今年的春天很热,好像从冬天直接进入了夏天。
与光一样,热在我们生活中无处不在,却又实在难以琢磨。寻求热与冷现象的本质,是人类对自然界法则的追求,但这个道路曲折而又漫长。
爱因斯坦在《物理学的进化》一书中说过:“热量”和“温度”是人们长期未搞清楚的问题。
热的本质又是什么?
原来对热的本质的看法可分为两类:热质说和热动说。
热质说认为热是一种称为“热质”的特殊物质,是由没有重量的微粒组成,可以从一个物体流向另一个物体,其数量是守恒的。
热动说则认为热是组成物质的原子运动的表现。科学家做了两块冰的摩擦实验,实验中冰在摩擦中慢慢融化为水,然后温度上升。
焦耳精确测量了热功当量,说明热的本质与机械功是相同的,热是一种能量,从而知道了热是微观粒子的运动,它与宏观运动是可以相互转换的。
目前认识的热的本质是组成物质的原子、分子的微观运动,热运动包含有动能和势能两部分,其宏观体现表现在两个方面——“热量”和“温度”。“热量”代表“热”的多少,其本质是微观粒子运动的总能量;“温度”代表“热”的强度,其本质是微观粒子运动的平均动能。
一、光与热——物理学的乌云
年的4月27日,开尔文在英国伦敦皇家研究所举行了一个报告会上说:动力学理论断言,热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽,显得黯然失色了,一朵指的是以太漂移实验,一朵指的是黑体辐射问题。
一个结果是出现了相对论,一个是量子力学,最终导致了量子理论革命性的爆发,二十世纪,物理学跨越式进步了。
热有一个很常见的现象:火中的铁块会烧得通红,而当温度继续升高到一定程度,就会发出白色的光了。可是一个热的物体,它为什么要发光呢?
在隔绝空气的情况下,加热铁也是会发红的,说明这是一个物理变化。
目前的解释是:光是一种电磁波,物体辐射散热就是在辐射电磁波,电磁波的频率决定能量,频率高的能量就高,红光频率低、紫光频率高,(人眼只能看到红光到紫光这一段区域频率的电磁波)。
铁在刚烧热的时候由于辐射红外波,所以看不见铁有什么变化。随着铁温度越来越高,辐射的电磁波能量越来越强,就看到铁变红了,然后又变白(和阳光一样,不同颜色电磁波混合在一起,就变成白光了)。
这种由温度决定的发光现象,叫作“热辐射”。现在疫情防控中用来测体温的红外测温仪,就是利用热辐射来测量的。
根据经典电动力学的理论,振动的电荷必然会辐射出光子,所以热运动一定会导致辐射,温度越高的物体热运动越剧烈。
可是这个必然辐射出光子,是怎么来辐射的?
弄清了这个本质,热的本质也就有了。
二、大道至简、道法自然的“旋理论”对物质粒子的认知
现代物理学和量子理论告诉我们,基本粒子的特征:一是强烈旋转,二是有巨大能量,三是能量态,没有固定的结构。为方便,我们叫“旋子”。(相关的证明理论,我在以前的文章:宇宙的诞生和归宿、寻找暗物质、对物质的认知中详细讲解了,本篇不赘述,在文后概述一下,供参考。)
科学家们在大型强子对撞机中通过碰撞原子核,已经证明夸克(构成质子、中子的基础物质,物理理论认为不可再分)是流体液滴状,没有固定的结构。
道法自然,最自然的状态是观察到的流体液滴状,是球状。一个这样状态的“旋子”小球就产生了,“旋子”小球也可以看成许多旋环堆在一起呈球状。
一种粒子构成了纷繁复杂的宇宙,这种小“旋子”宇宙中心生产了无数个。
就这么一种,一个个的小“旋子”,拼装出了整个宇宙。
基础为能、旋转为本、大道至简、道法自然,这是“旋理论”的精髓。
一个“旋子”小球平躺着,和两个小球套合一起,组合成三角体,三角体也是自然中最稳定的立体结构,外形是不完全规则的球形,三角体可以再堆叠组合,成为物质。
三、电子及光的产生
三角体是最稳定的立体结构,粒子物理标准模型中的夸克模型也是三角体结构。
物质由原子构成,而原子由质子、中子、电子构成,构成质子和中子的是夸克,也就是“旋子”,原子中的“旋子”夸克是三角体。
“旋子”夸克,是一种高速旋转的能量态,也可以看成是一个个旋转的环,组合在一起。
这个组合是构成质子的夸克形状。
麦克斯韦将电、磁统一了起来,从至简的角度看,旋转是“旋子”本身自带的属性,旋的环因为强烈旋转,具有磁力线和电导线的作用,电和磁都是旋环的表现。
这个质子的夸克组合结构,一是非常稳定。二是旋转时切割磁(磁力线)。
用电磁学理论,“左手定则、右手定则、安培定则”,可以判断磁场和电流都是可以产生的。
用至简的“旋理论”。从直观上看,旋子是不停旋转的一堆旋环组成的。这个组合结构,旋子互相套合在一起,夸克禁闭,是稳定的,撞不开的。“旋子”体互相切割,互相切割的结果是,一个个的片断旋被切了出来。
发电机也是这样切割磁力线的,因为磁力线太小太密,不可能观察到,只能这样推理出来。
