物理学范文

物理学范文第1篇

关键词: 惯性；存在；时间；空间

惯性是经典力学中的一个基本概念，同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念，并且惯性 问题 也是经常被物理学界讨论的一个话题（1）。可是，尽管经典力学经过了漫长的 发展 时期，大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性（2），本文试从几个方面对惯性进行了讨论，望引起大家的共识。

一、惯性的意义

大家知道，惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质（3）。一个物体，只要不受外力作用，原来静止的就会一直静止下去，而原来运动的则会一直作匀速直线运动。这里的问题在于：惯性是否是物体的性质？依据牛顿第一运动定律，任何物体均具有惯性。因而，看来惯性不是被研究物体的性质，因为这一性质是一切物体所具有的，也就是说它与物体的个别特征无关。因而，惯性只能是存在的一个特征，是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说，它是存在于物体周围的一种条件，一种约束。

二十世纪初，德国数学家诺特尔（4）证明了：空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。事实上，物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。因而它与个别的特殊研究对象无关。惯性不是个别存在物的性质，个别存在物只是惯性的显现者，惯性的本质与个别存在物的特性无关。从而我们就不能用反映个别存在物性质的量（例如质量）来测度惯性。因为惯性作为存在的一种显现，并无大小可言，它只是存在之状态的表达。

二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关

通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由：质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化，物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领：在最相似的物之间，错觉说着最巧妙的谎；最小的罅隙是最难度（5）。因而惯性与物体的质量无关。倘若惯性与物体的质量有关的话，则我们也可以说力与惯性也有关系。因为对于相同质量的物体而言，力越小其运动状态就越难改变。因而，也即力越小物体的惯性越大。事实上，在惯性概念发展的最初时期，牛顿就将惯性与力进行等价的思考，当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。如果要说质量与惯性确有联系的话，作者以为也只能从这样的一个视角来看：惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。这是因为，根据广义相对论，空间的性质是由天体质量的分布所决定的。至于时间，自从奥古斯丁（6）提出“什么是时间？”以来，人们还没有认清它的真面目，也因而从更深的层次上而言，人们只认识到什么是惯性而还没有搞清惯性是什么。

惯性不是一种由个别物体自身所具备的原因（诚然，所有物体均会表现出惯性），它不是我们的一种吃力的、需要支撑的、痛苦感的反映，事实上，它是存在之美感的绽开。因而“惯性是物体对任何改变其运动状态的外来作用的阻抗的性质”（7）这样一种说法就是不当的。因为这一注释还是从对牛顿第二定律的基本 分析 而来的，在这一注释中已经隐藏了牛顿第二定律及对惯性与物体质量等价的认同感。其实，惯性是一种令人十分安全的、舒适的、和谐的存在之性质，它使物体的存在行为非常简单，而人们也往往由于常见到这种存在的简单性而忽视了它的深层含义。静止的永远静止，运动的永远作匀速直线运动，惯性就是将存在如此单调而重复地显现在人们眼前。凡是背离了这两种物体的存在情况而用惯性去解释其存在原因的，作者以为均属一种不当的诡辩行为。可是这种诡辩行为不仅麻木了人的脑神经而且充斥着各种各样的教科书（8），我们来看一些下面的例子。

例1．惯性也有不利的一面，高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成 交通 事故。所以，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。（9）

在这里，不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大？略作思考，读者就可判断出是由于后者。将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。而发生交通事故的真正原因是，由于车辆质量较大，而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小，不能使车辆很快地减速，从而在短时间内停下来。倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大，那么作者认为还是可以在一定的时间内制动车辆的。

并且，这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。这对于初学者来说是一个很大的误导。

例2．把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下，斧头就牢牢地套在斧柄上了，这是什么缘故呢？（10）

通常标准答案是这样的：开始斧头和斧柄同时向下运动，当斧柄遇到障碍物时突然停止，而斧头由于惯性保持原来的运动状态，这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。

事实上，斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移，而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种（克服一定力的）运动，因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。当以斧柄为参照时，实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系，它相对于惯性系有一个向上的加速度。因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”，正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移，从而使斧头在斧柄上套牢。如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题，那么可以这样认为：虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力，但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能，正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。所以从效果上看，一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移，二是斧头与斧柄的接触面上在发热。

如果仅从动力学的角度来看，斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作用时间（或所通过的位移）所共同决定的，也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化有关。斧柄在“水泥地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大的动量变化率，从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。但是，虽然这个惯性力构成了斧头套牢在斧柄上的直接原因，可严格地说，斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力及斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时间也大有关系，因而，撞击“几下”也是一个非常重要的条件。

例3．小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被档板制动时，车上的木块向右倾倒。这是怎么回事呢？（11）

教科书上的答案是这样的：小车突然停止的时候，由于木块和小车之间的摩擦，木块的底部也随着停止，可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态，所以木块向右倾倒。

事实上，本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。若以地面为参照物，小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩，从而木块向右倾倒。若以小车为参照物，小车被档板制动时已是一个非惯性系，作用在木块（重心）上的“惯性力”对木块的底端也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。

需要指出的是，在上述例2和例3中，斧头在斧柄上套牢和木块在小车上倾倒已是一个涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。其中例2是非惯性系中的质点动力学问题，而例3则是非惯性系中的刚体动力学问题。可是，在非惯性系中，我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立，从而也失去了此两例的代表意义。也就是说，这两个例子不仅是不准确的解释而且是不适当的例子。在涉及惯性的问题上我们必须分别那些是属于惯性现象，而那些则不属于惯性现象——即为动力学现象。牛顿的例子，毫无疑问是正确的（12），但我们许多的物理学工作者却将惯性对事物的解释范围作了相当随意而并不恰当的扩展或扭曲。其实在讲述惯性时，用不着举更新鲜的特别例子，倒是需指出惯性使我们对事物常态的存在方式太熟视无睹了。这里问题的关键在于，惯性不是使物体改变运动状态（使火车制动、使斧头套牢在斧柄上、使小木块倾倒）的原因。严格地说，这些原因和物体的惯性无关，只和力有关，而至于火车制动得及时不及时，斧头套在斧柄上牢不牢，小木块倾倒得快不快，则不仅与力有关，还和物体的质量、形体、初速度有关。但即使如此地与质量和初速有关却也与惯性无关。

惯性，这个我们通常认为是由物体内在因素决定的性质，其实是物体存在方式的一种条件性：“试取汽车为 参考 系统来研究‘当汽车急剧刹车的时候，车中乘客有向前倾倒的倾向’这个问题，在汽车急剧刹车前，相对于汽车而言，乘客是静止的，在汽车急剧刹车时，乘客突然向前倾，这就是说，以汽车为参考系统，乘客由静止而突然向前倾，并不保持其静止状态，并不表现出惯性”（13）。这个条件就是：物体要表现出惯性，它必须处于惯性参考系中。而“事物的存在顽强地延续维持不变,无论运动是快是慢抑或停止。”（14）也只在惯性系中才成立。在研究物体的运动学与动力学问题时，惯性系总有着特殊的地位。可是，这个特殊地位的存在并不单单是人类抽象理性的功劳,并不是人类贪懒和间集化的一个报应，惯性系的存在有其形而上的基础： 自然 之美的呈现及人对自然之美呈现体认的同一性。如果没有了存在的时间均匀性与空间对称性，我们选取的相对于地面作匀速直线运动的参考系对研究动力学问题而言也就将成为一个畸形的怪胎。惯性系不仅在 计算 上向人类提供了联系物体的相互作用与相对运动的便利方式，其更根本的是它使人与存在的关系成为审美性的。惯性定律给我们的启示是：存在是美的。而惯性系则是自然对人的一个馈赠。也因而，我们应当从审美的视角来看待惯性，而不应当将它看成一个恶魔或一件便宜货。

所有的老师都要求学生不要把惯性与惯性定律混为一谈，可是当我们的老师用动力学的观点来看待惯性——也就是说，把惯性与牛顿第二定律混为一谈的时候，对学生的这一期望是合适的吗？其实这是一个误区：当教完一些物理学的基本概念与规律以后，就要求学生用它们解释自然现象。事实上，物理学中有些基本概念与规律不是要求我们去解释自然现象，它没有这个功能，它只是告诉我们要去感受些什么，它提供给我们的不是一种推理的方式，而是一个判断的原则 ：它促成我们的判断更接近于自然之美的呈现。

三、惯性定律与牛顿第二定律的关系

当物体所受的合外力为零时，从牛顿第二定律可知物体处于静止状态或作匀速直线运动。可是，仅依据这一点却不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例。因为这两个定律的论述对象其实是不一样的。牛顿第二定律的研究对象是一个物体，而牛顿第一定律论述的是整个存在的性质。惯性——这个任何物体均具有的性质其实不是我们的个别研究对象所具有的性质，因为这个“任何物体”，包括了天地间的万物，而万物的总称（15）即是宇宙：“四方上下曰宇，古往今来曰宙”.也即任何个别的物体都不可能无条件地具有惯性：惯性是存在的特性，是存在着的时空的特性，是宇宙的特性。

其次，牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律，而牛顿第一定律却与个别物体的因果性无关，它是存在之状态的表述，它的表述是与具体的特定的时间无关的、瞬时性的。正是这种非时间性（16）构成了牛顿力学的本质特征。也正是牛顿第一定律所成立的时间均匀性与空间对称性构成了惯性系的特殊地位，从而使我们可以在牛顿第二定律的意义上来研究物体的动力学关系。因为毫无疑问，物体的运动性质和规律与采用怎样的空间和时间来度量有着密切的关系（17）。由此可见，不仅牛顿第一定律不是牛顿第二定律和特例，恰恰相反，现行的动力学规律正是牛顿第一定律所揭示的存在之性在具体的个体事物上的展现。惯性定律比牛顿第二定律具有更强的基础性。也就是说，正是惯性现象，构成了牛顿动力学所以成立的操作平台。由于物体在不受外力作用下保持其速度不变，因而物体运动速度的变化才跟物体的受力相关。

最后，牛顿把惯性定律放在三个运动定律的首位也是与其对自然的信仰因素有关的。因为在文艺复兴之前的绝大部分思想家继承了亚里士多德关于物体运动内在决定论的观点。但在牛顿看来，基本的物质粒子完全是惰性的，没有任何自发的运动，而电、磁、光这些‘非物质’的力量则成为神在自然中的行动的载体（18）。也就是说，惯性定律内隐含着牛顿否定亚里士多德运动观的内在目的论从而建立新力学的形而上基础。

四、惯性与具体物体的质量无关

从上面的讨论可以看出：“质量是物体惯性大小的量度”这个论题，在几个角度去看都是错误的。第一，质量不是物体惯性大小的量度。个别 研究 对象的质量与其所揭示的惯性毫无关联。因为这两者从数量上来看是一对无穷大的关系，从 内容 上来看是个体与存在的关系，在它们之间，人类的理性不可能找到逻辑上的因果链。第二，“物体（的）惯性”这样的说法缺乏依据，因为惯性不是物体的性质。物体只是作为惯性的表现者而存在的。第三，“惯性（的）大小”这样的说法也缺乏依据，因为惯性没有大小，惯性只是存在的一种表达方式，一种特定状态的显现。第四，既然惯性并无大小，我们也不可去进行量度，事实上，任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系，因为这一函数关系并不存在，它只是人们的一个虚假的逻辑推测，谁也不能证明质量与惯性成正比或不成正比 ，更不能得出它们之间的比例系数，因为这些关系均是虚假的。因而，物 理学 界流传的物体的惯性等于它的质量（19）只是人们一个随心所欲的错误言说。

由于物体质量与惯性无关，所以，将牛顿第二定律中的质量称为惯性质量就是不当的，质量的确对物体运动状态的改变有一种象力一样的阻抗作用，质量在改变物体运动的状态上而言似乎有一种“消解”、“抗拒”力的性质。因而作者认为可将现行的“惯性质量”改称为物体的“抗性质量”。正如牛顿所说：“物体只有当有其他力作用于它，或者要改变它的状态时，才会产生这种力。这种力的作用既可以看做是抵抗力，也可以看做是推斥力。（20）”因为质量与物体运动状态的变化快慢有关，它事实上具有动力学特征，当一个物体的质量大时，它对运动状态改变的阻抗能力就越大。

从逻辑上而言，我们只有将惯性从物质的内在因素中解除出来，才能完全地克服牛顿 时代 的机械论 自然 观与牛顿第一运动定律之间存在着的深刻矛盾。也就是说，这样才能使牛顿第一定律恰如其分地建立在由文艺复兴所形成的机械论而不是亚里士多德的目的论的形而上学基础之上。

五、惯性定律的表述方式

牛顿第一定律是动力学定律的基础，但它本身并不表征物体的某种动力学性质，它是关于人类体认自然之美、自然之和谐的陈述。据于上面的论述，对牛顿第一定律的陈述方式作以下的要求是并不过分的：反映时间的均匀性，空间的对称性，及自然之美对人的呈现。可是，现行的许多教科书中对牛顿第一定律的陈述是很不一致的。当然，这种不一致性用老眼光来看是无伤大雅的，但以今天的眼光来看，这种差异性就成为值得商讨的了。

例如：一个物体，如果没有受到其他物体的作用，它就保持自己的静止状态或匀速直线运动状态（21）。这样的陈述可能离惯性定律的本义较远，因为这一陈述的方式是在动力学的维度上来进行的，陈述的对象是“一个物体”。这和牛顿第二定律的研究对象是一致的，这样方式的陈述毫无疑问地可以把惯性定律认为是牛顿第二定律的一个特例，因为“如果没有”这几个字就表达了陈述事件的某种特殊性。

另外一种常见的陈述方式是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（22）这样一种表述比前一种完整多了，它几乎就是牛顿的原义，但这里的“一切物体”应当换成“任何物体”（23）。因为在此论述中的“任何物体”实际上是对一切物体的否定，而“有外力”应当换成“其它物体的作用”，因为惯性定律是不涉及力的，操作意义上的力这个动力学的基本概念与惯性无关。

作者试着这样来陈述惯性定律：存在着的宇宙有这样一种性质，它使任何物体在没有受到其它物体作用的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。或许，这样的一种陈述方式是较明晰的陈述方式，它强调了惯性与惯性的表现者（个别研究对象）的严格区分，这个陈述的主语是性质，这样的陈述才可称为关于“惯性”的定律。而我们也应当将惯性定义为：使物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。

六、人们误解惯性的来源

人们在惯性 问题 上所犯的错误认识，既来源于 历史 上人们对于和惯性概念相联结的力与物体运动关系的一贯表达方式，又来源于牛顿的表述与对于牛顿力学理解上的偏差。“事实上，牛顿似乎注定要被人误解”。（24）

在牛顿所陈述的第一定律中：（25）“每个物体都保持其静止、或匀速直线运动的状态，除非有外力作用于它迫使它改变那个状态（every body persists it's state of rest or of uniform motion in a straight line until it is compelled by some force to change that state.）”。牛顿对“除非有外力作用于它迫使它”作出了对应的理解，即认为保持其静止或匀速直线运动状态的物体是由内部原因的，这个内部原因即称为惯性：“vis insita,或物质固有的力，是一种起抵抗作用的力，它存在于每一个物体当中，大小与该物体相当，并使之保持其现有的状态，或是静止，或是匀速直线运动”。（26）在牛顿时代，作出这样的判断是无可厚非的：“一个物体，由于其物质的惰性（现称惯性——译者注），要改变它的静止或运动状态就极其不易。因此这种固有的力可以用一个最确切的名称‘惯性’或‘惰性力’来称它。”（27）因为在牛顿时代是无法判定惯性的本质的。从牛顿的这一段话我们大致可以判断出，他几乎是在第二定律的意义上来领会惯性的，因而他才认为（惯性）大小与该物体的运动和质量有关。

这一观点可以追踪到亚里士多德，它 影响 了包括牛顿在内的一大批 科学 家的思维方式。在牛顿之前的开普勒也就惯性说过（29）：“如果天体不赋有类似于重量的惯性，要使它运动就不需要力，最小的动力就足以使它有无限的速度，但由于天体公转需要用一定的时间，有的长些，有的短些，因此非常明显，物质必须具有能说明这些差别的惯性”；“惯性，或对运动的阻力是物质的一种特性，在给定的体积中，物质的量愈多，惯性愈强。”由此我们也可见，在开普勒那里已经有惯性等同于力与质量的观点了。

从上面的论述可以看出，人们对于惯性的错误理解主要是由历史原因所造成的，这个原因主要在于：人们普遍地认为事物外在的状态是有其内在原因的。当人们在物体之外找不到令人信服的可感觉的原因的时候，就只能把它归因于物体的内部。牛顿将惯性归因于物体的内部，把惯性看成阻碍物体改变其静止或匀速直线运动状况的内力，他假设的惯性非常接近布里丹的冲力——即：惯性作为一个内力，在缺乏外部动力或阻力时，会引起无定限的直线运动（30），另一方面，牛顿的惯性观又来自于他对古希腊关于自然具有灵魂观念的继承，我们可以从他的著作中强烈地感到，他具有自然界的物体与人一样会在受到作用时产生反作用这样一种强烈的思想意向。显然，在 现代 人看来，自然界的物体是与人具有本质区别的。

在牛顿以后，欧拉则将牛顿关于vis insita 的比较隐晦的注释作了同牛顿之前的有些科学家的直感一样的有一定危险性的表白：“惯性是物体保持静止或保持匀速直线运动的能力．．．．．惯性的大小与质量成正比例。”（31） 可是现在看来，这种危险性中是带有错误的。从那以后到现在，人们对于惯性的理解基本上是庸俗性质的。随着现代物理学的 发展 ，特别是诺特尔之后，我们可以认识到使物体保持静止状态或匀速直线运动状态的原因并不在物体的内部、也跟力无关，而是由于物体所处的时间均匀性与空间对称性。也就是说，我们必须对牛顿意义上的惯性作出更开放性与发展性的理解，牛顿的vis insita（惯性是一个消极的本原，靠此本原物体维持它们的运动或静止，按照作用力的大小接受运动，按照受到阻力的大小抵制运动。（32））可以深入为两个层面的结论：在没有外力的作用下，一个物体，它能保持静止状态或匀速直线运动是由于惯性，即时间均匀性与空间对称性；在同样大小的力的作用下，一个物体它的运动状态较难改变是由于它的动力学特性——抗性，即它的质量较大。

参考 文献 ：

物理学范文第2篇

[摘 要]:物理课改的目的是通过对必要的物理基础知识的学习，发展个性、树立思想、掌握方法、培养素质、提高能力。笔者以为，认识物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的保证。

[关键词]:物理学 探究 能力

物理课改的目的是通过对必要的物理基础知识的学习，发展个性、树立思想、掌握方法、培养素质、提高能力。“物理难学”是学生的普遍认识。怎样才能学好物理呢？笔者以为，认识物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的保证。以下是笔者结合自身教学实际，关于怎

样学好高中物理的看法。

一、关于物理学思想

何谓物理学思想，物理学思想就是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。这种思维活动是人的一种精神活动，是从社会实践中产生的。其内涵包括了物理科学本身的发展建立、物理学家的探索精神和研究方法以及我们学习物理的思想过程。狭义地说，就是学习物理过程而形成的符合物理体系、物理规律和物理逻辑、物理方法的结果。学会用物理思想去分析、解决物理问题。

我们认识物理学思想就是要尊重客观事实，遵循自然规律。物理学是不同于其他学科的一门自然科学，就中学物理而言，它是以观察和实验为基础的学科。物理学有它自己的特点，通过了解物理学的发展历史不难知道，所派生出的物理学体系无不来源于自然，来于实践。它是自然界客观存在的东西，又与生产、生活息息相关，与社会发展密切联系。由此所起的作用是显而易见了。“物理”即事物的内在规律。我们只有认识和掌握了物理规律，才能更好地认识自然，改造自然，创造美好社会为人类服务。

认识物理学思想是学好物理的前提，因此，我们在学习物理过程中，始终要领会物理学思想，并能逐步转化为自己的思想。掌握科学方法，提高解决物理问题的能力是极其重要的。我们在了解物理学发展史的同时，不仅要学习物理学家的精神，而且要学习他们研究物理的方法。努力汲取物理学家的精华，推进物理教学的改革。

