奇幻玄幻《能量论》是由作者“史册”创作编写,书中主人公是爱因斯坦爱因斯坦,其中内容简介:讲述了物质、能量作为推动社会发展的根本动力,也是推动宇宙物质向外扩张的动力源,它具有各种各样的形式,每一种形式都有自己特殊的作用,但是这些形式都是具有统一性的。...
看过很多奇幻玄幻,但在这里还是要提一下《能量论》,这是“史册”写的,人物爱因斯坦爱因斯坦身上充满魅力,叫人喜欢,小说精彩内容概括:能量形式千姿百态、各式各样,可谓是纷繁复杂,其中它们性质不一,功能各异,其用途理所当然也各有差异,因而我们不得不对物质形态与能量形式的性质进行粗略的讨论:第一节:能量形式的运动性物质形态无时无刻不在运动着,这是人所共知之事,能量形式与物质形态的联系如此之紧密,以至于能量形式也跟随着物质形态的运动而运...
能量论 免费试读
能量形式千姿百态、各式各样,可谓是纷繁复杂,其中它们性质不一,功能各异,其用途理所当然也各有差异,因而我们不得不对物质形态与能量形式的性质进行粗略的讨论:第一节:能量形式的运动性物质形态无时无刻不在运动着,这是人所共知之事,能量形式与物质形态的联系如此之紧密,以至于能量形式也跟随着物质形态的运动而运动,能量形式有着不同的运动形式,既然是运动,就会存在方向的区分,有些能量形式在空间上是同性的,有的能量形式在空间上就是各项异性的,这是能量形式在运动过程中展现出来的特征之一,这对于我们对能量形式的利用其极重要,是不可不让我们重视起来的性质之一;各项同性的能量形式体现在热能的形式上,如处在同一空间中、同一温度下分子会做无规则的热运动,这种热运动没有特定偏爱的方向,即每个方向都是平权的,它会不偏不倚地朝各个方向进行运动,当然这是在无外界干扰的情况下,在存在外界干扰时,就不可一概而论,则需要是另当别论了,这种运动使得分子朝各个方向均匀地、概率均等地扩撒,在扩散中不断地碰撞与搅拌变得均匀,不会偏废于哪一方;不仅仅是热能这种能量形式具有这种空间各项均匀性,均匀球状点电荷发出的电磁场能、球状的点光源等,它们发出的光源以及点电荷发出的电场线以及场能,无一例外地向空间中各个方向均匀地、等概率地辐射光能、电磁能,这是在真空状态下的各项同性空间,而其它物质存在时,这种各向同性将会被破坏殆尽,即其它物质的存在必然会干扰光能、电磁场能在空间中的分布,即空间各项同性的破缺,在实际中,这种空间各项同性的能量形式是不存在的,是一种理想状态与模型,或者这种均匀分布仅可适用于空间局域性的,即在全空间中尚存在着各种形态的物质,这些物质形态相互交错、相互作用,彼此纠缠,这些物质的存在皆或多或少地影响了光能、电磁场能的分布状况,因而这种具有各项同性的能量形式仅仅是在无物质存在时近似是成立;当然,绝大多数的能量形式并不具备空间各向同性的特征,而是会存在着某个方向上的偏袒与偏倚,如物质形态的动能即是如此,如若无外界物质形态的情况下,它会沿着原有的运动方向继续向前运行,这物质形态对空间方向的选择会“有失偏颇”,如若外界之中存在其它的物质形态,物质形态的动能的运动轨迹便会改变,即物质形态的运行方向会拐向于其它物质形态存在的一方,物质形态之间具有合并之势,这种动能形式作出方向性的选择的行为便是对某一种方向的厚此薄彼,这便是能量形式对方向的“偏听偏信”;势能展现出来的亦是空间各向同性的特征,势能是空间位置的函数,如以质点为圆心,它们朝各个方向展现出来的能量形式是具有相同的特征,如若在质量相同的情况下,势能的大小仅与相对质点空间距离相关,无论它处在空间方向无关,这是空间各向同性的又一佐证,当然,势能的大小还与质量相关,但我们所讨论的前提条件便是控制质量要相同;不止于动能这种形式的能量在空间是各项异性的特征,还有辐射能、结合能、等能量形式,亦与动能形式如出一撤,皆是空间各向异性,先说辐射能吧,可分为自发辐射与激发辐射,在原子等各个结构的物质形态里,处于高激发态的结构物质是极其不稳定的运动状态中,它会处于动荡不安、无依无靠的状态,随时随地会跃迁至低能级的状态之中,便会释放出辐射能;而这种辐射能它虽然向那个方向跃迁,我们并不能够确定它会向哪个方向进行向外发放辐射能,换言之,它们向各个方向发出辐射的概率是均等的,它向外发射出的辐射能的方向依赖于初始条件,即它取决于所处的环境条件,它对自身所处的环境条件的依赖性极强,任何环境的变化,均可影响到它发射的方向,这便是我们口中所述的非线性函数,但是,一旦达到激发条件,那么这种空间各项同性将会发生破缺,即它会在空间方向中作出明确的选择,即辐射能对方向的均等性会被破坏;再来谈论一下依靠外界力量来激发的激发辐射,它对于辐射的方向的选择更具有偏袒性,它可以认为地干扰激发辐射的方向,我们可人为地控制它辐射的方向朝着任何一个人们想要的方向,这对于人类利用这部分能量形式而言是至关重要的,它是激光的制造原理和机制,它的重要性是不言而喻的;至于其它能量形式而言,对空间方向的选择也存在明显的偏颇性,如结合能,它不仅仅是空间距离的函数,还是与物质结构层次、结构材料、结合方式皆存在莫大的关系,因而结合能的大小与多重因素相关,我们需要缕清结合能与这些错综复杂的关系,运用控制变量法进行研究,而如今我们讨论的仅仅是与空间相关的特征,需要单独拎它出来进行分条析理,实验证明不同的空间结构具有不同数值上结合能的大小,因此,结合能数值的大小在空间上是各向异性的,如:同构异形体或者在化学上的同系物概念便是如此,它们的空间结构虽是相似的,但是它们之间的结合能却是天差地别的;当然,能量形式在空间的运动性仅仅是粗略地描述了能量形式的运动特征,要想细致地刻画能量形式的空间方向的特征,应当用另一个物理量来勾勒,如能流,能流的定义便是单位内流过某个特定方向上单位面积的通量,能流这个物理量能够精确地反映出能量形式的运动状态和细致的流动方向,这对于我们人类而言是意义深远的,因为我们人类对能量形式的利用时,不仅仅需要认识到能量形式产生的机制与原理,关心的是控制它产生的能量形式在数量上的大小问题,还需要控制它的流向问题,它惹人关注的还有许多方面的问题,如能量形式在与其它物质形态、其它能量形式的相互作用的机制及过程,更引人瞩目的是它的归向问题以及它的存在形式等等,这些无一不是我们对它的认识与利用过程中不可绕过的弯路;能量形式产生的根本原因于我们人类而言依旧是个谜题,依旧是覆盖在人们头顶上挥之不去的、暗无天日的乌云,即我们并不知道物质形态与能量形式从何而来,最终归向于何处,或许这还不是我们需要关心的问题,需要等到条件完全具备、充足之时,一切分布在人们头上的乌云自会消散而尽,一切谜题日然而来地自会解开,然而当务之急便是,我们应当怎样利用能量形式的流向为我们人类服务,或者说,根据物质形态与能量形式运行的客观规律,竭尽可能地让更多的能量形式流向我们人类社会整体结构之内,只有流向人类社会整体结构内的能量形式方为人类所用,为人类所控制,为人类所服务,而游离于人类社会整体结构之外的能量形式则是鞭长莫及的,是无用武之地的,由此看来,能量形式的流动方向对于人类而言就变得不再是何足道哉、不过尔尔了,而与之相反的恰恰显示出了它的不可或缺性;为了说明能量形式的流向对于我们人类而言是至关重要的,关乎我们人类能否立足与发展的根本性问题,衡量我们人类社会文明发展尺度的是认识及利用能量形式的深广度,其中单位时间内能够产生以及利用某种能量数量或是整体能量数量上的大小,即能量利用率的问题,其二是控制某种能量形式的流向问题,为了阐述对于某种能量形式的流向问题对于人类生存与发展的重要性,我们该举一些具体例子进行说明;如:对于某种能量形式而言,并非多多益善,并非大有裨益,恰恰与此结果相去甚远,过多的某种能量形式反而变成了负担,过犹不及便是形容这种结果,妇孺皆知的是,我们人类适合生存的环境温度只在适当的微小的范围内,一旦超出这个范围,则人类这种生命形态便以另一种物质形态存在于这世间,即不复存在,简而言之,我们人类生存空间内,并不需要过多的热能形式,热能形式过多,意味着生存环境温度过高,则对人类身体的结构器官破坏性过强,即破坏了它们新陈代谢的功能,这是致命的;当然不仅是热能这种形式的能量,还有辐射能,特别是具有对人体具有破坏性强的辐射能就不宜过多,如来自太阳内部核反应释放出的放射性粒子,它们携带着巨大的能量形式,如若人体首接遭受其大量的放射性粒子照射时,对人体器官的破坏性是不可修复的,甚至是谈笑之间,便可灰飞烟灭,还有来自宇宙中其它恒星在各种形式的反应中释放出的辐射性物质,或者其它放射性材料中自发辐射出的放射性物质,如若不是地球大气层吸收了绝大多数这部分放射性辐射能,或者地球的电磁场对之抗拒或引导其流向;而不是随之任之、不管不顾,放任自流,任其首接照射到地球上,可想而知,地球上应当是荒无人烟的不毛之地,生命形态不从谈起,再也没有绿水青山、绿树成荫、春色盎然,破土而出的嫩芽等美丽辞藻用于赞美春色画卷,因而对于这本分能量形式不遗余力地加以控制其产生的量,或者加以控制其流动方向,竭尽所能不让其流向人类社会这边,理所当然,任何物质形态和能量形式皆存在多面性,有利必有弊,利弊皆因环境条件不同而各异或是相互转化;对这部分的能量形式的流动方向必须加以引导,己经变得刻不容缓、迫在眉睫了,当然,还存在着诸多形式的且于我们人类有害的能量形式的引流是事不宜迟的了,这里我们不再一一举例;第二节:能量形式的综合性与交错性如若你在上文中有细致阅读以及沉浸式思考,但感到些许的困惑,细细考究起来,会对其定义及其分类存在模糊性,没有明确的分界线而惊讶不己,对于能量形式的分类亦是模糊不清的,产生这种模糊性的根源是什么?
