力的本質(zhì)是能量交換和趨勢

力的本質(zhì)是能量交換和趨勢

宇宙物體幾乎沒有孤立存在，總是跟周圍物體不可分割地聯(lián)系在一起，并一起作整體運動。如地球表面物體處于四周能量交換平衡狀態(tài)，并跟著地球運動。地球表面物體間通常可以處于交換平衡靜止?fàn)顟B(tài)，要使某一物體移動，就需要對其施力或能量變換轉(zhuǎn)化。要使地面物體產(chǎn)生相對地面平動，施以作用力或內(nèi)能等轉(zhuǎn)化為機械能或平動能，速度逐漸增大或作加速運動。當(dāng)所施作用力與摩擦力平衡或所消耗內(nèi)能足以抵消摩擦能量，而保持直線勻速平動。實際上地面物體機械轉(zhuǎn)動也是如此，外加力矩或消耗內(nèi)能等轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動機械運動能量，所加的外力矩或內(nèi)能等足夠抵消內(nèi)能等消耗，就能維持轉(zhuǎn)動。一旦作用力解除或停止提供內(nèi)能等，就會逐漸停下來，并處于相對靜止平衡狀態(tài)。

一、機械交換作用

首先、牛頓力學(xué)第三定律的作用與反作用實際上是受力物體與施力物體間能量交換，是受力物體得到動能，并以其它能量交換給施物體的表達式。這正是作用與反作用量值相等、方向相反、作用在不同物體上的本質(zhì)所在。其次、如果受力物體得到動能，其動能改變量對位移量之比定義為牛頓力。那么

F=dE/dl=dmυ2/dl=dmυ/dt=dp/dt

p=mυ為動量。這是牛頓第二定律表達式。還可以擴大為動能改變量對角移比值定義為力矩。

M=dE/dθ=dmυ2/dθ=dmr2ω2/dθ=dJω/dt=dN/dt

N=Jω為角動量?J=mr2為轉(zhuǎn)動慣量,廣義的轉(zhuǎn)動慣量為J=kmr2。第三、當(dāng)F等于零時，速度等于零或常數(shù)，即保持靜止或勻速直線的慣性運動，為牛頓第一定律。M等零時，角速度等零或常數(shù)，即靜止或勻角速度或r2ω為常數(shù)的螺旋運動。這里關(guān)鍵問題是能量交換必需有一方得到動能，如果雙方交換能量而沒有任何一方獲得動能又如何呢，它只是不產(chǎn)生機械運動的相互作用或機械平衡狀態(tài)。

機械平動或轉(zhuǎn)動時如果能略去摩擦，那么其啟動之后就能維持原有運動狀態(tài)，即所謂慣性運動。如果在對稱物體轉(zhuǎn)動軸的一點上施一作用力矩，該轉(zhuǎn)動物體就會產(chǎn)生進動和章動。如回旋儀或陀螺在地面轉(zhuǎn)動時，其重力可分解為軸上和垂直軸兩個分量，自旋速度與垂直軸分量同向側(cè)疊加具有彌漫趨勢，反向側(cè)疊加具有濃縮趨勢，使同向側(cè)趨向反向側(cè)而產(chǎn)生進動。進動速度又與陀螺自旋存在正反向，使正向側(cè)趨向反向側(cè)的章動。但章動向反向側(cè)同時重力垂直軸分量減少，進動和章動相應(yīng)減少，等零時，重力要恢復(fù)原狀，繼續(xù)引起進動和章動，直到這些運動能量全部消耗于摩擦能量上。可見自轉(zhuǎn)、進動、章動是轉(zhuǎn)動趨勢或作用的不同方式。