高中物理教学中的物理思想主要有：

1.观察、实验探究思想；

2.数据图象处理思想；

3.概念规律形成思想；

4.科学设想、建立物理模型思想；

5.数理思想；

6.科学思维、科学态度和科学方法思想；

7.“时空”和“守恒”思想；

8.变量控制思想；

9.求微、求真思想；

10.创新思想。

但基本思想是怎样研究物理和怎样应用物理两条。

二、教师要有目的的培养学生从事物理研究的能力

探究学习的第二特点是“旨在培养学生从事研究的必要的探究能力”。这种物理学科的探究能力，主要包括学科的学习方略、思维方法和正迁移的能力。

1.学科的学习方略

物理学是以实验为基础的学科，所以该学科的主要学习方略就是自然科学的认识论和方法论的统一。

从自然科学认识论来看，主要是从感性到理性，从形象到抽象的认识过程。坚持实践认识再实践再认识的认识论。从方法论来看，就是坚持理论与实践的统一，其方法要有序可寻，循序渐进。整个方略将由（1）观察（2）实验（3）控制条件（4）测量（5）记录（6）数据处理和解释（7）分类（8）抽象、推理（9）发现规律性（10）模型化（11）提出假说（12）验证假说等诸环节组成。其整体有机的综合一体则是学习物理的过程，为第一问题的最高的概括。所以笔者建议，在教学过程中，教与学都要遵循这一方略和过程来进行。

2.思维方法探究

方法是沟通思想、知识和能力的桥梁，物理方法是物理思想的具体表现。研究物理的方法很多，如有观察法、实验法、假设法、极限法、类比法、比较法、分析法、综合法、变量控制法、图表法、归纳法、总结法、发散思维法、抽象思维法、逆向思维法、模拟想象法、知识迁移法、数学演变法等。

运用方法的过程也是思维的过程，思维主要包括抽象思维和形象思维。下面谈谈高中物理教学中常见的一些思维方法及其运用：

实验法：实验法是利用相关的仪器仪表和设计的装置通过对现象的观测，数据的采集、处理、分析后得出正确结论的一种方法。

假设法：假设法是解决物理问题的一种重要方法。用假设法解题，一般是依题意从某一假设入手，然后运用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出正确答案。这种解题科学严谨、合乎逻辑，而且可拓宽思路。

极限法：极限法是利用物理的某些临界条件来处理物理问题的一种方法，也叫临界（或边界）条件法。在一些物理的运动状态变化过程中，往往达到某个特定的状态（临界状态）时，有关的物理量将要发生突变，此状态叫临界状态，这时却有临界值。

综合法（也叫程序法）：综合法就是通过题设条件，按顺序对已知条件的物理各过程和各因素联系起来进行综合分析推出未知的思维方法。

分析法：分析法是综合法的逆过程，它是从求未知到已知的推理思维方法。是从局部到整体的一种思维过程。其优点在于把复杂的物理过程分解为简单的要素分别进行分析，便于从中找出最主要的、最本质的、起决定性的物理要素和规律。

模拟法：模拟法是将题设中文字描述的物理过程、状态通过实物模型或图示模型形象地描绘出来以帮助思维分析的一种方法。它能直观地反映出物理过程，也有助于理解、分析、记忆物理过程，是一种化复杂为简单、化模糊为清晰的有效方法。

类比法：类比法是指通过对内容相似、或形式相似、或方法相似的一类不同问题的比较来区别它们异同点的方法。这种方法往往用于帮助理解，记忆、区别物理概念、规律、公式很有好处。

控制变量法：其方法是指在多个物理量可能参与变化影响中时，为确定各个物理量之间的关系，以控制某些物理量使其固定不变来研究另外两个量变化规律的一种方法。它是研究物理的一种科学的重要方法。

3.关于迁移问题

这些问题是将已学过的旧知在一定条件下应用的问题，主要是学习者认知结构水平与思维方法的结合问题。这两点解决得好，利用条件，就能实现具体情境中的正迁移。在高中物理教学中，能量转化和守恒的观点是解决物理综合问题的重要方法之一。还有等量替换法、等效法等也常在高中物理中运用。

4.培养具有物理思维的头脑

怎样培养具有物理思维的头脑呢？要解答好物理习题，就要从平时开始培养“物理头脑”。看到一道物理题，首先，要意识到是用力、热、光、电、原子物理五块中哪个知识点求解，其次，挖掘出已知条件(特别是隐含条件)，再次，根据所学知识架好已未知间的桥梁，最后，列式求解。

物理学范文第3篇

环境影响物理

如果时光可以倒流的话，你会发现很多东西研究起来都会非常美妙。北京奥运会上，博尔特以9秒69和19秒30两项破世界纪录的成绩分别获得了男子100米和200米短跑冠军，再来看看1936年柏林奥运会上的美国短跑名将杰西・欧文斯，后者当时的成绩是10秒30（100米）和20秒70（200米），恐怕很多人心中都会有一个疑问：博尔特真的比欧文斯快吗？足球界也流传过这样的设问：如果卡洛斯站在月球上，他还能踢出那记旋转强烈的任意球吗？

也许并不需要把博尔特送回到1936年，更用不着把正在土耳其“养老”的巴西人送上月球，你就能很容易得出结论。人类文明的进步似乎并不在于对未来的探索，而是对过去的炫耀，这是种悲哀，却也是自省。欧洲足球界很喜欢将现在的球星和过去的作对比，这个现象其实在所有体育项目里都存在。很明显他们都犯了物理学参照物上的常识性错误――历史空间的跨度让他们的幼稚假设根本不复存在。也就是说，博尔特和欧文斯在各自年代比赛时的参照物和作用力都是不同的，不同的作用力来自场地、风速、运动员的跑鞋，甚至四周观众的呐喊。曾经声称“上帝赐予我天赋，但你在黑煤屑上永远跑不进10秒”的百米飞人刘易斯打破了自己的预言，但他却把功劳归予了当时还是新生事物的塑胶跑道和起跑器。北京奥运会的主场馆国家体育场（“鸟巢”）拥有更加完美的比赛设施，贫穷的杰西・欧文斯时代又有些什么呢？

罗伯托・卡洛斯这辈子估计是难以登月了，但只需要把他放到一块坑坑洼洼的草皮上，那场地效果也相差无几。这样的场地，草皮和足球之间的缝隙很小，难以将球搓起，也就无法谈到我们文章后面要说到的“马格努斯现象”了。除了场地因素外，当时法国队的人墙站位和守门员站位也都是随机的，很多任意球高手都喜欢在罚球时来一个“斯诺克撞球”，但有时候冲撞却无法入袋，反而成了排球的拦网出界。所以包括卡洛斯在内的许多任意球高手，每次主罚的任意球都不可能一样。不过，虽然每次不一样，但却有一个不容忽视的现象：在足球比赛里依靠任意球得分的比例逐步上升，但这并不全是球员个人能力的体现。足球制品、球鞋甚至鞋袜的设计都在一定程度上推动了足球运动的发展，而这些设计理念最基本的依据都来源于物理学。

几乎所有人都忽视了一点：博尔特并不是在和历史里的欧文斯竞争，而卡洛斯也不是在和他之前或之后所有的任意球大师竞争，实际上他们都是在和力作斗争。遗憾的是，由于参照物和每次作用力及反作用力的不同，产生的结果也各不相同。如果你最大限度地利用了力，你就获得了胜利；如果你被力所牵制，对你就意味着失败。换句话说：你应该和力做朋友，而不是作斗争。

足球的物理解释

体育运动里有很多现象都能从物理学角度进行解释：长指甲在游泳运动中能帮助选手在水中更快地触摸终点，但篮球运动员的长指甲却可能让他们失去手感；俄罗斯体育界认为女性怀孕后能获得比之前更优秀的成绩，欧洲足球界则认为罗圈腿能更容易掌握好脚下的足球。足球教练每一场临场指挥就像一次物理学的研究过程，他需要对场上瞬息万变的形势作出快速的判断，并安排出最有效的排列组合，以实现力量利用的最大化。

实际上，在全球化体育运动高速发展的今天，追求“力量最大化”已经不是什么困难的事。欧洲体育界对运动物理学的研究由来已久，越来越多的体育项目也正在享受力量给他们带来的好处。但是，这些项目大部分为单人竞技项目，比如游泳、撑竿跳高和田径等。所以在足球运动中，物理学理论还局限在定位球战术安排和对周边环境的研究上。英格兰足总的训练教材里就将运动学和力学的理论作为重要篇幅予以介绍，俱乐部要求教练员对物理学的理解也比以往更加苛刻。在业界看来，对年轻球员的不正当使用和让球员错误地出现在不该出现的位置属于量子物理的范畴，而一些超负荷的损耗训练和带有伤害性的拼抢动作则违背了基本的力学原理。

英国巴斯大学运动学教授肯・布雷在一次亚洲足球科学研讨会上说：“足球运动早就不是一项单纯的竞技运动，科学已经渗透到足球的方方面面，即使是我们常说的任意球弧线、角球的速度、控球路线以及对点球的扑救，看似球员在场上的个性发挥，实际上都有章可循。”肯的发言其实蕴含了足球界的某种愿望，如果能够寻找并复制出那些奇迹背后的原理，那么就能复制出无数天才和胜利的时刻。这点我们在第一季的“明星学院”里曾多次提过，关于足球学问的出发点就是促进球队获得胜利和进步。那么我们本期“明星学院”要提到的足球物理学，是否也具备这种能力呢？

至少从目前的发展形势看，足球运动还无法直接利用物理学为自己带来胜利，但物理学对足球最大的贡献并不在此，而是它在很大程度上促进了其他相关学科的发展，这就像营养学和生理学的进步改善了球员的骨骼和身体条件，而优良的身体条件又能为球员获得更多的优势。阿森纳主教练温格就是运动物理学方面的专家，在他的影响下，英格兰大部分俱乐部改变了原来枯燥的训练方式和饮食习惯，并先后引进了先进的技术软件，俱乐部通过这些软件来对球员的个人身体和技术特点进行分析，或者研究阵型和战术。对球员的踢球技巧也能通过动力学来进行精确评估，评估的范围既包括界外球这样的基本技术，也包括一些诸如定位球和头球进攻等较为复杂的战术。

让人遗憾的是，大部分足球教练并没有认识到物理学在足球比赛和训练中的重要性，他们都是经验主义者，像当年阿森纳的格拉汉姆那样，只进行简单和粗暴的训练，拒绝繁琐和复杂的线路变化；或者是乐观主义者，以为球员穿上了先进的球鞋，他们的能力就能像撑竿跳高运动员那样从竹竿变到纤维竿后成绩取得飞跃。比乐观主义和经验主义更可恶的当属“霸权主义”，他们拒绝任何有关足球的科学解释。1998年世界杯八分之一决赛英格兰队被阿根廷队在点球大战中淘汰后，英国的一位物理学家迫不及待地写信给时任英格兰队主教练霍德尔：“从物理学的角度来看，成功率最高的点球应该是紧贴着地面滚入大门的，一个身体素质良好的守门员很容易向上或向左右两侧跳跃，以扑出点球……但是当他用手向下扑球时，他的重心必须急速下降，而手部向下移动的速度平均只有32英尺每秒――这种移动受到地球引力的影响，与皮球前冲的速度相差很远，所以贴着地面的点球是守门员最难扑出的球。然而您选择了巴蒂（戴维・巴蒂，英格兰队最后一个主罚点球，未罚中），巴蒂又选择了一种成功率最低的半高球。”对于物理学家的建议，霍德尔显得十分不屑，很快就用一封充满讽刺味的书信予以回击。

卡洛斯的物理学

如果矮小的卡洛斯真的站在月球上，他的那记神奇任意球还能成真吗？事实是，如果能克服理论上的种种困难，这种情况很有可能实现。不过足球比赛终究还是在地球上进行的，而踢出那种弧线的难度也比在月球上行走容易得多。问题是，当你今后无数次见证类似卡洛斯那样的世界波时，你还会将这些不可思议的奇迹仅仅归于球员个人技术，或者认为是上天赐予的礼物吗？

即使是最富于幻想力的足球研究者，也试图从科学角度来解析足球界那些不寻常的现象，这就像人们尽管被UFO和幽灵的故事所吸引，但仍然相信世界上有一种学说能够解释这些特殊现象。的确如此，上天的恩赐的确美妙，但足球要的不是礼物，而是真理。足球界根本无法解释卡洛斯那粒怪异的入球，法国媒体只能作出这样苍白的解释：“根据牛顿第三定律，当某物体向右移动时，来自与该物体相斥的风速会对其起反作用。”在科学领域，物理学被看作是整个地球构成的基础学科，任何运动和学术的发展规律都来自于物理学概念，在他们遇到某些看起来不可能发生的世界奇观时，便会认为其超越了物理学的范畴。事实上，有关卡洛斯任意球的“牛顿第三定律”解释根本就是含混不清。

其实，最能够解释卡洛斯这种怪异的“自旋物体侧向偏转现象”的人不是牛顿，而是德国物理学家古斯塔夫・马格努斯。尽管马格努斯一直在试图说明的是为什么旋转的弹壳会偏向一方，但一个奇怪的现象却是，当人们谈论起“马格努斯效应”时，大部分人最先想到的都是足球：由于足球是具有弹性的物体，所以其运动规律适用于流体力学效应。在流体力学中，如果绕轴旋转着的圆柱体在作横向运动时，将承受流体给予的与运动方向相垂直的力，这种现象被称为“马格努斯效应”。如果击球的合力不通过球心，则球在产生向前运动的同时还产生旋转运动，一些任意球高手踢出的“香蕉球”，正是利用“马格努斯效应”在向前运动的过程中产生的横向漂移。

物理学范文第4篇

2012这个末日论漫天飞舞的年份里，欧洲核子研究中心传出一个很实在的消息；大型强子对撞机（lhc）捕获了非常类似希格斯玻色子的信号。希格斯场是物质质量的来源，希格斯玻色子如果被确证，那杨振宁一米尔斯规范场理论的标准模型将画下·个完美的句号。预言这个粒子的希格斯老爷爷已经80多岁了，很多人都期待着他成为今年诺贝尔物理学奖的最终赢家。

结果有些出入意料，希格斯老爷爷遗憾落选，奖项授予美国的大卫·维兰德（david j.wineland）和法国的塞尔日·阿罗什（serge haroche）。这两名实验物理学家在过去20多年的研究中开创了测量与操纵单个量子系统的实验方法。阿罗什的实验方法是用原子测量单个光子，而维兰德的实验是用激光控制单个离子。他本文由论文联盟收集整理们都反复进行了一系列实验，并发表了大量论文。

科学背景

高中物理讲过，原子中间是一个极小的原子核，是电子，不过原子层次的物理现象没法用牛顿的经典力学解释，为了说清楚原子的事儿，物理学家们创立了量子理论。这个理论认为物质粒子也具有波的性质；粒子也不像皮球那样缺乏个性地沿着确定的路径运动，而是可以同时处于多种状态，循着无穷多的任意路径达到最终状态。物理过程必须考虑所有可能路径的总汇。

量子理论虽然如天书，却是微观世界真实的客观规律。它不但用于原子能级、光谱、半导体、超导等现象，也被用于化学、生物等领域，还用来计算分子结构以及解释生物化学过程。没有量子理论，孰不会有晶体管、集成电路、激光，也就不会有计算机与计算机通讯。可以说，量子的宏观应用已经使人类从电气时代进入了微电子时代。

晕死人的量子世界

维兰德来自于美国加州，中学时并不是最优秀学生，在高中最后一年才对物理产生了兴趣。大学原本读的数学专业，后来才改学物理，拿到物理博士学位后在美国国家标准技术研究所当研究员。他在那里干了37年，主要研究用离子束缚（iontrap）探索量子世界。

维兰德与阿罗什的研究是直接操控并测试单个粒子的量子系统。对于维兰德的实验，他的方法是用电场把单个离子（如汞离子）限制在一个势阱（可以把它想象成一个无

转贴于论文联盟

形牢笼）内，就像用磁场把磁悬浮列车悬在空中一样。这个离子在势阱里只能来回运动，无法逃逸出去。

被束缚在势阱里的离子整体只能来回振动（你可以理解为折返跑），而离子内部的电子也有不同的能级。这个振动的能量是量子化的，也就是一级一个台阶，只能在不同的能级之间跳跃。离子内部的能量也是量子化的，也是一级一个台阶。

维兰德的秘诀是调节激光的频率，迫使离子内部能级跳上一个台阶的同时让它的振动能级跳下一阶，这样离子就会从内部高能级回落到低能级，不断重复下去达到降低振动能级的效果，使离子处于运动能量最低的状态。离子从高能级向低能级跃迁的时候释放的能量转换为一个光子，而光子的频率正比于它的能量。在固体与气体中，原子能级跃迁时的发光受到其他原子以及自身运动的影响，导致频率的扰动。而单个孤立的离子则不受这些因素的干扰，因而可以实现很高的频率精度。在另一个实验中，通过不同的激光对离子照射，使它同时处于两个量子状态——这就是量子力学里“薛定谔的猫”，而且进行了相应的测量。在更为复杂的实验中，三个离子形成量子缠绕状态，构成三个可以用于量子计算的量子位元（qubit）……过去对量子力学的检验大多是基于统计结果，而通过对单个离子的精准控制，维兰德等人的各种实验与测量直接从微观层次验证了量子力学。

阿罗什与维兰德殊途同归。他的实验是通过两面镜子来回反射把光子关进一个空腔，通过测量这些光子对高能级原子的影响得出光子的量子信息。

应用与展望

狭义相对论预言，如果一对双胞胎中的一人跑一圈回来再比较年龄，会发现这位运动者要年轻一些。这个效应非常细微，但用维兰德的光学钟却能测出这个年龄的差别。广义相对论预言引力场中的时钟会变慢，维兰德的时钟也直接测量出了这个变化……他们把光学钟高度提高30厘米，就发现时间在以不同的速度流逝，并且与广义相对论计算的结果相符。这么精确的光学钟如果成为成熟的技术，其应用将不只限于提高卫星定位精度。

物理学范文第5篇

此乃特殊重要文稿,几乎涉及物理世界全部 问题 。文中全部用8位数字有效精度并与实验完全相符的 计算 结果表明下述原理成立：

〖测得准原理〗：世间万物，无例外，都是测得准的（准确程度最终都将取决于普朗克常数 h＝2π? 的准确度），绝非测不准的；世间只存在测不准的学者，并不存在【测不准原理】——《量子力学》的基本原理。

文中用大量无可否认的事实，全面、系统、严格地证明了量子力学——世界权威 理论 ，纯系伪 科学 。其基本原理——【测不准原理】系反科学的理论，由此量子力学已把科学引入歧途，并使之陷于恶性循环不解之中！

由于量子力学已修成了诡辩内禀属性，任何单方面对其论说全然无效，必须给量子力学以全面充分曝光，所以篇幅显得较长。实乃：

有道僧是愚氓忧可训，

奈何量子愚氓胜和尚！

1991.01.01原作

2000.11.25修改

作者：可 雪

第一章．世界是测得准的，并非测不准的

乍看，题目好象 哲学 的。不屑哲学，只谈物理。

大量 研究 表明， 目前 为止的实验已经给出物质世界准确信息，物 理学 重要任务之一就在于找出这信息并揭示其内在 规律 。遗憾的是，目前为止的理论(无例外)均未能如此。然而国内外学界却一致认为理论物理大厦框架——《量子力学》已经建成，剩下只是装修和美化了。

但经本文研究表明，《量子力学》对一些基本物理学问题的实质并不清楚，往往似是而非。然而《量子力学》却娓娓动听、夸夸其谈，实则以其昏昏使人昭昭！请看事实：

1.1 关于“量子化”根源问题。

微观世界“量子化”已被证实，人们已经公认。但接踵而来的就是“量子化”根源问题，又机制怎样？这本是物理学根本任务之一。已有的理论包括爱因斯坦、玻尔、量子力学都未能回答。然而量子力学家们却置这本职任务于不顾，翩翩起舞与数学喧宾夺主、相互玩弄！

就是说，《量子力学》是在未有弄清量子化根源前提下侈谈“量子”的“科学”。其结果只能使原子结构凭空量子化，量子化则成为无源之水，无本之木。这就是目前物理科学之现状！

可有人，例如一位量子力学教授辩论时说：“量子化是 电子 自身固有属性，阴极射线中的电子能量也是量子化的”。

虽然，这量子力学家利用了“微小量子”数学“极限”概念进行诡辩，显得很聪明，但却误了人类物理学前程！

不可否认的事实是：阴极射线中的电子、x射线韧致辐射电子、高能加速器中电子或其它自由电子能量都连续可变，决不表现量子化！这无疑表明量子化不是电子自身固有属性。那末，原子结构中能量量子化必有其它原因。显然这是基本物理学问题，作为理论物理又是非弄清不可的问题。其它科学例如数学，由于任务不同尚可不必关心量子化根源问题。然，作为理论物理决不可以！本文如下将准确具体讨论量子化根源问题以及物质世界又怎样量子化的，并给出8位数字有效精度与实验完全相符的计算结果。 1.2 理论与实践关系问题

