有关“量子”的系列论述(5)

4维时空各不同条件下，电中性和带正或负电荷电，的2类“量子”在不同能级跃迁，表现或辐射的，不同特性“量子”和相应的“波”。

必须严格区分，“表现”或“辐射”，不同特性，的“量子”和相应的“波”，因为，“表现”的，只是该物体介质的“特性”，而“辐射”却是，发出、产生，另一物体“量子”。

例如，本文{第(4)集}，只是给出，“量子”，各维时空、空间，长度(或位置、距离)矢量，的“数”、“形”，及其相互关系的“表现”，本集，将给出4维时空其它各物理矢量，的“表现”和“辐射”的有关量子，及其特性。

1. 4维时空动量矢量的特性，导致有，静止质量，m0，与运动质量，m，之区别，相应表现，的2种“量子”

4维时空动量矢量：

一切物体，只是，在相应时空，物体特性的介质中，带正或负电荷，和正、负电荷等量，成为，电中性，各自表现的“量子”。

一切物体，都有质量，其，各维动量矢量都是其速度矢量乘质量：

p(4)[1线矢]=mv(4)[1线矢]=m{i(c或v*)[0基矢]+vj[j基矢],j=1到3求和}，其中，c是光速、v*是声速，也只在相应物体动量矢量特性的介质中各自的表现。其模长：

p(4)=m{(i(c或v*))^2+vj^2,j=1到3求和}^(1/2)

=i(c或v*)m{1-(vj/(c或v*))^2,j=1到3求和}^(1/2)

=i(c或v*)m{1-(v(3)/(c或v*))^2}^(1/2),量纲：[M][L]/[T],

当v(3)=0，令m=m0(静止质量),即有运动质量：

m=m0/{1-(v(3)/(c或v*))^2}^(1/2),

于是，就有：静止质量，m0，与运动质量，m，之区别，量纲都是：[M]。

p(4)[1线矢]=m0v(4)[1线矢]/{1-(v(3)/(c或v*))^2}^(1/2),就得出：

光子或声子的，静止质量，m0光或m0声，都=0，运动质量，m光或m声，都=0/0，其数值，就都不能用静止质量m0或运动质量m表达。

m0不=0，和m0=0，的，各4类“量子”，及其基本特性的同、异。

只有这种辐射的光子，与其它各由相应物体介质表现的各种量子，不同，是可在真空(或近似真空的太空)中运动，因而，光波可在真空(或近似真空的太空)中传播。

在真空(或近似真空的太空)中光速为(或近似)c0，为常量，c=c0乘n光，n光是所在介质的光折射率，对于均匀介质，为常量，否则，是传送时间，t，的函数。

各种声子、声波，都只是物体介质的相应表现，在真空不存在在近似真空的太空中可以忽略。

以标准大气状态，p0、v0、T0，条件下的声速为v*0(为常量)，v*=v*0乘n声，n声是所在介质的声折射率，对于均匀介质，为常量，否则，是传送时间，t，的函数。

任何粒子的3维空间速度都远小于所在介质的光速。

但粒子的3维空间速度却可大于所在介质的声速，当v(3)=Ma*，M为正整数，称为“马赫数”，其时空动量成为超音速动量：

p(4超)[1线矢]=m0a*(i[0基矢]+M[(3)基矢])/{1-M)^2}^(1/2)，

p(4超)=m0a*{(M^2-1)/(1-M)^2}^(1/2)，

f(4超)[1线矢]=m0a(3){iM[0基矢]+[(3)基矢]}/[1-M^2]^(3/2)，

p(4超)、f(4超)都显著地大于非超声，当马赫数M大时，更为显著。

这正是产生冲击波、爆轰波、超声波、声爆、声障，等的缘由，而在近似真空的太空中，因无声子而可以避免。

由此得到，光子与声子的如上显著不同的基本特性。

2. 3维空间，各不同条件下，的情况

时轴，分量，r(4)0<<3维空间分量r(4)(3)，r(4)0可以忽略，就只是3维空间r(3)的矢量。

(1.1)“弹性力”特性，表现的，声子，

弹性力[1线矢]，都是电中性“量子”的“力”，基本上有，线(弦)、面(膜)、体(腔)，3类，还因其长度、大小、形状，材料性质、着力部位，的不同，而可调节、变化。

线f弹(3)[1线矢]=md(dr(3)/dt)/dt=kr(3)[1线矢]，

k是相应的弹性常量，m是其质量，r(3)是其线，

面f弹(3)[1线矢]=md(dr(3)^2/dt)/dt=kr(3)^2[1线矢]，

k是相应的弹性常量，m是其质量，r(3)^2是其面，

体f弹(3)[1线矢]=md(dr(3)^3/dt)/dt=kr(3)^3[1线矢]，

k是相应的弹性常量，m是其质量，r(3)^3是其体，

其解，都是空间各相应的，简谐运动函数，电中性量子，在相应不同能级间跃迁运动，相应表现的“声子”。

大量电中性量子，在不同能级跃迁“集体表现”的“振动波”，“空间1维”，例如，各种弹、拨的弦乐器、“空间2维”的 “振动波”，例如，各种敲打发声的锣、“空间3维”，例如，各种敲打发声的鼓、黑体辐射的空腔，等，而通常所谓的，“水波”就是水受，线、面、体，弹性力的综合表现；