運動的自旋體的核心速度與其自旋兩側(cè)速度疊加必存在同向側(cè)和反向側(cè)，同向側(cè)彌漫趨勢必趨向反向側(cè)濃縮趨勢，使運動自旋體沿圓周或圈線或弦運動，甚至環(huán)運動。這就是圈體或弦存在的根據(jù)，也是三旋運動存在的根源。牛頓力學(xué)實際上是宏觀機械力學(xué)，實際上是對宏觀物體或機械作“功”，即主要考察能量交換中可產(chǎn)生動能差或受力物體方面運動的一門科學(xué)。力可以用動能差或“功”對物體位移比值來定義的。力矩可以用動能差或“功”對角移的比值來定義的。功率即作功效率是動能差或“功”對時間的比值來定義的。機械通常由重力、彈性力、熱膨脹力等作功，改變物體運動狀態(tài)或動能值。它受引力趨勢和外力作用原理支配。

能量交換方式不同所形成物體運動方式也不同，最基本的有原子核重粒子間強交換作用，輕粒子間弱交換作用，輕重粒子間電磁交換作用。原子、分子間交換電磁作用，粒子和實物間交換作用，實物間交換作用，天體和實物間重力作用，天體間萬有引力作用等不同級別交換。牛頓力學(xué)研究最多的是實物體間與實物天體間交換作用，并引起受力物體運動狀態(tài)變化。這類實物體之間作用主要是重力作用、摩擦作用、彈性作用，可以用牛頓力學(xué)描述。宏觀物體或機械是由大量不規(guī)則運動的粒子組成的，通常情況處于交換平衡的相對靜止?fàn)顟B(tài)，只有外加作用力下才發(fā)生平動或外加力矩下轉(zhuǎn)動。一旦處于直線平動或轉(zhuǎn)動運動狀態(tài)，若能全部解除所有作用力，那么就能保持其直線平動或轉(zhuǎn)動運動，即所謂慣性，如牛頓力學(xué)描述。

作用力只是能量交換的兩方面中可以產(chǎn)生動能改變量的一個方面。對于沒有產(chǎn)生動能改變量的交換，不在牛頓力學(xué)范圍里討論。

實物體內(nèi)分子粒子間交換作用形式不同則構(gòu)成不同的物態(tài)，氣態(tài)的粒子實際上是獨立的不規(guī)則運動，但通常只受地面重力作用或容器作用而受到運動范圍限制，它跟容器壁交換作用可以對其作功。液體內(nèi)分子或粒子通過場質(zhì)交換而聯(lián)系成體的。固體內(nèi)分子或粒子通過更小殼粒或粒子交換聯(lián)結(jié)成體的。固體或液體可通過加熱或其它辦法氣化，并產(chǎn)生體積膨脹，推動物體運動。分子粒子和實物體交換作用，尤其固體或液體加熱氣化的體積膨脹引起對物體作用或作功，構(gòu)成機械動力，可以用熱力學(xué)能量轉(zhuǎn)化和趨勢描述。

二、場質(zhì)趨勢作用

實物體是以渦旋運動成形為基礎(chǔ)的，周圍存在引力場質(zhì)、磁場質(zhì)、電場質(zhì)等。若實物體兩側(cè)場質(zhì)重疊而出現(xiàn)不平衡或不對稱時，就會在場質(zhì)趨勻平衡趨勢中促使或推動實物體移動，即場質(zhì)趨勢的作用。如兩渦旋體濃縮質(zhì)量場質(zhì)相鄰一側(cè)反向重疊具有濃縮狀態(tài)，而外側(cè)同向重疊具有彌漫狀態(tài)，彌漫狀態(tài)側(cè)有向濃縮狀態(tài)側(cè)趨勢，促使渦旋體向鄰側(cè)移動靠近，即相吸。實物體不同側(cè)周圍電場質(zhì)或磁場質(zhì)重疊出現(xiàn)不平衡，也同樣在平衡趨勢中推動實物體移動，是另兩類場質(zhì)趨勢作用。

