全新的命题探讨物理学和哲学问题！

 

惯量力学                   

 

初振

前言

 

在经典力学和相对论中有很多基本问题尚未解决。如，运动在不同参照系中的描述、宇宙的结构、太阳系的起源极其运行规律、运动的路径、绝对运动和相对运动是否并存、宏观和微观能否统一、质点运动的守恒等等。以全新的命题，探讨物理学和哲学中一系列重大问题的解决。及其应用。

命题  1   匀速直线运动的起因

 

图1m球以o点为圆心，在牛顿力f=ma作用下，质点作匀速圆周运动。之后 E点是球体在A点失去向心力f=mv²/R ，作匀速直线运动。则质点匀速圆周运动惯量：

F= cosαmv²/R                           ----------------------(1)

或  F= mv²  （α=90^o）                      --------------(2)

质点运动的能量处于守恒。

当质点向心力F在A消失时，m球由A点开始作匀速直线运动。此时，

匀速直线惯量：

F= mv²                                  ---------------------(3)

质点运动的能量处于守恒。

             图   1

 

根据（1）、（2）、（3）和图1，在系统中，关于m球运动系统所有点的位移是确定的，绝对的。A点是系统运动的必要的绝对前提。应当指出，图1中的运动状态是一个完整的绝对运动系统或称运动周期构成连续的运动过程中的必要单元，如自然数1、2、3、→∞当中的一个环节，系统是宇宙结构绝对关系链上的任意一个中间环节；同时，系统也是始点。

绝对参照系：

被描述运动质点，与其运动原点作匀速圆周运动的两维坐标与圆心的垂直转轴构成的三维坐标系。

该运动系统中，对运动的绝对参照系的起点而言，其运动速度、运动位移是确定的绝对的。它是由多次不同运动的绝对参照系在能量的作用下派生新的绝对参照系够成的。多个绝对参照系之间的绝对关系构成整体系统整体。即，孙参照系—子参照系—母参照系……。如，地球参照系—太阳参照系—银河参照系……。孙参照系的速度可根据子参照系的速度求出，子参照系的速度可根据母参照系的速度求出。根据公式（1）、公式（2）、公式（3），质点绝对参照系速度：

 

 

匀速圆周运动时：

        匀速直线运动时：

 

                                表1  太阳系行星公转对比

行星轨道半径          绕日公转 名称×106                                周期

水星57.9              87.969天 金星108.2     （逆转）224.701天 地球149.6            365.256天 火星227.9            686.980天 木星778.3            11年314天 土星1427.0           29年167天 天王星2869.6          84年5天 海王星4496.6       164年288天 冥王星5900         247年255天

              图2

表1中太阳系各天体围绕太阳的实际公转速度、半径和质量比值结果表明，斜率相同。根据圆周惯量：

F= cosαmv²/R  

那么，惯量F 的大小是由cosαmv²/R决定的，而这是由太阳自旋和当时的作用能提供的。所以太阳系的所有天体应来自太阳表面的逃逸。  

 

命题 2   金星逆转的起因

根据命题1 惯量力学和太阳系的运行规律的实际观测，结合金星和地球的有关质量、公转速度、公转半径等，可推论出金星和地球有碰撞的概率。如果金星和地球的惯量F相同或接近，则co sαmv²/R 中两天体的公转半径 R 相同或接近，且在同一平面运行，或圆周运动或进动，可导致金星的逆转、地北极和黄北极23^o27^‘的交角、地球的膨胀、大陆的漂移、海洋的形成、地震的力学成因等。详见《地球变迁的成因》。 

综上所述，质点由静止到匀速直线运动的发生顺序可归纳如下：

       

      

① 变速运动∑F= ma

② 匀速圆周运动F= cosαmv2/R  或  F= mv2 （α=90o）

③ 匀速直线运动F= mv2

 

 

分析与讨论

 

牛顿第一定律的含义表明：匀速直线运动是物体的原始状态，定律还说明了匀速直线运动与静止这两种状态的等价性。需要假设一个前提，一个不受力作用的物体将保持静止或匀速直线运动状态不变。而且具体判断一个实际的参照系是不是惯性系还需主观根据情况而定。在研究加速度运动时，伽利略最先提出此概念，从此将力与运动区分开来。即，将速度与加速度区分开来。牛顿指出：外力只存在于作用的过程中，一旦作用过去他就不复存在。应当指出，牛顿颠倒了第二运动定律和第一运动定律的次序。根据其《自然哲学之数学原理》已经提出了绝对和相对的辨证运动概念；同时三个宇宙速度的推导、人造天体运行原理的正确描述、与引力相垂直的线速度方向的上帝之作用力（牛顿1692/3年1月17日在写给Bentley，Richard的信中说：----如果把地球放在不论何处，只要中心处于轨道上，并且先让它停留在那里不受任何推力的作用，然后立即施以一个指向太阳的重力，和一个大小适当并使之沿轨道切线方向运动的横向推动；那么按照我的见解，这个引力和推动的组合将使地围绕太阳作圆周运动。---没有神力之助，我不知到自然界中还有什么力量竟能处成这种横向运动）。牛顿与匀速直线运动的起因擦肩而过。这也许是牛顿推迟二十年发表《原理》的真实原因。