(1.2)“热运动”特性，表现的，热子，

大量电中性量子，在不同热运动能级跃迁“集体表现”的“热振动波”

(1.3)“静电力、磁畴”特性，表现的，光子，

电荷量q1的静电势[1线矢]：

s静电(3)[1线矢]=q1[1线矢]/r(3)

q1与q2的静电力[1线矢]=q2s静电(3)[1线矢]的时间导数：

f静电(3)[1线矢]=q1q2v(3)[1线矢]/r(3)^2

静磁力[1线矢]：

f静磁(3)[1线矢]=q2偏分[1线矢]叉乘s静电(3)[1线矢]

=q1q2{(rl/rk)[kl基矢],kl=123循环求和}，

也有大量，声子、热子、光子，在3维“空间”统计的，“最可几分布函数”，成为相应的，“声波”、“热波”、“光波”，其能量也只能由hν表达，但因没有，时轴，分量，不是m0=0，的量子，而没有“波函数”的性质。

这种“量子”，“声波”、“热波”，都只能在相应的介质中表现，在真空不存在，近似真空的太空中可忽略。

m0都不=0的“量子”，就因3维空间动量的特性，而分别表现为，这类，m0不=0的，振动子、声子、热子、光子，这4类“量子”

m0不=0，的电中性、带正或负电荷，的振动子，量子，都有3维空间，3个自由度，其动能或结合能分别=mv^2/2，各自由度=kT(绝对温度T是能量平均值的平方根，k是波尔兹曼常量)或(若仍按各自由度均分)=hν/3(ν是频率(光或声)，h是普朗克常量)，其动量分别=mv，其质量分别=m，

m0不=0，的声子、热子、光子，的量子，都有2维空间的，2个自由度，其结合能，若按各自由度均分，分别=hν/2，(ν是频率(光或声)，h是普朗克常量,也可自由度分别=kT，其动量分别=(hν/(v*或c)或2kT)，其质量分别=(hν/(v*或c)或2kT)/(v*或c)。

当各量子各自由度的能量分别由kT表达时，因温度T是可以连续改变数值的，其总能量按各自由度分配是可行的，因而，维恩位移定律，由总能量按各自由度分配，得到的能量u(T)的极大值，能与实验观测结果相符合。

但是，当各量子各自由度的能量分别由hν表达时，就因各个自由度的频率ν，是各自不同且不变的，因此，不能“按自由度均分能量”，就出现：维恩黑体频率公式，在短波波段与实验符合得很好，但在长波波段与实验有明显的偏离；瑞利-金斯黑体频率公式在长波波段与实验符合得很好，却在短波范围，能量密度则迅速地单调上升，同实验结果尖锐矛盾。

而普朗克提出的“量子”概念时，并不知道、4维时空，还极力反对过爱因斯坦提出的狭义相对论，并不能确切区分4类量子，但是，按他的“量子”概念，实际上，就是把电中性粒子的振动能，仍然按各自由度=kT均分、热辐射的辐射能就由各频率统计的最可几分布得出的平均能量，而导出的普朗克公式，就能全面符合实验观测的结果。圆满地解决了黑体频率公式的尖锐矛盾问题。由于，没有，时轴，分量，它们也都是没有m0=0，的“量子”

大量m0不=0，的正或负电荷量子，就有“空间3维”的，“集体表现”的，“电或磁，波”；也有“静电”、“磁畴”，“空间”统计的，“最可几分布函数”，成为相应的，“电波”、“磁波”。

其能量也只能由hν表达，但因没有，时轴，分量，不是m0=0，的量子，而没有“波函数”的性质。

这种“静电”、“磁畴”，“电波”、“磁波”，也都只能在电磁介质中表现，不能在真空存在，在近似真空的太空，可以忽略。

这样，就形成了：4种各有不同特性表现，各自的各种矢量、和能量，而有相同量纲，的量子：m0不=0的，电中性量子、带正或负电荷量子，m0=0的，均为电中性的，光子、声子。

这些，也都只是在相应物体特性的介质中各自的表现。在没有任何物体介质的真空中，这些表现也都不存在，在近似真空的太空中，这些表现也都可以忽略不计。

3. 4维时空，运动力矢量作功，得出：结合能(=静止质量)的改变=辐射(即产生了新“量子”)光子的能量。

4维时空，运动力[1线矢]

任何粒子4维时空，运动力[1线矢]=4维时空动量[1线矢]的时间导数：

   由于4维时空动量的特性，光子、声子的物理量不能用m或m0，表达，但对于，由带电荷量表现的光子(声子就不能)，的m或m0，实际上，是由相应的电荷量按相应的量纲，表达的，因而，仍然可表达为：

(因m=m0/{1-(v(3)/c)^2}^(1/2))

f(4)[1线矢]=f0[0基矢]+f(3)[(3)基矢]

