已有 241 次阅读 2015-8-19 22:49 |个人分类:
物理新视点|系统分类:
论文交流|关键词:大自然 物理学 style
物理学的根
晏成和
大家知道物理学有几大分支，早期的分支是：力、热、声、光、电。近代较为普遍的分支是：力、热、光、电、磁、核。长期以来，这些分支各自独立，各自成为专门的学科。有哲人曾经设想，既然都是物理，那么，大自然对各个分支所能够给与的只可能是同一个“物”，所遵循的就应该是同一个“理”。也就是说物理学各个分支所面对的是同一个物，那么，这各个分支就只能是同一个“本”所连接，我们就应该可以找到这个主杆，把物理学各个分枝有机地联系起来，探析它们共同的源头、寻找内在统一的规律。
但是，一百年过去了，物理学仍在波、粒泥潭挣扎，现代物理学各个分支的主要研究热点附后：
力：g重力，量子纠缠，引力来源。
热：熵、焓，分子的热运动，相变。
电: 电子场论，导带、禁带；超导。
磁: 电子自旋、磁矩，霍尔效应。
光: 光子振动、荧光显微镜。
核: 60多种基本粒子，加速器。
上述研讨的共同的特点是：全部都不敢提及核外电子规律运动的线路、速率；茫然不知电子运动伴生电磁波、沉迷于量子纠缠。几个分支各自发展，渐行渐远，连建立正常联系都无门、企盼找到共同的根更是遥遥无期。
逻辑上认定，物理学的“根”既然存在，我们就该依据大自然的蛛丝马迹、搜索证据，在思想没有束缚中追根寻源。
自然事实：热发光。自然之神在火光及光色中谆谆告诫我们：核外电子的速率是随着温度变化的、核外电子的运动是规律的；
自然线索：奥斯特实验，自然之神在小磁针的摆动中反复地提醒着我们：电子的运动伴生着（电磁）波。
两条事实，涉及到物理的热、光、电、磁、力。事实的出发点都是电子，由此看到电子-核外电子是物质物理的始作俑者、是物理机制的真谛。
回过头再研读现代物理学，看到了科学大旗，也发现了枷锁：“电子云、自由电子”是早期先入为主的猜想，到后来，成了难以砸碎锁链；“测不准、量子物理”，对错混杂，到现在成了思想炼狱，禁锢着对核外电子线路、速率的探索、发现；不准涉足占原子体积99.99%的电子运动空间。
物理新视点从自然事实出发，探索物理根源。发现核外电子的规律运动与物质物理特性休戚相关、是物理机制的起点。电子的规律运动不仅解释了诸多物理现象，而且发现电子的运动成了物理学的纽带，把物理学分支中的力、热、电、磁、光、核 有机地联系起来了，发现物理学研究中的各个独立的分支真是有一个共同的源头、有统一的规律、是一个系统的整体。
力 力是物体间的相互作用，也是物质间的相互作用，进一步探讨，还有场与场的相互作用。牛顿力学体系的建立，为世界的进步作出了极大的贡献。工程师们依据力学计算，高水平地设计并建造了大厦、桥梁、飞机、轮船……。大厦巍峨、桥梁挺拔，能经风雨、御外力，靠的是材料的强度、刚度，靠的是材料顽强的内聚力——金属晶体（铁、铜、铝）靠的是价和电子运转的电磁力构成；共价晶体（金刚石、硅）靠的是价和电子运转的价和力所形成。靠的是电子运动所构成的内力来抵御强大的外力。
物质晶体的形成，物体的脆性、塑性、弹性、延展性、记忆合金等诸多力学性质，也与价和电子的运转息息相关。
核外电子的运动能够形成静力（强度、刚度）；电子的运动也能产生动力。热机所提供的动力多数来自于气体的膨胀，实际上也是电子与电子之间的场力。电动机的动力来自于电子的宏观运动和相互作用就有目共睹了。
力学还有一个课题是自然界的四力：引力、弱力、电磁力、强力。其实这四力的根源都是质子场力，包括质子对质子、质子对电子的引力。以及电子运动伴生的磁场力。
热 热是温度、是能量。温度实际上是核外电子运转的快慢程度，温度高-核外电子速率高；温度低-核外电子速率低。热能实际上是核外电子的动能。
某物质温度高于环境温度，运转较快的核外电子发生由高速向低能级的跃迁运动，则该物质向周围幅射出相应频率的电磁波（发光，热光源），同时，降温；反之，若物质温度低于环境温度，则吸收能量-原子吸收周围电磁波，导致自身的核外电子的速率升高（升温）。原子系统就是这样：用电子的运动及伴生的电磁波与外界进行交流和互动，由此才有电磁波辐射（所谓的热辐射）、才有“热总是由高温度物质向低温度物质传播”的热力学第二定律。
热能够加快核外电子运转的速率，是原来不能进行的化学反应发生，例如：燃烧，氧化反应导致更高的温度-形成热发光。
热能够通过改变价和电子运转的线路使物质发生相变，例如金属的熔化、水的汽化，人们常常利用热来做功，实质上利用物质的核外电子的运动、利用相变来做功，如热机：蒸汽机，汽轮机。相变是因为价和电子速率的量变到线路的质变，运转路线由平面进入空间立交乃至空间球面，利用分子表面电子与电子的斥力推动机械做功。