電是粒子破裂時產(chǎn)生的交換不平衡或加速場質(zhì)狀態(tài)的現(xiàn)象，帶電體運動可產(chǎn)生磁環(huán)或渦旋環(huán)場質(zhì)狀態(tài)的現(xiàn)象，這些帶電磁物體周圍或兩側(cè)場質(zhì)疊加出現(xiàn)不平衡，就會推動此物體運動，即電磁能轉(zhuǎn)化為機械運動。反之機械交換作用于某些電磁體也會產(chǎn)生電流或電磁場質(zhì)。電磁應(yīng)用于電力和電訊兩大方面，電訊方面主要是通過導(dǎo)線或電磁波來傳遞信息，如聲音、文字、圖象、數(shù)碼等的弱電設(shè)備，主要是高頻信息的傳遞，將音頻重疊在高頻信號上實現(xiàn)信息傳遞。電力方面主要通過機械能量轉(zhuǎn)化變換為電磁能，因為機械運動難以產(chǎn)生高頻，只能利用低頻高能在導(dǎo)線上傳輸，低頻可以減少輻射，高壓可以減少電流在導(dǎo)線上熱消耗。因此電力主要任務(wù)是能量傳輸和能量轉(zhuǎn)化變換，實現(xiàn)對機械作功或遠距離的能量或功的傳輸。

對于自旋與部分平動周期性變換運動的光量子來說，其總能由周期變換能和直線平動能組成的，并各占一半。如果光量子在運動途徑上遇到介質(zhì)表面作用時狀態(tài)將是如何？量子只有周期性變換運動和平動運動，沒有固定自旋，因此只能直線平動運動。量子束入射光滑介面(光密介質(zhì))，在入射的前半周內(nèi)若外側(cè)與速度同向則傾向于平行介面，停留到完全平行時才反射，從而實現(xiàn)反射光的相位和方位調(diào)整。同時光滑介面對光量子只有垂直向上作用，而水平方向一樣，因此反射角等于入射角。入射的后半周若外側(cè)與中心速度反向則傾向于垂直介面，并停留到收縮成點狀折射到介質(zhì)中，也起到相位和方位調(diào)整作用。同時使量子先入射部分受到介面交換作用產(chǎn)生偏向介面垂線角度，使折射角度小于入射角度。量子多了一項與介質(zhì)的交換能，量子在介質(zhì)中速度變慢。可見周期性變換粒子與宏觀物體介面碰撞時，能量交換而維持量子總能量不變性，停留在介面交換時間與動能改變量乘積成常數(shù)，起了相位和方位調(diào)整作用。

《廣義力》一文指出，一般作用力是能量交換作用，且可產(chǎn)生動能改變量或?qū)ν庾鞴Ψ矫?。但交換方式多種多樣，包含眾多的不引起動能改變量的交換，如原子核重粒子間強交換作用，輕粒子間弱交換作用，重粒子與輕粒子間電磁交換。原子核破裂產(chǎn)生不穩(wěn)定粒子，在平衡對稱趨勢中衰變成較穩(wěn)定粒子或被原子所吸收。萬有引力、重力、電力、磁力等是平衡趨勢作用，分子間場質(zhì)交換作用、原子核與殼粒間電磁作用、重粒子間強作用、輕子間弱作用等是交換作用，屬于趨向平衡穩(wěn)定狀態(tài)的主動力作用。前面所述摩擦作用力、彈性作用力、熱膨脹作用力等屬于破壞平衡穩(wěn)定狀態(tài)的被動力。但不管怎么樣，它們都要用能量變換、交換、遞傳來描述。

各種同場質(zhì)重疊所產(chǎn)生的平衡趨勢作用，如引力、磁性、電性、電磁性、強作用、弱作用等。實際上天體、原子、原子核的渦旋濃縮趨勢是建交在前者基礎(chǔ)上進步濃縮，因此后者質(zhì)量密度要比前者高得多。濃縮使同類的鄰近時，外側(cè)同向重疊趨向鄰側(cè)反向重疊的相當(dāng)于吸引力作用，如萬有引力、電磁作用、強作用為不同層次、級別的濃縮重疊作用。對于運動渦旋體間濃縮趨勢跟其相對運動狀態(tài)密切相關(guān)的，運動方向與趨勢垂直時，而處于螺線式運動，只有速度足夠大到一定程度，才能維持圓周運動。平衡趨勢使其又處于交換狀態(tài)，甚至交換平衡狀態(tài)，可見交換是建立在渦旋濃縮重疊作用基礎(chǔ)上平衡趨勢中形成的。渦旋體運動必存在自旋速度與中心速度的正反向，使其沿著圓周或環(huán)或弦或圈態(tài)等曲線運動。如果渦旋體曲線運動剛好是其與核心體濃縮重疊趨勢等零，即交換平衡狀態(tài)時，則處于允許的穩(wěn)定軌道上運動，并構(gòu)成穩(wěn)定的元素原子運動結(jié)構(gòu)狀態(tài)，即受交換同步及整數(shù)倍原理支配。

