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21世纪引力新视角(附录)——物理量及常数关联

作者:东方新光

原创:邱旭滨 : [email protected]

本篇是对前文《21世纪引力新视角:引力是原子动态结构和量子真空的平衡效应》所作的补充说明,主要从物理量的角度阐述了常数相关及质量等的看法。其中,各物理常数,经由多年对物理量内涵及数据的反复考察最终得到系统性的关联。从物理学史看,很多规律都是通过对数据的考察而发现的。

万物互联,宏微统一

1. 物理量之间的关联

辩证哲学认为宇宙是一个统一体,万物互联,宏微同源。根据系统理论,一个系统由许多相互关联的部分组成,这些部分共同决定了整个系统的性质。物理系统是一个统一的整体,每个物理量都是相互联系的,不存在独立的物理量。

物理体系是个统一整体,各物理量是互相联系的,独立不群的物理量是不存在的。物理学体系由7个基本物理量(质量m、时间t、长度l、电流I、温度T、物质的量n、发光强度i)组成,最为核心的物理量是质量、时间、空间,其它的物理量都是围绕着这三个物理量展开的。物理体系中的所有物理量,都由数量与单位构成。单位代表事物属性,数量反映变化。物理研究实际是物质、空间、时间之间的量变关系。

物理常数是描述物质和能量行为的基本值。物理常数之间的关系是物理学中一个复杂而重要的研究领域。理解这些关系使我们能够预测物理系统的行为,并更深入地理解物理的基本结构。

然而,由于各学科在发展过程中缺乏横向联系,使得物理量之间的量纲无法建立起对应关联,无法明晰物理量的本质属性。如电荷是什么?质量是什么?温度的本质是什么?等等。要解决这些问题,一个有效的方法就是建立各种实验公式的等效关系,并通过对应法则找出公式中各物理量的关联。从所获得的系列相关结果可知它们是高度可信的。

电磁学、热力学、量子学的能量等效关系:

通过具体的分解,结合数据,便可得到各种相应的关系:

上两式揭示了基本量子与电荷、光速、及玻尔兹曼的关系;揭示了温度与电荷变化的关系。

揭示了电磁的空间等量分布关系,揭示了磁与空间角的关系。

揭示了电荷与电子质量运动变化的关系。

同样,通过万有引力于电磁力的能量等效,也可获得相应的物理量关联。

从引力常数G的信息结构中,我们可以进一步得到玻尔兹曼常数的时空结构以及普朗克常数和玻尔兹曼常数之间的关系:

进而揭示磁通量量子的时空结构:

其中,是氢原子电子围绕原子核的运动周期,是相应的频率。

从[1]中我们还可以发现,光电效应方程的系数K,实际就是;黑体辐射中,维恩公式的系数,实际就是;维恩公式就是,对应温度T;补上玻尔兹曼常数就是。可见,普朗克黑体公式只是对维恩公式略作了修正。

再者,通过比较电磁能等效公式中温度和频率之间的关系,可以看出韦恩位移定律中温度与频率的比例系数本质上是。即:

而氢原子能量公式中:

反映了全频率和温度之间的对应关系,而系数反映了光谱辐射的最大频率和温度的对应关系,约占全频率的94%。

可以看出,这些对应关系无不与实验数值相符,物理内涵也能得到合理的解释。这些物理量描述了物质运动的时空分布和能量交换,并且相互关联,这表明各个相关学科的理论密切相关。更多关联见表S1:

21世纪引力新视角(附录)——物理量及常数关联

物理量关联

Table 1 显示了物理量之间的关系,所有量纲(Dim)彼此对应,例如:

2. 关于质量内涵

物质是运动的载体,质量的本义是物质的量。由于微观物质的具体形式无法直接观察,因此只能通过某些手段间接测量。因此,物理学中的质量与物理学中的测量密切相关。只有从测量的角度才能描述质量。在物理学中,质量主要通过特定的物理关系来描述,例如力、动量和能量。它们都是对物质运动变化关系即物质时空变化的描述。

由于科学的发展具有一定的历史局限性,对物理量的描述受限于当时的测量水平。如原子前时代,主要在宏观重量层面描述质量;原子时代,对质量的描述进入到了原子层面,而今天,对质量的描述已经步入量子时代了。

量子理论描述质量的能量关系如下:

基本量子能量为:

基本量子质量为:

1公斤对应的质量频数为:

基本量子质量与1kg质量频率之间的关系:

可以看出,在量子层面上,质量对应能量的波动周期T,由此,所有物理量可以转化为时空结构关系。见表S1.

3. 物理单位的协调

《21世纪引力新视角:引力是原子动态结构和量子真空的平衡效应》文中中存在一个问题。按照对应关系,方程的单位为,但方程的对应单位为,这两者不一致。问题出在哪?如何协调?要解决这个问题,必须理解物理量纲的特殊性。

众所周知,长度的平方是面积。但质量与长度不同,质量的平方不能改变质量的属性。例如:100kg物质,横排为 10kg,纵排为 10kg,纵横相乘总量为 100kg。显然, 数量 N虽然发生 改变,但单位属性保持不变。故有。 物理中,力的单位中所含质量单位为kg,而不是,因此,引力公式中,其中一质量单位须要通过系数G的量纲加以消除,,使得变成kg。所以有:。

物理中,物理量由数量与单位组成,单位代表物理属性,数量反映变化程度。而力是动量关于时间的变化量。引力中两质量体是互相依存的,其中一个质量体的质量必然要转换成另一个质量体的频数N,即。由于万有引力通过真空量子以光速c交换能量,所以引力实际由变化的质量决定,即,体现在引力公式中即为。又因为能量是量子化的,质量也必然是量子化的,如电子质能对应电子质量,故频数N对应频率f( 参见“关于质量的内涵”),因此引力公式中实际为:

如此便解决了万有引力与电磁力间,电荷与质量量纲转换不协调的问题。