科学及其革命（9）

   （接（8））

7．4维时空任意A(4)[1线矢] 各分量模长变换到牵引系，规律的重要性

   不仅对于惯性牵引运动，和非惯性牵引运动，分别以牵引速度，和距离矢量各方向余弦组成的正交归一矩阵表达的变换，由原坐标系任意牵引距离矢量r*(3)变换为r*’(3)的时间导数，p*’(3)，所分别表达的：光子，和声子频率的红移量，就应该按相应任意矢量的变换规律，而相应地更为复杂。都必须注意区分，不能混同。

而且，各任意时空多线矢的时空偏导也有与时间导数类似的，可导出它们，惯性牵引运动变换不变，非惯性牵引运动变换改变，时空发生弯曲，不可混同的变换规律。

又由于各不同时空多线矢各维组合分解为虚、实2矢量的各自不同，由此导出的相应变换规律，也都各自不同，而不可混同。

特别是，因而，可由此导出各量纲为力的各种时空多线矢的有关变换规律。

   再由沿力方向距离矢量积分的作功就可得到各量纲为力的各种时空多线矢相应的能量。例如，由4维时空1线力矢，的有关变换到基本粒子强力、弱力引起的如下演变规律：

E=mc^2 实际含义，并由基本粒子质量和稳定性证实

爱因斯坦按照狭义相对论导出的E=mc^2公式，通常被解释为：能量与质量的互相转换。

甚至，有人解释为：表达物质的质量转换成能量，是“物质消灭了”。实际上，物质客观存在，怎能消灭这种明显的反唯物论调，当然成不了气候，也不值一驳。

但是，质量和能量都是物质运动的两种基本特性，能量与质量互相转换的观点，却至今仍被许多人接受，甚至，一定程度上，还成为主流，造成许多错误观念，仍然成为反唯物论调的借口。

因此，还需具体论证，E=mc^2 的实际含义。

狭义相对论，根据合理解释迈克尔逊实验和成功应用到高能粒子实验，纠正经典物理学中的“绝对时间”概念，而将其表达物体位置，所采用的各分量都是时间函数的3维空间矢量r(3)，改变为还增加以ict(i为虚数符，c为3维空间光速t为相应的时刻)表达的另外一维的闵科夫斯基矢量：

[矢r]={r(j)[基矢j],j=0到3}, r(0)=ict,                  (1)

不同参考系间的相互变换就从经典物理学由3维时空的牵引位置表达的3维矩阵的“伽利略变换”改变为4维时空的牵引位置表达的4维矩阵的“洛伦兹变换”。

由位置矢量的微商表达的速度矢量：

[矢v] =d[矢r]/dt={v(j)[基矢j],j=0到3求和}                   (2)

其各分量的“模长”v(j)=dr(j)/dt;j=1,2,3又都是时间的函数。

“时轴”分量就是虚数符号乘3维空间光速：而是常量。

对于任何粒子，相应的动量矢量=速度矢量乘质量，也是4维时空的矢量。

由于动量矢量在相应的牵引参考系不变，而质量就成为3维空间的速度的相应函数，即运动质量：

m=m0/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。                     (3)

   其中，v(3)是3维空间的速度， c是3维空间的光速。

只是当3维空间速度=0时，即静止质量m0。

因所有粒子运动质量必是有限的正值，由(3)可见：

对于一切静止质量m0不=0的粒子，必有v(3)<c。

对于v(3)=c，的，即光子，必有m0=0。

动量成为：

[矢p]=m[矢v] =md[矢r]/dt=m{v(j)[基矢j],j=0到3求和}

=m0{v(j)[基矢j],j=0到3/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)               (4)

3维空间惯性力应是：

[矢F(3)]=d[矢p(3)]/dt={Fj[基矢j],j=1到3求和}

    =m0d{vj[基矢j],j=0到3求和/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)}/dt

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

+(v(3)(dv(3)/dt)/c^2)v(3)(矢)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2)),      (5)

    [矢F(3)]从r(3)1到r(3)2做功：

W(3)={[矢F(3)] (点乘)dr(3)(矢),r(3)=r(3)1到r(3)2积分}

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

+(v(3)(dv(3)/dt)/c^2)v(3)(矢)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2)))dr(3)

,r(3)=r(3)1到r(3)2积分)                                

仅计及沿3维空间距离所做的功是：

W(3)={m0((dv(3)(矢)/dt)/(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)

+(v(3)(dv(3)/dt)/c^2)v(3)(矢)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2))(点乘)dr(3)(矢)

,r(3)=r(3)1到r(3)2积分}

={m0(dv(3)(矢)/(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)

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

,v(3)=v(3)1到v(3)2积分}

={m0((vdv)(1-(v/c)^2)^(1/2)

