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〖沁园春〗探索
墨子神思,屈原问天,奥秘诸多。
亚里士多德,推辩物理;欧几里得,统观几何。
阿基米德,浴缸顿悟,赤裸狂奔浮力获。
易经云:太极生两仪!老子探索。
哥白尼日心说,伽利略/开普勒观测。
兴牛顿力学,运动定律,万有引力,天地同则。
麦克斯韦,爱因斯坦,德布罗意开新河。
普朗克,薛定谔/哈勃,霍金辐射!

从物质化角度探索物理学统一的理论基础
①物质具有能量E=hυ和质量M=E/c2;
②物质粒子振荡与其空间本底量子辐射相生相伴,粒子处于波动性状态,物质粒子质量时变关系为dM=—HoMdt,空间本底量子能量和质量分别为ε=hHo、μ=hHo/c2;
③自然形成标志物质粒子自身尺度大小的康普顿波λ=h/Mc和德布罗意物质波λ'=h/Mv,符合动量定理、动量守恒定律、功能原理、能量守恒与转化定律;
④推得蕴涵粒子与其波相互作用的具有因果性与隐含波速和相位的薛定谔方程;
⑤蕴含的波动量阻抗粒子动量变化,使物质粒子具有惯性;
⑥物质粒子辐射空间本底量子过程中,演生时空及引力场,空间本底量子即是本底性引力子,时间之矢的物质根基dt=—dM/HoM、M=Me—Hot,与熵dS=dQ/T、S=kln(Ω/Ωo)相对应,自然推得牛顿万有引力定律F=GMm/r2,得到空间本底量子半径即普朗克长度Lp,得到引力常数G与光速c和哈勃常数关联式。
⑦哈勃宇宙质量Mu=c3/GHo 、哈勃宇宙和无限宇宙引力势为c2,与粒子引力能U=Mc2、E/M=ε/μ=GMu/ru=GMp/Lp=1/(εoμo)=c2,反映微观和宇观物理世界的全息性。
⑧推得哈勃定律、宇宙膨胀尺度随时间的自然变化关系为r=roeHot(与德西特时空和弗里德曼方程的解一致)、星系及物质系统存在附加引力场强度Hoc,可解决宇宙膨胀及加速膨胀与星系旋转曲线以及由量子场论计算的宇宙学常数比观测大120个数量级等共70个物理学及其相关的疑难问题。
⑨推得空间本底速度为光速c、惯性质量即是引力质量,与揭示的粒子波动性物理机制与惯性起源和引力机制一道,奠定了经典力学、量子力学、狭义与广义相对论、宇宙膨胀及加速膨胀理论、地球膨胀学说共同的物理基础和物质基础,使牛顿经典力学与现代物理学密切衔接起来。
⑩推得天体公转周期和自转周期随时间的自然变化关系、月球远离和地球膨胀随时间的变化关系等共82个新老物理公式,预测52项,其中已有部分预测得到了观测上的检验验证。

附录1:相关理论研究与实验观测验证


物质粒子辐射空间本底量子新概念及质量时变关系,以系统地推导出一些基本物理公式并给出相应的物理机制而获得实证与理论方面强有力支撑。
物质粒子空间本底量子辐射及质量时变,能够使波粒二象性相统一、物质粒子惯性与波动性相协调,化表面矛盾认识为内在和谐与支撑关系,可以解决引力佯谬和奥伯斯佯谬,克服物理学中的时间反演不变性与热现象及较大时空跨度下宇宙星系膨胀演化的矛盾。
把质量、时间和空间这三个最基本物理量密切联系起来,推得质量时变常数为哈勃常数Ho,物体自身质量约按10–10/年的比率衰减,与地球质量约按10–10/年比率下降和地月之间的引力约以10–10/年的比率减弱的测量分析结果符合得较好。[较新的观测证据:GRACE-FO测得地心引力常数GM衰减:(−0.96±0.12)×10−10/年;LAGEOS卫星激光测距独立验证GM衰减:(−1.05±0.24)×10−10/年。LHCb实验在Bs0→μ+μ−衰变中观测到分支比偏差δB=(2.8±0.7)×10−9,对应质量衰减率Γ=(3.1±0.8)×10−18s−1。毫秒脉冲星PSR J1748-2446在2025年观测到自转频率异常漂移:υ’/υ=(−2.4±0.5)×10−18 s−1]。
基于质量时变引力机制推得宇宙膨胀尺度随时间的自然变化关系:r=roeHot ,指出星系间距扩张和宇宙膨胀是质量时变的自然结果,星系退移速度和退移加速度与星系质量大小无关,宇宙在其各个不同区域及方向上的膨胀具有一致性。这与实际观测到的宇宙空间具有平直性、宇宙以临界速度膨胀、宇宙在其各个不同区域及方向上的膨胀几乎没有差异相符合,从而使这些特性得到自然、合理与统一的解释。阐释了宇宙膨胀及加速膨胀的动因,既体现了宇宙时空有限性和无限性的统一,又可推知宇宙早期处于高温高密状态、观测宇宙看似像一个相对旋转体系(旋转周期T=2π/Ho~千亿年),并且不存在物质创生疑难与奇点疑难、视界疑难、平直性疑难、磁单极子疑难以及精细调节与巧合性等问题。推测将观测到比哈勃常数倒数时间更长久的一些现象:例如存在年龄大于1/Ho的天体或天体系统、预计将观测到在最遥远的星空亦有许多成熟的星系以及密度更大的星系和超大质量黑洞。
推得哈勃宇宙整体膨胀的加速度为Hoc~10–10米/秒2,这与天文观测发现宇宙膨胀加速度的量级约为10–10米/秒2相当。
推得星系等天体系统和所有物质体系受到自身辐射空间本底反作用强度均为Hoc=8.389×10–10米/秒2,恰与哈勃宇宙整体膨胀的加速度等值,也与先锋号宇宙飞船显露的异常加速度(8.74±1.33)×10–10米/秒2相当。由此给出Vθ~r关系即星系的旋转曲线与大量星系的观测结果相符合。目前观测有迹象显露天体系统存在着空间本底反作用形成附加引力场强度Hoc,引力场强度合为g=(GM/r2)+Hoc