既然凭空将电子能量量子化，就难免臆造之嫌，所以《量子力学》就下意识往实验上靠??“符合”试验。然而，既下意识就难免拙劣，请看事实：

世界著名理论物理第六册——《量子力学》（ 文献 [1]） 中著：“量子力学，可建立于数个基本假定上，大体上这些基本假定分属两大项……，两项的假定便构成一量子力学完整系统”。

这明确表明，量子力学就是建立在基本假定上的（种种猜测）。“科学学”研究还表明：任何建立在基本假定上的东西都不可能是科学！然而量子力学家们却娓娓动听说：“量子力学是建立在实验基础上的科学”。这不是弥天大谎么？！

文献 [1] 在建立对易关系：

pq －qp ＝ （?／i）e ????????? （1）

时说：“这是一基本假定”。并告诫人们：“不可懂”！就是说（1）式不能用任何数学——物理 方法 导出，即：不否认这是一种猜测。然而，（1）式就是昭著世界的“波动方程”的基础，也就是量子力学的理论基础。

所以确切地说，量子力学就是建立在基本假定上的种种猜测。这分明表现的是量子力学家们主观意识！

研究 表明，量子力学所谓实验基础，首先在于德布罗意“物质波” 理论 。认真研究表明，物质波究竟是什么？德布罗意本人未有弄清，后人至今仍未弄清，又怎能说“建立在实验基础上”呢？！

研究表明，量子力学的实际过程是：德布罗意对 自然 现象进行一次连他自己也弄不清的抽象（猜测）（以下证明），提出“物质波”概念。量子力学对这不清的概念又进行一次抽象（猜测）（以下证明），提出“波函数”（ψ）概念，并且通过一种算符将其作用到一个基本假定即（1）式上，便铸成了著名的“波动方程” ——量子力学的理论基础：

（h2/2m）?2ψ + (e－v)ψ ＝ 0 ????? （2）

由于量子力学凭空引进“波函数ψ”，实际上就赋予了 电子 神奇性质。正是这种神奇性质使得量子力学具备了非凡诡辩能力。

1.3 量子力学诡辩伦理

1.3.1 关于理论基础诡辩

以上及以下讨论都证明，量子力学是，由于缺乏了解，错误地估计了试验（以下严格证明），用了错误的基本假定（不能由任何合理 方法 导出）而形成的，错误理论。然而量子力学家们却口口声声：“量子力学是建立在实验基础上地 科学 ”。这分明是在诡辩，再加上 社会 意识，量子力学又具备了狡辩能力。 1.3.2 关于物质波的狡辩

对于“物质波”概念，量子力学 [1] 应用 了三个基本假定：其一假定“对易关系”即（1）式，由此构成量子力学骨架；其二假定“测不准原理”，由此编造了电子“几率云”图像；其三假定“波粒互补原理”，这种原理本身就是一种诡辩，因为“波粒二象性” 问题 目前 仍属困难不解的世界性难题。于是量子力学精心泡制出“波函数ψ”并强加给电子。经如此之假定，电子便具备了神奇性质——量子力学家们的主观意识。

然而“波函数”的物理意义究竟是什么？量子力学家们着实应向人们交代清楚，遗憾的是任何学家都未能如愿。实际上对波函数ψ的真实物理意义，量子力学家们也只是：你知、我知、天知、地知，凡人不可知。这分明是狡辩理论！

如果需要，量子力学（ 文献 [1]）首先拿出：

2πa＝n ?????????????? （3）

很明显式中 2πa是粒子中心轨迹。于是说，物质波是粒子轨迹波动。此说极易征服初学者，但此说问题也易败露。量子力学立即改变说法，言（3） 式系近代物理概念，对此不能用经典概念理解。于是又出现：

1.3.3 关于“经典”与“近代”狡辩

量子力学经常炫耀是近代科学理论，已经超脱经典，又不时贬低经典理论。

然而，以下讨论完全证明：量子力学除了主观臆造因素外，完全没有离开经典物理一步，也未超出经典物理一点，就连波函数 ψ 的表达式（无例外）也完全是经典数学和经典力学关系式，并且以下用不可否认的事实——量子力学所犯经典错误，表明量子力学连经典理论也不通。所以，量子力学所谓超脱经典，正在于一些基本假定连同主观臆造。在此种意义上说，量子力学不仅超脱经典，而且也超脱科学！ 1.3.4 量子力学方法论狡辩

确切说，量子力学不能给波函数 ψ 做出完整的真实物 理学 定义，但在理论中却轮番使用: ①波函数 ψ 表示粒子中心轨迹波动；②波函数 ψ 表示粒子出现几率；③波函数 ψ 表示弥撒物质波包三种概念。有了三种概念，又可各取所需，自然一切物理问题都“迎刃而解”了。

然而，量子力学同时又“有权”轮番否定这三种概念。但却不是自我否定，而是另一种需要——否定其它理论，其中包括真理。要指出的是，量子力学轮番使用三种概念，又轮番否定这三种概念，并不是在同一时间同一地点进行的。因为应用一种概念的同时又否定这种概念，这是卖矛又卖盾的故事，连儿童都知道是蠢事。显然量子力学家比儿童高明得多，这叫认识方法狡辩。

似这样，在 哲学 面前，用“建立在实验基础上”量子力学可以蒙混过关；其它科学由于研究任务不同，不会关心“量子化”根源，又由“领地”限制也无权过问波函数的真实意义；量子力学又可各取所需轮番应用和轮番否定①、②、③三种概念。于是，量子力学便以狡辩赢得了世界理论权威！

1.4 关于“符合”试验 问题

以下将证明，量子力学所谓符合实验，实际上系对实验的猜测。量子力学很善于做貌似合理实则谬误的猜测（以下揭示），并美其名曰“符合”试验。其实，对实验的真实物理过程并不清楚，又何谈相符呢？请看事实：

基于玻尔 理论 的成功，量子力学作两项重要推广。心 理学 原因，人们对这种推广又愿意接受。然而却出现本质性原则错误，请看：

1.4.1 量子力学推广（一）

由于氢原子的试验电离能与玻尔理论真实能级相近，于是量子力学推广为：

试验电离能 ＝ 原子真实能级 ?????????? （4）

将该式推广到多 电子 原子中显然很省力气，但这是严重错误。请看氦原子事实：

试验（ 文献 ［1］）测得氦原子两个电离能，这里分别用 e1，e2 表示为：

e1＝ 1.80(rhc) ＝ 24.58(ev) ???????? （5）

e2＝ 5.80(rhc) ＝ 79.01(ev) ???????? （6）

量子力学［1］认为这就是氦原子的两个真实能级。

若用 e玻 表示类氢氦离子基态能玻尔理论值，则

e玻 ＝ 54.42(ev) ????????????? （7）

显然下式成立：

e2 ＝ e1＋ e玻 ?????????????? （8）

该式明确表明 e2 不是氦原子的真实能级，因为其中包含有 e1 ，即第一电离能。

那么，实验值 e2 即（8）式表示什么物理 内容 呢？

研究 表明：要使氦原子第二电子电离，仪器必先付出能量 e1＝24.58(ev) 先使第一电子电离，这好比代价，氦原子于是变成类氢氦离子，其基态能为 e玻＝54.42(ev)。要使它电离，仪器必须再付出与 e玻 相等的能量，才能使第2电子电离。那么仪器付出总能量必为 e2＝e1＋e玻，这就是氦原子电离实验真实过程，由此不难结论：

1.4.2 据电离实验本文结论

电离实验结论一：氢原子及类氢氦离子玻尔理论值正确。

电离实验结论二： 目前 电离能实验值 ≠ 原子真实能级。

电离实验结论三：所有元素最低能级皆为其类氢离子能级，不存在比这更低的能级。 然而量子力学（文献［1］、［3］）却竞相用“微扰法”、“变分法”乃至用修正核电荷 方法 逼近 计算 这氦原子的“能级”e2 ：

e2＝ 5.80(rhc) ＝ 79.01(ev) ?????? （9）

显然，量子力学这种下意识“符合”实验，拙劣以极，形同瞎子摸象！

这是由于量子力学对原子结构缺乏了解，又没有搞清电离实验真实物理过程所致。

对此，进一步证明如下，参见表（一）：

表（一）几个元素的类氢离子能级

原子序

元素

e1（ev）

e玻（ev）

e1＋e玻

e实（ev）

注

13

al

5.986

2299.3799

2305.3569

2304

14

si

8.151

2666.7364

2674.8874

2673

15

p

10.486

3061.3046

3071.7906

3070

16

s

10.360

3483.0843

3493.4443

3494

17

cl

12.967

3932.0756

3945.0426

3946

18

ar

15.759

4408.2786

4424.0376

4426

表中 e1 为元素第一电离能实验值，e玻为类氢离子基态能玻尔理论值，e实 表示类氢离子电离能实验值，可见下式成立：

e实 ＝ e1＋e玻 ????????????? （10）

该式明确表明类氢离子电离能实验值 e实 不能直接代表其真实能级，因为 e实 中包含有e1（第一电离能）。有说这是巧合。然而表中六个元素都完全巧合必有 规律 ，这种规律就是以上三条结论。实际上（9）、（10）二式等价，但（10）式只对表中几个元素成立。对于其它元素或其它情况问题变得更为复杂，不可一日而语。

这进一步证明了上述三条结论，再做如下推论：

1.4.3 据电离试验本文推论

电离实验推论一：任何电离实验过程都是电子几经碰撞交换能量综合结果。注意氢原子的电离能与真实能级相近但并不相等的事实，因此

电离实验推论二：任何元素任何电离能目前实验值均不能直接代表原子的真实能级。

电离实验推论三：随着理论与技术进步将来完全可以试验直接测得原子的真实能级。

以上证明（4）式完全错误，然而量子力学对此未经证明却实际 应用 。可见，量子力学逻辑上粗糙、理论荒诞！

1.4.4 量子力学推广（二）

根据玻尔 理论 的成功，量子力学（ 文献 [4]）又作一项重要推广: 认为多 电子 原子结构不同壳层 k，l，m，n …中电子的量子数分别为 n＝1,2,3,4…

显然，这种推广也很省力，然而也是严重错误！

参见图（1）氢原子的能级，这代表玻尔理论的成功。可是量子力学毫不思索原封不动将图（1）推广到多电子原子中。量子力学很善于做这种貌似合理实则谬之千里的推广。从中可见量子力学理论思维完全不具物 理学 素质。

稍经 分析 不难发现，图（1）所示物理意义可用图（2）类比。谁都知道图（2）表示的 内容 是三个人在同一时刻的官位（级），或者表示一个人在三个不同时期的官位。但决不表示一个人在同一时刻具有三种官位(级)。

那么图（1）也如此：或者表示在同一时刻三个氢原子的能级（画在一起），或者表示一个氢原子在三个不同时刻的能级。但图（1）决不表示在同一时刻氢原子有三个能级（注意氢原子只有唯一电子）。

要知道，这种认识上的差异将产生完全不同乃至相反的结论。同样，量子力学这种推广也未经证明而普遍 应用 。

研究 表明，原子结构这种性质是由量子化根源决定的。量子力学对此一无所知，严彦却夸夸其谈什么“量子”、什么“力学”，实在误人不浅！

经量子力学如此推广，其结果必然使得原子结构——物质世界变得一塌糊涂。因之，物质结构必然由测得准变为测不准的了。这就是量子力学的【测不准原理】。稍经分析也不难发现【测不准原理】的 哲学 错误。

所以如上述，量子力学所谓符合实验，实际上是对实验进行貌似合理（但谬之千里）的猜测并作勇敢推广而已。

1.5 关于【测不准原理】 问题

如果人们要问，量子力学就会说：【测不准原理】是根据实验的 总结 。

根据什么实验？

还是根据“物质波”。

但须知，与其说世界公认量子力学是理论物理权威，毋宁说世界公认“波粒二象”性问题仍是世界性遗难问题。在此问题尚未彻底解决之前怎么可以总结呢？！

所以，在问题循环不解情况下，由于量子力学诡辩性及其狡辩能力，方才成为世界理论权威！以致人们对量子力学【测不准原理】的哲学错误丧失分辨能力。又由于这种错误原理隐藏在高深难懂的量子力学之中，常人不可涉才得以免遭非难。现在有必要给这错误原理充分揭露！

大量研究可以结论， 目前 为止的实验已经给出大部物理世界准确信息，这就是普朗克常数 h

＝2π? 给出的信息。根据这种信息，本文已经给出目前大部物理学问题以准确具体描述，其中包括目前困难问题，也包括“波粒二象”性问题。并且这种描述全部具有8位数字有效精度与并实验完全相符的结果，以下将做这种描述。这表明〖测得准原理〗成立（参见提要）。这就在事实上完全打了破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话！

然而量子力学由于缺乏了解又理论贫乏，却完全错误地应用了大 自然 给出的准确信息：

δp·δx ≥ （1/ 2）? ??????????? （11）

这就是量子力学【测不准原理】的数学表达式。显然竟将大自然给出的准确信息——普朗克常数 ? 作为测不准的量度，是乃天大谬误。

第二章 普朗克常数给出物质世界准确信息

本文大量研究，现总结普朗克常数：

h＝2π? ?????????????????? （12）

给出的物质世界准确信息：

2.1 ? 已经给出所有元素原子结构的准确信息

据此可以准确具体描述任何原子的真实结构，并都将与实验符合很好。文献[5]、[6]、[7]已经做了这种描述，这在事实上已经打破了量子力学【测不准原理】的神话——鬼话。 2.2 ?已经给出任何微观粒子（质子、中子、电子、光子以及场粒子等）自身结构准确信息

例如，可以算得质子自身结构理论半径，以 rp 表示，准确为：

rp ＝ 1.3214100×10-13 (cm) ????? （13）

并可从能量、电荷、自旋、磁矩、元素周期率五方面算得完全相同的这一结果，已无可否认地证明这结果唯一正确。这是目前任何理论都办不到的！

又例如，可以算得 电子 自身结构 理论 半径，以 re 表示，准确为：

re ＝ 2.9742175×10-14（cm） ---------- (14)

同样可证明此结果唯一正确（繁琐，略），量子力学对此望尘莫及。

2.3 ? 已经给出普适常数 φ 的准确信息

普适常数定义：任何光子的波长 λ 与发射该光子的电子在原子中的轨道半径 r 之比为常数，以 φ 表示之，那么有：

φ ＝ λ／r ＝常量＝1／（ε。·α）

＝ 4π×137.03600 ＝ 1722.0451 -------- (15)

（说明：当电子跃迁为r∞时，轨道半径直接用r；当电子跃迁为rarb时，式中要用当量轨道半径，略。）

研究 表明这是一个斩新的物理常数，虽无量纲，但具有丰富重要物理意义。由（15）式已经看出，普适常数 φ 严格规定着光子和电子；以下还将看到，普适常数还严格规定着质子和中子以及粒子的磁矩及其“反常”。相形之下，量子力学竟将光速 c 称作“普适常数”，不知多么无聊！

此外，根据普适方程（见下）和普适常数 φ 还可算得任何光子的形成机制、光子的尺寸、质量、能量、性质以及光子的自身内部结构。此类 问题 ，由于量子力学【测不准原理】的限制，人们连想都不敢想。可见量子力学荒谬已极！并且，这种 计算 完全表明光子的粒子实在性，而所谓波动性只不过是粒子实在性的客观反映。

2.4 ? 已经给出分子结构、晶体结构、固体性质、液体性质、气体性质等物质结构准确信息

本文如下普适方程可以变为： v ＝ n2 ?2／mr2 ???????????? （16）

式中v为引力势能，它将准确决定晶体晶格能；而 r 则决定晶体晶格常数（略）。

2.5 ? 已经给出量子数 n＝0,1,2,3… 真实物理意义的准确信息

但在量子力学中，量子数 n＝0,1,2,3… 只表示 自然 数，除此之外无任何物理意义。大量研究可以结论：宏观温度 t 就是量子数 n 在统计意义上的单值函数，即：

t ＝f（n） ?????????????? （17）

研究还表明，对单个粒子（原子、分子）该式也严格成立，只不过对单个粒子（原子、分子）则无需统计。这已表明，微观粒子的温度也是“量子化”的，不能连续取值。此外还表明，任何微观粒子的温度都有真实物理意义和丰富物理 内容 。然而量子力学（ 文献 ［8］）却说：“对于个别分子，温度这个概念是毫无意义的”。这表明量子力学先天不足后天亏损，由理论贫乏导致理论错误！

2.6 ? 已经给出宇宙最低温度准确信息

周知，由气体状态方程可以导出绝对零度。那么，由普适方程即（20）式可以推出宇宙最低温度。并且，不难证明宇宙最低温度就是宇宙奇点。以下证明奇点宇宙必然爆炸，那么宇宙的历程就是循环爆发过程。由此可以准确具体了解宇宙的过去、现在和未来。

2.7 ? 已经给出天体结构准确信息

据此可以准确描述任何天体的天文结构。

研究表明，任何天体天文结构与原子一样，都只能有唯一稳态解，他们遵循完全相似的基本 规律 ，也就是普适方程即 (20) 式所揭示的规律。

也周知，据万有引力定律或开普勒定律也可描述天体的天文结构（位置、动能），但却实际上无穷多解，不能得到唯一稳态解。

这恰表明 目前 理论困难所在，量子力学对此无能为力，只能缺省“上帝一次推动”说！。

宇宙正在膨胀，没有稳态解呀！有人说。

不管你膨胀（例如银河系）还是稳态（例如太阳系），哪怕你收缩，都逃不脱普适方程严格支配！也所以这叫：普适方程！

2.7.1 太阳系唯一稳态解

太阳系的唯一稳态解的意义在于：若用强大火箭推动，改变任意行星（例如地球）轨道（黄道面内）半经大小，待火箭动力消失后，该行星（例如地球）将慢慢回复到原来既定轨道位置。这由太阳性质决定，也由普适方程所规定。

通过对太阳系天文结构唯一稳态解的计算，可以得到太阳系的三个重要天文结构常数：k1、k2、k3，其中k1、k2是基本的，k3是导出的（略）。可惜，量子力学半个也不知！

2.7.2 太阳系第一天文结构常数 k1 ：

k1 ＝ vi2 ·ri ＝ 常数

＝ 1.327×10 26 (达因·cm2／克) ???? （18）

式中vi为各行星轨道速度，ri为各行星轨道半径。并且，由此可直接推出开普勒定律（略）。

2.7.3 太阳系第二天文结构常数 k2 ：

k2 ＝mi2·vi2·ri2 / ri5 ＝ 常数

＝ 9.747 ×10 49（克2／cm·秒2） ??? (19)

式中 mi为各行星质量，ri为各行星携带半径（定义：包括大气尺寸在内的行星自身半径叫做携带半径）。

研究 表明，太阳用这两个常数严格地规定着系内所有天体的质量、尺寸（包括大气）、轨道、速度以及轨道曲线性质，无一例外。这些都是普朗克常数给出准确信息的结果，并由普适方程所确定。（说明：①普适方程 计算 天文结构要经过变换；本文对太阳系天文结构的计算都与天文观测符合很好。②《太阳系天文结构计算》一文已送南京大学。） 2.8 ? 已经给出大 自然 内在本质 规律 准确信息

见以下，物 理学 的首要和本职任务就在于寻找这些规律。

第三章 普朗克常数的真实物理意义

上述可见，普朗克常数具有极为丰富的物理意义和 内容 ，量子力学所知无几。不仅如此，由于缺乏了解，量子力学还经常混淆并滥用普朗克常数的物理意义。【测不准原理】正是量子力学滥用普朗克常数典型例证 [参见（11）式]。

现初步 总结 普朗克常数 h＝2π? 真实物理意义如下：

3.1 ? 对宏观，谓最小能量单位。

这就是：e＝ ω? ＝ (h ，这由普朗克首先发现，并由此人们公认能量“量子化”。

3.2 ? 表征微观能量交换的最大单位。

研究表明，?是微观能量交换的最大单位。 研究表明，还有更小级别的量子化能量单位：（1/φn）? ，其中，n＝0,1,2,3… 为量子数；而 φ＝1722.0451 为普适常数即（15）式。

