物性论与相对论

追风者 · 发表于 28.12.2005 12:30:17

晕，这是要作什么啊，讲座？

chenshuxuan · 发表于 1.1.2006 12:39:00

基本粒子基础问题应用 陈叔瑄 对称性结构趋势是趋匀平衡原理的重要部分，是均匀、平衡、对称趋势三大类型之一，而趋匀平衡原理是《物性论》三条最基本原理之一。对称性结构可以分成点、线、面的对称体生成生长趋势，如动物以面对称生长趋势为主，植物以线对称生长趋势为主，无机物则以点对称生成为主，并往往生成为近球形体、竖椭球、铁饼等形体。天体、粒子等多半是近球形对称体，它们都是涡旋运动中形成的，因此中心点实际上是涡旋平面与涡旋轴线交点，可以说涡旋体是点、线、面对称分布，再加上中心点运动，构成更复杂对称结构方式。特别元素原子包含各种数目和分布的壳层粒子，对称趋势，涡旋面对称使其上下公转壳粒运动分布趋势，轴线对称是前后左右四个方位分布趋势，即外层8个分布趋势虽然各壳粒量子数不同。平衡时，核心质量愈大，交换壳粒数愈多，即壳粒数与原子质量大体成正比，以使元素原子核壳间交换平衡，之所以“大体”是因元素原子质量统计性。 最外层壳粒数多少与化学性质密切相关，按原子壳粒数目和分布来分类的，每一类为一化学元素。如外壳层稳定地分布一个壳粒的原子为一类，即为氢元素；外壳层稳定分布二个壳粒的原子为氦元素等等。典型的原子核与壳层粒子电磁交换作用，而原子核集中了绝大部分原子质量，运动重心在原子核上，壳粒绕核运动。微观粒子交换频率较窄较单纯，壳粒绕原子核交换频率相等或整倍数所在位置或运动的轨道上才能有效地同步交换，即定态波函数或交换场质所构成驻波的波节的轨道上运动，表示为位能。壳粒所处原子中状态可以用四个量子数描述，主量子数用来描述基本壳粒轨道，副量子数用来描述谐壳粒波纹轨道量子数，自旋量子数用来描述面对称趋势，磁量子数用来描述壳粒轨道相对原子核轴上分量，如《原子壳层新论应用》一文所述。而原子核和基本粒子（称变子更确切）则在本文论述。 一、基本粒子或变子原理 《论基本粒子基础问题》一文中已经指出原子核是涡旋运动椭球状的质量由外往里增大的微涡旋或粒子分布，核心部分是重粒子“质块”，氦核、中子、质子等，质量相近或整数倍，只在相邻粒子间交换（介子）的短程强作用，各重粒子都有机会涡旋趋心运动而互相挤压，挤压中粒子没有被抛出，为稳定原子核，否则为不稳定放射性元素。原子核的边缘分布着轻粒子，它与重粒子间是较强的电磁作用，但比重粒子间强作用弱百倍左右。轻粒子间交换（相当于中微子的微子或微量子）是弱作用，又比电磁作用弱若干个数量级，它往往伴随着粒子衰变而出现的现象。重粒子还有介于氦核与质子间的若干种超子，介于质子与轻子间若干种介子，即使轻子也不是单一种的，称为原子核内外不同交换方式是其不同（强、弱、电磁）相互作用组合结构原理。 任何粒子都是涡旋体或涡旋体组合，如原子核、原子、分子都是涡旋体或涡旋体组合，涡旋体间组合靠交换作用而相互联系的。原子核靠重粒子间强作用、轻粒子间弱作用、轻重粒子间电磁作用相联系的，原子、分子靠电磁作用场质相联系的稳定粒子，它们作用都是靠不同方式交换产生的作用。粒子有涡旋运动就有螺旋式物质流动，相当于加速的电场质旋转并形成中心轴向一端螺旋线辐射且向另一端收取，以形成闭合磁场，从而粒子通常具有磁性及其两极。涡旋体组合粒子内通过交换联系成体的，当其分离或破裂时，便会出现交换不平衡的碎片粒子，这类粒子通常具有暂时带电性，并在趋于平衡过程中衰变或生成中性粒子或被原子、分子所吸收，中性粒子具有磁性，找到磁感应或磁感光材料，将成为观察中性粒子的设备的基础。称为粒子或原子或原子核存在自旋、磁性组合及其破裂生成电的暂态性原理。 自然放射性元素或人工轰击原子核破裂产生一系列碎片，即所谓“基本粒子”或变子，在趋向结构对称和交换平衡中衰变成量子或中性稳定粒子或被其它原子、分子吸收的过程。光量子是稳定物质中最基本粒子，这在《物性论》中已经提到了，因为光量子只有平动能和周期性变换能构成总能的最单纯的稳定粒子。其它任何粒子除存在平动能和周期变换能外，至少还存在自旋能和交换能等各种能量，即存在其它运动方式并形成复杂的结构，甚至是不稳定的粒子。不稳定粒子种类繁多，有的带电性，有的衰变成其它粒子，如《论基本粒子基础问题》一文所述。对于带电粒子周围交换不平衡场物质，在平衡趋势中最终被实物吸收或转化为中性粒子或量子。任何带电粒子径迹都是有限长度。称为基本粒子或变子是核碎片及其对称平衡趋势而衰变为稳定粒子过程原理。 能量较大的光量子冲击铅板中壳层粒子，分别产生正负电子，高速量子制动减速构成浓缩性正电子，壳粒子被冲击加速构成弥漫性的负电子。又由于光量子束冲击铅板时不仅打出壳粒子而且释放出光量子，再去冲击铅板下层或另外铅板，形成大量粒子，即所谓簇射现象。当两类带不同电粒子相邻时，互相加速，达到光速时则转化为光量子，即所谓湮没现象。可见量子与带电粒子本质都是物质，具有内在同一性，可以互相转化。正反粒子是相反运动状态的粒子，正反物质是相反运动状态物质。它跟原子核壳分离，原子核重粒子趋心运动挤出的或轰击中破碎的，甚至即使存在夸克等粒子所引起的衰变或变化等现象，一起属于基本粒子或变子，都是原子核碎片。它们都属于衰变过程原理的现象之一。 二、粒子量度问题 目前基本粒子观察、量度、实验主要工具是电离室、威耳孙云室、照相核乳胶法、气泡室、盖革计数器、正比计数器、闪烁计数器等。不管计数器，还是电离室所测量观察的是带电粒子数目强度和运动轨迹，其中猜测计算成份很大。就是设备庞大各种加速器，所观察测量的仍然带电粒子，对于中性粒子测量观察无能为力。实际上现有粒子实验设备都没有证明电是永久性，倒是观察到的都是带电粒子轨迹有限长度，甚至沿着螺旋线逐渐缩小轨迹运动，最后消失，本来就是电暂态性的证明。要进一步证明，可以通过加速器进行的。《物性论》断言：任何带电粒子都不可能加速到光速，达到光速时便全部转化为光量子或其它场物质。 粒子内外不同交换方式是其相互作用原理、粒子磁性和电的暂态性原理、基本粒子的原子或原子核碎片及其衰变过程原理等构成粒子物理的基本原理。这三条基本原理可否解释粒子物理基本现象？粒子物理重要现象有放射性元素自然衰变、原子核裂变或聚变爆炸、原子核受轰击破裂、粒子运行轨迹、粒子电或磁性、粒子共振态等现象应能够用这三条基本原理给予解释。如果交换是能量子交换，所不同的是交换频率、强度、速度、成分和不平衡程度等不同。那么介子、量子、微子是重粒子间、轻重粒子间、轻粒子间的不同交换能量子。对中性粒子又如何测定，而且电的可变暂态性，因此用电子伏特测定粒子能量是不全面的也不可靠的。不如直接用质量和变换频率测定粒子能量，但目前尚无可行量度工具。 粒子或量子周期性变换，使其运行的途径上状态具有波动性。大量同类粒子或量子同一方向运动而相位与方位是随机的，它们之间处于不同步的不相干状态。但入射到光滑介面时，动能改变量ΔE愈大，与介面交换所需时间Δt愈短，反之动能改变量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，使它们处于同步运行状态。粒子和量子交换特性公式可能成为量度重要依据。 同类粒子或量子运动周期性变换和波动性运行，在介质中动能周期性变换，其改变量愈大，交换时间愈短，反之能改变量愈小，相应交换时间愈长，它跟介面作用情况一样。而粒子之间交换情况类似，质量愈小所需交换时间Δt愈长。由于粒子比量子除平动和周期变换外还有其它能量，因此交换特性公式为 h/2π≤ΔEΔt≤m(c²-υ²)Δt=(hν。-hν)Δt 此式是微观粒子交换特性公式。粒子（相对量子）间不仅有相位、方位差异，而且还存在质量、频率等差异，使ΔEΔt≥h/2π。它是微观粒子作用和量度基本依据。宏观物体质量m大，相应能量ΔE非常大而作用时间非常短，几乎瞬时发生的Δt≈0。光速时，表示不相干。 微观粒子不仅具有周期变换，还具有周期交换，而ΔE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，而交换时间Δt愈长，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，质量大交换作用强而交换时间短。弱作用产生于轻粒子之间交换，质量小交换作用弱而交换时间长。电磁作用产生于重轻粒子之间交换作用，质量和交换时间介于两者之间。这样可将三种作用统一于交换观念之中，而万有引力属于涡旋运动浓缩质量引起的作用，它只有与电磁辐射合起来，才可以看成另一类交换的方式，对于微观粒子交换强度太小，可略去。如下表所示 相互作用类型（交换）强度比值（交换）特性时间（秒） 强作用 1 10&sup-23∽10&sup-22 电磁作用 1/137 10&sup-20∽10&sup-18 弱作用 10&sup-14 10&sup-10∽10&sup-8 交换特性公式的三种类型可分成：粒子入射介面交换作用所引起的相位调整；形成上述强、弱、电磁三类作用；粒子之间交换作用因质量（包含交换频率、相位方位）等差异使交换存在一定宽度，相应引起的同元素原子线光谱存在一定的宽度，成为交换特性统一表达式。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 2πě²/hc=μce²/2h ě²=μc²e²/4π 其中ě可以看成电磁交换荷或称电磁交换荷。 三、基本粒子或变子应用 原子核碎片所构成的粒子往往产生相反状态，如浓缩性粒子与弥漫性粒子，前者带正电，后者则带负电的正反粒子。可见正反粒子就是指运动或结构相反状态的粒子，常常出现在原子核破裂的碎片上。而反物质实际上是正（通常）物质相反运动状态或相反周围场质状态或相反结构状态而已，仍然是物质的另一种形态，都是物质。跟原子应用情况类似，基本粒子或变子的应用主要是宏观的应用，单一粒子应用意义不是太大，只在物质结构研究中开展设计一些观察实验，如加速器之类设备进行某些观察实验。而主要应用是宏观的放射性元素衰变应用、原子能应用、碎片电磁性能应用等。 1、放射性元素应用 轻元素氢、氦等多半在宇宙中微涡旋运动中生成的，而且宇宙条件大体接近，生成质量相近的氢、氦元素。外围壳粒愈少的元素原子愈易生成，从而在宇宙中丰度愈大。外围无壳粒的中子和外围一个壳粒的氢元素最多，其次是外围二个壳粒的氦元素，这可以从太阳光吸收光谱中观察到的。中子由于没有外围壳粒跃迁，在吸收光谱中观察不到的，宇宙存在大量中子只是一种预测。重粒子或重元素主要来自于星体或地球内部微涡旋运动中生成的，如地球表面重元素主要来自地幔，而且愈深层地幔所形成原子愈重。靠近地面的地幔主要生成较轻元素，如碳、氧、氮等元素，并逸出地面，形成地面大气圈，氧与氢化合生成水，并逐渐构成水圈。其它星球内部条件不同于地球，很难生成跟地球完全一样的大气圈和水圈。 地幔下层生成的元素原子经过生成氧而易化合成氧化物，近地壳冷却，并构成矿石，留存地面，使地面具有丰富的氧化物，如最丰富的氧化硅，其次氧化铝、氧化钙等。特重元素原子多半在地幔深层高温微涡旋形成的，它们化学性质区别不是太明显，而物理性质却有很大差别，有的构成了放射性元素。放射性元素到地面经历中上层地幔，并跟其它氧化物混合在一起，构成地面矿藏。不同的放射性元素稳定性不同，放射的衰变半衰期不同，可以利用这个半衰期测量矿藏生成寿命。有人用此估算地球寿命，那会偏短，至多只能作为参考，不可信以为真。 放射性元素铀、镭、钚等可放射出带正电的氦核α粒子，带负电β轻粒子，γ射线，这证明原子核包含氦核、质子、中子等重粒子质块和边缘β轻粒子，及其交换粒子γ射线构成的，并非纯粹质子和中子组成的。不同放射性元素衰变半周期不同。放射性同位素的原子是质量差别较大而壳层粒数和分布一致的同一元素，但由于核质量过大，内外交换处于不平衡、不稳定状态而易在核粒子趋心运动中放射出粒子，即衰变。利用这类衰变的放射性，混在正常元素中，在生命体内交换递传或运行中观察生命的过程。 2、原子核应用 原子核质量主要由原子核涡旋体质块或重粒子，即核子质量构成的，质块质量大体相近，相当于氦核、质子和中子，实际上质子与中子只是同位旋（自旋与磁性方位异同）相反的同类粒子，且忽略轻子质量。独立的质子和中子质量平均值是一定的。但元素平均原子量与其按质子和中子数质量和，并不完全一致，两者之差的质量亏损称为结合能。结合能愈大，原子核愈稳定。还可以用结合能对粒子数之比表示为每个核子平均结合能，称原子核的比结合能。核力或强作用是介子交换来实现的，核子交换时间不超过 ΔEΔt≥h/2π 中的Δt，ΔE=mc²中m为交换介子的质量。 当原子核之间或原子核与粒子之间相互作用或碰撞时，就会发生变化，而变化的前后首先质量或总能保持不变，即物质不灭性与能量转化守恒性。可表示为 A+a→B+b 或A(a,<img src='style_emoticons/<#EMO_DIR#>/cool.gif' border='0' style='vertical-align:middle' alt='cool.gif' />B 其中A为变化前原子核质量或总能，a为变化前粒子质量或总能，B为变化后原子核质量或总能，b为变化后粒子质量或总能。如果变化前后还有吸收或放射热量等能量Q，那么上式再加上±Q，有时还要经过某种暂时过渡状态原子核C° A+a→C°→B+b±Q 在碰撞中通常没有加外力或外力矩，这时变化前后动量和角动量也保持守恒的。 核粒碰撞前后除了最基本的质量、能量、动量、角动量守恒外，重粒子总数目也是守恒的，这是因为原子核内外层不同质量密度分别形成微涡旋的重粒子与轻粒子，重粒子不是轻粒子组合，所以重粒子不能被击碎成大量轻粒子。重子数守恒进一步验证原子及原子核涡旋结构。与原子核及非轻粒子涡旋运动有关描述参量还有同位旋、同位旋分量，奇异数等，与对称趋势有关的参量有偶宇称、奇宇称等，与交换平衡趋势有关的参量有电荷等。它们都在粒核碰撞或原子核被击碎时，一定条件下产生的不变性或守恒性，以解释某些原子核或基本粒子现象。 放射性原子核除自行衰变外，在一定条件下产生裂变或聚变链锁反应。只有元素周期表末端的重元素的核才有可能发生核裂变反应。由于重元素原子核质块或重粒子多，并在趋心挤压过程中易抛射出重粒子，再去轰击周围原子核，使其成为碎片和一些中子之类重粒子。只要体积足够大，这样轰击连续进行下去，形成链锁反应，最终发生爆炸。产生链锁反应所需要的最小体积的质量称为临界质量。原子弹就是利用两个小于临界质量放射性元素，需要爆炸时，用普通炸药爆炸冲击使其合并，超过临界质量而爆炸的。轻核的放热聚变反应是核反应的特殊形式，它在超高温（107~109K）下有效地进行，反应中放也大量热量，又称为热核反应。 3、粒子特性应用 粒子带电性虽然是暂态的，在真空中有限时间或运行长度里仍然非常有效地作为电子射线等来使用，如示波器、电视显像管、电子实验设备等。金属体原子外层壳粒联结较松懈，通电加热壳粒易脱离开，并构成暂时带电性，只要外加一定电压便向正极移动，形成射线，打击荧光屏，便可发出光，适当控制和材料组合，如控制三组电子枪和相应荧光粉点组合的屏，可产生彩色图案。 粒子比量子除平动、周期变换之外，还具有自旋、周期交换、磁性、电性等运动状态，其在加速器中加速，平动运动增大，周期变换、交换、电性也会有所改变，变换跟平动一样增大，交换和电性减少。两个加速粒子碰撞，在一定条件下，可能产生共振态粒子等，这证明粒子周期性变换在运动的途径上刚好处在频率整数倍，相位甚至方位相同或相反时，可以产生共振态粒子。实际上是对粒子存在周期变换运动的证明。原子核碎片在加速器中加速不可能无限制进行下去，加速到一定程度必然转化为量子或场物质状态。任何加速到光速或极限速度仍然保持带电性状态粒子，都是对《物性论》电理论的否定。 核磁共振可以观察到核粒子的自旋和磁场现象。它实际上证明了粒子存在自旋和磁场。中性粒子是涡旋体，通常具有磁性，必需找到磁感应或磁感光材料，作为设计发明观察测量中性粒子设备基础。如果设计成功，不仅证明《物性论》涡旋理论正确性，而且在人们面前真正打开了基本粒子世界的。 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年月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年月12月出版 3、《思维工程=人及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 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

