张建军

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张建军

为了修正当代物理学的基本时空观念的基础性错误，推动科学的进步，为了推出永动机，解除人类的能源危机，因此开始写作博客书《静力学和永动机》。
但是在写作过程中，不断地出现错误，因为受到爱因斯坦相对论的蛊惑，同时也受到教科书一些实验事实的歪曲解释的干扰。
本来想出现了错误，后面纠正就可以了。但是发现光速不变后，感觉到这样的不断修补，让前后文章的矛盾性增多，不利于阅者阅读，也不利于作者的思路整理。因此在博客书《静力学和永动机》还没有完成时，决定终止写作，全部重新开始，重新写作，这就是第二版《静力学和永动机》博客书。但第二版刚开始写作到第三章，又发现了逻辑不可调和的矛盾，原来对于物体的尺度或量尺也是不变的。继续下去这个基本错误的改正就要反映到书中，令书中前后出现基本矛盾，因此终止2版写作，直接改为3版。

第三版博客书《静力学和永动机》和未完成的第一版有很大的区别。第一版是计划用多篇论文的形式来完成，然后把论文集中在一起，成为一部论文集形式的博客书《静力学和永动机》。
第三版博客书计划采用比较类似于一般物理学教科书的方式，把要论述的内容前后一贯地展开论述。因此第三版接近于正规的“书”的写作方式。
第三版的章节结构大略是，
第三版前言
第一章 牛爱时空观
第二章 牛爱钟尺观
第三章 信息力和信息通信
第四章 物理四公理
第五章 质心参考系和零宇宙
第六章 统一力和统一场
第七章 磁单极子和电磁对称基础
第八章 静力学温标和牛爱一统
第九章 静力学定律和永动机
第十章 相对性和量子不确定性
附录一 数值表
附录二 实验集
结束语
目录
参考文献

主要参考书目是，以清华大学教材为蓝本，辅以其他物理专业书或其他性质的资料。
1、《大学物理学》，清华大学教材，第三版，1—5册，张三慧主编，清华大学出版社，
第一册，《力学》，1999年4月第2版
第二册，《热学》，1999年7月第2版
第三册，《电磁学》，1999年12月第2版
第四册，《波动与光学》，2000年1月第2版
第五册，《量子物理》，2000年8月第2版
书中凡称《力学》《热学》《电磁学》《波动与光学》《量子物理》，就是指这些书。
2、陈泽民主编，《近代物理与高新技术物理基础——大学物理续编》，清华大学出版社，2001年4月第1版
引用到该书时，简称为《大学物理续编》。
3、郑庆璋 崔世治编著，《相对论与时空》，山西科学技术出版社，1998年8月第1版。
内容简介：通过对光速不变的证明，借助牛爱因子、牛爱变换、牛爱校钟等证明方法，证明了经典的牛顿时空观念是正确的，时空绝对，互不相关，超距即时，与物质运动和引力场完全无关。牛顿证明了时空的绝对性，爱因斯坦证明了寿命和能量的绝对性。物质运动和引力场影响到物体的频率和周期、波长，质量和能量，但是时钟和量尺并没有发生涨缩，因此反映了牛顿时空的绝对性，可以度量牛顿时空。提出磁单极子，给出了电磁对称理论。提出了静力学温标，给出了引斥对称理论。论述了信息力，尝试信息通信的可能性分析。给出了统一场，统一了声光电磁。指出了物质运动形式的相对性和量子的不确定性，量子的个体描述和统计规律和宏观现象的联系。在反复证明能量守恒的基础上，找到能量创造的突破点，给出了静库永动机和动库永动机。对于物理基础观念和宇宙观念，因为证明了光速与引力场无关，以及时空的绝对性，因此就不存在黑洞的概念和宇宙大爆炸的说法了，因此一切归于正统，物理学家从此不再异想天开，但是信息力的超距作用和无限穿透又给了引人入胜的探索目标——信息通信！这是比永动机更为充满诱惑力的探索——

二〇〇九年七月五日星期日
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张建军

第一章  牛爱时空观

1.1 牛爱时空观
经典时空观是绝对的，时间和空间互不相关，力的相互作用是超距即时的。
《力学》294页，“关于空间和时间的问题，牛顿有的是绝对空间和绝对时间概念。所谓绝对空间是指长度的量度与参考系无关，绝对时间是指时间的量度和参考系无关。这也就是说，同样两点间的距离或者同样的前后两个事件之间的时间，无论在哪个惯性系中测量都是一样的。牛顿本人曾说过：‘绝对空间，就其本性而言，与外界任何事物无关，而永远是相同的和不动的。’还说过，‘绝对的、真正的和数学的时间自己流逝着，并由于它的本性而均匀地与任何外界对象无关的流逝着。’”“牛顿的这种绝对空间和绝对时间的概念是一般人对空间和时间概念的理论总结。我国唐代诗人李白在他的《春夜宴桃李园序》中的词句：‘夫天地者，万物之逆旅；光阴者，百代之过客’，也表达了相同的意思。”
确实如此，时间和空间的绝对性，是与任何物质的运动形式或者物体的运动状况或者引力场无关的。对于牛顿的经典物理来说，这些观念似乎仅仅是先验的、直觉的东西，但是经过爱因斯坦的相对性（从而证明了绝对性）、有关的天文观察、实验和严密的数学和逻辑论证以后，时间和空间的绝对性就是经过实验证明的绝对的了。
因此，以后称绝对的时空观，可以称为经典时空观，或牛顿时空观，当然，更应该称为牛爱时空观——牛顿-爱因斯坦时空观，因为在牛顿这里，仅仅是先验的直觉的认知，而经过爱因斯坦的论证后，是经过实验证明的颠扑不破的真理。因此，以后举凡称时空观，我们应该称为牛爱时空观。
证明牛爱时空观并不难，因为只要进行牛爱变换和超距作用的讨论就足够了，当然，为了理解更深的物理规律的变化，我们从牛爱变换中提炼出牛爱因子和牛爱变换，以便拓展运动绝对性的普遍意义。

