Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 空间的介质问题之二－－场的作用
发信站: 哈工大紫丁香 (Sun May 11 12:30:44 2003) , 转信

本文从解释物质间基本作用——场的作用出发，去比较两种作用模式。并进而外延到采
用两种对作用模式相适应的科学体系结构。着重探讨了传统物理学中所采用的物理方法
的在处理物质作用原理上的矛盾与缺点。
文中提出了相对论关系结构中和事实不符的一个分析。
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    物理事件通过直接的逻辑关系所反映出的空间介质特点主要集中在场的作用和电磁
波的事件中，实际上，我们通过对物体在空间中不受作用力具有特定速度状态上的因果
关系上，也表现出和空间介质具有特定的联系。惯性定律作为一种先验的经验事实，在
物质运动变化的本身上并且仅仅作为一种经验约定，从物体在空间的运动状态上不能提
供给我们除了惯性定律本身之外的关于空间的介质更多的证据，并且物体在空间中的运
动状态和空间介质的属性还需要外来的证据。
    现在，我们来讨论场的作用模式。（请参见本栏目中的空间的介质问题之一 ——以
太的合理观念）
静态场的作用模式
   在这个物质世界上，物质场的种类是有限的几种，但建立在经验感觉基础上的场可以
分为两种：
   一种是万有引力场，我们地球上的任何物体都在无时不刻的在万有引力场的作用之下
，因此，可以作为一种可以提供证据的场。万有引力的作用模式通常被看作通过引力子
来实现的。这样的概念也是建立在理论假设的基础上，并没有客观事实的直接依据。
   另一种场是电磁场，实际上是关于电和磁两种作用场的总称，这里我们仍然按旧有的
科学习惯把这两种场称作电磁场。（另一个原因是在现代科学对电场或者磁场间的解释
中，将电场或者磁场的作用归因于电磁子〈或者光子更为合理一些〉，这样更为方便探
讨）。
    虽然我们在实际应用过程中应用的电磁场的作用最多，但对于电磁作用的本身，我
们了解的也越模糊。比如关于点的作用，我们除了知道电场是在空间通过场的作用来完
成的之外，作为确定性的结论，我们就一无所知了。磁场到现在为止，我们还不能确定
磁作用的原体是分子电流理论的模式还是磁核的模式。关于磁的两种理论在现有的物理
事实上，是等效的，我们通常把它们当作等效的理论看待。
    您可以看到，现在我们探讨的可以提供空间属性的两种场的理论不能提供给我们进
行确定性的证据，我们只有通过对物理事件进行分析来达到我们探讨空间介质的目的。

  1、场的作用环境和场作用的关系
     一、电场的作用模式和温度的关系
      在传统物理学中，我们通常将场的作用归到场粒子的发射中。比如电场是通过发
射光子和其他的电场进行作用的。我们在这里看一下宏观条件下的静态的电场之间的作
用关系。
  如图：
    图中是两个带电的极板，我们在这里看作两个电场就行了，因为我们要探讨的场之
间的作用环境与带什么种类电的电场是无关的，这里也就不特别的指出是什么电场了。

   如果我们确认两个电场之间如传统物理学中所确认的通过场粒子的发射来完成两个场
之间的作用的，那么A、B两个极板之间的作用必然和场粒子的发射有着莫大的关系。
      场粒子的发射必然和场物质的本身的运动变化有着很大的关系。在量子物理中，
给于物质的存在状态一个确定的解释，认为场物质发射的场粒子必然遵守量子论的规律
。在可见光光谱中，光子的能量是遵守量子论的规律的，那么在静止的场之间所发射的
场粒子（光子）没有理由不遵守这样的规律，因为两者在光子的发射问题上同样都是光
子，不同的是前者有确定的运动形式，可看作统计试验的结果，后者则是静态的场之间
的作用，我们并不能在电场中去进行测量，并排除电场给于另一个电场所发射的光子的