chenshuxuan · 发表于 3.1.2006 08:24:55

原子壳层新论 陈叔瑄 光和光谱是了解天体状态的基本途径，也是了解元素原子结构的基本途径，而且光谱扩大到射电领域、红外领域对天体状态具有重要意义，同样地光谱扩大到紫外线和Ｘ射线、γ射线等，再加化学性质和物理性质，对元素原子研究也具有重要意义。按现有原子结构理论，认为原子由电子和带正电原子核构成的，而原子核又由带正电质子和中子构成的，电子绕原子核以稳定轨道运动。量子论又假定只能在允许轨道上运动，这些轨道用一系列量子数来描述，量子力学更进一步用原子核分布着电子云解释。这样，电子与原子核间是电场作用吗？如果是，电子绕核作加速运动，为何没有辐射电磁波而处于稳定圆或椭圆运动？又为什么电子只能在允许的轨道运动？如果是电子云，又为什么电的作用不会将其吸收到原子核中？这里涉及到一个根本性问题，即原子内究竟是不是固有电的相互作用？ 量子论和量子力学是在解释原子光谱和元素周期表化学性质而逐渐建立起来的，它避开了电作用问题，它也不考虑元素原子生成条件和过程。若按电是暂态性和粒子是涡旋物质浓缩质量而生成的，并在浓缩和弥散矛盾中构成交换而更进一步微旋化，生成更加浓缩和更深层的粒子，到了一定时候处于相对稳定状态。稳定的微涡旋系统也必定处于交换平衡系统和周期性变换稳定系统。元素原子是稳定的微涡旋系统，原子内原子核和壳粒也是微涡旋及周期性变换的稳定系统，因此原子、原子核、壳粒等都是微涡旋粒子，跟周围场质处于交换平衡状态。从而粒子具有平动、自旋、周期变换运动基本形式之外，还跟周围具有场质交换，这些交换是粒子联系的基础。电是粒子分离或破裂而处于交换不平衡的产物。 一、微粒涡旋 宇宙间连续场质各向平动的机会均等及其各向正反平动转化涡旋运动，形成了大量微涡旋浓缩状态的粒子。高速的粒子则构成量子，低速的粒子则构成实物粒子或元素原子。微涡旋同样可构成以同一角速度运动的核心部分和分离出不同角速度而绕核心运动的若干个环，每个环中线里外两侧多一个相反速度，并旋转浓缩成壳粒子。若绕核心运动的环逐渐被吸收而构成基本壳粒和绕其的新环，这些环又再浓缩成粒子，并跟基本壳粒一起绕核运动，这些粒子相对核以波纹路径运动，即一个轨道只有一壳粒。原子核与壳粒浓缩到一定程度，则要弥散，构成周期性交换，当其交换平衡时而处于相对稳定的运动状态。可见，物质涡旋运动生成微观粒子，从而微观粒子自然具有自旋和吸引质量趋势，它是自旋和引力存在本质。由于微观粒子稳定时必处于交换平衡或周期性变换状态，交换是微观粒子间相互作用基础，周期性变换是微观粒子波动性根源。 涡旋运动质量密度趋匀过程，使中心具有无限浓缩质量趋势，但中心质量密度不可能无限大，因此中心必定移动和往外弥散质量，构成粒子周围交换的正反流动场质，并使其微旋化成深层粒子。在正反流动场质交换中以浓缩流动为主要或主动方面，当两粒子场质叠加时，相邻一侧反向叠加有浓缩趋势，外侧同向叠加有弥散趋势，使两者互相靠拢或相吸，而且愈近趋势愈强，反之两粒子弥散流动也愈靠近愈强，即交换愈强或引力愈大，当两者平衡时两粒子则处于相对稳定状态。外侧周围场质交换实际上是这些粒子各自交换场质的叠加，因此质量愈大交换场质作用愈强，且成正比。相邻侧处于浓缩强于弥散并形成靠拢（引力）作用，使粒子绕其公共质心稳定轨道运动。可见，粒子或原子的自旋和公转是其生成的自然属性，称为粒子自旋和公转原理。从根本上解决微观粒子基本现象本质。 若两粒子质量差别很大时，较小质量粒子通常围绕着较大质量粒子周围运动或公共质心靠近较大质量粒子核心，且公共质心愈处于重粒子核心愈稳定。从而涡旋中心移动速度愈小愈稳定，随着中心速度增大而愈不稳定，壳粒与核间愈易脱离。壳粒与原子核趋心场质跟弥散场质处于平衡时，则处于稳定轨道运动。核心质量愈大能够实现交换稳定的外层微粒子数目愈多，以使公共质心处于重粒子内和交换平衡状态。外层各壳粒绕核运动轨道分布愈近里层和愈对称，质心愈处于核中心而愈稳定。因此元素原子壳粒总数与质量大体成比例，壳粒总是趋于先占满里层并处于对称性轨道分布基础上才往外占空轨道。由于元素原子是物质涡旋运动中核和环形成的，一个环只能一个粒子（多出个必在演变中浓缩在一起）及另外的环，即一个轨道或量子数只能有一个壳粒。 原子核外粒子统称为不同量子数的壳粒，壳粒数和分布不同则构成不同的化学性质和物理性质。稳定微旋粒子的外壳层粒子数具有决定性意义，从而同样壳粒数的稳定微旋粒子分成一类，每一类为同一化学元素，其对应的微旋粒子称为原子。元素原子按壳粒数和分布来分类，而壳粒数又决定其原子量的大小，因为原子量愈大表示微涡旋所浓缩质量愈大，相应构成的可能外层壳粒愈多。除氢元素外，其他元素原子量与壳粒数大体成一定比例，原子量愈大壳粒数愈多。同一元素原子量略有差异在于其形成环境条件、运动状态和分布状态、壳粒所处能级、核同位素情况等有关。从而在一定环境条件下同一元素原子量是统计分布的平均值。不同环境条件下的元素原子量略有差别，这个性质决定了原子光谱线的偏移和具有一定宽度。某些同壳粒数而原子量偏离过大的原子元素称为同位素。同位素的化学性质相同，但物理性质则可能存在差别。 宇宙中不带壳粒或带一个壳粒的微涡旋粒子最容易产生，且微涡旋带壳粒数愈少愈易产生。不带壳粒的实物粒子称为中子，带一个壳粒的微涡旋称为氢原子，带二个壳粒的微粒子称为氦原子。带三个壳粒以上的微旋粒子分别按已知元素周期表原子序即壳粒数来称呼这些元素名称。如外壳粒６个称为碳，７个的称为氮，８个的称为氧等等。在趋于对称性分布趋势中，除最里层分布２个壳粒为对称外，其他元素最外层８个象限各占一个壳粒的元素为最稳定，如惰性气体氖、氩等元素。不是８个的有趋于构成８个的趋势，即趋于分布对称性趋势。外壳层少于４个的易失去壳粒，以使外层布满８个壳粒，多于４个壳粒的则易得壳粒，以补充到８个趋势。外壳层少于４个壳粒的元素在结晶成固体时，外壳层易失去的壳粒常在固体中移动而易产生导电性。在物理性质上构成导体，称为金属性。易得失壳粒性更主要地体现在化学变化的性质上，因此在化学性质上排列成元素周期表，对了解化合物性质及其反应具有重要的意义。 元素原子的壳数按比例地对应原子量或原子能量，才能处于稳定的交换平衡状态。当该原子失去一个壳粒或得到一个壳粒都会使壳粒与原子核之间的交换失去平衡，并在趋于交换平衡中恢复原来壳粒数的趋势。在趋于对称性和交换平衡性的趋势矛盾，使壳粒在元素原子之间交换而化合成分子。原子结合成分子往往吸收或放掉部分能量，多数情况是放掉或辐射能量而生热，这个能量称为结合能。它与壳粒数对应的原子量相比是很小的。原子的壳粒离开要吸收能量，原子的壳粒回到原子核周围要辐射能量。原子的壳粒从较低能态跃迁到较高能态要吸收能量。反之壳粒从高能态跃迁到较低能态要辐射能量子。从而稳定的元素原子有一定壳粒数和处于最低基本能态和最佳的壳粒分布状态。 宇宙中微涡旋形成的不外高速的量子或低速的粒子，低速粒子的平动能对总能比很小，而主要体现在自旋能和部分变换能、交换能上，而自旋能具有向中心浓缩质量趋势，这种趋势使粒子互相靠拢或者产生引力，甚至构成新涡旋粒子，这些粒子成为形成天体前星云的物质基础。由于离具体天体远处宇宙空间环境条件大体一致，从而形成中子和氢原子质量也是大同小异，在此基础上由中子和氢原子对浓缩组合的新涡旋粒子也大体上相同，同类元素原子尽管质量有一定分布或大同小异，但可用统计的平均值表示其原子量。各个天体环境条件和演化历史情况不同，所形成元素原子丰度各不一样。即使同类元素原子量也略有差异，使得各个天体所取得同一元素谱线有红移和紫移，而且谱线宽度略有差异。地面元素既来自宇宙空间又为地幔所形成的，轻元素多半来自宇宙，中等或较重元素主要来自地幔不同温度和环境条件形成的。 二、微粒交换 粒子浓缩质量很易达到一定限度，并产生交换，即弥散质量与浓缩质量交错运动，浓缩质量愈大弥散过程愈快。若处于交换平衡则相应交换频率愈高。原子核质量较大相应交换频率也较大，外层壳粒质量较小相应交换频率较低，要使原子核与外层壳粒交换同步或稳定必需交换频率整数倍，即壳粒只有跟原子核交换频率整数倍的那些轨道交换才是强烈的或允许的。愈靠近核或能级愈低交换频率愈同步，从而壳粒愈处于原子核邻近的能级轨道上。称为粒子交换同步，即交换频率整数倍原理。交换强度是交换总量除以单位面积，交换总量又跟粒子质量密度成正比，如原子与原子核相比，两者质量相近而原子核体积小３个数量级，使原子核交换总量远大于原子，原子核的核子交换是强作用，远强于原子核壳的电磁作用。电磁交换跟粒子的交换频率和交换总量有关。 原子壳粒愈处于外层能级愈高或交换频率愈高在于原子核交换场质叠加上在其之内壳粒交换场质的交换频率，构成由里层往外层逐渐递增的能级，因此壳粒从里层往外层跃迁需吸收能量子，外层往里跃迁就辐射能量子。当里层空缺时则处于交换不平衡状态，立即从外层壳粒递补进去，以趋于稳定平衡状态。由于壳粒变换频率是交换频率的最低端，同样要求变换频率整数倍，即基本壳粒外壳粒相对核波纹轨道间变换频率整数倍，并反映在波长或动量整数倍上。实物粒子的交换频率是其内部微粒子交换频率叠加的结果，因此粒子质量愈大交换频率愈杂，实物由这些粒子一定交换方式联结组成的，其交换频率是这些粒子交换频率叠加而成的，交换频率更杂更大，相应交换能可用总能减去矢能或平动能表示。 微观粒子如分子、原子的内外相互作用就是电磁交换场质的作用，一个粒子跟周围交换的频率所对应的交换能量可由总能减去平动能等矢量能体现出来，即 Ｅν＝ｍｃ²［１－υ²／２ｃ²］＝ｍｃ²β²＝Δｈν 当低速时β≈1 ，交换能或交换频率与质量成正比。从而质量愈大相应地交换能或交换频率也愈大。粒子外交换场质本身实际上是周期性变换场质，并以光速运动，那么交换场质的交换频率、周期等于变换频率、周期，周期变换峰值空间距离或长度称为交换场质波长 λ＝ｃτ＝ｃ／ν＝ｈ／ｍｃβ²≈ｈ／ｍｃ 当β２为低速时λ的近似值。表明交换场质峰值间距或波长λ随质量增加而减少。如果波长λ线度小于物体的线度，那么其周围交换场质可以看成连续的。例如密度ρ＝2.7克／厘米³，质量ｍ＝1克的铝块，而该铝块体积或线度为 Ｖ＝ｍ／ρ＝１／2.7＝0.37厘米³ ι＝³√(0.37)＝0.72厘米 其中Ｖ为铝块体积，ι为铝块线度，相应交换场质峰值间距或波长 λ＝ｈ／ｍｃ＝6.626×10&sup-27／2.997×10&sup10 ＝2.21×10&sup-37厘米 表示铝块线度远大于其交换场质峰值阵面间距，达36个数量级。从而宏观铝块周围交换场质完全可以看成连续交换场质或场。 对于微观粒子的情况则完全不同，并作如下比较。对微观粒子，如原子壳层粒子（或电子或原子核）直径（或线度）为 ι＝0.5635876 厘米 ｍ＝9.109534×10&sup-28克 而其周围交换场质峰值间距或波长为 λ＝ｈ／ｍｃ ＝6.63×10&sup-27／9.11×10&sup-28×3×10&sup10 　＝2.4271×10&sup-10厘米 表明壳粒周围交换场质阵面间距比壳粒线度大3个数量级，即近2000倍。这时微观粒子周围交换场质构成了一阵阵不连续的交换场质锋值阵面。 粒子周围交换场质峰值间距决定于粒子质量的大小，质量愈大间距愈小，也就愈密。氢原子核质量若是壳粒质量的1838倍，从而原子核交换场质峰值阵面较壳粒阵面密1838倍，而两者构成稳定交换主要决定于交换阵面较疏的壳粒。原子核只能在壳粒峰值阵面整数倍而又刚好是原子核峰值阵面上的那些轨道才有可能稳定的同步运行。由于微观粒子通常是呈橄榄形或近棒形，加上原子核是移动的，从而峰值阵面是沿着橄榄形或竖椭球的阵面或者稍为变形的阵面上的轨道。每个轨道都必需满足壳粒与原子核的整数倍的交换场质峰值间距，若壳粒外还有粒子交换且绕其运动则构成相对核波纹轨道运动，且交换整数倍（或波纹整数倍）才是微观粒子允许轨道。表明微观粒子场质交换所构成的轨道不是任意，而是某些允许能级的轨道。这就是壳粒运动量子化本质所在，也证明了为何原子壳粒只能在允许轨道上稳定地运动。 同类元素所形成的环境条件不同，其原子量略有差别，甚至偏离。也就是核外周围壳粒轨道略有差别，甚至偏离。从而壳粒跃迁所辐射的量子能量略有差别，甚至偏离。前者引起光谱变宽，后者多半在其它星球上的相应条件形成的，并产生光谱红移或紫移。同类元素众多原子的壳粒轨道具有统计性质，所辐射同一谱线也具有统计性质，使谱线变宽。不同元素的原子核质量差别很大，它跟中子和氢原子整数倍有关，其周围的交换场质峰值间距较氢原子小而密，其跟壳粒交换的波阵面或轨道决定于壳粒。从而所有最外层壳粒相同原子周围壳粒轨道形式、性质、分布与氢原子类似。正是这个原故，使得同元素的各原子绕原子核的壳粒轨道有一定偏离或分布，实际上并非各个原子核周围没有确定轨道的电子云，而是各个原子的壳粒都有确定运行轨道，只是原子量偏差，使各个原子壳粒轨道稍有差异，宏观上就出现一定的统计分布。 物体间接触作用实际上是能量变换、交换、递换运动。两个物体间隔空间相互作用，必定以某种形式交换能量，通常以能量子传递来实现能量交换的。这个充满空间的传递能量子物质称为场质，相应的空间称为场。实物周围的基本物质形态是交换场质而场质是物质高速运动形态。可见，不管接触作用还是间隔作用都是能量变换、交换、递传的结果，也是作用与反作用总是同时存在的反映。若外层壳粒离开原子，立即出现交换不平衡。核心粒子因失去壳粒或失能量而具有空穴属性，即具有再填补壳粒或加速浓缩趋势，称为带正电状态。得壳粒物体或壳粒具有再失壳粒或加速弥散趋势，称为带负电状态。带正负电粒子靠拢，加速失去电性或空穴填补上壳粒而处于交换平衡状态，即所谓中和。 每个实物粒子都在跟周围场质的交换或周期性变换能量中存在的，而且粒子质量愈小或速度愈快波动性愈明显，波长愈大于粒子线度。量子或壳粒离开原子核的状态、时间都带有随机性，从而量子或壳粒所处的相位和方位都带随机性。但量子或壳粒打在晶体表面或边缘上，所处相位和方位各不相同，即速度（动能或动量）或角速度（自旋能或角动量）状态各不相同。若量子或粒子总能在介面或边缘作用不变性，即总的变换或交换能量一样话，动能改变量愈大，相应地作用时间间隔愈短，其乘积为恒量 △Ｅ△ｔ＝△ｐ△ι＝ΔＮΔθ＝ｈ 其是粒子各个瞬时能量（动能）改变量不一样，从而滞留表面作用时间不一样，相应结果是对微观粒子间周期性相位和方位起了调整作用，称为相位调整关系。它等价于海森伯测不准关系式。由于量子力学粒子假定为没有大小和形状，更没有状态变化的质点，只好用能量和时间不能同时准确测量解释之。 三、波动方程 粒子在空间运动过程状态是周期性变换的，从而粒子在空间状态可以用波函数来描述，频率和波长对应着交换能（相应能量）和变换能（相应动量）。元素原子是原子核与壳粒交换平衡的系统，壳层粒子运动状态可以用定态波函数来描述。按涡旋生成原子观念，原子结构像太阳系，如果行星椭圆轨道运动，那么绕行星运动的卫星相对于太阳是绕太阳波纹状轨道运动。微观壳粒绕原子核也是一系列椭圆和波纹状运动轨道，不同之处在于必需在交换频率或波长整数倍的允许椭圆和波纹轨道上才能稳定地运动，并可用量子力学波函数的主量子数（或径量子数）和轨道量子数（或角量子数）来分别描述。可见，壳粒在原子中运动不仅跟其交换场质叠加整数倍有关，还跟壳粒本身周期性变换运动有关。 若用定态波函数或波动方程表示原子核外壳粒层状态，而波函数的频率和波长都应跟壳粒交换能和动量的量子化参量有关。粒子波函数的频率跟粒子的质量成正比，波函数的波长倒数也跟粒子动量成正比。当波函数频率和波长倒数用粒子能量和动量代入时，这个波函数就变成了粒子状态的函数。但由于同元素原子间质量存在略有差异，使得波函数具有统计分布性质，这是宏微观之间的一种基本关系。对于粒子群来说波函数平方表示该状态的粒子数密度或能密度总和，但对单一粒子来说状态波函数的平方或共轭乘积表示该粒子在相应能状态出现的几率密度。单个粒子波函数是能量状态函数 ψ(t,ι)=ψie&sup-i2π(νt-ι/λ) =ψie&sup-i2π(Et-pι)/h 其中Ｅ＝ｈν、ｐ＝ｈ／λ。 为了进一步建立非自由粒子的波函数，作些数学变换。为了方便起见，设ｐ在ｘ上分量，ι用ｘ分量表示 （－ｉｈ／２π）δψ／δｘ＝ｐｘψ （－ｉｈ／２π）δψ／δｔ＝Ｅψ 将ｘ坐标轴推广到整个坐标系，且对自由粒子Ｅ＝ｐ²／２ｍ，对于非自由粒子Ｅ＝ｐ²／２ｍ＋Ｕ（ｒ），即多了一项位能，而且定ｐ２＝－ｈ²△算符代入则波动对于时间关系可忽略的稳定状态粒子定态波函数及波动方程可改写成 （－ｈ²／２ｍ）Δψ＋Ｕ（ｒ）ψ＝Ｅψ （ｈ²／２ｍ）Δψ＋［Ｅ－Ｕ（ｒ）］ψ＝０ 其中Δ＝δ²／δｘ²＋δ²／δｙ²＋δ²／δｚ² 波动方程还可采用圆柱坐标表示，其算子和波函数分别为 Δ＝δ²／δｒ²＋（１／ｒ²）δ²／δφ²＋δ²／δｚ² 及波函数ψ（ｒ、φ、ｚ） （ｈ²²／２ｍ）Δψ＋［Ｅ－Ｕ（ｒ）］ψ＝０ 表明原子核外壳粒的轨道状态的波动方程。 若用球面坐标表示，则算子Δ为 Δ＝（１／ｒ²）（δ／δｒ）（ｒ²δ／δｒ） ＋（１／ｒＳinθ）（δ／δθ）［（Ｓinθ／ｒ）δ／δθ］ ＋（１／ｒ²Ｓin²θ）δ²／δφ² 球面波函数坐标轴变量改为ｒ、θ、φ等，波函数为 ψ（ｒ、θ、φ）＝Ｒ（ｒ）Ｙ（θ、φ） ＝Ｒ（ｒ）Θ（θ）Φ（φ） 其中Ｒ（ｒ）为波函数中径向函数，Θ（θ）为球谐函数或为轨道函数、Φ（φ）为方位函数。代入波动方程，可写出径向波动方程，且设球谐波动方程已量子化 Ｙ（ι）＝ｈ²ι（ι＋１）／２ｍｒ² （ｈ²／２ｍｒ）δ²ｒ（Ｒ（ｒ））／δｒ² ＋［Ｅ－Ｕ（ｒ）－Ｙ（ι）］Ｒ（ｒ）＝０ 通过波函数变数分离法来解方程，Φ（φ）取任何不引起任何的变化且要四项加起来仍然等于零，只有第三项 Φ=Ae&sup-im 将数值代入波动方程又可得以几率等一的归一化条件的解，其Ｌ≥｜ｍ｜为正整数和ｍ为小于Ｌ的正负整数，即Ｌ为０、１、２……（ｎ－１）及ｍ为０、±１、±２……±Ｌ。如果原子壳层是以不同ｒ处上分布着交换场质整数倍的竖椭球的面，这些面可由波动方程中ｋ／ｒ＝Ｕ（ｒ）为交换场质中壳粒的位能，它跟原子核距离ｒ成反比，Κ与原子核质量或交换总量和壳粒交换有关的量 Ｅ＝－２π²Ｍｋ／ｈ²ｎ²＝－Ｒ’ｈｃ／ｎ² 其中取ｒ²＝ｎ²，且ｎ＝１、２、３……。表示从里到外壳层交换整数倍的椭球面，等价于量子力学的主量数。而Ｌ表示壳粒在波纹轨道上运动的状态变换频率（波长数）的量子数或整数倍，即Ｌ＝０、１、２……（ｎ－１）等。ｒ＝ｎ的值愈大，意味着整数倍交换允许的波纹轨道数愈多。ｍ为椭球面上轨道角偏ｚ轴的量子数，ｍ＝０、±１、±２……±Ｌ等，考虑到壳粒正反旋转，故角偏ｚ轴的量子数有正负值。考虑自旋的正反向，总的量子数还要增加。壳粒自旋和公转在外磁场用下，因其自旋的正反向和公转角速度不同，故以称磁量子数。 定态波函数和波动方程是微观粒子涡旋演化构成稳定元素原子壳层状态的描述方程。实际的解相当繁琐，而且不断引进某些附加假设才能不断扩大解释。为了解释元素的壳粒（或旧称电子）在化学周期律的意义，引进泡里原理和最小原理等。为了解释谱线宽度而引进海森堡测不准原理和几率解释等。对于一个原子系统来说壳粒只有在那些交换场质峰值间距整数倍轨道才是稳定的，从而波函数又可用于表达壳粒所在交换场质作用极强的轨道状态函数。由于各同元素原子质量略有差别，轨道也略有差别，对大量原子来说则具有统计性质，即波函数幅度平方或共轭乘积用来表达所处状态的粒子数密度或单一粒子出现几率密度。波函数统计性质决不是意味着单个原子的壳粒轨道不确定性，而各个原子的壳粒轨道是确定的，但大量原子间的原子质量存在差异，在宏观上原子壳粒轨道的一定分布及其平均值。 四、原子结构 交换场质中趋心运动是浓缩和弥散对立面的主要方面，从而交换场质叠加具有反向浓缩性质，而且交换场质叠加密度愈大，浓缩趋势愈强，使得两粒子相邻，其相邻一侧叠加趋心场质反向而具有浓缩趋势，而外侧趋心场质同相叠加而具有弥散趋势，这个趋势压粒子靠拢或相吸，愈靠拢的两粒子的交换频率整数倍愈小，即愈同步且能量愈小。表明粒子交换场质叠加，具有趋于能量最小值的趋势，即原子最里层的能级最低，从而壳粒趋于最低空能级的趋势。这个原理等价于量子力学的最小能量原理。可见最靠近原子核的壳层先被壳粒占据和愈低能级愈先被占据。从而任何多粒的稳定原子必然里层低能级的轨道先被壳粒占据，并逐渐往外层和高能级的轨道填补。 原子是涡旋体，其壳层的壳粒也是自旋和公转的涡旋体，在外磁场作用下，涡旋体周围切向交换场质具有磁性，受作用后运动轨道略变，从而出现光谱分离，这个现象称为磁场塞曼效应。由于涡旋体周围径向交换场质，在壳粒跃迁过程出现暂时不平衡或电性，在外电场作用下产生斯塔克电场效应。壳粒从外层往里层跃迁辐射量子,而壳粒从里层往外层跃迁则吸收量子。前者出现明线，而后者出现暗线。对于通过碰撞引起原子之间能量传递，使壳粒状态改变而暂时还不跃迁到原来状态，这时原子处于受激状态。有时由于原子量差异，使得外磁场塞曼效应变成更多条分离或分裂的反塞曼效应。同元素原子质量的差异分布是许多光谱现象的根源，如谱线宽度，谱线移位，谱线强度，外场作用下谱线分裂反常效应等。辐射原子数愈多所辐射谱线自然愈强或强度愈大。 微涡旋的原子外壳层形成是单个壳粒与原子核交换场质峰值间距整数倍椭球阵面及其允许椭圆轨道（或波纹轨道）而确定的，从而每个轨道只允许一个壳粒。因为壳粒是由涡旋环形成的，在同一环上多粒子必在运动中结合成一粒子，才能处于稳定状态，否则处于不稳定或交换整数倍所构成能级和轨道完全不同。这个称为壳粒生成原理等价于量子力学的泡利不相容原理。这样各个壳层ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐ、……等都有个最多轨道数或最多壳粒数。在给定的壳层中ｎ是一定的，如ι的可能数值是从０、１……到ｎ－１共ｎ个，加上正负为一倍，对给定ι值，ｍ的可能数值－ｌ，……０……到ι共有（２ι＋１）个，从而给定的壳层最多壳数为 ｚ＝∑（２ι＋１）²＝２ｎ² 可见原子内具有主量子数ｎ的壳层内壳粒数目不会超过２ｎ２个。 最里层ｋ（ｎ＝１），最多只有２个壳粒。Ｌ壳层（ｎ＝２），最多只有８个壳粒。Ｍ壳层（ｎ＝３）多只有１８个壳粒。以此类推，Ｎ壳层最多３２个，Ｏ层最多５０个等等。将各壳层的壳粒数分布列在元素周期表中，第二周期从ｋ＝２，Ｌ＝８填满的氖开始，由０到７增加Ｍ层，继续填满Ｍ层而构成了长周期，最外层填满８个就进入四周期。零族惰性气体：氦、氖、氩、氪、氙、氡等，壳层装满８壳粒且分布对称性，因此不跟其他元素化合的惰性元素。最外层一个壳粒的有氢、锂、钠、钾、铷、铯等碱金属元素，其易失最外层壳粒，而具有金属性，易跟氧化合成氧化物，称为碱金属族元素。最外层２个壳粒的有铍、镁、钙、锶、钡、镭等碱土金属元素，也易失最外层壳粒，具有金属性，称碱土金属族元素。反之最外层七个壳粒的卤族元素氟、氯、溴、碘等和最外层六个壳粒的氧族元素有氧、硫、硒等都是易得壳粒，以补满８个的趋势，称为非金属元素。 原子壳层阵面用符号表示，壳层壳粒数用数字表示，ｋ表示最里壳层，１ｋ表示该壳层壳数１，０Ｌ表示２壳层壳粒数为零，等价子一壳层占满２，等价１ｓ²或２ｓº。３Ｌ表示３壳层占有三个壳粒，等价于２ｓ²２Ｐ¹。以此类推１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌ、５Ｌ、６Ｌ、７Ｌ分别对应二壳层分布壳粒为１、２、３、４、５、６、７个。０Ｍ＝３ｓ０为三壳层开始，其他相应１Ｍ、２Ｍ、３Ｍ、４Ｍ、５Ｍ、６Ｍ、７Ｍ为三壳层的壳粒数目分别是１、２、３、４、５、６、７个。主族元素外层壳粒均按上述表示。对四壳层分别用０Ｎ、１Ｎ、２Ｎ、３Ｎ、４Ｎ、５Ｎ、６Ｎ、７Ｎ，对五壳层分别用０Ｏ、１Ｏ、２Ｏ、３Ｏ、４Ｏ、５Ｏ、６Ｏ、７Ｏ，六壳层分别用０Ｐ、１Ｐ、２Ｐ、３Ｐ、４Ｐ、５Ｐ、６Ｐ、７Ｐ等表示。对过渡元素因内层还可再添些允许轨道填入壳粒，而用带’的层轨道表示。例如铁２Ｎ６Ｍ’＝３ｄ²˙³４ｓ²，又如铜１Ｎ１０Ｍ’、银１Ｏ１０Ｎ、金１Ｐ１０Ｏ’，其前面数字表示最外壳层壳粒数，后面符号表示壳层次，相应数字为里层壳层填充的壳粒数。这样表示法较简明。 晶体的原子之间通过壳粒交换和传递而联结成的，这样原子之间的交换场质可能叠加起来，使得原子周围交换场质峰值间距发生了变化，通常称为微扰。也就是说，整个晶体中各个原子壳粒与原子核交换整数倍的壳层能级和轨道不同程度略有改变，使得原来一个能级和轨道在宏观上变成一组能级和轨道。这样一组能级则成了一个能带，对于一个原子的壳粒在某时刻处在能带的一个能级中，不同原子壳粒则处于不同能组中的能带之中的一个，一个能级占一个壳粒。由外层壳粒占满的最顶能带称价带。向外紧挨着的能带通常是空的，称为导带。能带之间不允许的带称为禁带。在强外磁场或外电场作用下，就会把价带上的壳粒填补进去。被激发后价带留有空位称为空穴，其他壳粒可填补进去。被激发到导带的壳粒，容易流动，通常导体上导带填有大量壳粒。绝缘体的导带没有壳粒，即使用很强磁场和电场也难使之跃迁到导带上，这是因为绝缘体的禁带很宽，价带的壳粒难跃迁到导带。 导体的禁带等零或更少而叠加在一起，使壳粒易在导体中移动。半导体介于两者之间。禁带既不叠加又不宽，外磁场和电场作用下壳粒移动或跃迁。对于绝缘体和半导体之间禁带宽度往往对晶体的颜色影响很大。如金刚石禁带能宽度为5.6电子伏特，而可见光能量在1.7～3.5电子伏特之间，比其禁带能宽度小而不吸收，使金刚石透明无色的。磁晶体禁带宽度2.4电子伏特，可见光的蓝色以上光被吸收，壳粒跃迁到导带，呈现出黄色。分子和原子壳粒常在导带中移动，这种移动经常使壳粒或某些原子核常处在交换不平衡状态，即易导电状态，只要外加电场或磁场都易使是壳粒移动，感应电荷或感生电流。这类导带与价带重叠且使导带填有一半左右的壳粒的物体，因导电性好而称为导体，其辐射易构成光热现象。 原子的最外层壳粒因分布不对称而有趋于对称趋势，易得或易失外层壳粒的特性。一旦原子失去壳粒又出现新交换不平衡而趋于交换平衡趋势，迫使壳粒再到其周围以趋于交换平衡。两者的矛盾使原子结合成分子，并在原子之间交换壳粒，壳粒交换是构成化学键，是化学性质的本质。如果分子内原子外层壳粒成对地交换，就象这对壳粒共同绕两个原子核运动似的，如氢分子、氧分子、氮分子等。如氧分子内原子最外层有六个壳粒，有趋于布满８个壳粒的对称分布趋势，从另外原子得两个壳粒的趋势，而另一原子也有同样趋势要从前一个原子获得两个壳粒。当一分子递出两个壳粒，两原子处于交换不平衡，有在恢复趋势，构成氧分子两壳粒互相交换的作用而联结两个原子，这类公共使用壳粒的化学键称为共价键。若壳子是一个易失壳粒，另一个是易得壳粒，使易失壳粒原子供给易得壳粒原子，如钠易失壳粒而氯易得壳粒以趋于各自分布对称性。但当其分布对称性而各自原子又处交换不平衡，具有恢复趋势，这样壳粒在原子之间拉来拉去而形成交换，这类壳粒交换的化学键称为异价键（旧称离子键）。实际上这样构成分子在固体中又因分子间壳粒交换而构成原子交错排列，壳粒交换又传递而联结成晶体。如一钠原子可以将壳粒跟左右、前后、上下的氯原子进行递换，氯原子也是如此构成原子间交换传递。金属晶体原子的壳粒易脱离开原子并在晶体内自由移动而构成导体，外加磁场或电场，就会产生电流。 五、原子光谱 同元素原子具有接近或同样形式的壳粒轨道分布，虽然略有偏差。但不同元素原子因原子量差别大，轨道分布差别较大。最里层圆轨道的能量级最低，愈往外层能级或愈偏离圆轨道（或倾角）的能级愈大或愈高，高能级或外层次轨道的壳粒往低能级或里层轨道跃迁则辐射一个量子。壳层能级 Ｅ＝－Ｒ＇ｈｃ／ｎ² 其Ｒ＇＝109677.6厘米分之一，跃迁能量△Ｅ △Ｅ＝ｈｃＲ［（１／ｋ²）－（１／ｎ²）］＝ｈν 壳粒跃迁能量△Εｋｎ等于辐射量子能量ｈν，波数１／λ， 当ｋ＝１，ｎ＝２、３、４……诸谱线在紫外区，合称赖曼系。当ｋ＝２，ｎ＝３、４、５……诸谱线在可见光区，合称巴耳末系。当ｋ＝３，ｎ＝４、５、６、７……诸谱线位于红外的可见光区，合称帕邢系。当ｋ＝４，ｎ＝５、６、７……诸谱线位于红外区，合称布喇开系等。光谱精细结构还包括轨道倾角引起谱线差异和在外磁场作用下轨道分离引起的塞曼效应，用高分辨率分光仪可以发现几乎每一线谱均可分裂为数条相邻极近之线所组成的。壳粒离开原子核自由运动，当其跃入某个能级，所辐射的量子能量是任意值，从而众多原子的自由壳粒跃迁则构成连续分布光谱。 由于原子即使同类元素的质量略有差别，原子量是其平均值。所构成的壳层和轨道略有差别，从而所辐射的量子也略有差别，具有接近平均值附近分布状态，使得每一条光谱线都有一定宽度。宽度反映同元素原子间壳层和轨道的宏观统计性质。同类元素是指原子壳粒数相同而原子量接近的原子。原子壳粒数相同而原子量差别很大有几种情况，一种是同位素；另一种是外层壳粒相同而内层壳粒数包含在核内计算；再一种是在不同天体环境条件形成的同类元素往往有差别。这三种情况下原子光谱相似，但整个谱线系移位。如质量ｍ’和ｍ＂的同位素的波长相对移动的量值为 △λ／λ＝ｍ△Ｍ／Ｍ² 其中△Ｍ＝Ｍ－Ｍ’为两种同位素的质量差，Ｍ为平均质量。ｍ为同元素原子壳粒质量，对于原子中ｚ个壳粒可以想象为最外层壳粒外，内层壳粒与原子核一起看作核，当其内壳层失去一个壳粒，处于交换不平衡，就有趋于平衡趋势，即具有电性或由外层壳粒跃迁进去，特别ｋ、Ｌ、Ｍ等壳粒跃迁所产生的光谱是能量较大的量子，即ｘ射线，一般核子数愈大所辐射能量愈大。 ｈν＝α（ｚ－ｂ）² 对于核子对数ｚ的同一谱系ｂ为常数。表明α对于同一条谱线而言是恒量。这样原子量或原子核子对数愈大所辐射频率愈高或能量愈大，具有紫移性质。可见不同质量同元素原子谱线是有差别的，元素谱线移动表明天体所形成同类元素环境条件不同使其质量有所差别。质量大者紫移，质量小者红移。但红移又因光子长距离运行衰弱，因此远距离光的传播通常处于红移。 物体受外界的激发后而发光的现象称为微光现象，物体原子或分子在被激发时吸收了外界的能量使原子或分子从正常状态过渡到受激状态，而当原子或分子回到正常状态或能级较低的受激状态时发出的光，称为微光。气体的微光学谱是线状光谱，液体和固体的微光光谱是由较宽的连续的若干光带所组成的带状光谱。微光受激方式各不相同，如光致发光、阴极微光、放射性微光、ｘ射线微光、化学微光等。光致发光是光照射引起物体原子或分子受激状态。若外光源照射停止时微光几乎同时停止的称为荧光。若外光源停止照射时发光仍继续相当一段时间的微光称为磷光。一般说来微光波长和激发光波长不一样，因壳粒跃迁到不太低能级后才回到正常状态，而且几次受激壳粒跃迁往往延续一定时间，称有限衰减时期。同温度的微光发光亮度大于热辐射，这是因为常温下微光光谱多半在可见光范围而热辐射则多半处在红外线范围。 分子光谱与原子光谱分别是了解内外结构的基本途径，分子光谱与原子光谱有许多不同的地方，表明它们结构很不同的。原子光谱是由谱线组成的，一光谱系的谱线间隔大，仅只在谱系极限端分布愈来愈密，而那里强度又较弱。但分子光谱一般分布线系的数目极多，每一线系的一端很密，以至难以分辨，如同连续的光谱带，是一系列带光谱。分子光谱的波长范围主要由远红外线或较近红外线，还有可见光和紫外线部分，且以带光谱方式呈现。带光谱有由分开的各光谱线组成的分子光谱。这一点也表明分子量统计性质。有由数个光带组成的光带组和有数个光谱带组成的分子光谱。它们都是由分子平动、转动、振动和分子的壳粒定态轨道之间跃迁所成的。而且三者互相牵制而构成复杂光谱系列。 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年月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年月12月出版 3、《思维工程=人及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 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

