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按统一场论处理实例(2A)2个粒子的物理学问题
1.仅有2个粒子的封闭系统
当2个电中性经典粒子,A、B,的各种作用力,与它们和其它粒子的相应作用力,相比(例如,按3位有效数字)其它粒子的相应作用力都可忽略,就可认为是:这2个粒子,A、B,的封闭系统。
这2个粒子,A、B,就仅在此一平面上运动,可简化为2维的坐标系表达各矢量。
但须注意: A、B,2个粒子间是否有力作用,若无,则为惯性的,有dvj=0,j=1到3;若无,则为非惯性的, dvj,j=1到3中至少有1个不=0,而不同于,仅有1个粒子的封闭系统。
A、B,2个粒子间各自有第(1)节所述的相应各物理矢量、标量,及其特性外,还有,彼此相互作用的相应各物理矢量、标量,及其特性。
A、B,2个粒子间若有力作用,就须注意dvj,j=1到3中,至少有1个不=0 的重要作用。
2.A、B点的距离[1线矢],及其各物理矢量、标量,及其特性
以A粒子的质量(电中性粒子)或电荷(带电粒子)中心为坐标系中心:
位置(距离)[1线矢]:
r(4)AB[(3)基矢]=r1AB[1基矢]+r(2)AB[(2)基矢],
时轴分量 由光子传送,所在介质光速c=c0n光,c0=真空中光速,n光=所在介质光折射率。
r(4)AB[1线矢]=ictAB[t基矢]+r(3)AB[(3)基矢],
r(4)AB=((ictAB)^2+r(3)AB^2)^(1/2)=ictAB(1-(r(3)AB/ctAB)^2)^(1/2),
时轴分量 由声子传送,其中光的相应各量应改为:所在介质声速a*=a*0n声,a*0=标准状态空气中声速,n声=所在介质声折射率(下同)。
速度[1线矢]:
v(3)AB[(3)基矢]=v1AB[1基矢]+v(2)AB[(2)基矢],
v(4)AB[1线矢]=ic[t基矢]+v(3)AB[(3)基矢],
v(4)AB=((ic)^2+v(3)AB^2)^(1/2)=ic(1-(v(3)AB/c)^2)^(1/2),
加速度[1线矢]:
a(3)AB[(3)基矢]=a1AB[1基矢]+a(2)AB[(2)基矢],
a(4)AB[1线矢]=ic0dn光/dtAB[t基矢]+a(3)AB[(3)基矢],
a(4)AB=((ic0dn光/dtAB)^2+a(3)AB^2)^(1/2),
对于均匀介质,dn光/dtAB、dn声/dtAB,都=0,对经典物理学、相对论物理学,时轴分量由光子、声子传送,的加速度,就都是各自相同的。
自旋 S(6)[2线矢]
=(偏mvj/偏(ict)-偏mict/偏rj)[tj基矢],j=1到3求和
+(偏mvk/偏rl-偏mvl/偏rk)[kl基矢],jkl=123循环求和,
自旋力fS[矢]=速度v[矢]叉乘自旋S[矢],
自旋力 fS(6)[2线矢]=速度v(4)[1线矢]叉乘自旋S(6)[2线矢]
=[ic[t基矢]+vj[j基矢] ,j=1到3求和] 点乘
[(偏mvj/偏(ict)-偏mict/偏rj)[tj基矢],j=1到3求和
+(偏mvk/偏rl-偏mvl/偏rk)[kl基矢],jkl=123循环求和]
即:经典物理学的,运动力+离心力,
3.各种相互作用的力矢量和能量标量
各2粒子,A、B,间还有相互作用。
在以A粒子中心为坐标系中心,B粒子空间坐标距离rB(3)处的引力势:
引力势#AB引[标量]=kmA/rB(3),k的量纲是:[M]^(-1)[L]^3[T]^(-2),
K=6.685乘10^(-8)厘米^3克^(-1)秒^(-2),
目前公认的结果是卡文迪许测定的k值为6.754×10^(-11)N·m^2/千克^2,
目前推荐的标准为k=6.67259×10^(-11)N·m^2/千克^2,
通常取k=6.67×10^(-11)N·m^2/千克^2。
注意:引力常量的单位是N·m^2/千克^2。N是亚福伽德罗常数。
引力f(3)引AB[1线矢]=mBv(3)AB叉乘引力场强度(3)引AB[1线矢]
= -kmAmBvjABrjAB[j基矢]/r(3)AB^3,j=1到3求和,
引力场强度(4)引AB[1线矢]=(kmA/r(4)AB)的梯度(4)
=偏分(4)(kmA/r(4)AB)[1线矢]
=(偏4)(kmA/r(4)AB)[a基矢]/偏raAB, a=0到3求和
=-(kmAraAB/r(4)AB^3)[a基矢], a=0到3求和,
引力f(4)引AB[1线矢]=mBv(4)AB叉乘引力场强度(4)引AB[1线矢]
= -kmAmBvaABraAB[a基矢]/r(3)AB^3,a=0到3求和,
引力的时轴分量= (vBj^2,j=1到3求和/(ic)^2)乘3维空间的引力。
对于有正、负电荷+,-q,的粒子,还有电磁力:
电荷q的量纲[Q]是:[M]^(1/2)[L]^(3/2)[T]^(-1)
正、负电磁势:+,-JB(4)[1线矢]=+,-qBvB(4)[1线矢] /rB(3),
正、负电磁场强AB[2线矢]:+,-EHAB(4)[2线矢]
=偏分B(4)[1线矢]叉乘(+,-qA(rBa[a基矢],a=0到3求和)/rB(3)^2)
=+,-qA[(偏rBj/rB(3)^2)/偏(ictB)-偏ictB/rB(3)^2)/偏rBj)[tj基矢],j=1到3求和)
+(偏rBl/rB(3)^2)/偏rBk-偏rBk/rB(3)^2)/偏rBl)[kl基矢]
,jkl=123循环求和)],
即:经典物理学的正、负电场强度+正、负磁场强度。
注意:同号的电磁力是斥力,使2粒子越来越远,乃至,相互作用可以忽略。
还有,高次、线的矢量:
正、负强电、磁场强度[22矢]
=(偏分(4)r(4))(6)[2线矢] 叉乘 正、负电、磁场强度(6)[2线矢],
强自旋S(15)[22线矢]
=(偏分(4)r(4))(6)[2线矢]叉乘自旋S(6)[2线矢]
强自旋力Qfs(12)[22,1线矢]
=速度v(4)[1线矢]叉乘强自旋S(15)[22线矢]
正、负强电、磁场强度AB[22线矢]
=(偏分B(4)rB(4))(6)[2线矢]叉乘正、负电、磁场强度AB(6)[2线矢],
正、负强电、磁场力AB(12)[22,1线矢]
=+,-JB(4)[1线矢]叉乘异号的强电、磁场强度AB[22线矢]
=+,-qBvB(4)[1线矢]叉乘异号的强电、磁场强度AB[22线矢]
正、负弱电、磁场力AB(12)[22,1线矢]
=+,-JB(4)[1线矢]点乘异号的强电、磁场强度AB[22线矢]
=+,-qBvB(4)[1线矢]点乘异号的强电、磁场强度AB[22线矢]
注意:因k很小,带电粒子的引力场强度与电、磁场强度相比,都可以忽略。
以上各维的力[矢],当其模长改变不大时,也都有其模长成正比的弹性力。
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