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相对论观点下运动质体物理量的“本体搭配”和转换

已有 512 次阅读 2026-6-5 12:23 |个人分类:新书介绍|系统分类:论文交流

相对论观点下运动质体物理量的“本体搭配”和转换

运动质体的速度、质量、动量、能量、加速度、加加速度，以至角动量、自旋，等等，是自然界运动质体存在时表现出的一系列物理数量。在相对论观点下，这些物理数量在“本体”（ontology）上必有一个符合于运动质体存在的合理搭配。胡乱的搭配是不现实的，自然界不存在胡乱搭配这一系列物理数量的运动质体。在相对论观点下，运动质体的存在问题就是运动质体所表现的一系列物理数量的“本体搭配”问题。我们称之为运动质体物理数量的“本体搭配论”。在相对论中，所谓“本体”（ontology）是指就任意二个坐标系统之间的变换来掌握一切物理数量的“本体”。具体地说，就是指某些物理数量现实地搭配成适合在任何二坐标系统间相互转换的矢量、张量等，它们不应因观测坐标系统的不同而变更其为矢量、张量等“本体”，从而使得联系这些物理数量的物理学定律不因坐标系统而异。这就是相对论的核心理论。符合“本体搭配论”而存在的运动质体，依“本体搭配论”来变更其搭配是可以的；如不依“本体搭配论”来变更，就可能导致运动质体的分裂。所谓分裂，无非是自动的，或称“天然”的，变更其质量、能量、速度等物理数量，使这些物理数量重新符合“本体搭配论”。在《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书中^[1]详细论述了相对论的这个核心思想。

Einstein的相对论首先确认了空间和光速乘以时间（x,y,z,ct）的‘本体搭配’意义，是构成四维空时几何里的最基本矢量，进而导出二惯性坐标系统间的Lorentz变换公式，奠定了狭义相对论的基础。接着，相对论证明了电场和磁场可以‘搭配’成四维空时几何空间里一个‘本体’上的偏对称四维矢量而共同存在，于是人们不必脱离‘本体’去深究电流为什么能产生磁场，消除了经典物理学解释电流产生磁场的经验主义观点；深究经验主义下的因果是很容易走入虚玄的；‘本体搭配’是现实，现实存在的‘本体’决非片面体会的近似因果可以解释。相对论更深入揭示出运动质体动量的三个分量(P_x,P_y,,,P_z)和其全部表现出的能量E除以光速，是“搭配”成四维几何空间内一个“本体”上存在的四维矢量(P_x,P_y,,,P_z_，iE/c)，就跟空间和时间相互搭配组成一个“本体”上的四维矢量(x,y,z,ict)存在于四维空间中一样。这就引出了十分重要而又确为经典力学无法认识的，关于运动质体质量和能量的两个‘本体’上的存在表现：（1）运动质体的质量是速度的连续上升函数；当速度趋近光速，则质量趋近于无限大；在通常的低速状态下，这个上升极微，可以认可牛顿力学中的质量不变观点。（2）与外体接触时，运动质体可以‘本体’地显出一宗庞大能量，其最大值可以达到质量乘光速平方。相对论就这样将人类文明推进到一个新的核能时代。如果拘束在经典物理学的经验里去深究运动质体的性能和特征：为什么运动质体的质量可以随速度而变？为什么质量都能随机遇发挥一宗庞大能量？这个因果也是找不出的，就如同无法解答为什么电流会产生磁场一样。经验主义的‘必然如此’解答，虽有事实依据，但如果不从理论源头上作根本阐述，必然会限制进一步认识唯物世界；只有如上面所述，依据相对论统摄下四维空间里现实存在的‘本体搭配论’来解释，才能推动进一步认识唯物世界。

在将传统狭义相对论推广为光速可变的相对论后^[1]^、^[2]，运动质体物理数量本体搭配上的更多表现，必将在相对论统摄下得到进一步的发掘。

在传统狭义相对论中，运动质体质量随速度的变化只有一种连续递增的函数关系，因此质量和动量、能量的“本体”搭配成的四维矢量仅存在一个类型；也就只有一种搭配类型。而在在光速可变的狭义相对论中，除传统的连续递增函数关系外，还另外存在一种不连续跳跃性的阶梯函数关系。当运动质体因本身的加速度，进出介质，或在引力场里，运动质体质量随速度的变化存在不连续跳跃性的阶梯函数关系；此时，不仅同一速度可以搭配二个质量数值，而且它的质量可以‘本体’地对同一速度表现为大、小二个数值现实存在外，它的能量对同一速度且可以‘本体’地表现为大、中、小三种数值存在，甚至可以小到为负值。因此质量和动量、能量的“本体”搭配可以出现三种不同的搭配类型，能量-动量这个四维矢量出现了三种类型^[1]，而这三种搭配类型中的两种是由蕴含量子性质的质速阶梯函数关系导出，这个‘本体搭配’应该是更接近现实的唯物世界，这极大丰富了人们对现实物理世界运动质体的质量、能量、动量如何可以本体地搭配存在和相互转换的认识。