1.2 牛顿定律
《力学》57页，“牛顿所叙述的三条定律的中文译文如下：
“第一定律 任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动的状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
“第二定律 运动的变化与所加的动力成正比；并且发生在这力所沿的直线的方向上。
“第三定律 对于每一个作用，总有一个相等的反作用与之相反；或者说，两个物体对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。”
注意，牛顿的时空观念是绝对的，即有一个绝对的不动的静止参考系，因此，上述三个定律的基础就是相对于绝对静止参考系来说的，不要受到爱因斯坦相对论的蛊惑和教科书的无由逻辑的煽惑，搅昏了自己的头脑。
第一定律又称为惯性定律，初中物理课本是这样叙述的，“英国科学家牛顿概括了伽利略等人的研究成果，总结出如下的规律。一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这就是著名的牛顿第一运动定律。”“物体保持匀速直线运动状态或静止状态的这种性质叫做惯性。因此牛顿第一运动定律也常常叫做惯性定律。”“力是改变物体运动状态的原因。”“力的作用不是使物体运动，而是使物体的运动状态发生改变。”“物体在平衡的力的作用下，保持匀速直线运动状态或静止状态。”“牛顿第一运动定律讲的，物体在不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态，实际上只是一种理想情况。物体之间总是要发生相互作用的，不受外力作用的物体是不存在的，我们看到的匀速直线运动状态或静止状态，都不是由于物体没有受到外力，而是它受到的外力互相平衡的结果。”
当我们实现统一力和统一场后，知道了万有斥力是由于曲线运动形成的，万有引斥力平衡后形成永动，永动状态下不会发射电磁波，就对牛顿的惯性定律有了更为深刻的理解。因此，惯性定律需要加深理解。因为这是通过爱因斯坦探求运动相对性和统一场的理念上发展而来的，现在我们称此为牛爱第四定律排列在牛顿运动三定律之后。
牛爱第四定律：物体在平衡力的作用下，保持椭圆曲线的永动状态，并且不对外发射电磁波。反过来说，就是，物体曲线运动时产生万有斥力。
《力学》71页介绍了万有引力，“引力指存在于任何两个物质质点之间的吸引力。它的规律首先由牛顿发现，称之为引力定律，这个定律说：任何两个质点都互相吸引，这引力的大小与它们的质量的乘积成正比，和它们的距离的平方成反比。”
用m1和m2表示两个质点的质量，以r表示二者之间的距离，则二者之间的万有引力为，
f=Gm1m2/r2                                                （1.1）
式中f表示二者之间的相互吸引力，G是引力常量，在国际单位制中它的值为，
G=6.67259×10-11N·m2/kg2                     （1.2）
万有斥力就是教科书上介绍的惯性离心力（比如《力学》90到91页），但是被错误的歪曲了，因此万有斥力的公式为，
F=mω2r                                                       （1.3）
表面上看来万有引力和万有斥力不对称，其实是对称的。万有引力是两个质点之间的相互作用，但是会在宇宙空间激发引力场。万有斥力是曲线运动形成的，是一个物体因为“向心力”而绕一个圆心的曲线运动产生的，同样要激发空间的斥力场，这样，万有引力提供的向心力正好等于天体轨道运动的离心力，因此在宇宙全空间激发的引力场和斥力场完全抵消为0。因此我们不必惊奇为什么宇宙中无穷的物质产生的引力没有撕碎所有的天体，因为引斥力场总和为0。
1.3 光速不变
对于牛顿的时间和空间来说，二者互不相关，对于爱因斯坦来说，时空的描述和光速（波速，比如还有声波声速）联系在一起，但是却有同样的绝对性。
波动的周期和频率的乘积可以描述时间。运动物体上或者引力场中的物体，其波动的周期和频率相关，周期缩短，频率加快，因此二者乘积不变，即经过牛爱因子修正的坐标钟就是标准钟，描述的时间是绝对的，不变的。任何运动物体上的坐标钟，或者引力场任何地方的坐标钟，经过牛爱因子的修正后，就是标准钟，报出的时间就是绝对的牛顿时间。
同样，波动的波长和（单位时间内的）频率（次数）的乘积可以描述空间的长度。运动物体上的或者引力场中物体上的波动的波长和频率相互关联，波长缩短，但是频率加快，因此二者乘积不变。波长和频率的乘积就是光速，光速不变，这样，就可以用光速表达量尺了。因为牛顿的时间不变，因此，经过牛爱因子修正的坐标钟，报出的绝对时间乘以光速，就是长度，因此长度不变。
（全文见附件）
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第二章  牛爱钟尺观

2.1 牛爱钟尺观
麦克斯韦电磁理论没有奇特之处，爱因斯坦不能够因此而抛弃电磁以太。事实上，围绕曾经的爱因斯坦的相对论，引起时钟量尺“涨缩”的不仅仅表现在电磁波，对于一切波动都有效，因此，机械波也是同样的频率波长涨缩；同样，引力场中或者运动物体上，声波一起被弯曲了，爱因斯坦没有想到，运动物体上也会出现光线的偏折。
相对性仅仅与频率、周期和波长的涨缩有关，与时间和空间长度无关，同样与机械波和电磁波都有用样的关联，因此，应该称为牛爱钟尺观，而不应该称为爱因斯坦的相对论。
牛顿经典的时空观描述了时空的绝对性，而爱因斯坦的相对性探讨不但证明了寿命的绝对性，而且证明了能量的守恒，由此，不难证明时空绝对、互不相关、超距即时的牛爱时空观念。
这一章要讲述，使用爱因斯坦的相对性，如何证明牛顿的绝对性，最终把牛顿爱因斯坦统一在一起，从而称之为牛顿爱因斯坦钟尺观。
注意这些牛爱因子牛爱变换的情况也对0K以下的磁电波、械机波等有效，遵循同样的公式和定律的变换。

