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提 要 由相对论，从3维空间向4维时空观测系，以及时空弯曲特性的重要转变，所必然产生，但尚未解决的，可变系各种时空多线矢的具体表达、矢算，与相应 的时空“相宇”统计，而创建、发展了“可变系时空多线矢物理学”。 从而，纠正、创新、发展，现代科学大量存在的，一些尚未或不能解决，或 错误的，重大基本问题。 关键词:经典物理学，相对论， 量子场论，可变系时空多线矢物理学 1.经典物理学 经典物理学把时间看作与参考系无关的绝对参量 (即所谓“绝对时间”)，仅对空间采用3个彼此线性无关的 (对于正交系，为彼此正交的) 基矢组成的轴矢系，[基矢j] j=1,2,3，的矢量(其各分量的“模长”也都是时间的函数)和标 量表达各种物理量，以及3维空间矢算。 牵引运动引起参考系伽利略变换。 采用长度[L]为厘米、时间[T]为秒、质量[M]为克，即 CGS 单位，对各种 相同性质的物理量进行量纲分析。 由各粒子相应的3维空间运动方程，只要确定它们的初始条件和边界条件， 就可确定其相应的宏观运动轨迹。 对于大量粒子，不可能确定其各粒子的初始条件和边界条件，因而，不可能 确定其各粒子相应的宏观运动轨迹。 但可以由相应的3维空间的各热力学函数，研讨其平衡态和非平衡态的运动 规律。 还可以由3维空间的位置和速度组成的“相宇”进行统计，求得其微观的几 率运动规律，并计算得到相应的各热力学函数。 3维的代数和解析矢算和统计，就成为经典物理学必不可少的重要工具。 就已可统一表达、研讨，并演绎推导出从苹果落地到天体运行的，电磁的， 热能的，宏观和微观的，广泛的，物体运动规律。 2.相对论物理学 迈克尔逊(A.A.Michelson)实验具体表明:伽利略变换不符合光的实验结果， 引起当时物理科学界很大的困惑。 洛仑兹(Lorentz)仍用“以太”的观点，提出所谓，变换后 “长度收缩、时钟变慢” ，而导出了洛仑兹变换，能适应相应的观测结果。但因，仍不能证明“以太”的客观存在，而且，还有诸如孪生子佯谬等，许多悖论，而不能自圆其 说。 直到爱因斯坦(Einstein)的狭义相对论，采用4维时空的闵可夫斯基矢量，表达物体的位置，无需所谓“长度收缩、时钟变慢”，而自然地导出洛仑兹变换， 才圆满地解决了这一问题。 这就彻底打破了“绝对时间”的错误概念，将经典物理学3维空间的矢量改变为4维时空的闵可夫斯基矢量，而3维空间的伽利略变换被4维时空的洛仑兹 变换取代。 经典物理学，只是当物体运动的速度与真空中3维空间的光速相比，可以忽 略，的低速近似。 广义相对论指明:由于非惯性牵引运动系 (各牵引运动系之间有相互作用) 中时空的弯曲特性，通常欧基里得平直时空的闵可夫斯基矢量已不适用于时空中 的各点。 通常就不得不放弃使用矢量，而采用曲线坐标直接表达时空各点的位置。 爱因斯坦找到数学中已发展了的黎曼空间微分几何、张量运算作为工具，利用黎曼时空“度规张量”的各“元”作为参量，类比由库伦(Coulomb)静电定律转变到马克斯威尔(Maxwell)方程组的变换规律，建立相应的运动方程。而由 牛顿 (Newton) 引力定律转变为爱因斯坦(Einstein)引力场方程。用以处理一些按牛顿理论与实测结果显著偏离而长期未能解决的(例如;水星近日点的进动);或者分别按两种理论，其结果有显著差异，且可提出实测检验比较的，精细天体运 动引力问题 (例如;光子在引力作用下频率的红移和运动方向的偏折)。 后经实测检验，都表明:即使计及狭义相对论的效应，如果不计及时空的弯曲特性，是都不能正确求得大时空范围内非惯性牵引运动系的运动规律，而创建 了广义相对论。 而以上3个问题的实测验证都证明了广义相对论的正确性。它们也就成为广 义相对论的“3大验证”。 近代还由实验卫星(LAGEOS 1 and 2),直接观测到地球引力在其附近空间造成的弯曲。从而，充分证实了它的正确性，并使人们对时空特性有了更加全面深 入的认识。还为发展天体物理和宇宙学奠定了基础。 3.相对论引起物理概念的重要变化 由于对包括高速(即:其速度与真空中3维空间的光速相比，不可忽略)的物体，须将3维空间的位置(从原点到粒子中心)、距离(从一粒子中心到另一粒子 中心)矢量改变为4维时空空间位置、距离矢量的闵可夫斯基矢量。 其“时轴”分量是 虚数符 乘 3维空间光速 乘 时间，t:ict。 