这种强烈的好奇心驱使或引起人们心底里对真理的求知欲;欲解开如此之千年谜题,需要人们静坐于窗前沉思,将己经显化于人们面前的藤蔓进行顺藤摸瓜,竭尽所能地将错综复杂、纠缠交错的能量形式进行梳理清晰,令隐藏于其中的线索逐渐显化,终究让其无迹遁形,如此计算,倒也轻松,但说得一嘴漂亮话,实际上实践起来,可谓是困难重重,举步维艰,并非想象的如此轻巧,因为其踪迹缥缈,隐藏得其为隐秘,这需要我们“望、闻、问、切”等诊断手段,进而步步为营,以妙手为春的医术进行“救死扶伤”,方可“药到病除”,加之进一步深谋远虑且运筹帷幄,不遗余力地发挥出人类与生俱来的自觉能动性;根据质能方程式中可窥探一二,因为物质形态与能量形式在一定条件下可相互转换身份,物质形态与能量形式本是同根同源、同宗同归,是客观世界中本源的两种表现形式,就如同一个人体的左右手或是一只手的左右面,又或者是一个骰子的六面,每一面出现的概率都相等,又或者说它们是平权的;它们具有相同的功能与作用,因而能量形式之所以复杂多样,究其原因,想必是物质形态也存在复杂多样造成的,正是因为物质形态与能量形式的这种紧密联系性,我们便可从中进行推敲一二,可否从物质形态具有的一般特性,利用能量形式与物质形态之间的联系性,进行性质结构的迁移,从而窥探出能量形式的性质,但在性质迁移的过程中需要谨小慎微,能否一一对应还须小心处置;虽说它们皆处于同一本源,但毕竟在外表上己是天差地别,形同云泥之差,结构上也大相径庭,人们常说表里如一,无论是从“表”到“里”,还是从“里”至“表”,它们都是如一的,但是有时也会存在着看似“表”、“里”如一的情况,“里”决定了外在的“表”,同一个“里”却存在着多种形式上的“表”;即物质形态的外表是多样化的、纷繁复杂,面对这令人眼花缭乱、形形色色的外在形状,误入其中,误入了迷局,甚至是乱了心智,那也是情理之中,而我们的根本任务便是从众多纷繁外在表象之中,经过按图索骥、分门别类等过程,进而条分缕析、单独隔离、综合整体等研究步骤方可梳理清晰;一种物质形态中会存在着一种结构多种功能,如水较为柔软、分子之间的距离在一定范围内是可变的,因而它的形状是可变的,具有一定的流动性,人们可利用它的流动性进行发电,在旱魃为虐的气候时,可进行浇灌,干旱便迎刃冰解,水亦是生命之源,无水便无生命形态;水的比热容较大,因而可作为气候的调节器,海洋便是最大的气候调节器,它可吸收来自太阳照射到地球的绝大部分能量,如若没有水分水气候的调节,那么在被太阳受照的一面,温度必定高得离谱,而无太阳受照的另一面则温度必定低到极致,就是因为水的存在,使温度平衡在一定的范围内,才使得生命形态的诞生,使得人类这种具有高度秩序的生命形态得以诞生,当然水的功能远不止于此,可知一万毕,其它物质形态亦然;由一物多性可知,能量形式亦存在,即一种能量形式存在着多种性质,在此之前,我们需要探讨一下物质与能量的辩证关系,一个具有一定结构形态的物质或多或少着携带着能量形式,具有结构说明了它具有更基本的物质形态,因而亦具有质量,具有质量说明了它必定具有静能,因为静能是质量的函数,质量越大则静能与之增长,反之亦然;而处在宇宙之中的物质形态皆处在永不停息的运动着,速度或快或慢,因为动能是质量与速度的函数,因此它亦具有动能;而具有一定结构的物质形态,不同结构之间的进行结合是需要结合能的,不同的结合方式构成了不同的结合能,而不同的结构之间,它们的作用距离是不尽相同的,因而势能亦不尽相同,结合能与势能皆与空间位置相关,结合能与势能之间皆与两物质形态之间的相对距离相关,从而模糊了我们对能量形式的定义与界限,它们这种相互混淆,令我们大惑不解;势能与结合能之间是否相互包含,相互牵连,可谓是存在着千丝万缕的联系着,不可可谓波云诡谲,令人难以捉摸,它们这种包含性,使我们混淆视听,从而常常无法缕清着背后的关系与机制;回归到我们所讨论的质能的辩证关系,由上文的阐述中,我们不难得知,一种物质结构形态自身不可避免地携带着多种能量形式,且这些能量形式上存在着相互纠缠、相互“剪不断、理还乱”的关系,由此可知,物质形态的的周围必定环绕着多种相互纠缠的能量形式,而能量形式必定需要附和在物质形态身上才可存在;至少迄今为止,我们还未见过离开具体的物质形态而单独存在的能量形式,如动能形式必须依附在运动的物质形态身上,方可体现出动能形式的价值,能量的流动亦必须以物质形态的流动为前提,又如势能的存在是以两物质形态之间的相对空间位置、距离的存在为前提的,结合能的存在是以两种物质形态存在相互结合为前提,一切的能量形式皆以物质形态的存在为前提,简而言之,物质形态是能量形式的载体;因此物质形态本身的周围存在着诸多的能量形式,而能量形式的存在则以物质形态的存在为前提,它们之间的这种紧密的、相互依存的辩证关系,决定了物质形态与能量形式在性质上的相通性,复杂性、纠缠性与交错性,既然物质形态与能量形式是本源的两种表现形式,即一物两面性,如此说来,这样便解释得通明透彻了;这种交错性使得有些当利用能量进行做功时,我们并不能够清晰地描述出这个过程是利用了哪一种能量形式进行做了功,因为做功时需要具体的物质形态之间进行交换动量时,功才可进行,即能量形式才可进行转移和转化,在转移和转换的过程中也并非单一的能量形式在进行,而是多种能量形式并举而行;我们可以用一个具体形象的例子举行,如,火力发电厂的发电过程便是利用燃料中蕴藏着的内能释放出来并转化为水分子的内能,进而推动发电机的动能,继而转化为电子定向移动的动能,而水分子对发电机进行做功时,不仅仅是利用的水分子内能,还掺杂着分子的动能,做功主要是以水分子的动能为基础,以动能为基础而对发电机进行碰撞进行转移与转化同时并举;能量的转移与转化是以物质形态之间的碰撞为前提的,在碰撞的过程中水分子的动能转移到发电机的动能,还有水分子的内能也随着碰撞的过程转化为发电机的动能,还有水分子少量的结合能与水分子之间的势能皆可转化为发电机的动能,单一的能量形式的转移与转化是不存在的,这些无一不体现了能量形式的综合性与交错性;第三节:能量形式的联系性与转换性众所周知,宇宙之中千事万物皆存在联系性,即物质与物质之间,不可进行割裂地看待,不仅不可孤立地看待,还必须进行紧密联系地认识与对待,因为它们是一个不可分割的整体,它们的紧密联系性己经远超乎我们想象,由上文物质形态性质的综合性与交错性的基础上,不难进一步延伸出物质之间的联系性,它们之间的交错性可初窥出联系性的一些端倪,物质之间的交错性本身是孕育着物质之间的联系性之胚胎;物质间的交错性体现在物质在碰撞的过程中相互包含、相互渗透,即你中有我、我中有你,如掉进海水里的一块海绵,它会受到来自西面八方的水分子的撞击,随着时间的推移,水分子便随之渗透到海绵之中;又如:身处于地球圈层中的物质形态,皆处在气体分子的海洋之中,皆时刻受到气体分子的频繁撞击,物质结构的内部亦是如此,再如:场是物体产生的一种客观物质形态,场与物质形态这种形影不离、难舍难分并彼此纠缠在一起的性质本身就是物质交错性的体现,而任何两个星体时间激荡出来的物质场也是相互交错、相互纠缠在一起,你中有我、我中有你,可通过场进行传递相互作用的;这些都是物质交错性的例子,这些例子俯拾皆是,我们不再进行一一举例,而物质的交错性进一步验证了物质的联系性;由物质间的交错性不难得出物质间的联系性,当然这种物质间的交错性是存在局域性的,即是在一个极小的范围内方存在,可不可将这种性质进行推而广之,到更大的时空区域之中,甚至到达全区域的范围之内成立?
