世纪物理发展首要的两个绊脚石.docx

Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
世纪物理发展首要的两个绊脚石
21世纪物理发展首要的两个绊脚石
一、引言
在20世纪的中后期它叫做第一大绊脚石并不为过。
我们知道物理所研究的是物质运动变化的原理，那么在求解物质运动变化过程中什么问题最为重要呢寻因求果当归因果关系。我想这个答案大家都不会否认。而能量概念的定位则直接决定了这个因果关系。我们要改变一个物体的存在状态，我们需要给它施加能量。能量的作用直接决定了它在物理学中的地位。它直接决定了物质运动变化的线索。
根据能量的作用和求解物质运动变化规律的特点，能量的定义可以通过两个方面进行定义，一方面是根据给物体施加作用的量，另一方面是物体状态改变的量。大家知道，在物理学中已经有这方面的概念，这就是冲量和动量。前者的表现形式是ft，后者则是mv。能量转化的过程通常就表现为一个物体（一种物质）对另一个物体（另一种物质）施加的作用，并且后者的状态发生改变。所有宏观物体的现象都可以通过物体微观个体的表现行为来进行解释，不论是热、电、磁、光等，都可以通过施加作用以及被作用体的状态发生改变来完成描述。
那么我们在研究物质运动变化的过程中，能量的概念就还原到物质的运动变化中了。能量的统一在于物质运动变化的统一。能量只是其中的因果关系。
以前我曾有几篇系统的文章讨论过能量这方面的问题，可参见⑦。
物理科学即使发展到今天，最初的能量方面的观念依然保留，这就是能量观念的不统一。机械能、电能、磁能、原子能等等等等。这种不统一的观念才用能量转化来弥补。对于能量这个问题，其实我们只要研究物体的对外输出的作用和它所接受到的作用等表现形式，那么这就是能量的本身所固有的反映。
（二）能量守恒和转化定律对当前物理的阻碍
除了能量的理念进行如上的变更可以更合理的描述物质的运动变化规律之外，另一个需要说明的问题就是能量守恒和转化定律如何对21世纪的物理所形成的阻碍了。
到目前为止，由于在概念上，我们对能量属性的不确定，导致对能量转化过程的认识是混乱的。
（1）我们先来看能量转化计量的规则。
普遍认为，自然界中存在基本的四种相互作用，并且在这四种相互作用中，表现为能量形式的转化在日常生活和科学应用中，已经普遍的应用到其中的两种，就是万有引力和电磁力。物质本身就是能量的载体和被承载体，这构成常规能量转化的所有内容。由于强相互作用和弱相互作用仅限于原子核核子间的作用，并且我认为该两种相互作用存在理论上的问题⑧。这里不进行讨论。
另一个关键的问题则是对各种能量的计量。
只要在单纯能量计量里，确认是一种线性关系，或者说累积的关系。比如煤炭石油等化学能，一个单位的燃料释放出一个单位的能量，两个单位的燃料释放出两个单位的能量。再比如一个单位确定温度的水所含有的能量为一个单位，两个单位确定温度的水为两个单位；一个单位的水温度升高一度所需要的能量为一个单位，温度升高两度所需要的能量为两个单位等等。化学能、电能都具有这种线性关系，或者说累积的关系。
只要在n种能量中，任何一种能量都具有这种线性关系，那么就可以采用对应方法来建立转换关系。该对应为不同种能量间的单位对应。
奇怪的是动能、势能却不具有这样的特征。在转换过程中，由于是通过物体的动量、冲量来实现的。动量、冲量是具有这样特征的，我想这是动能势能仍然经住客观检验的原因之一。另一个原因在于机械运动中的杠杆原理⑨。
（2）计量规则中所出现的冲突
前面我们已经看到只要两种能量之间遵守线性关系的规则，那么就可以采用等量的方法来对能量进行等量替换。或者说认为两种能量之间的数值关系可以进行量值转换。这是从数学的角度所提出的概念，同时也是对现有的能量转换概念的某种规律的数学考察。
但是物理所研究的是物质的运动变化，仅仅靠这种简单的数学规则是远远不够的。原因在于物质存在自身的属性，这种属性打破这种纯数学的对易规律。
物质运动变化过程中不是单纯的某种能量进行单一的转化，会随着物质运动规律自身所对外作用的属性出现多种对外作用形式。比如通电的导线。我们给一个导线通一电流，电能除了转化为热能之外还会转化为磁能，除了转化为热量之外，还会转化为磁场。计算一根通电直导线采用焦耳定律这是通常采用的方法。那么转化为磁场我们就忽略了它的能量。所转化的磁场仍然遵守前面我们讨论的能量单位的对易规则。一个单位的电流产生一个单位的磁场，两个单位的电流产生两个单位的磁场。处于这个磁场中空间位置的一点仍然会对该点的产生磁作用。这是施加能量的特征。
（3）能量守恒和转化定律对物理领域发展的阻碍
上面的通电直导线中如果所通的不是直流电，而是高频电流。那么物