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对“物质运动”和“力”的本质以及它们之间内在联系的分析

(2012-10-30 21:56:30)
标签:

物质运动

力的本质

运动与力之间的关系

科学新知

物理学基础理论

分类: 统一物质物理学

对“物质运动”和“力”的本质以及它们之间内在联系的分析

马海飞

(http://blog.sina.com.cn/gfis 2012年10月30日)

这里讲的“静止”和“运动”都是绝对的。“绝对”的意思就是不需要参照物。“相对静止”和“相对运动”描述是物体之间的距离变化关系,属于与参照物之间的相对关系。所以,“相对运动”和“相对静止”与“绝对运动”和“绝对静止”之间存在着本质上的不同,不可混淆。通常在物理学运算中出现的“静止”和“运动”基本上都是相对的。而涉及到物理学基础理论问题时的“静止”和“运动”基本上都应该是绝对的。这里讨论的“静止”和“运动”就是“绝对静止”和“绝对运动”。

从物质的统一性上已经知道,“物质运动”的本质就是“物质基本属性之间的不对称性”。物质具有“质量”和“质量场”这两个基本属性。当一个物体的这两个基本属性之间处于完全对称状态时,那个物体在运动形式上所表现出来的就是“绝对静止”。当一个物体的这两个基本属性之间处于不对称状态时,那个物体在运动形式上所表现出来的就是“绝对运动”。

自然世界是一个平衡的世界。平衡与对称并不相同。虽然对称也是一种平衡状态,但平衡并非一定是对称状态。当一个物体的质量场与质心之间产生出不对称状态时,物体就以“动态的运动形式”来平衡这种静态的不对称性。所以,也可以说:物质运动的本质就是对物质基本属性之间出现不对称时的一种平衡机制。物质属性之间的不对称性越大,就需要以越快的运动速度去平衡它。因此才可以最后达到整体自然世界平衡的结果。因为在自然世界当中,物质的存在注定是不可能完全对称的,所以,让自然世界达到完全平衡的物理机制就是物质的运动。

众所周知,“力”是物质(物体)之间的相互作用。如果没有物质存在就不会有力的存在。如果没有两个物体之间的相互作用也不会有力存在。这里必须强调指出的是:物体之间的相互作用并不局限在物体的实体之间的相互作用上,而且还包括了物体的场之间的相互作用。这是因为“物质是实体与场的统一体”,而物体是由物质构成的,因此,每个物体都有它自己的场(质量场)和实体(质量)。因为物体同时具有实体和场的属性,所以,物体与物体之间的相互作用就存在两种不同的形式。一种是实体之间的相互作用,另一种是场之间的相互作用。实体质点之间的相互作用是惯性力(或叫作“质点力”),场之间的相互作用是场力。经典物理学是从“质点力”上来研究物质之间的相互作用和物理现象的,而现代物理学则是从“场力”上来研究物质之间的相互作用和物理现象。因此,经典物理学中的力学定律无法直接应用到现代物理学所研究的问题上,同样,现代物理学中的力学理论也无法直接应用到经典物理学所研究的问题上。但无论是质点力还是场力,都是物质(物体)之间的相互作用。虽然场力是场之间的相互作用,但它最终也必定在质点之间的相互关系上表现出来。例如天体之间的力就属于场力。但是,在研究这类场力的时候是不可能脱离天体的实体而孤立地从场之间的相互作用上进行研究和描述的。这是因为物质是实体与场的统一体。对人类而言,更容易观察到的是物质属性是“实体”,而不是“场”,因此,“场力”最终必定还是要通过物质的实体来进行描述和研究。从质量场密度与质量的数学关系式D=M/4πr2上就可以看出来,质量场密度的计算是离不开质量的。这也说明,场的作用最终还是要通过实体反映出来。

过去,由于人们没有认识到物质的统一性,因此不明白质点力和场力之间有什么内在的关系。于是把质点力与场力孤立起来对待。结果,在质点力基础上形成的理论不适用于场力,场力的理论也不适用于质点力。因此产生出很多矛盾和混乱。其实,不管质点力还是场力,都是物质之间的相互作用。只不过在具体物理现象中的相互作用过程中是其中的哪一个物质属性起主要作用的问题。例如,在物体直接碰撞的过程中,实体之间的相互作用起主要作用。在天体之间的力学关系中,场之间的相互作用起主要作用。

以上分析使两个问题已经得到了明确:1)物质运动的本质就是对物质属性之间出现不对称状态的一种平衡机制;2)质点力和场力是来自物质两个不同属性之间的相互作用。

接下来的问题就是:物质运动与力之间到底有什么本质上的联系?

