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质量再认识(二)

 能子源 2021-12-31
                             第二篇
上一篇文章通过质量的概念、质量的形成和质量的属性阐述了质量,本文继上篇文章通过质量的可塑性和低速性,进一步揭开质量的真面目,文章内容所述为能子源个人观点,不成靓文,就当消遣。

质量的可塑性
一、质量增加原理
经典物理框架下,物体的质量不变是相对论的一种近似结果,在爱因斯坦相对论中物体的质量m,是随着物体运动速度的大小变化而改变的,即物体的质量m=m0/√(1-v²/c²),其中m0为物体静止时的质量。这个等式只能说明物体质量与物体运动速度的数量关系,但质量和速度并没有因果关系,即质量的变化并不是因为速度的变化本身导致的,质量不能凭空产生或消失;当然速度的变化也不是因为质量的改变引起的。速度的改变是由物体受外力的原因,这是众所周知的事,而质量的变化又是根源于什么呢?

相对论质量等式m=m0/√(1-v²/c²)表明,物体的质量随着其速度的增大而增大。所以牛顿第二定律原始表达式F=dP/dt,可进一步写成F=ma+vdm/dt 。根据这个等式可知,外力作用于物体并使物体加速运动的同时,物体的质量也增加了。这种情况下,我们就说外力对物体做了正功。外力做的正功,一部分加大了物体的速度,以增加物体的动能,即物体的运动能增加了;另一部分增加了物体的质量,即物体的存在能增加了。这就是说,物体质量的增加是外力做正功导致的,即受力物体增加的质量是施力物体减少的能量转化而来的。这样就很好理解,它既符合能量(质能)守恒定律,又与物质的存在相融洽。

能量守恒定律不用说大家也明白,物质的存在在此简单地说一下:能量和质量是物质存在的形态,二者可相互转化;物质以运动的状态存在于宇宙时空中,在运动中不断改变其存在形态,同时改变着宇宙时空(前面一些文章中有相关内容)。由于施力物体的一部分能量变成受力物体的质量,所以物质的存在形态发生了转变,同时质量的增加必然会引起时空曲率的变化以及宇宙其他性能的改变。但值得注意的是,这个施力物体可能是看得见摸得着的具体物体,也可能是能量场、暗物质,还可能为宇宙中其他神秘的物质等等。

二、增量有限性
质量虽然可以增加,但不能无限的增加。因为相对论不允许,能量守恒定律也不允许有一个无限增加的质量。随着速度的增大,越到后面物体运动的速度和质量都越难增加了;换句话说,越到后面物体需要增加速度的条件越苛刻、越难以满足。其一,质量越变大,惯性就越大,这样物体受同样大小的力获得的加速度就越小。其二,宇宙中也不可能给某一物体永久的推力,使其源源不断地获得能量而加速。话说回来,即使在宇宙总质能守恒的范围内,持续的给予某一物体能量使其一直加速运动,到最后这个物体也会由于运动和存在的双重量变引起质变,最终转化成能量形态(如光子等物质)或以黑洞的形态走向奇点(奇点内没质量),从此此物质质量不复存在,更谈不上质量的增加。其实这个假设的两种结果难以实现,原因是在现实的宇宙中不可能源源不断的给一个物体提供能量,使其质量不断地增加。有人说,“随着物体的运动,质量转化成能量可以理解,但你的假设也可能存在。因为宇宙空间膨胀带动物体运动,一直膨胀的宇宙可以一直给物体提供能量,从而能让物体质量持续增加”,真是这样吗?

宇宙时空的膨胀也需要能量,现在物理界普遍认为是暗能量提供的推力。暗能量推动宇宙加速膨胀,进而带动宇宙万物抗衡万有引力,现在的状况是膨胀占主导因素。即使物体自己不动,它也会随着宇宙的膨胀一起运动,这就等同于时空膨胀为物体提供了一个外力,所以物体在没有其他外力(时空膨胀除外)的作用下,也可以随着宇宙时空的加速膨胀而加速运动;而现在的实际情况是,宇宙万物在时空膨胀和宇宙总的万有引力抗衡下,随着时空膨胀加速运动。物体随着时空加速运动并不能认为物体就一定做加速运动。下来分两种情况加以说明:

第一,通过举例先说说物体运动和宇宙膨胀同步的情况,这时宇宙膨胀力相当于静摩擦力。我均匀缓慢地把一根松紧带拉长,其上面等距离的依次三点A、B、C匀速远离,但从A看C的速度大于B的速度,即松紧带上每相邻两点的速度相同,但离某一点(A)越远的点,其相对这点的速度越大。宇宙膨胀的原理类似松紧带的拉长,但实际过程比这复杂的多。所以说即使宇宙空间加速膨胀,天体物质在和宇宙膨胀同步的情况下也可以做匀速运动,即物体随宇宙加速膨胀和物体加速运动不是一回事。

第二,物体运动和宇宙膨胀不同步,二者有相对滑动时,如果物体速度大于时空膨胀速度,就是物体给宇宙时空能量;而当宇宙膨胀速度大于物体运动速度,膨胀才赋予物体能量,但就单从赋予能量的角度来说,物体运动速度不能大于宇宙膨胀速度。如果不能理解,就回忆一下中学物理传送带的问题。另一方面,现在宇宙虽然膨胀,但膨胀速度很小。有人说,宇宙远处的退行速度可能大于光速。即使是这样,也不能说宇宙膨胀速度就大于光速。原因是宇宙膨胀像上面拉长中的松紧带一样,远处的点速度很大,但相邻附近的点速度很小。所以一方面,膨胀速度小的宇宙空间,不会使物体获得大的速度;另一方面,即使宇宙膨胀拉动物体加速运动,但物体运动和宇宙膨胀不同步时,物体的加速运动也不等同于物体随宇宙膨胀的加速运动。故,不管物体运动和宇宙膨胀同步还是不同步,物体都不能因为时空膨胀而让自己的速度变得非常大。
总之,其一,物体的质量可以增加,但增加的质量是从别的地方转化而来,而不是凭空产生。其二,物体质量的增加是有限的。其原因是要么现实中速度难以变得很大;要么速度加速到非常大,但最后由于量变引起质变而质量转化成能量。两种原因都有可能,但就目前从天体质量看第一种可能性大一些。

