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再论时间空间守恒定律---关于最小微分尺度和普朗克常数的计算

(2015-12-14 17:19:29)

再论时间空间守恒定律---关于最小微分尺度和普朗克常数的计算


 
任何绕太阳以椭圆运动的行星轨道, 都可以用等效半径为R的圆轨道来研究, 因此,研究星体的均匀圆周运动有特殊的理论意义。在牛顿的质点运动学中, 牛顿的微分法则,均匀圆周运动并没有得到很好的描述。
 
1中行星绕太阳公转做均匀圆周运动,切线速度为V,行星受中心天体太阳向心力F作用,一般认为向心加速度a只改变切线速度V的方向,因此,在均匀圆周运动中向心力不做功.本文提出以下理论构想和新概念.

                 再论时间空间守恒定律---关于最小微分尺度和普朗克常数的计算


图1中行星位于C点,如果没有太阳的向心引力,行星则以速度V做均匀直线运动,在向心力作用下,行星在Δ→0时间沿CB弧做圆周运动,并使V的平均值保持不变.令弧长CBCA,行星在Δ→0时间移动路程ΔSAB,这时AB的沿长线OA偏离太阳质心Δ→0.在Δ→0时间中OA与切线速度为V近似垂直,向心加速度aV近似垂直,偏离太阳质心Δ→0.实际上,从波动力学的角度看问题,相对均匀直线运动也只是物体沿其运动方向向左或向右偏斜的的周期波动,随着速度增大物体沿垂直运动方向振幅增大频率增高,所以,Δ→0时间中切线速度V与向心力F并不总是严格垂直,  切线速度总是在V+ΔVV-ΔV变化, 半径在偏离质心R+ΔRR-ΔR变化, 因此,均匀圆周运动是在不均匀的向心与局部离心对立中达到相对均匀的. 在这里,按一定频率间断作用的向心力F(指引力波平均波包的频率,一个波包内含有更高频的引力波量子)是矛盾的主导一方,而离心是由切线速度的偏斜产生的。当物体切线速度较小时,它沿垂直运动方向振幅很小,在近于垂直向心力作用下,表现为抛物线.随着切线速度V逐渐增大, 它沿垂直运动方向振幅增大频率增高,物体做抛物线、椭圆、或双曲线运动.

例如,地球绕太阳公转周期T=365.256()=31558118.4() (/), 算出公转平均速度和等效圆半径分别为

 V=(2πGM/T)^1/3=29784.76(/)      (1)

 R=GM/V^2=1.495975376*10^11()       (2)

向心加速度为

a=V^2/R=29784.76^2/1.495975376*10^11=5.93*10^-3(/^2)   (3)

 即有在Δ时间中地球沿图1OA与切线速度为V近似垂直方向移动距离为

 ΔS 根据牛顿万有引力定律有

 (mV^2/R)* ΔS=m(GM/R^2) * ΔS

 就是说万有引力所做的功—动能

 E= (mV^2/R)* ΔS=m(GM/R^2) * ΔS       (4)

 那么, 应该怎样来确定最小微分尺度Δt呢? 我们先设Δ=0.0001() 试算一下, 据公式(3) 地球在Δ=0.0001()沿图1AO移动距离为

 ΔSAB=(1/2)a^2=2.965*10^-11 ()           (5)

 将公式(4) ΔS/R写成

     ΔS/R=2.965*10^-11/1.496*10^11= 1.981951872*10^-22

=1/5.045531197*10^21=1/(7.103190267*10^10)^2

要保持V不变必须将公式(4)写成:

E=m*[29784.76^2*(7.103190267^10)^2]/(7.103190267^10)^2

     =m*V^2=m*29784.7^2(^2/^2)          (6)

公式(6) 计算表明, 取微分尺度Δ=0.0001() 基本上能满足计算的要求, 因为

(6) 7.103190267*10^10()=2250.8年。按公式(5) (6) 计算, 当取微分尺

Δ=1*10^-10() 时式(6) 中为7.103190267*10^16()=22.5亿年。据地球天

然放射性元素铀衰变测定,地球寿命还有50亿年,所以,可以认为

 Δ=1*10^-10()是相对最小微分尺度。

下面计算电子绕等效圆玻尔半径a=0.529*10^-10() 的最小的微分尺度, 电子绕等效圆玻尔半径一圈的时间为t=1.518*10^-16(),

速度为 V=C*α=299792458*0.007297351= 2187690 (/ [α=0.007297351是精细结构常数]

电子的向心加速度:

g=2187690^2/0.529*10^-10=9.05*10^22(/^2)      (7)

取微分尺度Δ=1*10^-34() 试算有公式(5)  ΔS4.5*10^-46() 按公式(4)

ΔS/R=4.5*10^-46/0.529*10^-10=8.5*10^-36=1/1.170^35

=1/(3.42*10^17)^2

要保持V不变必需写成:

E=m*[2187690^2 *(3.42*10^17)^2]/ (3.42*10^17)^2

 =m*V^2=m*2187690^2(^2/^2)            (8)

公式(8) 中时间3.42*10^17()=1.083714801*10^10=108(亿年)

从人类能观测到200亿光年的光量子可初步判断, 描述电子绕等效圆玻尔半径a最

小的微分尺度Δ=1*10^-34() 是基本正确的。

据公式(8)电子绕氢原子第一能级玻尔半径a=0.529*10^-10() 的动能为

E=mV^2=9.109534*10^-31*2187690^2=4.36*10^-18(焦耳     (9)

电子一秒钟绕氢原子玻尔半径第一能级的频率是

f=V/2πa=2187690/(6.28*0.529*10^-10)=6.58*10^15(1/      (10)

有计量能量的最小单位普朗克常数h是

 h=E/f=4.36*10^-18/6.58*10^15=6.6261*10^-34(焦耳*       (11)

 

本文论证的是下面几个基本理论问题:

[1] 时间和空间是物质存在的基本形式。

[2] 以地球做参照系时间是均匀流动的, 时间只能由现在流向将来,过去是一去不复返的。

[3] 空间是时间的度量或时间是空间的量度。

[4] 不存在相对论所谓的时间流逝快慢和空间伸长或缩短, 以及时空弯曲问题。

[5] 不同平均曲率半径的质点做等效圆周运动最小微分尺度Δt不同

[6] 太阳、行星、原子…可能是同时期诞生的, 它们的寿命可能都在100--150亿年,引力波量子的密度与它们的年龄有关,这时微分尺度Δt将变得愈来愈大

[7] 时间与空间守恒定律是物理学最基本的定律。

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