從機械交換、場質趨勢、微觀粒子作用角度分析力的本質

張　丕

中圖分類號：04

文獻標識碼：A

文章編號：1673-0992(2009)03-0075-01

摘要：地球表面物體間通常可以處于交換平衡靜止狀態，要使某一物體移動，就需要對其施力(即交換能量)或能量變換轉化；而力的本質是能量交換和趨勢，本文分別以機械交換作用、場質趨勢作用、微觀粒子作用來分析能量交換與趨勢。

關鍵詞：力本質場質能量交換趨勢

宇宙物體總是跟周圍物體不可分割地聯系在一起，并一起作整體運動。地球表面物體間通常可以處于交換平衡靜止狀態，要使某一物體移動，就需要對其施力或能量變換轉化。要使地面物體產生相對地面平動，施以作用力或內能等轉化為機械能或平動能，速度逐漸增大或作加速運動。當所施作用力與摩擦力平衡或所消耗內能足以抵消摩擦能量，而保持直線勻速平動。實際上地面物體機械轉動也是如此，外加力矩或消耗內能等轉化為轉動機械運動能量，所加的外力矩或內能等足夠抵消內能等消耗，就能維持轉動。一旦作用力解除或停止提供內能等，就會逐漸停下來，并處于相對靜止平衡狀態。

一、機械交換作用

機械平動或轉動時如果能略去摩擦，那么其啟動之后就能維持原有運動狀態，即所謂慣性運動。如果在對稱物體轉動軸的一點上施一作用力矩，該轉動物體就會產生進動和章動。如迴旋儀或陀螺在地面轉動時，其重力可分解為軸上和垂直軸兩個分量，自旋速度與垂直軸分量同向側疊加具有彌漫趨勢，反向側疊加具有濃縮趨勢，使同向側趨向反向側而產生進動。進動速度又與陀螺自旋存在正反向，使正向側趨向反向側的章動。但章動向反向側同時重力垂直軸分量減少，進動和章動相應減少，等零時，重力要恢復原狀，繼續引起進動和章動，直到這些運動能量全部消耗于摩擦能量上。可見自轉、進動、章動是轉動趨勢或作用的不同方式。

能量交換方式不同所形成物體運動方式也不同，最基本的有原子核重粒子間強交換作用，輕粒子間弱交換作用，輕重粒子間電磁交換作用。原子、分子間交換電磁作用，粒子和實物間交換作用，實物間交換作用。天體和實物問重力作用，天體間萬有引力作用等不同級別交換。牛頓力學研究最多的是實物體間與實物天體間交換作用，并引起受力物體運動狀態變化。這類實物體之間作用主要是重力作用、摩擦作用、彈性作用，可以用牛頓力學描述。宏觀物體或機械是由大量不規則運動的粒子組成的。通常情況處于交換平衡的相對靜止狀態，只有外加作用力下才發生平動或外加力矩下轉動。一旦處于直線平動或轉動運動狀態，若能全部解除所有作用力，那么就能保持其直線平動或轉動運動，即所謂慣性，如牛頓力學描述。

作用力只是能量交換的兩方面中可以產生動能改變量的一個方面。對于沒有產生動能改變量的交換。不在牛頓力學范圍里討論。

二、場質趨勢作用

實物體是以渦旋運動成形為基礎的，周圍存在引力場質、磁場質、電場質等。若實物體兩側場質重疊而出現不平衡或不對稱時：就會在場質趨勻平衡趨勢中促使或推動實物體移動，即場質趨勢的作用。如兩渦旋體濃縮質量場質相鄰一側反向重疊具有濃縮狀態，而外側同向重疊具有彌漫狀態，彌漫狀態側有向濃縮狀態側趨勢，促使渦旋體向鄰側移動靠近，即相吸。實物體不同側周圍電場質或磁場質重疊出現不平衡，也同樣在平衡趨勢中推動實物體移動，是另兩類場質趨勢作用。

