一切物体的基本特性和运动规律 (1)

一．粒子概念，从经典物理学，到相对论，到可变系时空多线矢物理学

1.     位置 

一切物体只要存在，必有其所在位置。

经典物理学，按绝对时间概念，认为：位置只是空间的物理量，空间是3维的矢量，时间只是各维空间分量的参变量，因而：

3维空间的位置[1线矢]：

r(3)[1线矢]={r(3)j[基矢j],j=1到3求和}，其模长：

r(3)={r(3)j^2,j=1到3求和}^(1/2)，

量纲：[L]，

2.     “粒子”概念的基本根据

  一切物体基本上有电中性和带正、负电的2类。

 实际上，电中性物体是其中各正、负电量，完全相互中和了的结

果；带正或负电物体是其中各正、负电量，相互中和后，仍带有部分正或负电量的结果。

  一切物体都有质量，带电物体还有带电量。

从物体中心到边缘R(3)，各处的质量m或带电量q，无论如何

分布，都可当作其全部质量m 或带电量q，都分别集中于其质量中心或带电量中心，的一点，只要能保持其质量中心或带电量中心的位置不变(在一定近似要求内)，则其本身尺度实为R(3)的物体对外界的作用，就可分别当作其全部质量m 或带电量q，都集中于其质量中心或带电量中心，一个点的“粒子”处理 (特别是，物体是球形或3个轴相差不大的椭球形，就可以本身各种自旋转，也能满足“保持其质量中心或带电量中心的位置不变(在一定近似要求内)”的条件)。

于是，该物体在坐标系的运动(包括本身各种自旋转)就可分别当

作其质量中心或带电量中心，一个点的运动。

3.     “粒子”概念的扩展

对多个粒子集团的中心到边缘R(3)，各处的质量，无论如何分，

布也都可当作其全部质量m或带电量q，都集中于其质量中心或带电量中心，的一点，只要能保持其质量中心或带电量中心的位置不变(在一定近似要求内)，则其本身尺度实为R(3)的多个物体对外界的作用，就也可当作其全部质量m或带电量q，也都分别集中于其质量中心或带电量中心，的一个点的“粒子”处理 (特别是，物体集团是球形或3个轴相差不大的椭球形，就可以其本身各种自旋转，也能满足“保持其质量中心或带电量中心的位置不变(在一定近似要求内)”的条件)。

由于所有粒子都有其相应的质量，该粒子集团的质量中心是由其

中所有粒子的质量构成；只有某些在正负电荷中和后，仍带有多余电量的粒子，的带电量才构成该粒子集团的带电量中心；该粒子集团对外界的作用，就分别起着，电中性粒子与带电粒子，的作用。

