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高等物理学——大统一物理(一)

(2010-07-25 10:02:30)
标签:

普适

太阳系

万有引力定律

同步辐射

万有斥力

高等物理学

kexx03

2005.10.22

kexx003@163.com

 

 

 

摘要 是牛顿世界率先发现了宇宙规律的一半——万有引力及万有引力定律;是高等物理学世界率先发现宇宙规律的另一半——万有斥力及万有斥力定律。两半合起来才是整个宇宙。本文“普适方程”不仅给出了宇宙(含微观宇宙)的唯一稳态即时准确解,而且给出了宇宙的发生发展动态解。这就是大统一物理学。

关键词】 普适方程;万有斥力;全动能;高等物理;物理反应;同步辐射

 

以下正文

 

 

1. 普适方程

1.1 普适方程表达式

T1                    ------------------------------- (1)

T1 E1                     --------------------------------- (2)

E1 n2 ħ2 2m r2                      --------------------- (3)

(1)、(2)、(3)三式联立,就是普适方程。

 

 

1.2 普适方程重要理论意义

不仅能够给出宏观宇宙结构准确解,而且给出微观宇宙准确解。

普适方程不仅给出宇宙结构唯一稳态即时准确解;而且给出宇宙发生发展和死亡动态解。

更重要的是,地球-月球结构也准确地遵循普适方程。

不仅能够给出宇宙奇点,而且给出宇宙在奇点前后怎么样……。

    用一个大统一方程求解全体宇宙,这是人类千年梦想,也是其它理论做不到的。

2. 普适方程的构成

2.1 是牛顿世界率先发现了宇宙规律的一半——万有引力及万有引力定律

    普适方程(1)式代表了万有引力及其定律(下面具体讨论)。

    但是只用万有引力定律,宇宙有无穷多解。因此,所有的学者都不得不缺省认同“上第一次推动”说。

2.2 是高等物理世界率先发现了宇宙规律的另一半——万有斥力及万有斥力定律

    普适方程(3)式代表了万有斥力及其定律(下面详细讨论)。

2.3 两半合起来才是整个宇宙

    万有引力定律与万有斥力定律联姻,可以解决所有的宇宙问题(含微观宇宙),见以下。

3. 普适方程物理意义图解

见图1:

 

 

 

高等物理学——大统一物理(一)

图1中,两条曲线分别代表普适方程(1)、(3)两式。两条曲线交点,T1 E1 ,代表普适方程(2)式。

图1中,一条曲线:

T1 

式中,U代表引力势能,T1代表轨道动能。轨道能 T1 等于引力势能 U 之半,显然这是牛顿经典力学问题。

    另一条曲线:

E为辐射排斥能(这代表万有斥力,见以下)。

图1中:

T1 E1

代表两条曲线交点,这就是绕中心宇宙的天体结构,含原子结构,的稳态解。横坐标就是轨道半径 r ,纵坐标就是轨道动能 T1 ,或者辐射排斥能 E1 。计算表明,不管天体结构还是原子结构,结果都准确如此。

 

4.新的物理学基本规律

4.1 万有引力及其定律

    是牛顿发现的万有引力及其定律。但是牛顿定律需要科学重新严格表述,因而被说成一个新的定律。因为,之前牛顿定律几近被相对论给否定,略。

4.2 万有斥力及其定律

    万有斥力在宇宙中准确存在,并可以用定律表述如下。

    宇宙中,温度为T(K),质量为m的物体,当速度为V时,总会有万有斥力F存在:

FT FV        ----------------------------------------- (4)

其中:

FT (T)            ------------------------------------------ (5)

FT 为万有热斥力,见以下“万有热斥力定律”条。

FV (V)             -----------------------------------------(6)

FV 为万有动斥力,见以下“万有动斥力”条。

 

4.2.2 万有热斥力定律

    两个具有相同温度 T(K),相同表面积S,相距为R的平行平板之间,总会有万有热斥力 FT   FT与温度T(K)的四次方成正比,与面积 S 成正比,与距离 R 的三次方成反比,其比例为常数 Ψ( kg /cm degree4 :

FT Ψ T4 R3           ------------------------------------------(7)

 

Ψ 将由实验唯一确定。

 

4.2.3 万有热斥力性质

(i)万有热斥力与距离的三次方成反比,这表明斥力随距离衰减的很快,这使得万有斥力在宏观范畴很难被发现。

(ii)万有斥力在原子分子尺度内是巨大的,不可忽略。宏观物体的热涨冷缩现象恰恰就是万有热斥力作用的结果。

(iii)宏观气体压力,正是气体分子之间的万有斥力作用结果。

(iv)20世纪物理学认为“气体压力是分子热运动相互碰撞的结果”,这是典型的似是而非的说法(从略)。

 