2.2 奇异的梦
二〇〇九年六月四日星期四早晨大约四点钟做了一个奇怪的梦。

记得不是很清楚，不过后来的记得还算清晰。就是用一个弯曲的管子，两头有喇叭状的膨大，右端的大，左下端的小。当时知道分别用两端捕获了老鼠。
先掀起右端，发现有一只小老鼠，已经死掉了。
然后掀起左端，因为担心老鼠跑掉，因此掀起一点，就猛地向下一顿，反复几次后，发现露出了老鼠的尾巴，再反复几次，终于露出了老鼠的半截身子，因此就反复地牛“顿”了几次，老鼠身体分成了两半儿，相信它不可能活下去，更不可能逃跑，因此把那个管子提起，另一边身体就露出来了。图中画的不像，但是却是一个简单的图示。奇怪的是，大老鼠的个头比管子下端膨大的部分要大许多！
那只小老鼠是否象征广义相对论的引力场呢，而大老鼠象征着运动物体的变化效应呢？因此就预示，突破广义相对论的羁绊，会更容易为学术界接受，而要解决狭义相对论的运动物体，就要费事一些？
梦是有预示的。这确实是真的。
反对相对论的呼声一浪高过一浪，真的是过街老鼠了。因此，扶持爱因斯坦是必要的，因为他真的是这个世界的最伟大的物理学家，尽管是上个世纪的。

2.3 芝诺时标和爱因斯坦相对论
爱因斯坦的相对论其实就是芝诺时标，建立一个不可突破的乌龟防线，不允许超越乌龟的思维。现在先看看芝诺时标是怎么一回事儿，《相对论与时空》2页，
时间与时标
应该指出的是，时间与时间的计量是两个不同的概念。时间反映的是物质运动的持续性，是物质存在的基本属性之一。它是完全客观的，不因采用不同的时标（时间单位和计量方法）而改变。然而，时间的计量却是与采用何种时标密切相关的。凡是物理规律已确切知道的物理过程都可以用作计时的时标。如太阳系中行星的自传或公转、行星中卫星的公转以及钟摆、晶体振动直至分子和原子能态跃迁辐射等周期准确、重复性好的周期运动都可以选作计时的基准，并采用周期（或其倍数）线性叠加的方法计时。这就是我们目前通用的时标。当然，已知规律的放射性同位素的半衰期也可用来计时，但都是折合为若干个振动周期并采用线性叠加的方法计时的，因此实质上是属于同一类时标。然而以后将会看到，广义相对论指出，处于引力场中不同的地方观察时可以有各自不同的时标，有时它们之间的差别甚至是非常“奇异”的。不过这是后话，留待以后讨论吧。
芝诺时标

（全文见附件）
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第三章 信心力和信息通信

3.1 文王八卦
文王八卦是周易的核心，用卦象可以演化出文王八卦方位，甲乙丙丁皆为文王八卦之流通，方圆动静实赅变化之神明。日月运行，一寒一暑是文王八卦的核心。
学者宜从宗教静修角度体会，足不出户以知天下，应无所住而生其心，修齐治平以理天下。
“文王拘而演周易”，忧患意识是中华民族的灵魂；厚德载物，自强不息是中华龙的传人的优良传统。如何发掘文王八卦的深刻内涵，凝重的民族文化积淀，修齐治平的文化传统，使古老的周易新用，乃至于中为外用，使周易大放光彩，为世界协奏一曲优美的凯歌，这一重任就落在后之学易者的肩上。
首先要弄清的是文王八卦方位是如何演变而来的。可以这样简单地推导出文王演象以定八卦方位：

①伏羲八卦合1—10天地之数，如图3.1所示，
即乾一兑二离三震四巽六坎七艮八坤九。
把伏羲八卦象图中的甲一样写成方形，“虚其心”，然后八卦做为整体象圆一样逆时针转动一位停下，即图中的乙。
②阳卦多阴，阴卦多阳，乾震坎艮为阳卦，坤巽离兑为阴卦，图中的乙即可分为阴卦阳卦两部分。天行健，坤至顺，故阳顺阴逆，乾震坎艮顺时针绕坎转动一位，坤巽离兑逆时针绕离转动一位停下，得图中丁的静止之位，即文王八卦。图中乙到丁的过程，形象生动如图中的丙所示，动-变。
冬至一阳生，夏至一阴生，物极必反，阳极阴生，阴极生阳，故离坎分别作为阴四卦、阳四卦的核心、轴心。
③天地之数有1—10是个数字，即一二三四五六七八九十，但八卦只有八个，因此取一二三四和六七八九八个数字来配合。乾坤八卦象图中的甲那样排列，是取洛书之意。八卦和八个数字配合，取河图之数。那么，从河图的天地之数取出八个数字后，如何配合呢？这八个数字也象乾坤八卦那样采用图中的甲乙丙丁的类似变化，但是变化方式不一样——如图中的戊己庚辛。
这样，最后的结果是一二三四取四正位，六七八九据四隅位。然后和八卦配合，即乾九，坎三，艮七，震一；巽八，离四，坤六，兑二。
易数唯重九六之数，爻必称九、六，乾坤卦有用九用六一爻，因此，用洛书的方正，采用毁方破圆的技巧，得到文王八卦方位，再用河图的天地之数，采用洛书的方正，采用类似的毁方破圆的策略，得到乾坤的九六之数，真是体现了河出图洛出书圣人则之的古训。
④图中丁的文王八卦的静止之位，巽离坤兑为阴而位上，乾坎艮震为阳而位下，阴降阳升，自可交泰。地天泰，水火既济皆为阴卦位上，阳卦位下（坎卦虽为阳卦，但是坎水位于文王八卦的北方为阴；离卦虽为阴卦，但是离火位于文王八卦的南方为阳，水流湿火就燥）。上为阳，下为阴，阴阳反位，才是易之真髓，乾坤其易之门户。
⑤图中的丁是丙的静止之位，从丙的形象很容易想到太极图的形象，看来，文王八卦本身就是太极图的象征！
知其然而知其所以然。其次要搞清楚的问题是文王为什么要这样运转而得文王八卦，圣人所定？人法地，地法天，天法道，道法自然，自然服人。文王所以如此定八卦方位，因为道气使然。文章本天成，妙手偶得之。
太极两仪四象八卦，开物成务，如斯而易。

