物理新视点分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yych66

博文

物理学第一性原理

已有 2711 次阅读 2023-8-22 13:40 |个人分类:物理新视点|系统分类:论文交流

      物理学第一性原理是什么?

                晏成和

当代伟大发明家马斯克在火箭回收、星链布网、脑机接口、电驾汽车、超速隧道等等多个项目取得了骄人的成果。如此涉猎广泛、并皆有建树,惊为天人。

对此,马斯克解释道“我们确实有一个非常好的思考框架,即从物理的角度看世界,利用第一性原理,把一切归结于事物的基本本质,然后从此处开始推理。”于是,第一性原理成为炙手可热的学术热点,各类的学术文章纷纷蹭热度、打出第一性的大旗,然而对第一性的理解良莠不齐、不乏鱼目混珠、自惑惑人。那么,什么是第一性原理?

第一性原理是马斯克在创新和决策过程中常常使用的一种思维方式:首先,是将问题分解为最基础的事实和最本真的原理,然后,从头开始思考运动和构建、以及解决方案,从而打破经验诅咒,扫除迷茫和干扰,唤醒更基础的思维方法和更简捷创新思路可以用8个字来描述:溯源、拆解、重构和迭代。

第一性原理的重要性在于:可以帮助我们更直观、更简洁地理解世界,从而可以更好地帮助我们认识现实世界的本质,把握世界的体系和发展趋势,更好地把握未来的发展机遇。于是,找到第一性、确认第一性,就是在千头万绪中溯源、捋清基础和起点,也就是找到我们思考问题、解析事物的起点和方向。

在千头万绪中追索基础和起点,说起来简单,可是实际操作却需要有睿智和清新的头脑、要有高瞻远度的格局。有人站在私利的立场,把陈旧的知识鼓吹、贩卖为第一性,指鹿为马,滥竽充数、弄得面目全非。 

什么是物理学第一性原理?(在GPT4、在百度上)有人说是牛顿力学公式就是物理学的第一性,这种说法似乎有点道理,现代物理学就是发轫于牛顿三定律。但是,力学只是物理5大分支中的一个,并且物理学至今尚不知道(重)力来自哪里?把一个迷茫不知的存在作为思考、思维第一性,以此来溯源、拆解事物的起点和方向,难免基础不牢。

有的说是量子理论。为什么把量子力学薛定谔方程抬举为物理第一性原理?大概是因为此二阶微分方程能够把实体(粒子)的位移得到波的答案,量子学者吹捧这样的理论接近于反映出宇宙的本质和原理,就称其为第一性原理。

可是,量子理论走红了一百年,导致了科学的百年沉寂。量子的自身就迷茫模糊,是粒子?是波?是能量?都不清楚,如何能够成为稳固、确定的第一性?量子理论一百年都在自证正确,没有破解一个科学之谜,如何能成为科研的起点、如何能够引领科研方向?造物主的逻辑应该简单明确,不会让电子有时候是粒子、有时候是波,更不会去制造随人意识而坍缩的波,也不会养一只不死不活的猫。 

还有提出把64种基本粒子作为物理研究的第一性,这种说法好像是既基础又面面俱到,有文献说在基本粒子基础上建立的量子场论+规范场论是当今人类对宇宙最深刻的认知。但是64种粒子加上两种场、鱼龙混杂、队伍庞大,如何能作为第一性?其中短命的夸克,就是人为制造轰击的结果,不是自然状态下的真实存在;粒子的自旋、对称性只是理论猜测,以此众多粒子、拥有太多未知和不确定性,谁是第一?如何能够构建第一性的标准模型?

马斯克认为,人们常常受限于传统思维模式和现有的解决方案,无法真正创造出革命性的创新。以上几种故步自封的“第一性”只不过是传统模式的回潮,新瓶装老酒,跟风蹭热度。真正的第一性原理,应该超越传统思维的束缚,另辟蹊径从头审视问题;第一性原理为什么总是灵验有效,因为大自然就是按第一性原理构造这个世界;找到第一性存在的基础、才能展现自然万物协调构建的本源和逻辑,追根寻源、拿出有效的创新解决方案。

那么,物理研究的第一性在哪里?物理,万物之理,万物来自哪里?看当今科学,元素周期表呈现150多年,近百种元素规则有序排列,大自然清楚明白的告诉我们,所有的元素都是由质子、电子这两种基材构成,此二子的结合构成了所有原子、成就了自然万物及其所有功能。这、就是万物的基材、应该是物理学的第一性材料!