chenshuxuan · 发表于 3.1.2006 08:30:03

原子壳层新论应用 陈叔瑄 为了解决元素线光谱和化学元素原子结构等问题而逐渐建立起来的量子力学，是二十世纪最引起瞩目的物理成果。但仍有许多基本问题需要澄清，如为什么粒子总是存在自旋？为什么元素原子总是具有磁性（包含顺磁性、抗磁性、铁磁性）？为何元素原子辐射的是一定宽度线光谱？为何原子壳层存在允许运动轨道或能级？为何轨道量子数跃迁只能选择±1？波函数统计性本质究竟是什么？为此《物性论》一书，又在《原子壳层新论》一文进一步提出如下基本原理，以图解决上述基本问题。 一、基本原理 《原子壳层新论》一文首先指出原子是涡旋体系统，并在涡旋运动中形成类似太阳系结构方式，壳层中有类似行星和卫星的壳粒，角量子数或轨道量子数为0者相当于行星式壳粒或称基壳粒，其它轨道量子数相当于卫星式壳粒或称谐壳粒，相对于原子核以波纹式轨道运动（波纹式轨道等效于量子力学椭圆轨道的解释）。且一个轨道只能存在一个壳粒，轨道空间分布对应原子核转轴分量相当于量子力学磁量子数。对称趋势使原子核运动中一壳粒轨道运动偏上，另一壳粒轨道运动偏下（或涡旋面的左右），构成相当于正反自旋的量子数，整体上称为原子涡旋趋势结构原理。 这个原理说明元素原子是涡旋运动演变而成的，它周围分离的环逐步演变为壳粒子，一个环只能演变成一个核心壳粒（基壳粒）和周围的环，这些环再演变为另一些不同轨道壳粒（谐壳粒），否则就会在演变中结合在一起为同一壳粒，稳定时则构成某元素原子。这个原理与泡利不相容原理等效的。涡旋运动成形粒子一直保持着旋转运动，自然存在自旋。其微旋化过程中也自然存在核和壳层粒子磁性，核磁性与壳粒总磁性的不同关系，是构成顺磁性、抗磁性、铁磁性材料的基础。也是构成塞曼效应的根源，壳粒与原子核的磁性在外磁场作用下，因状态不同而分离若干可能轨道，相应辐射出多条谱线。 其次周期性变换运动与周期性场质交换是稳定粒子基本状态，元素原子壳层粒子除了自身周期性变换运动可以用波函数或波动方程描述外，还与原子核通过电磁场质交换而联结在一起，原子核质量愈大能够交换的壳粒愈多，平衡时壳粒数与原子量近正比。但原子核交换频率必需是壳粒交换频率整数倍的那些允许轨道或能级上才能同步稳定地运动，并且愈低倍数轨道或能级愈同步稳定，即壳粒自动趋向最里层或能级愈低的轨道上运动（先占有里层，可直接与量子力学中能量最小原理等价），壳粒轨道或能级间跃迁则吸收或辐射量子，可以用位能能级及其差表示。壳粒动能等于总能减去位能E-U，等价于量子力学波动方程中能量关系。称为原子壳层周期变换与交换整数倍同步原理。 它不仅深刻地道出了原子结构量子化或能级化本质或根源，主量子或径量子数n用于描述核与基壳粒交换整数倍的允许轨道能级及其量子数，副量子数或轨道量子数ι用于描述谐壳粒相对核的允许波纹轨道能级及其量子数，取0、1、┉、(n-1)。又由于谐壳粒围绕基壳粒运动轨道（或波纹轨道）相对核轴偏离又跟原子核交换空间取向有关，也要求交换整数倍的磁量子数，即取-ι、…、-1、0、1、…、ι，自旋量子数实际上是原子壳层分布对称趋势引起的正反量子数。每一壳层最多壳粒数为2n²，其中2是对称性分布引起的，n是由里往外壳层次数。 元素是按原子稳定的壳粒数目和分布来分类的，外壳层同为一个壳粒原子分为一类，称为氢元素。外壳层分布两个壳粒原子为另一类，称为氦元素。外壳层三个、四个等等原子分别被分类到元素周期表中的不同元素中去，如外壳层8个壳粒原子为氧元素，外壳层9个壳粒原子为氮元素等。由于涡旋运动生成同元素原子的环境条件差异，原子质量不完全一致，存在一定的分布或具有统计性，所谓原子量实际上是同元素原子质量统计平均值，称为元素原子量统计平均值原理。这个元素原子质量统计性是量子力学中波函数统计与光谱线存在一定宽度的本质或根源。实际上量子力学波函数统计性与海森堡测不准关系所解释的量子现象等都可以用此原理加以解释的。对于重元素原子内层壳粒可以看成原子核外围壳粒群加上外壳层粒子。最外壳层的对称趋势，使其具有除最里层两个外，其它具有8个象限各占一个的对称分布趋势。 原子核质量占原子质量的绝大部分，因此原子运动重心在原子核上，而且原子量愈大，周围能够处于交换平衡的壳粒愈多，大体（原子质量统计性所决定的）成正比。原子涡旋结构壳层分布大体上按主量子数，面对称量子（即自旋量子）数，轨道量子数为基础的分布。可设想主量子数为1，一壳粒轨道偏离原子核自旋面，对称平衡趋势又使另一粒轨道演变成轨道半径与相反角度偏离。主量子数为2，一壳粒外可再多一个壳粒，有四种偏离状态（主量子数平方）与对称性趋势，而形成8种偏离轨道。每增加一层多一个壳粒，有主量子数平方个状态与对称性趋势，再加上磁量子数，构成与量子力学量子数等价的解释。但它优越性很明显，揭示了原子自旋、磁性、量子数与统计性本质。 二、波函数意义 这三条原子基本原理所构成的原子结构可以对应等价量子力学基本关系，为了与量子力学关系对应，在上述原子基本原理基础上进一步描述。对于周期性电磁场变换或电磁波，实际上是磁场能密度与电场能密度的周期性变换，而它们能密度之和仍是非周期的能密度。如电磁场能密度座标描述为w=μH²+εG²，其中μ为导磁率，ε为电介质系数，H为磁场强度，对应涡旋在场中描述的磁涡量，G为电场强度，对应平动在场中描述的电动量。它们分别是 H=H。Sin2π(νt-ι/λ) G=G。Cos2π(νt-ι/λ) 当√μ=√ε，代入上式电磁场能密度为不变数。光不过是原子级辐射电磁波量子流。热量或红外线不过是分子级辐射电磁波量子流。相位调整后，都可以用电磁波函数或波动方程描述。波函数平方表示其能密度或粒子数密度，用以表示强度。 对于一般粒子，尤其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整数倍时，交换才能同步并处于较稳定状态，可用位能描述。粒子周期运动波动函数 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量子能量，即量子能量乘以粒子数密度为能密度。但场的描述对于空间一点某时刻的一个粒子来说，只能理解为出现的几率密度，它的意义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=hν，速度υ=λν，动量为p=h/λ。这几个公式等价于德玻罗意波公式。 对于粒子间同步交换实际意义是具有场的驻波运动方式，存在一系列波节，即周期性交换相位在此空间位置上相位的相反而波动抵消或交换同步。如原子核与周围壳粒交换，而壳粒绕核且沿着这些波节运动，交换才是同步有效的。距离核不同位置波节所具有位能不同，愈远位能或能级愈大，通常用主量子数或径量子数描述。对基壳粒是如此，而绕基壳粒的谐壳粒更多一项相对基壳粒位能而且愈远位能或能级愈大，通常用轨道量子数或角量子数描述。涡旋壳粒本来就具有自旋，其正反向（实际上是轨道对称趋势引起的）分别用正负自旋量子数表示。此时壳粒波函数可用定态波函数或定态波动方程描述。 φ=φ。Sin(-2πι/λ)=φ。Sin(-2πpι/h) d²φ/dι²=-(-2π/h)²p²φ。Sin(-2πpι/h)=-(4π²/h²)p²φ =-(4π²/h²)2m(E-U)φ=-(8π²m/h²)(E-U)φ d²φ/dι²+(8π²m/h²)(E-U)φ=0 其中动能等于总能减去位能，即p²/2m=E-U。因此量子力学在这里都可以找到对应等价解释关系。 三、原子新结构应用 粒子或原子核外壳粒存在粒子本身周期性变换运动和周围场质交换作用。粒子（或壳粒）周围交换能密度随距离粒子愈远愈小，即除以球面积或与r²半径平方成反比，表示交换愈弱，位能愈大。粒子间（根源于涡旋浓缩趋势）交换趋于愈强，位能愈小趋势。这样波函数可解释为粒子（壳粒）本身的周期性变换，而粒子（壳粒）周围场质交换在波动方程中表示为位能，并只能取交换波节所在的位能允许的轨道上运动。因此量子力学的波动方程解的能量只可取允许值的能级，如径量子数、角量子数（或轨道量子数）、磁量子数、自旋量子数等。在三条基本原理基础上所推出的波动方程，可以等价量子力学的波动方程，而意义更为深刻。 1、发光的应用 单个元素原子质量一定的，其轨道是确定，所辐射光谱线是确定的。但宏观大量元素原子构成气体状态，原子之间不仅质量存在差异，而且运动速度也存在差异，所辐射的光谱是一定宽度的线光谱，液体或固体状态的原子之间交换，原子轨道有所偏离，所辐射的是带光谱。脱离原子的壳粒跃迁到某轨道是任意值，所辐射的是连续光谱。所观察的光谱是大量同元素原子辐射的光谱，并非单一原子光谱，不要把光谱线与单一原子发射（只是谱线上点）混为一谈。可见统计性或测不准关系是宏观量度处理微观粒子所产生现象，正如热运动统计性，也是单一粒子有确定速度、动能等参量的，而大量不规则运动只能取统计平均值情况类似，要准确指定一粒子速度或动能，那只能指出其出现的几率。 太阳所辐射的是连续光谱，又由于太阳周围存在大量氢、氦和其它轻元素，出现被这些元素吸收的暗光谱线。不同元素所辐射的是不同颜色的光线，不同元素组合可生成不同色彩。可见根据不同的需要可以设计不同元素材料的各种各样光源。各种元素原子量平均值和外壳层粒子数及其分布不同，相应于核周围壳粒所处分布的允许轨道也不同。通常壳粒稳定地处于交换倍数较小的里层，在外部作用（如电流）下被激发到较外层允许轨道上运动。但趋匀平衡趋势，又使其往里跃迁而辐射量子。不同元素原子所辐射量子不同，即所发的光谱或光颜色不同。利用这个属性，可以设计制成各种颜色的光源，如霓虹灯各种颜色就是充入不同气体（多半是惰性气体）的结果。 一定元素气体的光谱线是固定的，可以采取石棉沾上化合物、混合物粉进行燃烧或其它方法，使其发射出光线或光谱。从光谱比较分析，可以判别化合物、混合物中所含的元素成份，再通过光谱强弱程度比较分析可以判别元素所含的量大小。实现对各种各样物体所含那些元素成份和份量大小的光谱分析技术。光谱分析是化学分析的重要技术方法之一。 2、电的应用 惰性元素最外层分布对称的两个或8个壳粒而不跟其它原子交换的气态材料。材料的元素原子最外壳层只有一个壳粒子为一价元素，元素原子最外壳层只有两个壳粒子为二价元素。平衡对称趋势，使其易失壳粒子，具有金属性。最外层同是一个壳粒的原子量愈大元素，因壳粒离核愈远，愈易失壳粒子，从而金属性愈强。壳粒脱离原子，使其各处于交换不平衡的正反带电的暂时状态，在平衡趋势中移动或逐渐失去带电性。这类材料易从其原子中移出壳粒子，常温下热运动就使其大量壳粒脱离原子核，在物体材料中自由运动，称为导体。物体材料中原子的壳粒极难离开原子核，即使外加很强电场或磁场也难迫使壳粒脱离原子，这类物体称为绝缘体。导电性介于两者之间物体材料为半导体。不同物体原子具有不同磁性，温度或热运动愈低，原子磁性愈处于平衡状态，即磁性愈弱。 壳粒脱离原子易难程度不同的材料各种属性，可以根据需要灵活地设计成各式各样的（电子）器件，以满足电路器件组合产生各种各样电磁性能。如半导体材料硅、锗掺入三价元素杂质可构成缺壳粒的P型半导体，掺入五价元素杂质可构成多余壳粒的N形半导体。两种半导体接触在一起的点或面构成PN结，在接触点或面上N型半导体多余壳粒趋向P型半导体，并形成阻挡层或接触电位差。当P型接正极，N型接负极，N型半导体多余壳粒和PN结上壳粒易往正移动，且阻挡层变薄接触电位差变小，即电阻变小，可形成较大电流；反之当P型接负极，N型接正极，因为P半导体缺壳粒，热运动也难分离出壳粒往正极运动，且阻挡层变厚接触电位差变大，电阻变大，形成较小电流，即具有单向通过电流属性。 有些材料，如惰性气体氦，在低温时形成液体，原子之间靠电磁场质交换成体的，几乎没有热运动，原子核与壳粒总磁性和近零，弱外磁场几乎不起作用，即处于抗磁性状态。一壳粒微小移动带电，立即引起场质交换不平衡性在整个材料中传递，电阻等零，即出现超导体现象。随温度升高或外磁场增强，氦原子开始有了热运动，壳粒只能在能级轨道间移动，是正常电阻的分数，并随热运动增强，电阻分数值愈大，最后恢复正常电阻值，此时也就失去超导性，失去抗磁性。这就是崔琦分数电荷的来源。可见，超导性是某些材料在一定条件下，原子或分子等的粒子间场质可在整个材料所有粒子间实现交换，而不仅只在相邻粒子间实现交换。热运动愈小，粒子周围场质愈易超过相邻粒子间交换，即愈不易让弱外磁场影响其磁性状态，相应粒子抗磁性愈强，所形成的超导性愈强。 3、化学的应用 化学元素原子通常情况下原子核平均质量与壳粒数目大体成比例的，并处于交换平衡状态，涡旋能级结构使壳粒先占据里层，除氢、氦最轻元素外，元素原子最外层壳粒通常有1个到8个的分布。最外层分布1个壳粒的元素有锂、钠、钾等一价碱金属，最外层分布2个壳粒的元素有铍、镁、钙等二价碱土金属，最外层分布7个壳粒的有氟、氯、溴、碘等负一价卤族元素，最外层存在8个壳粒的元素有氖、氩、氪等惰性气体。包括氦惰性气体原子的最外层壳粒分布对称，不相互作用，不产生化学反应而处于单一原子零价元素的气体状态。 一价的碱金属元素的对称性分布趋势，使其易失一个壳粒，而且原子量愈大最外层壳粒离核愈远，愈易掉失壳粒，即金属性愈强。而七价或负一价的卤族元素的对称性分布趋势，使其易得一个壳粒，而且原子量愈小最外层壳粒离核愈近，得壳粒趋势愈强，即非金属性愈强。当一价元素与负一价元素，如钠与氯原子接触时，钠原子掉失一壳粒刚好为氯原子所得，各处于对称性分布，但它们各自与核处于交换不平衡状态，有再拉回壳粒的趋势，形成了壳粒在原子间交换的分子，这类交换称为异价键（旧称离子键）。又如两氯原子之一出一个壳粒于对方，使一氯原子最外层有8个壳粒对称分布，但两者与其核又处于交换不平衡，平衡对称趋势又有拉回壳粒作用，以达到对称分布，这样两氯原子之间形成公共使用两壳粒交换的分子，称为共价键。 结晶体或金属体主要靠原子之间壳粒交换而成固体状态的，其壳粒交换分别称为结晶键或金属键。金属键的壳粒很易离开原子，并在原子之间移动，热运动愈强，壳粒离开的愈多愈频繁，常处于易生电的导体状态。分子内壳粒交换是价键的本质，不同材料分子内壳粒交换紧密程度不同，使某些化合物分子中元素易另外元素置换，如按程度顺序有K、Na、Ca、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt等，前面元素（金属性愈强）易在化合物分子中置换出后面元素（金属性较弱），实现元素置换的化学反应。如水中氢遇到金属钠，钠元素极易将水中氢置换出来生成氢气 2H2O+2Na→2Na(OH)+H2 四、应用补充说明 元素原子主要是宏观上技术应用，光源开发、光谱分析、电子器件、超导体应用、分子价键、化学反应等应用都是宏观的。尽管单个元素原子都有确定的结构与壳粒子运动轨道，但宏观上由于它们质量统计性，使同一元素同一量子数壳粒运动轨道具有统计性，所产生光谱线具有一定宽度。海森堡测不准关系实质上是这类统计性引起的，使得（交换）能量与时间、动量与位移、角动量与角移不能同时测量准确。 应用设计的合理能动性，决断的可能可行性，执行的手段实效的实性思维过程中都要考虑这些基本因素。如应用设计是否合理可以观其是否符合上述基本原理及其推论，在此基础上充分发挥能动性，可以跟其它领域原理器件组合、条件控制能动地结合起来，构成一定性能、功能的原子应用仪器设备，像各种光源、激光、光谱分析仪、核磁共振之类设备。 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年出版 2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马出版有限公司2002年出版 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年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期 5、《物理学手册》 Б•М•亚沃尔斯基，А•А•杰特拉夫著科学出版社1986年出版

chenshuxuan · 发表于 4.1.2006 10:10:34

论电的可变性与暂态性 陈叔瑄 众所周知，现代原子模型是电子与原子核周围都存在电场，电子带负电，原子核带正电的异电相互吸引作用构成的。但这些模型仍充满着矛盾，古磁岩石中发现地球磁场几乎周期性倒转，这是为何？原子核与电子间如何作用？电子绕原子核作加速运动为何不发射电磁波而处于稳定状态？电子为何只能在允许轨道或能级上运动？为何所有带电粒子在磁场或电场中运动径迹都是有限长度？电是什么或电有结构吗？这一系列问题推动着电磁理论继续发展。是否可以设想原子通常情况下不带电，并非原子内部正负电体中和，而是本来就不存在带电体，带电只是摩擦、感应、接触或磁体运动过程中原子状态改变或粒子破裂或交换不平衡引起的。 原子是宇宙、天体间和地球表面的稳定微涡旋粒子，原子核与周围壳粒处于交换平衡状态，并按壳粒数目和分布来分类，同类原子为同元素。元素原子核破裂或原子外层壳粒脱离而生电，如一原子失壳粒，就具有再得壳粒或加速浓缩场质的趋势，称为空穴型或带正电粒子。而得壳粒原子或壳粒本身具有再失壳粒或加速弥散场质的趋势，称为剩余型或带负电粒子。 天体内部高温星质原子热运动而不断破裂生电，并在天体涡旋浓缩中流动，相当于环形电流而同时产生天体磁场。天体内质块实际上是小于天体内部涡旋体，同样具有磁性，质块移动也必影响天体周围磁场。天体又不断随机跃迁复合而辐射量子，大量频率随机量子流构成了辐射连续光谱。而天体周围存在离散氢、氦等轻元素，吸收量子，形成吸收线光谱。元素原子内外结构和涡旋运动类似天体，同样具有磁性，只不过核子与外层壳粒总磁性叠加，在外磁场作用下增强磁性效果不一样，而构成顺磁性、逆磁性、铁磁性的材料介质。 高速微涡旋群存在三种情况：第一种涡旋群的微涡旋各自独立且方向不规则，构成量子辐射。第二种交换平衡所构成微涡旋总体上沿着涡旋轴的正反方向进出运动，微涡旋轴向运动构成微涡线，可用磁力线或磁场涡量散度为零描述。第三种微涡旋轴垂直方向运动，它因得失粒子而交换不平衡或交换场质具有质量密度变化的单向性加速进出，而具有电性，可用电力线或电场散度之电荷变弱趋势描述，引进了电的暂态性观念。不带电粒子（原子或分子）分离或破裂时出现交换不平衡场质，并在趋于交换平衡过程构成电性，直至最终交换平衡，电性消失，这就是自然界电体从来没有永久保存过的根本原因。 一、场与场质的性质 场质通常以星体或物体或粒子为源和归宿，用固定坐标描述状态时，则称为场。流经坐标点上的场质虽然不断流动更新，但场质（朗格拉日法描述）是恒定的或有规则变化，那么场的坐标点上状态可用相应运动参量描述（欧拉法）。连续平动流态的能密度趋于均匀而处于某恒量ρυ²／２＝ｋ，速度愈大则质量密度愈小，从而稀薄质量密度的连续场质或场必然处于高速运动物质状态。两束同向平动流态场质叠加，其速度增加，则质量密度减少，具有弥散趋势，达到极限速度场质的质量密度处于极小值。两束反向平动流态叠加，其速度减少，则质量密度增加，具有涡旋运动，并浓缩趋势。物质趋于平衡，使其总是趋于正反向运动或交换状态。 反向平动流态叠加的另一种状态是形成涡旋运动，而涡旋运动能密度决定于 ρＪω²／２＝ｋ 若整个涡旋体以同一角速度ω运动，ｒ愈小相应地ρ愈大，处于中心点ρ－〉∞处，质量密度趋于无穷大。说明涡旋体愈近中心质量密度愈大，并具有向中心浓缩质量无限趋势。但中心质量密度不可能无穷大，中心必然是移动的，绝对静止是没有的或者必然向外弥散质量，形成周期性变换或交换。场质交换又构成微涡旋，它有的沿涡旋轴平行方向，也有的沿涡旋轴垂直方向移动，前者使微涡旋构成螺旋管式运动，涡旋体轴正反不平衡时具有磁性场质状态，后者则是一般天体或粒子等实体运动状态。两个涡旋同向叠加，其角速度增大，密度减少具有弥散趋势。两个涡旋反向叠加，其角速度减少，质量密度增大具有浓缩趋势。物质趋匀或平衡，使其总是趋于正反涡旋运动。 正反向涡旋叠加另一种情况是构成交换，交换流态又构成更深层次的微涡旋。交换基本动力来自于涡旋运动及其质量趋心运动，具有引力性质，不过不同层次的质量趋心性质不同，形成不同层次相互作用。涡旋的中心与周围物质旋转不一致则要分离成核心部分和周围部分，而周围部分又可逐渐形成新的涡旋体并跟核心交换平衡而处于稳定状态，这等价于这些涡旋趋心引力作用和离心作用平衡的稳定轨道运动。如原子中壳粒与原子核交换平衡时，壳粒绕核所处的稳定轨道运动。微旋化平衡趋势使其进一步浓缩和靠拢的，愈靠拢不规则运动愈激烈且辐射愈多。引力质量趋心与量子辐射也属于交换平衡趋势的一种形式。一般密度愈大交换愈频繁，即交换的频率跟浓缩密度成正比，或跟质量成正比及体积成反比。 对微观粒子来说，交换要处于同步或交换频率整数倍，才能有效地作用。从而原子或分子的壳粒趋于最近原子核轨道或能级上运动，跃迁中更趋于平衡并辐射量子。壳粒愈离开原子核体积愈增大，相应交换频率愈低，愈处不同步或不平衡的状态。壳粒在外力作用下或吸收能量而脱离原子核，两者交换不平衡，物体或原子核失去壳粒而具有再填补壳粒趋势的空穴属性，规定为带正电。壳粒脱离原子核后，得壳粒的物体或原子具有交换不平衡多余壳粒而有丢失壳粒趋势，规定为带负电。壳粒本身周围场质因得能量而具有再丢失能量的交换不平衡趋势，即带负电属性。两带不同电体相邻时，邻侧因得失相补而处于较平衡状态而相吸引。若同属性粒子或带同电物体相邻，邻侧不是空穴比外侧多，就是壳粒比外侧多，而趋于外侧，并推带电体向外侧，即相斥。 场质基本状态流经场的一点上质量密度变化率ｄρ／ｄｔ来表示，其方向是场质流动方向，并用矢量Ａ来描述，称为质密速率，单位千克／米立方•秒。磁场质微涡旋状态在场的一点上用涡量来描述，即ｒｏｔＡ＝Ｂ，表示磁感应强度。在交换不平衡趋于平衡过程的场质流态经场上一点用－ｄＡ／ｄｔ＝Ｇ来描述，负号表示电场与场质规定方向相反，表示电场强度。空穴型场质具有浓缩趋势，即具有趋向空穴的加速场质趋势，构成背向空穴电场强度。而多壳粒型场质具有弥散趋势，即具有向外加速场质趋势，为向心电场强度。从加速场质来看，带异电体相邻的邻侧加速度增大，而速度减少具有浓缩趋势，反之外侧加速度反向叠加减少而速度增大，具有弥散趋势。弥散一侧趋于浓缩一侧，以趋于交换平衡稳定状态而互相靠拢，即相吸，这种趋势就是电作用的本质。 物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性同向，在磁场中可增强磁性或磁感应强度，该物体称为顺磁性材料。物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性反向，在磁场中减弱磁性或磁感应强度，该物体称为抗磁性材料。有的物体内分子或原子通常结成颗粒状，若这些颗粒（磁畴）是同向磁性分子结成很强磁性物体，如磁铁等。周围具有磁性的物体称为磁体。磁体周围规则的微涡旋沿涡旋方向移动而构成螺旋线状运动的场质，用坐标参考系描述为磁力线，即磁场。固定坐标所描述磁体周围磁场是各点的涡量，并将其量度定义为磁感应强度Ｂ，单位是ｋｇ／ｍ³•ｓ＝１特斯拉。 在真空或无介质情况下，磁感应强度Ｂ等于磁场强度Ｈ，单位量度与电流有关，若电荷为质量改变量来量度，单位千克，电流为质量变化率，则单位ｋｇ／ｓ。磁场强度是单位长度电流有关的，即为ｋｇ／ｍ•ｓ。两者比值为 μ＝Ｂ／Ｈ 称为磁化率，其单位为１／ｍ³。磁场上任何一点的涡量有进必有出，从而磁感应强度散度等于零，即 ｄｉｖＢ＝ｄｉｖｒｏｔＡ＝０ 磁体周围规则微涡旋运动构成螺旋线运动状态，并可描述成磁场中磁力线，磁感应强度也可看成单位面积穿过磁力线数。穿过某面积ｓ的磁力线数称为磁通量φ Ｂ＝ｄφ／ｄｓ 磁铁周围磁力线方向规定为由北极指向南极（内部则由南极指向北极）。当两磁体同向排列或异磁性相邻时，由极端向外观之，其邻侧涡量或磁力线方向相反，反向叠加具有浓缩趋势，而外侧同向叠加而具有弥散趋势，磁体两侧场质交换不对称并有由外侧趋向邻侧趋势，推动磁体靠近，即异磁性相极的现象。反之两磁体反向排列或同磁性相邻时，由极端向外观之，在相邻一侧涡量或磁力线方向相同，其叠加具有弥散趋势，而外侧反向叠加具有浓缩趋势，由邻侧向外侧趋势，并推动两磁体离开，即磁体同性相斥的现象。 各种材料具有各自电性能和磁性能，按电性能来分有绝缘体、导体、半导体，甚至超导体等，按磁性能来分有顺磁体、逆磁体、铁磁体等。不管磁性还是电性都包含实物体及其周围场质（或场），并靠场质叠加性能引起的实物体移动。根据各种电磁实物体性能可以制成各式各样器件，这些器件巧妙组合连接的线路，可以产生极复杂的电磁功能仪器仪表和各种电气设备。但不管怎样，这些器件、仪表、仪器、设备都只能在通电情况下，才具有电性能，即电的暂态可变性原理。 二、电的可变暂态性 任何天体和粒子都是涡旋体，并向中心浓缩质量，在离中心体较运处，基本上可看成径向且往中心流动场物质，构成引力场质。但中心质量不可能无穷大，必然再向外弥散质量和中心移动。弥散物质与浓缩物质流态正反运动或交换必形成大量微涡旋粒子。切向圆周运动粒子实际上是加速运动，具有电性或电流性，电流周围构成磁场，使涡旋体周围通常存在磁场。规则场质微涡旋沿着轴向进出而构成磁性的物质基础，不规则微涡旋是构成粒子（低速微涡旋）或量子（高速粒子）的物质基础，这是天体周围存在磁性和热辐射的根源。天体内存在高度浓缩并带强磁性的质块，而质块趋心运动过程中更替，使周围磁场方向周期性更替，形成了古磁周期性更替而保留在岩石中。微观粒子是涡旋体，周围同样存在交换场质，这些交换也是引起粒子间引力和磁性的根源。 电性不一样，人们或自然界从来没有长久保存过静电体或电流体，任何电器只要一切断电源就失去电性。摩擦玻璃棒生电，也可以吸引微小纸屑等，时间一久，也会失去功效。不接导线的电池，静止不动的电机等电源也没有电性现象。没有接通电源的导体、半导体、绝缘体等物体或溶液都没有电性现象。人们将其想像为带正负电的的原子核和电子中和的结果，这不过是一种假设，它不能作为电的永久性证明。竟然电不是永久性，那么原子内的原子核与外层粒子就不具电性，因此外壳层粒子不应称电子而称壳粒更合适。按照电的暂态性观念，原子核与壳粒是通过场质交换联系的。 大量实验事实证明电的暂态可变性质。如现代高能物理实验云雾室，乳胶底片所看到的带电粒子轨迹途径都是有限长度的，而电子轨迹成螺旋式逐渐缩小圆圈运动到最后消失，表明电的暂态性。又如正反粒子和正负电子产生与湮灭的基本粒子现象，也是电荷产生与消失的最有力例证。电粒子可以集中在原子核中或稳定地绕原子核作加速运动而不发射电磁波，迫使普朗克和玻尔等人不得不提出跟经典严重矛盾的假说，并由此导致量子论和量子力学的诞生。量子论和量子力学根本上避开电的观念。 β衰变实验表明原子核放射的电子能量或荷质比各不相同，且具有按统计连续曲线分布，它可解释为电的暂态性引起的。放射性元素原子核边缘存在相当电子质量的一些交换平衡轻粒子，当其衰变脱离原子核则出现交换不平衡β粒子，其交换不平衡程度和时间前后不一致，即荷质比也不可能一致，具有统计分布。β衰变实际上也是电的暂态性有力的例证，尽管至今许多学者延用费米的中微子假说来解释β衰变，可是中微子尚未真正被证实，即使自然界发现中微子也不能证实电的永久性。 场质交换或能量交换具有作用力性质，即原子核对壳粒作用力（或壳粒对原子核反作用力）与壳粒绕核公转惯性离心力平衡或交换平衡时，壳粒沿着一定轨道稳定地运动，这时原子核与壳粒所构成的原子系统跟周围处于交换平衡且稳定状态，本来就没有电性现象。只有当壳粒受到量子或其它能量作用才发生轨道（或能级）跃迁。若壳粒因原子吸收足够能量而离开原子则出现了交换暂时不平衡或不对称状态，即生成电性状态，规定为负电。原子核因失壳粒处于交换不平衡的带电状态，规定为正电。壳粒和原子核结合就会趋于交换平衡或对称中辐射交换场质或量子，辐射量子的能量大小跟其初始状态有关。这是粒子产生电的基本模型。 通常物体内分子或原子外层壳粒与原子外层壳粒与原子核处于交换平衡状态，一旦原子吸收了足够能量而使交换不平衡，壳粒脱离原子核，各自构成交换不平衡引起的质量增减改变量和周围质量密度变化率，分别作为正负电荷ｑ和电场强度Ｇ量度。单位分别为ｋｇ和ｋｇ／ｍ³•ｓ²。表明电场强度是交换不平衡趋于平衡的一种量度。在电介质中电场强度Ｇ与电位移Ｄ关系 Ｄ＝εＧ 单位是ｋｇ／ｍ²，ε为电介质常数，单位ｍｓ²。电场强度Ｇ可以用单位面积穿过电力线表示，而核心质量密度流变化率总量于坐标上用电荷量来描述，即 ４πｑ＝ ∮Ｄｄｓ＝∮εＧｄｓ ｄｉｗＤ＝４πｑ／Ｖ 带电粒子（或带电体）电荷量是质量改变量，单位为千克ｋｇ，Ｖ为体积，单位为ｍ３。 物体内粒子稳定情况下处于交换平衡状态，即处于非电性状态。物体粒子，如原子或分子具有一定结构的，而原子周围分布着一定数量的壳粒，壳粒与原子核相对运动并处于交换平衡状态。不同物体由不同的原子或分子组成的，有的物体内原子或分子的壳粒易得失或易在物体内移动，这类物体称导体，如金属体。有的物体内原子或分子的壳粒极难脱离或移动，这类物体称为绝缘体。介于两者之间称为半导体。物体内粒子，包括壳粒周围都由交换场质联系着，沿轴正反流动所构成的微涡旋场质或涡量场，则粒子周围具有磁性，但宏观上不规则的。 在外磁场作用下导体内活动的壳粒可感应的涡量且沿着磁场方向。若该导体在磁场中相对移动，涡量与速度同向弥散侧趋于涡量与速度反向浓缩侧而流动壳粒，使导体中松散联结的壳粒就会感生电流或感生电动势，并在外电路中形成电位差（或电压）和电流，即磁能或机械能转化为电能。同样地导体接在电池两极，电池一端吸收一壳粒，留下空缺由另一原子壳粒（出现交换不平衡）补充，留下空缺又由再一原子壳粒补充，形成了壳粒或交换不平衡递传的电流，即化学能转化为电能。可见，不管从宏观现象，微观结构，还是能量转化，场质交换模型角度来看，电只能是一个暂态可变过程的现象。 三、磁性感生电流 如果在磁场上放一根导线，导线上自由移动的壳粒受到磁场感应呈现相应涡量（或壳粒微涡旋）。若磁场向里，当导线向右移动时，导线的微涡旋上侧与速度同向叠加，具有弥散趋势，而下侧与速度是反向叠加，具有浓缩趋势，促使壳粒自上侧往下侧流动。但按习惯电流方向规定与壳粒移动方向相反，从而电流由下侧流向上侧，满足右手定则，即伸出右手掌迎向磁场，大姆指向导线移动速度方向，而四指为电流指向，三者互相垂直，可感生出较强电流。即导体相对磁场运动，则产生感生电流及其电动势。同理在磁场中旋转线圈也同样地产生感生电流或电动势。若磁场由左指向右，而线圈右侧向里，左侧向外运动。右侧导线感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，上侧反向叠加而浓缩，推动壳粒向上运动，而线圈左侧感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，下侧与速度反向叠加而浓缩，推动壳粒往下运动，由于电流方向规定与壳粒移动方向相反，所形成右侧电流向下而左侧电流向上的电流回路，满足右手定则。线圈转过角度不同，所形成电流数值和方向也不同，即生成了交流电。又如磁铁的磁力线穿过螺线管心及其管壁，并对着螺线管移动，管壁里侧导线壳粒感应的涡旋上侧同向而往下移动，管壁外侧导线壳粒感应涡旋下侧同向而推动壳粒向上运动，构成了环形感生电流或电动势。线圈上感生电动势大小决定于穿过磁力线数变化率，即 Ｕ＝－ｄφ／ｄｔ 负号表示感生电流与壳粒移动方向相反或电动势对外线路构成反相的电压。 电荷是其周围场质交换不平衡而具有向心（或背心）的单向加速场质流态或场质密度变化率状态。带负电壳粒场质密度向外而电场向里，壳粒以力或加速向右运动，其前沿加速度同向叠加增强，具有浓缩趋势，后沿加速度反向叠加使速度变大，具有弥散趋势，在趋于平衡过程中场质构成由后沿往前沿涡旋运动，并形成上侧涡量场方向往里，下侧涡量场磁性方向往外环形磁场。若导线通以自右往左的电流，而壳粒运动刚好相反，构成上侧往里下侧往外的环形磁场，其磁场强度正比于电流，即 ｒｏｔＨ＝４πｊ ∮Ｈｄι＝４πＩ 其中Ｈ为电场强度，ｊ电流密度，Ｉ电流。若导线绕成圈并通以电流，仍按右手定则，四指为电流指向，大姆指为线圈内磁场方向。磁场的磁能改变量引起导体壳粒移动而产生电流能量，即磁能变换为电能的作用。 若磁场向里（即向纸面），壳粒向右运动并形成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧涡量同向叠加而具有弥散趋势，下侧涡量反向叠加而具有浓缩趋势，迫使壳粒往下作用。同理，导线垂直于向里磁场，并通以自右向左的电流（壳粒运动方向刚好相反），构成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧磁场同向叠加而弥散，下侧反向叠加而浓缩，推动导线向下侧运动，满足左手定则。其力为 Ｆ＝ＢＩι 其中ι为导线垂直磁场的长度，Ｉ为电流，Ｂ为磁感应强度。 在恒定磁场（自左往右）中，放一可绕轴旋转方形线圈（暂平放纸面上）并通以电流，线圈右侧电流向下，构成了线圈里侧电流磁场向右且与外磁场同向叠加，具有弥散趋势，而外侧电流磁场向左，且与外磁场反向，具有浓缩趋势。线圈右侧有由里往外的作用力。同理线圈左侧构成由外往里作用力，左右两力形成了力偶矩，使线圈转动。电流磁场与外磁场作用，即为电能变换磁能引起的作用。是电动机工作原理。 两根平行导线上，若通以同向电流，在各自导线周围形成磁场，在相邻一侧是反向涡量叠加，具有浓缩趋势，反之在外侧为涡量同向叠加，具有弥散趋势，外侧涡旋场质趋向邻侧并推动导线靠拢，即构成两导线相吸的现象。若两平行导线通以反向电流，各自在导线周围形成磁场，其相邻一侧涡量同向叠加，具有弥散趋势，反之外侧涡量反向叠加，具有浓缩趋势，从而产生邻侧推向外侧的趋势，即构成了相互离开的排斥现象。导线上停止通电，其周围磁场随之消失，相互作用也随之消失，表明电流的暂态性。在磁场中通以电流导体引起运动和在运动磁场中导体产生电流称为相对运动电磁能变换原理。 若磁体运动与其磁场方向相同（外磁场相反），前沿增加往外微涡旋，在趋于平衡趋势中必阻止或反向往里趋势（等价于楞次定律），相当于外磁场螺旋线运动的场质叠加上反向速度，迫使场质的质密度改变，形成了磁场涡量变化率或质密度变化率之涡量 ｄＢ／ｄｔ＝ｄ（ｒｏｔＡ）／ｄｔ＝ｒｏｔ（ｄＡ／ｄｔ） ＝－ｒｏｔＧ 其中Ｇ称为电场强度，作为交换不平衡的量度。 四、电磁波的产生 如果导线中电流是交变的，那么在导线周围环形磁场也随之变换方向和数值，即由导线壳粒运动各自构成磁场涡旋群也随之变换方向和数值，形成了大量同频率同相位的周期性变换涡旋群（多少决定于电流强度），并以光速向外辐射，在整体上构成了电磁波。可见，电磁波实际上是同频率同相位的周期性变换涡旋群或量子群电磁波幅度决定于辐射量子群密度。由于频率愈低愈不具有粒子性而较呈现连续性，从而电磁波辐射较呈连续状态波动。它是周期性变换磁性或涡量，涡量中涡旋场质密度变化而同时具有电性，即电磁波涡量同时具有周期性电性和磁性变换。导线上交变电流频率愈高，其周围辐射电磁波愈呈粒子性，愈不易被吸收而在空间传播距离愈远。称为电磁波生成原理。 导线绕成线圈并通以电流，在线圈中生成磁场和存贮了磁能，恒定电流生成恒定磁场和存贮恒定磁能，电流变化其磁场和磁能也随之变化，该线圈在线路中作为电感器。若线路中放一平行板，电流的壳粒停留负极板上并生成电场和存贮电能，但逐渐隔断电流，直到断路。若电流变化其电场和电能也随之变化，它在线路中称为电容。对于通以直流电线路来说，基本器件是电阻Ｒ，其电流Ｉ与电压Ｕ间满足欧姆定律如下关系 Ｕ＝ＲＩ 此时电感Ｌ相当于短路，电容Ｃ相当于断路。 对于通以交流电线路来说，除电阻Ｒ外还有电感Ｌ和电容Ｃ构成了线路的总阻抗Ｚ，也满足欧姆定律，其中阻抗为 Ｚ＝Ｒ＋ｉ（ωＬ－１／ωＣ） 当ωＬ＝１／ωＣ时表示处于谐振状态。这是因为线路通电时平板电容建立起场质交换不平衡或生成质速变化率的电场和电能，通过线路上串联或并联的平板放电而转化为磁能，当电容上交换不平衡壳粒放完，即电能全转化为磁能。随后电流反向往电容充电，逐渐建立反向电场或电能，磁能又转化为电能。接着电能再转化为磁能，形成周期性电磁能变换线路，变换周期Ｔ或频率ν决定于ＬＣ。 线路电阻损耗和电磁能辐射，交变电流或电磁能逐渐减少，最后消失为止。若外线路交流电频率跟其一致，线路阻抗最小，该频率称为谐振频率 ω＝１／√（ＬＣ） ν＝１／２π√（ＬＣ） 可见对交流电线路而言，以基本器件电阻、电容、电感，再加上互感和其它整流、放大、振荡等器件组成各种功能的线路，都要接上电源才能有效地工作。一旦切断电源，整个线路便失去电性（如果器件中有永久磁铁仍能保持磁性，但不能保持电性）。这说明电是暂态可变的，它不能永久地存在线路及其器件中。电只是在接上电源时，由其它能量转化而成线路壳粒运动的电暂态过程和现象。 各种材料壳粒与原子核联系紧密程度不同，物体分子结构和排列情况不是同等的，而使壳粒运动所出现的电暂态过程各式各样。例如线路上遇到不同金属或半导体材料接触时，在交界面上易失壳粒材料将失去壳粒（称为Ｐ型或空穴型材料），另一材料则得壳粒（称为Ｎ型或壳粒型材料）。当电源正极接Ｐ型材料，负极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒，而Ｎ型端可供较多壳粒往正极移动，电流较大（或电阻较小）。当电源正极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒而Ｐ型端可供壳粒稀少，电流较小（电阻较大），使其具有单向性导电性质。用此道理可解释温差电偶和致冷现象等。一句话，所有电现象都不必预先假定物体内已存在带电粒子（如电子之类）。即使微电子线路或高集成线路工作也不必预先假定内部已存在电粒子。 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年出版 3,<思维工程-人及智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

