探討孤立系統的可能性質

邱楚盛

摘 要：一個孤立系統與另一個孤立系統的相對性質與統一性質，在應用動能定理時會遇到一些問題，難以解決。同時動能定理也是熱力學的基礎理論之一，熱能的表現形式在很多方面與動能相似，使得人們難以有效的區分兩者。本文的目的正是為了探討這兩個問題，一是動能定理的應用范圍，二是熱能的本質特性和特征。

關鍵詞：孤立系統；動能勢；縱向類物質波；熱振幅

本文討論的是一個孤立系統與另一個孤立系統的相對性質與統一性質，需要對孤立系統進行定義和應用一個公設。

本文所指的孤立系統是指一個系統完全獨立，其自身所包含的一切物質能與自然界其它部分相區分，不存在不明確部分。其所包含的能與質量等能獨立計算，其總量記為總系能E。總系能E=Em+Ev+E熱+E電+E磁+Ex（Ex為其它能）

本文在討論中還需要一個基本公設：守恒定律。一個孤立系統不與外界發生任何交換時，該系統的一切保持不變，且相對于任何系統都是等同的。

一、重新定義Ev

在公設守恒定律成立的情況下，則一個孤立的系統所具有的總系能E必然是守恒的，這必然要求總系能E相對于任何系統都是不變的，與選擇的任何參照系統無關，不因參照系統的不同而產生任何變化。

1.我們習常的動能定理：Ev=MV2是否真實存在？

假設動能Ev是存在的，且Ev與相對速度V的平方成正比，則E是具有相對性的，它隨著系統相對速度的變化而變化。

設孤立的系統A相對于兩個不同系統B和C的相對速度VB和VC，且VB和VC不相等，VB>VC。

由動能定理Ev=MV2可得到EvB=MVB2，EvC=MVC2

因VB>VC，可得EvB=MVB2>EvC= MVC2

可得到總系能EB=Em+EvB+E熱+E電+E磁+Ex>EC=Em+EvC+E熱+E電+E磁+Ex

推得EB-EC=EvB-EvC>0

由此可見，在動能存在且成立的情況下，總系能E隨著相對速度的增大而增大，則公設不能成立。

2.在公設守恒定律成立的情況下：

則可以得到總系能E的總量與相對速度V無關，這與Ev=MV2相矛盾，這必然要求Ev始終必須為0，如果Ev始終為0，則可推知Ev是不獨立存在的。因而Ev只能是系統的相對形式，代表著兩個系統融合時可以轉化的運動狀態能量。可見速度只是物質存在狀態的記錄，而不是能量的載體。動能定理只是一種計算方法，計算的則是兩個系統融合時可以轉化的運動狀態能量的大小。

因為Ev不存在，而且其具有與重力勢能類似的特點，應當將其改稱動能勢。

由公設可進一步推得兩個系統相碰撞時所產生的能量不是來自于動能的轉換，而應是來自于其它能量的轉化，最有可能的是來自于物質能Em的轉化，至少也是主要的轉化源，轉化量約等于物質能的減少量。

3.慣性系的相對速度是否有上限？

假設兩個系統相對運動相碰撞時一個系統A發生湮滅，而另一個系統B的相對速度變化量極小，可不計，系統A除質能外，其它能很小，也可不計。由Em=MC2，Ev=MV2，可得到V=C，由此可見慣性系的相對速度上限可能是C，如果相對速度可以大于C，且動能定理的計算方法正確，則可能存在超越已知質能的能量存在形式，或可能在此情況下動能定理的計算失效，不適用于相對速度大于C的情況。

將光子看成孤立系統，在公設成立的情況下，可知光子的總系能Ec相對于任何系統都是不變的，與任何系統的相對速度無關，Ec=hν，波長λ=。因Ec在任何相對系統所表現的量都是不變的，決定了頻率ν也必須是不變的，而C是光子的一個屬性，是一個定量，由此波長也必須是不變的，可見其波長與任何相對系統所處狀態無關，也與系統的相對速度無關。因而光子的波長不能反映光子與相對系統的相對速度，不適合用來測定光子的相對速度VC。光子的相對速度不能使用干涉條紋的波長和頻率反推。

二、E熱的本質

若EV是不存在的情況下，E熱必然也與原有的認識不同，以下將就E熱進行論證。

若EV不存在，則E熱與Ev必然具有本質上的區別，E熱是獨立存在的，其表現形式雖與Ev近似，僅具有計算上的相似，但即是完全不同。E熱雖也表現為運動速度V熱上的關聯性，但這個E熱即不是相對的，溫度不因系統相對性而發生變化，它相對于任何系統都是不變的。在E熱存在的情況下，V熱也必然存在，那么V熱就是相對速度了，它必須為一個絕對值，不因系統的相對性而發生變化。

熱輻射也應證了熱能與動能的本質區別，慣性移動不產生熱輻射。并且熱能不因碰撞而減速，熱粒子之間的碰撞，只是能量的相互交換，而不是能量形式的轉換，故不改變能量的存在形態。熱能具有碰撞不變性和能量可交換性，類似于波，V熱是反映熱能的定量，而不是一個相對量，其性質類似于波的振幅。如果將這個速度看成熱振幅AV，又可推得這種波的振動方向還與移動方向相同，傳播媒介為其自身，因此熱能是一種縱向類物質波。當熱粒子在對外輻射時，減少了能量，則可能有兩種情況，一種是熱粒子質量減少，另一種是熱粒子速度減少（或可理解為熱振幅AV減少）。

三、漫談引力子外移的可能性

如果引力子是一種有體積的粒子，則引力子必具有一個密度上限。假設引力子的半徑是×10-24次方厘米，所對應的質量為MD千克，則可得到最大的引力密度約為0.238732419MD/D×1072。當引力密度超過0.238732419MD/D×1072時必須向外移動，其中心應是引力密度均勻的球體，且此時其對外的引力應當比萬有引力公式計算出來的大。如上述成立則可能得到，大質量黑洞在吸入質量時會有超越其自身質量的引力外移現象。反過來說，如果能測定其外移量，就能證明引力子的存在和計算其體積。

綜上所述，需要對動能及熱能的本質進行重新認識。系統的相對慣性速度與系統所包含的能量無關，相對慣性速度是沒有實體上的意義的，只反映系統的相對狀態。