4.2.4 万有动斥力定律

    宇宙中,任何具有速度V的质量m,总会有万有动斥力 FV ,通常 FV 的“斥力”效应很小,可以忽略,但是它的能量效应不能被忽略。

万有动斥力来自辐射能量的排斥效应——“排它性”,见以下“同步辐射原理”。

4.3 同步辐射原理

    宇宙中任何质量m,只要有速度V,总会有同步辐射能量E2存在。

E2 0.5m V2             ------------------------------------- (8)

 

4.3.1 同步辐射性质

同步辐射能具有“排它性”,这种“排它性”构成了万有斥力的重要内容。

ii ) 当 V 远小于光速 c 时,辐射能 E2 将以质量 m 为中心各向同性四周发射;当速度 V 接近光速 c 时,辐射能 E2 将沿着速度V的切线方向往前集中发射。

(iii) 同步辐射能 E2 的实质是,以质量 m 为中心,用光速c四周发射中微子能流。这种中微子能流对外部物体具有“排它性”,形成万有斥力这种能量能够被外部物体吸收可是因为中微子的质量 m 非常小,因而排斥力效应也很小,可以忽略。但是中微子的能量效应不能被忽略,形成排斥能,见以下。因此所以,用普适方程做物理学计算时,仅仅用到辐射排斥能,并没有排斥力的影子,参见普适方程(1)(2)(3)三式。

 

4.3.2 同步辐射原理的证明

) 各国的电子同步加速器的辐射实验,在 0 速度范围,都已经给出了同步辐射原理的准确实验验证(从略)。

ii ) 如下关于太阳系天文结构以及地球-月球天文结构计算,也给出了同步辐射原理的准确证明。太阳与地球都准确存在同步辐射能 E2 

iii ) 关于太阳系天文结构与地球-月球天文结构的计算,还给出了万有动斥力定理的准确证明。

iv ) 以下关于原子结构的计算,不仅给出了同步辐射原理的准确证明,而且也给出了万有动斥力定理的准确证明。

 

4.4 全动能原理

宇宙中任何质量m,只要有速度V,就会有全动能T 

T1 T2                 ----------------------------------(9)

T1 T2 0.5 m V2               ----------------------------- (10)

 

式中,T1 为质量 m 的宏观机械动能,T2 为质量 m 的运动同步辐射能。

5. 有心宇宙天体结构

    有心宇宙定义:有心宇宙是指,在宇宙中心,有一个具有支配地位的物理质量M的天体。

5.1 有心宇宙天体结构第一定理

任何有心宇宙中,所有围绕同一中心的封闭轨道天体,都有相同的第一天文结构常数 K1  

K1 V2 ≡ 常数         ------------------------------------(12)

 

式中 V 为绕中心天体的轨道理论线速度(近似等于轨道平均速度),R 为天体的理论轨道半径(近似等于平均轨道半径)。

 

5.1.1 太阳系天体结构

    太阳系中,所有的天体都准确地遵循有心宇宙天体结构第一定理,见下。

5.1.2 太阳系第一天文结构常数 K

太阳系中,所有天体(包括九大行星,众多小行星,彗星)的 K1 都相等:

    K1 V2 常数

1.3274387 × 1026 (cm3 / s2           -------------------(13)

 

K1 是根据万有引力定律导出的下面具体推导。式中,天体的理论轨道半径 R 和理论速度 V,参见以下表II 

 

5.1.3 K1 的天文观测意义

K1 对于天文观测具有绝对指导意义,并能够纠正天文观测。这是因为:

5.1.4 太阳系天体结构定理

    在太阳系中,如果在距离太阳为 R 处观测到有天体存在,不管其质量多少尺寸大小,也不管它的轨道形状(正圆,椭圆,抛物线),只根据 K1 ,就可以立即确定这天体的即时轨道速度 V 

(K1 R)1/2 

 

参见图2,太阳系天体结构定理:

 

高等物理学——大统一物理(一)

 

同样,在太阳系中,如果观测到有天体的运动速度为 V,不管其质量多少尺寸大小,也不管其轨道形状,根据 K1 能够立即确定该天体到太阳的即时距离 R 

K1 V2

 

    这就是太阳系天体结构定理。这是以前的物理学所不熟悉的,因此这对于天文观测具有绝对指导意义。

 

5.1.5 K1 理论意义

关于K1的理论,参见图2,完全能够覆盖并取代开普勒全部理论,略。这使得开普勒理论仅仅剩下博物馆意义。并且不得不指出,开普勒认为天体轨道是椭圆的,这将是天大错误。参见以下图3 

 

5.2 有心宇宙天体结构第二定理

5.2.1 第二定理

有心宇宙中,所有的封闭轨道天体,都有相同的第二天文结构常数 K2 

K2 m2 V2 R2 r5 ≡ 常数              ---------------------(14)

 

下面具体推导。

 

5.2.2 太阳系第二天文结构常数 K2

 

太阳系中,所有的封闭轨道天体,包括九大行星、众多小行星、彗星,都有相同的第二天文结构常数K2 

K2 m2 V2 R2 r5 ≡ 常数        ----------------------------(15)

式中,m 为绕心天体的质量(包括卫星),V 为理论轨道速度,R 为理论轨道半径,r 天体的“携带半径”。

携带半径定义:包括大气尺寸在内的天体自身半径,叫做携带半径。

为什么要引入携带半径?