物质运动来自物质属性之间的不对称性。而物质之间的相互作用所改变的就是物质属性的对称状态。因此,导致物质属性不对称性改变的原因,或物质属性之间不对称性的改变所造成的结果都是力。也就是说,从力的起源上讲,力有两种形式:一种是“改变物质属性不对称性(即‘导致加速度出现’)的原因”,另一种是“物质属性不对称性的改变(如‘质量场密度的改变’)所导致出现的结果”。前一种是质点力,后一种是场力。例如,两个物体之间的直接碰撞过程中的力是质点力。这种实体之间的相互作用导致的结果是两个物体本身的质量场与质心之间的对称性发生了变化。如果这种碰撞发生在两个质量相同物体的连心线上,而且其中一个物体是静止的,另一个物体是运动的。那么,碰撞的结果就是运动物体原有的物质属性间的不对称状态与静止物体的物质属性间的对称状态发生了交换。所以,两个物体的物质属性关系都发生了改变。质点力就是在这个过程中产生出来的。在天体之间虽然不存在实体直接碰撞的相互作用,但天体之间的质量场却存在着相互作用。作用结果就是改变了天体质心位置上的质量场密度。例如地球的质量场改变了月球质心位置上的质量场密度,因此地球质量场导致了月球的质心位置上的质量场密度不对称。结果,这种物质属性之间的不对称性就会导致月球产生出向着地心方向的自由落体运动来平衡物质属性之间的不对称。自由落体运动的结果就产生出重力现象。重力就是一种场力。场力就是这样在物体“场的相互作用”过程中通过场密度对称性的改变产生出来的。所以,如果没有物质属性对称性的改变,就没有力。力可以改变物质属性之间的对称性,物质属性之间对称性的改变也可以产生力。而物质属性之间的对称和不对称与静止和运动是对应的。因此,物质运动与力之间是通过物质属性之间的对称性改变联系在一起的。

质点力比较容易理解。在牛顿的力学理论中描述很多。代表性的表达方式就是数学公式F=ma或a=F/m。用语言叙述就是:力是导致物体产生加速度的原因。加速度的大小与物体本身的质量成反比,与物体受力的大小成正比。

然而,场力不太容易理解。原因有几个。其中的一个主要原因是“场”与“实体”不同。它看不见摸不着,只能通过“实体”在“场”当中的行为来进行推测。另外一个原因是现代物理学把“场”孤立起来对待造成的。本来,场是属于物体的一部分。而现代物理学并不把场看成是物体的一部分,而是把场看成是一个独立的物质存在形式。因此,现代物理学认为那些蕴藏在“场”里的能量与物质的实体没有直接关系。因此认为能量也可以像物质的实体一样以粒子或量子的形式独立于实体以外单独存在于宇宙空间当中。就像本来属于能量的“光子”可以像实体的子弹在宇宙空间中穿行一样。所谓的“弯曲时空”也是把“场”孤立对待的结果。爱因斯坦并没有认识到,其实他所描述的弯曲时空根本就不可能独立存在于实体之外。这个时空的本质实际上就是质量场。因为质量场是球形的,因此它才是弯曲的。这个弯曲根本就不是受到大质量“影响”的结果。而弯曲本身就是球形的一部分的形状。因为人们没有认识到物质的统一性,因此才会把物质的场与实体分割开来孤立对待。结果就忽视了场与场之间的相互作用与实体与实体之间相互作用的内在联系。结果使得人们一直使用理解质点力的方式去理解场力。导致了“场力”很难理解的局面。其实,现代物理学研究的四种基本力应该都属于场力。如果不了解场力与质点力之间的不同,就可能会像爱因斯坦的弯曲时空一样不能得出正确的结论。

实际上,只要我们知道了物质是实体与场的统一体这个关系,就不难理解场力了。因为导致一个物体的质量场与质心之间的对称性发生改变的方式有两种。一种是让质心相对质量场的位置发生改变,另一种方式就是改变质量场相对于质心的对称性。这两种改变都是通过物质属性之间的相互作用实现的。而前一种就是质点之间的相互作用。这种相互作用就是质点力。后一种就是场之间的相互作用。这种相互作用就是场力。不管是质点力还是场力,导致的结果都是“质量场与质心之间不对称性的改变”。因为质量场密度与物体运动的加速度具有可以直接转换的关系(加速度g与质量场密度D之间的关系是:g=GmD。Gm是一个常数:Gm=8.38x10-10m3s2kg。)因此,我们也可以用加速度来进行解释。质点力让物体产生加速度。所以给物体的外力越大,质量场密度不对称的改变越大,加速度就越大。而场力是通过改变质量场的密度来实现质量场与质心不对称性变化的,改变质量场密度就等于改变物体的加速度。 任何一个处于这种加速度环境中的物体都具有一个潜在的F=mg的力。这个力来自场之间的相互作用,因此是场力。

从以上分析可以看出,无论是实体之间的相互作用还是场之间的相互作用,在这些相互作用的过程中都伴随着质量场密度与质心对称性的改变。这个改变的过程就是表现出力的过程。因此可以说,“力的本质就是在物体与物体之间的相互作用过程中质量场密度与质心对称性改变的原因或结果”。

物质运动和力都是物理学中的基本概念。因此,对“物质运动”和“力”的本质以及它们之间的内在联系的了解对解决物理学基础理论中的很多相关问题一定会带来很大帮助。

本文引用地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a2663701018ykn.html

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