数学与非线性科学 - 声振论坛 - 振动,动力学,声学,信号处理,故障诊断

kkkttt 发表于 2005-8-1 08:38

[转帖]自然学科间交叉理论基础

自然学科间交叉理论基础 （数学表达方法问题） 陈叔瑄 实验到了人体触及不到的微观领域（或宇观世界），更多地受到理论指导，带有许多猜测和想象成份，众多实验数据是间接测量的和某些公式结合计算得到的。表面上看实验似乎是实验设备测量的结果，其实不然，其中包含许多先入之见和想象因素，而且还受到实验设计能动性所支配，不一定真正反映客观的主观成份相当大。设计本身就带有巨大能动性，不少花了巨大投资的庞大实验设备，能够做的实验又寥寥无几，远不如在应用中验证理论，应用至少具有为人类需要服务的功能，还具有理论验证功能。许多应用项目也是在理论指导下充分发挥人的能动性来设计的。 虽然实验设计与应用设计目的不一样，但实验设计要努力结合应用设计，才能发挥投资效益。正负电子对撞机实验改造工程希望能够验证更多内容，甚至有所应用。如果《物性论》电观念正确的话，那么正负电子不可能无限加速，到一定程度都会失去电性，并转化为光量子，而且到了光速即使对撞也不相干的。因此带电粒子要实现对撞只能低于光速条件下进行，速度愈高愈易‘湮没’，转化为光子，速度低则受到对撞时粒子间的频率和相位等状态不同而产生的效果不同，出现不同性质的轻粒子。跟重粒子相撞类似产生许多种类粒子，如各种寿命极短的重粒子或超子等。 一、辩证数学表达问题 定量实验的量化采用的多半是十进制数字表达，但十进制数字关系难以用开关线路表达，开关线路用二进制表达较方便，好在等价关系可互相变换。数学发展至今数学方法和关系又是多种多样，要选择何种方法和关系则通过分析决断思维形式来确定的。有的理论思维还找不到适当数学方法和关系来表达时，就可能提出新数学概念，并推动新数学的发展。如牛顿的微分学创立跟其力学理论研究密切相关的，而且微积分数学也只有在理论物理上应用才获得逢勃发展。因此，数学发展的真正动力来自于科学技术的应用实践。数学表达关系式量化、条理化、简化特点，可以成为科学技术研究的有力工具和手段，推理出的新结论常是有意义的发现。按数学发展动力观之，它必定跟计算机软硬件发展与辩证逻辑发展有关。 演绎推理、因果推理、矛盾统一推理三类推理是三个层次或深度的理性思维，愈后面愈是深入本质认识的层次，愈是理性解释现象的高层次。演绎推理是在异同比较基础上通过大前提、小前提然后推出结论的三段论逻辑方法，尤其数理方法演绎推理。因果推理是在归纳方法因果关系认识基础上通过提出问题，寻找本质规律或原因来解答、解释问题，这是至今为止科研中最常用的推理思维形式。随着信息和计算机科学技术时代的到来，上述两种思维方式已经不能满足要求，必然导致辩证方法的矛盾统一推理深入到科技领域科研思维过程中去。数学也到需要改变逻辑思维方式的时候了。 矛盾统一推理是演绎推理、因果推理之后较高层次推理形式。演绎推理三段式是大前提，小前提推出结论的，而大前提往往是假设的。因果推理是由原因推出结果或从结果揭示原因，并建立在实体关系、因果关系、交互关系和规律的归纳基础上，在不同条件下产生的结果。更多地从问题加上根据得到答案，或从原因加上条件得到结果的推理过程。但很多现象（或理论课题）是在追求原因或本质的观测实验中，推动着思维的过程，近代大量学科就是这样发展起来的。因果推理之所以比演绎推理更加生气逢勃，更能推动理性思维，更有利于科学发展，完全在于从感性出发的归纳法和因果推理灵活性。现代学科知识众多而零散，没有提高到矛盾统一推理和辩证法思维表达，根本无法实现各学科间知识内在的统一。 物质运动矛盾转化条件的人为控制，尤其开关器件和线路的控制是巧妙组合成数字线路系统基础，开关器件和线路的某些组合是构成计算机的运算器、控制器、存储器、接口器件等基本线路器件，称为开关器件组合数字线路原理。物质运动矛盾可用量化数字，尤其二进制数码表示，二进制数码巧妙组合可以表达矛盾运动、作用、关系的图像、声音和其它等状态，成为数字化编码巧妙组合各种数码的原理为矛盾运动数码表象组合原理。这些原理成为计算机或信息发展的基础。物质运动矛盾描述和辩证推论可用符号逻辑的数学式表达，具有较严密的、定量的、简练的思维逻辑表达方式是数学特色，但逻辑数学若失去简练性、严密性、定量性也就失去数学表达意义的。 