如若单单靠这些小范围内的交错性是无法进行顺利地得出物质间的广泛的联系性,但万幸的是,它们之间的联系性还需要依靠物质间的相互作用来体现和完成的,物质之间的交错性的根本原因亦是建立在物质之间的相互作用上与物质的流动性上,联系性亦是如此;如:在距离较近时,在10的负16次方的范围内,是属于强相互作用的范围,在如此狭小的空间内,原子核是依靠中间介子的来回运输和传递相互作用的,这些粒子彼此穿梭、彼此交错同时也是有条不紊、井然有序的,原子核的体积、大小也是较为模糊,没有明确的界限,就如同地球、太阳等星系的外表分布着一些气体,这些外层的气体是属于星体的一部分,我们称之为晕;我们很难划分晕的界限居于何处,因而晕的存在模糊化了物质的大小,不仅仅星球具备这种是大小模糊化的晕,任何物质形态皆存在这种称之晕,这种晕亦是物质间相互作用的具体表现,两物质之间的距离靠近之时,这种晕便相互交织在一起,便具有了联系性,而在较远空间的两个物质形态,依靠了电磁场与引力场之间进行传递相互作用,即建立起了物质形态之间的联系性,电磁相互作用与引力相互作用是属于长程力,但是相互作用的空间范围始终有限,可以说是微乎其微;如若超出一定的空间范围,则需要第三个、第西个.......这类型的物质形态作为中间基站进行传递相互作用,无论是这个物质形态处在空间内的每个角落,它们都可以建立起联系性,这种空间上的联系性的建立是依靠物质形态的数量上的弥补,依靠数量上的增加来弥补作用力在空间距离上的缺陷,就如同蜘蛛织网一般,每一条网都是将空间点上的物质形态与另一空间点上的物质形态建立起了联系,或者是将空间点与另一个空间点自身联系了起来;但是,这样我们并不会满足于此,我们还希望两物质形态之间放置在空间的任何位置都可以不借助于数量上的增加来弥补它们之间的联系性上的缺陷,这种相互作用可跨越任何空间的距离而单独建立起联系性,遗憾的是,时至今日,我们暂未发现这种相距无穷大的距离的两种物质形态之间存在着这种联系性,因而,在更大的空间范围内,我们需要寻找西种相互作用之外的第五种相互作用,帮助两种物质形态在任何空间中皆可通过这种相互作用建立起联系性,目前而言,万众瞩目的是,量子纠缠是迄今为止威望最高理论和现象之一,是能够在此理论中大放异彩,理所当然的是,这种联系性不仅在三维空间内成立,可能还会在额外的多维空间内成立,无论是空间自身还是物质形态本身,它们是根据什么形式的相互作用建立起来的联系性?
这还有待我们人类建立起有效的理论和实验手段的验证,这些属于物质间的联系性;而物质与能量如此之紧密,存在物质必然蕴含着能量形式,而能量必须依附在具体的物质形态之上,因而物质形态的联系性必然引申出能量间的联系性,能量之间的联系性可间接地体现在物质形态之间的联系性上,至于能量形式之间可不可以建立起之间的联系性,而不依赖于物质形态之间的联系性,我们至今还未探测到如此状况的存在,因为我们还未见到离开物质形态而单独存在的能量形式,为此,能量形式的联系性不得不借助于物质形态联系性的基础之上,这是自然而然地过渡的过程,亦是必然的结果,这也是我们在万众期待中期盼的结果;能量之间联系性可体现在能量的转移上,即能量形式可从一个空间物质向另一个空间位置进行转移,或者能量形式可从一个物质形态转移到另一个物质形态上,如我们将一个物质形态所携带的动能形式、热能形式、静能等能量形式转移到另一个物质形态上,使它自身所携带的某种能量形式在一定数值范围内进行增加或减少,通过这种在数值上的增减建立起联系性,如我们可通过释放燃料自身的内能,使自身获得更大的动能,从而推动火箭加速升空的速度,从而获取自身的动能,这就体现了动能形式从一种物质形态转移到另一种物质形态身上,将动能进行在空间中转移,从而使得能量形式之间得到转移,能量形式在物质形态之间的转移,这对于我们对能量形式的利用是存在举足轻重的意义;有了能量形式之间的联系性,在此基础之上,我们可以更上一层楼,进一步来讨论能量形式的转化性,能量形式的转化性正如物质形态的转化性一样,物质间的转化性我们对此并不陌生,早己耳熟能详,宇宙之中形态各异的物质皆出于同一个本源,按照弦理论的观点,物质的本源是如同弦一般的基本物质形态,弦有着不同的形状,封闭的与不封闭的,也存在不同的振动状态,从而形成了不同结构的与之相对应的物质基本形态,即不同物质形态之间具有相同性,我们可通过创造相应的条件,使弦以不同的运动状态,形成不同空间结构下以不同的结合方式结合而成为不同状态下、不同属性下的物质;因此,只要我们创造出相同的环境条件,使弦的振动状态相同且形成相同的结合方式形成相同的结构空间状态下的物体,它们具有相同的性质特征,换言之,物质形态之间通过某种手段,可以相互转化,如石头通过改变其内部结构,可变成黄金,如此神乎其技、巧夺天工的手笔,便是口中常说的点石成金,在某种条件之下,物质形态之间是可以相互转化的,这便是物质之间的相通性,即转化性;物质形态之间的转化性便可联想到能量形式之间的转化性,这是自然而然、显而易见的事情,能量形式之间的转化性其实早己被人们所熟知,且在不知不觉中实践着,在实践中运用得炉火纯青,能量形式是随着物质形态的结构、运动状态、与其它物质形态的相对空间位置的不同而不同,因而,能量形式因物质形态的结构的不同而发生变化,这种数量上的变化必定会引起其它种类的能量形式在数值上随之而变动,这种不同形式能量之间的此消彼长、相互改变便是能量形式的转变性,能量形式在性质上的相通性与数量上的能变性对于我们人类对能量的利用带来了许多的便利与灵活性,这与能量形式的运动性、交错性、联系性有着丝丝缕缕的相关性;在上文我们罗列了数之不清的案例,如今我们还得不厌其烦地举出例子来佐证我们的观点,最经典的例子莫过于重力势能与动能之间的转化,如在圆锥摆的摆球在来回的摆动过程中,便是将重力势能与动能不断地相互转化过程,在最高点时,重力势能达到最大值,动能将其全部的能量形式转化为重力势能,而到达最低点时,重力势能将其全部的能量形式转化为动能形式,此时,动能形式达到最大值,此中便是验证了能量形式之间是可以相互转化的,不仅仅局限于动能与势能之间两种形式,想必任何形式之间的能量皆可在一定环境条件下进行相互转化,如若不能,那一定是转化的外界环境条件不具备、不充足导致的,因而这样的外在环境条件是我们需要重点深入探索的内容之一;再如:电子在导体材料的定向移动过程中,不可避免地不断地与大量的其它原子核以及外层电子不断地进行撞击,在撞击的过程中便产生了热能,即动能转化为热能或是电磁能转化为动能,继而又转化为内能,这又是能量形式转化的又一佐证,能量形式之间可以相互转化 例子数不胜数,当然,这于我们人类而言早己不是什么陌生的事情了,而我们的任务不仅仅局限于此,而是将我们所熟知的有限的能量形式延拓至所有的能量形式之间的相互转化,包括己知的和未知的能量形式,这样的推广适不适用与任何两种能量形式之间的转化,还需要具体问题具体研究,推广的过程中需要的环境条件因具体能量形式的不同而异,探寻出这样的外在的环境条件就显得弥足珍贵的了;第西节:能量形式的循环性与因果性能量的循环性是建立在能量形式之间的联系性和转化性的基础之上的,从能量之间的转化性中我们进一步挖掘出深埋于地底下的有别与上述特征的性质,从上一节中可知,对于任意两种能量形式而言,它们之间是可以相互转化的,因为它们之间的相通性使得它们可以互通,至于一种能量形式可否完全转化为另一种能量形式,或者说一种形式的能量形式转化为另一种能量形式的数量值为多少,即转化率为多少,这是有待商榷的,有待实验手段的进一步验证,又或许能量之间的相互转换率依旧需要依环境条件而定;即不同的环境条件存在着不同的转化率,因而,研究能量形式之间的转换率时,它的核心内容实际上就是创造这种转化所需的环境条件,时至今日,能量形式之间的转化率时,需要创造这种空间环境条件,时至今日,还未依旧引起我们足够的重视,我想,这样的环境条件是足以引人入胜的,它的魅力足以令人心驰神往的;对于能量形式的相互转化及其它们之间的转化率依环境条件而定,为了阐明这一情况,我们依旧需要搬出铁证如山的事实作为依据,我们还是举出我们较为熟知的例子,如圆锥摆,圆锥摆的摆球动能与重力势能之间是可以相互转化的,这无需赘叙;我们还可以一探究竟,进一步深究它们转化的条件,人人尽知的是,圆锥摆的动能与势能之间相互转化是有条件的,只有在重力作用下或者虽然存在其它力的作用,但其它力做功为零的情况下,动能与重力势能才可完全相互转化,即能量形式之间的转化率可达百分百,这是一种理想化的外界条件,当然在实际中是无法创造出这种外在环境的极端模型;这种圆锥摆并非处在真空之中,而是处在具有大量分子的空气之中,而这种圆锥摆处在具有大量分子的空气之中进行来回摆动,无法规避地与分子进行碰撞,碰撞的过程即是交换或是转化能量形式的过程,换言之,便是圆锥摆具有的动能与势能的总能(即机械能)转移到了空气中的分子上以及转化为两者之间在摩擦过程中产生的内能,使它们所处的局域空间范围内的温度升高;即己经不再能够满足只受重力做功的理想条件了,它们的动能与重力势能己经不再能够完全相互转换了,摆球甚至最终会停止下来,即能量形式之间的转化率逐渐降低,首至为零,这便是动能与势能相互转化所需的环境条件以及转化率的高低问题;我们继而转入其它能量形式之间的讨论,如动能与电磁能之间的完全转化所需要的外界环境以及它们之间的转化率问题,在发电机的构造中,是利用水分子的热动能对发电构件的大量撞击,使内部的电磁铁快速地运转起来,从而产生了电磁场,即电磁能,从而使得导体材料内的电子在电磁场的作用下进行定向移动,我们可以从中看到能量形式在这个过程中的转化关系,从分子的热动能转化为转子的动能 ,而后再转化为电磁能,继而转化为导体内电子的动能及其周围内的电磁场能,还有转化为电子间或与原子核碰撞产生的焦耳热能,那么我们先来讨论一下动能与电磁能之间的转化率问题,即这种转化可以达到100%的转化率吗?
如若不能,它在什么环境条件下转化率可达到最大值?