试看图3.2，易者象也，象也者象也。天垂象，见吉凶。掩卷深思文王八卦所以这样的原因。足不出户以知天下，其出弥远，其知弥少。演象暂且为止，不再深入。出其言善，则千里之外应之，出其言不善，咫尺相违，难矣。修齐治平，忧患意识，纸上谈来何益？
兵不贵多，其法在精，言不必多，其心必诚。儒道不言，佛经上也常“扫相”的惯法，试识得宗教二字，当知枯坐无益，拜圣伤心。本性原无善恶，自性关佛屁事。嬉笑怒骂写文章，自然妙笔生花，读来有趣。
现实的我们所应该追求的，就是文王八卦的真正内涵。
“日月运行，一寒一暑”是文王八卦的核心，文王八卦推变自然万物之道以及人事，修齐治平，治理天下。太平盛世，其乐豫豫。其身正，不令而从，其身不正，虽令不从。铁肩担道义，付诸行动吧！

3.2 永动徽
设想永动机时希望寻找一些乐趣，因此设计了永动机徽标—永动徽，作为永动机的象征。

永动机用符号ore来表示。
永动徽是由ore三个字母构成的，见图3.3。
e象征太极图的“鱼”，象征宇宙生生不息，o象征宇宙循环不息，无始无终，r把o分割成为三部分，仍然表示太极分阴阳，阴阳和谐造万物，也可以理解为一生三的意义，r本身就是一分二的象征，一颗树干，分成两个支干。
永动徽，象征永动机的运行不息，创造能量。也象征统一场、电磁对称、引斥对称、静力学温标等等整体的物理宇宙架构，即经典时空观，相对论时空服从绝对时空观，量子论用相对论时空来描述，最终服从绝对论。
永动徽取意于太极生阴阳四象八卦万物，运动的变化与和谐。
本书第九章介绍动库永动机和静库永动机，希望早日实现永动机，赋予永动徽真正的含义。
取意于ore而不是采用中国的象形文字之类的符号来设计永动徽，是有其内涵的，比如，中国古代有四大发明而现在科技掌握在美国手里，不得不让我们深思啊。
永动徽，是一个象征，是一个奋斗目标。实现永动机，为人类提供能量，和谐人与自然！
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第四章  物理四公理

在反复论证爱因斯坦相对论和量子论服从经典时空观时，倍感艰难，因此有必要为物理学建立四条基础公理，指导物理学家进行探索，避免出现低级错误。
在基本物理学框架上，有必要建立四条公理，作为学习、探索、研究、应用的基本立场。
物理第一公理：经典时空观。
物理第二公理：信心力。
物理第三公理：能量守恒。
物理第四公理：吹牛走遍天下。

4.1 经典时空观
物理第一公理：时空绝对，互不相关；超距即时，无限穿透。也就是经典的时空观，现在称为牛爱时空观。经典时空观的基础描述是笛卡尔坐标和伽利略变换。描述相对性和绝对性以及量子内禀性质时用到牛爱因子和牛爱变换，但依然服从笛卡儿坐标和伽利略变换。
现在，经典时空观不再称为牛顿时空观了，而是称为牛爱时空观。
四方上下曰宇，往古来今曰宙。牛顿论述经典绝对时空见本章4.8节。
空间类比如空虚的箱子，时间就是日月运行、斗转星移，二者是绝对的，互不相关。物体的运动，物质的运动形式与时空毫不相关。绝对时空的时钟和量尺是均匀的，不因外物影响而变。
运动和引力场影响的是频率、周期和波长。通过牛爱秉性、牛爱因子、牛爱变换和牛爱校钟法已经证明了经典时空观是正确的，不存在所谓的爱因斯坦相对论时空。在第一章点明了牛顿经典时空观；第二章证明了时空绝对，互不相关；第三章则证明了超距即时，无限穿透，由此我们就建立了经典时空观，也就是证明了物理第一公理。需要知道，物理公理和数学公理的不同，数学公理是一种模拟自然的认识观念，不需要严格的证明，只要没有发现错误就可以。但是物理公理是在对自然的抽象上经过反复大量实验和逻辑的证明的。后面的章节还要继续证明经典时空观的正确性。

4.2 信心力
物理第二公理：牛爱秉性就是信心势恒为零，对应于经典时空，基元半径恒不变。这体现了能量守恒律，对外表现是牛爱因子。当物质运动或者位于引力场中时，要进行牛爱变换。信心力的超距作用和无限穿透体现为信息力，借助信息共振可以实现信息通信。
电磁力和（万有）引斥力的统一就是信心力。教科书上谈论的强弱相互作用，仍然是信心力。即宇宙只有一个信心力。
第三章3.6节分析了电场物质和能量、质量的联系，并定义了质量的物理意义，“所谓的质量，就是电荷系的静电势能的大小。”注意联系第三章的图3.7，现在重复讲述，见图4.1，