chenshuxuan · 发表于 4.1.2006 10:27:52

论电的可变性与暂态性 陈叔瑄 众所周知，现代原子模型是电子与原子核周围都存在电场，电子带负电，原子核带正电的异电相互吸引作用构成的。但这些模型仍充满着矛盾，古磁岩石中发现地球磁场几乎周期性倒转，这是为何？原子核与电子间如何作用？电子绕原子核作加速运动为何不发射电磁波而处于稳定状态？电子为何只能在允许轨道或能级上运动？为何所有带电粒子在磁场或电场中运动径迹都是有限长度？电是什么或电有结构吗？这一系列问题推动着电磁理论继续发展。是否可以设想原子通常情况下不带电，并非原子内部正负电体中和，而是本来就不存在带电体，带电只是摩擦、感应、接触或磁体运动过程中原子状态改变或粒子破裂或交换不平衡引起的。 原子是宇宙、天体间和地球表面的稳定微涡旋粒子，原子核与周围壳粒处于交换平衡状态，并按壳粒数目和分布来分类，同类原子为同元素。元素原子核破裂或原子外层壳粒脱离而生电，如一原子失壳粒，就具有再得壳粒或加速浓缩场质的趋势，称为空穴型或带正电粒子。而得壳粒原子或壳粒本身具有再失壳粒或加速弥散场质的趋势，称为剩余型或带负电粒子。 天体内部高温星质原子热运动而不断破裂生电，并在天体涡旋浓缩中流动，相当于环形电流而同时产生天体磁场。天体内质块实际上是小于天体内部涡旋体，同样具有磁性，质块移动也必影响天体周围磁场。天体又不断随机跃迁复合而辐射量子，大量频率随机量子流构成了辐射连续光谱。而天体周围存在离散氢、氦等轻元素，吸收量子，形成吸收线光谱。元素原子内外结构和涡旋运动类似天体，同样具有磁性，只不过核子与外层壳粒总磁性叠加，在外磁场作用下增强磁性效果不一样，而构成顺磁性、逆磁性、铁磁性的材料介质。 高速微涡旋群存在三种情况：第一种涡旋群的微涡旋各自独立且方向不规则，构成量子辐射。第二种交换平衡所构成微涡旋总体上沿着涡旋轴的正反方向进出运动，微涡旋轴向运动构成微涡线，可用磁力线或磁场涡量散度为零描述。第三种微涡旋轴垂直方向运动，它因得失粒子而交换不平衡或交换场质具有质量密度变化的单向性加速进出，而具有电性，可用电力线或电场散度之电荷变弱趋势描述，引进了电的暂态性观念。不带电粒子（原子或分子）分离或破裂时出现交换不平衡场质，并在趋于交换平衡过程构成电性，直至最终交换平衡，电性消失，这就是自然界电体从来没有永久保存过的根本原因。 一、场与场质的性质 场质通常以星体或物体或粒子为源和归宿，用固定坐标描述状态时，则称为场。流经坐标点上的场质虽然不断流动更新，但场质（朗格拉日法描述）是恒定的或有规则变化，那么场的坐标点上状态可用相应运动参量描述（欧拉法）。连续平动流态的能密度趋于均匀而处于某恒量ρυ²／２＝ｋ，速度愈大则质量密度愈小，从而稀薄质量密度的连续场质或场必然处于高速运动物质状态。两束同向平动流态场质叠加，其速度增加，则质量密度减少，具有弥散趋势，达到极限速度场质的质量密度处于极小值。两束反向平动流态叠加，其速度减少，则质量密度增加，具有涡旋运动，并浓缩趋势。物质趋于平衡，使其总是趋于正反向运动或交换状态。 反向平动流态叠加的另一种状态是形成涡旋运动，而涡旋运动能密度决定于 ρＪω²／２＝ｋ 若整个涡旋体以同一角速度ω运动，ｒ愈小相应地ρ愈大，处于中心点ρ－〉∞处，质量密度趋于无穷大。说明涡旋体愈近中心质量密度愈大，并具有向中心浓缩质量无限趋势。但中心质量密度不可能无穷大，中心必然是移动的，绝对静止是没有的或者必然向外弥散质量，形成周期性变换或交换。场质交换又构成微涡旋，它有的沿涡旋轴平行方向，也有的沿涡旋轴垂直方向移动，前者使微涡旋构成螺旋管式运动，涡旋体轴正反不平衡时具有磁性场质状态，后者则是一般天体或粒子等实体运动状态。两个涡旋同向叠加，其角速度增大，密度减少具有弥散趋势。两个涡旋反向叠加，其角速度减少，质量密度增大具有浓缩趋势。物质趋匀或平衡，使其总是趋于正反涡旋运动。 正反向涡旋叠加另一种情况是构成交换，交换流态又构成更深层次的微涡旋。交换基本动力来自于涡旋运动及其质量趋心运动，具有引力性质，不过不同层次的质量趋心性质不同，形成不同层次相互作用。涡旋的中心与周围物质旋转不一致则要分离成核心部分和周围部分，而周围部分又可逐渐形成新的涡旋体并跟核心交换平衡而处于稳定状态，这等价于这些涡旋趋心引力作用和离心作用平衡的稳定轨道运动。如原子中壳粒与原子核交换平衡时，壳粒绕核所处的稳定轨道运动。微旋化平衡趋势使其进一步浓缩和靠拢的，愈靠拢不规则运动愈激烈且辐射愈多。引力质量趋心与量子辐射也属于交换平衡趋势的一种形式。一般密度愈大交换愈频繁，即交换的频率跟浓缩密度成正比，或跟质量成正比及体积成反比。 对微观粒子来说，交换要处于同步或交换频率整数倍，才能有效地作用。从而原子或分子的壳粒趋于最近原子核轨道或能级上运动，跃迁中更趋于平衡并辐射量子。壳粒愈离开原子核体积愈增大，相应交换频率愈低，愈处不同步或不平衡的状态。壳粒在外力作用下或吸收能量而脱离原子核，两者交换不平衡，物体或原子核失去壳粒而具有再填补壳粒趋势的空穴属性，规定为带正电。壳粒脱离原子核后，得壳粒的物体或原子具有交换不平衡多余壳粒而有丢失壳粒趋势，规定为带负电。壳粒本身周围场质因得能量而具有再丢失能量的交换不平衡趋势，即带负电属性。两带不同电体相邻时，邻侧因得失相补而处于较平衡状态而相吸引。若同属性粒子或带同电物体相邻，邻侧不是空穴比外侧多，就是壳粒比外侧多，而趋于外侧，并推带电体向外侧，即相斥。 场质基本状态流经场的一点上质量密度变化率ｄρ／ｄｔ来表示，其方向是场质流动方向，并用矢量Ａ来描述，称为质密速率，单位千克／米立方•秒。磁场质微涡旋状态在场的一点上用涡量来描述，即ｒｏｔＡ＝Ｂ，表示磁感应强度。在交换不平衡趋于平衡过程的场质流态经场上一点用－ｄＡ／ｄｔ＝Ｇ来描述，负号表示电场与场质规定方向相反，表示电场强度。空穴型场质具有浓缩趋势，即具有趋向空穴的加速场质趋势，构成背向空穴电场强度。而多壳粒型场质具有弥散趋势，即具有向外加速场质趋势，为向心电场强度。从加速场质来看，带异电体相邻的邻侧加速度增大，而速度减少具有浓缩趋势，反之外侧加速度反向叠加减少而速度增大，具有弥散趋势。弥散一侧趋于浓缩一侧，以趋于交换平衡稳定状态而互相靠拢，即相吸，这种趋势就是电作用的本质。 物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性同向，在磁场中可增强磁性或磁感应强度，该物体称为顺磁性材料。物体内分子或原子的壳粒平均磁性与原子核的磁性反向，在磁场中减弱磁性或磁感应强度，该物体称为抗磁性材料。有的物体内分子或原子通常结成颗粒状，若这些颗粒（磁畴）是同向磁性分子结成很强磁性物体，如磁铁等。周围具有磁性的物体称为磁体。磁体周围规则的微涡旋沿涡旋方向移动而构成螺旋线状运动的场质，用坐标参考系描述为磁力线，即磁场。固定坐标所描述磁体周围磁场是各点的涡量，并将其量度定义为磁感应强度Ｂ，单位是ｋｇ／ｍ³•ｓ＝１特斯拉。 在真空或无介质情况下，磁感应强度Ｂ等于磁场强度Ｈ，单位量度与电流有关，若电荷为质量改变量来量度，单位千克，电流为质量变化率，则单位ｋｇ／ｓ。磁场强度是单位长度电流有关的，即为ｋｇ／ｍ•ｓ。两者比值为 μ＝Ｂ／Ｈ 称为磁化率，其单位为１／ｍ³。磁场上任何一点的涡量有进必有出，从而磁感应强度散度等于零，即 ｄｉｖＢ＝ｄｉｖｒｏｔＡ＝０ 磁体周围规则微涡旋运动构成螺旋线运动状态，并可描述成磁场中磁力线，磁感应强度也可看成单位面积穿过磁力线数。穿过某面积ｓ的磁力线数称为磁通量φ Ｂ＝ｄφ／ｄｓ 磁铁周围磁力线方向规定为由北极指向南极（内部则由南极指向北极）。当两磁体同向排列或异磁性相邻时，由极端向外观之，其邻侧涡量或磁力线方向相反，反向叠加具有浓缩趋势，而外侧同向叠加而具有弥散趋势，磁体两侧场质交换不对称并有由外侧趋向邻侧趋势，推动磁体靠近，即异磁性相极的现象。反之两磁体反向排列或同磁性相邻时，由极端向外观之，在相邻一侧涡量或磁力线方向相同，其叠加具有弥散趋势，而外侧反向叠加具有浓缩趋势，由邻侧向外侧趋势，并推动两磁体离开，即磁体同性相斥的现象。 各种材料具有各自电性能和磁性能，按电性能来分有绝缘体、导体、半导体，甚至超导体等，按磁性能来分有顺磁体、逆磁体、铁磁体等。不管磁性还是电性都包含实物体及其周围场质（或场），并靠场质叠加性能引起的实物体移动。根据各种电磁实物体性能可以制成各式各样器件，这些器件巧妙组合连接的线路，可以产生极复杂的电磁功能仪器仪表和各种电气设备。但不管怎样，这些器件、仪表、仪器、设备都只能在通电情况下，才具有电性能，即电的暂态可变性原理。 二、电的可变暂态性 任何天体和粒子都是涡旋体，并向中心浓缩质量，在离中心体较运处，基本上可看成径向且往中心流动场物质，构成引力场质。但中心质量不可能无穷大，必然再向外弥散质量和中心移动。弥散物质与浓缩物质流态正反运动或交换必形成大量微涡旋粒子。切向圆周运动粒子实际上是加速运动，具有电性或电流性，电流周围构成磁场，使涡旋体周围通常存在磁场。规则场质微涡旋沿着轴向进出而构成磁性的物质基础，不规则微涡旋是构成粒子（低速微涡旋）或量子（高速粒子）的物质基础，这是天体周围存在磁性和热辐射的根源。天体内存在高度浓缩并带强磁性的质块，而质块趋心运动过程中更替，使周围磁场方向周期性更替，形成了古磁周期性更替而保留在岩石中。微观粒子是涡旋体，周围同样存在交换场质，这些交换也是引起粒子间引力和磁性的根源。 电性不一样，人们或自然界从来没有长久保存过静电体或电流体，任何电器只要一切断电源就失去电性。摩擦玻璃棒生电，也可以吸引微小纸屑等，时间一久，也会失去功效。不接导线的电池，静止不动的电机等电源也没有电性现象。没有接通电源的导体、半导体、绝缘体等物体或溶液都没有电性现象。人们将其想像为带正负电的的原子核和电子中和的结果，这不过是一种假设，它不能作为电的永久性证明。竟然电不是永久性，那么原子内的原子核与外层粒子就不具电性，因此外壳层粒子不应称电子而称壳粒更合适。按照电的暂态性观念，原子核与壳粒是通过场质交换联系的。 大量实验事实证明电的暂态可变性质。如现代高能物理实验云雾室，乳胶底片所看到的带电粒子轨迹途径都是有限长度的，而电子轨迹成螺旋式逐渐缩小圆圈运动到最后消失，表明电的暂态性。又如正反粒子和正负电子产生与湮灭的基本粒子现象，也是电荷产生与消失的最有力例证。电粒子可以集中在原子核中或稳定地绕原子核作加速运动而不发射电磁波，迫使普朗克和玻尔等人不得不提出跟经典严重矛盾的假说，并由此导致量子论和量子力学的诞生。量子论和量子力学根本上避开电的观念。 β衰变实验表明原子核放射的电子能量或荷质比各不相同，且具有按统计连续曲线分布，它可解释为电的暂态性引起的。放射性元素原子核边缘存在相当电子质量的一些交换平衡轻粒子，当其衰变脱离原子核则出现交换不平衡β粒子，其交换不平衡程度和时间前后不一致，即荷质比也不可能一致，具有统计分布。β衰变实际上也是电的暂态性有力的例证，尽管至今许多学者延用费米的中微子假说来解释β衰变，可是中微子尚未真正被证实，即使自然界发现中微子也不能证实电的永久性。 场质交换或能量交换具有作用力性质，即原子核对壳粒作用力（或壳粒对原子核反作用力）与壳粒绕核公转惯性离心力平衡或交换平衡时，壳粒沿着一定轨道稳定地运动，这时原子核与壳粒所构成的原子系统跟周围处于交换平衡且稳定状态，本来就没有电性现象。只有当壳粒受到量子或其它能量作用才发生轨道（或能级）跃迁。若壳粒因原子吸收足够能量而离开原子则出现了交换暂时不平衡或不对称状态，即生成电性状态，规定为负电。原子核因失壳粒处于交换不平衡的带电状态，规定为正电。壳粒和原子核结合就会趋于交换平衡或对称中辐射交换场质或量子，辐射量子的能量大小跟其初始状态有关。这是粒子产生电的基本模型。 通常物体内分子或原子外层壳粒与原子外层壳粒与原子核处于交换平衡状态，一旦原子吸收了足够能量而使交换不平衡，壳粒脱离原子核，各自构成交换不平衡引起的质量增减改变量和周围质量密度变化率，分别作为正负电荷ｑ和电场强度Ｇ量度。单位分别为ｋｇ和ｋｇ／ｍ³•ｓ²。表明电场强度是交换不平衡趋于平衡的一种量度。在电介质中电场强度Ｇ与电位移Ｄ关系 Ｄ＝εＧ 单位是ｋｇ／ｍ²，ε为电介质常数，单位ｍｓ²。电场强度Ｇ可以用单位面积穿过电力线表示，而核心质量密度流变化率总量于坐标上用电荷量来描述，即 ４πｑ＝ ∮Ｄｄｓ＝∮εＧｄｓ ｄｉｗＤ＝４πｑ／Ｖ 带电粒子（或带电体）电荷量是质量改变量，单位为千克ｋｇ，Ｖ为体积，单位为ｍ３。 物体内粒子稳定情况下处于交换平衡状态，即处于非电性状态。物体粒子，如原子或分子具有一定结构的，而原子周围分布着一定数量的壳粒，壳粒与原子核相对运动并处于交换平衡状态。不同物体由不同的原子或分子组成的，有的物体内原子或分子的壳粒易得失或易在物体内移动，这类物体称导体，如金属体。有的物体内原子或分子的壳粒极难脱离或移动，这类物体称为绝缘体。介于两者之间称为半导体。物体内粒子，包括壳粒周围都由交换场质联系着，沿轴正反流动所构成的微涡旋场质或涡量场，则粒子周围具有磁性，但宏观上不规则的。 在外磁场作用下导体内活动的壳粒可感应的涡量且沿着磁场方向。若该导体在磁场中相对移动，涡量与速度同向弥散侧趋于涡量与速度反向浓缩侧而流动壳粒，使导体中松散联结的壳粒就会感生电流或感生电动势，并在外电路中形成电位差（或电压）和电流，即磁能或机械能转化为电能。同样地导体接在电池两极，电池一端吸收一壳粒，留下空缺由另一原子壳粒（出现交换不平衡）补充，留下空缺又由再一原子壳粒补充，形成了壳粒或交换不平衡递传的电流，即化学能转化为电能。可见，不管从宏观现象，微观结构，还是能量转化，场质交换模型角度来看，电只能是一个暂态可变过程的现象。 三、磁性感生电流 如果在磁场上放一根导线，导线上自由移动的壳粒受到磁场感应呈现相应涡量（或壳粒微涡旋）。若磁场向里，当导线向右移动时，导线的微涡旋上侧与速度同向叠加，具有弥散趋势，而下侧与速度是反向叠加，具有浓缩趋势，促使壳粒自上侧往下侧流动。但按习惯电流方向规定与壳粒移动方向相反，从而电流由下侧流向上侧，满足右手定则，即伸出右手掌迎向磁场，大姆指向导线移动速度方向，而四指为电流指向，三者互相垂直，可感生出较强电流。即导体相对磁场运动，则产生感生电流及其电动势。同理在磁场中旋转线圈也同样地产生感生电流或电动势。若磁场由左指向右，而线圈右侧向里，左侧向外运动。右侧导线感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，上侧反向叠加而浓缩，推动壳粒向上运动，而线圈左侧感应涡旋下侧与速度同向叠加而弥散，下侧与速度反向叠加而浓缩，推动壳粒往下运动，由于电流方向规定与壳粒移动方向相反，所形成右侧电流向下而左侧电流向上的电流回路，满足右手定则。线圈转过角度不同，所形成电流数值和方向也不同，即生成了交流电。又如磁铁的磁力线穿过螺线管心及其管壁，并对着螺线管移动，管壁里侧导线壳粒感应的涡旋上侧同向而往下移动，管壁外侧导线壳粒感应涡旋下侧同向而推动壳粒向上运动，构成了环形感生电流或电动势。线圈上感生电动势大小决定于穿过磁力线数变化率，即 Ｕ＝－ｄφ／ｄｔ 负号表示感生电流与壳粒移动方向相反或电动势对外线路构成反相的电压。 电荷是其周围场质交换不平衡而具有向心（或背心）的单向加速场质流态或场质密度变化率状态。带负电壳粒场质密度向外而电场向里，壳粒以力或加速向右运动，其前沿加速度同向叠加增强，具有浓缩趋势，后沿加速度反向叠加使速度变大，具有弥散趋势，在趋于平衡过程中场质构成由后沿往前沿涡旋运动，并形成上侧涡量场方向往里，下侧涡量场磁性方向往外环形磁场。若导线通以自右往左的电流，而壳粒运动刚好相反，构成上侧往里下侧往外的环形磁场，其磁场强度正比于电流，即 ｒｏｔＨ＝４πｊ ∮Ｈｄι＝４πＩ 其中Ｈ为电场强度，ｊ电流密度，Ｉ电流。若导线绕成圈并通以电流，仍按右手定则，四指为电流指向，大姆指为线圈内磁场方向。磁场的磁能改变量引起导体壳粒移动而产生电流能量，即磁能变换为电能的作用。 若磁场向里（即向纸面），壳粒向右运动并形成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧涡量同向叠加而具有弥散趋势，下侧涡量反向叠加而具有浓缩趋势，迫使壳粒往下作用。同理，导线垂直于向里磁场，并通以自右向左的电流（壳粒运动方向刚好相反），构成上侧往里而下侧往外的环形磁场，上侧磁场同向叠加而弥散，下侧反向叠加而浓缩，推动导线向下侧运动，满足左手定则。其力为 Ｆ＝ＢＩι 其中ι为导线垂直磁场的长度，Ｉ为电流，Ｂ为磁感应强度。 在恒定磁场（自左往右）中，放一可绕轴旋转方形线圈（暂平放纸面上）并通以电流，线圈右侧电流向下，构成了线圈里侧电流磁场向右且与外磁场同向叠加，具有弥散趋势，而外侧电流磁场向左，且与外磁场反向，具有浓缩趋势。线圈右侧有由里往外的作用力。同理线圈左侧构成由外往里作用力，左右两力形成了力偶矩，使线圈转动。电流磁场与外磁场作用，即为电能变换磁能引起的作用。是电动机工作原理。 两根平行导线上，若通以同向电流，在各自导线周围形成磁场，在相邻一侧是反向涡量叠加，具有浓缩趋势，反之在外侧为涡量同向叠加，具有弥散趋势，外侧涡旋场质趋向邻侧并推动导线靠拢，即构成两导线相吸的现象。若两平行导线通以反向电流，各自在导线周围形成磁场，其相邻一侧涡量同向叠加，具有弥散趋势，反之外侧涡量反向叠加，具有浓缩趋势，从而产生邻侧推向外侧的趋势，即构成了相互离开的排斥现象。导线上停止通电，其周围磁场随之消失，相互作用也随之消失，表明电流的暂态性。在磁场中通以电流导体引起运动和在运动磁场中导体产生电流称为相对运动电磁能变换原理。 若磁体运动与其磁场方向相同（外磁场相反），前沿增加往外微涡旋，在趋于平衡趋势中必阻止或反向往里趋势（等价于楞次定律），相当于外磁场螺旋线运动的场质叠加上反向速度，迫使场质的质密度改变，形成了磁场涡量变化率或质密度变化率之涡量 ｄＢ／ｄｔ＝ｄ（ｒｏｔＡ）／ｄｔ＝ｒｏｔ（ｄＡ／ｄｔ） ＝－ｒｏｔＧ 其中Ｇ称为电场强度，作为交换不平衡的量度。 四、电磁波的产生 如果导线中电流是交变的，那么在导线周围环形磁场也随之变换方向和数值，即由导线壳粒运动各自构成磁场涡旋群也随之变换方向和数值，形成了大量同频率同相位的周期性变换涡旋群（多少决定于电流强度），并以光速向外辐射，在整体上构成了电磁波。可见，电磁波实际上是同频率同相位的周期性变换涡旋群或量子群电磁波幅度决定于辐射量子群密度。由于频率愈低愈不具有粒子性而较呈现连续性，从而电磁波辐射较呈连续状态波动。它是周期性变换磁性或涡量，涡量中涡旋场质密度变化而同时具有电性，即电磁波涡量同时具有周期性电性和磁性变换。导线上交变电流频率愈高，其周围辐射电磁波愈呈粒子性，愈不易被吸收而在空间传播距离愈远。称为电磁波生成原理。 导线绕成线圈并通以电流，在线圈中生成磁场和存贮了磁能，恒定电流生成恒定磁场和存贮恒定磁能，电流变化其磁场和磁能也随之变化，该线圈在线路中作为电感器。若线路中放一平行板，电流的壳粒停留负极板上并生成电场和存贮电能，但逐渐隔断电流，直到断路。若电流变化其电场和电能也随之变化，它在线路中称为电容。对于通以直流电线路来说，基本器件是电阻Ｒ，其电流Ｉ与电压Ｕ间满足欧姆定律如下关系 Ｕ＝ＲＩ 此时电感Ｌ相当于短路，电容Ｃ相当于断路。 对于通以交流电线路来说，除电阻Ｒ外还有电感Ｌ和电容Ｃ构成了线路的总阻抗Ｚ，也满足欧姆定律，其中阻抗为 Ｚ＝Ｒ＋ｉ（ωＬ－１／ωＣ） 当ωＬ＝１／ωＣ时表示处于谐振状态。这是因为线路通电时平板电容建立起场质交换不平衡或生成质速变化率的电场和电能，通过线路上串联或并联的平板放电而转化为磁能，当电容上交换不平衡壳粒放完，即电能全转化为磁能。随后电流反向往电容充电，逐渐建立反向电场或电能，磁能又转化为电能。接着电能再转化为磁能，形成周期性电磁能变换线路，变换周期Ｔ或频率ν决定于ＬＣ。 线路电阻损耗和电磁能辐射，交变电流或电磁能逐渐减少，最后消失为止。若外线路交流电频率跟其一致，线路阻抗最小，该频率称为谐振频率 ω＝１／√（ＬＣ） ν＝１／２π√（ＬＣ） 可见对交流电线路而言，以基本器件电阻、电容、电感，再加上互感和其它整流、放大、振荡等器件组成各种功能的线路，都要接上电源才能有效地工作。一旦切断电源，整个线路便失去电性（如果器件中有永久磁铁仍能保持磁性，但不能保持电性）。这说明电是暂态可变的，它不能永久地存在线路及其器件中。电只是在接上电源时，由其它能量转化而成线路壳粒运动的电暂态过程和现象。 各种材料壳粒与原子核联系紧密程度不同，物体分子结构和排列情况不是同等的，而使壳粒运动所出现的电暂态过程各式各样。例如线路上遇到不同金属或半导体材料接触时，在交界面上易失壳粒材料将失去壳粒（称为Ｐ型或空穴型材料），另一材料则得壳粒（称为Ｎ型或壳粒型材料）。当电源正极接Ｐ型材料，负极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒，而Ｎ型端可供较多壳粒往正极移动，电流较大（或电阻较小）。当电源正极接Ｎ型材料，电源正极吸收壳粒而Ｐ型端可供壳粒稀少，电流较小（电阻较大），使其具有单向性导电性质。用此道理可解释温差电偶和致冷现象等。一句话，所有电现象都不必预先假定物体内已存在带电粒子（如电子之类）。即使微电子线路或高集成线路工作也不必预先假定内部已存在电粒子。 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年出版 3,<思维工程-人及智能活动和思维模型> 陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