质子、电子只是两种基本粒子,要构建本源的第一性,必须超越传统的正、负电荷的幼稚猜想,去研探造物主对此二子分别赋予多功能专门的场、从而产生相应的运动及作用、实现原子、分子的多种性能;研发此二子对构建力、热、光、电、磁等诸多物理功能所起到的作用;让二子把物质一切特性淋漓尽致地发挥、展现事物的本质。造物主完全有理由、有能力为制备万物而给二子各自配备多种功能、专门的场,规划物质的运动、构建物质的第一性。

一个婴儿呱呱坠地,能看、能哭、能听,是因为周围世界存在图像、声音、气味等多种的场,形成互动,婴儿有多种本领是因为存在着多种可利用的场。

为了构造自然万物、形成原子空间,让“二子”在不接触中相互产生作用,并且完成力、热、光、磁等多种物理功能,造物主有责任、有能力赋予二子各自伴生着多种功能可以相互作用的场。

可是,百年前人们没有物理场的概念,认识仅仅停留在电荷的“异性相吸、同性相斥”。正负电荷论虽然解释了电子的绕核运转,却成为了思维定势,带来了一系列问题:电子怎么没有被吸进原子核?核内相距那么近的质子为什么没有发生同性相斥?物理学者绞尽脑汁,“计算出”电子因为运转有驻波而没有掉进原子核;在核内质子之间想象一个介子连接,而消除了(不存在的)巨大斥力。

百年物理学这电荷相斥、相吸成为了力场存在的基础思维,给那些没有电荷而存在的万有引力、物质的重力(质量)来源的探讨,造成了不可逾越的困难,引力、重力来自哪里?质量来自哪里?成了无解的科学难题。

在此想弱弱的问一句:大自然制造了质子-电子间的引力、还要制造复杂的驻波抵制引力;制造了同性相斥,还要在其间制造神秘的介子,让质子争夺介子抵消了业已存在的斥力。聪明的造物主奉行的是奥卡姆剃刀原理-简单有效,如此出尔又反尔、自找麻烦的正负电荷不应该是自然的真实存在。

质子、电子的相对运动及其后果是构成万物的本源、基材、第一性,智慧的造物主当然会精心赋予二子各自的功能,这是造物主手里的第一性。因为是第一,可以用这个第一的特权一揽子构建原子、分子,构建物质所有特性,唯一的约束是逻辑通顺,不能出尔反尔。首先,造物主赋予质子场、电子场,由此构建物质的运动、构成物质物理的所有的特性。

质子及其场的第一性原理

如果您是造物主,既然是开辟鸿蒙的睿智布局,一定会全面地设计这“二子”,让它们各取所需各尽所能,首先赋予各自多功能的场。

对于质子场:

1、必须定量地吸引电子、达到质子、电子的电荷平衡。

2、对所有的场粒子(电子、质子)都有吸引力——质子场力。

质子场没有边界,只能有聚合功能、因而质子的引力场不能屏蔽而只能叠加,由此才有万有引力、才有自然界的万物相聚。大自然不会去制造虚幻缥缈的时空弯曲。

大自然如此安排质子场,解读了质子对核外电子的吸引;解决了核内紧密的质子能够相安无事(何需那些多此一举的介子);自然四力中的三种力:强力、电磁力、万有引力都是来自质子场的同一力系,强力大、万有引力小是因为距离的平方反比的递减,它们本来就是同源、统一的力。

质子场解读了质量的来源,任何物质,只要是伴生着质子场、电子场就会有质量。那些夸克、轻子没有伴生场,当然也就没有质量,指望希格斯粒子能赋予质量只是幻想。[1]

质子场成就了物质的聚合、造就了物质的质量。但是如果仅仅是粒子聚合、物质世界将是比重巨大的死疙瘩。造物主必须给电子安排重任-让这个世界适当的松动、和谐,同时给电子赋与功能齐备的电子场,让物理学分支中的热、光、电、磁都有合适的落脚点,这些都要归功于第一性赋予的电子场: 

电子场:

1、响应质子引力场,让电子环绕质子规律运转。电子场与质子场准确对应,原子内电子与质子数量维持相等。如果电子与质子数量不等,物体内就产生电压,对外形成电场,竭力维持质子、电子的相等平衡。 

2、电子场让电子与电子相斥,电子之间推开距离;响应核内的氦核1、4、9的分布并且关联;[2] 核外电子按2、8、18能级均布。

2.1电子间斥力让核外最近的2个电子相斥形成一个拱、环绕着原子核,电子当然就不能掉进原子核(造物主不可能去制造什么驻波);

2.2当物质蒸发成气体,核外电子呈球状包围运转,(造物主不会用拓扑计算去解决相变问题。物质的相变专题详述[3])当分子的价和电子呈球面外包围,电子斥力让分子推开距离、体积扩大千倍形成气体,也是电子场的杰作。 

3、因为核外电子在运动着,接下来物质的热,光,电,磁这些动态的物理特性是造物主安排电子运动具备的第一性特征(不是因为麦克斯韦方程)。

两百年前奥斯特实验,直流导线附近小磁针偏转,证明电子运动伴生着磁场。实验篤定地告诉我们:磁性是来源于移动的电子,磁力与电子的速率和流量相关。造物主不会让电流(电子流动)产生磁性、又在磁畴、电子自旋中去制造磁性。

磁性材料一般是二阶金属,它有一个可调整方位的结构元。

磁力是“自然四力”中唯一由电子场构成的力,是金银铜等所有的金属材料结构元之间连接的主要力,是金属延展性的存在的内因。[4]

磁力不仅存在于金属之中,要记住“电子的运动产生磁”,液体中也有大量电子旋转运动也会产生磁场:人体组织在强磁场中界限分明、核磁扫描才能呈现清楚图像;青蛙在强磁性圆筒里下降缓慢,就是因为体内液体与强磁场作用所致;水蒸气就是因为降温、价和电子运转产生磁场才能够分子相吸引相聚成雨。 

4、物理学教材中,热学、光学是分开讲述的,但是在自然界常常是把二者紧密联系——划一根火柴发热发光。

面对热发光,德国科学家用黑体辐射实验,总结出维恩公式:

λT=2.879X10^-3 m   λ:波长m  T:绝对温度

用频率来表达:T=9.96X10^-12 Hz
   热发光频率Hz与绝对温度T呈正比关系。热发光来自电子的跃迁,跃迁的振动让电子伴生着的场脱离本体成为振动源、形成辐射的电磁波,光不是光子。温度越高,核外电子速率越高,发光的频率也越高。于是,热发光又告诉我们:温度高-核外电子运转速率越快。温度场是造物主安排的质子场、电子场之外的又一个场。[5]

造物主让核外电子的速率就随着温度发生变化;同时给电子的运动和场构成了伴生的电、磁、波。如此精妙安排,实在是令人心悦诚服。

综上所述,物理学第一性的就是来自这质子、电子;来自这质子场、电子场、温度场,这就是物理学的追本溯源的“二子三场”。整个物理学世界看似复杂、深奥、诡异,正本清源后物理学的各个分支:力、热、光、电、磁、核其本源就是由此二子三场的相互作用、运动演绎出来各具特色、仪态万千的物理世界。所以用物理学第一性原理能够找到物理的本源、破解诸多的科学之谜。

溯源、拆解、重构和迭代找到质子、电子在三场作用下的运动、变化、重构,展现物理微观特性和宏观的现实。二子三场,涉猎物理学所有分支并皆有建树成就了核科学、引领着化学、材料学,对生物学也有一个托底,如此扎根基层、且面面俱到,方能成为当之无愧的科学的第一性。

2023/8/20

参考文献:

[1],晏成和,物质是怎样构成的?(一(二),科学网

[2],晏成和,原子核内、核外的关联结,科学网

[3],晏成和,相变之,科学网

[4],晏成和,探讨磁,科学网

[5],晏成和,温度是什么,科学网




https://blog.sciencenet.cn/blog-73066-1399901.html

上一篇:视频课四 相变原理
下一篇:对诺贝尔物理奖的一点感想
收藏 IP: 117.152.203.*| 热度|

13 杨正瓴 尤明庆 武夷山 汪强 钱大鹏 苏保霞 孙颉 姚伟 鲍海飞 张学文 杨婵 崔锦华 宁利中

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (3 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-4-15 15:27

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部