因为计算、研究、天文观测都表明,太阳的辐射排斥能对绕心天体的质量密度是非常敏感的。所以,行星大气所获得的太阳辐射排斥能远远大于行星固体部分所获得的。因此必须要引入“携带半径”。

所以,随着到太阳距离的增加,九大行星的质量密度逐渐的减小,水星的质量密度是最大的,外层空间天体的质量密度最小。

就是说,太阳的辐射排斥能象风一样,那些轻如鸿毛的天体被“吹”的老远老远,那些质量密度大的天体被太阳引力拉得很近。

下面推导 K2 

5.3 有心宇宙天体结构第三定理

5.3.1 第三定理

有心宇宙中,绕中心天体收到的辐射排斥能 E1 ,与中心天体各向同性总辐射排斥能 成正比,与绕心天体在中心天体上的投影面积 πr2 成正比,与到中心天体的距离 的平方成反比,与绕心天体的质量密度 ρ 成反比,其比例为常数 k 

1(g cm3

 

5.3.2 第三定理的理论表达式

    E1 π r2 R2 ρ

E(4/3)π2 r5 R2           -------------------------(16)

式中,E 作为中心天体的总辐射排斥能,这种辐射排斥能远远大于地球上所测到的。因为太阳辐射出大量的中微子以及更小的粒能流,人类尚不能检测。

 

5.4 有心宇宙天体结构第四定理

5.4.1 第四定理

绕心天体获得的来自中心天体的辐射排斥能 E1与绕心天体的轨道动能 T1 

T1 0.5 V2              ----------------------------------(17)

 

有如下三种逻辑关系:

第一种逻辑关系:E1 T 

第二种逻辑关系:E1 T 

第三种逻辑关系:E1 T 

 

5.4.2 有心宇宙的生命动态解

    如上第一种逻辑关系:E1 T,宇宙属于青年爆发期。例如银河系,在宇宙中心的斥力作用下,银河系正在加速膨胀。

如上第二种逻辑关系:E1 T,宇宙处于中年稳定期。例如太阳系,天体结构有唯一稳态解。

如上第三种逻辑关系:E1 T1 ,宇宙逐渐收缩。

——这些就是宇宙生命动态解。

6. 宇宙唯一稳态解

对于中年稳定期的宇宙,利用上面的天体结构定理和普适方程,能够给出唯一稳态准确解,下面以太阳系为例求解。

6.1 太阳系天文结构

6.1.1 太阳系天文结构第二常数 K2  

 

根据天体结构第三、第四定理,命(16)、(17)二式相等,即 E1 T,那么有:

E(4/3)π2 r5 R2 0.5 V2

变成:

E(8/3)π2 m2 V2 R2 r5          ------------------------(18)

因为式中 k、E、π 都是常数,该式左端就是常数,这常数可以被记作 K2 

K2 m2 V2 R2 r5 

m2 K1 r5 ≡ 常数                ---------------------(19)

 

式中,V、R、m, 数据都是很准确的,只有携带半径r不确定。但不难发现,水星作为一颗裸星,没有大气,那么水星的携带半径就是观测到的固体半径。那么,将水星数据:

3.310704 × 1026 (g)(水星质量)

× 1012 (cm) (轨道长半径)

3.961816 × 106 (cm s) (长半径线速度)

r 2.45 × 1010 (cm) (水星自身最大半径)

代入(19)式有:

K2 m2 V2 R2 r5 ≡ 常数

9.54981542 × 1049 (g2 cm s2          ---------------(20)

 

太阳系中所有天体的K2 都相等。因此,太阳系所有天体都能够准确求解,见以下。

 

6.1.2 K2 重要物理意义

K2 比 K1 有更重要的物理意义。例如在太阳系,如果观测到天体的运行速度 V,根据 K2 能够立即计算出该天体所有的其他天文结构数据:该天体到太阳的即时距离 R,质量 m,以及天体的自身半径 r 。这些都是普通物理无能为力的。

 

6.1.3 水星注释

计算表明,水星轨道所以为(类似)椭圆,是由于水星自身半径变化(密度变化)引起的。水星自身半径的变化,是因为到太阳的距离变化,引起温度变化,的结果。根据观测,水星表面有些长条形的隆起与沟壑构造,这就是水星自身半径变化的真实写照。