图4.1甲中表明，元电荷的元半径re=1.40897046×10-15m，其中心势为元电势，即φe=1.02199812×106V。中心电势在真空中激发电场，延伸到无限远宇宙空间。真空极化，以保证信心势φe=0。如果真空中有异号电荷，就会被中心势吸引。如果被吸引的电荷分布在re=1.40897046×10-15m的球面上，被吸引的电荷q=e，即可令信心势φe=0。
电势是决定性的，在法拉第电磁感应定律中，讨论的就是电势。电势和力关联，而所有的运动都要进行动力学分析，动力学分析就要首先考虑力的大小和相互作用；在能量守恒律中，力也是决定性的因素，在某种意义上，可以说，“力是物体运动的原因。”
通常情况下，电子的电荷量就是用半径为1.40897046×10-15m的球面上可以吸附异号电荷的量值来作为元电荷的基本数值的。这是当电子静止并处于引力场为0的空间自由来说的。这时，电子的电荷可以看作分布在中心为0的“奇点”上，它本身的量值无关紧要，紧要的在于在半径为1.40897046×10-15m的球面上可以吸附的电荷的量值，以保证中心势为0。这时的电场物质就是半径1.40897046×10-15m的球体外所有的宇宙空间分布的电场物质。而对于半径1.40897046×10-15m的球体内，属于牛爱秉性，这些物质不计为电子的电场物质。
当电子由静止被加速运动时，电子要吸收光子的能量，按照牛顿第一惯性定律，任何物体都有保持静止或匀速运动状体的惯性，因此电子匀速运动时，物理学家要考虑：电子吸收的光子的能量那里去了？可以有两个假设，一是对运动电子的半径压缩，如图4.1乙所示，假设γ=2，这时，电子的半径压缩到原来的二分之一，联系第三章的图3.7，那么电子因为半径被压缩了，因此半径球面外的电场物质增加了，增加到原来的两倍。这就是意味着，电子由经典半径压缩到经典半径的二分之一，经典半径到其半径的二分之一的球壳内的电场物质，等于经典半径之外到全宇宙所有空间分布的电场物质。这是能量守恒的必然结果。另一种理解方式为电子的半径不曾压缩，但是经典半径上的电荷（也就是可以吸附的电荷量）增大到原来的两倍，这样，经典半径之外遍布全宇宙空间的电子的电场物质就增加到原来的两倍。这两种解释方法是等价的，即电子的电荷不变，但是压缩半径后，电势能增加到2倍，电场物质增加到2倍，电子的质量增加到2倍；或者电子的半径不变，但是电荷量增加到2倍，因此电势能增加到2倍，电场物质增加到2倍，电子的质量增加到2倍。结果是一样的。但是，使用后一种解释方法合理，即认为电子的半径不变但是电荷增加的观点能够符合更广泛的逻辑。第一，光子本身就是电磁场的振荡，电磁场是由电子和磁子激发的，因此电磁场对应电荷和磁荷，电子运动时吸收光子的能量，就是吸收了电场物质和磁场物质，因此对应于电荷，这样，电子的电荷变大。第二，电场和磁场本来就是一回事，是同一种能量和物质方式。注意到电磁波（光子）的电场和磁场的振幅是同相同步的，因此电场能量和磁场能量各占一半儿。而电子对效应和湮灭现象说明电子的电荷（质量）就是和电磁波光子的电场能和磁场能互变的。——因此，从这里可以看出，所谓的质量是静电势能和静磁势能的大小。所谓的质量就是变化磁场和变化电场能量的大小对于电磁波或磁电波来说，因为波动的振幅是不断的变化的，因此称为动能，电磁动能同样是质量，因为可以通过质能关系式和静电势能（质量）相互转化。（当然要注意惯性质量和引力质量的联系与区别，见第一章1.10节）。第三，这对于统一力和统一场来说是一个很自然的逻辑。
第四章 物理四公理.doc(417 KB)

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第五章  质心参考系和零宇宙

角动量守恒证明了当物体在真空中“整体”转动时，实际上和真空是相对静止的。运用牛顿把苹果落地的万有引力套用到月亮妹妹上的逻辑推演方法，必然得到任何天体的自转、公转都是相对于真空参照系的绝对静止！霍克实验和菲索流水试验的差别正好说明了这一点，用光行差现象的对比实验也可以得到这一点。世界是静止的，静止是永恒的。既然“永动”的自转和公转就是相对于真空的绝对静止，那么迈克耳逊-莫雷实验的干涉条纹就不必移动。进一步推导得到光速有完全拖动和部分拖动的区别，这来自于统一力和统一场，光速是和观察者的运动状态有关的。

5.1 守恒的级次，角动量守恒
第四章给出了物理第三公理，能量守恒。物理就是研究力和能量守恒的规律性。《力学》209页，“不究过程细节而能对系统的状态下结论，这是各个守恒定律的特点和优点。”能量守恒律在物理学中有着特别的地位。机械能守恒、放射性、粒子碰撞对撞的质能守恒，任何一个实验环节都深化了对能量守恒律的认识。
动能守恒的等次并不高，不如动量和角动量。
以碰撞为例，
弹性碰撞，动能守恒，动量守恒。
完全非弹性碰撞，动能不守恒，动量守恒。
转动碰撞，动能不守恒，动量不守恒，角动量守恒。
完全非弹性碰撞，动能并不守恒。见《力学》213页“例4.11 完全非弹性碰撞”，失去的动能转化为“内能”，内能其实就是“分子动能”。即宏观物体的整体动能，损失部分“动能”，转化成为宏观物体的“分子动能”。这一点可以分析《热学》41-42页温度的微观意义，即热力学温度是分子平均平动动能的量度。当然，分子动能包括平动、转动、振动等能量，并且都和温度直接相关。
转动碰撞时，动能动量不守恒，角动量守恒，见《力学》165页“例3.18”和273页“例5.11”。动量不守恒，这是和刚体的转动惯量相互联系的，不妨对比139页“例3.4 冲击摆”的“动量守恒”。
角动量守恒的级别是最高的，因此教科书大加赞赏，《力学》271-272页，惯性导航（回转仪-陀螺）：“不管常平架如何移动或转动，转子都不会受到任何力矩的作用。所以一旦使转子高速转动起来，根据角动量守恒定律，它将保持其对称轴在空间的指向不变。安装在船、飞机、导弹或宇宙飞船上的这种回转仪就能指出这些船或飞行器的航向相对于空间某一定向的方向，从而起到导航的作用。在这种应用中，往往用三个这样的回转仪并使它们的转轴相互垂直，从而提供一套绝对的笛卡尔直角坐标系。”
注意，笛卡尔直角坐标系——伽利略变换——绝对时空。

