{-[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(0)]}。大小是Hu=Vp*C^(3)

正电子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]*Lp及负电子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*{-[L^(2)T^(-2)]*Lp大小是:Hu/Lp.

换个角度来说,电子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*[-Lp],其中m1+m2=5n1+n2=3。

其大小是Hu/Lp,属于费米子。

正电子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*Lp,其中m1+m2=5n1+n2=3。

其大小是Hu/Lp,属于费米子。

第三类:一对电子破缺成为一对正负质子;反之,一对正负质子恢复对称性也可成为一对电子。负电子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*{-[L^(2)T^(-2)]}*Lp.其大小是Hu/Lp

子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*Sp及负质子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*{-[L^(1)T^(-2)]*Sp大小是:Hu/Sp.

 此外,一对正电子破缺成为一对正负质子;反之,一对正负质子恢复对称性也可成为一对正电子。正电子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]*Lp.其大小是Hu/Lp

子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*Sp及负质子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*{-[L^(1)T^(-2)]*Sp大小是:Hu/Sp.

换个角度来说,负质子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*[-Sp],其中m1+m2=4n1+n2=3。

其大小是Hu/Sp,属于费米子。

正质子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*Sp,其中m1+m2=4n1+n2=3。

其大小是Hu/Sp,属于费米子。

第四类:一对质子破缺可成为中子及反中子(或中微子及反中微子);反之,中子及反中子(或中微子及反中微子)恢复对称性也可成为一对质子。

  子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*Sp.其大小是Hu/Sp

子的量纲是[L^(2)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*Vp及中微子的量纲是[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(-1)]*Vp大小是:Hu/Vp.

  此外,一对负质子也可破缺成中子及反中子(或中微子及反中微子);反之,中子及反中子(或中微子及反中微子)恢复对称性也可成为一对负质子。

负质子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*{-[L^(1)T^(-2)]}*Sp.其大小是Hu/Sp

子的量纲是[L^(2)T^(-1)]*[L^(1)T^(-2)]*Vp及中微子子的量纲是[L^(2)T^(-2)]*[L^(1)T^(-1)]*Vp大小是:Hu/Vp.中微子的较易辐射。

换个角度来说,反中子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*[-Vp],其中m1+m2=3n1+n2=3。

其大小是Hu/Vp,属于费米子。

中子的量纲表达式

为:[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*Vp,其中m1+m2=3n1+n2=3。

其大小是Hu/Vp,属于费米子。

  原子的结构是:光子围绕电子运动;电子围绕原子核运动。而原子核中,质子被中子约束。

氢原子例外(原子核中不含中子)。

 例一:原子的电子状态由主量子数(n角量子数(l磁量子数(ml以及自旋磁量子数(ms)所描述因此,泡利不相容原理又可表原子内不可能有两个或两个以上电子具有完全相同的量子数n、l、ml、ms。这意味着,当电子状态完全相同时,电子会进一步破缺成质子及反质子;这就是泡利不相容原理的本质。

例二:夸克模型,认为介子是由夸克和反夸克所组成,重子是由三个夸克组成。其实,夸克的本质只是基本粒子的属性。从质子的量纲表达式[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]*Sp,其中m1+m2=4n1+n2=3;其大小是Hu/Sp,属于费米子。可知,夸克的量纲是[L^(m1)T^(-n1)]* [L^(m2)T^(-n2)]其中m1+m2=4n1+n2=3,只是基本粒子的属性。

 此外,从宏观的角度来看,对于任一个惯性体系(N个基本粒子组成)来说,都存在对称性在一维破缺,二维破缺,三维破缺及没有破缺等四种情况。

基本物理常数是物理领域的一些普适常数,最基本的有真空中光速(с),普朗克常数(h)、基本电荷(e)、电子静止质量(me)及阿伏伽德罗常数(NA)等。基本物理常数共有30多个,加上其组合则更多;物理常数之间有着深刻的联系。基本物理常数(普适常数)与测量地点、测量时间、所用的测量仪器及材料等均无关联。

 但是,最基本的物理常数只有二个, Lp普朗克长度(最小的长度);tp普朗克时间(最短的时间)。例如光真空中的光速C=Lp/tp

对于电子来说,电子的量纲是:电子的量纲是[L^(3)T^(-1)]*[L^(2)T^(-2)]*[-Lp]大小是:Hu/Lp.电子的量纲等价于:{[L^(3)T^(-1)][L^(0)T^(-1)]}*[L^(2)T^(-1)]*[-Lp]。其中量纲[L^(2)T^(-1)]体现为自旋。电子由于自旋,电子体现了磁北极及磁南极属性。一个电子的磁南极与另一个电子的磁北极,具有引力。电子的磁南极与磁南极(磁北极与磁北极)排斥。可见两个电子可以纠缠。

3空间维度与能量的自由度

  在力学里,自由度指力学系统的独立坐标的个数。力学系统由一组坐标来描述。如一个质点在三维空间中运动,在坐标中,x,y,z 三个坐标来描述在球坐标体系中, a,b,c三个坐标描述。则N个质点组成的力学系统 3N 个坐标来描述。但力学系统中存在着各种约束,从而使得这 3N 个坐标并不都独立的。这样,N 个质点组成的力学系统,假如存在M个完整约束,则系统的自由度S=3N-M

  力学中的自由度实际上就是能量自由度在宏观上的具体表现。能量的自由度数在本质上是指,表达能量在空间的状态所需独立坐标的数目

 原点具有一个原点自由度(膨胀与收缩),量纲是[L^(3)T^(-1)]

个维度对应一个移动自由度(前进与后退),量纲是[L^(1)T^(-1)]

任意两个维度对应一个旋转自由度(左旋与右旋),量纲是[L^(2)T^(-1)]

可见,

一维空间,具一个移动自由度及一个原点自由度。体现为两个自由度。
二维空间,具移动自由度旋转自由度一个原点自由度体现为四个自由度。

在三空间,具移动自由度旋转自由度一个原点自由度体现为七个自由度。
在四空间,具移动自由度旋转自由度一个原点自由度体现为十一个自由度。

   能量具有各种属性,其自由度数就是能量属性在空间的状态所需独立坐标的数目也就是说,能量具有属性的量子数就是能量具有属性的自由度。

例如:

  电子就是能量(光子)在三维空间,一个移动自由度被约束。

  质子就是能量(光子)在三维空间,一个旋转自由度被约束。

  中子就是能量(光子)在三维空间,原点自由度被约束。

  而光子是由于是能量在三维空间没有破缺。这意味光子在三空间,具移动自由度旋转自由度一个原点自由度;体现为七个自由度。

  从另一个角度来看,能量的空间自由度类型有:

   体现发散属性的自由度有三个,沿X轴方向的运动(含正反方向),沿Y轴方向的运动(含正反方向),沿Z轴方向的运动(含正反方向)。量纲是[L^(1)T^(-1)]  

   体现收敛属性的自由度有三个,围绕X轴旋转的运动(含左右旋转),围绕Y轴旋转的运动(含左右旋转),围绕Z轴旋的运动(含左右旋转)。量纲是[L^(2)T^(-1)]

 此外,还有一个体现收缩与膨胀的原点自由度,量纲是[L^(3)T^(-1)]

 

 

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