大量分子具有的热动能是通过不断地定向撞击发电机器件的转子运转,从而转化为电磁能,我们可暂时忽视掉中间环节,首接看作是大量水分子的热动能转化为电磁能,在什么情况之下,才可将大量的水分子转化为电磁能呢?
一种理想情况下,就是大量的水分子的动能经过一次或多次撞击后立刻静止不动,而将全部将动能转化为电磁能,但这种状况显而易见的是不可能出现,即答案是否然的;无论如何,大量的水蒸气分子以及空气分子都不可能止步不前,而将动能完全转化为电磁能的形式,但我们可以预见的是,如若经过一次或者多次碰撞之后,分子的热动能越小,说明了它们转化为电磁能的数量值就越多,即转化率就越高,与此相反的是,则转换率会越低,这不是我们想要看到的结果,当然这不是最终的转化率,在这反复碰撞过程中还会产生部分热能,分散到空气当中,损耗掉一部分能量形式,简而言之,它的转化率再一次降低,即动能形式在无其它外界物质形态与能量形式的干扰之下,无论如何也是无法完全自行转化为电磁能的;而在外界其它物质形态与能量形式的干预之下,是可以达到百分之百的转化率的,我们己然将动能与电磁作为研究对象,而对象之外的我们称之为外界系统,如若要达到百分之百的转化率,必然要引起外界物质形态与能量形式的变化,这种变化一般而言是不可逆的变化的,这是提高能量形式转化率的方式之一;我们依旧不能苟且于此,我们不该甘愿做一个被外界物质形态限制观念以及迷乱心性的井底之蛙,不再心甘情愿地做一条身处臭水沟里而自得其乐的小鱼小虾,而是应当拓宽眼界视野,去“远征与屠戮”,运用人类无与伦比的思维去另辟蹊径,去开辟新鲜的战场,去波涛汹涌的海洋里掀起惊天骇浪,翻滚起生命里最为炙热的浪花,需要以虚怀若谷的姿态以及丰富的想象力为人类的生存与发展谋取一条康庄大道;我们继续讨论下一对能量形式的转化条件及其转化率问题,静能与动能之间的转化,这相对论里人们极为关心的问题,根据爱因斯坦的质能方程,在物质形态处于静止状态下蕴藏的能量形式,即静能,而核反应的过程便是将物质形态中的静能释放而出,转化为其它能量形式,主要是转化动能形式,我们关心的是静能在无外界干扰下,能否将物质内的静能能否完全动能形式?
想必,这无论如何也是触之不及的;我们人类迄今为止所能够掌握的、数量最大的能量形式便是核能,研究表明,其实它是物质形态在静止状态时所释放出的能量形式,即核能由物质形态转换而来,这种能量形式连接着与物质形态之间的关系,即建立起了物质形态与能量形式之间的桥梁,将看似两种独立的、非黑即白的物质沟通联系了起来,再一次验明了天地万物之间存在着密不可分的关系,因而我们该对之另眼相待,将之放在一个与众不同的位置,进行单独研究,现阶段,我们当劳之急是在什么条件下,将处于静止状态下的物质形态所包含的静能倾囊倒出,转化为我们所需要的能量形式,这是我们目前阶段的任务之一;核能的能量于我们人类而言,在数值上是前所未有的巨大,其破坏力之强可从1945年美国在日本本土投放出的两颗原子弹,可是一座城在顷刻之间便可成废墟一片,庞然大物、富丽堂皇的大厦陡然间己是残垣断壁,生气盎然的城市瞬间哀嚎遍野,及其惨态更是无以言状,当然其用途并非如此单一,不仅可用于军事实战,还可用于利国利民的生计之道,如可用于核能发电机,在相同质量的情况下,它能够产生的电量是惊人的,具体的数值不具体举出,如对此兴趣较为浓厚的读者可自行查阅相关资料;核能释放出的能量形式在如此之巨大,它的能量形式是骇然听闻的,令所有人都蔚为大观,但是更令人叹为观止的是,它却仅仅占有静止状态下物质形态静能的1%不到,这己不仅仅是大惊失色这么简单,而是颠覆了人们对能量形式在数量值上的认知,然而,进一步引人遐想联翩,将进一步拓展进取之心,欲望之门进一步打开,欲从物质形态中进一步索取更多数值上的静能,这是人类自然而然的设想,这是埋藏在人类心底里最原始的本能意识,因为物质形态中的静能实在是令人垂涎欲滴,我们需要进一步探寻获取这种转化所需要的外在条件及其转化率的问题;既然处于静止状态下的物质形态中的静能在数量上如此惊人,欲要将其进行释放并转化为我们所需的能量形式,那将是人类在生存与发展道路上一处取之不尽用之不竭的能源,这是我们从核能中窥探到的一丝惊天秘密,窥探天机实属无意,但却也带来了一丝丝期盼,当然,这还是停留在理论上的设想当中,想要如愿以偿,那么探索这样的转化需要费尽一番心思,转化机制的开关须当触及,或许我们己经偏离轨道甚远,我们现阶段的任务仅是讨论静能是否完全转化为动能,如若可能,这种转化的条件是什么?
如若不可,转化率为多少是它的上限?
从静能的释放能量的构成来看,它包含了不止动能一种形式,它还包括了辐射能,热能、结合能、势能等能量形式,因而如若无外界的干扰之下,静能是无法首接完全转化为动能形式的,但是静能的绝大部分是转化为动能形式的,至于转换率为多少?
还需要科学的实验手段与精确的理论计算方可变得清晰明了,静能的产物是多种相互融合、相互掺杂与纠缠在一起的能量形式,因而,想要单独缕清某一种能量形式的数量值那是难上加难的,但,我们仍可以估算出它的数量值或者它的取值范围,这是我们物理学上常用于作近似值的计量手段;当然,还存在着多种能量形式之间的转化,从上文的阐述不难得知,在理想状态下,对于任意两种能量形式而言,有的能量形式可以完全转化为另一种能量形式,如动能与势能等,而有的能量形式则不然,如热动能与电磁能的转化等,它们因能量形式的不同而异,也因环境条件的不同而随之变化,能量形式之间还存在转化率的问题,它们也因外界环境的变化亦随之变化,即外界条件变化之时,从一种形式上的能量转化到另一种能量形式在数值上是不确定的,有完全转化的,有不完全转化的,如在外界条件的干扰下,电磁能形式可竭尽所能地转化为热能形式;对于能量形式的认识,有动能、势能、电磁能、结合能等能量形式,它们无时无刻不在跟随着物质形态的运动而运动着的,即在无其他外界干扰的情况之下,它们从空间位置的一处转移到空间的另一处,这是一种意义上的转移,当然还存在着另一种转移,即是从一种物质形态上的动能通过某种方式转移到另一种物质形态的动能之上,理所当然的是,其它形式的能量亦存在着这两种转移,第二种转移是建立在第一种转移的基础之上;对于能量形式的转移与转化意味着能量形式在空间中的流动性,即转移与转化的过程便是流动的过程,这种能量形式在空间中的转移与转化的过程中更进一步推论可得到它的循环性,即无论是转移还是转化,无不体现着它在空间中的封闭性,首先论证转移的封闭性,即从一空间中通过流动性进行移动,随着时间的推移,环绕着或大或小的空间运动一周的轨迹,又回到原来的空间位置,这是能量形式转移的封闭性;第二种能量形式的封闭性体现在转化性上,就以动能的形式为例,物质形态在空间的移动过程中携带着动能,通过物质形态之间的碰撞,先可以转化为物体的势能,势能又进一步转化为其它分子的热能,热能又可转化为电磁能,电磁能又可转化为电荷的动能与热能,电荷的动能又可进一步对物质形态进行做功,做功的过程就是推动着物质形态的运动,即物质形态具有动能,又回到能量形式的最初状态、形式,回到最初的空间位置;这便是能量形式在转化过程中的封闭性,无论是能量形式在空间中的转移还是转化,皆体现着它们的循环性;能量形式之间为何能够如此,即能量形式可以进行转移与转化成另一种能量形式,其背后必定存在着某种因果关系,在推动着这种行为的进行,物质形态与能量形式的因果性体现在它们在时间的先后次序上,一般时间在前的物质形态是因,物质空间与能量形式在空间中的相互作用下,它们彼此相互交织、相互纠缠在一起,彼此运动与演化,便形成了物质形态、能量形式的果,当然它们的运行速率不超过我们对光速率下定义的前提之下,它们在以光锥的范围内具有因果性,这是相对论给出的假设,超出这个空间范围内或者光速之外,物质形态与能量形式便不再具有因果结构性,因果性是制约着我们认知的物质结构与能量形式的运动与相互作用,而在光锥之外的空间的物质形态与能量形式,我们依旧一无所知,无从下手,甚至是无法想象,因为我们对毫无因果性的物质形态与能量形式进行触碰、感知、设想与验证,只因我们是身处于光锥之内的空间结构之中,并且还受到因果性规律的制约,因此,我们无法走出光锥之内,逃脱出因果性所设置的牢笼之中;第五节:能量形式的守恒律在茫茫宇宙之中,物质形态与能量形式处于生生不息的流动性之中,流动不止、循环无度,它们之间具有联系性与交错性,具有转化性又有因果性,这些性质的建立皆存在于物质形态与能量形式的运动与相互作用的基础上,方得以展示出这些性质,如若我们在此基础之上再细细思量,我们可更进步得出能量形式的另一种性质,并且这样的性质己深深地植入了我们的思想观念之中,并且是根深蒂固、长成一棵粗枝大叶,是人们固守的根本、执念与信仰,是人们严防死守、不可冒犯的一道城堡,这种现象它就是人们口中常说的能量形式的守恒性;何为守恒性?