5.2 “整体”转动是静止，平动也是
5.2.1
平动和转动并不对等

图5.1说明了平动和转动并不对等。
甲中，AB之间是引力，相互吸引移近，势能转化为动能，位置相互接近。
乙中，CD之间是斥力，相互排斥远离，势能转化为动能，位置相互远离。
丙中，EF相互相互排斥，由于EF绕转轴转动，两者必然一个为顺时针，一个为反时针。如果两者质量相等，那么顺逆转动的速度动能都相等。当周期性转动时，斥力与转动动能并无关系。从整体周期上来说，并没有势动能的转化。由于EF反向，故E和F两者的转动动能之和为0，见下文角动量守恒的分析。
丁中，GH吸引，两者同样为顺逆时针对等。
看来，丙和丁中，EF和GH之间的引斥力是不必要的。即EFGH之间可以假定没有作用力，两者的正反转动可以看作转动能量为0。
戊中，I没有绕轴转动，和轴一起在笛卡尔绝对坐标系中保持静止。但I可以看作是丙或丁中的EF或者GH，可以看作是顺逆对向转动的I，其总转动动能为零。这一点可以比拟力的平行四边形分解，分解为两个力。但不妨也可以比拟为偏振光。《波动与光学》241页介绍旋光现象时，说菲涅耳设想线偏振光是由频率相同但旋向相反的两个圆偏振光组成的，而这两种圆偏振光在物质中的速度不同。
5.2.2
角动量守恒的整体意义
《力学》273页“例5.12”说，一个人站在一个均匀圆盘上，这个圆盘可绕通过中心的光滑竖直轴自由转动。二者最初相对于地面静止，当人在盘上走动一周时，盘就会相对地面转过一个角度。这就是角动量守恒。
《力学》282页思考题“5.11”说一个站在水平转盘上的人，拿一车轮令其轴竖直，当拨动轮缘使车轮转动时，他自己会同时沿相反方向转动起来。283页思考题“5.13”说，宇航员悬立在飞船座舱内的空中时，不触按舱壁，只是用右脚顺时针划圈，身体就会左转；当两臂伸直向后划圈时，身体又会向前转。这就是角动量守恒。



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张建军

第六章  统一力和统一场

牛爱时空观——时空绝对，互不相关，超距即时，无限穿透。统一了牛顿绝对论和爱因斯坦的相对论，统一了四种基本相互作用（物理教科书所说的万有引力、电磁力、强力和弱力，外加了万有斥力），统一了能量、质量、物质、运动。相对论运动和量子运动统一于牛顿经典力学。
6.1 统一力
6.1.1
电磁引斥力的统一
万有引力和电磁力相差约40个数量级，比如《电磁学》10页计算得到氢原子中电子与质子的相互作用的静电力比万有引力大了约1039倍。
《力学》81页，公式
GMm/r2=m4π2r/T2

（6.1）
计算一下地球绕太阳的数值是否相等，然后把万有引力公式改换成电力公式，即kq1q2/r2，比较一下氢原子的电子绕核轨道数据。
G=6.67259×10-11N·m2/kg2。
M太阳=1.99×1030kg。
m地球=5.98×1024kg。
r=1.50×1011m。
T=3.16×107s。
计算得，
GMm/r2=6.67259×10-11×1.99×1030×5.98×1024/(1.50×1011)2
=3.5291×1022N
m4π2r/T2=5.98×1024×4×3.141592×1.50×1011/(3.16×107)2
=3.5463×1022N
即对于太阳和地球之间的万有引力和地球的轨道离心力来说，二者恒相等。即
GMm/r2=3.5291×1022N≡m4π2r/T2=3.5463×1022N
（6.2）
数据的微小差别是由于教科书提供的数据不够精确的缘故，实际上，二者必然完全恒等。
计算氢原子的数据，
k=8.9880×109N·m2/C2。
1e=1.60217733×10-19C。
r=a0=5.29177249×10-11m。
氢原子的轨道电子基态能量为13.6eV=2.1789611688×10-18J。因为1eV=1.60217733×10-19J。电子的线度比轨道半径可以当做质点来看，故可以使用动能公式求出电子的速度。
即Ek=mv2/2，考虑到速度不是太大，相对性效应可以忽略，故直接用电子静质量me=9.1093897×10-31kg求出，得
v=2.18723326539×106m/s。
m4π2r/T2=mω2r=mv2/r

（6.3）
=9.1093897×10-31×(2.18723326539×106)2/5.29177249×10-11
=8.2353×10-8N
kq1q2/r2=8.9880×109×(1.60217733×10-19)2/(5.29177249×10-11)2
=8.2391×10-8N
于是有
m4π2r/T2=8.2353×10-8N≡kq1q2/r2=8.2391×10-8N
（6.4）
可以看到在小数位的比较上，比太阳和地球的数据还要精确一位数字（上述计算使用数据全部来自于大学物理教科书）。
电子的轨道动能
《量子物理》81页，“主量子数n和波函数的径向部分（R（r））有关，它决定电子的（也就是整个氢原子在其质心坐标系中的）能量。”82页，“n=1的状态叫氢原子的基态。代入各常量后，可得氢原子的基态能量为E1=-13.6eV。”
教科书称“电子的能量”，氢原子电子的基态能量为-13.6eV。电子的能量指的是“什么能量”？《量子物理》80页，“氢原子是一个三维系统，其电子在质子的库仑场内运动，处于束缚状态。它的势能为U(r)=-e2/(4πε0r)。其中r为电子到质子的距离。”电子的能量——整个氢原子在其质心坐标系中的能量——应该指电子的“轨道势能”与“轨道动能”之和。轨道势能为负值，即-13.6eV×2=-27.2eV，而轨道动能为27.2eV×1/2=13.6eV。因为动能是正值，势能是负值，故总的能量为-27.2eV+13.6eV=-13.6eV。即教科书说的“电子的能量”——电子的轨道势能与轨道动能之和。
以万有引力为例，《力学》81页公式，GMm/r2=m(4π2r)/T2，变形，即
GMm/r2=m(4π2r)/T2=mω2r=mv2/r
解得，
v=(GM/r)1/2