影响。没有建立在可观测事实上的结果，如果这个理论是正确的，那么依据这个理论推
倒的结果，必然和实事相符。
      现在我们要降低两个场的温度，一直依据我们现有的条件对这两个场的温度无限
制的降低下去，比如降低到接近绝对零度。我们来测定两个场之间的力的作用。
    如果我们将两个场之间的温度降低了几百k，那么，我们可以确定，两个场所发射的
光子会存在很大的变化，不论是从能量上还是从数量上来说。我们所接收到的温度辐射
的经验事实也是这样的结论——存在区别。那么如果这两个场之间的作用力是通过光子
进行作用的，在场的温度较高的时候和场温度较低的时候，两个场之间的作用力会存在
不同，我们可以凭借库仑定律这样的经验事实得到这样的结论是错误的,场间的相互作用
与温度是无关的。那么，我们采用光子（电磁子）去对电场间的作用去解释明显是不合
理的。
  那么是不是假设电场之间的作用采用光子（电磁子）发射理论就彻底不行了呢？我们
除非假设电场间作用的光子和我们通常所说的光子是不同性质的两种光子。并且这种光
子的发射和物质的运动形式是无关的。（对于电的作用，电场所发射的光子与场的温度
、环境无关。）那么我们必须去重新构造一种关于电和磁作用的新的光子（电磁子）。
这样的假设无疑对于电和磁的作用没有任何的帮助。
  我们在上篇文章已经说明过了量子论的本身并没有提供对场物质间作用进行解释的任
何模式。采用这样硬性规定的方法是不能彻底的对场间的作用进行合理的描述的。
    很显然，通过电场物质发射光子这样的作用模式对于电场间的作用是行不通的。即
便我们不去考察如何发射光子和接收光子的作用模式。
     在我们采用测定物质微粒的物理方法对静态的电场所发射的粒子进行检测，我想应
该除了电磁波和电子之外，我们不能检测到别的粒子。电磁波是场所具有的温度辐射。
那么，电场间的作用采用光子的模式进行解释是值得怀疑的。
二、引力场和引力场本身质量的关系
     引力场间的作用在传统的物理学中是通过引力子来实现的。这样的作用模式是通过
两个引力场发射引力子和接收引力子作为解释引力作用的模式。
    那么依据传统物理学，质量和能量的关系，如果引力子参与引力的作用，那么引力
子本身必须具有确定的质量或者能量，否则，它不能参与引力场间的作用。
    我们不论确定引力子具有质量还是具有能量（两者在现行的物理学中是等效的），
当引力场的本身发射一个引力子的时候，依据传统物理学，引力场本身的物质或者能量
必然要减少一个引力子的质量或者能量，如果不减少，那么能量守恒或者转化定律就不
能成立了。假设成虚拟的质量或者能量没有任何解释上的意义。如果是那样的话，它必
然不能解释引力场的作用，不能作为一种解释模式在物理理论中出现。
    我们看一下最常见的引力作用，以地球和普通的物体为例：
    在地球的一个空间中存在一个物体，比如月球。月球和地球通过引力子的发射和吸
收来实现地球和月球之间的引力的作用。
     首先我们必须确定月球和地球的引力子的发射规律。
      （1、）引力子是不是有确定的发射方向
      如果我们确认地球和月球之间的空间是真空的，那么我们必须确认地球和月球之
间引力子的发射和吸收是不分方向的。因为我们没有任何理由确定地球发射的引力子只
对准月球。同样的，我们也不能确定月球发射的引力子只对准地球。
      这样，物体对引力子的发射只有一种模式——空间的各向同性。
      （2、）作用的属性
      如果引力子是通过动量来和物体进行作用，那么万有引力必然不是吸引力，而是
排斥力。如果引力子不是通过动量来和物体发生引力作用，那么我们就很难想象这种作
用属性。或者把它划归到场的作用模式。这样的作用模式和我们假设引力子的作用是相
类似的，并不具有简单性和合理性。
      在实体作用的模式上，我们很难想象这种作用模式，如同我们用物体去打击另一