3.3 ? 表征原子结构中 电子 轨道运动角动量的单位。

电子在原子结构中的轨道角动量若用符号 le 表示，那么有：le＝n·? ，其中 n＝0，1,2,3… 为量子数。

3.4 ? 表征微观粒子自旋角动量的单位。

实验已经表明微观粒子自旋也是量子化的。但对微观粒子自旋的描述量子力学明显力不从心，狄拉克用量子力学算得费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）? 是完全错误的结果。

3.5 ? 表征粒子自身能量量子化的单位。

实验已经表明人们也已公认，原子核自身能量也是量子化的，其量子化的单位为 ? 。

需要指出，原子核这种量子化状态并不是孤立的，然而量子力学却完全孤立看待。研究还表明，原子核这种量子化状态必然以某种方式作用于外界，尤其首先作用于核外电子。物理学重要任务就在于找出这种作用内在联系，遗憾的是所有 理论 均未能如此。并且，量子力学家们皆置此本职任务于不顾（可谓不务正业），而竞相与数学喧宾夺主。有目共睹！

3.6 ? 表征原子核与周围电子相互作用的能量单位。

研究表明，原子核的量子能量状态首先作用到核外电子，而周围电子必同时感受这种作用。于是核外所有电子都同时感受两种相互作用支配：

第一，核外所有电子同时受静电（库仑）引力能（场）支配，这种作用是经典的。在这种作用下，电子有落向原子核的趋势。

第二，原子中所有电子又同时受原子核量子化能量场的支配。因此，原子中所有核外电子必同时感受原子核这种量子化能量作用。并且，这就是原子结构中电子能量量子化的真实原因！也因此，核外所有电子的量子状态必与原子核一致，同一原子中核外所有电子的量子数必都相同，且都等与原子核的量子数。

也所以，量子力学认为原子不同壳层 k，l，m，n… 中电子的量子数分别为：n＝0,1,2,3… 是完全错误的。纯系闭着眼睛摸大象！量子力学很善于这种猜测，又美其名曰“符合”试验。多么荒唐！

若用数学关系表达原子核这两种场量相互作用，这就是 文献 [5]、[6]、[7]推出的普适方程：

t＝ （1/2）v ?????? ①

t＝ e ???????? ② ??? （20）

e＝n2·?2 ／ 2m·r2 ???? ③

该方程因具有普遍意义，故称普适方程。 研究 表明，普适方程适于所有元素的原子结构，还适用于天体的结构，并且 计算 与实验真正符合很好（普适方程物理意义见下）。

3.7 ? 表征任何粒子（含天体）间相互作用能量的最大量子化单位（还有更小单位）。

这不是简单推广，而有极为丰富的物理 内容 。例如，? 将准确决定晶体结构，还准确决定天体天文结构。

3.8 ? 表征物质与场、场与场间相互作用常数。

它直接与普适常数相关，还将决定粒子的“反常磁矩”，附录中具体讨论。

3.9 物质波与波粒二象性 问题 恰系普朗克常数 ? 表演的内容（准确具体证明待续）。

3.10 ?（普朗克常数）将贯穿于全部物理世界全部内容，其中包括宇宙的爆炸和膨胀，光的干涉和衍射问题以及波粒二象性问题，核力与弱力问题等无一例外。

然而量子力学一无所知，严彦却夸夸其谈，自欺欺人又听不得不同意见。认真地研究表明，量子力学并未解决任何实质性物 理学 问题。量自力学的贡献主要在于在人类文明史上建立一个永久性纪念碑——【测不准原理】—— 科学 史上奇耻大辱！ 历史 将证明这是对量子力学恰如其分的评价。

上述可见，普朗克常数 h＝2π? 已经揭示并将揭示大 自然 内在本质 规律 …

第四章 大自然（物质世界）内在本质规律一

大量研究，现 总结 普朗克常数已经揭示的大自然内在本质规律。对这些规律，量子力学完全科盲！

4.1 大自然内在本质规律之一—— 辐射能场客观存在

注意教材书（ 文献 ［9］）已有“辐射场”及“能量场”的物理学概念。但囿于 理论 局限，使得教材书对这种场的描述是静止的（机械的）、孤立的（与物质世界无必然联系的）、无源的（原因不清），因而也是抽象的（没有物理意义的）。

上已证明，原子中能量量子化的根源是原子核，量子化是原子核自身性质。值得物理学注意的是，原子核这种性质并不孤立存在，它同时还严格地规定着所有外部世界。因而使得 电子 、原子、分子、物体、天体、宇宙都只能有唯一稳态位置和结构。这就是大自然最基本的内在本质规律。也就是普适方程即（20）式所揭示的规律。

那末，具体规律是什么呢？请看：

4.2 辐射能场（存在）定理

研究表明，辐射能场准确存在可用定理表述。

〖辐射能场定理〗:任何粒子（含场粒子及天体，无例外，下同）在其周围都形成（存在）一种辐射能场，这种辐射能场可用普朗克常数 ? 和量子数 n＝0,1,2,3… 准确具体描述。在微观辐射能场表现为量子化，在宏观则表现为大量粒子的简并统计结果。

4.3 辐射能场实质

辐射能场实质系以粒子为中心，向周围空间抛射场粒子流（这里主旨中性场粒子流，对于电磁场当有别论），这种场粒子流经电子集约化就成了光子。研究也表明，任何光子包括 x 射线都准确如此。参见（15）式，据此不难描述任何光子的自身结构。并且可以证明任何光子的静止（如可能）质量均不为零。认为光子静止质量为零，还是量子力学根据“相对论”瞎子摸象猜测结果。

这已表明光子的真实粒子性。并可准确具体证明，所谓波动性实际上是普朗克常数与量子数相互作用的一种客观表象，任何光子都不存在任何物理意义上的波动属性。

4.4 辐射能场形象

研究表明，辐射能场形象与点光源的光通量完全一致。对于原子核，其辐射能场可用图（3）准确表示：

图中箭头方向表示辐射能流方向，其线密度表示能流密度，n为量子数。

4.5 辐射能场性质

研究表明，辐射能场实质系以光速抛射场粒子流（粒子上限为中微子），故，辐射能场具有排它性。原子核的辐射能场首先排斥核外所有电子，任何电子也因此未能落到核上，这是事实。所以，电子未能落到核上量子力学的任何解释都只能是自欺欺人的胡言乱语！也所以，玻尔对电子的担心完全多余。

需要指出，辐射能场这种排斥作用，通常主要表现为能量形式。相形之下排斥力效应很小，一般可忽略。这与太阳光辐射的能量效应十分明显，而太阳光的压力效应十分微小，完全相似。不过在研究宇宙膨胀时，完全不可忽略天体辐射的斥力效应。就是说，“宇宙斥力”存在。然，囿于历史和理论局限，爱因斯坦在提出宇宙斥力概念后，又不得不自我否定。

4.6 原子核辐射能场数学表达式

大量 研究 表明，原子核（质子）的辐射能场数学表达式准确为：

e ＝ n2·h2 ／ 2mp·r2 ???????? (21)

式中 h 为普朗克常数，n为量子数，mp为质子质量，距离为r＝0∞，需指出，辐射能场场强 e 具有能量量纲（这是因为使用因子 h 结果），其数值则为 r处单位面积上的能量。

注意：该式与（64）式有必然联系，但物理意义微妙不同，且具有丰富物理 内容 （略）。

研究还表明，由此 电子 所得到的原子核辐射能场能量准确地为： e ＝ n2·?2 ／ 2me·r2 ??????? (22)

注意：这也就是玻尔量子化条件。

式中 me 为电子质量，不难看出普朗克常数 h＝2π? 紧密地联系着质子和电子。

已很明显，量子力学与玻尔相比，玻尔正确，量子力学谬误！

并且由（21）、（22）式不难看出，当量子数 n＝0时，e＝0。 需指出，这是物质结构非常状态。参见图（3），在 n＝0 时，原子核没有了辐射能场，原子核不再有排斥电子的能力。于是，电子必然落到核上。研究表明，这就是宇宙到达最低温度——宇宙奇点的情况。于是，原子中发生比核反应还强烈的变化，结果原子爆炸——物质爆炸——宇宙爆炸！这就是宇宙爆炸原因，由此也不难了解宇宙过去。

可悲的是，量子力学竟将量子数 n＝0 也定义为原子的一种稳定状态。可歌呼？可泣乎？灾难，罪过！阿们——

4.7 辐射能场的实验验证

4.7.1 太阳的辐射本领已足够大

目前 世界公认太阳发射本领（ 文献 [2]）为3.8×1033（尔格/秒），这相当于太阳每秒抛射出质量为 m＝4.2×109(千克) 物质。但如上可知，太阳实际发射本领远大于此。因为太阳光仅是辐射能流的一部分，这种能流粒子上限为中微子。

4.7.2 宇宙正在膨胀

宇宙正在膨胀，表明“宇宙斥力”存在，这是宇宙中心辐射能场性质。宇宙正在膨胀恰系宇宙中心辐射能场的客观真实写照（或曰照片）。 4.7.3 “太阳风”的存在

文献 ［10］介绍的“太阳风”正是本文定义的太阳辐射能场，太阳风就是太阳辐射能场的客观真实写照。该文献给出了对太阳风考察的卫星实际探测结果（文献图示略）。这可谓太阳辐射能场的真实实验验证。

4.7.4 第四个验证是，任何原子中任何电子均未能落到核上，这是事实

不仅如此，人为 方法 ：高能阴极射线、x射线或高能加速器也很难将电子打到原子核上。这绝非因碰撞截面太小，总会有几率。实际上正是由于原子核具有排它性的辐射能场排斥效应所致。由（22） 式可见，电子得到的原子核排斥能与距离平方成反比例。在核半径处排斥能十分巨大，以致可忽略静电引力能。简单 计算 表明，电子必须具有200倍c(光速)才可能到达核半径处。也因此，玻尔对电子的担心完全多余！

需要指出，对此类 问题 ，量子力学仍会故伎重演——狡辩。但经如上及以下 分析 论证，量子力学纯系主观臆造，对物 理学 实质问题全然无知，已经使得量子力学的狡辩不再有任何效力。

4.7.5 第五个验证是人们熟悉的，然而又不熟悉的，这就是气体压力

量子力学会立即反驳说：“气体压力来自分子热运动和碰撞” （文献[8]）。需指出，这种解释充其量只能算作表面化非本质解释，作为 哲学 或市民语言尚可，但不能作为物理学家语言。在严格物理意义上说这种解释是自欺欺人的。这种解释实际上并不清楚分子热运动的实质和根源，更不知温度对单个分子的意义是什么。量子力学（文献 [8]）以公开宣称：“对单个分子温度没有任何意义”。

这是因为量子力学有一剂灵丹妙药——波函数 ψ ——量子力学家主观意识，就可以包治百病。温度与这灵丹妙药无任何联系，在灵丹妙药中没任何位置，所以温度没有用处。也所以量子力学结论：对于单个分子，温度没有意义。

但是，只要神经不错乱，人人都懂得，既然宏观温度是大量分子集体贡献，怎么能说单个分子没有贡献？单个分子又怎能摆脱温度环境？这与人对 社会 贡献完全一致，能说个人对社会的贡献没有意义吗？！

大量 研究 已经表明，温度概念同样也有极为丰富的物理 内容 。温度 问题 同样也贯穿全部物理世界全部内容。并对此可做如下结论：

普朗克常数 h＝2π? 与量子数 n＝0,1,2,3…好比一对孪生兄弟，他们共同贯穿全部物理世界全部内容，并且，宏观温度 t 就是量子数 n＝0,1,2,3… 的照片。

注意，此结论在确切物理意义上正确。

研究还表明：分子热运动及分子间斥力的实际根源正在于原子（核）间排斥能场相互作用的结果。并可得以下具体结果： pv＝∑ei ???????????????? (23)

式中pv为气体压力势能，ei为单个气体分子的辐射能场能量（推导略）。这种严格关系唯一证明分子（原子）辐射能场客观存在。此时并唯有此时辐射能场的排斥力效应也十分明显，这就是气体压力。

第五章 大 自然 内在本质 规律 二

5.1 大自然内在本质规律之二——潜动能客观存在

研究还表明，这种规律正确存在也可用定理表述：

5.2 潜动能定理

〖潜动能定理〗：任何质量为 m 的物体（含场粒子及天体）当以速度 v 运动时，必有潜动能存在。若以符号 t2 表示则为：

t2 ＝ （1/2） mv2 ??????????? （24）

可见，潜动能在数值上与物体经典动能（机械动能）相等。现将经典动能定义为显动能，并以符号 t1 表示之：

t1＝ t2 ＝（1/2） mv2 ???????? （25）

那么，可以定义物体运动全动能，以符号 tm 表示则为：

tm ＝ t1＋t2 ＝ mv2 ????????? （26）

如果，质量 m 以光速 c 运动，其全动能必为：

tm＝ mc2 ＝ e ??????????? （27）

看！这就是遐迩闻名的爱因斯坦质能关系。这已表明，爱因斯坦质能关系只不过是物体（粒子）运动全动能之特例！然而，不仅爱因斯坦本人，而且后人至今都不清楚质能关系的物理意义。可（27）式中 e＝mc2 的物理意义是再清楚不过了！

5.3 潜动能的物理意义

研究表明，潜动能普遍客观存在，实际上它是物体（粒子）运动时的伴随能量。由于潜在性，低速时或直观上人们难以发觉。只有在高速时才明显表现出来，所以人们至今尚不知晓。

研究表明，潜动能实质也是一种辐射能场，这种场粒子上限亦为中微子，对中微子 目前 尚不能检测，这也是人们尚未发现潜动能的直接原因。

需指出，温度为 t 的物体当以速度 v 运动时，同时存在辐射能场及潜动能能场，两种能场分别可测并须分别描述。但是，以下将完全证明原子核的辐射能场实际上就是原子核自旋潜动能。由此也证明潜动能普遍客观存在。

也所以潜动能的能量效应较其压力（即动量）效应明显，尤其当速度v＜＜c 时，人们无法观测到这种动量效应。然而当物体速度接近光速（vc）时，潜动能的能量效应与动量效应均不可忽略。这时潜动能的能量效应形成爱因斯坦的质能关系事实；而其动量效应则形成“物质波”的事实。这就是“物质波”的本来面目和真实内容。

5.4 潜动能的实验验证

5.4.1 回旋加速器的验证

文献 [10] 介绍：“ 电子 在回旋加速器中，任何瞬间，轨道平均磁场的增量必须是轨道上磁场增量的 2 倍”。即：

dbave ＝2db ?????????????- （28）

这无疑表明本文如上全动能成立，亦即表明潜动能客观存在。

5.4.2 电子在加速器中同步辐射光

电子在加速器中同步辐射光能正是电子运动的潜动能，并且，电子同步辐射光的波长 λ为：

λ ＝ h·c／e ?????????????? （29）

注意：式中能量 e 是电子同步辐射光能量，也就是电子的潜动能。

5.4.3 地球的潜动能

地球有潜动能？从没听说过！有人说。

不错，但经本文由普适方程已经 计算 出地球确有潜动能：月球的存在给出完全的证明。因为本文对月球的计算表明，普适方程不仅适用于太阳系，而且适于地（球）——月（球）结构。并且，对月球的计算，得出两个重要结果：①由普适方程计算月球绕地（球）轨道半径与天文观测（文献［2］）的误差小于1％ ； ②由普适方程计算得出——月球是颗裸星。这已是个奇迹，目前为止任何 理论 都办不到！

这种结果无疑表明：

第一，地球所得到的太阳辐射能刚好等于地球轨道动能，也刚好等于地球的潜动能。于是，地球能量处于一种动平衡中。这表明，月球绕地（球）轨道受地球潜动能严格支配，亦即受地球轨道动能严格支配，亦即受太阳能量严格支配。不仅如此，太阳以此严格支配着系内所有天体（无例外）的运行（位置、动能、尺寸、质量以及轨道曲线性质）。

第二，地球运动潜动能客观存在，在数值上准确等于地球轨道运行动能。故〖潜动能定理〗成立！

第三，“物质波”就是本文所定义的“潜动能”。

第四，普适方程无条件成立！

5.4.4 x射线韧致辐射

周知，x射线韧致辐射最短波长 λmin 为：

λmin ＝ h·c／e －??????????? （30）

式中 e 为外加能量，在数值上等于 电子 显动能，也等于潜动能。需要指出的是，电子只能放出潜动能形成所谓的“波长”：λ。而电子的显动能与宏观物体的机械动能一样：只能直接作机械功，不能直接成为辐射能。量子力学对此 问题 “心不在肝”！

所以，（30）式的真实物理 内容 是：电子放出潜动能形成所谓波长：λ，这证明潜动能客观存在。可是，量子力学，还有德布罗意，把这称为“物质波”！

还要注意：由（30）式可见，韧致辐射最短波长 λmin 连续可变，这已完全表明电子能量连续可变。再一次证明“量子化”并非电子自身固有属性。

第六章 物质波及其实质

6.1 究竟物质波是什么

谈物质波问题，恰进入量子力学权威领地。作为权威，理应对此做出 科学 合理解释。遗憾的是虽经近百年 发展 量子力学仍满足于对物理现象作似是而非的猜测，量子力学的“波函数”概念正是对“物质波”现象的猜测，并强加给电子。

下面考察物质波。

德布罗意“物质波波长”表达式为：

λ ＝ h／p ???????????????? （31）

该式表示什么物理意义呢？

认真 研究 表明：虽然 λ 具有长度量纲，但并不表征任何长度物理量，只能表征粒子动量p 的反比量度。之所以具有长度量纲，是因为动量 p 反比量度的单位取 h 的结果。除此之外（31）式不再有其他物理意义，或将其变化如下：

λ＝h／p＝hv／pv＝hv／mv2＝hv／em ??? （32）

式中 em＝tm 为前文定义的粒子运动“全动能”，这表明 λ 亦可表征粒子运动全动能的反比量度，或者说是对潜动能的一种量度。所以可结论：

6.2 物质波实质

第一，“物质波”波长只能表征粒子运动时的动量效应或者潜动能，实质是潜动能的反比量度。除此之外（32）、（31）式不再有其它意义。

第二，“物质波波长”绝不表示粒子有任何物理意义上的“波动”性质！

第三，那又为何将 λ 定义为“波长”呢？研究表明，这还是在于量子力学的特长——富于猜想的结果：看到粒子（光子或电子）的干涉和衍射现象，联想宏观波动（水面波动）的干涉，于是猜想微观粒子（光子和电子）有一种说不清的波动性质。由此便将 λ 定义为“波长”。殊不知，宏观波动（水面波动）的干涉与微观粒子的干涉是完全不同的两回事。

研究表明，水面波动确系水面物质波动。而粒子（光子和电子）的干涉和衍射却完全是由普朗克常数 ? 与量子数 n (一对孪生兄弟) 共同（技术）表演的结果。并可严格准确具体证明:粒子（光子或电子）的干涉条件中的 自然 数 n＝0,1,2,3… 恰为量子数 n＝0,1,2,3…（略）。这是因为粒子的干涉和衍射现象是粒子与（量子化了的）物质场（辐射能场）相互作用的必然结果。

并且在本文已到达的深度——准确描述场粒子自身结构深度上说，仍未发现任何粒子有任何内禀波动属性。这说明根本不存在“物质波”。而德布罗意“物质波”概念恰在于粒子运动“潜动能”的事实。所以，与其说德布罗意发现了“物质波”，毋宁说他发现了粒子运动的潜动能。

之所以人们认为粒子具有波动性，客观原因在于人们对微观粒子，例如光子，几乎完全缺乏了解。也因之， 目前 为止，光子的“波粒二象性”问题仍属世界公认遗难问题之一！

第七章 普适方程物理意义

7.1 普适方程物理意义

普适方程物理意义可用图（4）

描述如下：

图中曲线 ① 就是普适方程 ①

式，这代表大 自然 一种普遍基本规

律——相互吸引 规律 。式中 t 为

粒子（含天体 ）轨道动能，v 为引

力势能。动能等与势能之半，这本是

经典物理 内容 。

曲线 ③ 就是普适方程 ③ 式，

这代表大自然另一种普遍基本规律

——相互排斥规律。式中 e 为粒子

（含天体）所得到的由辐射中心来的

辐射（排斥）能。

显然，曲线 ① 是线性的，即引

力能 v 随距离 r 呈直线变化；而

排斥能 e（曲线 ③）是双曲线。故，

两条曲线必相交，交点为 ②，即普适方程 ② 式（t＝e）。这代表大自然第三种基本规律——普遍客观存在规律——两种相反作用永恒绝对平衡规律：既可以是稳态平衡，例如原子和太阳系；又可以是动态平衡，例如银河系及宇宙的膨胀（含宇宙爆炸）。并且牛顿力学在大自然中完全好用！量子力学对牛顿力学的非议纯属癔语糊勒！

7.2 普适方程注释

第一，普适方程物理意义虽很宽广，但却真实具体，并不抽象。

第二，普适方程可以直接用来 计算 原子结构，计算天文结构须要变换（略）。

第三，已不难看出大自然（宇宙万物）没有任何东西能够（可以）逃脱普适方程规律的支配！所以这里用了“永恒绝对普遍”规律说法，不仅物理意义，而且 哲学 意义准确可靠。亦不难看出人类 目前 为止的哲学 理论 错误（略）！

第四，因此不难理解：普朗克常数及量子数好比一对孪生兄弟，他们共同贯穿全部物理世界全部内容！

研究 表明，这已构成物 理学 最基本的定律——物理学奠基定律。以致物理学不得不另辟一章：

第八章 物理学奠基定律

8.1 物理学奠基定律

〖物理学奠基定律〗：普朗克常数 h＝2π? 与量子数 n＝0,1,2,3… 好比一对孪生兄弟，它们同时共同贯穿全部物理世界全部内容，无例外。

8.2 奠基注释

大量研究表明，这不是简单推广。该定律普遍永恒绝对全天候成立！世界上找不到脱离这种定律的东西，人类的灵魂也不例外。因此，也没有能脱离〖物理学奠基定律〗的物理学。所以这叫〖物理学奠基定律〗，名副其实也！

第九章 量子力学的猜测

上述可见，量子力学对一些基本物理学 问题 要么似是而非，要么一无所知，俨然却夸夸其谈。甚者竟反 科学 之道建立了【测不准原理】，于是使得科学陷于恶性循环不解之中。这就是目前科学活生生的现实！

现 总结 量子力学对科学的种种似是而非的猜测：

量子力学猜测一：（目前）试验电离能 ＝ 原子真实能级

量子力学猜测二：原子结构不同壳层 k,l,m,n…中 电子 的量子数分别为n＝0,1,2,3…

量子力学猜测三：粒子（物质）具有（一种朦胧的）波动属性

量子力学猜测四：“物质波”①是轨迹波；②是几率波；③是弥撒物质波包

量子力学猜测五：费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）?

