论质量的测量原理 广东省博罗高级中学（516100） 林海兵
温馨提示：如果图形、公式显示有问题请点或者 摘要：质量的测量依赖于属性力，如果物体在平衡的环境中，我们{jd1}无法测量物体的质量。只有把物质粒子的数量（即质量）转化为在不平衡环境中的属性力，然后，我们通过属性力的测量原理，把物体产生的属性力测量出来，这就相当于把物体的质量测量出来了。 关键词：物体，不平衡，环境，属性力，测量，质量 1 物体质量的物理意义 自然理论科学发展进化至今，早已分化为哲学、物理学、化学、生物学、地理学……然而，无论自然理论科学如何细化，它们都必须从一个基本点的讨论开始，脱离了这个基本点，这所有理论就成为空中楼阁，这一个基本点就是——物质。 现代哲学认为，物质就是不依赖于人类思维的客观实在，它是所有的物体共同组成部分。实际上，这种哲学观点是十分笼统的，它似乎在竭力地想告诉人们什么是物质，然而，人们看了这个观点，却依然没有形成关于“物质”的清晰的概念。古希腊xx的思想家德谟克利特曾提出了“原子”说，他认为，所有的物体都可以分解为不能再分解的同种粒子构成。我们细细地想一想，德氏“原子”不就是“物质”吗？它不就是现代哲学中所说的是所有物体的共性吗？可是，近代的物理、化学的研究却坏了德谟克利特的好事，把“原子”这个名字给了一个不符合德氏“原子”概念的粒子，“近代”物理化学却还沾沾自喜，自以为已经发现了德氏“原子”，孰不知此原子非彼“原子”也！ 尽管这样，“现代物理学”的研究还可以说是十分尽心尽力的，我们都知道，这些研究者们都还在用他们认为{zxj}的研究方法——碰撞法去研究原子核乃至一些更小的微粒的组成。他们用电磁场做成的加速器加速电荷，使获得甚高动能的电荷去撞击某个原子核，使被撞击的原子核发生分裂，或者撞击原子核分裂后产生的粒子，使再发生分裂，以期得到构成原子核的最小的微粒。实际上，现代的高能物理实验，科学家们只是拿起了“高能粒子”这把手术刀，去实践德谟克利特的无限分解物体的想法，可是，我们的科学家们是否想过这样一个问题，物体这样无限分解下去而获得的最小的粒子，我们人类的眼睛一定能够观察得到吗？如果看不到，我们又如何去判断我们是否已经把粒子分解到最小了？ 现代的高能物理实验发现，用一个高速中子去撞击铀原子核之后，铀原子核发生分裂，在这个过程中，人们发现，这些物体粒子的总质量减少了，却使这些粒子获得极大的动能。这使人类彷徨不安，人们一直以为，物质是宇宙中最基本的要素，它表现为物体的质量，然而，此时表面上表现出来的现象却是物体的质量减少了能量增加了，似乎减少的质量已经转化为能量。于是，人们心中的“物质{dy}性”信条开始动摇了，开始向“能量{dy}性”转化。在这一点上，人们奉成了“眼见为实，能测为实”的一个信条，人们以为，只要是物质，不管它是多么小，人们都能看得见，不管它是什么状态，我们都通过天平测量出它的质量，一旦人们看不到了，仪器测不到了，人们就以为物质消失湮灭了，人们怎么了不会想到这些“消失湮灭”的物质其实并没有消失湮灭，而是从原来的束缚态转化为自由态，它们与那些宏观原子物体再不构成同一个运动实体，在所谓的“消失湮灭”过程中，在其周围空间形成了巨大的自由粒子的密度梯度环境，使周围所有的物体均处于这个环境中，并因此发生了相应的属性运动。 是的，任何物体都是由一些分解得不能分解的基本粒子——德氏“原子”构成的，德氏“原子”就是所有物体的共性，就是不依赖于人类意识的客观实在，所以，德氏“原子”就是真正意义的物质！只是我们根本无法永远也无法看见德氏“原子”，即使我们使用{zxj}的光学仪器。于是，物质概念变得不再那么抽象，其实物质就是这样具体，它就是一个个的粒子。 