+(vdv/c)^2/(1-(v/c)^2)^(3/2)),v=v1到v2积分}

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

+(dv^2/(2c))^2/(1-(v/c)^2)^(3/2)),v=v1到v2积分}

={m0(dv(3)^2/2)/(1-(v(3)/c)^2)^(3/2),v(3)=v(3)1到v(3)2积分}

={m0d(1/(1-(v(3)/c)^2)^(1/2)),v(3)=v(3)1到v(3)2积分 }c^2，  

   注意：此处的r(3),v(3)=dr(3)/dt，分别只是3维空间的距离、速度。

即W(3)是从r(3)1到r(3)2增加的动能。

(因对于4维时空或3维空间的距离矢，

都有：dr(矢)/dt=v(矢), dv(矢)/dt(点乘)dr(矢)=dv(矢)(点乘)dr(矢)/dt=vdv) ，

对于光子，m0=0，v=c， m=0/0，仍有意义，但其数值需利用大量同种光子集体表现或统计效应的波长或频率求得，即：动能E =h(频率/2派)，运动质量m=h(频率/2派)/c^2。

这就是爱因斯坦的 E=mc^2的公式。      (6)

可见它只是表明：由惯性力的3维空间分量做功W(3)计算得到的动能的增加=运动质量乘c^2的增加，并非通常错误理解的：能量与质量互相转换。

时轴的动量：

[矢p0]=m[矢v0] =md[矢ict]/dt=m{ic)[基矢0]

=m0{ic)[基矢0]/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)

时轴的惯性力应是：

[矢F0]=d[矢p0]/dt=F0)[基矢0]

=m0d{ic[基矢0]/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)}/dt

    惯性力做功的时轴部分

W0={[矢F0]点乘icdt,t=t1到t2积分}

=-{dm ,m=m1到m2积分}c^2

=-{m1-m2}c^2,

  联系到惯性力的3维空间分量做功W(3)计算得到的动能的增加=运动质量乘c^2的增加，和惯性力做功的时轴部分= -{m1-m2}c^2=运动质量乘c^2的减少，

惯性力做功的时轴部分就相当于该物体结合能的减少。

对于个别基本粒子，静止时的质量，当然，也就是其静止质量。

这就充分表明：E=mc^2 的实际含义只是动能的增加=运动质量乘c^2的增加，并非通常错误理解的：能量与质量互相转换。

而是物体动能的增加=该物体结合能的减少。

由于各量纲为力的各种时空多线矢也都可分别组合、分解为虚、实，2分量。

由沿基本粒子强力、弱力，方向距离矢量积分的作功就也有如此的演变规律：由其平均寿命反映的基本粒子稳定性；可映其结合能的大小，和总质量的减增。

因而，还可由各种基本粒子结合演变前后质量和结合能（稳定性）的变化情况，证实；惯性力的3维空间分量做功W(3)计算得到的动能的增加=运动质量乘c^2的增加，和相当于该物体结合能的减少的惯性力做功时轴部分= -{m1-m2}c^2=运动质量乘c^2的减少。例如：

1.基态负、正μ介子与基态正、反中微子在近程22,1-线矢强力作用下组成激发态负、正π介子；而激发态负、正π介子在近程22,1-线矢弱力作用下转化为非激发态负、正π介子并放出相应的光子。

基态负π介子吸收相应的光子形成激发态负π介子，在近程弱力作用下，分裂成为基态负μ介子与基态中微子。

μ介子         中微子      π介子  

质量(兆电子伏)   105,655+-0,010       ~0          139,59+-0,05

平均寿命（秒）(2,212+-0,001)10^(-6)    稳定     (2,55+-0,003)10^(-8)

由μ介子到π介子，质量增大，结合能变小，稳定性（平均寿命）降低。

2.基态反、正电中性k介子加基态负、正k介子在近程22,1-线矢力作用下组成激发态负、正Ξ超子；而激发态负、正Ξ超子在近程22,1-线矢弱力作用下转化为非激发态负、正Ξ超子并放出相应的光子。

中性k介子        正、负k介子         负Ξ超子

质量(兆电子伏)     497,8+-0,6           493,9+-0,2         1318,4+-1,2

平均寿命（秒）(1,00+-0,38)10^(-10) (1,224+-0,013)10^(-8)  (1,28+0,38)10^(-10)

                                                       -0.30

由k介子到Ξ超子，质量增大，结合能变小，稳定性（平均寿命）降低。

3.基态正、反超子吸收基态正、负k介子在近程强力22,1-线矢作用下转化为激发态正、负质子；而激发态正、负质子在近程22,1-线矢弱力作用下转化为非激发态正、负质子并放出相应的光子。

超子       正、负k介子            质子

质量(兆电子伏)     1115,36+-0,14       493,9+-0,2          938,213+-0,01

平均寿命（秒）(2,51+-0,00110^(-10) (1,224+-0,013)10^(-8)       稳定    

由超子到质子，质量显著减小，结合能显著增大，稳定性(平均寿命)显著提高。

   （未完待续）