个物体，打击的结果不是被打击的物体远离我们，而是离我们更近。或者把被打击的物
体打击到我们身边。
      如果我们确定引力子是通过场的属性的作用来实现场的作用的，那么这和我们不
假设引力子的存在有什么区别？
      （3、）对引力公式的合理解释
      我们根据空间中作为点源的对外界的作用规律可以很容易的得到平方反比定律，
也就是牛顿的万有引力公式的模式。在空间中物体通过引力子对引力的作用数量关系的
解释是正确的，当然，这不表示这种解释是合理的。
      （4、）作为一种物理解释的不可能性
      如果引力子沿物体周围空间的各个方向发射出去，那么，如果在空间中没有物质
，我们可以想象，这些引力子就会一直运动下去，除非我们假设像相对论对宇宙的假设
，宇宙是球形的，有界无边，这些引力子最终会回到发射体本身，并被发射体吸收。从
而保证宇宙的能量（或质量）不变。我们不难想到作为一种物理解释模式的失效性，这
样的假设是根本不能成立的。我们不能想象一个引力体所发射的引力子会充满整个宇宙
。不断的发射出去并不断的回到自己身边被自己吸收。
       我们根据物体在空间中的分布，可以得到，物体发射的引力子总是大于它吸收的
引力子。这样的结论终有一天，地球或者月球的质量因为引力子的发射和吸收亏损，而
质量最终等于趋近于零。我想大家都不会满意这样的解释结果。
2、对场的作用可能性解释模式
    由于场的作用是通过空间的属性进行作用的，我们不能找到场的作用作为物质实体
的形式进行作用的试验依据，对此我们只能采用两种方法进行处理。
    一种处理方法是牛顿力学的处理模式，将空间的作用当作一种经验事实的约定，而
不去考虑它的实际作用模式。顺便说明一下，狭义相对论的处理方法虽然和牛顿力学是
相似的，在狭义相对论中也可以看作将场的作用当作一种经验事实的约定。但在广义相
对论中进行了扩展，引入了时间、空间和物质三种量密不可分的关系。利用质能方程进
行物质和能量本身的转换，在处理物质质和作用的关系上已经间接的处理了这个问题，
才会导致量子论的处理方法。我个人认为这样的解释方法是不妥的。
    另一种方法是采用麦克斯韦电磁理论中所必须存在的介质模式，以前通常叫做以太
的模式。通过空间介质间的作用进行解释。
动态场的作用模式
    宇宙中的物体都是在不断的运动变化，从整体宇宙的角度，我们找不到一个绝对静
止的物体，因为我们找不到一种绝对标准的优越参照系。这样的结论至少在目前人类探
索宇宙的层次上是这样。
    对于这种不断的运动变化的宇宙存在模式，我们只从静止的意义上去谈论场的问题
不是客观的对场间的作用进行评价，我们所描述的场的作用和客观的场的存在也存在一
定的距离。下面，我们就从运动的角度上来看看场间的作用。
1、场的作用传递
    两个相同属性的场，比如两个电场或者两个引力场，它们之间会存在相互作用，如
果我们作为一个观测者并且从两个场以外的其它的惯性参照系去观测这两个场之间的作
用，那么，这两个场就是运动的两个场，如果这两个场存在相对速度，那么无疑两个场
的作用不论是在空间位置上还是在作用量值上，都是随时在变化的。我们在考虑两个场
之间的作用的时候就需要考虑场作用的一个基础性的问题——场作用的传递。当然，即
便在相对静止的两个场中，场作用的传递仍然是存在的，不过这不是主要的问题，并且
我们可以通过静态的场作用模式而解决常见的问题，场作用的速度问题可以说是不需要
涉入其中的。
   我们都知道，超距作用在一个世纪以前就已经被科学家们给否定了，而代之以电磁波
的传递速度作为场间的作用传递速度，不论是电场、磁场，万有引力场也同样是这个速
度。那么，这样的解释是否合理呢？我认为是不妥的，至少没有反应场作用的真实。原
因如下：
  一、天体的经验事实
    首先我要在这里说明一个关系，场粒子的质量和能量之间的关系。我们都知道场发