量子力学猜测六：电子具有反常磁矩属性（闭着眼睛摸大象）（以下准确计算证明）

量子力学猜测七：物质世界是测不准的，且不可能测准的，并由此建立一种反科学的理论──【测不准原理】 等等，仅举与本文有关七例。

以上及以下讨论充分证明《量子力学》完全错误，一无是处！并可对物理学做如下结论。

第十章 物理学正论

10.1 世界是粒子的（含场粒子及天体）。但任何粒子都不存在任何物理意义上的内禀波动属性。

10.2 粒子能量是量子化的（包括天体）。但实际上根本不存在什么“量子”，即使将“量子”理解为“能量子”也不科学。（量子力学纯属虚构！）

10.3 普朗克常数 ? 及量子数 n 已给出并将给出全部物理世界准确信息，它们共同贯穿全部物理世界全部内容。

10.4 任何粒子（含天体，电子，无例外）均不具反常磁矩内禀属性（以下给出具体计算严格证明）。

10.5 物质世界是可测的，并完全可测准的，其准确程度完全取决于普朗克常数 h＝2π? 的准确度。

10.6 电子 、质子、中子都是经典粒子。附录中严格证明（这种证明本身就是物 理学 一种奇迹，量子力学望尘莫及）。

10.7 目前 为止，世界是经典的。所以，量子力学所谓超脱经典实际就是超脱 科学 ！

以下附录是对全文的严格、具体证明。

第十一章 附录：粒子及其磁矩 问题

粒子物理问题，由于缺少直观经验，这给人们正确认识造成极大困难。然而量子力学的出现并没有帮助人们解决困难，反而给人们本来有限的认识能力又设置了人为的更难以逾越的障碍，这就是【测不准原理】。并把人们的认识能力禁锢在量子力学谬误之中。

目前为止的实验，已经验证粒子具有磁矩。但对粒子磁矩问题，量子力学由于缺乏了解，又为了“符合”试验，经常自觉不自觉混淆，有时偷换，普朗克常数的物理概念。这已使得量子力学对粒子磁矩问题的描述严重有诈！

以下用cgs和高斯单位制具体讨论：

11.1 粒子磁矩问题的实验表达式

文献 [10] 中，粒子磁矩表达通式如下：

g ＝ (h／μ0 h＝ω?／μ0 h ??????? （33）

研究 表明，该式可谓经验公式，因由试验而来，应当是正确表达式。

然而问题在于，量子力学对实验表达式的真实物理意义及实验的真实物理过程并不清楚。对表达式的理解也有错误，因而得出完全错误的结果和结论。

对于电子，（33）式可变为：

ge＝ωe ? / μbh ???????????? （34）

式中 ge＝1.0011596 被量子力学定义为电子的“反常磁矩”值，ωe 为电子自旋磁矩在磁场中进动角频。并有：

μb＝ γe ? ＝（e／2mec）? ??????? （35）

其中 γe ＝ e／2mec ???????????? (36)

那么有 ge＝ （ωe ? / ? h）÷ γe ???????? (37)

可简为 ge ＝ ωe / γe h ??????????? （38）

这就是量子力学基本思路，并由此得出电子自旋磁矩错误结果。又将这种错误勇敢地推广到其它粒子和其他情况，这就错上加错。

需要指出，根据教科书概念，（36）式为电子轨道回旋比。量子力学又认为电子自旋回旋比为轨道回旋比的2倍，这是由于认为（实际是猜测）电子自旋量为（1/2）? 的必然结果。也得出电子的朗德因子为 2 的结果，这是完全错误的（见下）。

以下讨论给出完全的证明：电子纯系经典粒子，并且其荷质比绝对均匀。

那么，对于这样的经典粒子——电子来说，不管其角动量如何变化其轨道回旋比与自旋回旋比永远相等（只要建立均匀荷质比的经典粒子模型，立即可证，略）。

考虑到量子力学错误因素在内，不 影响 以上及以下讨论。研究表明（38）式对电子仍然准确成立。

但量子力学错误主要表现在：

11.2 量子力学所犯经典错误

量子力学所犯经典错误一：将 g 定义为磁矩“反常”因子。这表明量子力学缺乏了解又 理论 贫乏，犯指导方向错误。以下将给出 g 因子的真实物理意义和 内容 。

量子力学所犯经典错误二：认为费米子（电子、质子）的自旋量皆为（1/2）? ，这是狄拉克根据量子力学 计算 的错误结果：实际上是与作为能量单位的 ? 简单呼应导出结果，没有物理意义。因而是完全错误的。

量子力学所犯经典错误三：量子力学自觉不自觉混淆并滥用普朗克常数 ? 的物理概念并偷换之，这叫偷换概念。注意，（37）式中分线上下都有 ? 项。由（33）式可知：

(h ω? ＝ e ?????????????? （39）

这里 ? 分明表示能量 e 的单位，这就是（37）式分线上面之 ? 。而（37）式分线下面之 ? 却是角动量的单位。两种完全不同的物理概念不容混淆，虽然它们的数值和量纲完全一致。

称职的物理学家在未有把握之前不会轻易消去 ? 项。然而量子力学却毫不顾忌这么做了，那末所得结果必有诈！

量子力学所犯经典错误四：以下将证明量子力学完全不了解粒子磁矩实验的真实物理过程以及（33）、（38）式的真实物理意义。

那么， 电子 磁矩实验真实物理 内容 是什么呢？现将（34）式变化如下：

ωe ＝ （ge·h／?）μb ?????????? （40） 注意，式中 μb 为玻尔磁子，系作为磁矩的单位出现，为常数；而 ? 则作为能量的单位出现，亦为常数；因子 ge 也是常数。

那么，（40）式明确表明：ωe 与 h 成正比，而与电子真实角动量无关（注意式中无有角动量物理量）。也就是说，无论电子真实角动量是多少，（40）式中的 ωe 都保持不变。

或者由（38）式得：

ωe ＝ ge·h·γe ??????????? （41）

式中 ge 及 γe 均为常数，该式仍然表明 ωe 只与 h 成正比，与电子真实角动量无关。并请注意，这种认识上的差异将产生完全不同的结论。

由此可结论：由于粒子磁矩进动实验结果与粒子真实角动量这种无关性（注意：与实验无关，并非 理论 无关），因而这种试验就不能直接测得任何粒子真实磁矩。因为完全相反，粒子真实磁矩直接与角动量紧密（理论）相关（只要建立经典粒子模型立即可证）。并且 研究 表明，这一结论对任何粒子都成立。

然而，量子力学却由此直接得出“电子自旋磁矩” μe ：

μe ＝ ge·μb ????????????? （42）

注意：这种结果，①偷换了常数 ? 概念；②假定电子自旋量为（1/2）? ；③并不了解 ge 因子的真实物理意义，因而是完全错误的结果。

然而，（41）式是有功劳的，它已经揭示出粒子磁矩 问题 的本质 规律 （量子力学全然不知）。并且，这种规律的正确性可用下述 ⅳ 条磁矩定理表述。

11.3 粒子磁矩定理ⅰ

〖粒子磁矩定理ⅰ〗: 任何粒子（含场粒子及天体，下同）的磁矩问题都是经典问题，不存在任何非经典问题。

显然，此定理的证明，不可能立竿以毕。但是，本文如下仍将给出完全的证明！

这定理的证明本身就已是物 理学 奇迹之一。这已表明量子力学完全无聊！

11.4 粒子磁矩定理 ⅱ

〖粒子磁矩定理 ⅱ〗：任何磁矩进动试验都不能直接测得任何粒子的真实磁矩。但玻尔磁子除外。

其实，上述讨论已经给出定理 ⅱ 的证明。这是由于实验磁矩进动角频 (ω) 与粒子真实角动量 (l)无关，而粒子真实磁矩(μ)却与粒子真实角动量 (l) 紧密直接相关（不可开胶）！

然而，量子力学竟然由实验直接得出粒子的磁矩结果。那么，这种结果必不真实，严重有诈！这表明，量子力学先天不足，后天空虚，已养成寄生性和猜测性。所谓寄生旨在寄生于经典物理，经典物理已清的，量子力学也清楚，并夸其谈而娓动听；经典物理未清的，量子力学也一无所知，不得不依赖对实验进行猜测——并美其名曰“符合”试验。

11.5 粒子磁矩问题理论表达式

研究表明，为了要得到粒子真实磁矩，就必须建立磁矩问题的理论表达式。量子力学对此完全无能。本文大量研究，现给出粒子磁矩问题的准确理论表达式如下：

kφ ＝ ω·l ／ μ·h ?????????? （43）

或为讨论方便变为：

ω ＝ kφ·μ ·h／ l ?????????? （44）

注意，这种理论表达式的正确性，可用粒子磁矩定理 ⅲ 表述如下：

11.6 粒子磁矩定理 ⅲ

〖粒子磁矩定理 ⅲ〗：任何粒子（同上）不管公转还是自旋（旋转轴须平行），其磁矩在磁场中进动角频 ω 与粒子磁矩 μ 成正比，与外加磁场强度 h 成正比，与粒子角动量 l 成反比。其比例为常数。

若用符号 kφ 表示这个常数，那么有：

kφ ＝ 1.0011596 ???????????? (45)

研究表明，kφ 为物质与物质场相互作用常数，并且这是所有粒子（含天体）的共性问题，绝非任何粒子（例如电子）所特有。任何粒子，无例外，都不具反常磁矩内禀属性，以下给出完全的证明。

研究还表明，理论表达式即（43）、（44）式具有普遍意义，对所有粒子（含天体）任何情况（公转和自转）都准确适用。并都将得到与实验完全相符的结果。

这一事实完全表明：

第一，粒子磁矩 问题 是共性问题。

第二，粒子磁矩问题确系经典问题。这表明〖粒子磁矩定理ⅰ〗成立（以下还将证明）。

11.7 电子 及其磁矩

作为物 理学 者，在将（34）式变为（38）式时不应忘记两件事：

11.7.1 物理学者不应忘记第一件事

第一件事：由于混淆并（偷）更换常数 ? 物理概念的结果，使得（38）式具有了完全特殊的意义。在于，（38）式却反映且唯能反映电子基态轨道磁矩真实情况。这是由于唯基态电子轨道运动角动量为 ? ，也方可与作为能量单位的 ? 相消。这么做的结果，使得磁矩实验只能直接测得电子基态轨道运动真实磁矩，且在数值上等于玻尔磁子μb ：

μb ＝ ωe·? / ge·h ?????????? （46）

需指出，这是所有磁矩进动试验所能测得的唯一真实磁矩。除此之外任何粒子任何情况（公转和自转）的真实磁矩都不可能由磁矩进动实验直接得出（只要建立经典模型立即可证）！

（46）式也可由（34）式直接导出，但物理意义完全不同：在（34）式中，μb 系作为磁矩的单位出现，为常数，? 则作为能量的单位出现；而（46）式中 μb 则是电子基态轨道真实磁矩，而 ? 为电子基态轨道运动真实角动量。

11.7.2 电子快报

电子快报：

研究 表明，（46）式又有引伸的重要物理意义（可谓物理学今古奇观）：在于由电子自旋的实验竟然得出电子轨道运动的真实磁矩μb ； 反而无论如何也不能直接测得电子的自旋真实磁矩。就是说，将电子自旋试验参数（自旋进动角频ωe 、自旋试验场强h、自旋因子ge）代入（46）式，居然得出电子基态轨道运动真实磁矩μb ！并且 计算 也表明，对其它轨道磁矩（38）式也适用。这便是值得物理学家注意的“电子快报”！于是有：

11.7.3 电子磁矩问题的表达通式

因此，可以构造电子磁矩问题的表达通式：

μe ＝ ωe·le ／ ge·h ???????? （47）

式中 μe 既表示电子的自旋磁矩，也表示轨道磁矩，le则为对应的角动量。

11.7.4 电子磁矩问题表达通式的 应用

例一：用电子磁矩表达通式即（47）式求解电子轨道角动量为 l2 ＝2? 时的轨道磁矩μ2

解：将 l2＝2? 代入（47）式有：

μ2 ＝ωele／geh＝ωel2／geh＝ωe·2?／geh＝2（ωe?／geh）

＝2μb （正确）

研究表明，对电子自旋（47）式当然成立，因为（34）～（38）式是系由自旋试验而来。只要将电子自旋真实角动量代入（47）式便得电子自旋真实磁矩（以下给出结果）。 11.7.5 庄严事实

庄严事实：

由电子自旋试验得到的结果即（38）式，却完全适用于电子任何情况（包括自旋各种状态，也包括轨道公转各种情况）。这已充分证明 〖粒子磁矩定理 ⅲ〗 成立，同时证明 〖粒子磁矩定理ⅰ〗也成立。如果电子不是经典粒子，（47）式绝不会成立。

11.7.6 一条真理

一条真理：

上述庄严事实展示一条真理，即下式成立：

ω自 ／ ω公 ＝ ωe ／ ωb 1 ?????? （48）

式中用 ω自 表示电子自旋磁矩进动角频，亦即 ωe ；而 ω公 表示电子轨道磁矩进动角频，亦即ωb 。研究表明这是〖粒子磁矩定理 ⅲ〗 及 〖粒子磁矩定理ⅰ〗 的必然结果！以下还将对 (48) 式进一步证明。

这种结果，唯一表明电子纯系经典粒子，因为只有经典的荷电粒子模型（并且荷质比均匀）才有（48）式结果（只要建立经典模型立即可证，略）。

11.7.7 量子力学错误结果

然而，量子力学却得出与（48）式相悖的错误结果：

ωe／ωb ＝ μe／μb ＝ ge ＝ 1.0011596 ??? （49）

显然，量子力学完全不知常数 ge 的真实物理意义。更不知：〖粒子磁矩定理 ⅱ〗已无余地地指出，任何磁矩进动试验都不可能直接测得任何粒子的真实磁矩！然而，量子力学却直接得出（42）、（49）式结果。所以这种结果必不真实，严重有诈！

也显然，这种结果纯系根据实验比值瞎子摸象。又美其名曰“符合”试验，多荒唐！

11.7.8 物 理学 者不应忘记第二件事—— 荷质比均匀 问题

第二件事： 电子 （作为粒子）自身内部结构各点微荷质比是否均匀？如果微荷质比均匀，则（34）～（38）式均成立，反之都不成立。

这问题，只要建立经典模型立即可证（略）。同样可证明，如果粒子内部微荷质比不均匀对轨道公转磁矩 影响 甚微，可忽略；但对自旋磁矩影响显著，不可忽视（ 研究 表明质子和中子正是这种情况）。然而，量子力学一律忽视！

以下对荷质比作定量讨论，需要定义。

微荷质比的定义：将粒子内部结构各点的真实荷质比定义为微荷质比，用符号 q／m 表之。

那么，如果粒子自身内部结构各点微荷质比点点相同，即：

q／m ＝ 常数 ??????????? （50）

则被定义为：粒子自身内部结构荷质比均匀。

否则谓荷质比不均匀。

显然，此类问题量子力学显得力所不及。但值得庆幸的是，对电子来说大量研究表明（50）式准确成立。也正因如此，才允许（否则不允许）进行（35）～（38）式变换，才有（48）式结果。否则（48）式不会成立，也不会有（47）是正确结果。

此外，本文 应用 普适方程已准确推出电子自身内部结构（繁琐，略），这种结构也准确表明电子内部结构各点微荷质比点点相同。且有：

q／m ＝ 常数 ＝e／me ??????? （51）

那么，以下 〖粒子磁矩定理 ⅳ〗给（48）式以严格证明。

11.8 粒子磁矩定理 ⅳ

〖粒子磁矩定理 ⅳ〗：任何粒子（同上）只要是经典的，如果（50）式成立，不管公转还是自旋下式总成立：

ω1 / ω2 ＝q1／m1 ÷ q2／m2 －????? （52）

式中 q1／m1、q2／m2 分别表示两种情况下的粒子平均荷质比；ω1、ω2 分别表示两种情况下磁矩进动角频；下表 “1”、“2”表示两种情况：其中包括两种粒子情况 m1、m2，或者两种电荷 q1、q2 情况，或者表示同一粒子两种试验条件，或者表示自转与公转两种情况。

这表明（52）式的广泛适应性。它也表明粒子磁矩问题的共性，同时也表明离子磁矩问题的经典性。

只要建立经典模型，〖粒子磁矩定理 ⅳ〗立即可证（略）。需指出，〖粒子磁矩定理 ⅳ〗既可由 理论 表达式推导证明（略），也可由实验表达式推导（略）。

那么，将（52）式应用于电子的自旋与公转两种情况，则有：

ω1／ω2 ＝ ω自／ω公 ＝ ωe／ωb

＝q1／m1 ÷ q2／m2 ?????? （53）

式中下标“1”表示电子自旋情况，下标“2”表示电子公转情况。于是：

q1／m1 q2／m2 e／me

那么有： ω自／ω公 ωe ／ ωb 1 ??????? （54）

这表明（48）式成立，亦即表明电子自身内部荷质比均匀。

这再一次证明了电子问题的经典性质。如果电子不是经典粒子（54）式绝不成立。

至此，上述四条磁矩定理严格证毕。

那么，这就在事实上彻底打破了《量子力学》关于电子理论问题的神话——鬼话。

并且至此，已完全、充分、确切地证明了量子力学纯系伪 科学 （非任何偏见）。在 哲学 及物理学意义上说，此结论都严格准确。

11.9 粒子磁矩理论表达式的应用

11.9.1 用理论表达式 计算 电子轨道磁矩

例二，应用粒子磁矩理论表达式即（43）式求解电子基态轨道运动角动量为 l1＝ ? 时的轨道磁矩 μb

解：由（43）及（54）式得

kφ ＝ ωbl1／μbh ＝ ωe? / μbh ???? （55）

那么 μb ＝ ωe? / kφh ??????????? （56）

式中 kφ＝ ge （数值相等但物理意义不同）。显然，该式与（46）式等价。所以（56）式结果正确。这表明本文磁矩理论表达式正确成立。

也显然，对于其它轨道磁矩理论表达式都成立（略）。

那么，（55）式是一个很有用的式子，他好比 粒子磁矩问题杠杆，由它可导出所有粒子所有情况（公转和自传）的真实磁矩。

11.9.2 用理论表达式计算电子自旋真实磁矩

例三，用粒子磁矩 理论 表达式求解 电子 自旋真实磁矩: μe

解：将磁矩理论表达式用于电子自旋则有

kφ ＝ ωele / μeh ??????????? （57）

联立（55）、（57）二式则有

μe ＝ （ωele ／ωb ?）μb ?????? （58）

由〖粒子磁矩定理 ⅳ〗及（48）式知：ωe＝ωb ，故有：

μe ＝ （le／?）μb ??????????? （59）

只要将电子真实自旋角动量：le

le ＝ (1/401.16764) ? ????????? （60）

（这是本文大量 研究 结果，推导繁琐，略）代入（59）式便得电子自旋真实磁矩：μe

μe ＝ (1/401.16764) μb ???????? （61）

可有人不敢相信这 (61) 式结果。但是，（59）式必正确！

那么，为何量子力学猜测电子自旋量为（1/2）? ，又能与实验“相符”呢？ 这是由于磁矩实验表达式即（34）～（38）式与电子真实角动量无关，不管电子真实角动量是多少，（34）与（38）二式总自洽成立。因此，量子力学诡称符合实验，实属欺诈！