（6.5）
这就是“永动”的轨道速度。
轨道势能为，见《力学》193页，
Ep=-Gm1m2/r=-GMm/r
（6.6）
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张建军

第七章  磁单极子和电磁对称基础

7.1 电磁单极子
电子和磁子
电单极子就是电子和正电子，这一点大家都熟悉。
磁单极子就是磁子和负磁子（第三章已经讲过磁单极子了，见3.9.3节），磁子就是电子，区别就是静力学温度，0K以上，电子的质量为正，电磁能量为正，故为电子；而0K以下，电子的质量为负，电磁能量为负，故电子就转化为磁子——改称为磁子，质量为负，磁电能量为负。
得到单个电子很方便，因为我们的世界总是0K以上的环境。热电子、光电子，这一点太熟悉了。相反，如果到0K以下，当负温度值升高（绝对值）时，就会出现冷磁子，自由的磁子如同热电子的自由一般。或者用磁电波照射物质，可得“暗磁子（冷磁子，与热电子相对应，另有光电效应类比）”。由于目前还没有实现0K以下，故暂时不讨论单个的自由磁子。
现在谈论大量的附着在物体表面的磁子，
麦克斯韦速率分布律（其实就是电磁能量的微观分布）表明温度并不对应一个确切的电磁能量，而只有一个范围，这样，即使在0K以上，也可以得到磁子。超导体内部既有大量的自由电子，也有一定数量的自由磁子。和静电感应一样，利用静磁感应可以得到磁子，即在绝对零度附近，使用第一类超导体，两个长柱状超导体AB良好的接触，放入磁场中，分开AB，从磁场中取出，AB上面就带有等量的异号磁荷。
和电子的得失一样，失去电子的物体带正电，得到电子的物体带负电，故得到磁子的超导体带有正磁性，失去磁子的超导体带有负磁性。
（说明，本来想把现在的电子改称为正电子，即电子带有正电荷，而教科书上所说的正电子改称为负电子，带有负电荷。这样对于原子来说，原子核带有负电荷，而核外电子带有正电荷，和医易的阴静主持于内，阳动守护于外，阳主动阴主静就取得了一致。因此正磁荷与正电荷对应，负磁荷与负电荷对应。但是考虑到物理学家的习惯，志愿于秉承错误，比如磁场强度和磁感应强度的错位概念，因此，暂时顺应一下物理学家的习惯。如果有必要，以后再改电荷正负的属性。但是因为磁荷因为磁单极子没有被实验证实，因此直接正名，所以出现了“失去电子的物体带正电，失去磁子的超导体带有负磁性”的交错局面。实际上，如果定义电子为正电子，带有正电荷，就彼此对称了，即“得到电子的物体带正电，得到磁子的超导体带正磁性”。博客书《静力学和永动机》第一版是把电子命名为正电子，带有正电荷；现在第三版再改回去，即仍然使用教科书的定义和命名，也许可以避免物理学家的误解，容易为学术界接受）

7.2 电磁偶极子和位涡矩
元电荷不能够形成偶极子，因为电子和负电子接近时就会湮灭而成为光子，同样的道理，元磁荷也不能形成偶极子，磁子和负磁子接近时会湮灭成为暗子（暗子和光子对称，光子是电磁波，正能量；暗子就是磁电波，负能量）。
偶极子只能够由原子的电子和原子核在电场中极化形成偶极子，0K以上为电偶极子，0K以下为磁偶极子。可以使用带电体或带磁体简单演示电磁偶极子的性质，
即带电的AB导体用绝缘体连接，带磁的CD导体用绝缘体连接，可以演示电磁偶极子的性质，见图7.1。

在第三章3.9.3节已经谈过，见图3.12，磁单极子穿越导体环时，激发的电流不是单向的脉动直流，而是双向的脉动交流。这也反映了电子运动的“行波”性质。教科书上的说法是不对的，因为考虑楞次定律（和法拉第电磁感应定律）以及磁子（电子）在磁荷中心的两边磁力线（通量）的方向（大小）是突变的，就只能有图3.12所示的激发电流。
图7.1是位矩和涡矩电磁场的联系和区别。位矩，即异号的电荷或磁荷形成的电磁偶极子；涡矩，即电流或磁流形成的磁矩和电矩。教科书讲的电矩，即电位矩，教科书讲的磁矩，即磁涡矩。因为位矩和位场联系，用位场的场强环流为0描述；而涡矩和涡场联系，用涡场的安培环路不为0计算，故有必要区分位矩和涡矩，并注意电与磁的联系与区别。还要注意的是，位矩是自由电荷或磁荷形成的，电荷磁荷只能够分布在物体的表面上（比如，均匀电介质极化时，内部电荷抵消为0，净电荷只能够分布在表面上），而涡矩是电子或磁子的圆电流、圆磁流，故可以分布在物体表面和内部的所有部分。

考虑到电磁激发的对称性，图7.2仅画出了磁子、磁涡矩和磁位矩穿越导体环时激发的电流示意波形。在0K附近，如果让电子、电涡矩、电位矩穿越超导体环，激发的磁流（可用磁流计测量）和图7.2所示的波形无疑是一致的。图7.2的实验是可以操作的，在绝对0K附近，使用第一类超导体，实验成功后，也可以试用第二类超导体并在较高的温度下尝试。