電是粒子破裂時產生的交換不平衡或加速場質狀態的現象，帶電體運動可產生磁環或渦旋環場質狀態的現象，這些帶電磁物體周圍或兩側場質疊加出現不平衡，就會推動此物體運動，即電磁能轉化為機械運動。反之機械交換作用于某些電磁體也會產生電流或電磁場質。電磁應用于電力和電訊兩大方面，電訊方面主要是通過導線或電磁波來傳遞信息，如聲音、文字、圖象、數碼等的弱電設備，主要是高頻信息的傳遞，將音頻重疊在高頻信號上實現信息傳遞。電力方面主要通過機械能量轉化變換為電磁能，因為機械運動難以產生高頻，只能利用低頻高能在導線上傳輸，低頻可以減少輻射，高壓可以減少電流在導線上熱消耗。因此電力主要任務是能量傳輸和能量轉化變換，實現對機械作功或遠距離的能量或功的傳輸。

三、微觀粒子作用

廣義力的交換同步及整數倍原理應當以相互作用的能量變換或交換來描述更為合理，而交換涉及交換頻率、強度、成分、速度和平衡程度等到情況。如果交換只是能量子。而且不只是電磁量子交換，是更廣泛意義的能量子，如介子是強作用交換的能量子。那么弱作用的應該是比電磁量子更弱小的能量子，如中微子或微子之類粒子交換。但由于至今尚未有觀察中性粒子有效工具、目前很難證實。不過從粒子渦旋形成的，通常具有磁性觀念出發。相信不久將來定會找到磁感應材料或磁敏材料來觀察中性粒子行跡。這類設備發明將跟現代加速器相比美。但不管怎么樣。交換能量子描述廣義力可能是較佳方案。

微觀粒子與宏觀物體不同完全在于其運動周期性變換和周期性交換作用，不是牛頓力學的宏觀物體靜止和勻速直線運動。因為宏觀物體是大量不規則粒子運動的重疊，根本體現不了周期性運動狀態。交換本身雖然存在交換頻率、相位、方位、強度、純度等問題。而宏觀交換是由大量粒子間交換組成的，其頻率、相位、方位、強度各式各樣的復雜結合。根本體現不出周期性交換頻率、相位、方位、波動強度的特性。

微觀粒子情況則完全不同，除了平動和自旋外，具有明顯的周期性變換運動和周期性交換作用。但又不同于量子只有平動和周期性變換運動，它比量子至少又多了自旋運動和交換作用，而且不同類型的粒子具有不同方式的運動與交換。△E包含能量差或交換頻率差或質量乘以速度平方差，那么粒子愈輕。即質量愈小，交換強度愈弱，正如強(交換)作用、電磁(交換)作用、弱(交換)作用間的關系。強作用產生于重粒子之間交換，質量大交換作用強。弱作用產生于輕粒子之間交換。質量小交換作用弱。電磁作用產生于重輕粒子之間交換作用。質量介于兩者之間。這樣可將三種作用。甚至萬有引力等統一于以濃縮為主的交換觀念之中，強作用強度設為1，電磁作用則為1／137，弱作用則為10&sup-14。

形成上述強、弱、電磁三類作用統一表達式。強度比值是由強作用公式2πf²/hc≈1和弱作用公式2πg²/hc，以及電磁作用公式μce²／2h=1／137等計算得到的，f、g‘荷實際上是強、弱交換場質總量，稱為強、弱交換荷，相當于電荷是電場質總量類似，可以用交換場散度描述。電磁交換是重輕粒子間的交換，又與電場與磁場聯系起來的公式，比較特殊，但仍跟電荷平方有關，即強、弱場質交換描述參量。如果改寫成相應關系式，則2πe²hc=μce²/2h、e²=μc²e²／4π，其中§可以看成電磁交換荷或稱電磁交換荷。“荷”為交換總量，其交換強度總量除以球面積，即單位面積交換量來表示。