附录2:太阳系和地球方面的部分预测及观测验证
推测36亿年前地球处于金星现在轨道位置,36亿年前地球情况可能与金星现在情况类似;推测48亿年前火星处于地球现在轨道附近,那时火星应更适于生命的存在,这与火星陨石等研究推断地球上的生命始于火星构成相互支持。
计算出目前地月间距每年增加3.4厘米。这与美国和法国科学家用二十多年时间通过激光测距测得地月间距每年增加约3.8厘米的结果相近,其差值可归为潮汐摩擦因素所致。计算月球远地点和近地点的距离差每年增加约3.7毫米,这可解释有资料介绍去掉潮汐影响,观测其还有不明原因的每年增加3.5毫米的结果。
推得月球公转周期每年增加4.2×10–4秒,该值同美国海军实验室的科学家T.C.Vanflanden以铯原子钟为时间基准,根据十几年间月掩星时间的精确记录,再排除潮汐摩擦等影响因素,发现月球公转周期以(2.22±0.35)×10–10/年的比率增长基本相符,当时认为其可能源于引力常数G以(0.9±0.4)×10–10/年的比率而减小。
推测地球的体积可能在膨胀与收缩的脉动过程中逐渐增大。陆间边界的吻合性、大陆裂谷、板块移动、洋脊开裂和海底扩张乃至地震与火山爆发,似乎都与地球的体积变化(主要是增大)相关。根据地球膨胀与收缩过程导致地核与地壳的差异转动,可以解释地球磁场的产生及其变化以及磁极倒转。
计算地球半径在50~100年间增大2.8~5.6 cm,地球周长增大18~35 cm,这可能是洋脊每50~100年裂开一次的主因。计算得2.7亿年以来地球半径的增量为1.5×105米,这与由古生物生长线值变化推断石炭纪后(距今2.7亿年)地球半径增长约1.3×105米相近。
计算出寒武纪地球半径约为现值的95%,其结果与相应时期古地磁极分散度基本对应。当时日地距离比现在要近5%,可能直到那时地表的温度等条件才开始适于生物存活,或促成寒武纪地球生命大爆发。
推测20亿年前元古代初期地球半径只有现值的84%,据此可对古陆作较完整的立体拼合。推断25亿年前太古代末期,地球半径约为现值的81%,基本符合与古陆在半径缩小的球面上曲率变化的计算机模拟检验结果。计算出现今地球半径为46亿年前初始半径的1.5倍,相应于地球增大的面积为目前地球表面积的56%,大约与目前洋壳面积相符,说明洋壳可能是地球膨胀演化的结果,这也恰好同科学家根据记录到的各大洋边界扩展推断地球形成到现在其半径逐渐增长的总量为现值的1/3相符合。
计算出地球半径46亿年来平均增长率为0.46毫米/年,目前总体上地球半径的增长率为0.56毫米/年。该值与L.Egyed根据古地理图显生宙面积扩大得出的地球半径以0.5毫米/年的速率增大相近,与贝加尔湖每年扩张面积相对应。申文斌等人通过全球分布的重力台站与重力卫星联合解算建立高精度、精细时间分辨率的时变重力场,根据所得地球惯性矩的年增加量计算了地球1996~2006年间的半径变化,得出10年间地球半径的增长率为0.58毫米/年的研究结果;还采用高精度GPS,VLBI空间大地测量数据综合解算所得ITRF和ITRF 2000站坐标和速度,用Delaunay算法生成三角网逼近计算地球的体积变化,结果表明这10年间地球半径的增长率为0.54毫米/年。

计算出地球自转周期的长期变化为每十万年日增长1.5秒。该值同地球自转周期长期变化每十万年日增长1~2秒的实际结果相符。根据中国河南安阳出土的甲骨文日食的记载和经史书所确认的日期(公元前1301年)及美国天文学家计算出的当时每天比现在短47‰秒,根据古生物学家发现的珊瑚年轮随地质年代的变化,二者均给出地球自转周期的长期变化为每十万年日增长约1.5秒。科学家按潮水活动遗留沉积岩层厚度细微变化计算每月潮水周期,发现现在每月比9亿年前长5天。
附录3:其他科学家进行的类似研究结果
基本物理常数组合hHo、Hoc与质量时变关系M=Moe–Hot,如今已出现在有关理论和实验研究中。例如,Broberg引入“假定宇宙中基本的量子能量ε=hHo;Dart假设电磁辐射以hHo逐步增加的方式进行量子化,具有hHo/2零点能量,与量子机械振荡一样。Hoc与MOND理论引入的临界加速度相近。






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