1、量化表达式 本著作的基本方法是用辩证推理，而辩证方法和矛盾统一推理又没有现成数学表达式，决定在矛盾统一推理到一定程度，再用数学表达式。这样可把原物理方程公式在新的意义上重新定义或利用等价原理，把新旧理论有效地联系起来建立起理论体系。从而采用的数学方法和关系不太复杂，不外乎普通物理所采用的数学方法和关系，例如算术、代数、微分、积分、统计、几何等，没有什么特别之处。 例一、基本原理的代数表达式 《质能论》质能原理用的是质量ｍ和能量Ｅ线性叠加代数表达式，并且两者成正比的，其比例系数是光速的平方，即 Ｅ＝Ｅ1＋Ｅ2＋．．．＋Ｅn＝∑Ｅi ｍ＝ｍ1＋ｍ2＋．．．＋ｍｎ＝∑ｍi Ｅ＝∑Ｅi＝ｃ２∑ｍi＝ｍｃ２ 运算方法也很简单，用普通算术和代数就可以了。 不同能量用系统的不同参量定义，如平动能用质量和速度平方的二分之一来定义的，即 Ｅυ＝ｍυ２／２ 当系统平动能等于总能时，可得出极限速度为 Ｅυ＝Ｅ＝ｍｃ２＝ｍυ２／２ υ＝ｃ２1/2＝１．４１ｃ 这类用矢参量定义的能量称为矢量能，另一类用标量定义的能称为标量能，如变换能（频率ν）、交换能（频率范围△ν）、势能（位移距离△ｓ）、内能（温度Ｔ）、电磁能（电容Ｃ或电感Ｌ）等用括号内参量定义的。如变换能定义为 Ｅν＝ｈν／２ λ＝υτ＝υ／ν 其中ν是频率，τ是周期，λ是周期性变换的状态相邻峰值间距，称为波长。p=mυ=h/λ内能 Ｅｕ＝ｍＣｖ（Ｔ1－Ｔ2）＝ｍＣｖΔＴ Ｑ＝ｍＣｖΔＴ＋ＰΔＶ 其中Ｑ热量，Ｅｕ为内能，Ｔ为温度，Ｐ为压力，Ｖ为体积。 平动流动场质同向叠加，速度变大使质量密度降低，而具有弥散、膨胀趋势，反之，反向叠加而涡旋化，速度减少使质量密度上升，具有浓缩、收缩趋势。同理，涡旋流动场质同向叠加，角速度变大使质量密度降低，具有弥散、膨胀趋势，反之，反向叠量而微旋化，角速度减少使质量密度上升，具有浓缩、收缩趋势。 （υ1±υ2）２＝υ1２＋υ2２±２（υ1υ2） （ω1±ω2）２＝ω1２＋ω2２±２（ω1ω2） 交换能可定义为总能减去矢量能或平动能甚至再减变换能所得 Ｅν＝Ｅ－Ｅυ＝ｍｃ２-ｍυ２／２-ｈν／２＝Δｈν 这表明交换能是决定于频率改变量，即频率下限为周期性变换能，因此质量愈小或速度愈高，交换能愈小。当达到光速时，交换能等于变换能。极限速度时，交换能等零，这时交换作用消失。 例二、能量方程的微分表示法 系统总能Ｅ通常由矢能Ｅｃ和标能Ｅｂ组成的，若系统交换平衡，总能改变量ΔＥ对Δｔ时间间隔比值的极限，即微商为零，则 ｌｉｍΔＥ／Δｔ＝ｄＥ／ｄｔ＝ｄＥｃ／ｄｔ＋ｄＥｂ／ｄｔ＝０ ｄＥｃ／ｄｔ＝－ｄＥｂ／ｄｔ 它表达了能量守恒定律关系。 若系统平动能对时间微商等零为平动能守恒，即 ｄＥυ／ｄｔ＝ｄｍυ２／２ｄｔ＝υｄｍυ／ｄｔ＝υ•Ｆ＝０ 其中Ｆ＝ｄｍυ／ｄｔ＝ｄＥυ／ｄｌ定义为作用力，ｐ＝ｍυ定义为动量。当速度等零，即静止或加速度等零，即匀速直线运动或作用力垂直于速度的匀速圆周运动情况下，平动能守恒。当Ｆ＝０，ｐ＝ｋ动量守恒。 若系统自旋能对时间微商等零为自旋能守恒，即 ｄＥω／ｄｔ＝ｄＪω２／２ｄｔ＝ωｄＪω／ｄｔ＝ω•Ｍ=０ 其中Ｊ＝ｋｍｒ２，Ｍ＝ｄＪω／ｄｔ＝ｄＥω／ｄθ定义为力矩，Ｎ＝Ｊω定义为角动量。当角速度或角加速度等零，即静止或匀角速度运动或矢径与角速度乘积为常数的涡旋运动情况下是守恒的。 对于平动能与涡旋能周期性变换系统只要变换频率不变，则具有守恒性，即 ｄＥν／ｄｔ＝ｄｈν／ｄｔ＝０ ν＝ｋ 它只有在平动能与自旋能相位相反情况下才具有周期变换能不变性。 宇宙中最基本参量是空间（线ｌ、面ｓ、体ｖ）、时间ｔ、质量ｍ。由于物质不灭性，使得具体物质间可比较可量度的，它成为物质量的量度，即质量ｍ存在的基础。而物质是运动变化的，有运动就有空间（ｌ、ｓ、ｖ）和时间ｔ，它成为物质运动描述的基础。无限的宇宙就有无限的质量、空间、时间。它们可通过公认的指定标准和工具来比较量度的，如通过标准天平砝码、标准米尺、标准时钟来比较量度的。 速度υ是位移改变量Δｌ对时间间隔Δｔ比值的极限，可表示为位移Ｌ对时间ｔ微分，即 υ＝ｌｉｍ（Δｌ／Δｔ）＝ｄｌ／ｄｔ 无限空间与无始无终的时间，其改变量的比值速度却是有限的，如宇宙中存在极限速度和绝对速度不等零。速度的单位为厘米／秒或米／秒。还有质量改变量对体积改变量比值的极限为密度，质量改变量对时间间隔比值的极限为质量变化率等。这些量及许多物理量都可用微分表达式定义的。 