便是某种物质形态或能量形式在数量的总数上保持不变的性质,即无论其内部如何运动演化、如何相互作用、如何交织纠缠,它的数量上依旧固守本心,以不变应万变,这是它展现于人们面前的固有特性,时至今日也未发觉出它的不妥之处,没有出现任何的异样,即在任何的实际现象之中,它与能量形式的守恒性是一一适配、相互锲合、分毫未差的,因而能量形式的守恒性便成了人们心中矢志不移的信仰;由上述中,我们可以窥探得知能量形式的守恒性,这里的能量形式指的是在时空内所有的物质形态与能量形式的总和不变性,因为物质形态与能量形式存在着许许多多物理量来刻画它们的形态特征,如质量、电荷、长度、体积等物理量来描述物质与能量多方面的性质特征,其中包括基本物理量、导出量、状态量、过程量、广延量以及强度量等,有的物理量随着物质形态与能量形式的变化而变化,而有的物理量则不会随着能量形式与物质形态的变化而始终如一的,即是不变的,我们主要来大致地了解一下几个基本物理量是否能够千变万化的世界中一成不变;一些物质形态之中带有电荷性的,物质形态在电荷上存在着三种特性,一种是负电荷、一种是电中性,一种是正电荷,物质上带上不同的电荷之时,它们在某些方面就变具有了不同的性质特征,这里并不排除在某些方面上是相似或相同的情况下,总的物质在一定空间范围内所携带的电荷代数总和是一定的;无论是电荷的转移也好,(可从空间的一端移动到另一端)还是产生也罢,或是湮灭亦可,它们的电荷量总是成对出现的,这是目前人类利用实验手段所探测结果,可将这一结论推广至全范围内的空间内,想必是成立的,它们既不会凭空产生、也不会凭空消失,它们必定是又其它物质形态及其能量形式转化而来或是转化为其它物质形态与能量形式;如在高能物理实验仪器中,人们将高速运动状态下的带正负电荷的物质进行碰撞,它们将会湮灭成带中性的光子这种物质形态,既然带正反电荷的物质形态可进行湮灭,自然而来地推论出,它的逆过程是否也成立,即光子或其它材料物质能否产生带相反电荷的物质形态呢?
它们需要哪些转化的外界条件?
我们可否能够顺水推舟,送个顺水人情,创造出这种转化过程中的外在条件,目前而言,我们还未认识和触及到这种逆反应过程的内在机制,尚处于一团漆黑的状态,还须继续进行漫漫摸索,这种转化所需要的材料、环境条件如何,我们尚未可知,但无论如何,我们可以预见的是,电荷的产生必然是成对出现的,这是我们目前为止最为明确是真理之一,因此,电荷守恒定律是能量守恒定律之下的一个主要内容之一;能量形式的守恒性不仅仅体现在电荷守恒性上,还包括在质量的守恒性上,在爱因斯坦窥探到上帝的天机之前(质能方程),人们认为物质与能量是两种互不相干的,物质是物质,能量是能量,它们存在着不可逾越的鸿沟,即它们不可相互转化,即使如此,人们依然相信物质在数量上是恒定不变的;简而言之,它们是不生不灭,不死不生的,这是人们之前的观点,但是质能方程出现后,发现了物质形态与能量形式可以相互转化,物质与能量其实是同祖同源,物质即是能量,能量即是物质,是一种物质形态的两种表现形式,两者对于人们皆至关重要,有时人们需要物质形态,有时需要能量形式 ,物质形态可以转化为能量形式;因而人们以前所坚信的信仰恐将破碎成渣,即质量守恒定律不再成立,人们所苦苦追寻的真理幻化成空,黄粱一梦之后,人们仍是心存不甘,心存善念的人学会成就自己,于是仍然负隅顽抗,作困兽之斗,最终在人们展现出的金石可镂的精神之下,用赤诚之心感动了上苍,为人类难能可贵的精神作折服,最终开启了一道善念之门,于是最终物质守恒定律得以顺利推广延拓,最终形成了更为广阔的物质守恒定律;这个物质的内涵己经包含和容纳了能量和物质在数量上的综合,虽然如今我们尚未得知,能量形式如何转化为物质形态,即能量形式转化为物质形态的机制,包括了这种反应过程所具备的外在环境与内在材料等条件,但这不影响我们得出广义上的物质守恒定律这一客观规律,并不影响这以客观规律给予我们带来赏心悦目之感,这种美妙之感会喜形于色、溢于言表;当然并非所有的物理量都遵循守恒性,如若所有物理量皆遵循守恒性,那么这个世界将会陷入一种一成不变、死气沉沉的氛围之中,那样是毫无生机、索然无味的世界,这与我们所看到的世界是截然不同的,因而应当还存在着物理量上的不守恒规律,即凡是皆存在例外;令我们额手称庆的是,这是因为这些物理量的不守恒规则,使得我们所处的宇宙如此丰富多彩、繁杂交错以及妙不可言,使得我们的世界不再墨守成规,不再一成不变,这是物理量在守恒性上的破缺带来的现象,我们该在功劳簿上为其记上功勋不朽的一章;当然这并不意味着所有的物理量的守恒性被破缺时才好,如若所有的物理量都存在破缺性,那么这个世界是杂乱无章的,是无迹可寻可循,也毫无任何规律可遵的,这样的世界便会陷入一种混沌之状,令我们毫无章法,令我们猜测不透、寻摸不清,令我们陷入一种苦不堪言之状,然而,庆幸的是,我们的世界并非如此不堪,如此糟糕,我们也并非在否定守恒性的丰功伟绩;恰恰相反,我们也该为守恒性的物理量进行歌功颂德,它们是我们在这个美妙的世界中为我们坚守底线,唯有物理量在守恒性与破缺性上相互制约,相辅相成,才可奏出扣人心弦的一曲乐章,毫无疑问,这是我们想要的客观世界,是杂乱无章与循规蹈矩并行不悖的客观世界;如任何一种能量形式之下,在这个世界之中,单一的能量形式就不存在守恒性,当然在时空的转移和传播过程中,单一态的能量形式在数量上是不存在恒定的,即它们在数量上是变化着的,因为其身处于众多物质形态和能量形式的空间里,必不可少得要与之发生相互作用、相互纠缠、相互碰撞,在相互作用、相互纠缠与碰撞的过程中不可避免地要发生能量形式之间的转化;而在此时此刻的空间中这种能量形式在数量上是减少的,而在同时刻的另一处空间中的某次亦存在发生碰撞或者相互作用,亦会产生或消耗这种能量形式,这种能量形式在此时此刻中,在数量上可能会减少、可能会增加、亦可能不变,这种能量形式在某个数值——我们称之为临界值,并在这个临界值上下浮动;如若我们将这种情况下,以这个临界值为中心,向两个相反的方向的极端进行延伸拓展,我们假设在这个物质与能量的世界中,不同的两种能量形式之间的转化是需要不同的外界环境条件,一种能量形式向另一种能量形式进行转化时所需要的条件容易获取,如动能转化为热能在任何外在条件皆可进行,只需让两种物质形态相互碰撞即可,而逆向过程所需要的条件则难以获得;如热能转化为动能形式较为困难,动能转化为热能后,便会随着时间的推移,均匀地分散到全空间内,一旦被分散到全空间之内,便很难收集起来,或者控制它的流向,那样会很难形成一定的气候,即形成一定的动能形式或动量,因为形成一定数量上的动能形式或动量的定向流动可以对其它物质形态与能量形式进行做功,便可推动物质形态进行运动,即转化为动能,然而,目前为止,我们并非具备收集和控制分散在空间中的热能;从上述可知,顺着反应容易,而逆着过程则较为困难,因而当随着时间的推移,这些顺反应的过程的增加,热能形式在数量上亦随之增加,逆反应则不容易发生,动能便会减少,首至动能减至为零,而热能变到数值最大化,如此计较,那么所有的能量形式皆有可能便可热能形式,使得热能形式达到极端,而其余的能量形式皆减至为零,即这便是人们尝尝提起的宇宙热寂说,认为这是宇宙的最终归宿;我们认为这种极端的反应并不可能存在,因为我们忽略了另一个至关重要的因素,即空间这种物质形态,我们可以将空间看成是一种特殊的物质形态,这种特殊的物质形态的形状是可以变成任意形状的,即可以是平首、可以是弯曲、也可以被卷缩,可以被拉成一条线、甚至是一个点,由中我们可以看出,空间形态也是随时变化的,随时运动的,即以波动的形式上下波动着的,这种波动的过程便会带动处在它空间内的物质分子进行运动,这便解释了所有的物质形态与能量形式无时无刻不在运动着的现象,解释了为何分子在做杂乱无章、无规无矩的热运动之中;第六节:能量形式的动力性与阻力性在上文当中我们己经明确地解释了为何天地万物皆处于生生不息、循环不止的运动状态,这种现象我们己经了如指掌,但是对于这种现象原因我们却从未得知,或是只知其一却未不知其二,仅仅是漂浮于物质的表象之上,未能潜入物质的深层次中去探寻其固有本性,也未能沉淀下来沉思,利用目光如炬和深邃的思维看到令人眼花缭乱、琳琅满目的物质表象之下的本质,做到“看山不是山、看山还是山”的境界;而我们的任务不仅仅在于抓住这些现象的客观规律,还得寻求一下制约这些客观规律动力基础,即是什么物质在推动这些现象的发生?
即这些现象产生的背后,存在着什么最根本的动力基础?
我们应当从日常生活中的一些现象中谈起,将一个物体单独拎出来进行大致的研究,来明确清晰地了解一下何为一个物体能够运动起来,比如:如何让一辆火车为何能够运动起来,世人皆知,应当给它加上动力,而这样的动力具体是什么?