所谓“虚数符”就是:(-1)^(1/2)，即-1的2次根式，表示出-1的根式， 相应的数就是不同于实数的另一种数，“虚数”。 当物体有了运动，就有相应的牵引位置的改变，而有相应的参考系变换，这种牵引运动是惯性的。按惯性牵引运动，不同参考系的位置矢，可由相应的牵引速度矢各方向余弦正交、归一矩阵的洛仑兹变换表达，因而，动量矢量由p[矢] 变换为p’[矢]，相当于:m’=m/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。 其中，v(3)是3维空间的惯性牵引运动速度， c是3维空间的光速。只是 当3维空间速度=0时，才是m’=m0，即:静止质量m0。 表明:物体的运动质量，m，应表达为运动质量公式: m=m0/(1-v(3)^2/c^2)^(1/2)。 因所有粒子运动质量必是有限的正值。由运动质量公式，可见: 对于一切静止质量m0不=0的粒子，必有v3对于光子，即:v3=c，则必有m0=0。运动质量m=0/0，仍有意义，但其数值，就需利用大量同种光子统计效应的波长或频率求得，即:运动质量m=h频率/c^2，动能E =h频率，动量矢量p[矢] = (h频率/c) [矢]。 具体区分了这两种不同的粒子。 而且，出现了0/0，这样的“数”的问题。 4维以上矢量，就与3维矢量显著不同，可产生各种相应多维的高次、线的多线矢。而强力和弱力就是与4维的1线矢，引力和电磁力，不同的，12维的 22，1线矢。 运用到电动力学，虽然，尚未给出4维时空的代数和解析矢算，但已可分析得到:马克斯威尔方程组、洛伦兹力等电动力学方程，都是4维时空电磁势1 线矢的解析矢算结果。 而使电磁理论更为系统性和美化，并能揭示电磁运动的实质是带电粒子4维 时空运动的统一表现。 在各种作用力同等作用下，粒子有不同的能级，当电中性粒子由高能级向低能级跃迁，就发出声子;当带电粒子由高能级向低能级跃迁，就发出光子，当物体吸收声子，中性粒子就由低能级向高能级跃迁;当物体吸收光子，带电粒子就 由低能级向高能级跃迁。 声子的静止质量也=0，其运动质量仍能由其相对论运动质量公式表达，但其中的光速应改为相应的声速，a，而且，其数值，就需利用大量同种声子统计效应的波长或频率求得，即:运动质量m=h频率/a ^2，动能E=h频率，动量矢量 p[矢]=(h频率/a)[矢]。 声子只能在实物介质中，而不能在真空中，运行。 声子或光子在不同介质中运动，是被介质的原子或分子，吸收再辐射的过程， 因而，有不同的运动速度。 大量声子或光子的统计表现，具有波动性，干涉、绕射等现象只能由波动解 释。 物体在介质中的运动可以超过相应的声速。物体的超声运动将在介质中产生 激波、音障、热障等。 时空位置矢量的模长就因: 当空间距离远大于时轴距离，-(ct)^2<>r(3)^2，r(t)^2~ -(ct)^2就是 “近程”，的非常重要概念。 同时满足远程和近程条件的r(3)/t即有:r(3)^4-(ct)^4=0， r(3)^2-(ct)^2=0，则有:r(3)~ict、r(3)~-ict、r(3)~ct、r(3)~ct。 光速是3乘10的8次方米每秒，c=3乘10^8/秒，1纳米= 10^(-9)米， 即有:t/ r(3)~-i3纳米、t/ r(3)~i3纳米、t/ r(3)~3纳米、t/ r(3)~-3纳米， 是:正、负，实或虚数的纳米。 而相应的各种力，都是r(t)^2的函数，因而，在t/ r(3)为正或负，实或虚数的纳米时，大于和小于它的作用范围会发生远程和近程作用力的显著变化。 这就是，比纳米尺度大和小的物体，性能发生显著变化，的根本原因。 激发态粒子，由t/ r(3)，经一定的弛豫时间，t，达到相应的尺度，会自发地产生相应的弱力，在其作用下，发出相应的光子或声子，成为非激发态粒子， 或分裂为相应的两个粒子。这就是弱力作用的机制和原因。 电子的直径是10^(-15)m数量级。中子和质子的直径是差不多的，约为10^(-16)m数量级。以最小的氢原子为例，其核外电子的最小轨道半径 约为 10^(-11) m数量级。 因此，纳米尺度小于所有的原子，在此尺度只能是:电子、中微子、各种介 子、超子、质子、中子、核子，等之间的相互作用。 这些，对于各种粒子的相互作用，都很重要。 从而，更广泛、全面、正确地认识到物质的力、电磁、声、光等问题。 (未完待续) |
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