射的粒子不能当作具有确定的质量，或者说不具有确定的质量，但是它一定具有能量（
或者动量），否则就不能参与作用。在物理学中，质量和能量在某种意义上是等小的。
场发射的不具有确定质量的参与场作用的粒子最终是夭折合成质量形式的。
   天体作用的延迟性
   我想大多数朋友都知道一个事实，这个事实就是太阳光传到地球大概需要8分钟左右
的时间。这样的空间距离如果太阳的引力子从太阳传到地球才和地球作用，那么，太阳
和地球的作用得需要8分钟左右的时间。如果是离太阳更远的海王星和冥王星，那就更不
用说了，时间会更长。
   如果引力子是以电磁波的传递速度运动的，并且两个天体之间的引力依赖于引力子，
那么我们总不能得到场的作用传递速度是光速的吧。因为无时不刻的太阳和地球在进行
着场的作用，并且一直在延迟着8分钟。我想这样的结论大家都会有所疑惑。
     如图：
    不论地球什么时候在太阳的引力场所存在的空间中存在，不论是刚刚诞生，还是通
过科幻片中的时光转移机突然转移到太阳引力空间中的任一点，那么它会立即受到太阳
引力的作用，而不需要太阳引力子自太阳传递到诞生点的的时间。这是经验事实。
    如果太阳和地球是以引力子作为媒介进行作用的，那么地球诞生的时刻和太阳的作
用是太阳8分钟前所发射的引力子和地球的作用。同样，太阳受到地球的作用力也得需要
在8分钟之后。当然，地球不会无缘无故的诞生，这样的例子只是为了说明这种天体作用
的延迟性。
    即便在考虑到场运动的情况下，给与我们的经验事实仍然将整体的场的作用当作超
距作用是合理的。当然这种超距作用不是传统物理学中所述的那种超距作用，而是由于
万有引力场在作用过程中的延迟性造成了引力场的作用是超距的。
    更合理的解释
     我们在前面已经说过如果一个引力体在不间断的发射引力子和吸收引力子，那么根
据天体的经验事实，一个物体一旦进入到太阳引力所存在的区域便会受到太阳引力的作
用，那么引力体不间断的发射引力子无疑是必然的，发射和吸收的质量或者能量亏损必
然形成一种引力体无法弥补的漏洞——它的质量会不断的减小下去，一直到，物体的质
量趋近于零。我们知道，这样的事实不会发生。在形成天体的物质微粒中，质子、电子
和中子或者更基本的微观粒子，那一种粒子可以发射引力子呢？恕我禹钝，我真的不能
在合理的角度上找到这样的发射引力子的微观粒子。在宏观天体的质量和能量守恒的关
系——数与量上的关系以及在微观引力子的发射体和吸收体上，都不能找到合理的物理
解释。这只有一种可能，就是引力子概念的设定是失效的。
     如果我们引入空间介质作为天体引力的载体，那么这样的困境就自然的摆脱了。我
们至少不用假设天体能量或者质量上的失衡问题，当然，更不用寻找发射引力子和吸收
引力子的微观粒子了，只需要通过空间介质间的作用就可以合理的进行解释了。这是从
方法论的角度上和理解决天体引力作用的一种物质的作用模式。这样的设定无疑比引力
子发射的设定是优越的。
  二、电场对运动的带电粒子作用
   电场发射的场光子对飞过电场粒子的作用
     （1）相对论效应
     如图：图中下面是一个带电的极板，空心的小球是电场发射的参与场作用的光子。
椭圆球是高速运动的电子，圆球是低速运动的电子。
    如果我们确认相对论关于物体在不同惯性参照系中所存在的空间收缩的相对论效应
是正确的，那么，高速运动的电子长度会缩短，如图中所示。
     如果电子和电场极板的作用依赖于电场所发射的参与场作用的光子，那么，电子所
受到的电场的作用力依赖于电子的截面积所接受到的参与场光子的数量，在相对论的长
度收缩效应中，电子沿运动方向的缩短使电子在场光子运动方向的截面上，将成为一个
椭圆。我们可以看作这个椭圆的短轴和光速的关系是相对论收缩因子的关系。（这里不