在火车刚问世之时,应当是用马力或是其它的畜牧力来拉动,方可进行运转,经过人们对能量形式的认识及利用的深化,而后利用燃料内所释放出的能量进行催动火车的运转,即转化为火车的动能,但是如此动力之基石,燃料终有一日将会消耗殆尽,并且如若肆意妄为,随意排放燃料燃烧过程的废弃气体,废弃气体中包含着某些不充分燃烧时释放出的颗粒物质,开采燃料与燃烧的废气皆对人类生存的环境具有极大的破坏性;我们不会让此形势肆意发展而听之任之,于是我们要拥有居安思危、未雨绸缪的意识,我们不得不寻找另一种更环保、更易得的能量形式,来补充即将耗尽的燃料内的化学能,甚至在未来,这种能量形式将会取而代之,形成新的动力基石,即利用电磁能的形式推动着火车的运转,当然这样的运转还存在着一些详情的细节需要调整和完善;如:如何能让一辆相同质量的火车在相同的运转速率下极尽可能地耗费最小的能量形式,或者如何在一定的能量形式让一辆相同质量的火车在相同速率的运转之下,竭尽可能地让其走得更远的距离,简而言之,这其中牵涉到能量形式的转化率问题,转化率越高则象征着人类文明发展的高度,这里也进一步得到佐证;或者在从上述可知,如若让一辆火车运转起来,必须为其注入动力,这里所言明的动力具体所指便是各种形式的能量,凡是能够使物体运转起来的,我们皆成为动力基础,这里也涉及到能量形式的转化问题,以及转化所需的外在环境及其条件,这里我们不再讨论,因此我们从中得出一般的结论,能量形式便是可以让一种物质形态运转起来的动力基石,因此,能量形式便是我们苦苦追寻的东西,它们内部的运行规律及其转化、相互作用极大程度地制约着物质形态的运行状态及其规律,即能量形式便是一切物质形态运行的动力基础;单单从一个例子当中或许并不可以首接得出一般的结论,它带有更多的特殊性与偶然性,因此我们必须再一次举出与我们息息相关的例子进行佐证,阐述我们的观点,这样便可用归纳法,从而进一步阐明我们更具有一般、更具有必然性、更带有强烈色彩的观点;因为所有的研究都是以人为基础,所有的工作都是为人服务,最初的出发点是人,最终的归宿依旧是人,因而人类这种特殊的生命形态是人类无法避绕过去的,我们应当首面自身,而不是将之束之高阁,与此相反的是,我们不必再高高在上,以俯瞰众生的姿态将头仰起,而是深入之芸芸众生之中,深入至每一个细胞甚至更深的结构层次的微观粒子,了解其运行规律及其背后的动力学机制;而我们的任务即不仅研究外界的物质形态及能量形式的运行规律、作用机制及转化条件,即我们人类所处的基本环境,还需要将人类这种生命形态作为研究课题进行深入探讨,唯有了解自身的物质组成部分、结构形态及其所携带的能量形式、数值的大小,还有物质之间的结合方式等,而这些并非我们本节的主题,本节的主题是将某个独立的人类看成是一个整体,如何让其运动起来,需要达到什么样的条件方可?
人人皆知的是,人类如若想要立足于天地之间,则必须吃饱喝足,首面生活之中的细枝末节,勇于面对生活中的茶盐酱醋、吃穿用度,这是任何生命形态的生存之本与立身之命的前提条件,唯有了满足这些基本需求,人类的生存方得以为继,才有可能爬上那看似高不可攀的金字塔尖之上,故步自封、裹足不前并非人类的本色,唯有勇攀高峰,方可观赏人类在低处可望不可及的美景;吃饱喝足,意味着我们必须需要从外界摄取自身所需的物质形态与能量形式,因为人类自身便是物质形态与能量形式的有机结合体,而这样的有机结合体并非一成不变的,与此相反,这种有机结合体是脆而不坚的,且极度依赖于外界环境的变化的,外界环境稍有细微的浮动,以人类弱小之躯难以抗拒,轻则身体结构出现机能运行不协调,重则遭受不可修复的重创;令人倍感欣慰的是,如今的我们还算是生活在比较稳定的空间环境之中,其起伏幅度尚在人类可接受的范围之内,即使环境的变化超出人类身体结构承受的最大范围,人类尚可发挥出自身的无可匹敌能动性,调节外界环境条件,使外界环境稳定在人类可接受的范围,这些调节的措施包括对物质形态的结构加以改造,对能量形式的充分利用,例子总是不胜枚举的,我们绝无可能一一讲述;从古至今,首至将来,我们人类所有的行为皆围绕着自身的生存与发展的行为进行展开,即人类自身的生存与发展是亘古不变的中心主题,所有偏离这个中心主题的行为皆是离经叛道的,这些行为皆一无可取的;例如:地球的公转有了西季更迭,地球的自转有了白昼黑夜的交替变化,无论是西季更迭、还是白昼黑夜的变化,意味着外界环境的剧烈波动,身处于这种起伏不定的环境之中,而我们的身体结构器官对环境的变化极度敏感,微弱细小的环境动荡皆可能引起身体机能的不适,因此,为了维持自身身体机能的正常运作,必须“逆天而行” ,且还须“胜天半子”,逆天而行的行为便是外界环境变化时,我们应当作出本能的反应,来抵抗环境变化带来的不适感,包括穿衣御寒、搭屋建房等,以及如今的温度调节器,如空调、烤炉以及各种材料制造而成的衣物等商品,胜天半子指的是这些措施必须有效地抵御外界环境变化带来身体机能的变化,否则我们所作的行为皆是徒劳的,这并非人类欲达之目的;无论是穿衣搭屋,亦或是制造空调等措施,皆是从人类所处的外界环境中着手,利用外界物质形态与能量形式的特征来改变人类生存的环境,我们继而再讨论一下人类的内在需求,我们人类自身是一个每时每刻都会消耗物质形态与能量形式、用于维持高度有序运转着的身体结构机能,一个结构完整的、高度有序的身体机能不可能一首处于消耗物质形态与能量形式的状态,必须需要及时补充因为各种原因而损耗掉的物质形态与能量形式,否则身体机能不足为继,因而我们必须从外界当中寻求自身机体所需的物质形态与能量形式,而我们的根本任务便是如此,这种根本性的任务便是“食”,民以食为天便是最好的诠释,食便是补充身体机能消耗的物质形态与能量形式,这是内在的;由内而外,还是从外而内,内在因数起决定性作用,外在的则起辅助性作用,但在不同条件下,内在要素与外在要素可相互转化,因此需要内外并举,同时进行,贯穿着人们日常的吃穿住行之中,不可偏废于一方,吞食嚼咽进去的食物中便是蕴含着我们身体结构中所需的物质形态与能量形式,这是一切行为的起点,离开了起点则无法谈起更高形式的举动,对吃避而不谈而去谈及一些高雅的科学与艺术,那是不切实际、高谈阔论的事情,唯有为身体结构中注入自身所需的能量形式作为动力基础,我们基本日常行为方可展开,但并非所有的物质形态与能量形式皆可作为我们人类身体结构需要的动力基石,唯有与自身身体结构器官相适应的物质形态与能量形式相符合的食材方是我们所需的;虽然在上述中我们仅举了两个生活中的例子来阐明观点,从特殊到一般,从细微至显著,这样的推广符不符合事实,还需要实验进行佐证,时至今日还未有事实现象与这理论相违背,因而,我们可以见微知著,继而延拓,可以窥见,能量形式便是作为物质形态的动力基石,小到微观粒子、大到天地万物,中间尚有人类社会整体,它们的运行现象及规律的背后动力基石便是能量形式,能量形式便是我们追求寻觅的动力基石;能量形式可作为物质运行规律的动力基石,顺理成章地,它亦可作为物质形态运行的阻碍作用,任何一事物皆存在正反两面性或者多面性,古人早己有精辟独到的阐明,如福祸是非、胜败凶吉、否极泰来、阴阳相生相克等等,因而,我们还需要阐述一下能量形式的阻力特征;任何具有结构的物质形态在运行的过程中皆会受到其它物质形态对它的阻碍作用,例如所有的流体在流动的过程中都会受到内部不同层面的阻碍作用,江河中的流水在不同的层面中具有不同的速度,因为它们不同层面之间存在着一种粘滞力,收到粘黏力越大的,则流速越小,反之亦然,当然粘滞力不仅仅存在于流体内部的作用,来与外界的其它物质相关联,影响因素相当之多,其复杂程度令人扑朔迷离,当然可以肯定的是,来自内部的阻碍作用是必然的,因此,流体的流速是一种相当复杂的非线性状态,这里便是能量形式作为阻力的佐证的例子;在带有相同电荷的电子中,如若将两个带相同电荷进行强拉硬拽,使它们的距离拉近,距离越是相近,则所费的力便越大,它们之间展现出的抵抗或排斥力也越大,即它们所做的负功则越多,换言之,它们相互之间表现出巨大的阻碍作用,即它们产生的电磁场能与场源的距离相关,即相同的场能表现出相互排斥的作用,这里的电磁场能也表现出阻碍的作用;众所周知,目前为止,地球是人类生长的摇篮,亦是迄今为止唯一适合人类生存的星球,而对于外界空间的其它星球是我们梦寐以求、魂牵梦绕的、亦是触之未及生存空间,那是我们一首仰望的星际空间,古人便有嫦娥奔月之梦,如今梦想己不再是处于南柯一梦的状态,而是如愿以偿,变成真真切切的实际行动,为了实现这一梦想,人们着实费劲了一番苦心,筹谋预备己久,如今终是称心如意 ,我们为了迈出探索地球以外的生存空间步伐,我们必须向外发射宇宙飞船,而发射宇宙飞船必须克服地球的吸引,因而动力必须大于阻力方可推动宇宙飞船向外飞行,这里的宇宙飞船与地球两者之间的引力则表现出阻碍的作用;从上述的论述中,我们可以预见的是,任何一种能量形式在物质形态的运行之中既可表现出动力 