期刊-2014-03

万力之源

文刘泰祥

2014年03月01日

  近代物理学认为,自然界存在四种基本的相互作用:引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。并认为4种基本相互作用是统一的,目前物理学家们正在为此而努力。
  1.爽子场及其内部应力
  涡运动理论认为,涡旋是一群绕公共中心旋转的流体微团,它是涡量聚集的涡结构,称作一个涡量场(童秉纲,尹协远,朱克勤《涡运动理论》)。爽子流体形成的涡量场简称爽子场。爽子场可分为无源场和有源场,前者本质是一种诱导场。
  为了避免奇异性问题,涡运动理论中引入了涡核的概念。实际上单爽子涡环就是线涡模型中的涡核,它是爽子场自诱导运动产生一个子涡的涡核。这个涡核在系统相对论中被定义为cn粒子,相应地,这个子涡称作cn粒子的涡量场,简称cn场,它是一个有源场。

  cn场的场极呈对称分布,这样的场称作极性场,如图1a所示。与之相对,由若干N极和S极的子极构成,且不同极性的子极呈相间均匀分布,这样的场称作中性场,如图1b所示。本质上看,中性场是一种极性耦合场,即极性场的一种特殊形态。
  爽子流体是应力张量σij为各向同性的流体,即:σij=-рδij。其中δij是Kronecker Delta,р是标量,称为压强(冯元桢《连续介质力学》)。换言之,cn场中某点在任意方向上的应力张量σij可表示为:
  σij=-р
  爽子流体等价于恒温理想气体,根据理想气体状态方程,用爽子密度(即空间密度)ρ代替气体质量密度,cn场中某点的应力强度р可表示为:
  р=kρ
  其中k为爽子流体的应力常数。由于空间密度ρ恒大于0,即有р>0,因此物质世界是一个严格的正压系统。
  2.cn粒子之间作用力的复合力性质

图2 两个cn粒子的偶合体


  图2是相互耦合的两个cn粒子的剖面示意图。凝聚在一起的两个cn粒子的耦合涡环,是以两cn粒子为涡核的涡量场,耦合涡环的应力作用表现为两cn粒子之间彼此牵引的作用力,称作耦合力Fq。Fq可表示为:
  Fq=∫p×dsq
  其中sq为耦合面。另一方面,两cn粒子的独立涡环相互挤压形变,形成一个剪切面sr。在剪切面上产生彼此排斥的应力作用,称作剪切力Fr。Fr可表示为:
  Fr =∫-p×dsr
  两cn粒子之间的作用力F是Fq与Fr的合力,即:
  F=Fq+Fr
  sq、sr和p均随粒子间距r变化而变化。当两粒子处于稳态时,r=rd,Fq=-Fr,这时粒子受到作用合力F=0;当粒子间距增大或减小时,sr会相应减小或增大 ,从而两粒子之间表现出引力或斥力作用。这可以解释“渐进自由”的性质。

  3.作用力的统一与万力之源
  系统相对论认为,一切物体归根结底都是由cn粒子构成,所有场归根结底都是由cn粒子的场演化而来。
  引力是指中性场之间的相互作用,电磁力是指电子或原子核的耦合极性场之间的相互作用,核力主要是指原子核中质子中性场之间的相互作用,弱力是指处于共振态的原子核表面核子的较弱的核力。作用力的长程或短程性质是由它们的场源半径(即场强衰减步长)所决定的。
  可见,物理学上的四种基本作用力并不基本,它们本质上都是爽子场之间的耦合力与剪切力的合力。从本质上看,爽子场的内部应力是万力之源。                                                         责编/庞贝
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