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kkkttt 发表于 2005-8-1 08:38

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2、平均数学方法 量度是实物参量与标准尺度比较*作，比较*作中必有误差或有一定的精度，通常以多次量度取平均值作为其量度的结果。宏观量度基本参量有质量、时间、空间长度和能量等，每个参量都可用一个符号表示。基本参量间关系可建立起导出参量，如长度改变量对时间改变量比值定义为速度，速度改变量对时间改变量比值为加速度，速度与质量乘积定义为动量等。这些导出参量实际上也是量度统计的平均值，可见比较量度具有统计平均值性质，而数学或符号表达式是建立在量度的基础上，离不开统计平均性质，更何况微观世界。否则数学公式撇掉量度而成为纯粹符号逻辑，则属于逻辑学范围。量或形之间关系可用数学的算术、代数、微积分等公式、方程式表达。 例一、宏观运动与微观运动间关系可分为三类：一类为微观粒子是宏观物体的同一性质的最小单位，如分子、原子等；二类为微观或部分是宏观整体的有机组成的，如生命体和具有一定功能的机械体；三类宏观现象是微观运动的统计关系，如宏观温度是微观粒子动能平均值，即 Ｔ＝ｍυ２／２＝Ｅυ 其中ｍ为微观粒子质量，υ为平均速度。此外还有均方速度υ２，最可机速度υｐ等都是用来描述速度统计性质的。又如宏观气体压力Ｐ是微观粒子动能平均值乘以粒子数密度ｎ，即 Ｐ＝ｎｍυ２／２＝ｎＥυ 在宏观状态中的各微观粒子运动状态往往是随几的，如气态粒子运动能量或速度量值和方向都是随几的，但有一定分布，有个最可几的能量或速度，比其大或小粒子数或几率按指数减少。温度愈高，其最可机的速度愈大，相应平均速度和均方速度也愈大。又由于同一元素众原子生成和存在环境条件各不相同，原子量也是有一定分布，虽然一原子有稳定的壳层粒子的轨道，但各原子量之间有偏离，在宏观上具有一定分布，从而存在一定统计性质。但又因原子核与壳粒交换整数倍才是稳定的，构成了定态波函数，统计关系不同于热力学统计性质。 　　例二、大数量统计关系通常有个分布曲线，大体可分为三类：麦－玻的热力学统计；玻－爱具有整数自旋的对称波函数，如光子或某些原子核等的统计；费－狄非对称波函数，如壳粒子、质子、中子等的统计。它们统一表达式为 ｎi＝１／(ｅ（Ｅ－χ）／ｋＴ＋δ） 其中为ｎｉ粒子数几率密度，Ｅｉ为粒子能量，χ为化学势，Ｔ为温度，δ可以取０、１、－１分别表示上述三种统计分布。当χ＝０，δ＝０时，为麦－玻统计。当δ＝１时，为玻－爱统计，剩下一种δ＝－１为费－狄统计。 例三、当量子入射到介面时，量子的相位和方位是随几的，但量子反射或折射后能量仍然不变。从而量子入射到介面的相位或方位所相应动能改变量是随机的，要保持能量不变性，只能通过滞留介面时间来补偿的，即 ΔＥυΔｔ＝υΔｍυΔｔ＝ΔｐΔｌ＝ｈ ΔＥυΔｔ＝ωΔＪωΔｔ＝ΔＮΔθ＝ｈ 使得量子相位或方位得到调整，称为相位方位调整原理。若量子在两介面间运动，而介面距离是量子状态周期性变化的整数倍，经过相位或方位调整而处于同步运动状态，相当处于驻波或定态波函数状态，如激光谐振腔。可见上两式具有相位或方位间差异的宏观统计性质，它也可表示为同元素原子间轨道差异的宏观统计性质。这样测不准关系实质上是宏微观间量度的相位、方位或质量统计性质引起的。 原子壳层粒子运动状态或原子核内粒子运动状态是受到粒子间交换整数倍的限制，从而存在一系列满足量子条件的允许轨道和能级，并构成定态波函数。但同一元素原子量具有统计性质，使得原子壳粒轨道和能级也具有统计性质，这就是波函数的统计本质所在，也是测不准关系的本质所在。波函数的相位是由能量或交换频率乘以时间和动量或波长倒数乘以位移所决定的，宏观上能量或交换频率改变量愈大，波动性愈小，相应时间或周期改变量愈小，即愈精确。而微观粒子交换频率较单纯，改变量小而波动性大，相应时间或周期改变量大，其关系如上式。Δｐ或ΔＥ愈小，Δｌ或Δｔ愈大。 平动、自旋、周期性交换（或变换或递换或递传）是最基本运动形式，而周期性交换决定于粒子或实物体交换频率的宽度，其下限是变换频率。 Ｅ＝Δｈν＝ｍｃ２（１－（υ／２ｃ）２） 极限速度下交换能等零。当其处于光速度运动时 Δｈν＝ｍｃ２／２＝ｈν／２ 此时交换频率与变换频率实际上没什么差别。但低速度运动的粒子或实物的交换频率是各种频率叠加的结果。