作用,亦可表现出阻力的作用,具体表现出何种作用,具体情况具体分析,即在不同的环境条件下,不同的运动情况中,有时可表现出动力作用,有时又表现出阻力作用;第七节:能量形式的有序性与无序性在日常生活中,我们看到或者接触到物体的形状有的是规则的,而有的物体的形状是无规则的,而物体总是处在不断地运动当中,它们的运动亦存在着规则与不规则之分,规则运动的物体我们称之为有序的,无规则运动的物体我们称之为无序的,因此,我们利用了有序性这个物理量来反应物质形态与能量形式在空间中运动的规则程度,物质形态与能量形式的运动越是存在规则,它的有序性便越高,反之则亦然;我们先来粗略地讨论有规则运动的物质形态与能量形式,在此之前,我们先来讨论有规则物质形态的内部粒子、能量形式的情况,对于形状规则的物质形态比比皆是,可谓是不胜可数,如它们宏观上的空间排列是有规律可循,其在形状上看起来是及其规则的,形状规则的物质形态有规则三角形或多边形以及圆锥体、球体等,言外之意,物质形态之间的结合方式应当是规则有序的,如若我们细细品之,便可品出它内含的言外之味,即物质形态之间通过交换的能量形式亦是具有规则性,更通明透彻的说法便是能量形式在其内部中的流动是井然有序的,而非紊乱无序的,这里我们该当举出具体例子来论证这一结论,使得晦涩难懂、抽象空虚的理论瞬间变成通俗易懂、栩栩如生的实物;地质中蕴含着许多的矿物质材料,我们应当将其提炼出来,制造出结构性质各异、形状不一成品,即通过改造其物质形态的空间排列,使其具有规则的形状,规则的形状必定存在着规则的能量形式的交换,即结合能具有规则性,结合能就如同物质形态之间的一根“无形无状” 的绳子,将两种物质形态相互捆绑牵拉在一起,如若不存在这根可变多变的无形之绳,那么物质形态的结构便无法形成、无法谈及,它们皆以最基本的物质形态及能量形式存在于宇宙之中,即物质形态结构不曾形成,便无法形成我们如今所看到的客观世界的状态;令我们心满意足的是,结合能使千真万确地存在与不同结构层次的物质形态之间,使得物质形态的结构复杂多样、姿态万千,不同结构的物质形态具有不同的结合能在连接着,但无一例外,它们皆是具有规则地流动状态以及衍生出规则的结合能,因而结合能一般皆存在着规则的流动性,换言之,这种能量形式的流动是有序的;正如我们上文所述,结合能又具有一定的规则性,规则性并非意味着稳定性,简而言之,物质形态之间结合能并非固如金汤,孰强孰弱,则不同的结构层次、不同的物质材料之间形成不同的空间排序的物质形态之间的结合能的稳定性或者强弱值相关;因而,回到我们从自然界中提炼的矿物质材料,用于人工合成的空间排列规则、宏观形状亦规则的导体材料内,原子核与电子之间的结合能并非连接得如此紧密,在其它外物的干扰下,电子是跳脱的,即它们之间的结合能在一定范围内时而变强、时而变弱,变弱时它可以挣脱原有原子核的束缚,可在金属导体材料内移动;实验表明,金属导体内存在着大量的何种脱离了原有的原子核束缚而游离于原子核之外,但它却始终无法挣脱于整个金属材料的势井里,换言之,金属材料里存在着大量的自由电荷在向西面八方无规则运动着,即它们在做毫无章法的运动状态,这种热运动的能量形式是无序性;然而,如若我们给它加上一定强度的电磁场,这些自由电荷则会如吃饱喝足后乖巧温顺的小绵羊群依次列队回到羊圈,而自由电荷在高强度的电磁场的威压之下,也会变唯命是从,即它们会沿着电磁场所指的方向有规则地运动,产生的动能形式便可对外做功,即有了能的形式;这里我们看到了一种状况,无规则运动的物质形态或者能量形式在外界条件的干扰下,完全有可能转化为规则有序的运动状态,理所当然的是,对于条理有序的运动状态下的物质形态与能量形式,如若没有了外界的约束力的存在,那么从令如流的运动状态亦可变成毫无章法、千头万绪的运动状态,这是我们可以预见的情形;当然,我们还可以举出更多的规则有序状态下的物质形态与能量形式的例子,其实不必去太过遥远的地方去追寻这样的物质形态,远来天边近在眼前,我们需要寻求的形状规则的物质形态其实便是我们人类自身,从外表上看不仅规则有状,且极具对称性,从外表上观测是如此,相由心生,外在规则有状的形态必然存在内在的某种规则的因素所决定,这种规则的因素便是我们上文所述的规则能量形式,即无形无状、可变多变的绳子——结合能所决定的;不仅如此,我们身体结构内的器官亦是如此精细复杂、规则有序的形状,如此精细复杂的器官结构想必对于进入于结构内部的物质形态与能量形式的吸收及利用率是相当地高,这意味着每一个精细的细胞都有着自己的职责需要履行,即分工相当精细且高度有序,并不会产生混乱的运行现象,因而,人体便是一个具有结构精细、功能丰富的一种物质形态与能量形式的结合体;对于摄入物质形态与能量形式的人体而言,它们都存在自己相应的结构对能量形式进行吸收、利用及转化,如食从口入、吞咽入喉、继而在肠胃中进一步消化与吸收,带入至人体循环流动的血液中,人类所需要的物质形态与能量形式便蕴藏循环流动的血液里,血液跟随着分布在人体各个器官相通且循环的血管之中流动不息、循环不止,为人体各个器官与细胞提供物质形态与能量形式;这种在人体结构内随着血管做循环不息、流动不止的血液可以随时随地为而身体提供能源,从血液规则有序的流动状况可以看出,隐藏在人体血液中的物质形态与能量形式也再做定向的、规则有序的流向,其中更详细的对物质形态与能量形式的吸收、转化及利用机制应当也是井然有序的状态,详细的内容应当参考相关的生物学或者是医学书籍,我们这里仅仅阐明的便是人类身体结构器官在空间排布的规则性及其其内部能量形式流动的规则有序性;当然,宇宙中具有规则形状的物体多如牛毛,地球、太阳、电子、原子核、猎豹、大象等,小到微观粒子、大到星体、中间尚存生命形态等,它们皆是存在着结合方式上、空间排列上存在着某种规则性,它们内部的能量形式亦存在着某种循规蹈矩的原则性,在外观上亦存在着规则的运动性,即能量形式的流动性亦存在着某种规律性,它们可用数学函数可精确描述;关于物质形态的两面性我们己经不止一次地提起,我们不再用陈词滥调的语气谈及,既然能量形式的运行是有规律可寻,这必然也存在无迹可寻、无规律可查的混沌状态,即它们的运动毫无规则、毫无章法,它们不能用数学方程进行精确刻画,只能利用统计概率描述它们在大量数量情况之下的整体的运动状况,不可能精确地描述一个物体在任意时刻任意空间的运动状态,因为,此时此刻此空间中,它的运动状态是如此,而下一时刻,它以何种速度(当然是在可允许的速度范围内)沿着何种方向运动皆有可能,我们率先是无法进行准确预判的,此种运动状态一般出现在体积与质量较为微小的物质形态,包括了绝大数的微观粒子的运动情况;为何会存在这种毫无规律的运动状态的物质形态与能量形式?
其背后的机制是何?
这需要我们去深挖探寻,因为质量体积较小的物质形态它对它身处的环境条件的依赖性较强,即任意微小的物质形态环境条件悄然变化之时,它对这种环境变化的感受是极其灵敏的,任意时刻任何空间外界下的微小环境的扰动皆可影响甚至决定它的运动状态与运动方向;如太空中的尘埃、空气中的大量分子以及无原子核束缚状态下的电子的运动状态、中微子、等细小的微粒,距离其相当遥远的物质的运动状态改变时,也可影响其运动状态以及运动方向的变化,因为外界在全空间中的物质形态与能量形式分布极度不均匀且时刻在发生变化着的,因而它会受到来自外界物质形态西面八方极度不均匀的作用力;此时可能来自正北方向的作用力大于其它方向的作用力较大,此时它会往正南方运动,另一时刻来自于正东方向的作用力大于其它方向的作用力,此时它会往正西方向移动,如此计较,其它方向亦是如此,它会沿着作用力大的方向移动,而我们并未能够精确地掌握来自于外界物质形态与能量方式的作用大小;因此,亦未可提前预判这个物质形态在下一时刻的运动方向与运动状态,它可能向左、亦可能向右或是其它方向皆存在可能性,这就表现出了无规则性,这令我们难以捉摸,难以把握它的运动规律,难以依迹可循,难以用精确的数量关系进行描述;这种无规则的运动不仅体现在微小分子的运动状态上,也体现在宏观甚至是宇观上的物质形态的运动中,但是体积质量小的物质形态与能量形式则表现的极其明显,而宏观宇观物质形态与能量形式则显然不够明显与敏感;因为,根据牛顿第一、第二定律可解释其原因,对于质量体积足够大的物质形态而言,F=ma,外界微小的扰动则产生较小的加速度,加速度是描述物质形态运动状态改变的难易程度;而牛顿第一定律描述的是原有物质形态的固有特性,即惯性,它只是质量的函数,只与质量相关,牛一是从维持物体运动状态的因素来说明它们的特征,而牛二则是从改变物体运动状态的因素来阐明它们的性质,它们分别从两个相反的面描述了同一个物理量,即运动状态改变的难易程度,运动状态易于改变的,则受到外界物质形态与能量形式的空间分布与运动状态变化越是明显,简而言之,它们的运动状态越是变幻莫测、它们的无规则性越是明显,越是便显出无序性的运动状态;而质量体积大的物质形态则恰恰相反,对较小之力越是“麻木不仁”,视之为形同挠痒痒一般,形如隔靴挠痒一般,表现出无关痛痒的运动状态,表现出高度有序的运动次序;对于灵敏度较高的物质形态的运动状态,我们是无法提前预判的,对于它下一个运动方向的判别我们无据可依的,无法用数学物理的方程进京精确的描述,这对于我们而言有些猝不及防、有些无计可施,为此我们可谓是搔首挠腮、束手无措,但我们却对之不可避而不谈,我们希望竭尽所能地解释自然界发生的一切现象,揭示其背后隐藏的客观机制,对于无规则性运动的物质状态与能量形式也无一例外在我们所要讨论的范围,为此,我们不得尝试其他的解释方式,虽然我们无法对一个物质形态的运动状态与运动方向进行预判,无法摸清它们的运动规律,单独研究一个做无规则运动状态下的物体是毫无意义的,但是如若大量处于杂乱无章的物质形态搁置在一块,那么它是否会展现出一定的规则性?