chenshuxuan · 发表于 5.1.2006 13:10:01

电磁体的运动与控制应用 陈叔瑄 《物性论》一书与《论电的可变性和暂态性》一文指出：场物质简称场质是高速运动的物质状态，实物（天体、物体、粒子）通常成为场质的源头和归宿。实物周围存在各式各样场质，其重叠性质各不相同。同类场质速度同向重叠速度变大，因能密度趋匀使质量密度趋于变小，即具有弥漫（弥散）、扩散、膨胀趋势。场质速度反向重叠速度变小，质量密度趋于变大，即具有浓缩、吸收、收缩趋势。对于微涡旋场质情况类似，当微涡旋同向重叠时，角速度或线速度变大，具有弥漫、扩散、膨胀趋势。当微涡旋反向重叠时，角速度或线速度变小，具有浓缩、吸收、收缩趋势。对于加速运动场质(多半是粒子破裂所产生交换不平衡引起的)情况则不同，因为物质速度愈大，加速度愈小，极限速度时加速度为零。因此场质加速度同向重叠时加速度增大，速度减少，具有浓缩、吸收、收缩趋势。场质加速度反向重叠时加速度减少，速度增大，具有弥漫、扩散、膨胀趋势。不同类场质间是各不相干的。 宇宙中元素原子是物质涡旋运动生成的，稳定时元素原子处于一定分布的壳粒周期性同步的变换运动和交换作用，形成可用径量子数、轨道量子数、磁量子数、对称（自旋）量子数等四个量子数的波函数或波动方程描述。由于元素生成环境条件不可能完全一致，从而同元素原子质量不可能一样，构成了波函数统计性，所谓元素原子量是同元素原子质量统计平均值。这些等价量子力学波函数和波动方程描述，并在观念和原理上给予更深刻的意义，尤其在自旋、磁性、能级、统计性的深刻解释，甚至有所发展和应用。原子壳粒子不管用什么方法（摩擦、感应、导体在磁场中相对运动等）使其脱离，就会出现交换不平衡而带电的，电是粒子周围交换不平衡所出现的场物质运动一种现象。 一、基本原理 《物性论》与《物性理论及其工程技术应用》两书从粒子涡旋运动或涡旋组合运动出发，指出任何粒子都是涡旋运动浓缩质量而成的，而涡旋运动浓缩质量平衡趋势必形成交换及其微旋化。若高速微涡旋速度沿轴向所构成螺旋线一端出必在另一端入的磁场质，即形成粒子周围磁性或磁场，否则高速微旋化则形成量子或低速微旋化则形成更深层次的粒子。两书指出原子壳粒破裂或离开核时出现交换不平衡，即生成电性。电磁主要应用于电能变换传输（电力）与电磁场信息传输（通讯）两方面，后者在《场质论》一文中专门探讨，而本文主要是电力（电磁能量传输）及其控制方面应用。对于实物及其周围电磁性能可归结出三条基本原理： 1、实物材料生电易难程度可分为绝缘体、半导体、导体、超导体等。绝缘体通过摩擦迫使壳粒脱离实物体出现交换不平衡而生电的。通过感应使导体易脱离的壳粒脱离原子核移动接近缺壳粒实物体或离开多余壳粒实物体端而生电的，甚至重量子与壳粒碰撞，分别制动和加速而生成正负电，反之正负电接触也可转化变换为量子。或在导体两端加电压迫使壳粒脱离原子核往缺壳粒正极移动而形成电流。还可推动导体在磁场中运动（导体壳粒受到磁场感应，形成与磁场相反的涡旋，导体涡旋移动有同向弥漫侧趋向反向浓缩侧趋势）则会在导体中移动而产生电流，即机械能转化变换为电能的发电机制，统称为实物材料生成电或电流的生电发电原理。它是法拉弟定律右手定则新解释。 ΔE=FΔι=IΔΦ=IBΔS ΔE/Δt=IΔΦ/Δt=IË 在穿过面积ΔS的磁场B或磁通量ΔΦ一定情况下，机械能改变量或做功ΔE愈大所产生的电流I愈大。机械功率或动能改变率愈大，相应产生愈大的电流I和电动势Ë。 2、磁场质产生于涡旋体轴向运动微涡旋所形成的高速螺旋线，出来一端为北极N，进去一极为南极S。即相应于磁场中磁力线，可用涡量描述。也可产生于电粒子运动或电流的周围，但电流通过螺旋管子周围组合成高速螺旋线，出来一端为北极N和进入一端为南极S，相应用于磁力线。磁铁棒或磁针周围存在由N极到S极并经过磁体内闭合场质螺旋线，即磁力线。当其沿着NS方向运动时，磁体内外螺旋线移动存在差异，前沿螺旋线向里，叠加上反向速度，具有浓缩趋势，磁体内变化较慢，在前沿出现磁棒或磁针（前沿趋向后沿）浓缩性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。当磁体沿SN方向运动时，前沿螺旋线叠加上同向速度，具有弥漫趋势，磁体内弥漫较慢而前沿出现磁棒或磁针（后沿趋向前沿）弥漫性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。这就是磁体运动楞次定律的实质。 导体内带正电粒子移动通常从相对静止到运动的加速度（向右）与粒子前沿（向左）加速场质加速反向叠加，具有弥漫趋势，后沿（向右）加速同向叠加，具有浓缩趋势，使场质前沿向后沿运行，形成上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。一根通以电流（向右）导线同样地产生上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。两根同向电流导线相邻时，邻侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，外侧同向叠加具有弥漫趋势，外侧趋向邻侧而靠近，相应于磁场相吸。两导线通以相反电流，邻侧微涡量同向叠加具有弥漫趋势，外侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，形成邻侧向外侧而推出，相应磁场相斥。 除涡旋运动生磁之外，易移动的带电（负电）粒子具有向外加速场质，其前沿同向加速增大而速度减少具有场质浓缩趋势，后沿反向重叠加速减少而速度变大具有场质弥漫趋势，生成后沿向前沿场质环流或场环涡量（环磁场）。同样地移动通以电流导体（电流习惯指定为壳粒运动相反方向）壳粒加速场质向外，后沿与移动加速反向而速度变大具有弥漫，有向前沿同向而速度变小浓缩趋势，形成后沿向前沿的右手定则环磁场。 B=μH=2μI/r 通电流导线周围产生磁感应强度B与电流I成正比而与距离r成反比。在外磁场中重叠同向侧弥漫趋向反向重叠浓缩侧趋势而产生作用或导体移动，并遵守左手定则。如果磁场和通电导线结构一定，电流愈大，可做的机械功或动能改变量愈大。称为电流生成磁场与磁场作用导线电流做功的生磁电动原理。它是电能转化变换机械能的安培定律新解释。 3、导线电能传输中壳粒周期性往返运动，在其周围则产生电磁波辐射，电场质暂态性使壳粒往返频率愈高愈易生成电磁波量子流并辐射出去，另一方面导线电能传输中电流愈大，在电阻上热消耗愈强，从而导线电能传输要求在低频率高电压条件下传输。通常发电机的机械运动速度限制，频率不可能太高，电压也不可能太高。低频交变电流磁场可以通过变压器来改变电流，变压器热消耗可忽略的话，变压器初级线圈功率等于次级线圈功率，即电流乘电压等于功率不变，使电流大幅度减少，电压大幅度提高。电力之所以需要低频率传输，因为频率愈高传输导线愈易辐射，以减少辐射损耗；电力之所以需要高电压传输，因为同样功率传输而电压愈高通过导线电流愈小，可减少电阻热损耗。 电流为何不采取直流传输？这里至少有两种因素决定不采取直流传输。首先电的暂态性，电荷移动一定时间，导体壳粒电性会逐渐消失，电能转化为其它能量形式，无形中多消耗电能。交流导体壳粒往返于原子核周围运动，电性尚未消失电能量已传递给下一个原子的壳粒，实现电能传递或传输。从而限制了电能传输频率不能太低到零，即用直流电进行远距离传输。其次直流电难以通过变压器实现高低电压的变换，使用非常不方便，从而远距离直流电损耗较大，以致电力工业基本上不采取直流远距离传输电能。 电可在低频高电压下易实现远距离传输和实现自动控制、指挥调度特点，许多能源如热能、水力、核能等变换为电能进行传输，又如利用太阳能、地热能与其它能量变换为电磁能量进行传输。各种能量形式通过变换成交变电能，较易通过变压器变成非常高的电压，甚至并网化成共用的电力，以便统一分配调度。各种能源变换、电力传输、分配调度、生产过程等都需要自动化，即电力来源、传输、使用（通常是机电一体化）无不需要自动化。不同材料在不同条件和组合方式下具有不同磁性和导电性能，分别为顺磁性、逆磁性、铁磁性和超导体、导体、半导体、绝缘体等的材料，其有机组合和条件控制可以实现电力产生、传输、使用自动化。称电力低频高压传输和自动控制原理。 二、电的产生应用 不管是机械能生电及其转化为电能，或者电流生磁及其磁体间作用而运动，即电磁能转化为机械能，还是电能变换传输和控制等都属于能量变换和能量变换效率（功率）问题，低频高压传输可以提高导线电磁能量传输效率。对于用户来说，电压太低导线消耗太大，电压太高对人体危险性大大增加，因此目前各国多半采取电压220V，频率50HZ作为家用电的标准。而远距离传输才采取变压器变换为高压，到近用户又由变压器变换为标准电压。规定标准是必要的，以便各种各样电器的电源设计有所依据。 1、家电应用 现代生活根本离不开电力或电能，照明、家用电器、电视等都离不开电，而且控制很方便，只要电路加上插座、插头、开关、保险熔丝、按钮、按键等就可以利用电的暂态性随时通断控制。电力或者说电能传输与控制，使各家各户方便地根据需要随时使用电能。一到夜晚使千家万户照明，整个街道、整个城市照明通亮，构成一幅幅美丽夜间景观。照明灯具愈来愈繁多，可谓五彩缤纷，它们都是电能转化为光热能量的一种方式。不管灯具结构多么不同，如常见的白炽灯、日光灯、霓虹灯等，都是电能通过一定方式电流作用转化为光量子流能量。 电能传输变换和简单控制可以直接推动电风扇、排气扇、抽油烟机、热水器、电火锅、微波炉、洗衣机、消毒柜、电冰箱、空调机等家用电器工作。有的不过外加些特殊功能设备，就可以做相应的工作。如洗衣机外加定时器控制电机旋转的正反向和时间长短。又如电冰箱通常由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、温度控制器、定时器等构成的，自行定时开通压缩机循环致冷材料，对电冰箱致冷。再如微波炉是一种新型的现代化电子炉具，微波是一种高频率电磁波，遇到不同物质有着不同的效果。遇金属反射，遇陶瓷、玻璃、塑料则穿透，构成无油烟、无明火等污染炉具。 有的电器内的电压工作在直流电压和电流，甚至非常低直流电压和电流下工作，如收音机、音响设备、电视机、CVD、DVD、电脑、打印机、电池充电器等。从而出现大量适应各种各样电器需要的低压变压器和整流器、稳压器等构成的电源。实际上是交流电能变换为直流电能的一种方式，以便对电器提供直流电源。以收音机为例，收音机中有震荡器、多级电压放大器、捡波器、功率放大器等及其内部器件都需要直流电源提供电能源，才能产生相应的电性能和功能。一旦断电或停电，这些电器和器件立即失去电性能和功能，实际上就是电暂态性必然结果。 2、工业用电 工业生产用的最多是各种各样的电动机带动机械运动，异步电机结构简单牢固（主要由导线组成线圈定子和磁体转子两部分构成的）、工作可靠、维修方便、寿命较长、成本低等优点，广泛用于各种各样工业部门。电机设计有所差别的，作为不同机械特殊动力，即电磁能量转化为机械能量特殊过程。例如用防护式异步电动机带动车床、钻床、刨床、铣床等各种加工机床，用起重异步电动机带动传送带、吊车或电梯等，可以于一定距离往高处或低处运送材料、设备或人。又如用于要求低转速，大转矩的机械的运输机械、矿山机械、炼钢机械、造纸、制糖、化工搅拌机械等常采取齿轮减速异步电动机。又如利用力矩异步电动机带动纺纱机、织布机、印染、橡胶、冶金等各种纺织化工机械设备，起了电能转化机械能作用。由于多半机械离不开电，从而提出产品机电一体化设计要求。 电力很重要设备是变压器及其配件，变压器主要分为单相变压器和三相变压器，电力变压器是指大容量三相变压器。变压器铁芯由铁柱和铁轭两部分组成的，绕组套装在铁柱上，而铁轭用于使整个磁路闭合。大多数电力变压器采取同芯式绕组，为了便于绝缘一般低压侧的绕组放在里面，高压侧的绕组套在外面。也不少变压器绕组用交迭式布局。在远距离输送电力网通常先通过电力变压器升到几千、几万伏，以减少线路上损耗。到了近用户处再将其降压到标准电压220V的配电变压器。当电能从10千伏电路送变电所后，首先经过跌落熔丝，再由电缆将电能送到变压器的一次侧高压隔离开关和负荷开关，两者间装有继电保护的电流互感器，然后才经配电变压器送到低压220V母线上。再根据各种用户需要再有小型单相变压器降到所需要电压的，以便提供各种设备用电的需要。主要起电能变换作用。根据各种用途可以制成自耦变压器、整流变压器、感应调压器、电流互感器、电磁式稳压器、控制用变压器、音频变压器等等。 工业生产上往往需要较大电流甚至较高电压的直流电，如电镀、电解、充电、励磁、电机调速、控制电路电源等，除使用直流电机外，主要还是通过整流器将交流电变换为直流电来使用。然而晶体管整流器电流小电压低，不太满足工业生产的需要，在工业上主要采用可控硅来实现整流的。可控硅是一种大功率半导体器件，由PNPN四层半导体硅构成的，当最底层P阳极接正，最上层N阴极接负，为正向连接，但仍处于截止状态。阴极下一层P接控制极，一旦控制极与阴极间加上正电压，阴阳极间便出现导通大电流，即使此时控制端断开，仍然保持大电流，控制端只起触发作用。要停止正向电流只能通过电压降到零。如果阴极接正，阳极接负，不管控制端有没有电压，都处于截止状态。外形和结构多半是螺栓式和平板压接式两种，主要利用可控硅正反向导电性能不同特性，来控制交变电流运行方向而起整流作用。 3、电力自动化 通常控制电路是晶体管组成的弱电系统，而电力又是强电系统，这两者矛盾可通过像继电器、可控硅之类器件来解决。继电器的触点用来控制强电系统，所起的作用相当普通的电力开关，而继电器线圈则受弱电系统，如晶体管线路的控制。继电器各种各样的组合可以实现电机的启、停、快、慢、正、反、进、退等的控制。控制还包含测量参数，如各种参量变送器，然后比较运算的运算器，调节信号的调节器，记录打印参量的记录仪打印机，甚至通过执行机构去控制。为了使自动化仪器仪表标准化，便于仪器仪表间连接，约定输出、输入标准为0到10毫安。 现代更进一步要求自动化仪器仪表数字化，以便与微型计算机系统联机控制。我们在研制《MM-1000摩擦试验机微型计算机系统》时就是将变送器所产生信号通过模数变换器变换成数字量，计算机本身有很强数据处理运算能力，省去模拟运算器和调节器，处理结果直接经过数模转换，直接去控制继电器，再进而控制强电系统，使摩擦试验机能够按照计算机编制的程序进行工作。 三、电力测量 发电机器一停止或者开关断开，立即停止发电或通电，这本来就是电暂态性或机械能停止转化为电能的必然结果，但人们总是按传统观念，解释为正负电中和。发电机器启动或电路开关合上，就立即通电，用电流表测量通过线路的电流，电压表测量线路的电压，电度表测量使用消耗过的电能。为了更方便起见，将其组合制成万用电表，可以测量交直流电流、电压、电阻等等。电仪器仪表解决电之模不着、看不见、听不到特点，扩大人们视野的有力工具。可见许多自然过程看不见、听不到、模不着就是通过某些仪器工具观察到的，扩大人的五官的感觉不足之处。不要以为五官感觉不到的就不是自然界物质。 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年出版 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期 5、《电工手册》电工手册编写组上海科学技术出版社1985年印刷