再对这个问题进行详细的探讨和计算了,只说明这一忽略掉的关系，这样就足够了，有兴
趣的朋友可以计算一下）
      在电场里低速运动的电子和高速运动的电子的受力情况是不同的，高速运动的电
子所接受到的电场所发射的光子要少于低速运动的电子。我们可以肯定接近光速的电子
在电场中受到的作用要远远小于静止电子在电场中的作用力。
      那么，依据相对论和量子场论相结合的情况我们再来看相对论和量子论的结果：

      如果相对论是正确的，并且高速运动的电荷的经验事实作为相对论关于此的理论
正确的凭证，那么相对论的质速关系
就必然是正确的，但是我们根据量子论的场粒子作用的模式得出的结论必须添加一个新
的关系，在高速运动状态，电场沿垂直于电子运动方向给与电子的作用力和物体的运动
速度也有确定的关系，随电子运动速度的增加而给与电子的作用力减小。忽略掉的这一
关系必须添加到已经验证过的经验事实中，新的关系必然对原有的物理关系受到一定的
影响。如果我们确认相对论的关系是正确的，那么量子论的场粒子发射的方法理论则必
然不能成立。如果我们确认量子论场粒子发射的方法理论是成立的，那么相对论的质速
关系必然存在问题。
（注，需要说明的问题：如上我们谈到的相对论效应对场作用粒子作用存在一种矛盾的
关系，这个矛盾关系限于电场给与运动带电粒子沿运动垂直方向作用差异的影响，表现
为电场给与带电粒子的作用力随带电粒子的运动速度的增加而作用力减小。我没有看到
过此方面的试验。只是一种物理逻辑的推理。但必须注意的是相对论的质速关系是在沿
带电体运动的方向，而这一新的关系是沿垂直于运动方向。方向是不同的，是通过场作
用力和质量之间的联系，这一点请注意）
物质本身属性的场作用的特点
       几乎在所有的属于物质本身属性的作用中，在传统物理学中所得出的理论结论都
有一个共同的特点——所有的物质场的作用的传递速度都是以光速的传递。
     已经在物理理论中采用的是如下几种场:电场、磁场、万有引力场，它们包含了四
种基本作用中的两种，另两种我们知道，是强相互作用和弱相互作用，这两种作用都是
短程力，可以忽略掉它们的远程传递。这几种场的作用传递速度都是光速，那么，它们
是否有内在的联系？这是很值得怀疑的事情。
采用场粒子的发射理论和空间介质去解释场作用和物理结构体系的关系
    采用场粒子的发射理论和空间介质去解释场作用问题，它们的目的是很明确的，是
去解释场作用的途径，并且作为场作用的直接载体，这是作为两种对物质间作用属性处
理的相同点。无疑，在处理方法上，将两种不同方法的处理作为一种解释的途径，作用
的载体，两种方法具有等效性。
    但这两种方法却存在一种的区别，这种区别不仅仅在形式描述上存在确定的不同（
本文针对一些可能性的细节问题，已经进行了比较，当然，文中没有提到采用空间介质
作为解释途径的缺点，我正在整理这方面的内容），在物理实质的内涵和整体的物理体
系结构中也存在着很大的区别，并反映在科学方法体系结构上。
    采用场粒子发射理论去处理场间的作用，物理体系在处理参照系的问题上，就必然
是相对的参照系。这是因为在处理作用的过程中,采用的是没有确定运动状态的粒子作为
处理物质间的基本作用的。
    而采用空间介质去处理物质间的基本作用，那么，就必然以介质本身作为一个确定
的参照系，这个参照系具有绝对性。
    这是采用两种处理方法而在整体的科学上必然存在的分歧。场粒子发射理论是和相
对论相适应的体系，当然，到目前为止，相对论和量子论场粒子发射理论的解释还存在
很大的分歧，这是相适应的相对论结构体系间的矛盾。而采用空间物质对物质基本作用
进行解释，到目前为止，还是一个尚未知晓的科学体系。但毫无疑问，不论哪一种科学
体系，都必须以牛顿运动定律作为经验事实的基础。



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