 

6.2 行星携带半径 r

利用 K2 ,能够计算九大行星携带半径,如下表 I 

表I 九大行星携带半径列表


 

 

携带半径(cm

大气厚度(cm

大气观测分子数

10n/cm2[i]

平均质量密度

(g/cm3

 

水星

2.450 × 108

 

0

n=0

5.3744

金星

8.13784848 × 108

 

2.06784848 × 108

n=24.6

2.1575

地球

9.46850254 × 108

 

3.09050240 × 108

n=25.3

1.7013

火星

4.200301882 × 108

 

8.05301882 × 107

n=23.6

2.0696

木星

1.313073344 × 1010

6.000733440 × 109

 

n=26.4

0.2003

土星

9.148839237 × 109

3.138839237 × 109

 

n=27

0.1773

天王星

5.006545819 × 109

2.466345819 × 109

 

n=27.6

0.1687

海王星

5.811492358 × 109

3.288992358 × 109

 

n=27

0.1253

冥王星

9.669434977 × 108

6.469434977 × 108

 

-

0.2682

 

表I表明:关于九大行星大气层厚度,本文计算值与天文观测值基本一致

    本文所有的数据都来自文献 [i]。

 

6.3 太阳系天文结构常数 K1、K2 的重要意义

 

太阳用两个常数 K1、K2 严格的规定着系统内所有天体的位置。可以明确推论:如果人为打乱九大行星的秩序(上帝掷骰子),由于 K1、K2规律控制,换句话说,因为太阳引力与斥力联合作用,九大行星将慢慢的自动恢复到原来的既定位置,轻如鸿毛的行星,仍然被太阳“吹”得老远,密度很大的水星,仍然会回到太阳身边。

如下关于地球-月球结构计算,进一步证明了,万有斥力定律及天体结构定理,都普遍准确成立。

本文处理天文结构时,凡是用到 K1 ,就代表应用了普适方程(1)式,也就是应用了万有引力定律;凡是用到 K2 ,就意味应用了普适方程(3)式,也就是万有斥力定律;凡是用到 T1 E1 ,也就是应用了普适方程(2)式。所以,本文的 K1 、K2联立就体现了普适方程。

 

6.4 地球-月球天体结构

有心宇宙天体结构定理都是从太阳系总结出来的,但却准确的适用于地球-月球天体结构。

6.4.1 地球-月球天体结构计算

把有心宇宙天体结构第三定理用于地球-月球天体结构:

    月球在绕地球轨道中,收到的辐射排斥能 E1,与地球的总辐射能 Ee成正比,与月球在地球上的投影面积πr2 成正比,与月球轨道半径的平方 R2 成反比,与月球质量平均密度 ρ 成反比,其比例为常数 k:

(g cm3)

 

所以有:

E1 Ee π r2 R2 ρ

Ee(4/3)π2 r5 R2              --------------------(21)

 

由于地球总辐射排斥能Ee等于地球轨道动能,取地球远日点轨道动能 Te 0.5mVe2所以有:

 

Ee Te 0.5 Ve2 2.5635924 × 1040 (erg)

 

由于地球-月球结构是稳态结构,建立上述第二种天体逻辑关系:

E1 T1 (1/2) V2                -------------------------(22)

 

把地球-月球数据:

    Ee2.5635924 × 1040 (erg)地球辐射排斥能)

 

   r 1.7382 × 108 (cm)月球自身半径)

7.35 × 1025 (g)月球质量)

 

4.067 × 1010 (cm)月球轨道长半径)

 

代入(21)、(22)二式,得出月球轨道长半径的速度V

    1.09458 × 105 (cm s)               ------------------(23)

 

而月球轨道最高点速度观测值为:

1.08251 × 105 (cm/s)

 

可见,本文计算与天文观测值的误差仅仅为 1% 

 

6.4.2 结论

这种令人叹为观止的1%的误差证明了,本文理论是正确的。这种结果还表明,月球的携带半径就是天文观测值,这表明月球没有大气。这种结果还表明,人类第一次用计算方法,得到一个裸星。伟大举!

6.4.3 误差分析

    这1% 的误差是由于月球存在稀薄大气的缘故。并不是绝对的裸星。

6.4.4有心宇宙稳态结构重要结论

有心宇宙中,包括微观宇宙,绕心天体,例如地球,其轨道动能准确等于来自中心天体的辐射排斥能同时,地球辐射出同样多的能量。地球的辐射能严格的规定着月球轨道,如上。所以,地球的能量处于一种动态平衡中。并且,所有的有心宇宙天体结构都如此。

 

——未完

 

本文发表在国际科技期刊中文版地址是:

http://gsjournal.net/Science-Journals/Research Papers/View/4773

 

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