对于一般低速粒子而言，平动能等于交换能下限，即变换能 ｍυ２＝ｈν／２ λ＝υＴ＝υ／ν 其中λ为变换相邻峰值间距（即波长），Ｔ为周期，ν为频率，υ为粒子速度。 3、周期数学方法 曾经思考过许多数学方案来表示辩证思维过程，但都困难很多。想到量子或粒子基本运动状态除平动、涡旋外是周期性变换和交换，宏观物体运动可看成是众多周期变换或交换运动的叠加，如静止或匀速直线运动实际上是一系列周期交换或变换运动的叠加，可用傅立叶级数展开表示。又想到用复数或多复变函数表示物质的实体及其周围场质矛盾运动状态的统一式，实物体运动表示为实数或实变数，而场质运动表示为虚数或虚变数，复数与多复变函数关系式用来统一描述实物与场质间的关系。如 例一、傅立叶级数表示法 波函数的自乘也可定义为能量密度，如电场强度Ｇ和磁场强度Ｈ的波函数为 Ｇ＝Ｇ。Ｓｉｎ２π（νｔ－ｒ／λ） ＝Ｇ。ｅ－ｉ２π（νｔ－ｒ／λ） Ｈ＝Ｈ。Ｃｏｓ２π（νｔ－ｒ／λ） ＝Ｈ。ｅ－ｉ２π（νｔ－ｒ／λ－１／４） 两者相位相反，其平方和所对应的能密度仍为 Ｗ＝（εＧ。２Ｓｉｎ２２π（νｔ－ｒ／λ） ＋μＨ。２Ｃｏｓ２２π（νｔ－ｒ／λ））／８π ＝εＧ。２／８π＝μＨ。２／８π 它为指定坐标任一点的电磁波能密度是相位相反的周期性变化电场强度和磁场强度平方和，该点能密度为常数。它也可解释为电磁量子数密度乘以量子能量，因此每个量子某一能密度（电或磁，径向或切向场物质）在空间运动中是周期性变化的，前面的相位项为量子状态在发射源或介面位置上随时间周期变化，后面相位项为由发射源或介面到空间某一点位移ｒ的量子状态，该点能密度与其反相能密度和为常数。 若Φ＝Ｇ，Φ* ＝Ｈ，看成共轭波函数，两者乘积也为能密度。波函数可作为周期性变换量子或粒子状态的描述，它跟其动能和动量间的关系为 Φ＝Φ。ｓｉｎ２π（Ｅνｔ－ｐｒ）／ｈ 其中Ｅν为粒子或量子的周期交换能，ｐ＝ｈ／λ为动量，实际是变换能另一种表达式。微观粒子频率较单纯，通常可以用三角级数与傅立叶级数来表示。若正交函数系 φ０（ｘ）、φ１（ｘ）、φ２（ｘ）、•••φｎ（ｘ）、•••（１／(ａ－ｂ)）∫φｍ（ｘ）φｎ（ｘ）ｄｘ＝０ （ｍ≠ｎ） （１／(ａ－ｂ)）∫φｍ（ｘ）φｍ（ｘ）ｄｘ＝１ 每个函数都是定义在［ａ，ｂ］上实函数或实变量的复值函数，又满足上两式而称为正交函数。φｍ（ｘ）是φｍ（ｘ）共轭函数。 傅立叶级数设函数在区间［ａ，ｂ］上绝对可积的，且令 ａｎ＝（１／π）∫ｆ（ｘ）ｃｏｓｎｘｄｘ （ｎ＝０，１，２，•••） ｂｎ＝（１／π）∫ｆ（ｘ）ｓｉｎｎｘｄｘ （ｎ＝０，１，２，•••） ｆ（ｘ）＝ａ。／２＋∑（ａｎｃｏｓｎｘ＋ｂｎｓｉｎｎｘ） 可以用来表示各种频率或波长叠加成一定形式波形。构成了复杂的粒子交换方式和周围作用方式。至于傅立叶级数描述周期性交换叠加成各种运动状态，如匀速直线等运动可能成为重要方法，需进一步研究。 例二、复变数表达 在考虑辩证数学表达若干方案中，较佳的是复函数表达式，实数与虚数两部分可分别表示空间与时间、实物与场物质、矢参数与标参数等。如矢参数ａ表示为实数，标参数ｂ表示为虚数，其共轭乘积为实数，对应于能量或能密度。即 ｘ＝ａ＋ｉｂ ｘ’＝ａ－ｉｂ ｘｘ’＝ａ２＋ｂ２ 其中ａ表示位移、角移、速度、角速度、动量、角动量等矢参数，ｂ表示时间、频率、温度等开方有关参数。 光量子的两项能量为动能和周期性变换能可分别用速度或动量有关的矢参数与变换频率开方有关的标参数表示，则 Ｅ＝Ｅｃ＋Ｅｂ＝ｍυ２／２＋ｈν／２ ｘ＝(ｍ／２)1/2υ＋ｉ(ｈν／２)1/2 可见，标量具有隐含性质和具有变化滞后或超前性质。 交流电线路阻抗与感抗容抗可表示为实数与虚数，电流或电压之间也存在相位差，如 Ｚ＝Ｒ＋ｉ（ωＬ－１／ωＣ） Ｕ＝ＩＲ＋ｉＩ（ωＬ－１／ωＣ） 实际上电磁场中磁场与电场间也存在相位差，它们磁场强度与电场强度也可表示为复数，使得其共轭乘积所得的能量密度为实数。 ｗ＝（μＨ２＋εＧ２）／４π χ＝（μ／4π）1/2Ｈ＋ｉ（ε／4π）1/2Ｇ 对复数的微分或微商为 ｄｘ＝ｄａ＋ｉｄｂ ｄｘ／ｄｔ＝ｄａ／ｄｔ＋ｉｄｂ／ｄｔ ｄ（ｘｘ’）＝ｘｄｘ’＋ｘ’ｄｘ ｄ（ｘｘ’）／ｄｔ＝ｘｄｘ’／ｄｔ＋ｘ’ｄｘ／ｄｔ 其运算方法跟实函数微分或微商运算方法类似。 空间位移改变量与时间间隔也可以用复数表示 ｄｓ＝ｄｌ＋ｉｃｄｔ ｄｓ２＝ｄｌ２＋ｃ２ｄｔ２ 其中为ｄｌ位移改变量，ｄｔ为时间间隔，ｄｓ为时空间隔，它实际上是场的时空表示方式，如相对论时空表示。还可用一维表示为时空间的一维，只要加上下标，整个时空间可用三维或多维表示为更复杂的多复变时空间。