三、微觀粒子作用

廣義力的交換同步及整數(shù)倍原理應(yīng)當(dāng)以相互作用的能量變換或交換來描述更為合理，而交換涉及交換頻率、強度、成分、速度和平衡程度等到情況。如果交換只是能量子，而且不只是電磁量子交換，是更廣泛意義的能量子，如介子是強作用交換的能量子。那么弱作用的應(yīng)該是比電磁量子更弱小的能量子，如中微子或微子之類粒子交換。但由于至今尚未有觀察中性粒子有效工具，目前很難證實。不過從粒子渦旋形成的，通常具有磁性觀念出發(fā)，相信不久將來定會找到磁感應(yīng)材料或磁敏材料來觀察中性粒子行跡。這類設(shè)備發(fā)明將跟現(xiàn)代加速器相比美。但不管怎么樣，交換能量子描述廣義力可能是較佳方案。

微觀粒子與宏觀物體不同完全在于其運動周期性變換和周期性交換作用，不是牛頓力學(xué)的宏觀物體靜止和勻速直線運動。因為宏觀物體是大量不規(guī)則粒子運動的重疊，根本體現(xiàn)不了周期性運動狀態(tài)。交換本身雖然存在交換頻率、相位、方位、強度、純度等問題，而宏觀交換是由大量粒子間交換組成的，其頻率、相位、方位、強度各式各樣的復(fù)雜結(jié)合，根本體現(xiàn)不出周期性交換頻率、相位、方位、波動強度的特性。如《質(zhì)能再論》一文所指出的交換能是總能減去平動能與周期變換能來描述更為妥當(dāng)

ΔE=Δhν=mc2-hν/2-mυ2/2=mc2(1-υ2/c2)

質(zhì)量愈大或速度愈小，交換能或交換頻率愈大愈雜，宏觀物體失去周期變換與交換屬性。

微觀粒子情況則完全不同，除了平動和自旋外，具有明顯的周期性變換運動和周期性交換作用。但又不同于量子只有平動和周期性變換運動，它比量子至少又多了自旋運動和交換作用，而且不同類型的粒子具有不同方式的運動與交換。ΔE包含能量差或交換頻率差或質(zhì)量乘以速度平方差，那么粒子愈輕，即質(zhì)量愈小，交換強度愈弱，正如強作用、電磁作用、弱作用間的關(guān)系。強作用產(chǎn)生于重粒子之間交換，質(zhì)量大交換作用強。弱作用產(chǎn)生于輕粒子之間交換，質(zhì)量小交換作用弱。電磁作用產(chǎn)生于重輕粒子之間交換作用，質(zhì)量介于兩者之間。這樣可將三種作用。甚至萬有引力等統(tǒng)一于以濃縮為主的交換觀念之中，強作用強度設(shè)為1，電磁作用則為1/137，弱作用則為10&sup-14。

形成上述強、弱、電磁三類作用統(tǒng)一表達式。強度比值是由強作用公式2πf2/hc≈1和弱作用公式2πg(shù)2/hc，以及電磁作用公式μce2/2h=1/137等計算得到的，f、g‘荷’實際上是強、弱交換場質(zhì)總量，稱為強、弱交換荷，相當(dāng)于電荷是電場質(zhì)總量類似，可以用交換場散度描述。電磁交換是重輕粒子間的交換，又與電場與磁場聯(lián)系起來的公式，比較特殊，但仍跟