chenshuxuan · 发表于 5.1.2006 13:21:31

场质论—场物质运动本质 陈叔瑄 宇宙不存在“以太”是迈克尔逊干涉仪干涉实验结果的千真万确事实。“以太”这个观念来自于光波动说传播需要媒介而设想出来充满宇宙的媒介或真空介质，同时也为物体间引力传递提供媒介。光粒子性就不需要这类凭空设想的媒介，力的交换和趋势本质也不需要凭空设想这类媒介。光子本身就是高速运动的场物质，它跟其它场物质一样都是物质高速运动的状态。并非空间存在光传播的绝对静止的媒介-“以太”。光波动性完全在于光粒子本身周期性变换运动引起的现象。 场有万有引力场、重力场、电场、磁场、电磁场、光场、强作用场、弱作用场等，它们是不同的高速、低密度场物质运动状态和方式。场与场质不同之处在于场空间坐标点上参量来描述，如流体力学欧拉法，而不管流经该点具体物质如何运动。而场质则考察其本身运动状态、作用和过程，其运动描述相当于流体力学朗格拉日法。但它们都是质点描述法，而量子或粒子或实物等都不是质点，从而产生许多问题。场质速度从光速到物质极限速度（光速的1.41倍连续平动状态），光速是场质的速度下限，物质极限速度是场质上限，可能相应物质是万有引力场质。两者之间场质有磁场质、电场质、无线电场质、微波场质等都可能超过光速。因为谁也没有真正测量比较过它们速度，都只是猜测或假定它们速度是光速。 一、场与物质基本原理 1、力的本质是能量趋势和交换，是动能改变量对位移比值来定义的，并推出力与质量、加速度乘积成正比。实际上力与加速度并非线性地成正比，而是随速度升高加速度变小，极限速度时为零，此时处于极其稀薄连续的场物质状态。这种实物到场物质状态所描述时空是《物性论》时空系统。低速时近似地等于牛顿力学时空，满足伽利略变换ι=ιˊ-υtˊ。 相对论为了保持高速情况下牛顿公式仍然成立，把加速变化系数隐含在质量中，并称为惯性（或相对论）质量，加速度仍然用低速时加速度来描述，称谓相对论时空。低速时惯性质量近似等于质量。相对论时空实际上是场时空或电磁场时空，且坐标系变换满足罗沦兹变换来描述。 dιˊ=dι√(1-υ²/c²) 如《质能再论》一文所指出那样，对于参照系设在光源上光量子（场质）与场速度一致，但相对光源以速度υ运动的参照系，光量子（场质）运动速度或平动能，甚至变换能不变的。而参照系相应的场平动能量的量度少了一项座标相对运动引起的动能mυ²/2，如果变换能 hν/2=mc²/2=m(dι/dt)²/2 也不变，那么 m(dιˊ/dtˊ)²/2=mc²-hν/2-mυ²/2=mc²-mc²/2-mυ²/2 =mc²/2-mυ²/2=mc²(1-υ²/c²)/2=m(dι/dt)²(1-υ²/c²)/2 dιˊ/dtˊ=(dι/dt)√(1-υ²/c²) 当dtˊ=dt， dιˊ=dι√(1-υ²/c²) 当dιˊ=dι dtˊ=dt/√(1-υ²/c²) 此关系等效于相对论的时空关系或罗洛兹变换。表明相对论的时空是场的时空。光量子速度是稳定物质的极限速度，大于等于光速的物质为场质，此时作用力不产生加速度，互不相干的。 相对论为了使此时空也适用于牛顿力学，把本来极限速度本无加速度运动，化成仍有加速度运动，并维持牛顿第二定律形式，即 mˊ=m/√(1-υ²/c²) F=ma。=mˊa=am/√(1-υ²/c²) a=a。√(1-υ²/c²) 其中m为质量（相对论称静止质量，为了避免无穷大，把光静止质量规定为零），mˊ为惯性（或相对论）质量，a。为低速下加速度，a为加速度，υ为参考系相对光源运动速度，c为光速。说明参考系速度达到光速时加速度为零，外力不起作用或不相干的。相对论不过把物质加速运动属性转移到惯性（或相对论）质量之内。真正物质外力作用公式应是 F=ma=ma。√(1-υ²/c²) 速度达到光速时，光子直线运动（除周期变换外）加速度为零，它们之间是不相干的。速度存在极限，使速度极限时加速度为零，意味着场物质之间不相互作用或不相干的。因此空间各种电磁场、光、热、声、生物场等各自按其规律独立传播而互不影响的。称为三种时空分别描述物体、场、物质运动的时空原理。 2、物质形态主要是实物和场物质两大类，分别为中高密度低速的实物和低密度高速场物质，场物质通常又以实物为源和归宿，两者可以互相转化变换或交换。实物又因可分为高温高密度的星质和低温中等密度的物体，物体通常由元素原子和分子构成的，周围分布场物质，简称场质。场质往实物或粒子浓缩，实物或粒子质量或总能递增，质量或总能改变量为正，如万有引力场和带正电实物。场质从实物或粒子弥漫，实物或粒子质量或总能递减，质量或总能改变量为负，如量子辐射和带负电实物。粒子加速可形成弥漫性而带负电，粒子或量子减速可形成浓缩性而带正电，同质量正负电子，负电子荷质比较正电子长。负电子继续加速的荷质比维持时间可以延长。正电子加速的荷质比减少而往量子方向转变。所谓反粒子或反物质只不过是通常粒子或物质的相反运动状态。 不同实物或粒子周围具有不同性质的场质，使其具有不同交换作用方式和特性。实物涡旋运动浓缩质量趋势，在周围引起的场物质向心高速运动状态，构成万有引力场。实物涡旋运动浓缩质量又引起质量或总能密度分布不均，具有弥漫趋势，浓缩与弥漫正反运动而产生大量微旋化，它是磁场质、光热量子、粒子产生根源。可见场或场质是物质，是物质高速运动密度极其稀薄形态，而且通常不同形态场质间互不相干的。不同类高速场质重叠各不相干，各自保持各自独立状态，即作用力引起加速度等于零。从而同一空间尽管存在各种各样的场物质，但各自独立，光不影响电磁波、电场、磁场、引力场等传播，反之一样。 同类高速连续场质重叠的均匀平衡趋势则引起密度变化，如同向速度重叠，使密度减少或弥漫趋势，而反向速度重叠，速度减少密度提高或浓缩趋势。微旋重叠情况类似，同向重叠具有弥漫趋势，而反向重叠具有浓缩趋势。加速重叠跟速度重叠性质相反。同向加速重叠，加速度变大，速度变小而具有浓缩趋势，加速反向重叠加速度变小，速度变大，具有弥漫趋势。如果物体周围两侧存在浓缩和弥漫不平衡，则在平衡趋势中，使物体移动或存在趋势作用。称为实物周围不可分割地存在场质，并互相变换依存，同类场质重叠（浓缩和弥漫趋势）平衡趋势和不同类场质重叠不相干原理。 周期性变换的稳定高速运动场质或场，按其辐射源可分为天体级的电磁波、物体级的无线电波（长波、短波、微波）、分子级的红外线、原子级的可见光（包含紫外线、χ射线）、原子核级的γ射线等的电磁场质或电磁场。愈后面的电磁波频率愈高，变换能愈大，粒子性愈强，愈不易同步（指变换相位、方位），所出现的现象也各不相同。长距离运行不仅幅度或量子数密度因空间不断扩大而减弱，而且频率也随距离因量子往连续场质，往动能变换，即产生红移现象。可以预计低频电磁波速度可能比光速度快点，引力场质又比电磁波快点。如果要设计超光速实验，可以从这方面入手。电磁波的幅度、频率、组合等可调节和传输，声音、图像等通过某些手段调节电磁波幅度、频率和组合方式，并实现传输和接收而起载波作用。传播中与其它场或场质不相干的。 3、不同材料在不同条件和组合方式下具有不同磁性和导电性能，分别为顺磁性、抗磁性、铁磁性和超导体、导体、半导体、绝缘体等的材料，不同导体材料接触时可因壳粒脱离易难程度不同而在接触处易脱壳粒侧向难脱侧移动的分布，形成接触电位差。而且温度愈高移动愈多，若导体两端存在温差，平衡趋势又使壳粒在导体中移动。有的半导体掺入杂质不同而构成多余壳粒的N型材料和缺少壳粒（空穴）的P型材料，两者接触对电流的方向影响极大，即具有单向特性。有的材料在低温时壳粒不脱离原子核，弱磁场不起作用，即强的抗磁性，而壳粒因其不规则运动近零而交换场质流遍整个材料，一个壳粒变动立即传遍整个材料，即具有超导性。称为不同材料在不同的条件下具有不同电磁性能原理。它们是构成电路的各种电磁性能的基础。 电子线路由基本材料导体、半导体、绝缘体、磁铁、超导体等组合制造而成的基本器件电阻、电容、电感、开关、晶体管等和模拟、数字、集成、芯片等产生各种各样性能线路器件。它们可灵巧有机组合和利用条件控制成各种发送、接收、传播的有线传输、无线电磁波、卫星转播信号。不管什么电磁有关材料器件都要在通电情况才有效，一旦停电线路上所有的电性能紧跟着消失，电信号和电磁波也跟着消失。所谓电阻、电容、电感、导体、半导体、超导体等都是指通电时所具有性能，称为电子线路有机组合和条件控制通电有效原理。 二、电磁场质交换 场物质简称场质通常是以其速度大于等于光速的物质运动状态存在的，光速是稳定物质（指成形粒子）极限速度，又是场质速度下限，场质上限速度是光速的1.41倍，即系统总能等于平动能的物质状态。那么场质运动速度是超光速的，也就是说磁场质、电场质、电磁波场质、引力场质等应比光速快，也许万有引力场质速度达到极限速度。验证实验尚未设计出来。不过国内外对超光速现象已有大量研究和证实。国内黄志洵著的《超光速研究》和《超光速研究进展》论文集有专门论述。书中指出：超光速问题不是中国科学工作者提出的，产生热烈讨论环境首先也是在国外，因此，这里有必要回顾国际科学界提出这个问题，并使探索转向深入的大致过程。……。1992年~2002年超光速研究在欧美国家，至少有13个实验室宣称发现了超光速现象。 1、磁性应用 导体内带正电粒子移动通常从相对静止到运动的加速度（向右）与粒子前沿（向左）加速场质反向叠加，具有弥漫趋势，后沿（向右）同向叠加，具有浓缩趋势，使场质前沿向后沿运行，形成上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。一根通以电流（向右）导线同样地产生上侧向外，下侧向里的环状磁场质或磁场。两根同向电流导线相邻时，邻侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，外侧同向叠加具有弥漫趋势，外侧趋向邻侧而靠近，相应于磁场相吸。两导线通以相反电流，邻侧微涡量同向叠加具有弥漫趋势，外侧微涡量反向叠加具有浓缩趋势，形成邻侧向外侧而推出，相应磁场相斥。 磁场质产生于涡旋体轴向运动微涡旋所形成的高速螺旋线，出来一端为北极N，进去一极为南极S。即相应于磁场中磁力线，可用涡量描述。也可产生于电粒子运动或电流的周围，但电流通过螺旋管子周围组合成高速螺旋线，出来一端为北极N和进入一端为南极S，相应用于磁力线。磁铁棒或磁针周围存在由N极到S极并经过磁体内闭合场质螺旋线，即磁力线。当其沿着NS方向运动时，磁体内外螺旋线移动存在差异，前沿螺旋线向里，叠加上反向速度，具有浓缩趋势，磁体内变化较慢，在前沿出现磁棒或磁针（前沿趋向后沿）浓缩性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。当磁体沿SN方向运动时，前沿螺旋线叠加上同向速度，具有弥漫趋势，磁体内弥漫较慢而前沿出现磁棒或磁针（后沿趋向前沿）弥漫性附加磁螺旋线，即阻碍磁场变化趋势。这就是磁体运动楞次定律的实质。 在《三旋理论初探》一书中提到磁陀螺运动现象解释问题，采取《物性论》电磁物性论可解释。磁陀螺与一般陀螺不同之处在于磁陀螺是一个磁体，并且支撑板面顶点为一磁N极（或S极），非支撑那一面为S极（或N极），在支撑面中央钻孔，使磁棒能上下移动。磁陀螺自旋（顺磁涡量方向，由左向右）时，中央磁棒S极的螺旋线穿过磁陀螺，外侧涡量与自旋同向，具有弥漫趋势，里侧涡量与自旋反向，具有浓缩趋势，而使其向里倾斜，即相吸趋势（同性相吸，异性相斥）。向里趋势与自旋同向侧具有弥漫趋势，反向侧浓缩趋势，使陀螺同向侧趋向反向侧而产生绕磁棒转动。解释了自旋磁陀螺的反向倾斜和公转现象。 2、电性应用 《电的可变性和暂态性》一文已指出：涡旋运动的粒子周围存在着质量趋心的场物质，这种向心匀速运动场质或场，称为引力场质或场。粒子周围还存在其它运动方式的场物质或场，如加速场质，其叠加属性不同于速度场质，加速场质的同向叠加的加速度变大，而速度变小，反而具有浓缩趋势；反向叠加的加速度变小，而速度变大，具有弥漫趋势。这种性质正是电场质所具有属性。原子或原子核破裂，产生交换不平等或加速场质两类粒子，一类加速场质向心的正电粒子，另一类加速场质向外的负电粒子，异电粒子相邻一侧，加速场质同向叠加，具有浓缩趋势，而外侧加速场质反向叠加，具有弥漫趋势，弥漫趋向浓缩靠近而相应于相互吸引。 物体摩擦运动生电、发热、发光等是众所周知的现象，发光、发热是物质材料摩擦运动时，原子、分子外层壳粒跃迁发射量子或壳粒高速运动转化量子引起的现象，某些材料间摩擦运动生电可以解释为壳粒脱离原子所出现的交换不平衡所引起的现象。周江华在《向电子得失理论提出挑战》一文做出某些同类物体间摩擦生相同电的实验，“面对大量相同物质相互摩擦起电现象，我进行了进一步的研究，经测定发现，产生的是同性电荷。有些材料产生的是同性正电荷，而有些材料产生的是同性负电荷”。它实际上也是壳粒原子核交换不平衡所产生的现象。不同的（绝缘）材料内原子、分子周围壳粒联结程度不同，以至某些不同材料（如玻璃棒与丝绸）相互摩擦，迫使易失壳粒材料丢失壳粒于不易丢失壳粒材料所产生交换不平衡状态，即产生带不同电的现象。相同材料（如泡沫塑料板间）相互摩擦同样地使材料发光热与壳粒脱离原子或分子，而产生交换不平衡状态，壳粒多外于摩擦表面，即生负电现象。但有的材料摩擦后壳粒较多转化光热量子，原子核交换多于壳粒而出现带正电的现象。 超导体超流体是某些材料在某些特殊条件下所产生的特有现象，如典型的极低温下的氦流体所出现的超流超导现象。氦原子是惰性元素，在接近绝对零度下，壳粒极难脱离原子核，外磁场难以影响原子壳粒状态，使其具有很强的逆磁性，完全靠交换场而联结成液体状态。由于极低温的氦原子几乎不动，一个壳粒周围场质可以跟材料所有原子实现交换，即交换场质流遍整个材料，它的微小移动立即通过交换场质流遍整个材料，即电阻等零。随着温度升高或外磁场增强，氦原子及其壳粒热运动加强，开始时只有壳粒跃迁，电阻呈阶跃式改变，这就是崔琦低温所出现电阻阶跃式变化的根源。温度升高或外磁场增强到一定程度，迫使壳粒脱离原子核而自由热运动，此时恢复欧姆定律的关系。氦液体插入玻璃毛细管，管壁对氦原子交换强于氦液体内部的拟原子间交换，使其沿着管壁连续上升到管口流出，形成超流体现象。完全靠场质交换关系实现超导超流现象的，根本不必假设氦存在两种物质状态。 3、电磁波应用 趋匀可从质量密度描述出发，质量密度重叠差异产生新的平衡趋势，差异平衡趋势反复则构成周期性变换或交换，可用波动函数描述。波动的频率和波长又跟量子能量和动量密切相关的。不过这里需补充的是用场描述场物质要方便些，如磁场和电场能密度分别为 w=μH²和w=εG² H为磁场强度，G为电场强度，μ为导磁率，ε为介质系数。而电磁场波动的密度或者量子数密度为 w=μH²+εG²= μH。²Sin²2π(νt-ι/λ)+εG。²Cos²2π(νt-ι/λ) 其中ν是量子周期变换频率，变换能为hν/2=mc²/2，量子相邻峰值间距，称为波长 λ=c/ν=ch/mc²=h/mc=h/p p=h/λ 代入波动式，说明量子束波动能密度与其总能或动能（或变换能）密切相关的。 波动公式写成微分方程，则 δ²H/c²δt²=δ²H/δι²=ΔH δ²G/c²δt²=δ²G/δι²=ΔG 其解为波动函数式 H=H。Sin2π(νt-ι/λ)=H。Sin（2π/h）(Et-pι) G=G。Cos2π(νt-ι/λ)=G。Con（2π/h）(Et-pι) 其中波函数电场幅度和磁场幅度若受到声音或图像信号调节控制，并传播出去，然后被接收解调控制，恢复原来声音和图像。起了载波传递信息作用。 三、信息的电磁传播 收音机、电视机、电脑、手机等电讯器具已经进入千家万户，成为人们日常生活不可缺少部分。语言、声音、文字、图像、符号等信息传输可以通过电磁波的载波进行传输的，广泛应用于广播、通讯和电脑网络行业中，成为广播、通讯和网络行业主要手段。它特点是传输电磁波频率比较高，减少实物吸收，便于无线通讯传输，加上通讯卫星帮助，通讯行业更上一层楼。 这类广播通讯类型为了便于人们使用，而设计成愈来愈小型化和便于充电的小电池。目前人们广泛使用的通讯工具-手机设计愈来愈精巧，使用功能愈来愈强。它们不仅有较高质量的远距离的随时随地通讯能力，还有许多附加功能，如日历、时钟、计算、通话记录、记忆、短讯、甚至游戏、输入文字等等功能。手机通讯好坏不仅跟手机本身质量有关，还跟邮电系统和周围环境密切相关的，有的环境周围障碍物往往吸收或散射或干扰电磁波较强等，影响接收质量，手机使用效果要差些。同类电磁波，尤其频率范围相近电磁波在通讯或广播干扰不容勿视，如飞机上旅客使用手机就可能干扰飞行员与地面通讯，而造成事故。 参考书： 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年出版 4、《超光速研究进展》黄志洵著国防工业出版社2002年出版 5、《三旋理论初探》王德奎著四川科技出版社2002年出版