kkkttt 发表于 2005-8-1 08:39

4、辩证符号表达 算术四则运算等式中可以列出已知量和未知量的普遍式，并从已知量求出未知量的代数方程式。代数与几何的矛盾统一则产生坐标和函数关系式，使得几何图形可用函数式表示，反之代数式也可表示为某种曲线。如指数是自变量，可以算出相应的因变量的函数关系。如果倒过来，指数为因变数则构成反函数的对数函数。它们可以表示为坐标曲线。函数关系推广到跟三角的边角关系结合而构成三角函数和反函数，也同样可以用坐标几何图形表示。函数与自变量关系的进一步则构成微分和微商，它的反运算则构成积分。总之数学发展本身就是在不断出现正面和反面运算矛盾，又不断克服矛盾统一等式运算中前进的。 例一、逻辑代数是从哲学领域中逻辑学发展而来的，由布尔提出的代数演算方法来表示逻辑或、逻辑与、逻辑非演算的数学系统，成为逻辑线路设计的重要数学工具。这个数学系统满足交换律、结合律、分配律、互补律、０－１律等公理。 交换律：Ａ＋Ｂ＝Ｂ＋Ａ和Ａ＊Ｂ＝Ｂ＊Ａ 结合律：（Ａ＋Ｂ）＋Ｃ＝Ａ＋（Ｂ＋Ｃ） 和（Ａ＊Ｂ）＊Ｃ＝Ａ＊（Ｂ＊Ｃ） 分配律：Ａ＋（Ｂ＊Ｃ）＝（Ａ＋Ｂ）＊（Ａ＋Ｃ） 和Ａ＊（Ｂ＋Ｃ）＝Ａ＊Ｂ＋Ａ＊Ｃ ０－１律：Ａ＋０＝ＡＡ＋１＝１ 和Ａ＊１＝ＡＡ＊０＝０ 互补律：Ａ＋Ａ＝１和Ａ＊Ａ＝０ 用此公理可以进行一系列逻辑演算。 例二、辩证数学考虑过采用符号新逻辑表达，如一分为二和合二而一，或者否定之否定推理符号表示等方案，但跟以往数学方法差别较大，难以继承。从数学的符号逻辑学性质来看，一分为二是提出矛盾、揭示矛盾、分析矛盾过程，可记作 Ａ<Ｂ：Ｃ或Ａ（ｓ，ｔ）<Ｂ（ｓ，ｔ）：Ｃ（ｓ，ｔ） 其中Ａ为统一体经分析得出矛盾双方Ｂ和Ｃ，ｓ为空间参量，ｔ为时间参量。合二而一是统一矛盾、解决矛盾、克服矛盾的思维过程，记作 Ａ：Ｂ>Ｃ或Ａ（ｓ，ｔ）：Ｂ（ｓ，ｔ）>Ｃ（ｓ，ｔ） 其中Ａ和Ｂ为矛盾的双方统一转化为Ｃ，表明Ａ、Ｂ、Ｃ可以是空间参变量ｓ和时间参变量ｔ的函数。 否定之否定实际上是正→反→合的辩证推理，符号逻辑可达记作 Ａ→Ｂ→Ｃ（Ａ，Ｂ）或Ａ：Ｂ→Ｃ 正面Ａ异化为反面Ｂ，Ｂ再异化为Ｃ，而Ｃ既包含Ａ成份，又包含Ｂ成份，是两者的合一或统一。也可以表示为正反矛盾Ａ：Ｂ统一转化为Ｃ，Ｃ又是新条件下矛盾Ｄ：Ｅ，再统一转化为Ｆ。 Ａ：Ｂ→Ｃ〈Ｄ：Ｅ-〉Ｆ或Ａ：Ｂ→Ｄ：Ｅ 辩证逻辑符号表达也许直接用特殊的计算机辩证语言的软件系统来达到是最佳方案，设计这类声图符号辩证语言需要花很大功夫，才有可能实现。曾经提出《物性论知识库》设计任务，不仅准备将《物性论》知识的文字先建立起来，只要把原书稿整理后得到，再建立动画演变图形的图库，然后设计辩证语言来一步步地推演出一系列结论和应用于其它方面的辩证推论。现在年纪已大了，又没有经费支持和得力助手协助设计，加上这部《技术科学的原理和方法》更重要著作正在努力完成。上述讨论除基础理论可能用上表达式外，技术应用部分采用简单数学关系式。要有所为，就要有所不为。 二、物性理论及其逻辑的问题 1、质能关系原理应用 《物性论》的质能关系、趋匀平衡、矛盾等价等三条基本原理及其数学应用已分别在《质能论》、《质能再论》、《涡旋论》、《涡旋再论》、《矛盾等价原理》、《广义力》等几篇论文中作了阐述，其意义与数学式不在这里重复。现需要说明的是《物性论》数学应用跟旧理论的联系。 《物性论》的作用力定义为平动能改变量dE=dmυ&sup2;/2对位移改变量dι比值或平动能对位移微商，即 F=dE/dι=d(mυ&sup2;/2)/dι=υdmυ/dι=dmυ/dt=mdυ/dt=dp/dt 其中速度对时间微商为加速度a=dυ/dt。