7.3 抗电性和抗磁性，质量和负质量的鬼腚

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张建军

第八章  静力学温标和牛爱一统

8.1 刹车

第六章6.3.1节谈到1/3和0.333…..的一致性，但是从除式的直观性看来，0.999……和1看起来还是有不同的写法。现在看看图8.1，如果在除式的计算中，在某个位置上不是上“9”而是上“10”，那么，循环小数立即终止，并且上的“10”和前面的0.9…不得不相加进位，最后得到的结果是1，这样看来，只要踩一下刹车，0.999……立即就滚动进位，立即变成了1。这个意义很明显，比如关于π，圆周长、球表面积球体积，在数学推导计算中都是有似乎的“近似”成分，但是最后得到的公式，却是精确的很，是完全相等，不存在任何近似的成分。物理学一直认为牛顿力学是低速时的近似，是宏观统计的近似，完全不是这么回事。牛顿力学没有任何局限性，在高速领域成立，不是爱因斯坦相对论的近似；在微观领域成立，不会被量子力学取代。对于爱因斯坦的相对性，只要有牛爱因子、牛爱变换、伽利略变换和牛爱校钟，牛顿时空和牛顿力学在任何情况下都成立；对于量子，只要使用超距作用、牛爱时钟观念，统一场的分析，就明白牛顿力学和牛爱钟尺观完全正确。是完全的精确，不存在任何近似的说法！

8.2 静力学温标
8.2.1
热力学和永动机
热力学四定律描述了宇宙的微观、宏观和宇观，讨论了运动的方向性，通过熵变，达到死寂状态——热平衡。
摄氏温度以水的三相点温度为0.01℃，沸点为100℃。
热力学温标，开氏温标（绝对温标），绝对零度为0K，水的三相点T3=273.16K。和热力学温标相呼应的是负热力学温度。
《热学》书上的热力学温度的意义区分为宏观和微观，表现为，
①温度的宏观意义就是热力学第零定律——等温物体热平衡，能量交换的动态平衡。就是物体（系统）之间热量转移的对等数量。动态热平衡就是系统A和B交换的热能数量相等，系统B和C交换的热能数量相等，那么A和C交换的热能数量相等，于是ABC就处于动态热平衡，不管ABC是否接触，能量交换的数量相等。这里强调不接触，因为考虑真空的影响，比如容器里面有几个并不接触的物体，虽然物体仅仅和容器内壁接触，当容器抽成真空时，容器内部的ABC还是可以处于动态热平衡的（事实上，这里的论述中，暗含了真空的温度，因为物体不相互接触时，辐射传热必然关系真空温度对传热方向性的影响——真空本身就是物质，难道不是物体？真空是电磁场，有质量、能量、动量）。
（真空热平衡，地球所以可以保持自己的温度，因为大气层，厚厚地。月亮等天体不能保持自己的温度，因为没有大气层。对于真空热平衡如何理解，如远离天体的宇宙空间？因为热平衡的定义是相互交换的能量相等。这样可以理解真空的热平衡，在真空中总是有各个方向传递的电磁波能量，在某个真空空间做一个球体，如果在这个球体的每一部分的单位球面上，各个方向的能流密度都相等，就是真空热平衡——这个研究的真空空间的球体内的真空是处于热平衡的。）
②温度的微观意义是，热力学温度是分子平均动能（平动、转动、振动）的量度。⑴描述热力学系统平衡态。⑵是一个统计概念。⑶反映质心系分子的无规则热运动。⑷分子动能按自由度均分，无规则运动表现为麦克斯韦速率分布律。⑸一定的理想气体的内能，只是温度的函数，而且和热力学温度成正比。⑹玻耳兹曼分布律，能量最低化原理分布。
③热力学零度（绝对零度）通过有限的过程达不到，第三定律。
④热力学系统变化时能量守恒，第一定律。系统内能是系统内分子热运动的动能和分子间势能的总和。热功当量，功是能量传递和转化的量度。分子的集体统一运动表现为机械能（对外做功），分子的无规则动能表现为分子的内能。内能的变化和过程无关，内能是系统的状态函数，功和能量则随过程不同而不同，是过程量。
⑤热力学描述了自然过程的方向的规律，第二定律。方向性的微观本质是熵，熵是表现系统内分子运动无序性的量度，实际热力学过程总是沿着自然界熵增加的方向进行，能量转化和转移时，能量退降的不可逆是自动的。克劳修斯，热量不能自动地从低温物体传向高温物体。开尔文，其唯一效果是热全部转变为功的过程是不可能的。热力学第二定律涉及大量分子的运动的无序性变化的规律，是一条统计规律，自然过程沿着热力学概率增大的方向进行。
⑥讲述负热力学温度时，（其实又回到了热力学第零定律）温度高低或冷热的物理意义在于两个温度不同的物体接触后（按，不接触也行），相互间以传热方式交换能量，给出能量的物体称为温度高，或比较热，接收能量的物体称为温度低，比较冷。
负热力学温度比正热力学温度更高或说更热（此句错误）。核自旋负热力学温度，激光管内实现“粒子数反转”时负热力学状态都是描述的错误。负热力学温度下的开氏说法与热力学第二定律正相反，热力学第三定律则丰富为，正、负无穷大的温度不可能达到，但这种关于热力学温标和负倒温标的说法是错误的。
上面总结书上理论时，必要时增加了自己的观点。
在热力学的范畴，能量守恒和热量传递的方向性决定永动机不可能成功！要实现永动机，除非突破热力学，实现能量的创造！正因为如此，为了永动机事业，不得不再开创一门学问，静力学——静力学温标就是研究静力学和永动机的。
（全文见附件）
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