下面考察质子。

11.10 质子及其真实磁矩

考察质子磁矩立刻出现困难：却乏质子有关数据。

11.10.1 质子结构数据

不过不要紧，本文大量研究已经给出质子自身结构准确描述，并在几方面都与实验完全相符。这种描述给出如下两个重要结果：

第一，质子自旋真实角动量以 lp 表示,则为：

lp＝h＝2π ?＝6.6260755×10－27(尔格妙) ??? （62）

第二，质子自旋理论半径以 rp 表示，则为：

rp ＝ 1.324100×10－13 （cm） ?????? （63）

这两项结果推导繁琐，但以下仍将给出出其不意令人叹为观止的证明。

仿照电子，对质子做如下 计算 ：

ep＝n2lp2/ 2mprp2 ＝n2h2/ 2mprp2 ??? （64）

式中 mp 为质子质量，n为量子数。将（63）、（62）式代入得：

ep ＝ n2×7.5163935×10－4（尔格） ???? （65）

注意：式中数字恰为质子自旋动能，现以符号 tp1 表示：

tp1＝（1/2）mp·c2

＝7.5163935×10－4（尔格） ?????? （66）

那么，据潜动能定理，质子必有潜动能，以 tp2 表示：

tp2＝tp1 ＝（1/2）mp·c2

＝7.5163935×10－4(尔格) ??? （67）

那么，质子必有全动能以 epm 表示：

epm＝ tp1＋tp2＝mp·c2

＝1.5032787×10－3（尔格） ????? （68）

这就是闻名遐迩的爱因斯坦“质能关系”式： e ＝ mc2 ???????????????? （69）

这表明质子自旋速度恰为光速c，那么质子自旋角动量若以符号 lp 表示必为：

lp＝mp·c·rp ＝ 6.6260755×10－27(尔格妙)

＝ h ＝2π ? ????????????? （70）

如上计算表明，（63）、（62）二式必需同时成立。如果 lp 、rp 中一项不成立，则上述计算都不成立。这可谓对质子结构数据初步证明，以下还将证明。

11.10.2 质子世界

注意，（64）式有着极为丰富的物理 内容 。现将其变化如下

e ＝ n2h2/ 2mpr2 ???????????? （71）

这就是质子辐射能场准确数学表达式，式中 r＝rp∞ 为距离，e的量纲为能量，但其数值为在 r 处单位面积上的能量，即能场强度。当距离从 ∞ 收缩至 rp 时，能量 e 恰为 ep 即（65）式，且此时质能关系式 e＝mc2 成立。这说明质子活动（自旋）范围为rp（自旋半径），亦即（63）式成立。

上述可见，质子世界的（作用）范围为 r＝0∞。其中 0rp 为质子内部结构世界，而rp ∞ 为质子（或原子核）的外部作用世界。

11.10.3 量子化的根源

注意，（64）式及（71）式能量都是量子化的，并且，这就是世界量子化的真实根源！这是质子（原子核）的内禀属性。也并且，原子核（质子）以此严格规定并支配着所有外部世界：核外所有电子、原子、分子、晶体、固体、液体、气体、天体、宇宙的结构和性质，以及宇宙的历程。这些也都是大 自然 内在本质 规律 。

11.10.4 质子与普适常数

根据经典物理，现将质子电荷库仑自举能用 epe 表示，则：

epe＝e2/2rp＝8.7296129×10－7（尔格） ??? （72）

那么有：

epm／epe ＝ 1722.0451 ＝ φ ??????? （73）

这也就是正文中的普适常数 φ 之值，参见（15）式。式中 epm 为质子全动能，即（68）式。可见，普适常数 φ 还严格规定着质子。

注意：（15）式与 （73）式是完全不同的 计算 ，然而竟得出完全相同的结果，即普适常数 φ之值。这种令人叹为观止的结果，已完全表明本文对质子的计算无误。以上质子数据都成立。

11.10.5 质子与反常磁矩

作如下计算：

（tp1＋tp2）／tp1 ＝ 1.0011614 ?????? （74）

这就是试验测得的“反常磁矩值”。注意 文献 ［10］介绍：“试验测得 电子 反常磁矩值为1.0011609(±0.0000024)”。

再做如下计算： 1＋1÷（φ/2）＝1＋2/φ＝1.0011614 ??? （75）

这就是普适常数 φ 与反常磁矩的关系。

上述计算已经表明：

第一，谓反常磁矩值并非为电子所特有，而是物质间相互作用常数，为任何粒子（包括天体）所共有。

第二，本文关于质子结构数据的计算准确无误。

11.10.6 质子的真实磁矩

有了上述准备，现在继续考察质子磁矩。但又出现困难：质子内部结构微荷质比是否均匀？不过不要紧：可以先假定其荷质比均匀，然后在 研究 处理。

那么，如果质子荷质比均匀，亦即假定（50）式对质子成立，就可将 〖粒子磁矩定理 ⅳ〗 应用 于质子和电子两种粒子。必有：

ω1／ω2 ＝ ωe／ωp ＝ q1／m1 ÷ q2／m2 ＝ e／me ÷ e／mp

＝mp／me ??????????? （76）

式中用下标“1”表示电子，下标“2”表示质子，所以有：

ωe／ωp ＝ mp／me ??????????? （77）

该式右端为质子与电子的质量之比，为：

mp／me ＝ 1836.1528 ??????????? （78）

而（77）式左端，实验（文献[12]）已经测得：

ωe /ωp ＝ 658.210688 ????????? （79）

然而，量子力学（文献［12］）错误地推荐此值为：

ωe／ωp ＝ μe／μp ＝ 658.210688 ????? （80）

显然，这是错误结果：第一因为，上述 〖粒子磁矩定理 ⅱ〗 已无余地地指出，任何磁矩进动实验都不可能直接测得任何粒子的真实磁矩；第二因为，试验实际测得的数据是 ω 而不 μ，

这表明（79）式正确无误，而（80）式错误。

回头再看，（77）式并不成立！究其原因恰在于：假设不合理。原来质子自身结构荷质比并不均匀！然而，不均匀程度如何？需作如下计算：

mp／me ÷ ωe /ωp ＝ 1836.1528/658.201688

＝ 2.7896125 ???? （81）

注意：这就是质子内部结构荷质比不均匀程度。因为如果荷质比均匀，（77）式必成立（据磁矩定理ⅳ）！而事实不成立，恰在于质子的荷质比不均匀（唯一原因）。故，（81）式准确表征质子荷质比不均匀程度。

若以符号 gp 表示质子荷质比不均匀因子（即不均程度），则有：

gp ＝ mp／me ÷ωe /ωp ＝ 2.7896125 ???? （82）

大量研究表明，此种关系对任何粒子都准确成立。

于是粒子荷质比不均因子（以符号 g 表示）的表达通式为： g ＝ m／me ÷ωe /ω ??????????? （83）

显然，这里的荷质不均因子与教科书中（文献［4］）朗德因子数值相近，但物理意义完全不同。若以符号 g’表示朗德因子，则有：

kφ ＝ g’／g ＝1.0011596 ???????? （84）

研究表明，（84）式对所有粒子都准确成立。那么，对质子则有：

kφ ＝ gp’/gp ＝ 2.79284386/2.7896125

＝1.0011596 ?????? （85）

看！质子也有了“反常磁矩值”：1.0011596。 这种计算，再次打破了量子力学关于电子的神话——鬼话。

所以研究表明，kφ＝1.0011596 为物质与物质场相互作用常数（参见 〖粒子磁矩定理ⅲ〗），为任何粒子（包括天体）所共有。并不为电子所特有，因而不能表征磁矩“反常”。

那么，将磁矩 理论 表达式，即（43）式用于质子：

kφ ＝ ωp·lp / μp·h ????????? （86）

联立（55）、（86）二式有：

μp ＝（ωp·lp／ωe·? ）μb ??????? （87）

将（70）、（79）二式代入得；

μp ＝ (2π／658.210688) μb

＝ 8.8528430×10－23（尔格／高斯） ??? （88）

这就是质子自旋真实磁矩！这是质子磁矩的第一种算法。用这种算法可以算得任何粒子的真实磁矩，下面介绍另种算法。

11.11 粒子磁矩另一种算法

大量 研究 ，下面给出粒子磁矩另种算法表达通式：

μ ＝ g·γ·l ?????????????? （89）

研究表明，该式对所有粒子的磁矩都准确适用。虽然教科书中也有一模一样的公式，但物理意义大相径庭！

这里， l 为粒子真实角动量；γ为所谓的回旋比，但对荷质比不均匀的粒子，γ已不再能表征真实回旋比，而只能表征平均荷质比概念；g 则为荷质比不均因子，它表征粒子内部荷质比不均匀程度，为无量纲常数，可由实验测定，也可理论推导。并且有：

g g’/kφ ??????????????? （90）

式中 g’为教科书中的“朗德因子”。研究表明（89）、（90）二式对任何粒子（含天体），不管公转还是自转都严格成立。

11.11.1 电子 磁矩另一种算法

对于电子，（90）式变为：

ge＝ge’/kφ＝1.0011596/1.0011596 1 ??? （91）

这里，电子的 ge1， 表征电子内部结构各点荷质比绝对均匀。并再次证明电子确系经典粒子。那么，以上所有 计算 均有效！

11.11.2 用另种算法计算电子轨道磁矩

例四，用（89）式求解电子轨道角动量为 l3＝3? 时的轨道磁矩 μ3

解：对于电子，ge1， γe＝e／（2mec） ，并将l3＝3? 代入（89）式有

μ3 ＝（e／2mec）×3? ＝ 3μb (正确)

11.11.3 用另种算法计算电子自旋磁矩

例五，用（89）式求解电子自旋磁矩:μe

解: 对于电子, ge1，γe＝e／（2mec），代入（89）式得

μe＝（e／2mec）le＝（le／?）μb ??? （92）

此结果与（59）式全同，正确。

11.11.4 质子和中子磁矩的另种算法略……

11.12 结语

综上述可见：

第一，ⅳ条〖磁矩定理〗完全是经典的。

第二，电子、质子、中子完全遵从 ⅳ 条〖磁矩定理〗，这已无可辩驳地证明：电子、质子、中子完全是经典粒子。《量子力学》纯属主观臆造！

第三，本文《物 理学 正论》成立。

参考 文献

[1] 理论物理《量子力学》 ----------- 吴大猷 著（ 台湾 ）

[2] 《物理量和天体物理量》 ----------- 艾 伦 著（英）

[3] 《关于氦原子的计算》 ----------- 黄崇圣 著（成都 科技 大学学报1980.6 ）

[4] 《原子物理学》 ---------------- 诸圣麟 著

[5] 《氦原子光谱，兼谈原子结构》 ----- 朱正拥 著（铁岭师专学报1986.4）

[6] 《18个元素的原子结构计算》 ------ 张奎元 著（铁岭卫校校刊1988.1）

[7] 《36个元素的原子结构计算》 ------ 陶宝元 著（铁岭 教育 学院院刊1989.1-2）

[8] 《物理学》(教材) --------------- 复旦大学编

[9] 《电动力学》 ------------------ 郭硕鸿 著

[10] 《物理大辞典》 ----------------- 台湾版

[11] 《基本物理常数国际标准推荐值》 ---- 沈乃薇 著

物理学范文第6篇

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物理学范文第7篇

关键词: 惯性；存在；时间；空间

惯性是经典力学中的一个基本概念，同时它又是人们日常生活中的一个基础性观念，并且惯性问题也是经常被物理学界讨论的一个话题（1）。可是，尽管经典力学经过了漫长的发展时期，大部分的物理教师在此问题上还存在着很多的混乱性（2），本文试从几个方面对惯性进行了讨论，望引起大家的共识。

一、惯性的意义

大家知道，惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质（3）。一个物体，只要不受外力作用，原来静止的就会一直静止下去，而原来运动的则会一直作匀速直线运动。这里的问题在于：惯性是否是物体的性质？依据牛顿第一运动定律，任何物体均具有惯性。因而，看来惯性不是被研究物体的性质，因为这一性质是一切物体所具有的，也就是说它与物体的个别特征无关。因而，惯性只能是存在的一个特征，是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说，它是存在于物体周围的一种条件，一种约束。

二十世纪初，德国数学家诺特尔（4）证明了：空间平移对称性导致动量守恒、空间转动对称性导致角动量守恒、而时间均匀性导致能量守恒。事实上，物体的惯性是时间均匀性与空间对称性的必然结果。因而它与个别的特殊研究对象无关。惯性不是个别存在物的性质，个别存在物只是惯性的显现者，惯性的本质与个别存在物的特性无关。从而我们就不能用反映个别存在物性质的量（例如质量）来测度惯性。因为惯性作为存在的一种显现，并无大小可言，它只是存在之状态的表达。

二、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关

通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由：质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化，物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领：在最相似的物之间，错觉说着最巧妙的谎；最小的罅隙是最难度（5）。因而惯性与物体的质量无关。倘若惯性与物体的质量有关的话，则我们也可以说力与惯性也有关系。因为对于相同质量的物体而言，力越小其运动状态就越难改变。因而，也即力越小物体的惯性越大。事实上，在惯性概念发展的最初时期，牛顿就将惯性与力进行等价的思考，当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。如果要说质量与惯性确有联系的话，作者以为也只能从这样的一个视角来看：惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。这是因为，根据广义相对论，空间的性质是由天体质量的分布所决定的。至于时间，自从奥古斯丁（6）提出“什么是时间？”以来，人们还没有认清它的真面目，也因而从更深的层次上而言，人们只认识到什么是惯性而还没有搞清惯性是什么。

惯性不是一种由个别物体自身所具备的原因（诚然，所有物体均会表现出惯性），它不是我们的一种吃力的、需要支撑的、痛苦感的反映，事实上，它是存在之美感的绽开。因而“惯性是物体对任何改变其运动状态的外来作用的阻抗的性质”（7）这样一种说法就是不当的。因为这一注释还是从对牛顿第二定律的基本分析而来的，在这一注释中已经隐藏了牛顿第二定律及对惯性与物体质量等价的认同感。其实，惯性是一种令人十分安全的、舒适的、和谐的存在之性质，它使物体的存在行为非常简单，而人们也往往由于常见到这种存在的简单性而忽视了它的深层含义。静止的永远静止，运动的永远作匀速直线运动，惯性就是将存在如此单调而重复地显现在人们眼前。凡是背离了这两种物体的存在情况而用惯性去解释其存在原因的，作者以为均属一种不当的诡辩行为。可是这种诡辩行为不仅麻木了人的脑神经而且充斥着各种各样的教科书（8），我们来看一些下面的例子。

例1．惯性也有不利的一面，高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。所以，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。（9）

在这里，不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大？略作思考，读者就可判断出是由于后者。将惯性看成一种破坏力是十分荒唐的。而发生交通事故的真正原因是，由于车辆质量较大，而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小，不能使车辆很快地减速，从而在短时间内停下来。倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大，那么作者认为还是可以在一定的时间内制动车辆的。

并且，这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。这对于初学者来说是一个很大的误导。

例2．把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下，斧头就牢牢地套在斧柄上了，这是什么缘故呢？（10）

通常标准答案是这样的：开始斧头和斧柄同时向下运动，当斧柄遇到障碍物时突然停止，而斧头由于惯性保持原来的运动状态，这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。

事实上，斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运动了一段位移，而惯性不是克服某种阻力使斧头运动的原因。在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种（克服一定力的）运动，因而我们必须以斧柄为参照系来考察此种运动的实质。当以斧柄为参照时，实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系，它相对于惯性系有一个向上的加速度。因而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”，正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧柄之间的弹力与摩擦阻力使斧头相对于斧柄前进了一段位移，从而使斧头在斧柄上套牢。如果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题，那么可以这样认为：虽然斧头在斧柄上向下套牢的过程中没有受到除重力以外的向下的另外力，但相对于地面而言斧头具有一定的动能和重力势能，正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。所以从效果上看，一是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移，二是斧头与斧柄的接触面上在发热。

如果仅从动力学的角度来看，斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作用时间（或所通过的位移）所共同决定的，也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化有关。斧柄在“水泥地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大的动量变化率，从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。但是，虽然这个惯性力构成了斧头套牢在斧柄上的直接原因，可严格地说，斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力及斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时间也大有关系，因而，撞击“几下”也是一个非常重要的条件。

例3．小车上竖直放置一个木块，让木块随小车沿着桌面向右运动，当小车被档板制动时，车上的木块向右倾倒。这是怎么回事呢？（11）

教科书上的答案是这样的：小车突然停止的时候，由于木块和小车之间的摩擦，木块的底部也随着停止，可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态，所以木块向右倾倒。

事实上，本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。若以地面为参照物，小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩，从而木块向右倾倒。若以小车为参照物，小车被档板制动时已是一个非惯性系，作用在木块（重心）上的“惯性力”对木块的底端也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。

需要指出的是，在上述例2和例3中，斧头在斧柄上套牢和木块在小车上倾倒已是一个涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。其中例2是非惯性系中的质点动力学问题，而例3则是非惯性系中的刚体动力学问题。可是，在非惯性系中，我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立，从而也失去了此两例的代表意义。也就是说，这两个例子不仅是不准确的解释而且是不适当的例子。在涉及惯性的问题上我们必须分别那些是属于惯性现象，而那些则不属于惯性现象——即为动力学现象。牛顿的例子，毫无疑问是正确的（12），但我们许多的物理学工作者却将惯性对事物的解释范围作了相当随意而并不恰当的扩展或扭曲。其实在讲述惯性时，用不着举更新鲜的特别例子，倒是需指出惯性使我们对事物常态的存在方式太熟视无睹了。这里问题的关键在于，惯性不是使物体改变运动状态（使火车制动、使斧头套牢在斧柄上、使小木块倾倒）的原因。严格地说，这些原因和物体的惯性无关，只和力有关，而至于火车制动得及时不及时，斧头套在斧柄上牢不牢，小木块倾倒得快不快，则不仅与力有关，还和物体的质量、形体、初速度有关。但即使如此地与质量和初速有关却也与惯性无关。

惯性，这个我们通常认为是由物体内在因素决定的性质，其实是物体存在方式的一种条件性：“试取汽车为参考系统来研究‘当汽车急剧刹车的时候，车中乘客有向前倾倒的倾向’这个问题，在汽车急剧刹车前，相对于汽车而言，乘客是静止的，在汽车急剧刹车时，乘客突然向前倾，这就是说，以汽车为参考系统，乘客由静止而突然向前倾，并不保持其静止状态，并不表现出惯性”（13）。这个条件就是：物体要表现出惯性，它必须处于惯性参考系中。而“事物的存在顽强地延续维持不变,无论运动是快是慢抑或停止。”（14）也只在惯性系中才成立。在研究物体的运动学与动力学问题时，惯性系总有着特殊的地位。可是，这个特殊地位的存在并不单单是人类抽象理性的功劳,并不是人类贪懒和间集化的一个报应，惯性系的存在有其形而上的基础：自然之美的呈现及人对自然之美呈现体认的同一性。如果没有了存在的时间均匀性与空间对称性，我们选取的相对于地面作匀速直线运动的参考系对研究动力学问题而言也就将成为一个畸形的怪胎。惯性系不仅在计算上向人类提供了联系物体的相互作用与相对运动的便利方式，其更根本的是它使人与存在的关系成为审美性的。惯性定律给我们的启示是：存在是美的。而惯性系则是自然对人的一个馈赠。也因而，我们应当从审美的视角来看待惯性，而不应当将它看成一个恶魔或一件便宜货。