由于存在极限速度，加速度与作用力并非线性关系，《矛盾等价原理》指出，加速度与低速加速度关系 a=a。√(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> 当υ≈0，即低速度时，a=a。，得出牛顿第二定律 F=dp/dt =mdυ/dt=ma=ma。 当F=0时，υ=0或υ=k，即速度等零或常数时，表达了牛顿第一定律。牛顿第三定律本质就是能量交换一种形式。 相对论为了使物质高速运动情况下，仍然保持牛顿第二定律成立，即加速度不变或牛顿第二定律形式不变 F=ma=m′a。=ma。/√(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> m′=m/√(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> 其中m′称为惯性质量或相对论质量，m为质量或相对论静止质量，相对论为了避免相对论质量无穷大而假定相对论静止质量为零。这是因为相对论不把场看成物质另一种形态，即没有质量形态，只看成能量的结果。 《质能再论》指出系统物质极限速度是系统总能等于平动能时的速度，即光速的1.41倍，υ=c√2=1.41 c。但对周期性变换光量子来说，变换频率被定义为变换能基本参数E=hν/2，总能等于平动能与变换能之和 E=mc&sup2;=mc&sup2;/2+hν/2=hν 可见，相对论对光子能量表达式与量子论对光子能量表达式是一个事物两面或光量子存在两种能量的反映。《质能再论》又指出，粒子一种能量相邻变换峰值间隔称为波长λ=υτ=υ/ν，因此 p=mυ=mυ&sup2;/υ=hν/υ=h/λ mυ&sup2;/2=pυ/2=（ hν/υ）υ/2=hν/2 粒子平动能始终等于变换能。当υ=c时，光量子情况一样，从而光量子总能不变性，实际上就是光速不变性。《质能再论》对量子的能量中频率赋予了深刻意义，即量子内两种能量的周期性变换的频率，解决了量子频率的本质。 《质能再论》进一步指出，场与场物质不同之处，在于场以坐标参考系各点状态参量关系描述，而不管其物质本身运动。光源参考坐标系所描述的光速度c与光场速度（或光传播速度）dι/dt=c一样，但相对光源以速度υ运动的参考坐标系，总能多了一项与参考系有关的能量，即mc&sup2;=m（dι′/dt′）&sup2;/2+hν/2+mυ&sup2;/2 m(dιˊ/dtˊ)&sup2;/2=mc&sup2;-hν/2-mυ&sup2;/2=mc&sup2;-mc&sup2;/2-mυ&sup2;/2 =mc&sup2;/2-mυ&sup2;/2=mc&sup2;(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">/2=m(dι/dt)&sup2;(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">/2 dιˊ/dtˊ=(dι/dt)√(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> 当dtˊ=dt， dιˊ=dι√(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> 当dιˊ=dι dtˊ=dt/√(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> 证明相对论的时空实际上是场的时空。牛顿力学与相对论是物性论一定条件下的特例。