像发电机线圈在磁场旋转一样,这样切,旋环有规律地分段拼接,最后首尾相连。一是形成了振动频率不同的电磁环,二是组成了大小不一的小旋环。旋环被带出去,在外圈上聚集,成为一个个很小的电旋子,也就是电子。
这个电子产生的机制是宇宙最重要的法则,有了电子,形成了物质世界,才有了生命和人类。
能非常直观地知道,电子是一个个大小不一的振动的小旋环堆一起,组合成的,没有固定结构,电子没有固定结构是科学常识。
电子是夸克旋子组合成质子时生成的副产品。
电子在适合自己振动频率的外旋环上聚集,找到自己适当的位置和层次,不同层次的电子具有不同的振动频率。
光是怎么来的。电子环被断开,变成了振动的电磁波(光),具有一定频率的电子以波的形式飞了出去。
电子碰撞、断开,形成振动的电磁波,产生了光。
所有物质,因为相对引力小,最外围的电子都大一些,振动频率低,向内的电子小,振动频率高。
加热和高温,使物质(旋环)膨胀,达到一定程度后,电子断裂,形成光(辐射)发出去,先发出的是外围频率低、波长长的红光。再加热,内层电子断裂,发出频率高,波长短的蓝光和绿光,及紫外光。
铁的加热发光就是这个原因,包括我们近代伟大的发明——电灯,钨丝也是这样发光的。
热是构成物质的粒子“旋子”,基础为能的本身属性,在不同的温度环境中,有了不同的变化,并因本质相同,互相发生了传递和传导,包括断裂等发光发热的变化。
空间时空结构的“旋子”体是光滑的,不和电磁波发生反应,我们感知不到。
电子和光都有振动频率这个构成物质的基础,因此会发出和接收电磁波,形成辐射一样的热传递。
一:大道至简、道法自然的“旋理论”
物理规律不是创造的,是需要我们在自然中进行寻找。
老子说:道生一,一生二,二生三,三生万物。世间所有事物都要遵循于道,天地万物在道的作用下生生不息。
道法自然,宇宙用最简单的方式构成了无比繁复的世界。
基础为能,世界的本质是能量的。“真空不空”,时空中充满着宇宙空间的能量(时空结构),“能”是世界的本源。
旋转为本,宇宙本身和万物都在旋转,旋转的“旋子”组合的不同方式,将“能”组合成了暗能量、暗物质和物质。
大道至简,上帝不会列方程。“旋子”组合的形态多样性决定了世界的纷繁复杂,但其运行本质很简单,遵从“一”。
宇宙是旋转和循环的,旋转和循环是永恒的主题。
基础为能和旋转为本,是所有物质生成的前提,同时也使所有物质存在了关联。宇宙时空与世界万物是一体的,是互相联系的。
二:“旋子”特征的证明理论
1、物质由“能”构成,基础为能
一是爱因斯坦质能方程及核反应实践,质量会转化为能量释放出来,释放的能量相当于质量乘以光速的平方,将物质和能量联系起来。二是真空零点能。在量子力学中,真空并不是空无的虚空,充满着自发的量子涨落,不断有虚粒子对创生和湮灭,里面蕴藏的能量就是真空零点能。真空中两块靠得很近的金属板存在一种微小的压力——卡西米尔力,产生卡西米尔效应,无数次试验已经精确验证了这个效应。三是“狄拉克”之海理论。狄拉克认为真空中填满了负能量级的粒子,构成了真空中虚粒子的海洋。四是能量守恒定律。能量转化以及热胀冷缩等现象,生活中司空见惯。五是真空冷焊现象。两块金属放进高度真空中,将它们贴合紧密,就可以自动粘在一起,变成一块。六是构成物质的基础——夸克,是没有明确结构的,也不能单独存在。七是据科学家估算,位于质子中心的压力是中子星的十倍,而一小勺中子星的质量等于珠穆朗玛峰的重量。这么大的压力,当然粒子就有这么大的能量。八是中微子可以穿透星球。每秒钟有接近1万亿个这种粒子穿过我们每个人的身体,我们却根本无法察觉感知到。物质是可以穿透的,其根本应是“能”。九是海森堡提出的著名的不确定性原理,没有办法同时测量到粒子的位置和动量,这是能量态的表现。
2、旋转是粒子的基本属性,旋转为本
粒子自旋,是其内禀属性,这是科学证明的,自旋和运动是永恒的法则。同时,旋转也是宏观物质的常规表现。
3、时空结构“能”可以改变
时空结构的弯曲,这是广义相对论的基础,大质量物质引起时空弯曲,光通过星系中心时也弯曲。说明时空弯曲是实际存在的,是可以实现的。
时空如果强烈弯曲,就需要巨大的能量,什么能实现,黑洞。
黑洞理论已经成熟,并发布了黑洞的照片。
科学家观察到的类星体黑洞,在核心黑洞巨大的引力作用下,周围的物质在黑洞附近形成一个高速旋转的巨大吸盘,伴随着巨大的能量辐射,形成喷流,沿着磁轴的方向向两端喷射。类星体及星盘,这个活动的星系核,功率可达整个银河系的几万倍。
如果将时空结构弯曲成夸克这么小,就将相对论与量子力学统一起来了。
宇宙中心是超级大黑洞(也可以理解为爱因斯坦预言的白洞),中心的旋转和炽热,等同于大爆炸,在宇宙中心黑洞的强烈旋转下,黑洞临界面上的时空结构(“能”),一部分被卷成丝,一部分丝被旋成环,一部分环又绕成球,卷曲成“旋子”(夸克),就产生了宇宙的基本粒子。