=4维时空动量P(4)[1线矢]的时间导数=dP(4)[1线矢]/dt

=m0d(v(4)[1线矢]/{1-(v(3)/c)^2}^(1/2))/dt

=m0d((ic)[0基矢]+v(3)[(3)基矢])/{1-(v(3)/c)^2}^(1/2))/dt

=m0{a(3)[(3)基矢][1-(v(3)/c)^2]

+((ic [0基矢]+v(3)[(3)基矢])a(3)v(3)/c^2}

/[1-(v(3)/c)^2]^(3/2)

=m0a(3){iv(3)[0基矢]/c +[(3)基矢]} /[1-(v(3)/(c或v*))^2]^(3/2),

量纲：[M][L]/[T]^2,

4维时空，运动力矢量，从r(4)1到r(4)2作功：

dw(4)[标量]=f运动(4)[1线矢]点乘dr(4)[1线矢]从r(4)1到r(4)2积分。

其3维空间部分:

f(3)[(3)矢]点乘dr3(3)[(3)矢]从r(3)1到r(3)2积分。

f(3)[(3)矢]点乘dr3(3)[(3)矢]

=m0((dv(3)[(3)矢]/dt)(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)

+(v(3)(dv(3)/dt)/(c或v*)^2)v(3)[(3)矢])

点乘dr(3)[(3)矢]/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2))，有：

dr(3)[(3)矢]/dt=v(3)[(3)矢],

dv(3)[(3)矢]/dt点乘dr(3)[(3)矢]

=dv(3)[(3)矢]点乘dr(3)[(3)矢]/dt=v(3)dv(3)，

dm=d(m0/(1-(v(3)/c)^2)^(1/2))

=m0(dv(3)^2/c^2)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2),

dE(3)=dmc^2，

E(3)=mc^2，(此处m是运动质量)

对于光子，动能E(3)=h(频率/2)，运动质量m=h(频率/2)/c^2，

对于3维空间静止(v(3)=0)的粒子：

dE(3)=dm0c^2，

E(3)=m0c^2，(此处m0是静止质量)

f0[0矢]点乘dr0[0矢]从r(0)1到r(0)2积分。

f0[0矢]点乘dr0[0矢]

=im0{(dc(0矢)/dt)(1-(v(3)/c)^2)+c(0矢)v(3)(dv(3)/dt)}

/(1-(v(3)/c)^ 2)^(3/2)，

时轴部分动能的改变量dE(0)：

=f0[0矢]沿位移的时轴分量dr0[0矢]方向所做的功，dw(0)。

f0[0矢]点乘dr0[0矢]

=m0((dv(0)/dt)(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)

+(v(0)v(3)(dv(3)/dt)/c^2))

/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2))[0矢]点乘dr(0)[0矢]

=m0((v(0)dv(0))(1-(v(3)/(c或v*))^2)^(1/2)

+(v(0)dv(0)/c ^2)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2))

=m0((dv(0)^2/2)(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)

+(dv(0)^2/(2c ^2)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2))

=m0v(0)dv(0)(1-(v(3)/c)^2)^(3/2)

=m0(dv(0)^2/2)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2),有：

dr(0)[0矢]/dt=v(0)[0矢],

dv(0)[0矢]/dt点乘dr(0)[0矢]

=dv(0)[0矢]点乘dr(0)[0矢]/dt=v(0)dv(0))，

dm=d(m0/(1-(v(3)/c)^2)^(1/2))

=m0(2dv(3)^2/c ^2)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2),有：

dE(0)=-dmc^2=-dE(3)，即：内势元的减少=动能元的增加。

E(0)=-mc ^2=-E(3)，即：内势能的减少=动能的增加。(此处m显然是任何粒子的运动质量)

当3维空间速度趋于零，3维空间的动能也趋于零；

而“时轴”部分的能量的变化就反映为静止质量或结合能的改变。即：

dE(0)=-dm0c^2，E(0)=-m0c^2。

反映粒子结合能的改变=静止质量的改变。

并有：dE0=-dm0c ^2=-dE(3)。

即反映：结合能的增加=动能的减少。

对于光子，动能E(0)=-h(频率/2)=-E(3)，运动质量m=h(频率/2)/c^2，

结合能(=静止质量)的改变=辐射(即产生了新“量子”)光子的

能量。

成为与前面4种量子不同的，是被辐射出的量子，光子。

可在真空(或近似真空的太空)中运动，因而，其光波可在真空(或近似真空的太空)中传播。

而声子就没有这种特性，不存在被辐射出的量子，声子。

这些，都为各基本粒子演变的实验观测结果，证实。

这也表明：狭义相对论采用4维时空的闵可夫斯基矢量表达位置，以及作用后，仍然是4维时空矢量的，“微分”、“积分”“时间导数”、“偏分矢量”，运算，对于认识4种量子，特别是m0不=0的，电中性量子，的各种基本特性，的重要性；3维空间的经典物理学，不可能全面、正确地认识它们，特别是，光子、声子，光波、声波、超声波，等的量子特性。

(未完待续)