kkkttt 发表于 2005-8-1 08:39

2、趋匀平衡原理应用 大数量的热量子，即热量被物体吸收可以转化为与物体温度有关的内能或物态变换潜能或对外做功等。反之内能、物态变换潜能、外部机械做功等也都会产生热量，称谓热力学第一定律 Q=ΔU+ΔR+PΔV 它实际也是《物性论》能量守恒的一个特例。热力学第二定律是趋匀平衡原理的特例，即物体与周围物体存在温度差异，热量自动地从高温物体流向低温物体，以趋于温度或不规则运动平衡状态。热源总是比周围物体温度高，热量自动地向周围物体辐射、传导、对流，以趋于温度平衡。从而能源对外做功，总是自动地向较低温周围辐射、传导热量，使得能源机械效率达不到百分之百。 《涡旋论》着重指出，涡旋运动能密度趋匀而浓缩质量，即质量向中心趋势而不断提高质量密度，中心质量密度不可能无穷大，因此涡旋体中心必定移动或物质向外流动。稳定时 w=ρ(r&sup2;+αz&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">ω&sup2;/2=k ρ=2 k/(r&sup2;+αz&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">ω&sup2; 表明涡旋体质量密度分布如上式。但由于物质速度高于等于光速时为场物质，实际上远小于光速度实物就已离散成气体状态，因此固液涡旋体或物体是有一定范围的。在这个范围之外是场物质，两物体外的场质重叠出现邻侧与外侧差异，在平衡趋势中推动物体移动，构成相当于相吸引现象。涡旋体中心速度与角速度愈小，所浓缩的质量愈大，这样作用力大小与场质密度与质量成正比 F=k′mm。/r&sup2;+αz&sup2; 对于近球形涡旋体α=1 F=k′mm。/r&sup2;+z&sup2;=k′mm。/R&sup2; 等价于牛顿万有引力定律。适用于描述太阳系各星体间关系。 涡旋运动趋匀不仅是浓缩成形的实物（天体、原子、物体等）与万有引力存在的基础，而且是自旋、公转、粒子、磁性、量子等产生根源。自旋是涡旋运动自然方式，涡旋体运动中不仅本身成体，周围可因角速度差异而分离成环，环的里外侧速度差异而形成新的涡旋体及周围的环，环再形成涡旋体，一个层次只能形成一个核心涡旋体，构成涡旋体同一轨道只有一个涡旋体的多体结构。如太阳系等天体结构或元素原子壳层结构等。对微观原子来说各层次用四个量子数描述，四个量子数相同的只有一个壳粒或四个量子数相同的不可能有两个以上壳粒，它等价于泡利不相容原理。也可以说泡利不相容原理是《物性论》在微观原子壳层描述情况下的特例。 涡旋体的涡旋运动平衡趋势，使其形成周期性变换运动与周期性交换作用，有变换或交换就有周期、频率、波长、速度、相位、方位和强度等问题。微观粒子或量子周期、频率较单纯，有明显的周期性变换或交换。而宏观物体是各种各样粒子重叠或组成的结果，根本体现不出周期性变换或交换。微观粒子或量子周期性变换是其同步运行而出现波动现象的本质，微观粒子周期性同步交换是其相互作用的基础，因此元素原子核与壳粒交换频率整数倍才能同步交换，而使壳粒处于绕核允许轨道运动，且有趋于倍数愈低的内层趋势。它等价于量子力学能量最小原理，是涡旋体趋心运动在微观元素原子壳层结构情况下的特例。 《涡旋再论》指出，涡旋体交换所形成的微涡旋是其内部粒子、磁性、量子等的产生基础，低速微涡旋构成粒子或天体质块，高速微涡旋则是磁性、量子等产生，当高速微涡旋中心并行于自转轴，且自旋方向与涡旋体旋转方向一致，微涡旋外侧同向而里侧反向，有趋向涡旋体轴并沿轴方向发射出去，但轴另一端空虚，平衡趋势又使其从此端进入，连续发射与进入构成微涡旋流线，即构成磁性。若用场来描述，就是磁场一点上的涡量连线或磁力线。其它高速微涡旋则构成量子辐射出去。如果场物质高速运动流态用A参量描述，磁场涡量为磁感应强度B，与磁场强度关系如下 Rot A≡B=μH w=μH&sup2;=HB 此式为磁场能密度。 场物质流态A对时间微商，即加速场质，定义为电场强度，电场强度散度定义为电荷密度q G≡-dA/dt div G≡4πq w=εG&sup2;=GD w为电场能密度，D为电位移。它通常产生于粒子破裂时碎片周围出现的正反交换不平衡状态。也可以从运动磁体周围产生电场 dB/dt=d rot A/dt=rot(dA/dt)=-rot G 电荷运动或电流由于运动时前后沿平衡趋势而形成环形磁场，其微分表达式 4πj=rot G 其中j为电流密度。可见《物性论》把电磁场现象看成高速场物质的一种运动状态，并用场来描述的特例。 场用来描述大数量微粒同步运动状态比较方便，如上述的引力场、磁场、电场、电磁场等。电磁波是周期性同步运动大数量子流，可以用w=μH&sup2;+εG&sup2; H=H。Sin2π(νt-ι/λ) G=G。Cos2π(νt-ι/λ) 对于一般粒子波动函数 φ=φ。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι) 其平方或共轭乘积为能密度或粒子数密度。能密度与粒子数密度间差一个单一量子能量，即量子能量乘以粒子数密度。但场的描述对于空间一点某时刻的一个粒子某能量来说，只能理解为出现的几率密度。它等价于量子力学对波函数的几率解释。其中量子的能量为E=mc&sup2;=hν，动量为p=h/λ。原子外壳层粒子来说，通常处于周期性交换状态，只有粒子间交换频率与绕核运动变换频率整数倍时，才能同步并处于较稳定状态。其原子壳层粒子运动的波函数可用定态波函数或定态波动方程描述，而交换场用位能U表示。 φ=φ。Sin(-2πι/λ)=φ。Sin(-2πpι/h) d&sup2;φ/dι&sup2;=-(-2π/h)&sup2;p&sup2;φ。Sin(-2πpι/h)=-(4π&sup2;/h&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">p&sup2;φ =-(4π&sup2;/h&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">2m(E-U)φ=-(8π&sup2;m/h&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">(E-U)φ d&sup2;φ/dι&sup2;+(8π&sup2;m/h&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">(E-U)φ=0 可见量子论与量子力学也是《物性论》微观世界运动的特例。 