质量的低速性
一、超光速物质
依据爱因斯坦相对论可知,真空中的光速是所有物体的极限速度,即宇宙时空中的任何物体的运动速度都低于光在真空中的速度C。切记是物体的极限而不是物质的极限。宇宙大爆炸理论认为,宇宙由一个体积无限小的致密能量奇点爆炸形成。在爆炸开始的瞬间,宇宙中只有能量,继而是一片粒子汤,然后才出现了质量等宇宙天体万物。在现以认为的基本粒子出现之前,宇宙能量是以超光速运动,这是由宇宙大爆炸理论的暴涨阶段的性能决定。有人可能会说,宇宙膨胀是宇宙时空本身在膨胀,所以暴涨阶段是空间的膨胀,不是物质能量的运动。我不这么认为,因为宇宙膨胀即使是时空本身的膨胀,但时空的膨胀根源于物质的运动。物质是因,时空是果,物质的存在才有时空的出现,物质的运动和存在的变化才有时空的膨胀和改变,宇宙是物质的,时空是物质存在和运动诞生的(揭开宇宙外的神秘面纱中有相关阐述,以后有关文章也将会有详细的解说)。故,物质运动导致时空膨胀,时空膨胀可带动物体跟随运动,当然引力也可让物体运动,只不过一者是发散运动,另一者是收敛运动。

前面说宇宙万物在时空膨胀和宇宙总的万有引力抗衡下,随着时空膨胀加速运动,但物体随着时空加速运动并不能认为物体就一定做加速运动。现在又说时空的膨胀根源于物质的运动,宇宙暴涨阶段的运动说明,那时的能量物质的运动是超光速的状态。这不矛盾吗?当然不矛盾。我们再回忆一下拉长中的松紧带,然后我们在松紧带上放上少些轻一点的物体(轻物体容易做实验),松紧带的拉长是松紧带自身物质的运动导致的,这与松紧带上面有没有物体、有什么运动状态的物体没关系;但松紧带在拉长的过程中可以带动上面物体的运动等等。如果松紧带的拉长是宇宙空间的膨胀,那么松紧带自身的物质就是暴涨阶段的能量物质,上面的物体就是宇宙空间膨胀中的天体星系等物体。所以说物质导致空间膨胀,空间膨胀又可以带动另一些物质运动。这个例子的缺点是,松紧带的拉长是松紧带以外的人为因素;而宇宙空间的膨胀是宇宙自身物质原因,它并不是起源于宇宙外面的作用;但这个缺点并不影响对矛盾问题说明。

二、质量低速原理
相对论的光速极限,只是对有质量的物体而言。对于质量外的物质没有光速限制,即没有质量的物质可能比光速慢,也可能比光速快,甚至可以快的很多。比如暴涨时的宇宙能量物质;即使是现在也有我们不知道的物质,其速度可能远远大于光速。

有质量的物体为什么有光速的极限?这要从质量的形成说起(见上一篇文章中质量的形成内容),有质量的物体由名叫实子的粒子形成。物质在形成质量之前以能量的形态存在,能量以超光速的运动状态高速运行,这高速的能量在宇宙暴涨末期,通过时空质能机制和物质耦合机制,形成实子和原初能量场,这标志着滞胀阶段的到来。能量场形成实子,继而形成了有质量的形形色色物体,在这形成的过程中,物质的运动能一部分转化成时空的势能,即时空能;另一部分转换成物体的存在能,包括质量在内的物体能量,但物体的存在能除了运动能的转化而来外,还有能量转化来的原存在能;还有一部分运动能保留了原动能的运动性。另外质量可能和时空涨落机制也有黏性,时空场并不是一成不变的,它存在扰动、有涨落现象,当质量经过涨落的时空场时,二者之间就像胶水一样存在黏性;即使时空场一成不变,当质量划过时也存在类似摩擦一样的阻碍,除非时空场是绝对光滑刚性的场。这样的综合转化过程,不仅仅把速度减慢了,而且减到了光速以下;如果没有减到光速以下,就不足以束缚成物体质量的形态;反之如果物体以光速或者超光速运动,物体就不能再以质量的形态存在,这时质量已经转换成纯能量的状态,这也是上面为什么物体不能一直加速使其质量持续增加的一个原因。所以有质量的物体必须低于光速运动,但低于光速的物质不一定是有质量的物体,即光速是有质量物体的极限速度。

质量综述,质量是物质存在的一种形态,质量的多少表征物体所含物质的多少,这个物质指狭义的形成实物粒子的实子。广义的宇宙物质以能量或质量的形态存在,以运动的方式演化宇宙时空;物体是宇宙奇点大爆炸在滞胀阶段形成实子后,耦合而逐步形成的质量形态。质量有惯性、万有引力和弯曲时空的属性;质量也存在可塑性和低速性。正所谓,能量沉积质量,泽聚斑斓时空,七彩天宇荡漾。相互作用,人向奇点翱翔。能子源版权,违之必究!

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