电 人们所说的电，一般是指宏观移动的电荷。金属物体导电性能好不是因为有什么自由电子，而是金属物体的价电子少，原子周围比较空，有较大的电子通路。
在导电原理一章，论述了电压是一种驱使电子定向运动的电磁波，导电首先是电压波在物质的电子空位间的传导。在电压波的引导之下，电子在环路中换位移动形成电流。金属导电、半导体导电、液体导电共此一理。
用来源于事实的核外电子规律运动、电子运动伴生波、金属导体导通电压波的观点，解读了变压器原理；电感器通直流电，阻交流电；电容器通交流电，阻直流电的原理。
自然雷电是因为地球表面的游离电荷被吸引到水蒸气分子周围，随着H2O气体上升到天空，遇冷，H2O凝结成水雾，电荷被挤出H2O，成了云层中的电荷，聚集多了，电压升高。击向大地或别的云层，形成雷电。
磁 奥斯特发现了直流电对导线外小磁针的作用，这个实验清楚明白地告诉我们，电子的运动伴生着磁场，大自然的磁性来自电子的运动。
磁性材料的共同特征都是二价过度元素，当二价金属在受到外磁场的作用时，其部分可以摆动的尾结构元顺应外磁场、把自身调整到与外磁场力相适应的方位，形成平行同向的价和电子运转，构成同向的价磁力。于是这样的二价金属能够被外磁场吸引；当外磁场撤去以后，这些尾结构元的价和电子保持其运动惯性和方位，构成了物体的磁性。
当外界温度升高，价和电子速率加快、线路变化。价和电子线路晃动导致伴生的磁力晃动，物体的磁性就减弱。当温度升高到居里点时（铁770℃）。原先平行同向的价和电子脱离平面线路，使得价磁力方向紊乱，磁性材料的磁性也就消失。
霍尔效应、磁致伸缩，都是在外磁场作用下电子运动线路发生相应改变的效应。
光 光是有一定波长的电磁波。电子的线性运动所伴生的是磁场。如果电子振动、使伴生的电磁脱离场源，就成为辐射的电磁波（发光）。所以与发光息息相关的是电子的振动。
在光谱实验中，经过分光镜，不同元素的光谱各自呈现。钠光谱是两条明亮的黄线；钾光谱是一条突出的紫色线。光谱颜色表明了该元素在本生灯中价电子速率、谱线的条数就是该元素价电子的个数。光谱实验清晰地告诉我们，光（电磁波）的发生与电子息息相关、是电子振动所发出辐射。 致使电子振动有以下几种情况：
当物质温度高、环境温度较低时，核外电子发生由高能级向低能级的跃迁运动，跃迁是电子的振动，辐射出相应频率的电磁波。这就是热光源。
电子在强磁场、高压电场作用下或在半导体中也会发生振动，电子振动所的辐射的是不同频率的光。电子振动的频率构成了光波的频率，大量电子振动所伴生的电磁波辐射形成了冷光源。
激光的形成，是核外电子规律运转有力的实验证明，给核外电子运转伴生着波，以及核外电子吸收外界辐射、向外界发射辐射的自然事实提供了实验证明。正是因为物质的核外电子规律定速的运转，才能辐射出频率稳定、相干性好的激光，
核 要探讨原子核，也必须全力关注来自核内的信息、紧扣来自核内的线索，放射现象——从放射性元素的原子核内放射出的三种射线：α射线，β射线，γ射线。这可是大自然提供的原子核的内部资料。
α射线，氦原子核的粒子流，质量是氢原子的4倍，有4个质子2个电子。说明放射性元素核内，质子一般是成对的存在，一个电子环绕两个质子运转，形式有点像结构元，或者叫核元。一对电子环绕4个质子的氦核结构非常稳固，在核爆炸时也不分开。
β射线，高速的电子流。电子被高速放射出来，说明放射性元素的核内存在着高速运转的电子，应该注意到这是α射线之外的电子。
γ射线，频率极高的电磁波，频率在3X10^18。电子的振动发出电磁波，高频电磁波说明放射性元素核内存在着极高速运转的电子，才有如此高频的辐射。原子核的直径是原子的万分之一，所以核内电子运转半径极小、速率极高，每秒3X10^18转，因而跃迁时辐射出γ射线。
三种射线，给出了核物理的基本内含，质子、电子，电子运转的线路、极高的速率。同时 ，核内电子极高的速率具有极大的结合能，这个能量构成了部分的原子能。
自然界的力、热、电、磁、光、核，看似风马牛各自自成体系，互不相及。然而以上的论述，不约而同地涉及、归结到其基础：核外电子——它们共同的根，物质各种特性的内在机制就在于电子的运动，核外电子规律运动构成了物质的本质属性。以质子带动核外电子规律运动为脐带，孕育了物理学独立的几大分支，把自然界的各种能量也联系起来了，找到了能量守恒的内在原因。
电子的规律运动，不仅把物理学各个独立的分支整合、还原成一个系统的整体和内在的逻辑一致性。电子的规律运动也将是化学、生物学科学研究的基础。
2015-8-16