宇宙中不同星体的空间速度的大小和其质量的大小是有关联的，星体内部物质得以现实存在的一些物理数量的搭配也不是杂乱无章的，而确是有明白看得出的联系的。红巨星和白矮星是内部截然不同的星体，前者庞大而近于空洞无物，后者紧缩到意想不及的密而重。这些关联和关联的显著区别决非经典物理学可以全面解释。这里面无疑存在一个物理数量的‘本体搭配’问题。在遥远天边突然观察到光亮增大的‘新星’或超新星爆发，以及普通恒星演化成冷星，进而坍缩形成白矮星、中子星、黑洞等致密星体的过程，就是这些星体的相关物理数量依‘本体搭配’来变更其‘搭配’的过程。

自然界中的质子、中子、正负电子、各种介子，还有各种夸克和各种轻子等基本粒子也都是各自依照符合‘本体搭配’的各一系列物理数量而存在，它们可以依‘本体搭配论’要求相互转换重组完成再搭配，进而搭配组成百多种原子核和原子，并组成了整个物质世界。虽然它们表现出来的物理数量的数值大小与星体和星体系统内的相同物理数量悬殊极大，并且可能还要再加进角动量、自旋量和正负电荷等物理数量来搭配，但什么样的搭配普遍存在、偶或存在、或决不可能存在，必然也是一个可以整理出来而又符合相对论的‘本体搭配论’问题。这也就突破了从基本粒子标准模型来认识基本粒子和它们之间的相互作用的基本理论。

高能粒子冲击原子核的人工蜕变、各种基本粒子的衰变和相互转化也是一个‘本体搭配论’统摄下的再搭配问题。每个基本粒子都是速度极大，甚至接近光速的一个运动质体，在摄得其轨迹时都有极大的加减速度以至加加或减减速度，它可能是分裂后的一小粒，也可能是分裂后各小粒合成的一大粒。全要待‘本体搭配论’被全面发掘掌握好后，来与收集得的材料仔细对照。这动摇了基本粒子的‘基本’意义；凡是符合‘本体搭配论’的运动质体都是基本存在的。电子可以无穷尽再分的论断也有根据了。而电子这样的‘轻子’何以能搭配一定分量而相互有排斥力的电荷而存在，就不必依经典理论去勉强解释。再深入看，能量、质量和电荷的量子意义与相对论并无矛盾之处，肯定是一个‘本体搭配论’。原子核内的‘重子’可以附着上轻的正负电子以至强γ光子，也必然是一个‘本体搭配论’；超导现象指出，在绝对温度零度附近存在快速行进的轻质量和低能量或负能量的运动质体，这已可依初步导出的‘本体搭配论’公式来对照认识。

相对论观点下运动物体物理数量‘本体搭配论’必然也包括全部经典物理学，如果想深究一下运用经典物理学的一些现实限制，例如，运动质体的质量大小幅度和速度、加速度大小幅度有无限制或适当搭配关系，不妨细读一下《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书有关内容^[1]。书中从大家都能想象和体会的跳远运动分析到刹车、开车和宇宙飞船的发射、运行以至返航。根据运动物体质量和动量、能量的三组搭配中能量E随速度平方u²变化曲线，一个静止质量为M₀的运动质体的速度，不是可以太随便任意的；在速度变化区间有个“危险坑”，如果速度落在这个‘坑’内，M₀就有分裂出一小体m₀的可能，来自动调整有关物理数量的本体再搭配。书中运用这个质体运动速度的“危险坑理论”对开车、刹车以至宇宙飞船的发射、飞行和返航做出十分符合实际的详细分析和计算。这个建立在相对论运动质体物理量“本体搭配论”基础上的质体运动速度的“危险坑”理论，所具有的实用价值应该引起科学家的注意。将它联系到刹车、开车和宇宙飞船的发射、运行以至返航，必然是以牛顿第一定律为基础的经典力学对开车和刹车的安全无法分析照顾到的一个重要焦点。这比司机的经验体会确切得多，并且可以详细分析供太空航行科学家参考。

《相对论研究进展——隐埋半个世纪的相对论研究》一书^[1]还详细就运动质体的质量和动量、能量三种搭配类型来寻求它们在惯性系S和S´间的转换关系，从中导出完整狭义相对论体系的升级降级规律，得到的结果十分富有启发性和耐人寻味。书中^[1]曾经指出，存在惯性坐标系统的一个必需条件是在其观测得的速度群中有一个固定值的上限，即上限速度。这上限速度未必一定是真空中光速，狭义相对论的应用途径就这样拓宽了。而导出的完整狭义相对论体系的升级降级规律表明，狭义相对论以c和c´为上限速度起，递次依±（c－c´）/（c＋c´）比例下降（或还原）而存在。每一升一降阶段的完整狭义相对论体系都具备上述“本体论”上的三种搭配类型，因而大大推广了从一个经典理论出发去认识现代物理学的途径。这样，相对论活了，它统摄全部现代物理学的远景展开了。今后可以做的工作就更多了。首先，可以配合着将现代物理学累积得的实验室知识和分散着的许多论述作一个相对论主宰下的定性认识；其次，从最有把握的现代物理学知识将上述定性认识转进到定量校算；最后，解答尚无定论的现代物理学问题。热忱欢迎感兴趣的物理学研究人员和物理学爱好者在仔细阅读全书后做出进一步的探索和研究。