所有的老师都要求学生不要把惯性与惯性定律混为一谈，可是当我们的老师用动力学的观点来看待惯性——也就是说，把惯性与牛顿第二定律混为一谈的时候，对学生的这一期望是合适的吗？其实这是一个误区：当教完一些物理学的基本概念与规律以后，就要求学生用它们解释自然现象。事实上，物理学中有些基本概念与规律不是要求我们去解释自然现象，它没有这个功能，它只是告诉我们要去感受些什么，它提供给我们的不是一种推理的方式，而是一个判断的原则 ：它促成我们的判断更接近于自然之美的呈现。

三、惯性定律与牛顿第二定律的关系

当物体所受的合外力为零时，从牛顿第二定律可知物体处于静止状态或作匀速直线运动。可是，仅依据这一点却不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例。因为这两个定律的论述对象其实是不一样的。牛顿第二定律的研究对象是一个物体，而牛顿第一定律论述的是整个存在的性质。惯性——这个任何物体均具有的性质其实不是我们的个别研究对象所具有的性质，因为这个“任何物体”，包括了天地间的万物，而万物的总称（15）即是宇宙：“四方上下曰宇，古往今来曰宙”.也即任何个别的物体都不可能无条件地具有惯性：惯性是存在的特性，是存在着的时空的特性，是宇宙的特性。

其次，牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律，而牛顿第一定律却与个别物体的因果性无关，它是存在之状态的表述，它的表述是与具体的特定的时间无关的、瞬时性的。正是这种非时间性（16）构成了牛顿力学的本质特征。也正是牛顿第一定律所成立的时间均匀性与空间对称性构成了惯性系的特殊地位，从而使我们可以在牛顿第二定律的意义上来研究物体的动力学关系。因为毫无疑问，物体的运动性质和规律与采用怎样的空间和时间来度量有着密切的关系（17）。由此可见，不仅牛顿第一定律不是牛顿第二定律和特例，恰恰相反，现行的动力学规律正是牛顿第一定律所揭示的存在之性在具体的个体事物上的展现。惯性定律比牛顿第二定律具有更强的基础性。也就是说，正是惯性现象，构成了牛顿动力学所以成立的操作平台。由于物体在不受外力作用下保持其速度不变，因而物体运动速度的变化才跟物体的受力相关。

最后，牛顿把惯性定律放在三个运动定律的首位也是与其对自然的信仰因素有关的。因为在文艺复兴之前的绝大部分思想家继承了亚里士多德关于物体运动内在决定论的观点。但在牛顿看来，基本的物质粒子完全是惰性的，没有任何自发的运动，而电、磁、光这些‘非物质’的力量则成为神在自然中的行动的载体（18）。也就是说，惯性定律内隐含着牛顿否定亚里士多德运动观的内在目的论从而建立新力学的形而上基础。

四、惯性与具体物体的质量无关

从上面的讨论可以看出：“质量是物体惯性大小的量度”这个论题，在几个角度去看都是错误的。第一，质量不是物体惯性大小的量度。个别研究对象的质量与其所揭示的惯性毫无关联。因为这两者从数量上来看是一对无穷大的关系，从内容上来看是个体与存在的关系，在它们之间，人类的理性不可能找到逻辑上的因果链。第二，“物体（的）惯性”这样的说法缺乏依据，因为惯性不是物体的性质。物体只是作为惯性的表现者而存在的。第三，“惯性（的）大小”这样的说法也缺乏依据，因为惯性没有大小，惯性只是存在的一种表达方式，一种特定状态的显现。第四，既然惯性并无大小，我们也不可去进行量度，事实上，任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系，因为这一函数关系并不存在，它只是人们的一个虚假的逻辑推测，谁也不能证明质量与惯性成正比或不成正比 ，更不能得出它们之间的比例系数，因为这些关系均是虚假的。因而，物理学界流传的物体的惯性等于它的质量（19）只是人们一个随心所欲的错误言说。

由于物体质量与惯性无关，所以，将牛顿第二定律中的质量称为惯性质量就是不当的，质量的确对物体运动状态的改变有一种象力一样的阻抗作用，质量在改变物体运动的状态上而言似乎有一种“消解”、“抗拒”力的性质。因而作者认为可将现行的“惯性质量”改称为物体的“抗性质量”。正如牛顿所说：“物体只有当有其他力作用于它，或者要改变它的状态时，才会产生这种力。这种力的作用既可以看做是抵抗力，也可以看做是推斥力。（20）”因为质量与物体运动状态的变化快慢有关，它事实上具有动力学特征，当一个物体的质量大时，它对运动状态改变的阻抗能力就越大。

从逻辑上而言，我们只有将惯性从物质的内在因素中解除出来，才能完全地克服牛顿时代的机械论自然观与牛顿第一运动定律之间存在着的深刻矛盾。也就是说，这样才能使牛顿第一定律恰如其分地建立在由文艺复兴所形成的机械论而不是亚里士多德的目的论的形而上学基础之上。

五、惯性定律的表述方式

牛顿第一定律是动力学定律的基础，但它本身并不表征物体的某种动力学性质，它是关于人类体认自然之美、自然之和谐的陈述。据于上面的论述，对牛顿第一定律的陈述方式作以下的要求是并不过分的：反映时间的均匀性，空间的对称性，及自然之美对人的呈现。可是，现行的许多教科书中对牛顿第一定律的陈述是很不一致的。当然，这种不一致性用老眼光来看是无伤大雅的，但以今天的眼光来看，这种差异性就成为值得商讨的了。

例如：一个物体，如果没有受到其他物体的作用，它就保持自己的静止状态或匀速直线运动状态（21）。这样的陈述可能离惯性定律的本义较远，因为这一陈述的方式是在动力学的维度上来进行的，陈述的对象是“一个物体”。这和牛顿第二定律的研究对象是一致的，这样方式的陈述毫无疑问地可以把惯性定律认为是牛顿第二定律的一个特例，因为“如果没有”这几个字就表达了陈述事件的某种特殊性。

另外一种常见的陈述方式是：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（22）这样一种表述比前一种完整多了，它几乎就是牛顿的原义，但这里的“一切物体”应当换成“任何物体”（23）。因为在此论述中的“任何物体”实际上是对一切物体的否定，而“有外力”应当换成“其它物体的作用”，因为惯性定律是不涉及力的，操作意义上的力这个动力学的基本概念与惯性无关。

作者试着这样来陈述惯性定律：存在着的宇宙有这样一种性质，它使任何物体在没有受到其它物体作用的时候总保持静止状态或匀速直线运动状态。或许，这样的一种陈述方式是较明晰的陈述方式，它强调了惯性与惯性的表现者（个别研究对象）的严格区分，这个陈述的主语是性质，这样的陈述才可称为关于“惯性”的定律。而我们也应当将惯性定义为：使物体保持静止或匀速直线运动状态的性质。

六、人们误解惯性的来源

人们在惯性问题上所犯的错误认识，既来源于历史上人们对于和惯性概念相联结的力与物体运动关系的一贯表达方式，又来源于牛顿的表述与对于牛顿力学理解上的偏差。“事实上，牛顿似乎注定要被人误解”。（24）

在牛顿所陈述的第一定律中：（25）“每个物体都保持其静止、或匀速直线运动的状态，除非有外力作用于它迫使它改变那个状态（every body persists it's state of rest or of uniform motion in a straight line until it is compelled by some force to change that state.）”。牛顿对“除非有外力作用于它迫使它”作出了对应的理解，即认为保持其静止或匀速直线运动状态的物体是由内部原因的，这个内部原因即称为惯性：“vis insita,或物质固有的力，是一种起抵抗作用的力，它存在于每一个物体当中，大小与该物体相当，并使之保持其现有的状态，或是静止，或是匀速直线运动”。（26）在牛顿时代，作出这样的判断是无可厚非的：“一个物体，由于其物质的惰性（现称惯性——译者注），要改变它的静止或运动状态就极其不易。因此这种固有的力可以用一个最确切的名称‘惯性’或‘惰性力’来称它。”（27）因为在牛顿时代是无法判定惯性的本质的。从牛顿的这一段话我们大致可以判断出，他几乎是在第二定律的意义上来领会惯性的，因而他才认为（惯性）大小与该物体的运动和质量有关。

这一观点可以追踪到亚里士多德，它影响了包括牛顿在内的一大批科学家的思维方式。在牛顿之前的开普勒也就惯性说过（29）：“如果天体不赋有类似于重量的惯性，要使它运动就不需要力，最小的动力就足以使它有无限的速度，但由于天体公转需要用一定的时间，有的长些，有的短些，因此非常明显，物质必须具有能说明这些差别的惯性”；“惯性，或对运动的阻力是物质的一种特性，在给定的体积中，物质的量愈多，惯性愈强。”由此我们也可见，在开普勒那里已经有惯性等同于力与质量的观点了。

从上面的论述可以看出，人们对于惯性的错误理解主要是由历史原因所造成的，这个原因主要在于：人们普遍地认为事物外在的状态是有其内在原因的。当人们在物体之外找不到令人信服的可感觉的原因的时候，就只能把它归因于物体的内部。牛顿将惯性归因于物体的内部，把惯性看成阻碍物体改变其静止或匀速直线运动状况的内力，他假设的惯性非常接近布里丹的冲力——即：惯性作为一个内力，在缺乏外部动力或阻力时，会引起无定限的直线运动（30），另一方面，牛顿的惯性观又来自于他对古希腊关于自然具有灵魂观念的继承，我们可以从他的著作中强烈地感到，他具有自然界的物体与人一样会在受到作用时产生反作用这样一种强烈的思想意向。显然，在现代人看来，自然界的物体是与人具有本质区别的。

在牛顿以后，欧拉则将牛顿关于vis insita 的比较隐晦的注释作了同牛顿之前的有些科学家的直感一样的有一定危险性的表白：“惯性是物体保持静止或保持匀速直线运动的能力．．．．．惯性的大小与质量成正比例。”（31） 可是现在看来，这种危险性中是带有错误的。从那以后到现在，人们对于惯性的理解基本上是庸俗性质的。随着现代物理学的发展，特别是诺特尔之后，我们可以认识到使物体保持静止状态或匀速直线运动状态的原因并不在物体的内部、也跟力无关，而是由于物体所处的时间均匀性与空间对称性。也就是说，我们必须对牛顿意义上的惯性作出更开放性与发展性的理解，牛顿的vis insita（惯性是一个消极的本原，靠此本原物体维持它们的运动或静止，按照作用力的大小接受运动，按照受到阻力的大小抵制运动。（32））可以深入为两个层面的结论：在没有外力的作用下，一个物体，它能保持静止状态或匀速直线运动是由于惯性，即时间均匀性与空间对称性；在同样大小的力的作用下，一个物体它的运动状态较难改变是由于它的动力学特性——抗性，即它的质量较大。

参考文献：

物理学范文第8篇

一、易学自然观?

《周易》包括《易经》和《易传》两部分，实际上是上古巫文化化出的符号、周初时期占筮验词集锦和战国末年理性诠释的统合。作为《易传》的十篇释文已经完全脱离卜筮，建立起一套以阴阳为纲阐释变化的 理论 体系。汉兴，《周易》作为官学传习和 研究 的对象，被尊称为“五经”之首；汉易已经纳入阴阳五行学说，隋唐时期易学即以其理性向科学领域渗透；进而逐渐形成以符号系统与以阴阳为纲纪相结合的范畴体系和理论结构。?

易学对宇宙的基本观点是：阴阳相涵相因、流变会通，构成一个合谐互补的有机整体。?

张立文教授在《王船山易学思想略论》〔1-191〕中指出：船山的本体哲学，统体会通于和合。所谓和合者，就是“阴阳未分，二气合一，氤氲太和之真体”。《易传》有言“形而上者谓之道，形而下者谓之器”，作者认定道器是虚实范畴，虚与实的主要差异在于隐与显。“形而上者是隐也”，隐不是无，而是潜在，是形而下所以存在的根据。“形而下者是显也”，指有形质的东西，“即形之成乎物而可见可循者也”。即此可知，显指可见可循的事物和现象，隐指寓于“器”而起作用的现象背后更本质的东西；而隐又不是虚无，“道不虚生，则凡道皆实也”。从而推定道乃实存之体，得出道器交与为体、相涵相因、流变会通的两系统结构论。?

道和器的关系究竟如何？就逻辑上讲，“形上者乃形之所自生”，因为凡器皆有形，由“形”逻辑上得出对应于“形下”必然存在着“形上”。就二者的主从关系讲，“当其未形而隐然有不可喻之天则，天以之化”，依此概括二者的关系为：道是器存在的依据；道通过器而表现自己，一切显性的运动变化之因皆源之于道。再就孰先孰后的角度讲，是“理不先而气不后”，二者既不存在先后、本末之别，也就从根本上排除了天理、神创的观念。?

张教授立足于人文（兼及自然）阐述 问题 ，认为“王船山道器、气关系，充分体现和贯彻了《周易》和合人文的精神”，本文专门讨论自然而不涉及人文。依据形上学本体哲学，自然界的物理客体应该分两类，即“形之已成乎物”和“未形”，二者的本质区别在于形下之“显”和形上之“隐”。?

小结：易学自然观是两系统结构论。从静态角度讲 ，“万物（包括宇宙自身）负阴而抱阳，冲气以为和”；从动态角度讲，“阴变阳，阳变阴，其变无穷”。所谓的易，就是讲阴阳变化之理的学问，即“易以道阴阳”。?

二、两种物理学理论?

物理学作为一门学术的名称，是从亚里士多德的希腊文著作延续下来的，这个希腊词的意思是探讨自然的秩序和原理的“自然学”，亚氏又称其为自然哲学。大约到18世纪中叶，由于学科 内容 的分化，自然史和化学从物理学中独立出来，18世纪后半叶法国讨论过留下的物理学意味着什么，结果是把物理学分为一般物理学和特殊物理学。前者指牛顿力学或由《自然哲学的数学原理》导出的以数学描述质点运动的传统，后者包括声、光、电、磁等广泛领域。通常都把这种划分说成是数学科学传统和实验物理学的分离。?

1829年，泊松把当时法国物理学的思想倾向归为两类：物理力学和解析力学。他把前者的特征描述为“它的唯一的原理是把一切还原为分子运动，而这些分子是把力的效果从一点传到另一点并保持这些力之平衡作用的核心”，即期望用天体运动的牛顿平方反比定律数学格式，精密地描述宇宙一切现象，称牛顿范式；而后者则强调现象的解析格式，轻视对物理原因进行讨论，称非牛顿范式。1840年以后，牛顿范式的地位被非牛顿范式所取代；与之同时，拉格朗日原理被泊松和哈密顿予以发展，使力学成为完全 分析 的形式，并且以能量取代力的概念体系。本应该由之意识到“根本不存在纯粹的力学现象，实际上运动总是结合着热和电磁的变化，它们也规定运动”〔2-9〕，从而结束牛顿的“力学神话”，可惜的是西方哲学没有能够为物理学提供合适的自然观，以后的物理学就在迷茫中走了许多弯路。对两种范式的本质差异，一般都视为用几何法还是用解析法的数学问题。?

19世纪30年代之后，随着实验物 理学 的成熟，出现了实验物理学和 理论 物理学之区分；物理学的理论又分原理理论和构造理论两类。前者是先使用 分析 法在经验中发现 自然 过程的普遍特征（即原理），然后给出各种过程必须满足的数学形式的判据，比如牛顿力学；后者又叫“假说—演绎”法，即先确立“想象的原理”（即“假说”），然后采用反证法通过由原理导出的结论对原理进行证明，给出的 内容 与经验所显示的现象吻合得愈多愈一致，特别是能够从假说来预言现象并得到证实，这种构造理论就愈成功。依据这种分类 方法 ，一般都承认17世纪牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》就分别代表了原理理论和构造理论。对这两种理论划分的依据主要在于思维方式，即前者采用分析法而后者采用综合法。?

三、两类物理客体?

牛顿的《原理》和惠更斯的《论光》，从近代物理学奠基开始，两种截然不同的理论分别传承为两种体系，即牛顿范式——原理理论，惠更斯范式——构造理论，其本质差异不在思维方式和数学形式之不同，也不在是采用数学方法还是实验方法之别，而在于 研究 的客体分属于根本不同的两类。?

以质量对物体进行计量，并假定质量都集中在一个质点，以相互传递力的作用描述运动，是牛顿范式的核心观念；非牛顿范式研究的光、热、电、磁等现象，都不能以质量进行计量，最终认识到了这种现象都与“能量”直接相关，并且以能量取代了力学概念体系。?

而今首当其冲应该明确的是物理学根本就不直觉研究“物质”，正象无法品尝水果一样，因为二者都是抽象的类概念。物理学只研究质量、能量、电量、时间和空间之间的关系，两种理论的适用范围不同，前者是关于质量系统的理论，后者则适用于能量系统。以往不适当地把能量说成是物质运动的形式（如“能即运动”）〔3-526〕，是产生混乱的肇端。 现代 物理学已经确认物理客体分两类：宇观上有分立的天球和连续辐射，微观上分粒子和场，粒子物理学分费米子和玻色子，理论物理学称其为物质粒子和相互作用；物理学理论也分用质量计量和时空描述、用能量计量和位形描述两个系统。“我们首先把宇宙的物质内容分成两个部分：“物质”即诸如夸克、 电子 和缪介子等粒子，以及“相互作用”诸如引力和电磁力等等”〔4-38〕。当代著名物理学家霍金居然会说出如此不合逻辑的荒唐话，不难看出“物质”这个误用概念带来的混乱是何等严重。?

物理客体不能用“物质”这个概念进行抽象和概括，而应该分为质量和能量两个系统，二者的本质差异有3：1、分立和连续；2、有无静质量；3、量传递时物理客体仅只振动而不发生运动方向的位移。确认能量系统存在的依据有5：1、德西特从广义相对论场方程得出没有物质的宇宙时空解；2、无限的（负能电子）海的发现；3、爱因斯坦说：“依据广义相对论没有以太的空间是不可思议的”；4、3k微波背景辐射证明“空间”不空；5、粒子物理学的实验发现，绝大多数粒子为瞬息亿变的动态 网络 。?

“全〖zz(〗空间〖zz)〗充满着相互作用着的各种不同的场”〔2-387〕，这种分布着某种物理量的空间，不同于经典物理学中作为参量的空间。“场从数学上表述了能量局域性概念”，“是一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。即此可知，一切自然现象虽表现为质量系统单元个体的运动和变化，动变之因却源于能量系统的作用；而能量系统本身不通过作用于质量系统的效应也根本就无法观测。? 物理学早已将物理客体分为弥散态粒子和凝聚态物体，3k微波辐射发现之后，就应该从分类学的角度再增添一种连续态网络；进而将弥散态粒子分为质量子和能量子，如此一来，物理世界图象就会变得非常清晰。?

物理客体分物体、粒子、网络三类，分别用质量、电量（或荷质比）、能量计量；人类生活的现实世界属于质量系统（从天球到原子乃至质子、电子），能量系统则是一切运动变化的动力之源；所有的共振态、复合态粒子均属于能量系统的动态网络，只有那些稳定的能量子才有现实意义；不同能量子的有序组合构成信息（从质量系统讲，传递信息必须有载体，而对能量系统，信息和载体则合而为一，于此无暇展开讨论），可以用于操作质量系统的变化和存储一切自然现象。

小结：物理客体分两个系统三种态。质量系统和能量系统确实属于“负阴而抱阳，冲气以为和”的状态；作为两系统“中介”的弥散态，是演绎世间万象的“大舞台”；何以产生质量和电量，是现实世界存在的最根本机制。

四、时间和空间

无论 哲学 还是物 理学 ，时间和空间都是一对非常重要的范畴，同时又是亘古至今争论最多直到今天还没有取得共识的两个概念。16世纪之前，基本上没有留下多少值得关注的重要论点；牛顿为了创立完整的力学体系，不得不提出人类 历史 上第一个时空构架。他认为物质是在绝对空间中运动，时间不跟任何物质对象相关、自身等速地在那里流；时间和空间各自独立互不相关。亦即是说时间和空间仅只是描述运动的参量。?

