从机械交换、场质趋势、微观粒子作用角度分析力的本质

张　丕

中图分类号：04

文献标识码：A

文章编号：1673-0992(2009)03-0075-01

摘要：地球表面物体间通常可以处于交换平衡静止状态，要使某一物体移动，就需要对其施力(即交换能量)或能量变换转化；而力的本质是能量交换和趋势，本文分别以机械交换作用、场质趋势作用、微观粒子作用来分析能量交换与趋势。

关键词：力本质场质能量交换趋势

宇宙物体总是跟周围物体不可分割地联系在一起，并一起作整体运动。地球表面物体间通常可以处于交换平衡静止状态，要使某一物体移动，就需要对其施力或能量变换转化。要使地面物体产生相对地面平动，施以作用力或内能等转化为机械能或平动能，速度逐渐增大或作加速运动。当所施作用力与摩擦力平衡或所消耗内能足以抵消摩擦能量，而保持直线匀速平动。实际上地面物体机械转动也是如此，外加力矩或消耗内能等转化为转动机械运动能量，所加的外力矩或内能等足够抵消内能等消耗，就能维持转动。一旦作用力解除或停止提供内能等，就会逐渐停下来，并处于相对静止平衡状态。

一、机械交换作用

机械平动或转动时如果能略去摩擦，那么其启动之后就能维持原有运动状态，即所谓惯性运动。如果在对称物体转动轴的一点上施一作用力矩，该转动物体就会产生进动和章动。如迴旋仪或陀螺在地面转动时，其重力可分解为轴上和垂直轴两个分量，自旋速度与垂直轴分量同向侧叠加具有弥漫趋势，反向侧叠加具有浓缩趋势，使同向侧趋向反向侧而产生进动。进动速度又与陀螺自旋存在正反向，使正向侧趋向反向侧的章动。但章动向反向侧同时重力垂直轴分量减少，进动和章动相应减少，等零时，重力要恢复原状，继续引起进动和章动，直到这些运动能量全部消耗于摩擦能量上。可见自转、进动、章动是转动趋势或作用的不同方式。

能量交换方式不同所形成物体运动方式也不同，最基本的有原子核重粒子间强交换作用，轻粒子间弱交换作用，轻重粒子间电磁交换作用。原子、分子间交换电磁作用，粒子和实物间交换作用，实物间交换作用。天体和实物问重力作用，天体间万有引力作用等不同级别交换。牛顿力学研究最多的是实物体间与实物天体间交换作用，并引起受力物体运动状态变化。这类实物体之间作用主要是重力作用、摩擦作用、弹性作用，可以用牛顿力学描述。宏观物体或机械是由大量不规则运动的粒子组成的。通常情况处于交换平衡的相对静止状态，只有外加作用力下才发生平动或外加力矩下转动。一旦处于直线平动或转动运动状态，若能全部解除所有作用力，那么就能保持其直线平动或转动运动，即所谓惯性，如牛顿力学描述。

作用力只是能量交换的两方面中可以产生动能改变量的一个方面。对于没有产生动能改变量的交换。不在牛顿力学范围里讨论。

二、场质趋势作用

实物体是以涡旋运动成形为基础的，周围存在引力场质、磁场质、电场质等。若实物体两侧场质重叠而出现不平衡或不对称时：就会在场质趋匀平衡趋势中促使或推动实物体移动，即场质趋势的作用。如两涡旋体浓缩质量场质相邻一侧反向重叠具有浓缩状态，而外侧同向重叠具有弥漫状态，弥漫状态侧有向浓缩状态侧趋势，促使涡旋体向邻侧移动靠近，即相吸。实物体不同侧周围电场质或磁场质重叠出现不平衡，也同样在平衡趋势中推动实物体移动，是另两类场质趋势作用。

电是粒子破裂时产生的交换不平衡或加速场质状态的现象，带电体运动可产生磁环或涡旋环场质状态的现象，这些带电磁物体周围或两侧场质叠加出现不平衡，就会推动此物体运动，即电磁能转化为机械运动。反之机械交换作用于某些电磁体也会产生电流或电磁场质。电磁应用于电力和电讯两大方面，电讯方面主要是通过导线或电磁波来传递信息，如声音、文字、图象、数码等的弱电设备，主要是高频信息的传递，将音频重叠在高频信号上实现信息传递。电力方面主要通过机械能量转化变换为电磁能，因为机械运动难以产生高频，只能利用低频高能在导线上传输，低频可以减少辐射，高压可以减少电流在导线上热消耗。因此电力主要任务是能量传输和能量转化变换，实现对机械作功或远距离的能量或功的传输。

三、微观粒子作用

广义力的交换同步及整数倍原理应当以相互作用的能量变换或交换来描述更为合理，而交换涉及交换频率、强度、成分、速度和平衡程度等到情况。如果交换只是能量子。而且不只是电磁量子交换，是更广泛意义的能量子，如介子是强作用交换的能量子。那么弱作用的应该是比电磁量子更弱小的能量子，如中微子或微子之类粒子交换。但由于至今尚未有观察中性粒子有效工具、目前很难证实。不过从粒子涡旋形成的，通常具有磁性观念出发。相信不久将来定会找到磁感应材料或磁敏材料来观察中性粒子行迹。这类设备发明将跟现代加速器相比美。但不管怎么样。交换能量子描述广义力可能是较佳方案。

微观粒子与宏观物体不同完全在于其运动周期性变换和周期性交换作用，不是牛顿力学的宏观物体静止和匀速直线运动。因为宏观物体是大量不规则粒子运动的重叠，根本体现不了周期性运动状态。交换本身虽然存在交换频率、相位、方位、强度、纯度等问题。而宏观交换是由大量粒子间交换组成的，其频率、相位、方位、强度各式各样的复杂结合。根本体现不出周期性交换频率、相位、方位、波动强度的特性。

微观粒子情况则完全不同，除了平动和自旋外，具有明显的周期性变换运动和周期性交换作用。但又不同于量子只有平动和周期性变换运动，它比量子至少又多了自旋运动和交换作用，而且不同类型的粒子具有不同方式的运动与交换。△E包含能量差或交换频率差或质量乘以速度平方差，那么粒子愈轻。即质量愈小，交换强度愈弱，正如强(交换)作用、电磁(交换)作用、弱(交换)作用间的关系。强作用产生于重粒子之间交换，质量大交换作用强。弱作用产生于轻粒子之间交换。质量小交换作用弱。电磁作用产生于重轻粒子之间交换作用。质量介于两者之间。这样可将三种作用。甚至万有引力等统一于以浓缩为主的交换观念之中，强作用强度设为1，电磁作用则为1／137，弱作用则为10&sup-14。

形成上述强、弱、电磁三类作用统一表达式。强度比值是由强作用公式2πf²/hc≈1和弱作用公式2πg²/hc，以及电磁作用公式μce²／2h=1／137等计算得到的，f、g‘荷实际上是强、弱交换场质总量，称为强、弱交换荷，相当于电荷是电场质总量类似，可以用交换场散度描述。电磁交换是重轻粒子间的交换，又与电场与磁场联系起来的公式，比较特殊，但仍跟电荷平方有关，即强、弱场质交换描述参量。如果改写成相应关系式，则2πe²hc=μce²/2h、e²=μc²e²／4π，其中§可以看成电磁交换荷或称电磁交换荷。“荷”为交换总量，其交换强度总量除以球面积，即单位面积交换量来表示。