chenshuxuan · 发表于 5.1.2006 13:33:22

电荷可变与电器技术应用 陈叔瑄 １９９４年出版的《物性论》一书就已提出电可变性、暂态性观念，又于１９９８年发表的《论基本粒子基础问题》一文中又进一步论证这个问题。后来读到《粒子的电荷量可变与光子物质化的推测》一文论文摘要说，电子的电荷随能量而变，带电粒子在短距离相互作用的强度和可达到强度。光子物质化是光子通过不同强度的电磁场耦合而成有质量及其它性质的粒子。用实验数据论证电荷可变性，更加强对电荷可变性观念，该文可作为一个旁证。实际上《论电的可变性与暂态性》一文更深入明确电荷是总能量或质量改变量，且改变量大小为电荷单位，改变量的正负为电荷的正负。所提出电的观念进一步充实《物性论》原理，对电和光子物质性观念有许多发展。 物质涡旋运动趋匀过程而浓缩质量，涡旋运动本身含有径向平动和切向转动，向心径向运动是浓缩质量成体和形成万有引力的根源，而切向场质圆周运动及其微涡旋是电性、磁性产生的基础。真正稳定的涡旋体必同时再弥散质量，即形成正反交换运动，促使涡旋体内微旋化并构成大量低速粒子和高速量子。量子辐射出去，以跟浓缩质量趋于质量交换平衡状态，也是大型涡旋体，即天体源源不断热量产生的基础。但是处于交换平衡粒子或原子，一旦分离而出现周围物质交换不平衡状态，有再恢复趋势而形成电性。如物体原子失壳粒有再得壳粒或加速浓缩周围物质过程，即质量正改变量；而得壳粒物体原子有再失壳粒或加速弥散物质过程，即质量负改变量，分别称为带正负电。 一、电磁动态和新解释应用 《论电的可变性与暂态性》一文提出了三条基本原理，如电的暂态性原理，相对运动电磁能变换原理，电磁波生成传播原理。电阻、电容、电感、互感等线路上器件只有通电情况下才具有电的性能，一旦断电这些性能全部失去，本来就是电暂态性、可变性必然结果。除需要时电源从其它能量形式转化电能获得电流或电压外，谁也没有用器件长久保存过“电”，所谓固有电的“电子”纯粹是一种假设，谁也没有获得过永久的带电粒子，即使加速器中运行的带电粒子的径迹都是有限的长度。因此，所谓带电粒子或带电体或电（线）路都是暂态可变的，静电或电流是导电材料内粒子交换不平衡场质一种暂时状态，静电材料周围构成电场，电流材料周围构成磁场，它们是构成电容或电感器件功能的基础。这些器件周围电能与磁能周期性变换是构成同步变换电磁波量子流基础。 １、电暂态可变性检验的实验 验电器是检验带电体的性质基本工具，在一个金属棒绝缘地固定在玻璃罩上，玻璃罩内金属棒末端有两片薄锡铂，另一端金属圆球在玻璃罩外，以便电荷从金属球送到两片薄锡铂片上。由于带同电，两锡铂片张开。如果电是暂态可变性，那么时间一久，两锡铂片终究要合拢，可定性验证电的暂态性。如果电是永久性，那么不管时间多长，两锡铂片永不合拢。为了避免空气或其它因素对验电器的锡铂叶片上电荷存在的影响，可以将玻璃罩内抽真空，再观察带电的两锡铂片是否随时间延长而逐渐合拢，可进一步验证电是否暂态的。又为了避免宇宙射线的影响，甚至可以用适当方法将其屏蔽。一般两锡铂片张的愈开所带的电荷愈多，可以用张开角度的刻度来量度所带的相对电荷量，合拢时间也可量度，便可测出电荷存在的寿命。 如果电荷永久性，那么按照电离说，溶解溶质的溶液通常存在正负电的离子，并且正负离子可结合成分子，又可再分离成离子，平衡时存在固定数量的离子。如果电是暂态可变的，时间一久，溶液离子带电性也应消失。可设计一个玻璃糟，一端固定流出溶液，另一端可升高，使玻璃糟处于不同斜度来流入溶液，这端可接有开口的并装有溶液的容器，以便溶液源源不断地流入玻璃糟。玻璃糟内两侧面装上金属板极，并外接微电表，以检测电流。玻璃糟外上下面装上两磁极。当溶液流经磁场，若有带正负电离子，在磁场作用下，应移向不同电极，产生电流。可通过微电流表中检测到的。如果在磁场垂直方向上所有流动溶液任意长久情况下都能产生电流，就是对电离说或电固有性的证明，否则就是对电的固有性或电离说的否定，即对电暂态可变性验证。 ２、半导体器件组合应用 金属性材料元素周围壳粒联结松懈，可在材料中自由移动，外加电压，使壳粒趋向具有空穴型正极，移走后留下空穴邻近壳粒再填补进去而构成电流，这类材料称为导体，如许多铜、铝、金、银等金属材料。有的材料元素原子或分子周围壳粒联结非常紧密，即使外加很强的电压也不能将其拉开或移动，这类材料为绝缘体，如橡胶、塑料、陶瓷等材料。不同的导体材料壳粒联结紧密程度不同和加工成的结构不同，接上相同电源，所产生电流不同，即导电性或电阻不同。壳粒脱离原子或分子则在其周围构成交换不平衡场质传递流动，场质传递流动速度近光速，并远大于壳粒移动速度，构成壳粒移动的电流和不平衡交换场质传递的电磁场。这样壳粒及其交换不平衡场质之电可以在导线中传输和电磁场质可在空间传递，成为电性能传输和遥控的基础。 有的物体原子或分子壳粒联结程度及其导电性介于导体与绝缘体两者之间的物体称为半导体。这些材料电性能各种组合，产生各种各样功能电器设备，是电、磁技术科学重要组成部分。最具有代表性半导体材料是硅、锗等四价元素构成结晶实物的共价键（即趋于对称性而互相构成公共壳粒）材料。当掺入五价元素杂质时除构成共价壳粒外，具有多自由壳粒的Ｎ型半导体材料。反之掺入三价元素杂质形成共价键时具有缺壳粒子或多出自由空穴的Ｐ型半导体材料。壳粒子的浓度与联结程度并不一样而构成不同类型的半导体材料，易失壳粒且自由移动壳粒密度较高的为Ｎ型半导体，易得壳粒且缺自由移动壳粒的空穴为Ｐ型半导体。 若在接上电源的半导体三极管基极所加的电压大到一定程度，即基极阻挡了电流通过，形成截止状态。相反地基极电压等零，电流通过最大值，即饱和导通状态，因此基极电压只取两极值时则起到控制开关的作用。电子管、场效应管等器件也具有这种开关功能。如果将这些器件，包括各式各样的电阻、电容、电感、互感、电机器件、继电器件、二极管器件、三极管器件等巧妙地重新组合成所需要线路，如各种的与门线路、或门线路、非门线路和双稳态线路、单稳态线路、无稳态脉冲发生器等基本组合线路。这些器件是组成各种各样仪器仪表和家电设备的基础。它们是在通电才产生其相应的功能，一旦断电这些功能随之消失，又是电的暂态可变性进一步的证明。 ３、超导体材料 物体材料原子、分子、颗粒是由壳粒和原子核微涡旋交换连结构成的，交换连结方式不同而构成不同物态的材料，如气体、液体、固体和场物质等。无机固体主要靠原子、分子间壳粒交换传递而连结成体的，有机固体还靠元素原子、分子，尤其水分子在酸碱性等化学反应中交换递传而连结成体的。此外固体内还存在原子或分子间场质交换递传，不规则运动速度愈小，其轴向涡量交换愈平衡，即轴向非平衡交换或磁性愈小，而径向平衡场质可离相邻粒子很远的粒子实现递换传输，即交换场质范围愈宽，有些液体或固体等的凝聚态内部温度愈低，粒子磁性愈小而场质交换范围愈宽。使得某些凝聚态材料粒子在某个转变温度下达到轴向涡量交换平衡且径向场质平衡交换范围覆盖或超过整个物体材料，这时出现超导现象。 有的物体原子的外层壳粒分布对称且内外交换平衡状态而不跟其它原子相互作用的单粒子的气体状态，如惰性元素氦、氖、氩、氪等。这些原子在不规则运动情况下，壳粒与原子核磁性不完全处平衡状态，速度愈大愈不平衡。在低温情况下，构成非壳粒交换的纯场质交换液体状态，同时每个原子的磁性处于较平衡状态，对外加磁场几乎不发生作用或抵消作用，即物体内处于近零磁场强度。继续降低温度，不仅可使磁场强度达到零，而且使原子之间交换场质可在整个液体原子间交换。此时，一壳粒微小移动立即引起整个液体场质流动或传遍整个材料，即处于电阻为零的超导体状态。 近年来超导材料研究愈来愈近常温和实用化。有的材料粒子的壳粒不能自由在材料中移动，如惰性气体。这类材料处于低温高压时，构成由场质交换的液态或凝聚态，其内部缺少壳粒自由运动，产生不了磁性，弱外磁场对其作用无效，即磁感应强度为零，材料只靠交换场质传导的超导状态。有的材料微颗粒具有周围交换场质传遍整个材料性质和功能，即具有颗粒内涡量平衡或逆磁性以抵消外磁场作用，使平衡交换场质可传遍整个材料的超导性质和功能。如有的合金原子的壳粒交换结成团粒，而团粒可以做到涡量进出平衡（磁性为零）和团粒径向场质交换复盖整个材料而形成超导体像氧化镧钡铜团粒金属氧化物。 二、电磁器件应用技术原理 电的暂态性理论认为完全没有必要预先假定原子内存在如电子等带电粒子，电是一种原子等外围壳粒子分离或原子核破裂后所出现的交换不平衡场质暂时可变状态，利用电源使电的交换不平衡在导体中递补形成电流传输的暂态现象，称电暂态可变性模型应用原理。不同材料在外部条件控制下具有不同磁性和电性，产生不同性质的电磁场质和其它电、磁转换、传输、控制功能的，称为材料电磁变换条件控制原理。线路通电时某些材料器件具有电阻、电容、电感、互感、开关、放大等性能的巧妙组合是线路设计制造，尤其是微器件和微线路的巧妙组合是数字集成线路、计算机线路和其它微线路的器件通电性能组合原理。 １、电荷、电流暂态应用技术原理 电荷暂态可变性最基本事实是带正负电粒子，如正负电子的湮没和产生现象，表明光量子与电粒子之间可以互相转化。光量子入射到铅原子的壳粒受到制动，速度变慢构成减速的浓缩性粒子，壳粒受到推动脱离原子核并速度变快而构成加速的弥散性粒子，两者则是正反粒子产生过程。两者相邻时互相加速，达到光速则转化为交换平衡的光量子，即出现湮没现象。湮没现象本身就证明电的可变性、暂态性和量子物质性。可以预言量子，尤其高频量子撞到粒子成功可转化为带电粒子，如设想用高频激光量子轰击壳粒也可能出现正反粒子，以验证上述理论。 由于电场方向定义与场质流动方向相反，带负电粒子电场方向相心，而场质向外的弥散性粒子，那么质量愈来愈小，电荷量随时间减少，测得荷质比为常数时，则表明递减速率几乎一样。负电粒子测得荷质比随时间延长而缓慢减少，则表明质量递减比电荷量减少略快些，使荷质比减少速度较慢，需要经较长时间荷质比才等于零，这时才转化为光量子或中性粒子。带正电的粒子若是浓缩性粒子，质量是递增的，而电荷量是递减的，则荷质比快速递减，很快达到交换平衡而转化为量子或中性粒子。正粒子加速会加快这个过程，这正是反壳粒子物质世界总是少见的根本原因。在宇宙中任何找到反粒子或反物质比正常粒子或物质更长久存在，就是对上述理论的否定。 《论基本粒子基础问题》一文指出带电粒子的电荷量随速度增大而减少，达到极限速度或光速时电荷量便消失。可用任何一种加速器能对带电粒子进行无限制地加速，达到极限速度或光速时变成不带电性的量子或场物质，量度的荷质比为零，便是对粒子带电暂态可变性另一种证明，也是粒子带电性随速度增大而减少的证明。电荷的本质在于粒子周围交换不平衡引起的总能量或质量可变和暂时性，粒子质量改变量可定义为电荷量。交换趋于平衡时，粒子质量恒定不变的。 任何加速器的带电粒子实验能找到达光速的实物或实物粒子而仍然保持带电性，就是对电荷可变性或暂态性的否定。可见，花费巨大投资建造的加速器所能提高粒子速度或能量是非常有限的，因为随速度提高粒子必往场物质转化。可以预言带电粒子一直加速，最终必转化为量子或场物质。导线或导电材料两端加上电压，其中分子、原子周围壳粒递补移动而处于交换不平衡状态，产生电流。导体线路电流一旦断开，电流随之消失，因此开关等器件控制导体电流。称为电荷、电流暂态模型应用技术原理。 《论基本粒子基础问题》一文指出，脱离原子核的壳粒周围具有交换不平衡场质状态不仅具有电性，而且具有磁性。因为壳粒是周围弥散性场在前沿叠加上同向速度，具有弥散性，而后沿叠加上反向速度，具有浓缩性，前沿趋于后沿的环形磁场，即电流周围构成了环形磁场。如果电流等效单位为速度话，电流乘电压为功率，单位牛顿．米／秒，那么电压等效单位是速度平方，相当于能量。所加的电压愈大相当于所加的功力愈大，相应迫使壳粒脱离原子核愈多，即电流愈大，等效跃迁质速愈大。电压愈大，电流也愈大，两者之间成正比，它们关系为欧姆定律。 ２、材料电磁变换条件控制技术原理 导线绕成线圈并通以电流，在线圈中生成磁场和存贮了磁能，恒定电流生成恒定磁场和存贮恒定磁能，电流变化其磁场和磁能也随之变化，该线圈在线路中作为电感器。若线路中放一平行板，电流的壳粒停留负极板上并生成电场和存贮电能，但逐渐隔断电流，直到断路。若电流变化其电场和电能也随之变化，它在线路中称为电容器。电路基本器件除电阻外，还有电容、电感、互感等器件，对于直流电来说电容相当断路，电感相当于短路，互感器件不起互感作用。交变或突变电流通过电感或电容器件才起阻抗作用，且跟频率密切相关的，即对于通以交流电线路来说，除电阻Ｒ外还有电感Ｌ和电容Ｃ构成了线路的总阻抗Ｚ为 Ｚ＝Ｒ＋ｉ（ωＬ－１／ωＣ） 当ωＬ＝１／ωＣ时表示处于谐振状态。 线路通电时平板电容建立起场质交换不平衡或生成质速变化率的电场和电能，通过线路上电感与电容串联或并联中电容放电而转化为电感磁能，当电容上交换不平衡壳粒放完，即电能全部转化为磁能。随后电流反向往电容充电，逐渐建立反向电场或电能，磁能又转化为电能。接着电能再转化为磁能，形成了周期性电磁能变换的线路。变换周期Ｔ或频率ν决定于ＬＣ。如果每周期不补充电能或磁能，最后因电暂态性而变换逐渐减少到消失。同样地断电时间一久这些功能也会逐渐减弱消失，人们解释为漏电引起的，实际上真正原因是电暂性引起的。 两半导体接触面可扩散壳粒层，构成接触电位差，但时间一久只剩下无电性壳粒扩散层，称为ＰＮ结。只要一通电，壳粒恢复移动又形成接触电位差，断电恢复无电性的壳粒层。晶体二极管由Ｎ型或Ｐ型半导体接触点构成的，当电源正极接Ｐ端，负极接Ｎ端时，Ｎ型半导体丰富的自由移动壳粒向正极移动，有大量壳粒移向正极，并得到Ｎ型材料大量补充，构成正向大电流状态或穿过器件电流大、电阻小的导电性。反之电源正极接Ｎ端，负极接Ｐ端时，Ｐ型半导体缺少壳粒向正极移动，又得不到缺壳粒的空穴型或Ｐ型材料壳粒补充，构成反向几乎无电流（或阻挡电流通过）状态，从而构成电流小、电阻大的导电性。即ＰＮ结二极管形成单向导电性器件，是构成整流、检波、稳压等器件的基础。 如果一类型半导体材料两侧接上相反类型半导体材料，即构成ＮＰＮ或ＰＮＰ三极管器件。三极管两端集电极和源极（两极浓度不一样）加上电压便有电流通过，用反向基极电压来阻挡电流，而且电压愈大阻挡愈强，通过电流愈小。如果基极电压随时间变化，那么所通过的电流也随时间变化。基极电压微小变化，控制相应的电流较大变化，具有放大作用。在电源与三极管之间接上适当电阻器，便可转化为放大的电压。这类电压或电流信号变化放大控制器件和导电线路是构成放大器基础。放大器件的输出信号同相或反相地反馈到其输入端，反相的负反馈可使输出放大信号稳定。同相的正反馈可将即使不输入信号，也会使微扰信号愈来愈强，直至器件电流或电压最大值限制为止，而构成电磁振荡器件。 某些材料低温时出现超导性，粒子涡量交换平衡，磁性为零，而径向场质交换范围扩大到几乎整个材料的超导现象。随着磁场强度或温度增大，原子周围场质逐步个体化，并具有壳核间交换整数倍能级的允许轨道运动，使电阻阶跃式增大。这是因为壳粒要吸收整个量子才能使原子周围场（如磁涡量形成）能级跃迁而逐步个体化，这时出现分数电荷。继续增大磁场强度或温度，粒子达到完全个体化后，粒子不规则运动，电阻则变成常量。可见电阻与材料粒子周围场质情况密切相关的。导线或线圈有电流就有磁能产生，从而导体线圈可构成电感器件。各种形状的平行金属面若有电荷，在两金属面之间则存在电场或产生电能，构成电容器件。电流变化或交变，电感器件磁能和电容器件电能随之变化或交变。称为线路电流传输和线路电磁变换条件控制技术原理。 氦之类液体还可能使原子的壳粒微小移动，能引起电流源源不断地流动超导电性现象。这类材料通常是逆磁性强的粒子，低温下粒子有微弱的不规则运动，即有弱电产生的基础，在弱外磁场作用下被抵消成磁感应强度为零的状态。有个临界温度和临界外磁场，温度愈低相应临界外磁场愈高，这种情况下粒子间交换弱而复盖整体，壳粒微小移动其周围不平衡交换场质立即传遍整个材料，即构成磁感应强度与电阻为零的超导电状态。若能在较高温度的固体中实现超导性，那就有广泛应用的价值。如较高温度的有机超导体出现就是一种例证。 有的低温材料内原子、分子磁场质处于平衡，即磁感应强度为零，而径交换场物质成片连结，壳粒微小移动立即无阻力地传递整个材料的超导性等。外加磁场足够大或温度升高就会使其原子运动增强，交换场质收回到原子周围邻近，至使超导性消失，这时磁场强度Ｈ称临界磁场强度，温度Ｔ称临界温度。两者关系为 Ｈ＝Ｈ。（１－Ｔ／Ｔ。） 其中Ｔ。最高临界温度，Ｈ。为最高临界磁场强度。磁场强度是粒子涡量交换不平衡程度的量度，温度是粒子不规则平动运动程度的量度。温度愈高单一粒子涡量交换不平衡性愈大，但整体又愈不易整齐排列，即总磁场强度愈小。低温时单一粒子磁性小到近零，非平衡涡量整体排列虽增强，但仍然微弱到近零，而平衡交换几乎贯穿整个物体。超导体现象是电的条件控制一种方式。 外磁场对粒子磁性取向几乎不影响或内磁性对外磁场排斥有作用，温度愈低愈是如此。但从电可变性和暂态性观念出发，这种现象是壳粒在低温下，粒子本身处于极低速运动，且不产生加速度运动，磁性近零，交换场质遍布整个物体材料。从极低温开始升温，成片场交换状态转化为个体化过程中，只能以其周围场物质辐射或吸收量子或阶跃能级方式交换来改变壳粒周围的场质状态，此时线路电阻只能以阶跃式改变的，这就是崔琦低温所出现分数电荷的根源。当温度上升足够高时原子周围场质完全个体化，并作不规则运动，这时电阻阶跃性消失。 超导体、导体、半导体、绝缘体、顺磁体、逆磁体、铁磁体等的电磁性能都是某些材料在一定条件下转化或控制而成的。如运动的磁体可使周围导体产生电流，又如导线通以电流，在其周围可产生磁场。某些材料在一定条件下产生超导性，如上所述。在纯晶体掺入不同杂质则产生不同半导体，控制不同杂质及其分量则产生不同的导电性。又如控制不同频率交变电流的导线可在其周围产生不同的电磁波，以传递信息能量。利用电场、磁场、温度等对某些材料条件控制，以实现特定功能的电磁条件控制技术原理。 ３、电子器件及微器件性能组合技术原理 为了使器件通用化，要作标准化规定，标上型号和数值、误差范围，以供用户设计使用时选择。如各种型号的电阻、电容、电感及其它电子器件一般都标有数值、误差范围、适用场合（如电流、功率等使用限制）。电路设计也规定一些标准符号，如电阻、电容、电感、晶体二极管、晶体三极管、电源等符号，不仅可以简化线路，便于设计、检测、调试、试验、组装和交流、选择、销售等。这样，线路器件灵巧组合则方便多了。称为器件或微器件性能组合技术原理。电磁器件不仅可巧妙组合成各种模拟线路，如收音机、电视机和电子仪器设备等而且是组合成数字线路的基础。如《数字直读式碳硫自动分析仪》设计就是利用光器件、电磁器件性能有机组合数字线路和某些化学反应颜色改变过程适当方法变换为时间长短的脉冲线路组合研制的。如附录一所述。 最基本数字组合的开关器件，如半导体二极管和半导体三极管，尤其集成度很高的场效应管所制成的开关及其组合线路，如全加器、译码器、编码器、数据比较器、数据选择器、代码转换器等组合逻辑线路器件。如三个输入译码器的开（高电平或“１”）关（低电平或“０”）两状态，译码器有８个输出端，由８个与门和３个非门器件和线路组成的。所组合的开关状态的八种０００、００１、０１０、０１１、１００、１０１、１１０、１１１分别连接到与门的输入端。当满足其中一种状态，则相应的与门输出端被选通而有高电平，其它输出端为低电平。这个器件也只有通电时才具有译码功能，不通电时译码功能消失。 脉冲发生器、双稳态线路或触发器和门线路有机组合可以构成同步或异步时序逻辑线路，如计数器、寄存器、移位寄存器、序列检测器、代码检测器等时序逻辑器件。计数器是用来计算脉冲个数的数字部件，常以若干触发器组合而成的，当脉冲输入时各触发器同时翻转的计数器称为同步计数器，否则称为异步计数器。如三位加的异步计数器由三个Ｄ触发器件组成的，第一个Ｄ触发器输入端接输入脉冲，输出反相端接第二个Ｄ触发器输入端，其输出反相端又接第三个Ｄ触发器输入端，这三个触发器正相输出就是计算的结果。这个器件只有通电情况下才具有计数功能，不通电时计数功能便消失。进一步证明电的暂态性。 微型计算机硬件系统是建立在微器件和微金属线路的基础上，电子计算机与任何电子器件或微电子器件一样在没通电情况下，没有什么电性能和电现象出现，只有接上电源才出现各自的电性能和电现象。电子计算机实际上是由微电子数字器件和线路巧妙组合而成的，数字线路主要是开关门电路组成的，很方便地用二进制数码控制和表示。如计算机的中央处理器（运算器和控制器）、存储器、输入输出接口和外围设备等构成的，其中核心部件控制器是从存储器中取出指令，由指令操作码经译码和时序信号，经控制器中形成控制信号，以实现各种操作。称为线路电磁器件性能组合技术原理。因此与其称呼微电子学，不如说微器件或微线路学更为妥当。 三、线路应用方法 自然规律技术应用最多的是电磁规律，它几乎渗透到各个领域，应用电磁规律和原理制造发电机、电动机、电报、电话、半导体器件、收音机、电视机、仪器仪表和各式各样的电器。不管那种电器不供电都动作不起来，本来就是电暂态性原理的应用，只有供电的过程，即把构成电器材料的交换平衡状态的原子、分子等的周围壳粒分离出来，并构成了交换不平衡的电性过程。一旦停电，电性也随之消失，即材料原子、分子又恢复交换平衡状态。电和磁是场能的一种可传递暂态方式，通过适当技术只要把机械运动能量或其它能量方式变换转化为电磁能量，并将电能或磁能或电磁波等的场质能量传输到所需要的地方。 按照人们需要和要求，线路设计是根据上述电磁规律和电的本质原理进行线路设想，并借助于线路图纸画成当加上电源后的电流信号通路和变换的草图，如线路中加上什么器件要隔离直流而只通过信号，什么器件可放大信号，什么器件和线路可以将交流电变换为直流电。这些器件和线路巧妙组合构成各种各样电器，许多电器开始时设计较为简单和基本的，后来为了增强或完善功能，增加许多辅助器件和线路，设计工作愈来愈复杂。根据需要和功能要求，充分应用电荷和电流暂态性，进行电器件、芯片、线路、仪表、仪器和设备设计制造。只要根据基本原理和规律进行合理性的设计，并用标准符号帮助绘制成线路图。设计思维可以从粗到细，逐步细节化，最后形成完整电通路的线路连接图。 １、线路设计方法 如为了自动快速钢铁材料中碳硫成分而提出研制科技项目，要求达到能精确的、快速的、数字化、自动化分析碳硫的仪器。首先根据目的要求设想方案。分析办法是将钢铁样品粉在特制的高温电炉中煅烧气化，而此含有碳、硫氧化气体跟某些溶液化学作用所产生现象，如二氧化碳和二氧化硫通过一定深度颜色的乙醇钾非水和含碘淀粉的溶液，使其变白。碳、硫成分愈多，变白的化学反应时间愈长。要做到快速分析只能变换成电量或计数量实现的。也便于解决自动化、数字化问题。 非电量转化电量和模数转化方法很多，如果非电量转化与转化时间长短有关，便可用固定频率脉冲来进行计数，所计的数跟非电量的量值相对应，表示此量值，如化学反应往往伴随着电、磁、光、热、声等物理现象，以一定蓝色深度的乙醇钾非水、含碘淀粉溶液与二氧化碳、二氧化硫化合作用颜色变浅，然后再开始滴定，再变回到蓝色到一定深度，而二氧化碳、二氧化硫含量愈多或变深程度一定的作用时间愈长。利用这个原理，可用一定量的溶液滴定，碳、硫含量愈多，完全变为一定深色的溶液所需要的时间愈长。 在此基础上设计利用固定频率脉冲计数，碳、硫含量愈多，一定量乙醇钾非水变色愈长，便可量度碳、硫的含量。脉冲计数可以通过数字电路实现自动计数和显示的方案。方案确定之后，便进入具体的技术设计，包括溶液吸收杯、注躯干式自动滴定装置、塑料磁阀及其控制电路、液面控制电路、时间继电器及其电路、光电继电器及其电路、计数器电路等的器件和电路技术设计，再通过数字电路实现自动计数和ＬＥＤ显示。许多部分经过反复试验才确定下来的。并画出各部分设计图和整体组装图，以便焊接组装。整机也经过反复调试和试验，才达到预期的目的要求。如《数字直读式碳硫自动分析仪》一文所述。 ２、线路决断方法 实性决断思维过程中除人力、财力、物力等条件可能性、可行性分析、论证决断外，主要是技术上可能性、可行性的分析决断思考，通常以正确理论及其演算为依据的属于可能性的分析决断，而可行性则依靠检测和试验。器件、线路应用选择则通过万用表、示波器和其它基本工具测试获得的。在器件、芯片、线路组合的电、磁性能的局部或整机检测、试验、调试是样机电路设计制造的决定决断的主要方法。器件线路检测和试验可行性确定后就是对样机的调试，直到成功为止。样机的试制或研制过程主要是各种可行性的分析决断过程，是研制线路产品重要决断方法。 研制过程实际上查过大量资料，做过大量试验，还利用过已有知识和经验开展想象，画出草图。将其变为技术图纸时作过大量器件和线路实验才确定下来的，并逐步形成技术图纸。这是具体器件和线路的可能性、可行性提供决断依据的基本方法。对于具体施工安装计划就在此基础上进行的。若要大批量生产，还要形成工艺流程要求、计划和管理。其它项目研制过程大体如此，主要是应用能量变换转化的设计思维基本方法，应用经验和试验的决断或诊断和调试的分析方法。 ３、线路执行方法 器件标准化，以便电路器件性能组合成仪器、线路板、器件产品的制作与生产。许多仪器可以直接从社会商品市场购买来的器件和导线，加上简单工具，便可以亲自组装。生产过程也便于采用流水线装配方式或自动化装配方式，提高效率和产品质量。每台组装前对各器件检测合格适用，才能保证质量。组装后要调试，因为器件有误差，组装成整体系统时，可能性能偏离较大而功能达不到要求，需通过调试，作适当纠正，使之达到功能要求。 为了产品性能提高，需要综合重组的技术愈来愈多，现代的汽车除动力和机械组合外，还组合了各种电器技术，构成庞杂的技术系统。一个庞杂的技术系统产品已经包含许许多多知识综合和重组，构成一门专业技术科学。技术科学不同于自然科学，它往往以大型复杂产品为基础的综合科学知识和技术（设计、决断、执行）方法，一个人能够做的只是其中一部分，许多部分别人已经做过了，可以充分加以利用或分工合作，避免不必要的重复。做到这一点就需要尽量获取信息，应用能量控制和操作的执行思维方法来实现的，包括跟踪、反馈、控制过程。 工艺中微型器件制造设备，印刷电路板和焊接工具设备，生产流水线等及其相应技术是这类产品基本手段。许多产品需分工合作才能做到的，尤其是重大革新产品。产品论证决策、生产组织、协调执行，指挥管理，包括职责分工和市场投入等是组织管理者的基本任务。善于获取信息、出主意、用人（发挥各人作用）、克服矛盾的组织管理者往往是成功的管理者。针对产品技术特点和人力、物力、财力条件，组织车间、班组进行生产。在调查和获取信息基础上，组织人力进行生产和推销。管理也是一门科学，称为管理科学。它与技术科学相辅相成，如果技术科学是基础，那么管理科学则是主导，是现代技术科学矛盾的两面。 四、线路应用类型 任何导体、器件和线路接上电源通电，构成了线路各种电和磁的性能和现象，而断开电源的导线、器件和线路的电和磁性能和现象就接着消失。相对应的过程证明电并非原来所以为的那样，电预先固有地存在于原子核和壳粒中或只是电中和，没有生成或消失过程。电性实际上是场质交换平衡被破坏中产生的交换不平衡状态，并在平衡趋势中消失，即电是暂态可变的。因此电机、电器、电子线路、脉冲线路、数字线路等都是按通电所产生的一定功能要求来连接和组合的，没有通电就没有电和磁性能与现象。可见各种电器、线路与其说固有电的电路，不如说是通电时才具有电暂态可变性能和功能的各种器件组合的电器线路。 １、电荷器件应用类型 各种元素原子由原子核和周围壳粒交换平衡组成的稳定粒子。当原子壳粒吸收较大能量子，使壳粒脱离原子核而各自周围形成交换不平衡场质状态，即带不同电荷的粒子。尽管电荷是暂态的，但电荷存在期间在外电场或外磁场作用控制下作偏移运动。如阴极射线或带电壳粒束在外加电场或外加磁场方向和大小控制下偏转成不同角度或位置上，再加上通断控制，可以灵活地控制带电壳粒束，简称电子束。壳粒束射到荧光屏产生亮点，并以足够快速度控制其移动，就会在屏幕上出现直线或各种曲线扫描。射到某些特殊荧光屏上壳粒子速度或变换频率不同就会产生不同的颜色，三条不同速度或变换频率壳粒束同时扫描射到此屏幕上则产生颜色的组合，在整体上则构成彩色。 放射性元素的原子间存在质量差异，实际上也是原子核及其内部核粒子，包括边缘的轻粒子质量的差异。当原子核分离成众多‘碎片’粒子时，不仅质量差异，而且分离的交换不平衡状态，即电性也存在差异。贝塔衰变中负电粒子能量有一定分布本身就是荷质比不同、带电量不同或电的暂态性的自然反映。并不需要另行假设中微子来解释贝塔衰变。放射性元素原子核存在不稳定的因素，有的原子核速度较大，易破裂而放射出中子。若这些放射性元素原子群构成的实物体积或质量足够大，那么一原子核破裂放射出的中子又轰击周围原子而使其破裂，再轰击其它原子，引起连锁反应，最后爆炸。这就是设计裂变原子弹爆炸的根据。放射性轻元素原子也可以聚变放射出巨大的能量而爆炸，成为氢弹设计根据。 带电粒子能量单位电子伏特是建立在电荷不变性假设基础上，即用电子的电荷量乘以电场电压获得的能量值。在外加电场或磁场一定力作用下，电子速度实际上不可能线性递增，即加速度不可能是常量，极限速度时加速度为零，否则光速如何保持不变性呢？这只能说明电子伏特作为微观粒子能量单位是不太妥的。还不如用量子变换频率乘以普朗克常数作为微观粒子能量的量度。但不管怎样，外加电场或磁场总可以加速带电粒子，达到较高动能，以轰击重原子核，迫使其分裂成若干“碎片”或基本粒子。这些破裂的粒子多半处于交换不平衡状态，即带电性。因此可以设计这些粒子加速器以提高其速度或动能，实现人工对原子核轰击和衰变。以观察核碎片或基本粒子性能。 ２、模拟线路应用类型 现代电子技术实际上是线路及其器件技术，如各种电阻器、电容器、电感器、互感器、电子管、晶体管、场效应管、继电器、电机、显示器、传感器等有机组合连接成各式各样线路。不管上述线路或任何一器件只能在通电情况下才能工作，电源断开任何线路或器件立刻停止工作。如通电则电动机转动，停电则电动机不动。根本不必预先假设原子或分子内就存在电荷，而电荷、电流、电压本来就是交换平衡被破坏产生的场物质运动状态，是暂态的，断电后保留的只是线路或器件连接的实物体，没有电和磁性能。可见电子技术实际上是按人类需要而设计成通电后可产生一定电功能的各种器件和金属线路重新组合成仪器仪表的技术。 收音机、电视机、仪器仪表和各种各样电器是由这些电器件，如电阻、电容、电感、互感、整流、检波、放大、振荡、稳压、滤波等器件和导电线路巧妙重新组合而成的，再加上啦叭、显示器、话筒等，使其组合成具有更复杂功能的电器设备。如收音机将天线感应的各种频率电磁波与本机的可调电感或可变电容构成振荡器频率一致的输入到收音机中，经检波器件检出叠加在高频信号上音频信号，并经若干级放大器件放大信号至足够大，以推动啦叭播送出声音。一旦断电，这些电或磁功能全部消失。 ３、数字线路应用类型 微电子技术实际上是微器件和微线路技术，尤其是数字线路技术。微器件的核心器件是各种芯片，微处理器芯片由上万个微器件及微线路构成的，在没有通电时什么功能也不会出现，只有在接上要求电源条件下运行，才会呈现一定的功能。数字化和集成化技术发展使微器件及其微线路设计、制造成为可能。芯片的设计、制造是根据功能的需要而进行的数字化和高度集成化的微器件及其微线路的设计、制造的。如ＴＴＬ型或ＭＯＳ型的微器件和微线路是微电子技术基础，相应的微电子技术更妥当的称呼应是微器件及其微线路技术。 开关或数字器件主要是门电路、触发器、计数器、寄存器、存储器、运算器、控制器等数字线路和计算机组成的硬件器件及其线路。门线路通常包含开关之与、或、非的关系组合的半导体器件线路。这些器件线路又可组织成逻辑组合基本线路，加上触发器又可构成时序基本线路，它们都是构成数字线路和计算机硬件中的存储器、运算器、控制器基础。 计算机是一系列数字化的半导体芯片组合成的硬件系统，可以用二进制数码表示。二进制数码可组合成指令，指令组合成程序，它是软件智能控制的基础。智能控制强弱取决于硬件器件和线路组合系统设计和软件指令系统和程序设计，指令系统在的每一条指令可由所设计的组合逻辑器件线路或微程序存储器的控制器产生的。同样地有可能设计一种能自学习、自推理、自积累的指令系统及其相应的器件线路，以便模拟人脑的思维过程，把思维的结果自动存储起来，以便继续推理思维中利用这个结果产生新的结论。 微型计算机实际上由一系列微器件和微线路组合在微小的硅片上制造的一种技术，成为高集成线路或超大规模集成线路的芯片，以便于实现数据运算处理、比较分析、传输调节等智能过程，再化作信号去控制各种执行机构和机械运动状态。在理论应用和参数的量化、数字化、信息化基础上产生计算机硬件和软件控制操作，通过软件程序实现对电子计算机的控制操作，使其具有一定智能性质的控制操作。将自动化控制操作化成计算机的控制操作，则成为智能控制操作。计算机二进制数码来控制操作的，并具有数字计算、处理、变换、存储等功能。这些开关可以用二进制数码表达和控制，并构成指令，一系列指令的集合构成程序，程序的控制过程就是智能化系统操作。 计算机智能控制操作和网络不仅可控制试验或生产执行过程，而且还可实现辅助设计和辅助制造的ＣＡＤ／ＣＡＭ系统，实现辅助诊断的专家系统等智能辅助工作。它像机电设备辅助和扩充人的体力劳动那样地辅助和扩充人的脑力劳动，有些功能如计算速度超过人脑。它也改变了人类思维方式，人可以在很短的时间里，获得所需要的大量信息，更需要理性思维的概括力（统观能力、逻辑分析能力）和实性思维的想象力（形象能力、系统综合能力）。计算机成为人类的脑力劳动的有力辅助工具，虽然计算机不能代替人脑，但充分发挥计算机长处，辅助人脑思维活动，以提高思维效率。 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年月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年月12月出版 3、《思维工程=人及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 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