3、矛盾等价原理应用 质能关系原理是物质运动量度的基础，趋匀平衡原理是物质运动变化的动力，所用数学工具不外代数式与微积分式，如上所举实例。矛盾等价原理是基本方法，运动趋势、量度、关系矛盾统一必转化成另一形式的运动或能量。正反平动转化为涡旋运动，涡旋浓缩与弥漫平衡趋势转化为周期性变换运动或交换等。相对运动参考系间量度矛盾，引进总能与内在能的概念，加速参考系量度地面静止物体动能变化与力作用该物体产生相同动能变化的矛盾统一，引出力的能量交换本质等。使用矛盾统一逻辑推出一系列特性、关系、规律与其它方法得到相应特性、关系、规律是一致的、等效的、等价的方法，而引出一系列有深刻意义的新观念、新原理、新解释根本所在。如涡旋能、变换能、交换能等概念。如平动能定义为E=mυ&sup2;/2=p&sup2;/2m，动量定义为p=mυ，旋转能定义为E=Jω&sup2;/2=N&sup2;/2J，动量矩定义为N=Jω，J为旋转惯量。 关系矛盾统一最基本、最典型的物质运动是周期性变换运动与交换作用，如果说能量的趋势是主动力本质，那么交换作用是被动力或外力的是本质。实物系统与周围场物质（或另外实物）交换为最主要方式，《质能再论》定义量子交换能等于总能减去变换能和介质中运动平动能 ΔE=Eb=mc&sup2;-hν/2-mυ&sup2;/2=mc&sup2;-mυ&sup2;/2-mυ&sup2;/2=mc&sup2;(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> =(hν)(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">=hνβ&sup2; 或者交换能用交换频率差表示 ΔE=Eb=(hν。-hν)=hΔν 表明光量子交换能量或频率的下限是变换能或变换频率。对于光量子来说交换能等于零，但通过介质面时也产生交换作用，可表示为交换能或动能改变量ΔE愈大，与介面交换所需时间Δt愈短，反之交换能或动能改变量ΔE愈小，与介面交换所需时间Δt愈长。即 ΔEΔt=ΔpΔι=ΔNΔθ=h/2π 也可用动量改变量Δp与位移Δι，或角动量ΔN与角移Δθ间关系表示，起了相位与方位调整作用，使得同频率量子处于同步运行状态，并在行程中体现出明显波动能量子流。 对于一般粒子来说，其运动比量子运动更加复杂，总能中除周期变换能，平动能外，还有自旋能、电磁能，甚至交换能等。交换能比总能减去平动能与变换能要小。 Eb=ΔE≤E。-2Ea=mc&sup2;-mυ&sup2;/2-hν/2=mc&sup2;-mυ&sup2;=mc&sup2;(1-υ&sup2;/c&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif"> =mc&sup2;β&sup2;=hν。β&sup2; 或 Eb=ΔE≤mc&sup2;-mυ&sup2;=hν。-hν=hΔν 表明质量愈大，交换频率愈高，而且频率范围愈宽或变换速度愈低，则交换能愈大。宏观物体不仅频率高，而且交换频率宽杂，以致失去周期性或波动性。交换能对位移微商同样可以表示力 F=dEb/dι=m(c&sup2;-υ&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">/dι=mυdυ/dι=mdυ/dt=ma 交换能Eb=ΔE与交换时间Δt关系如《质能再论》所指出，粒子包含本身周期性运动与周围场质周期性交换两方面，粒子之间交换需要同步才能有效地交换作用或相当于驻波波节的允许轨道上运动才是稳定的，即单一原子壳层粒子轨道是一定的。粒子间存在能量差或交换能ΔE。粒子间不仅有相位、方位差异，而且还存在频率或质量差异，使ΔEΔt≥h/2π。可解释为同类粒子因质量差异与粒子周期性变换和交换差异，即量度具有统计性质，使得能量与时间不能同时测准的或者交换能与交换时间成反比 h/2π≤ΔEΔt≤m(c&sup2;-υ&sup2<IMG src="http://www.xjtust.com/bbs/images/smilies/wink.gif">Δt=(hν。-hν)Δt 此式是微观粒子交换特性普遍公式，是矛盾等价原理代表式，也是电磁作用、强作用、弱作用统一表达式。宏观引力由于质量太大，交换时间近零。 宏观运动与微观运动间的关系矛盾，大体有三种类型，一种类型为微观运动、特性、结构是宏观运动、特性、结构的最小单位，如分子特性是该分子组成的宏观物体特性最小单位，或宏观波动动状态是微观周期性变换运动的同步状态。另一种类型为微观运动、特性、结构是宏观运动、特性、结构的有机组成部分，如微观生命细胞或器官是宏观生命体有机组成部分，或机械零件是机器的有机组成部分。再一种类型为宏观运动、特性、结构状态是微观运动、特性、结构的统计分布的某种平均状态、调整状态、测不准状态等。实际上最后一种宏微观间关系最为普遍、最为广泛、最为重要的类型。 《涡旋再论》所指出的统计分布式 ni=1/(e&sup((E-χ)/kT)+δ) dn(E)=dE/(e&sup((E-χ)/kT)+δ) 其中ni粒子数几率密度，E为粒子能量，χ为化学势，即元素递换传输趋势，T为温度，δ可取0、1、-1分别表示三种统计分布。当χ=0，δ=0时，为麦-玻的热力学分子不规则运动统计。当δ=1时，为玻-爱具有整数自旋的对称波函数，如光子或某些原子核等的统计。当δ=-1时为费-狄非对称波函数，如壳粒子、质子、中子等统计。如温度是分子动能平均值，原子量是元素原子质量平均值。 参考资料： 1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版 3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版

wanghonghe 发表于 2007-6-12 09:26

整体公式

借光请援助王宏核推广整体公式认识
整体公式开辟了新科学趋势www.96385.net3.cn知详情。现代科学发展是纵横联系，涉及不同专业协作，势必解决科学整体公式数据认识计算。科学家预测整体公式是未来数千年之后人类获得新科学的认识，可能解决整体公式认识。王宏核获得整体公式也就是说，不了解整体公式认识从事科研将被淘汰。

hunter_009 发表于 2007-6-12 12:09

这样的文章最讨人烦了,借着一点科学的思想在那里鼓吹,实验又检验不出来.太玄了

bobwatson 发表于 2007-6-14 10:07

玄学是一门古老而年轻的学问．

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