实际上，宇宙间各星体、黑洞等，以及 各基本粒子、原子，甚

至某些分子等，都是这种球形或3个轴相差不大的椭球形粒子集团中，正负电荷中和后，仍带有多余电量的粒子的数量可以忽略，的电中性粒子集团。

4.     每2个粒子间3维空间距离的表达

2个粒子或带电粒子，A和B，间的3维空间距离，就可当作，

以其一(例如A)的质量或带电量中心为坐标中心，另一(例如B)的质量或带电量，中心的位置，r(3AB) [1线矢]，为2者的距离。即有：

r(3AB)[1线矢]={r(3AB)j[基矢j],j=1到3求和}，其模长：

r(3AB)={r(3AB)j^2,j=1到3求和}^(1/2)，

5.     经典距离矢量牵引运动的变换

按几何关系，牵引运动的变换都是由相应牵引距离矢量的方向

余弦各分量组成的正交归一矩阵决定。

  对于惯性牵引运动，因速度的时间导数=0，而可以由相应牵引

速度矢量的方向余弦个分量组成的正交归一矩阵决定。

对于2维的牵引运动矢量：

r(2)=(r1^2+r2^2)^(1/2), v(2)=(v1^2+v2^2)^(1/2),

c=cosA=r1/r(2), s=sinA=r2/r(2),

    由以*为中心变换到以’为中心，相应的变换矩阵变换是：

r1’= cr1* -sr2*            

r2’= sr1* +cr2*  

非惯性牵引运动，各3角函数由各位置函数代入，变换随时间改变; 惯性牵引运动，各3角函数由各速度函数代入，变换不随时间改变。

   以上都是伽利略变换，非惯性是2维空间的力。

   对于3维的牵引运动矢量：

r(3)=(r1^2+r2^2+r3^2)^(1/2), v(3)=(v1^2+v2^2+v3^2)^(1/2),

r(2)=(r2^2+r3^2)^(1/2),      v(2)=(v2^2+v3^2)^(1/2),

cA=cosA=r1/r(3), sA=sinA=r(2)/r(3),

cB=cosB=r2/r(2), sB=sinB=r3/r(2),

    由以*为中心变换到以’为中心，相应的变换矩阵变换是：

r1’=r1*cA    - r2*sA     0    

r2’= r1*sAcB +r2*cAcB -r3*sB

r3’= r1*sAsB +r2*cAsB + r3*cB

非惯性牵引运动，各3角函数由各位置函数代入，变换随时间改变; 惯性牵引运动，各3角函数由各速度函数代入，变换不随时间改变。

   以上可见，经典距离矢量的牵引运动的变换都是伽利略变换，非惯性牵引运动是因有3维空间牵引的力。

6.     经典物理学 “绝对时间”概念被打破

   迈克尔逊光学实验发现伽利略变换不成立，引起经典物理学危机，狭义相对论打破“绝对时间”概念，以闵可夫斯基4维时空矢量，即：将经典位置矢量，增加一个与其正交的时轴分量，ict，i=虚数符(-1)^(1/2)，c是所在介质中的光速，t是经历的时间，表达4维时空位置[1线矢]：

r(4)[1线矢]=ict[0基矢]+r(3)[1线矢]

={rj[j基矢],j-0到3求和}，r0=ict，

v(4)[1线矢]=ic[0基矢]+v(3)[1线矢]

={vj[j基矢],j-0到3求和}，v0=ic，

质量成为：运动质量m=m0/(1-( v(3)/c)^2)^(1/2)，

3维空间动量：mv(3)=m0v(3)/(1-( v(3)/c)^2)^(1/2)，

   经典物理学只是狭义相对论3维空间速度与所在介质中的光速之比，v(3)/c，可以忽略的近似。

7.     相对论距离矢量牵引运动的变换

     对于4维的牵引运动矢量，

r(4)=(r0^2+r1^2+r2^2+r3^2)^(1/2),    r0=ict，

r(3)=(r1^2+r2^2+r3^2)^(1/2), r(2)=(r2^2+r3^2)^(1/2),

cA=cosA=r0/r(4), sA=sinA=r(3)/r(4),

cB=cosB=r1/r(3), sB=sinB=r(2)/r(3),

cC=cosC=r2/r(2), sC=sinC=r3/r(2),

    由以*为中心变换到以‘为中心，相应的变换矩阵变换是：

r0’=r0*cA      -r1*sA     0        0 

r1’=r0*sAcB   +r1*cAcB  -r2*sB    0 

r2’=r0*sAsBcC+r1*cAsBcC+r2*cBcC-r3*sC 

r3’=r0*sAsBsC+r1*cAsBsC+r2*cBsC+r3*cC  

     对于4维的牵引运动矢量，还可以是：

r(4)=(r0^2+r1^2+r2^2+r3^2)^(1/2),    r0=ict,

v(4)=(v0^2+v1^2+v2^2+v3^2)^(1/2),

cA=cosA=r1/r(4), sA=sinA=r(3)/r(4), r(3)={v0^2+r2^2+r3^2}^(1/2),

cB=cosB=r(2)/r(3), sB=sinB=r3/r(3), r(2)= {v0^2+r2^2}^(1/2),

    由以*为中心变换到以‘为中心，相应的变换矩阵变换是：

r0’=r0*cA -r1*sA -r2*cB +r3*sB

r1’=r0*sA +r1*cA -r2*sB -r3*cB

r2’=r0*cB -r1*sB+r2* cA -r3*sA

r3’=r0*sB +r1*cB +r2*sA+r3* cA

惯性牵引运动，各3角函数可由各速度函数代入，是洛伦兹变换，

变换不随时间改变。

对于非惯性牵引运动，各3角函数就必须由各位置函数代入，就不同于洛伦兹变换，变换随时间改变，而出现时空的弯曲，通常不变坐标系的矢量已不适用，因而，广义相对论，就不得不放弃矢量，采用曲线坐标、黎曼几何、度归张量 并类比静电场转变为电磁场的规律，导出“引力场方程”。

以致由于混进了电磁场特性，使导出的“引力场方程”可解得被爱因斯坦称为“更多东西”的“引力波” ，又因未能区分不同矢量的作用，而对此未能具体证明，而使得至今国际仍流行认为，引力能产生“引力波”，不断地闹出，把根本不是“引力波”的东西当成“引力波”的笑话。