经典力学中，著名的牛顿水桶实验完成了以地球为绝对参照系的绝对运动实验。的确地球是转动的，但太阳是地球的绝对参照系，银河中心是太阳的绝对参照系。如此路径。绝对参照系之间的绝对关系是确定的，唯一的和不可逆的，同时也是客观的。如同有机界的动物、植物、生物等，每各个体都由母体产生，个体再成为母体，个体是连续运动中确定的绝对环节，也包括其路径的方向性。也许目前无法寻到个体的原始运动起点，如自然数的“1”但是我们都不怀疑，每个人的血统本原不仅绝对存在而且是绝对唯一和绝对不可逆。母体和子体是一个系统，构成生命延续的环节之一。由此多个环节构成整体。其实此种关系包括所有物体的运动无一例外。同时系统和系统之间存在相对关系。关于相对运动，爱因斯坦相对论已作推导。而运动的质点由圆周运动逃逸变成直线运动；或由于引力的作用形成新的圆周运动完成一个周期。如此不断派生新的周期，由多个绝对参照系周期构成参照系长链。在F=ma 的作用下，质点由静止开始作变速运动，与惯性系和非惯性系无关。无论是变速运动、匀速圆周运动、或是匀速直线运动。例如：前进中的车厢骤然停止，在惯性系的观察者看来，车厢中的乘客没有受到外力，仍然向前作惯性运动。但车厢内的乘客却觉得受到一个力使自己向前倒去。车厢动力F=ma 中加速度a 消失后以惯量F= mv²  形式存在，在理想条件下能量处于守恒，无论是匀速直线运动惯量还是匀速圆周运动惯量。运动物体与起点是绝对运动关系。所以乘客、车厢与地面的出发点是绝对运动。两者在运动中是相对运动，车厢停止时，两者则是绝对运动关系。原因是车厢和出发点此时为绝对静止状态。

爱因斯坦相对论认为：一切物理定律在任何惯性参照系中的形式都是一样的；或者说不能以任何的物理方法测出任何惯性参照系的速度。亦即速度、位移、时间都是相对的，彼此完全无联系的。在经典力学和相对论中找不到能够用来说明为何对不同参照系，物体会有不同的表现。牛顿和爱因斯坦看到了该缺陷，并试图消除它，但没有成功。该缺陷在下列情况下尤为严重，即当参照系的运动状态无需任何外力维持时，参照系作匀速转动时。在能量的作用下,由一个绝对参照系派生出新的绝对参照系.应当指出,绝对参照系与非直接派生的参照系存在相对关系.此相对关系爱因斯坦相对论已作推导,故这里从略. 爱因斯坦对微观的结论—智能方程：mc2=m0c2+Ek 关于该公式、爱因斯坦认为，m0c2 是质点的总能，它等于力对质点所作的功，E=mc² 。显然，以上一方面说明质点运动有起点和绝对参照系，自然属绝对运动过程。因为相关实验表明，先有加速器—质子轰击锂靶的作用才有由锂靶产生α粒子的圆周运动。α粒子是母体锂靶的产物。实为质点圆周惯量的绝对运动，而非相对运动。那么宏观的F= mv²与微观的E=mc²实现了统一。

恩格斯在《自然辩证法》运动的基本形式中说：当我们在这里研究运动的性质时，我们不得不把运动的有机形式撇在一边。我们不得不局限于--按照科学的现状--非生物界的运动形式。由此可见，有机界的生命延续及其确定的关系中，个体只是其中的一个环节。我们不可能也不必要在这个链条中间找到绝对起点。但可以确定其唯一的绝对运动关系，并依次找下去。最后找到如自然数排列那样，---3---2---1。关于绝对运动和相对运动，是就是、不是就不是，决不存在主观概念。而且绝对运动关系是主流，相对运动是支流。主流可溯源，而支流则不可以。此在有机界亦然。应该说，我们给亚里斯多德和牛顿下的结论有些过早。因为我们还未发现任何事物不辨证。中国古代辨证哲学的答案是充分的。关于空间和时间的关系答案是直接的.但该时间是主观的概念,以何为时间参照系(或称基准),既有天体的运动周期也有原子的运动周期.因运动的周期只是物体存在的诸多参数之一,还有其他参数.所以主观以外的客观时间是不存在的.详见<<空间与时间>>.在主观时间的概念下,与空间相同存在绝对时间和相对时间,也是绝对和相对的统一.所以，我们主张这样的说法：如果你相信宇宙不是任意的，而是由确定的定律所制约的，你最终必须将这些部分理论合并成一套能描述宇宙中任何东西的完整统一理论。

 

结论

物体的运动是绝对运动和相对运动的统一。在绝对运动条件下，物体的运动是连续的；其对应的绝对参照系之间的连接关系也是确定的绝对的。

物体的运动是宏观和微观的统一。

匀速直线运动惯量和匀速圆周运动惯量为质点运动的能量守恒。

质点在力F=ma 的条件下由静止开始变速运动，当失去加速度且存在向心力时，质点开始作匀速圆周运动，运动惯量为：

            F= cosαmv²/R   或   F= mv²  （α=90^o） 

绝对参照系速度：

再当向心力消失时质点变成匀速直线运动，运动惯量为：

            F= mv²

 绝对参照系速度：

本文已发表于〈〈河北理工学院学报〉〉1999.4期96-100页