chenshuxuan · 发表于 6.1.2006 09:26:11

场质传输与信息技术应用 陈叔瑄 信息论是利用数学方法，研究信息的计量、传送、交换和存储的一门科学。信息是指对消息接受者来说预先不知道的报道。如广播天气预报时，接收者预先不知道明天的是阴、雨或晴，则这个报道对收听者具有信息。天气预报愈详细，则信息分量愈多。假如广播有外界干扰，则广播信息受到损失。通过数学计算可以确定消息的信息量，借此可评定传送系统的质量。它要解决通讯上如何提高传送消息的效能和保证传送消息的完整。对于社会来说对一些人已知的消息，对另一些人是未知的消息，仍然属于信息。 《二十一世纪的通讯》摘要指出，以卫星和高空平台为基础的系统将与光纤网络和地面无线电通讯网络相结合，为人们提供全球性的高数据速率移动通信服务。文内又指出利用激光束与卫星通讯有朝一日或许会成为可行的事情。以激光为基础的通讯网络极有可能只用来传送非常密集的通信流，并将使用多个地面站以尽量减少恶劣天气造成的损耗。信息包含信源、信道、信宿三个方面，而信息建立在信号基础上，信号又建立在场质传输基础上，从而信息与信号、场质传输密切相关的。 一、信息表象意义 声、光、电磁波的信号都是信息传递和交流通讯的基本物质基础和方法手段。信息本质是信号表象和能量叠加、变换，即把语言、声音、文字、符号、数字、图像等信息变换为信号能量，并叠加在电流或电磁波或其它能流上进行传输。导线传输电流，光纤传输光子流，空间介质可传输声音，而不需要介质的光束和电磁波等是远距离传输信息基本手段，它们都是靠其场物质，即场质实现信号能量传输。场质是一种高速运动，即速度大于等于光速的物质形态。各种场质与其核心体状态密切相关的。如光热量子与原子、分子壳粒跃迁有关，电流与原子壳粒脱离原子核引起的交换不平衡传递有关。不同场质能量传输和控制是不同信号及其相应信息传递的基础，因此信息技术主要是指通讯技术，但它意义更为广泛。 声音源和热量源都是地面宏观物体内分子有规则运动和不规则运动，并通过对流碰撞、场质传递、壳粒传递等方式的规则和不规则运动所形成的能流或量子流传递现象，物体的分子级交换的能量或量子流是构成声音和热量的基础。高温物体可向外辐射热量，实际上是红外线量子流，因此热量本质是量子流，热运动物体内分子则是不规则运动的内能。声音源通常是宏观物体有规则的振动运动中弹性地推压周围气体、液体、固体内分子作有规则运动，并传递相应能量或量子流，有人将此物体内规则分子运动所交换传递的能量子流称为声子。它比热量子更依赖实物体的分子间交换传递而难以构成独立量子状态，是通过介质传递声音能流。 不仅声源是实物体，声波传递介质，如气体等是实物体，连接收声音的耳朵等也是实物体，离开实物体什么声音都不会产生，不会传递的和接收的。无实物介质的真空中无法传递声音及其对耳朵之类接收器件振动作用。可见，声音性质不同于光、热量子流，它只是实物分子运动作用间的能量传递，各种声源用不同的方向、不同的强度、不同的频率叠加作用于实物体分子后才形成有规则的能量传递，即先叠加作用于实物粒子，才产生振动能量传递。而光是光源原子、分子辐射的量子叠加的，可以不依赖介质独立存在，性质完全不同于声音。由于声音传递和接收受介质影响而遵守多普勒效应。使得火车进站运行时汽笛声接收时变得尖锐些，即频率变高，反之火车离开车站时，汽笛声音频率接收量变得平缓些，即频率变低，完全可以用原波动说来描述。 各种物体结构、面积、形状的不同所构成振动方式是各式各样的，由于能量可叠加性，其繁杂振动叠加作用于介质所形成的能量流是振动能量的叠加，听到的是振动叠加的声音。瞬时频率、幅度叠加、密度分布、传递速度是各不相同的，并构成各不相同的音频、声强、声色等的声音状态。巧妙地利用某些物体发声特性制造成各式各样的乐器，再加上巧妙地按一定节奏旋律的操作技术，便可发出美妙音乐。几种乐器联合对周围空气振动叠加所产生的复杂推压频率叠加和密度分布并以一定传递速度的能量流传播开来，被耳朵之类所接收而感觉到混合声音。音乐本身是一种映像性和想象性相结合的思维方式，是一种可以令感觉器官和大脑神经愉快的形象艺术。 由于电场方向定义与场质流动方向相反，带负电粒子电场方向相心，而场质向外的弥散性粒子，那么质量愈来愈小，电荷量随时间减少，测得荷质比为常数时，则表明递减速率几乎一样。负电粒子测得荷质比随时间延长而缓慢减少，则表明质量递减比电荷量减少略快些，使荷质比减少速度较慢，需较长时间荷质比才等于零，表明这时才转化为光量子或中性粒子。带正电粒子是浓缩性粒子，质量是递增的，而电荷量是递减的，则荷质比快速递减，很快达到交换平衡而转化为量子或中性粒子，这时电荷存在时间较短，而重粒子原质量较大，质量递增不明显，显得荷质比变化不大，而存在时间显得长些。 磁性是涡旋趋心运动和质量交换的微涡旋（速度平行微旋轴）构成的，微涡旋趋向中心，并沿着涡旋轴一端发射，涡旋中心空虚又从另一端补充，而构成闭合微涡旋线。若轴的两个方向不等同或进出不平衡的则构成磁性，可用磁力线描述，其单位面积穿过磁力线数为磁感应强度。从磁性角度来看，有的物体在外磁场作用下减弱了磁感应强度的为逆磁性材料，其原子壳粒总磁性与核磁性相反如汞、铜、金、银等。有的物体在外磁场作用下增强了磁感应强度的为顺磁性材料，其壳粒总磁性与核磁性同向，如锰、铬、铂等。有的物体在外磁场作用下极大地增强磁感应强度的为铁磁材料，这类材料是由磁颗粒或磁晶粒，即磁畴构成的，平时处于不规则排列的，在外磁场作用下，排列整齐而构成强磁性，如铁、镍等材料。 电磁源于导电体原子壳粒脱离原子核引起的交换场质不平衡现象，即电荷或电流周围电磁场现象，尤其较高频率的交变电流及其周围电磁波是重要的远距离信号传输系统。电磁波与光束传递信号情况类似。 二、信息应用原理 信息表象的声音、语言、文字、数码、符号、图像等可以通过物质运动控制构成一定形式的信号，信号又可通过介质或场质能量叠加和控制、变换，一系列能量叠加、控制、变换以便于信息表象的信号传输称为信息表象的信号变换叠加条件控制原理。信息交换、交流和传输的需要通过介质或场质为主的载体实现的，有些信号能量直接通过光波、声波和物质运动状态传递的，但有的经传感器件变换成便于传输的信号，尤其变换叠加成易远距离传输的电流或电磁波或光束信号，有利于自动测试和信息通讯，称为信息以信号的介质或场质载体传输应用原理。发送和接收的信号及其数码的信息应按表象约定进行组合和分解，即便于数字编码、信号变换传输和信息翻译成为可理解的内容。称之信息表象的信号或数码性能组合原理。 １、信息表象的信号变换叠加条件控制原理 声音源主要是实物体和机械设备运动或振动产生的，并通过实物媒介实现传递的，不同声源产生不同声音组合，收听者可通过声音来判别声源是什么实物机械运动状态及其好坏。此外声音信息主要包含在语言之中，人之间对话交流的声音是传递信息最原始最基本方式。尽管同一信息和思维内容在各国家、民族、地域的表示语言声音是各不相同的，但可以对照翻译进行对话交流。声音频率、相位、强度、声色等不同组合的语言可用来表象思维内容和信息，即使同一语言但所发语音有差异，人们仍可辨别其信息和思维内容意思。声音常是地面物体相对运动发出的，也可通过口舌控制或通过操作控制物体相对运动发出的。 直接或间接通过光线量子束传递信息远多于声音传递信息，成为最重要的表象和传递信息方式和手段，如文字、数字、符号、图画、照片等。图像、照片难以用声音表象和传递，它只能通过光线等来传递的。客观事物通过感官的感觉在头脑中产生印象，这些印象可以通过语言、文字、数字、符号、图画等来表象，并实现传递交流，是感性认识基本形式，而信息往往是感性认识重要内容。通过光线感觉认识客观事物超过感性认识的７０％，因此光线是信息传递重要组成部分。尤其光纤通讯应用，更增加信息传递、交流的作用。光源发光或入射物体表面反射、折射产生的信号映射到眼睛形成的。 随着计算机科学和信息通信发展，信息表象方式进一步改变，出现了数字化信息，即设计编码信号来表达和传递信息。不仅拼音符号可以用二进制码约定表示，符号或数码的各种组合可以表象语音和文字，构成像英语、法语、俄语等语言，形象文字汉字之类也同样可以用二进制数码约定表示。数字化语言或文字组合所表达信息是丰富多彩和具有无限潜力。这样便于在计算机中实现码制转换和传递，并伴随着信息内容的传递通信和交流。这项有线或无线电磁传递基础技术比直接用光和声音传递交流要远得多，广得多。因此信息是信号变换叠加条件控制形成的。 ２、信息以信号的介质或场质传输应用原理、 不管从电粒子或带电体来看，还是从线路及器件来看，甚至电器技术来看，完全没有必要预先假设物体材料内的原子或分子由带正负电的微粒子构成的。即使应用最广泛的电在金属导线传输性和无线电传播也没有必要预先假设电的固有性。电或电流是原子外围壳粒脱离原子核时，周围场质交换不平衡引起的运动状态，这类壳粒运动或在导线中运动，在其周围场质趋势而形成的磁场、电场或电磁场物质的某些状态。这样电在导线上传输性，可以把能量带到遥远地方，带到任何需要的角落，实现电力或电能供应，甚至信号送到各个家庭、工厂、商店等单位，使其电灯发光、电器运行、电动力运转和接收信号等。这只能在发电机源源不断供电情况下才有此功能，发电机一旦停止转动或供电，甚至停止信号传输，即这些电磁传输功能也就消失。 计算机硬件以开关组合和软件以二进制数码组合，二进数布尔代数本身含有辩证逻辑意义，但设计专门计算机辩证逻辑语言来代替数学表达式是更佳的方案。而数学建立在物理量的量化和数字化的基础上，量值和数字跟语言、文字、符号、图像一样都是信息内容的外壳或表象形式，而量值、数字和数学表达式是符号的特殊表象方式。不同民族地域有不同的语言和文字，可用以表象同一信息内容。两者交流可以通过翻译或变换获得信息。这类工作正在为计算机某些软件所执行，并通过电讯或计算机网络来传递和交流，可更快速度获取信息。 信息内容通过声、光、电和其它信号表象，而信号传输的载体主要是靠场质及其有关粒子的运动传输。语言信息及其声音信号靠实物，尤其大气媒介分子及其周围场质载体来实现能量或能密度传递的。文字、符号、图像等信息及其光或电信号靠光线、电流、电磁波场质载体来实现相应能量或能密度传递的。而远距离传输载体主要是导线、光纤和无线电波等场质实现信号和信息传输。 信息通过声、电、光、电磁波等能量信号作载体，并以空气、光纤、导线等传递到遥远的地方，光和电磁波可直接在真空中传播到遥远的地方。计算机网络发展促使信号数字化，也就伴随着信息表象的语言、文字、图像的数字化，以便计算机存储和处理。这样数码表象信息已跟语言、文字表象信息相媲美，尤其现代计算机和网络技术发展缺少不了数码表象及其传输，远距离传输则经调制、解调一定频率信号进行传输，未来采用无线传输。这种数码表象虽然人脑还不太习惯，好在计算机可以进行查表之类变换，即将数码变换成文字或语言，然后通过文字、语言经大脑翻译成信息内容。 ３、信息表象的信号及其数码性能组合原理 对光或声音的控制，可使其产生无穷表达方式，如声音所表达的语言是那样丰富多彩，又如文字、数码、图像等表象通过光传递更是异常丰富，胜于声音。人类大部分信息来自于光信号和声音信号，可以说这些声音或光信号表示的符号所反映的信息内容几乎无所不包的。人类思维过程根本离不开这些符号及其信息内容。语言与图像往往在头脑交替地进行思维，并常遇到矛盾，且在解决矛盾内容思考中发展语言、文字、数码、符号、图像表达方式。听者可从讲者的语音与写的文字、画的图像获得所需要的信息，并有所反应，即同时具有听者功能。听讲间信息交流要求所约定的语言、文字、数码、符号一致。现今语言与文字、数码、符号、图象是人类长期矛盾思维交流积累的结果，是信息表象基本方式。称为信息表象约定组合原理。 开关是两种状态，分别用‘１’和‘０’逻辑表示，两种逻辑关系有多种，它们之间主要是‘非’、‘或’、‘与’逻辑关系。正面‘１’的‘非’逻辑运算为反面的‘０’，同样地正面‘０’‘非’之反面为‘１’。按正反合辩证逻辑，应该要有转化，从而产生不同运算逻辑，如‘或’、‘与’、‘异或’等逻辑运算。０或０为０，０或１为１，１或０为１，１或１为１。０与０为０，０与１为０，１与０为０，１与１为１。０异或０为０，０异或１为１，１异或０为１，１异或１为０等，加上移位操作构成按位逻辑操作和运算规则。二进制数的加减运算不同于逻辑运算在于包括进位运算，乘除运算实际上是加减与移位联合操作结果，可以用来表象某些信息。布尔代数是二进制数码关系的重要数学工具。 二进制数码不仅可表象数字，而且可表象文字和信息，成为现代信息重要手段。数字化技术不仅是计算机软硬件的技术基础，而且是信息传递和信息技术基础。信息内容可隐含在语言、文字、符号、图像中，以语言、文字、符号、图像形式表达出来，而语言、文字、符号、图像又可用二进制数码表示，并通过计算机输入输出及其网络传送来实现信息的传递目的。数字化、信息化、网络化技术与计算机技术发展不可分割关系，并已经深入到社会几乎所有领域，深入到家庭生活。电视、电冰箱、洗衣机等日常用品正在微机化，不久将会出现微机管理单位（生产和办公自动化）和家庭基本用品。从根本上改变技术环境和社会面貌。 分析常采用矛盾方法和辩证推理来帮助决断思维，如分析那些有利因素，那些不利因素？那些优势或优点，那些劣势或缺点？那些因素可能可行的，那些因素不可能和不可行的？如何扬长避短，在可能可行的基础上发扬优势和有利因素，来做决定性的决断。维修行业和医疗行业常采用诊断性决断思维形式来确定损坏之处或疾病所在。具体生产技术可行性常采用试验性方法来决定的，有的通过各种（包括前人或他人）试验综合或论证其可行性。管理上常采用事实论证来做决策性决断。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，必然导致辩证推理深入到科技领域科研思维过程中去。称为信息翻译理解原理。 信号信息经人脑翻译思维过程来获得的感性认识。翻译思维实际上是感性表象思维的高级形式，是在理性推理辅助下的表象思维方式。理性推理有演绎推理、因果推理、辩证推理三个层次或三类推理深度不同的理性思维，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。因果推理是在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。辩证推理是更高层次信息翻译理解方式。人类通过五官接受这些信号，通过人脑将其内容意义翻译出来，在头脑中构成相应事物映像和信息。这些信息不仅是理性思维的前提条件，而且是实性决断、决策、对策思维的重要依据。 三、信息技术应用方法 信息技术建立在通讯信息论，即建立在信息源、编码、信道、译码、信宿等的设备基础上。发出信息的人、机器、自然物体等都是信息源，它可以是声音语言、文字数码、符号图像，甚至是电磁信号。为了便于信号传输需将信息叠加在运动物质，即能量载体的信号上，为提高传输效率和抗干扰能力而需要编码，将信息按一定规则变换成可供传输的编码电信号，传送出去。信道是承担信号传递、存储的物质设施，它可以是大气、宇宙空间、导线、光纤、电磁波等。但电、磁可帮助远距离传输信息有效手段，而成为通讯设备的基础。信宿是人的五官和各种接收设备。因此信息设计应包含信源、信道、信宿的软硬件设计。编码、译码分别属于信源、信宿的软件方法。 １、信息技术设计方法 电在金属导线中传输性，使通讯网络和自动控制等带来更多灵活性和巧妙性应用。如有线和无线电话、电报、图像传真、数据传输、信息传递等在遥远两地间进行成为可行的。由于电的传输性，使通过传感器件将各种非电参量转化为电流信号输送到自动化中心的仪器仪表或电子计算机模数转换接口，经变送器、调节器、处理器、运算器等，然后再经显示器、记录器或执行机构。这些电器设备也只能在接上电源通电情况下才有它们各自功能，以实现远距离自动化或智能化传输控制目的。没有电流及其传输性什么通讯网络、自动化控制、智能化操作都难以实现。有线电流和无线电波是远距离传送基本方式和手段。 电话和手机是现代最普遍通信工具，前者通过导线电流信号实现远距离传输，后者通过无线电波信号实现远距离传输。现代电话和手机设计主要是电器件和线路以通讯为目的要求的开展设计。普通手机设计从功能要求出发，如除话筒将声音变换为电信号器件，经放大器件放大后叠加在一定频率信号电磁波上输送出去。接收进来的信号，经检波和放大，输送到听筒或扬声器，变换成声波，为人耳所接收。经神经传入大脑，再经大脑翻译成所需要的信息。拨号用以产生特定频率的电磁波，每台手机只接收特定号码相应频率电磁波，不同号对应不同的手机。这些都由所设计的手机线路和器件有机组合和条件控制。 电流或波动叠加传输和信息表象变换是设计主要内容，波动传输和信息变换设备的设计、决断、执行就是信息技术和通讯技术重要组成部分。波动传输有不靠介质传输的光、电磁波等，信息通常以控制能密度的幅度来实现传输。有的波动传输要靠介质传输，如声波、机械波、导线中交变电流等，通过介质选择控制其传播。它跟电路图纸设计方法没有本质不同。而设计另外重要任务就是信息表象，除了语言、文字按传统继承外，许多其它信息表象需要设计如电报码、计算机机内码等的编码约定设计。好用的就会被广泛采用，并保留下来。即软件和硬件两方面设计。 语言、文字、符号、图像的适当组合可携带和构成各种各样信息，尤其语言、文字、符号、图像等数字化后，可在计算机中变换和网络导线中传递。数字化后的数码的调制、解调可实现远距离信息通讯。但不管怎样，语言、文字、符号、图像加上数码只是信息的外壳或形式，而信息内容则隐含在这些形式之内，同一内容可以用不同的语言文字表达。用数码表达时也同样需要共同约定，才成为可交流的共享信息，即标准化。尽管同一语言文字可能有若干数码约定，如汉字的国际码、区位码、拼音码、五笔字型码、自然码、电报码等，它们之间可列表与标准机内码对照，也是一种约定。分别用于汉字键入或通讯用码，属于软件设计。 ２、信息技术决断方法 信息决断主要决定于信源、信道、信宿，尤其信道的要求，如选择自然的声波或光线作信道，还是有线电或无线电，或计算机网络或光纤通讯作信道等基础上提出设计方案并做出决断。如果选择无线通讯，则主要是手机的技术设计。如果选择计算机及其网络，则技术设计对象是编码及其实现软件问题。但具体设计内容通常需要试验、调试、观测过程决定或决断的。决定性决断思维过程属于技术性决断思维形式，它是根据技术信息所提供的事实进行综合、分析、论证等的思维过程。 辩证推理是在一定条件下揭示矛盾、分析矛盾、综合矛盾（即从整体、系统、历史上综合）的一分为二过程，并通过解决矛盾、克服矛盾、统一矛盾或否定之否定的合二而一过程达到协调、统一或转化、异化来达到的。也可以说，辩证推理和矛盾方法是深刻原因或动力，是更深入的判断和推理方法，它将成为今后科研中重要思维形式。在具体应用中更多地在决断的思维形式中，如机电设备和计算机软硬件的维护诊断，疾病的医疗诊断，产品质量的检测，演变过程的预测预报，科技项目的论证决断，管理的分析决策等的技术应用。 声音发自于物体各种方式的振动或运动摩擦，并推动周围空气或物体粒子移动中传递一定规则运动的能量流，它属于大分子或颗粒级量子交换传递，不同量子流形态就有不同的声音，不同故障源振动方式不同，所发出声音不同。根据声音异常诊断出不同毛病和故障，也可成为诊断思维的技术根据之一。电器、机械和各种设备出毛病或故障的维修思维过程常从表到里跟已有知识和经验进行比较，一步步由表到里测试查找故障所在。从而诊断和维修之前一定要对这些电器、机械和设备的原理、结构、性能和有关现象有充分了解，即具备这方面专业知识和使用必要的检测及维修工具技术技能，如电器检测的万用电表、示波器、铬铁等工具获得更多更可靠信息，做出准确故障的诊断。 ３、信息技术执行方法 信息技术包括所设计的信源、信道、信宿的硬件设备和表象，尤其编码和译码软件设计执行操作。根据设计、决断的结果进行试制调试，成功后才投入大批量生产。试制过程通常要利用头脑中已有的经验知识和翻阅大量资料形成方案，技术设计过程作大量观测、试验、调试工作，直至试制成功。大批量生产需根据工厂设备及其管理的能力。生产效率关键在于生产设备和软件先进性以及科学管理。如电话机、手机、收音机、电视机等生产过程。 信道愈长信息传递过程受到干扰愈大，通常噪声相应增大，因此采取措施排除噪声和提高抗干扰能力是非常重要的问题。译码是编码的反变换。信宿是信息接收者如人耳、收音机、电视机、雷达等。在这里主要从工程技术角度来看，更重要的是研究消息或信息如何产生、表示、传递、接收、变换、交流、通讯、量度、翻译、理解、存储等技术问题。尤其电脑网络丰富软件设计成为大量信息快速传递重要途径。 四、信息技术应用类型 大量信息以声音、语言、文字、图像、符号、数码、参量等方式表象，并附在光、声或其它场质手段进行传递。人则通过眼睛、耳朵或其它器官、设备接收这些信息，并通过神经传递和大脑翻译，甚至分析判断，以了解信息的内容。而人通过五官所接收的信息只是其客观事物表象，其内容则要通过大脑翻译、分析、判断等过程才能认识的。因此信息技术首先涉及观测技术类型，扩大眼睛、耳朵等器官的接收信息能力，其次是延长信息传输距离和扩大信息传递方式，如利用电等手段实现远距离通讯。再次信息翻译、分析、判断等的扩大手段，如利用某些直接信息进行诊断的过程的思维方式，达到了解对机械、生物体非正常状态的诊断。 １、信息通讯类型 导体内电荷往返运动或交变电流，在其周围产生电磁周期变换的电磁波，往返愈快时，电与磁变换周期愈短，频率愈大。相应磁场质因变换方向而断裂成同步的周期变换（即同速度、同频率、同相位、同方位）的量子流，频率愈高所浓缩质量愈大。这是宏观物体所辐射电磁波的量子流集体运动状态。而分子级、原子级所辐射量子由不规则运动分子、原子各自独立发射的，不可能同步，因而构成不相干电磁波的光量子流。宏观物体级产生的电磁波量子流或微波量子流可以应用于无线电通讯，其强度、频率、相位等可以通过适当方法来控制，如信号叠加方法来控制或调制其强度或量子流密度，即载波方法来传播某些信号。 通讯技术从有线电报、电话发展成无线电报、电话，加上无线电收音机、电视机、遥感计算机等，甚至卫星通讯，使得信息可以快速地传递到世界各个角落。计算机网络软件和硬件技术有很强的信息产生、获取、变换、处理、存储、传递能力，大大加快信息传递和交流。原始信息进行加工的设备、装置是构成计算机与通讯结合的信息处理系统，该系统是能接收信息并按规定进程处理信息和产生所需要信息的一系列设备。如中文信息处理系统是以处理中文信息为主的汉字库、检索、加工、输出格式和有关应用程序等软件和硬件技术系统。 电磁波可以在宇宙空间，甚至无实物空间中运行或传播。再通过接收和变换完全可以在遥远的地方测试和控制，使得电传输变换的线路变得非常灵活可巧妙地应用于各个方面，如收音机、电视机、无线电报、移动电话、雷达、卫星通讯、卫星转播、无线电台等无线电器设备。电磁波产生需要通电的无线电发射台电器设备发射工作，一旦断电这类无线电发射台发送电磁波功能也随之消失。总之所有线路设备有关电或电流的事实都证明电的暂态性，不必预先假设固有的电子或带电粒子。 电磁规律除应用于机电能量通过导线传输和低频率强电源变换控制电力外，是应用于中、高频率或超高频率弱电传输和变换控制的通讯来传递信息，可以是有线的通讯或传递信息，如电线、光纤等。也可以是无线的通讯，如长、短电磁波、光波、声波来传递信息，而高频率或短波的电磁波可以传递到遥远的地方。若利用通讯卫星可以传播到更遥远的地方，更广扩地域甚至全地球任何地点或地球之外的人造天体之间通讯。通讯设备有电报、固定电话、移动电话、广播发射台、电视发射台、雷达、遥测遥控、制导设备等。 半导体集成器件和线路出现，大大加快参量数字化的进程。半导体二极管和三极管作为开关基本器件，便于组合成各种功能的芯片和设备，并成为数字化的线路基础。力矩、压力、温度等参量经过传感器转化为微弱电模拟信号，这些信号经过调制解调器或运算放大器转化为标准电信号，再经模数转换为数字量。为了测量稳定，可采用统计平均值处理方法，取得二进制较准确数据，数模转换是模拟量数字化的基本方法之一。模数转换方法很多种，常用的是双积分法，即对输入模拟电压和参考电压进行两次积分，先将模拟电压转换与大小相应的时间间隔，在此时间间隔内用计数器计数，计数值正比于输入的模拟电压，从而获得二进制数字。 为了计算机能够自动控制操作，又要把一些二进制数据通过数模转换为模拟量，以便对电机和电器自动操作。数模转换通常采用高输入阻抗运算放大器与权电阻网络构成的器件，使开关对应的二进制数从权电阻网络输入，运算放大器输出则是相应的模拟量，形成数字量往模拟量变换。还可以综合重组制成各种各样仪器仪表和自动化、智能化设备。它成为人类生产和生活中接触应用最多最广的技术设备之一。 参量、文字、图像、声音等二进制数码的数字化方法和技术是计算机基础。计算机发展推进了测量参量、文字、图像、声音等数字化，为二进制数码算术运算方便而设计了原码、反码、补码、移码表示法，带符号数码采用补码运算可把减的运算简化成加的定点运算，移码方便于指数的浮点运算。为了资源共享和便于开发，编码需约定，如字符的ＡＳＣＩＩ码，汉字的国际码或机内码等。其它的如显示器的字形显示码、打印机的打印字形码、键盘输入码等都可通过一一对应地列表，并用查表等方法互相变换。为了更好更快地输入汉字而设计出许许多多输入法，如简拼输入法、双拼输入法、自然输入法、五笔字形输入法等，但它们都得跟国际码或机内码一一对应的。 ２、信息诊测类型 除了五官直接接收信息外，扩大五官接收信息能力的观测技术手段，常是量化、数字化及其数学表达对科学理性思维具有重要意义，但对技术而言主要是如何在人造物质形态中实现测量。这就涉及到数字化及其线路上如何实现问题，好在等价原理可把同一事物不同方法得出结果或不同表达方式间建立变换关系，这样便可将习惯十进制数字变换成线路容易实现的二进制数码表示。二进制数码可用开关及其相应器件线路组合来实现的测量和变换，这是数字化线路基本方法，并已在许多数字设备，尤其计算机中实现了。 诊断广义地说包含信息翻译、分析、判断等思维方式，达到了解信息内容目的。而声音发自于物体各种方式的振动或运动摩擦，并推动周围空气或物体粒子移动中传递一定规则运动的能量流，它属于大分子或颗粒级量子交换传递，不同量子流形态就有不同的声音，不同故障源振动方式不同，所发出声音不同。根据声音异常诊断出不同毛病和故障，也可成为诊断思维的技术根据之一。电器、机械和各种设备出毛病或故障的维修思维过程常从外到内跟已有知识和经验进行比较，一步步由表及里测试查找故障所在。从而诊断和维修之前一定要对这些电器、机械和设备的原理、结构、性能和有关现象有充分了解，即具备这方面专业知识和使用必要的检测及维修工具的技术技能，如电器检测的万用电表、示波器、铬铁等工具获得更多更可靠信息，做出准确故障的诊断。 辩证推理和矛盾方法不仅是理性思维的基本组成部分，而且在理性向实性思维跨跃应用过程，特别实性的决断思维过程中采用。如应用于电器、机械维修和疾病诊断医疗的实性思维过程，即辩证推理和矛盾方法常应用于诊断思维过程中。一般遇到故障总是从表面到内部逐步进行的，最常见的是从表面发热、声音或其它表面现象入手，因为电器或机械运行不正常往往出现发热或声音不正常，经验丰富和技术技能高明的人一下子通过表面发热或声音不正常情况初步判断出故障所在，并再深入检测找出故障器件或问题加以维修。运行正常机电或其它设备通常是有规则地发出声音或辐射热量的。 辩证思维形式最常见于人体疾病诊断中使用。诊断要求有精深医学、生理、药物等专业理论知识和丰富的诊断经验。没有专业知识和一定技能的培训，就无法正确诊断和治疗。学习和培训就在于把前人和他人丰富知识和医疗实践经验转化为自己的知识和经验。遇到病人可根据疾病所出现各种现象和信息，联系所经历的经验和学过的理论知识，在头脑中进行可能发生疾病的各种设想，对这些设想不符合或那些现象不可能出现疾病排除掉，将剩下的可能发生的疾病，再进行可能病因排队或增加其它物理、化学信息验证和旁证。对于可能性最大而危险性轻的作实验性治疗，观察病情变化，若没有好转或更严重，那就说明诊断失误，赶快纠正，重新诊断，找出真正病因，以达到确诊。医学知识广博精深和经验丰富可以减少误诊，提高确诊率和治疗效率。 西医常用听诊器听取心肺发出声音正常与否及声音情况和其它情况诊断出可能的疾病。中医常通过切脉和其它方法所了解情况诊断辩证思考出可能的疾病。不但诊断需要辩证思维，而且治疗开药方设想思维过程也是采用辩证推理过程。《素问》提出：“切脉动静，而视精明，察五色，观五脏有余不足，六府强弱，形之盛衰，以此参伍，决死生之分”。说明除切脉诊断外，还要多方面引证，才更有效确诊。中医将病人出现的各种症状及所有疾病有关因素信息加以综合分析，抽象出病理变化的本质和规律。阴、阳、表、里、寒、热、虚、实等疾病和药物基本属性，指导治疗或药方的搭配进行辩证思考的。 ３、信息情报类型 信息最基本意义是消息、知识、情报来源。通常由语言、文字、数字、符号、图像表象信号，并经空气、光线和其它自然载体传递，信号最终被五官感觉接收，再通过神经传递和大脑翻译思维形成消息、知识、情报类型的信息。感觉性消息，逻辑性知识，实践性情报虽然都是来自于信息，但它们应用场合大不相同。情报主要用来进行分析决断是否行动的根据。报刊杂志和图书是重要传递信息和保存信息手段。 社会各行各业活动和竞争中需要相应情报作分析决断思维依据，没有消息、情报很难做出正确的决断决策。如经济情报、政治情报、军事情报、科技情报等信息对其相应行业决断决策思维至关重要的根据。情报有公开的和秘密的，尤其敌对竞争中秘密往往是胜败的关键。模清对方情况，以便找到有效对策，以战胜对方。可见获取消息、情报、信息是社会活动的普遍现象，而电磁通信是其最重要手段之一。 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 4、《论基本粒子基础问题》陈叔瑄著《科学（美国人）》中文版1998年7期

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