8.     4维时空矢量的矢算还产生高次、线的矢量，也有相应的牵引运动变换

     对于6维的牵引运动矢量，

r(6)={r01^2+r02^2+r03^2+ r23^2+r31^2+r12^2}^(1/2),

r(3)={r01^2+r02^2+r03^2}^(1/2), r(2)={r02^2+r03^2}^(1/2),

r(3.)={r23^2+r31^2+r12^2}^(1/2), r(2.)={r31^2+r12^2}^(1/2),

cA=r01/r(3), sA=r(2)/r(3), cB=r02/r(2), sB=r03/r(2),

cC=r23/r(3.), sC=r(2.)/r(3.), cD=r31/r(2.), sD=r12/r(2.),

    由以*为中心变换到以‘为中心，相应的变换矩阵变换是：

r01’=r01*cA   -r02*sA    0     -r23*cC   +r31*sC  0

r02’=r01*sAcB+r02*cAcB -r03*sB–r23*sCcD-r31*cCcD+r12*sD

r03’=r01*sAsB+r02*cAsB+r03*cB–r23*sCsD-r31*cCsD-r12*cD 

r23’=r01*cC   -r02*sC    0    +r23*cA  -r31*sA    0

r31’=r01*sCcD+r02*cCcD-r03*sD+r23*sAcB+r31*cAcB -r12*sB

r12’=r01*sCsD+r02*cCsD+r03*cD+r23*sAsB+r31*cAsB +r12*cB  

惯性牵引运动，各3角函数由各速度函数代入，变换不随时间改变。

非惯性牵引运动，各3角函数由各位置函数代入，变换随时间改变。

   以上非惯性是6维的力。

   对于时空自旋力和时空电磁力是6维的力，其相应牵引运动就必须使用这种变换。

     对于12维的牵引运动矢量，相应的变换矩阵变换是：

r(12)={r01023^2+r02031^2+r03012^2

+r02231^2+r03312^2+r01123^2

+r03231^2+r01312^2+r02123^2

+r23310^2+r31120^2+r12230^2}^(1/2),

r(3,1)={r01023^2+r02031^2+r03012^2}^(1/2),

r(3,2)={r02231^2+r03312^2+r01123^2}^(1/2),

r(3,3)={r03231^2+r01312^2+r02123^2}^(1/2),

r(3,4)={r23310^2+r31120^2+r12230^2}^(1/2),

r(2,1)={r02031^2+r03012^2}^(1/2),

r(2,2)={r03312^2+r01123^2}^(1/2),

r(2,3)={r01312^2+r02123^2}^(1/2),

r(2,4)={ r31120^2+r12230^2}^(1/2),

c1=r01023/r(3,1),s1=r(2,1)/r(3,1),

c2=r02031/r(2,1),s2=r03012/r(2,1),

c3= r02231/r(3,2),s3=r(2,2)/r(3,2),

c4=r03312/r(2,2),s4=r01123/r(2,2),

c5=r03231/r(3,3),s5=r(2,3)/r(3,3),

c6=r01312/r(2,3),s6=r02123/r(2,3),

c7=r23310/r(3,4),s7=r(2,4)/r(3,4),

c8=r31120/r(2,4),s8=r12230/r(2,4),

    由以*为中心变换到以’为中心，相应的变换矩阵是：

c1   -s1  0  -c3   s3  0  -c5   s5  0  c7   -s7  0

s1c2 c1c2 –s2 -s3c4 -c3c4 s4 -s5c6 -c5c6 s6 s7c8c7c8 -s8

s1s2 c1s2 c2  -s3s4 -c3s4 -c4 -s5s6 -c5s6 c6  s7s8 c7s8 c8

c3   -s3  0  c1   -s1  0  -c7   s7  0  -c5   s5  0

s3c4 c3c4 –s4 s1c2 c1c2 –s2  -s7c8 -c7c8 s8 -s5c6 -c5c6 s6

s3s4 c3s4  c4 s1s2 c1s2 c2   -s7s8 -c7s8 c8 -s5s6 -c5s6 –c6

c5   -s5  0  -c7   s7  0  c1   -s1  0  -c3   s3  0

s5c6 c5c6 –s6 -s7c8 -c7c8 s8  s1c2 c1c2 –s2 -s3c4 -c3c4 s4

s5s6 c5s6 c6  -s7s8 -c7s8 -c8 s1s2 c1s2 c2  -s3s4 -c3s4 -c4

c7   -s7  0  c5   -s5  0  c3   -s3  0  c1   -s1  0

s7c8 c7c8 –s8 s5c6 c5c6 –s6  s3c4 c3c4 –s4 s1c2 c1c2 –s2

s7s8 c7s8 c8  s5s6 c5s6 c6   s3s4 c3s4 c4  s1s2 c1s2 c2

惯性牵引运动，各3角函数由各速度函数代入，变换不随时间改变。

非惯性牵引运动，各3角函数由各位置函数代入，变换随时间改变。

   以上非惯性是12维的力。

   对于强力和弱力是12维的力，其相应牵引运动就必须使用这种变换。

     (未完待续)