现代 物理学的发现则是：“广义相对论用空时结构的几何性质来表示引力场”〔2-328〕，场不但“是某种物理量的空间分布”，还是“一个具有无穷多自由度的动力系统”〔2-353〕。很显然，时空结构应该被理解为改变物体或带电粒子运动状态的作用量。?

依据质能两系统结构论看待，即使在牛顿力学体系中，时空结构也是作用量而不是描述运动的参量。比如牛顿力学的第一号 自然 力——重力g=mg，如果没有g作用于m，物体就不会自由下落，很显然g是使m自由下落的作用量。如果用电磁作用相类比，g可以被称为引力场强，其作用效应跟电场作用于电量没什么两样。自从发现了动量和能量守恒之后，牛顿力学方程基本上已经不再使用，足以说明牛顿力学非常片面，能够沟通三个领域最基本的物理量只有动量和动能，根本就不需要力这个概念。?

时间和空间究竟指什么？答曰：二者分别是对能量系统单元个体持续性和广延性的计量，恰如用质量计量物体、用电量计量带电粒子那样。

“空间一时间未必是一种可以认为离开物理实在的实际客体而独立存在的东西。物理客体不是在空间之中，而是这些客体有着空间的广延性”〔5-112〕。爱因斯坦如果对

“一个钟所处的引力势越低（深），它走得越慢，而那里发出的光在引力势较高处去接收就会发生红移”〔5-92〕，亦即是说原子钟在那里发出的光频率较小，周期变大。如果是摆钟，依据t＝2πl/g，由于g变大，周期就必然变小。两种钟的结果居然完全相反，基于什么原因呢？这就恰好能够说明相对运动和绝对运动的作用机制不同，显示的结果就必然会适得其反。由于原子钟的频率直接决定于能量子的频率，属于绝对运动；而摆钟的周期则由作用量g与弹性势的平衡决定，属于相对运动，g变大时相对而言等于固定不变的弹性势变小，故而钟的周期亦随之变小。? “量子 理论 和每一种合理的真实世界观念都冲突”〔6-127〕；“量子力学改变了古典物 理学 的因果观和实在论”〔2-328〕。这些观念产生于发现了绝对运动和相对运动效果迥异，感到困惑的原因是没有树立起时间和空间“不再是事件在其中发生的被动的背景”，“相反的，它们现在成为动力学的量”〔4-53〕，根源在于没有突破“物质”一元论的樊篱。?

问起广义相对论场方程的意义，通常的回答是：“物质和能量要使时空向其自身弯曲”〔4-60〕?，反过来弯曲时空的曲率又决定着物体运动的路径。这种表述本来存在一个因果互易的逻辑循环，只需要将误用概念“物质”去掉，就变成了非常明晰的单因（能量）决定单果（质量运动路径）的关系。再如“势函数v表示质量系统对空间任意点的引力作用”〔2-361〕，实质上则是势函数表示任意时空点对质量的趋动作用。作用和被作用的因果关系弄颠倒的原因，许多都出在用相对运动的观念去解释绝对运动；产生这种观念的根源又非常久远和牢固，先是 哲学 上把物质说成第一性，继而近代 科学 一开始就决定只 研究 属于第一性的质量和重量，外加担心宗教神学找麻烦，所有物理学理论就都必须把物质或质量说成是运动变化的起因。依据两系统结构论，动因仅来源于能量系统。?

宇观上的星体都是绝对运动，很早很早之前就受到许多哲人的关注，他们的不少观点由于跟相对运动的理论不合，都受到了冷遇。欧拉认为“一切物理过程都是以太与物质相互作用的结果”〔2-180〕，欧多克斯认为“日、月和行星分别固定在想象的匀速转动的天球上，星体本身不动，它们随着天球运动”〔2-51〕，笛卡尔的观点更明确：“宇宙空间充满媒质的旋涡运动，天体被媒质的旋涡推动”〔2-145〕?；最直观形象的描述莫过于那个阴阳互动的太极图，那是华夏先民无数代人仰观俯察智慧的结晶。天空中所有星系或星系团无不都是一个涡旋，其中不少涡旋的中心根本就找不到质量（被称为质量丢失的暗物质）。很显然这些涡旋都是能量积累形成的畸变时空，那些特定的r3/2＝k的不同旋线上，都可能会有星体在做 自然 运动，根本就不需要什么引力作为向心力，自然也就没有必要去找切线力的源。

易学中虽说没有“自组织”这个词，王船山却早就讲清了自组织的作用机制。“阳变阴合，乘机而为动静”，“二气之动，交感而生，凝滞而成物我之万象”，如果将质量子和能量子类比为阴阳，这种说法还满有道理的。

小结：运动有相对和绝对之别。因果关系被破坏的原因大都生之于用相对运动的理论去解释绝对运动，根源在于物质一元论不能作为物理学的哲学基础。

六、唯物宇宙观

科学思想作为文化的一部分，在相当长的时间内世界各地都是沿着自己的传统在 发展 ；从16世纪开始，随着西方殖民主义的掠夺，希腊传统的科学逐渐传播到世界各地。如今所说的近代科学，主要指希腊科学传统的扩展，其间也不乏阿拉伯、

基督教创立不太久，某些护教派发现那些愚昧贫乏的教义抵抗不住古希腊、罗马文化，特别是 哲学 ，就开始从古希腊、罗马哲学中寻找为教义辩护的依据，从而 发展 出貌似 科学 的神学，进而宣布真正的哲学和真正的宗教是同一的和信仰先于理性的原则。中世纪的欧洲几乎一切学术都在宗教神学的桎梏之下， 自然 科学也不例外，布鲁诺被活活烧死，伽利略遭受终生监禁，都因为他们的 理论 对神学不利。

唯物主义宇宙观针对信仰先于理性提出物质第一性、意识第二性，自然科学总算找到了哲学基础。由于近代科学确定只 研究 属于第一性的质量和重量，而不研究与感觉有关的第二性，即把意识范畴留给宗教，总算争得了一席之地。当我们立足于 现代 科学的成果和困惑，去反思物 理学 发展的 历史 时发现，把物质和意识的关系视为全部、特别是近代哲学重大基本 问题 的唯物主义哲学，根本就不能作为物理学的理论基础。为了从神学桎梏下挣脱出来，选择第一性、第二性之分的哲学虽说必要，终归总逃不掉为临时应付而“举债”付出更高的代价。

物质和意识对立，对立的双方是自然和人，这是古希腊自然与人分离自然观的延续。这种哲学适用的范围应该是人天系统，即探讨的中心课题是人与自然的关系；而物理学则属于纯客观地探讨自然界的秩序和原理的学问，亦即是说它只研究物质和物质之间的联系、相互作用和运动变化 规律 等问题，丝毫不涉及物质与意识关系的 内容 。故而我们认为，唯物主义宇宙观虽说使物理学摆脱了宗教神学的束缚，而成为一门独立的学科，却不能做为物理学的哲学基础。

自然界是一个有机整体，要探讨其运动变化的规律，就不应该将所有的物理客体用“物质”一个概念概括。因为变化只能发生在至少两种客体之间，如mn和nm；而mm则是永远无法观测的。

“科学史界越来越多的学者认识到，站在现代科学的立场寻找历史来龙去脉的做法有误入歧途的危险，转而采取从原来的境况中重新阐释科学思想”〔7-2〕，不少人发现了《周易》中保留着自然学的原初形式，可以为科学发展提供有益的哲学启迪。本人沿着这条进路摸索多年， 学习 探寻的心得是，物理学只有依据两系统结构论的自然观，才可以讨论变与不变。

易以道阴阳；万物负阴而抱阳，冲气以为和；阴变阳，阳变阴，其变无穷；阳变阴合，乘机而为动静；二气之动，交感而生，凝滞而成物我之万象——仅依据上述五句富涵哲理的格言，对物质、时间、空间、运动和因果关系等重要概念做一些简要的剖析，就可以理出一条新的思路。如果依据两系统结构论，对物理学的概念和理论进行一次新的整合与梳理，极有可能会将物理学带出当前的困境。不当之处，敬请各位师长、同仁指正。

参考 书目：

1、朱伯昆主编《国际易学研究》第三辑，华夏出版社1997年版

2、董光璧等著《世界物理学史》吉林 教育 出版社1994年版

3、《马克思恩格斯选集》第三卷人民出版社1972年版

4、(英)霍金著《霍金讲演录》湖南 科技 出版社1995年版

5、倪光炯等著《近代物理》上海科技出版社1979年版

6、(英)霍金著《时间简史续编》湖南科技出版社1995年版

物理学范文第9篇

关键词：简单美；统一多样美；对称美；因果美；矛盾美

G633.7

一位科学家说过：“科学家的灵窍，诗人的心扉，画家的慧眼，所感受到的都是同样的和谐，同样的优美，同样的富有韵律和节奏.”无论是科学家，还是画家、诗人、哲学家， 最终的目的就是追寻生活和自然界的真善美。

一、简单之美

“真理往往都是最简单的”。好多物理现象，往往都是猜想到最简单的结论上，然后通过逻辑推理论证，大量实验得出来的。爱因斯坦以为：“有可能把自然规律归结为一些简单的原理；评价一个理论是不是美，标准正是原理上的简单性，不是技术上的困难性. [2]”事实上，爱因斯坦的质能方程E=mc2，普朗克的能量与频率的关系式E=hν，牛顿第二定律F=ma，牛顿的万有引力定律 和库仑的电荷静电相互作用定律 等，都是用极其简单的形式表达了理解起来却那么复杂的自然界的规律，难怪人们都赞叹这些定律的优美。所以说物理学的美在于它发现自然界存在的简单性。

二、统一和多样美

世界物质的统一性既是唯物主义的哲学命题，也是物理学的方法论原理之一。无论牛顿是否认识到了这一点，万有引力的发现都在客观上给出了世界物质统一性的一个证明。万有引力定律表明，行星围绕太阳运动所受到的引力，与卫星围绕行星运动所受到的引力，以及地球对地球上的物体的吸引力，都是同一种力。从力学的角度，论证了自然界的物质统一性。高一我们学习了万有引力定律，知道“自然界中任意两个物体间有吸引力，引力的大小跟质量的成绩成正比，跟距离的二次方成反比，作用力的方向在它们连线上[3]。”到了高二我们又学习了库仑定律，知道“真空中静止的点电荷间有相互作用，作用力的大小跟电荷量的乘积成正比，跟距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上[4]。”万有引力与物体的质量有关，静电力与电荷的电荷量有关；万有引力只存在引力，而静电力有引力和斥力，这说明了自然规律的多样性。另一方面，万有引力定律和库仑力定律都遵循距离的“平方反比”规律，表现形式也十分相似，相互作用都是相关“场”的作用。可见，自然界的事物尽管是多种多样的，但却具有统一的一面。从这些侧面我们可以体会到自然界的和谐与多样的美。

三、对称美

自然界和现实社会中有很多对称美的例子：鸟儿飞翔煽动美丽的翅膀，但是它如果只有一只翅膀，它的美将会大打折扣；中外的古代的建筑无不以对称设计为美…………对称美的概念已经自然地进人了人的审美意识。随着近代物理学的发展，人们发现物理学中存在着大量的对称现象。如作用力与反作用力；正电荷与负电荷；正物质与反物质等[5]；还有更加直观的静电场中等量异种点电荷和等量同种点电荷的电场线关于点线面对称，再比如磁场中的条形磁体的磁感线，如图所示，对称美显而易见，淋漓尽致。这些不具备深厚物理学修养的人也能欣赏的对称。让我们切实的感到物理学中有大量的对称美。

四、因果美

因果关系作为客观现象之间引起与被引起的关系，它是客观存在的。物理学中的因果关系是指物质世界中各现象之间存在着客观联系。一个现象由另外一个或一些现象引起，因果关系客观地存在于物质世界的运动和变化之中。这个哲学范畴在于说明，物质世界中各现象之间存在着客观的联系，任一现象自身都是由另外的一个或一些现象引起的，并且它又总会导致一个或一些新现象的出现。这里，引起一定现象的现象是原因，产生的现象是结果。比如说，牛顿运动定律告诉我们力是改变物体运动状态的原因，即是产生加速度的原因，也就是说力是“因”，加速度是“果”。再比如说，法拉第电磁定律告诉我们磁通量的改变会产生感应电动势。磁通量的改变是“因”，产生感应电动势是“果”。

五、矛盾美

辩正唯物主义中的矛盾是指客观事物本身存在着两种既互相对立又互相统一的倾向。同志曾经说过“没有矛盾就没有世界”，说明了矛盾的普遍性原理。即无论是自然界、人类社会还是思维，无论过去、现在或者将来，矛盾都是普遍存在的。也就是说“事事有矛盾，时时有矛盾，处处有矛盾。”牛顿运动定律告诉我们力改变物体运动状态，而惯性抵抗外力使物体保持原有运动状态，即力与惯性就是一对矛盾。更深层次的说，质量本身就是一个矛盾体，我们知道只要有质量存在，就有引力存在。因此，现在我们对质量也有了新的认识，它是引力的代名词，我们也把具有这种性质的质量叫做引力质量。还有一个质量，它是与惯性有关的，它具有抵抗外力使物体保持原有运动状态的性质，我们把具有这种性质的质量叫做惯性质量。同一个质量竟然表现出两种截然相反的性质：质量具有惯性使物体在一定程度上抵抗外力而不使物体的运动状态发生变化，但同时具有引力而使别的物体和自身产生加速度而使运动状态发生变化，质量的这种对立的性质统一于物体本身。再比如楞次定律告诉我们感应电流产生的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通量的变化。也就是说感应磁场和原磁场的变化是一对矛盾，平时我们教学中总结的“增反减同，来拒去留，增缩减扩”，让我们再次体会到矛盾的魅力。也许自然界本身就是一个对立统一的矛盾体。因而自然界教给我们的是应当辩证的、矛盾的看待分析客观事物和现象。

综上所述，自然界的规律，物理学的美能够反映客观世界本质的科学美，同时又蕴含了哲学美。它的简单、统一、多样、因果、矛盾是那么动人心弦，令人赞叹。

参考文献：

[1]孟智明《物理W之美》

[2]爱因斯坦文集；

[3]人教版物理必修2

[4]人教版物理选修3-1

物理学范文第10篇

物理学是一门揭示物质存在与运动规律的自然科学。它科学地揭示了自然规律，同时也展示了自然、人类与科学的艺术魅力。物理中有自然的美，也有科学和艺术的美。

一、物理学的美表现在以下几个方面：

1.物理学发展过程中的精神美

在物理学发展的过程中，物理学家在探索物理学规律的艰辛旅程中，一方面总是伴随着对美的热烈追求，另一方面又强烈的表现出他们精神上的种种美德。哥白尼与托勒密地心说的决裂，就是有其执着追求美的因素，他深信完美的理论在数学上应该是“和谐与简单”的。托勒密为了解释天文观测的现象，引入了许多“均轮”、“本轮”，使得天文理论既复杂又失洽。

2.物理现象的自然美

中学物理涉及力、声、热、光、电、磁和原子物理等内容，物理现象千姿百态、美妙无穷。如星移斗转、日夜交替、春秋轮回、物态互变等自然规律，因有序而美;光的反射与倒影、折射与海市蜃楼、色散与彩虹、日食和月食都有奇异的美。人类在研究和应用物理方面创造的辉煌成果，是美的精品。蒸汽机、发电机、激光器、电子对撞机的发明，步步促进人类生产、生活和高科技的发展;“阿波罗”登月成功，“嫦娥奔月”的传说变成了现实美谈，“神五神六”畅游太空再次实现人类超载地球之梦;众多的航天器和卫星正在全球通讯、气象观测、国防和科研等方面建功立业;电磁技术、激光技术、能源开发技术突飞猛进;核电站、太阳能电站的相继林立充分展示了物理前景无限美好。

3.物体的运动美

宇宙中的一切物体都在永不停息的运动。物理学中声、光、电的传播，电子的旋转，天体的运动等都体现出美的旋律。像直线运动表现的刚性美;曲线运动表现出柔性美;匀速运动呈现节奏美;变速运动呈现出变化美。

4.物理规律的简洁美

简洁美是以简单、洁净呈现其美感，简洁美是科学美的特征之一。自然界的现象是错综复杂的，然而自然界本身却是简单和谐的，因此研究的方法和规律的表述方式也是简单的，科学家们用最精炼的语言，最少的符号，最简单的形式来表达知识。正如著名的物理学家爱因斯坦所说：“真实的世界在逻辑上总是简单的。”所以，作为反映物体运动变化规律的物理来说，那种最简洁的物理理论最能给人以美的享受，物理美的简洁性并不是指物理内容本身简单，而是物理理论体系的结构和物理规律的数学表达形式简洁。

5.物理规律的和谐美

自然界本身是一个和谐的整体，支持其运行的自然规律也应具有和谐性和统一性。而以其为研究对象的物理学必然会体现这一特性。爱因斯坦曾说过“如果不相信我们的理论结构能够领悟客观实在;如果不相信我们的世界的内在和谐性，那就不会有任何科学。”和谐给人以一种恰如其分、浑然一体、轻松自如的美感。

6.对称美

对称美是指整体各部分之间的相称或对应，如空间上的和谐布局，时间上的节律协和。对称之所以让人产生美感，是因为对称中存在着某种“重复”、“均衡”、“有序”的东西。科学美中的对称美来源于自然界物质形态美及其运动图景所具有的广泛对称美，借助于建筑美学很容易理解对称美概念，一些建筑物外表的对称显示出一种空间方位上对称的美感，我国古建筑如天安门、天坛、故宫等就呈现出庄严稳重的对称美。人类传统美学中的对称仅指人们感性意识中的三维空间的对称，而物理学中的对称美既有物理现象的对称美，比如引力与斥力，“电生磁”与“磁生电”，粒子与反粒子，物质与反物质等等;还有公式的对称如：

动量守恒定律表达式

机械能守恒定律表达式

理想气体状态方程=等都具有平稳庄重的对称美。

对称性给人的美感是“圆满、均衡和协调”。人们这样描述对称性：若图形通过某种操作（如时空坐标系的改变，尺度的放大和缩小）又回到它本身，则这样的图形具有对称性。对称性的概念应用于物理，研究对象不仅是图形，还有物理量和物理规律。从空间角度看，原子的核式结构、晶体的空间点阵、磁体的两极是对称的;物体的上升下落，圆周运动是对称的;物体的平衡、弹性形变、简谐振动具有对称性;平面镜成像、光与波的反射、电磁场的力线分布更具有对称美。从时间角度看，行星的公转与自转、理想单摆和简谐振动、波的传播都具有时间周期性的对称美。对称性的美学意境引起很多科学家的心驰神往，从伽利略时代开始，物理学家就把追求理论上的对称性作为一种有效的研究手法，并取得了成功。

7.新奇美

“新奇”也是物理美的特点。物理学发展到今天，无论是理论方面还是实践方面都是硕果累累，新颖的发明创造和新奇的理论成果层出不穷。象脉冲星、重轻子的发现;蒸汽机、激光器、电子对撞机的发明;牛顿力学理论、麦克斯韦电磁学理论、爱因斯坦相对论的创立等等都是体现新奇美的物理成就。尤其是物理理论提出的是关于自然界的新知识，具有独创和新颖的特点，这正是其审美价值的所在。

二、物理学的美在教学中的作用

1.可激发学习兴趣、提高学习效率。

教学实践证明，学生学习的主动性与兴趣有密不可分的关系。审美感作为构成意识行动的重要因素之一，能够转化为探索未知世界的巨大动力。所以在教学中让学生感到物理现象、实验、理论之美可以使学生产生学习物理的兴趣，进而达到提高学习效率的目的。

2.促进知识的理解与掌握、促进创造思维的发展。

美感的这个作用可以概括为“以美启真”，它是美感与理智的内在联系。一方面促进学生对知识的理解与掌握;另一方面启发学生解决问题时不满足已有的结论，去探索更巧妙、更简单的方法。这些创造性的学习活动，能促进创造性思维的发展。

3.激发教师的教学情绪、提高教学效果。

教学过程不仅仅是知识的传授过程，也是情感生活的过程，更是艺术创造的过程。教师有了这种美感，就会感到自己的教学犹如艺术家对艺术的追求一样永无止境;对教学工作产生极大的乐趣和热情，把全部精力投进去，深入钻研教材，研究教法，掌握教学规律，努力挖掘教材所包含的理性之美。精心设计教学过程，使学生也充分感受到美之所在。这种美感与理智互相渗透、融洽产生“谐振”时，教学就能产生最佳效果。