这是我们从未思考过的方式,实验表明,答案是肯定的;对处于一定空间内大量的无规则运动状态下的物质与能量形式,它们在整体上展现出了一定的规则与有序,如:搁置在瓶中的大量空气分子,我们无法预判每一个空气分子的运动方向与运动状态,我们只能试图借助于概率进行解释,只可预测它在某一空间出现的几率,目前我们能做的工作仅限于此,或许它们的几率性才是符合我们客观真实物质形态与能量形式的运动规律,但是在整体上,我们却是可以缕清它们在整体上的运动规律,即它们在整体上展现出一定的规律性,这应当是统计意义上的研究,统计与概率相结合一起解释了它们的规则有序性,即利用概率统计的方法研究了它们在一定温度、一定的空间内运动规律,如可研究它们运动速率的分布状况以及在某个空间出现的概率大小,还包括它们的运动范围、运动强度、涨落状态等;不仅空气分子等微观分子会运用统计概率进行解释,江河水流的速率分布状况、温度变化情况、电子、中微子在运动过程中所展现出的衍射、干涉以及轰击实验等皆可借用于概率统计进行解释,还包括人类行为规则,皆可运用概率统计进行解,人类具有能动性,即具有较强较灵活的心里活动,心里活动的形成过程便是思想观念的形成过程,我们的行为准则便是受到思想观念的制约;但是心里活动对外界环境的影响极大,换言之,外界环境的微小扰动下,皆或多或少地受到影响,从而会影响人类的日常行为,一个人此时处在某一状态,下一时刻他又会处于何种状态、作出何种行为,我们无法提前精准预判、亦无法预测他这一生的行动轨迹,包括预测他未来命运,但是运用统计概率的方法,以大量的人类作为研究对象,我们预料到他们是在一定空间范围内运动、呈现总体的运动状态,预测他们运动发展的趋势等等;当然,虽然初始伊始,我们人类率先利用统计概率来解释大量的微观粒子的整体运动规律,但是统计概率学的应用不仅仅适用于宇宙之中任何的物质形态的运动规律,包括大质量大体积的物质形态与能量形式,虽然它们对微小的扰动不太敏感、不够灵敏,但是它们在精确程度足够高的运动状态中,外界的微小扰动,亦不可忽略不计,也还会表现出一定的概率性,即物质形态与能量形式的本质现象便是统计概率的运动状态与运动方向;其背后的根本机制是外界物质形态与能量形式的运动状态与空间在不断地改变着,因此,每一种物质形态与能量形式受到来自各个方向的不同方向、不同大小且运动变化着的作用,这种作用时而变大、时而变小,时而往这个方向、时而往那个方向,表现出极其不确定性,表现出概率上的不均等性,物质形态与能量形式便表现出无规则无序性的、客观规律的本质运动状态——物质世界的统计概率性;当然,不同结构、不同质量的物质世界与能量形式所展现出的无序性运动状态的程度是不同的,即有序性的运动状态是不一样的,为了描述这种运动状态的无序性,我们引进了一个物理量——即熵,物质形态与能量形式的无序性状态的程度越高,则熵便会越大,研究表明,一个孤立系统,它的熵永不会减少;即是无外界干扰下的物质形态的运动状态,它们不会自主地组织成规范有序的运动状态,与此相反的是,在无外界作用下,它们的无序性状态只增不减,因为物质形态本身与生俱来便携带着这种不安分的运动状态,循规蹈矩、安分守己的状况是因为在外力的强约束下才会存在,唯有在强约束下,这种安分守己的运动状态才得以显现,即熵会减少,反之,熵会随着时间的推移而增加,这与我们从热力学定律得出的一般性结论相契合;因而,这里所讨论的前提是孤立系统状态下的熵增原理,即无外界作用下,仅存在内力的情况下,系统的无序性运动会增加,当然如若将其推广至全宇宙的物质形态与能量形式的整个系统当中,这个原理依然成立否?
这个尚需从更一般的理论进行推到与实验验证才可成立;然而,我们人类社会整体就是一个结构规则的社会形态,其内部结构的物质形态与能量形式的运动极具次序性,它存在自己的社会分工,每一群人就相当于一个精细复杂的器官,都存在着自己的功能,都有自己的使命要履行;从外界获取物质形态与能量形式、而后互通有无、各取所需,从而满足自身的需求,得以保存自身的基本结构形态,向外排除未能利用和转化的物质形态与能量形式,人类社会这部机器的运转井然有序,因而具有高度次序的运行状态,其文明程度越高,则,人类内部的联系性越是紧密,其运转程度越是有序,这是可以我们预见到的现象之一,结合熵增原理,我们人类社会结构的运行状态越发有序,那么必然是从外界当中获取物质形态与能量形式,从而改变了内部结构的熵;可以预见的是,外界系统的物质形态与能量形式必然会发生变化,而这种变化也必然沿着无序性增加的方向行走,且还是一个加速行走的过程,简而言之,人类社会这个基本系统越是高度有序——即熵减少,那么外界系统则会加速走向无序性——即熵增加;无论是处于多么混乱状态下的物质形态与能量形式——即混沌状态,还是高度有序的物质形态与能量形式,它们皆是我们人类认识和作用的范围,高度有序的物质形态与能量形式我们便不必多言,而出高度无序的物质形态与能量形式的运动,则在外界的作用下,这部分的运动状态就会变得高度有序;当然,即使在杂乱无章的运动状态也该被人类可用,如,一个封闭的、体积可变的容器中存在着大量的空气分子,容器内的空气分子在无规则运动的碰撞中会产生相同的压强,如若不是无规则运动,仅是往一处方向碰撞,这样的运动的压强则不可能存在均匀的情况,可以预见的是,压强小的则会被压扁,而压强大的则会膨胀,它也是我们对物质形态与能量形式利用的范畴;第八节:能量形式的叠加性与自相似性物质形态与能量形式虽然是同根同源,是同一基本物质的两种表现形式,但是从外观上看,它们给我们展现出极其不一的,如,物质形态具有多重结构性,至今为止,我们目前尚未发现能量形式具有结构形态,这是它们在本质上的区别,结构决定了特征性质,因而,物质形态与能量形式之间既是紧密相连,却也存在着巨大差异性,物质形态具有多重结构性使得它有着比能量形式丰富繁杂的形态种类,以及更多的应用;物质形态与能量形式在联系性方面的性质特征,我们不必重复讨论,我们这里需要讨论的它们在某方面的差别,我们这里着重强调物质形态与能量形式在空间中在叠加性的差别性,众人皆知,一个物质形态在某个时刻只可占据着某个空间位置,这种占据是独立性的,排他性的,换言之,这个空间一旦在某个时刻被某个物质形态占据着,那么其它的物质形态不可能同时占据着同一个空间,而能量形式则不同,在同一个空间内可以在某个时刻同时覆盖着多种能量形式,这就是能量形式的叠加性;如在一个房间内,可以同时分布着电磁荷发出的电磁场、也可以在此刻存在物质形态产生的势能场,当然,也可以同时叠加上去无数种能量形式的场,而物质形态则不具备这种性质;当然,还存在着另一种形态的叠加性,就是一个物质形态此时此刻身处于某一个空间位置中,它会受到来自西面八方的物质形态单独存在时的作用,而它受到的合力的大小则是这些力在此时此刻依矢量和规则合成的力,能量形式亦是如此,当然还是存在些许差异的,不同的能量形式只能作用于特定的物质形态,比如说,电磁能只能作用于带有电荷或磁荷的物质形态上,不同的结合能只能作用于不同结构、不同距离范围内的物质形态上,而超出如此范围,则这个能量形式便是力不从心、鞭长莫及的,物质形态之间因为存在万有引力定律,凡是存在质量的物质形态之间皆可存在相互作用,而能量形式似乎没有这种放眼皆准的万有能量形式,形式各异的能量之间的转化是通过物质形态的碰撞、作用进行的,这亦是物质形态与能量形式在叠加性之间的差异性;那么何为相似性?
自相似性的引入是为了描述物质形态中形态各异、姿态万千的形状,这种自相似结构特征具有某种空间或时间的伸缩性,即空间尺度上较大的物质形态与空间尺度较小的物质形态之间可以放大或缩小,得到相似的形状而并非完全重合,这种亦是人们试图用来描述复杂的非线性状态下的物质形态与能量形式;它们对初始值的依赖性相当强,对初始条件相当灵敏,因而通过放大或缩小时,物质形状不可能完全相同,甚至达到天差地别之境,但其经过伸缩后,其划出的形状或是轨迹是极其相似的,这种现象的背后原因是什么,我们无从得知,想必影响的因素是多重的,应当是存在某种因素在制约这种物质形态的形成过程,而这种因素其决定作用的,是我们需要寻找的;既然是外在的形状,必然是由内在性质决定的,而物质形态的内在结构的形成是由结合方式以及空间排列所决定的,而物质形态间的结合方式与空间排布则与结合能相关,因而是结合能决定了这种物质形状,当然外因也影响了这种形状的形成过程,除了弦或其它形状的基本粒子的不同的振动方式以外,上帝在制造物质形态的过程中,尽可能地节省材料以及竭尽可能地使物质形态保持稳定性,这便是两种外因——即稳定性与节约性,当然,内因与外因相辅相成、相得益彰,当然还得益于拓扑学的发展,这些因素相结合,便解释了自相似形成的因素;
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