尽管德氏“原子”就是真正意义的物质，可是，在我们的思想中，早已形成了原子的概念，它已经不再是那种不可再分的粒子，德氏“原子”不能再称为原子了，故我们有必要把德氏“原子”进行重新命名。考虑到实际上不能再继续分解的粒子两种，它们的性质正好相对互补相互统一，它们结合起来形成了另一种具有不同性质的新粒子，于是，笔者把不能再继续分解的两种粒子分别称为“阴性子”与“阳性子”，因为它们分别分布负电荷与正电荷的核心周围，形成了密度梯度，最终使它们成为“电荷”，所以，笔者又把它们统称为“电性子”；而把一对阴阳电性子结合成的新粒子称为“中性子”。我们之所以看不见电性子与中性子，是因为它们分别是电磁波与光波的传播媒质，也正因为我们无法看见它们，所以我们才把它们又统称为“暗物质”。 物体的质量就是反映物体包含物质多少的物理量，物理学这个“质量”概念，可以说是十分xx的，可是，却因为经典物理学也根本不知道“物质”的概念，所以，就造成了其“质量”概念的跛腿，认为物体的质量是一成不变的。孰不知各种原子的原子核内的物体原态质束缚态中性子依旧好像整体天体中心内的物体原态质一样，时刻在发生着运动变化，束缚态中性子可能在缓慢地发生解体，变成自由态的中性子或者自由态的阴阳电性子，这些解体后的自由粒子又将不断向外扩散，离开原子核。人们用“高能粒子”与原子发生碰撞，这时只是外界的一种激发作用，它使本来就存在潜在不平衡的原子核内部物质中产生明显的不平衡，从而使解体速度猛然增大而已。随着解体运动的不断进行，物体所包含的物质粒子就是不断地减少，因此，物质的质量也不断地减小，我们无法通过天平等测量仪器把这种变化测量出来，并不等于这种运动没有发生，如果我们能够通过天平把这种运动产生的质量变化测量出来，那么，我们不会这么幸运地把这个测量实验完成了，这已经是惊天动地原子弹爆炸了！ 2 不平衡环境的环境 宇宙中任何一个物体一定继承了宇宙三个基本要素——物质、空间与时间。物体首先是由一个个的物质粒子——电性子、中性子构成的，物体包含电性子个数的多少就是物体的质量；其次，构成物体的这些物质粒子一定占据一定大小空间区域，形成了物体体积；第三，构成物体的物质粒子总是在运动着，运动是时间要素的最根本的体现。必须引起人们注意的是，物质粒子在空间的密度分布，是最基本的运动形式，没有这种运动形式，不会出现我们所见的宏观物体，也不会出现物体（粒子）的机械运动，它是物质一切运动形式的根源。 物质粒子以不同的密度大小在空间形成了连续的分布，只是在某些空间区域物质粒子分布非常密集，密度值非常庞大，这些物质粒子已经变成了束缚态并成为一个运动实体，这形成了我们能够看得见的宏观物体或者宇观天体；而在某些空间区域的物质粒子分布比较稀疏， 这些粒子还是自由态粒子，我们却无法看见它们的存在。 事实上，物质粒子以不同的密度大小在宇宙空间的连续分布，已经形成了密度的明显的不平衡——自由粒子的密度梯度，或者潜在的不平衡——束缚态粒子物体与外界物质粒子空间的密度差。自由粒子所形成的密度梯度这种明显的不平衡，是缓和的，人们可以测量的不平衡，它的存在使所有在不平衡区域内的物质粒子都向着不平衡程度减小的方向发生扩散属性运动，这就是机械运动的根本原因。而潜在的不平衡，虽然它暂时没有表现出来，但是，如果一旦打破了束缚粒子的束缚条件，束缚粒子转化为自由粒子，潜在变在明显，于是空间将形成巨大的密度不平衡，使在相应空间区域的中所有粒子产生巨大的属性加速度。 宇宙空间就是物质粒子不平衡分布的空间，物质粒子其实都向着其不平衡程度减小的方向运动，物质粒子的运动由不平衡分布引起，这些粒子中，其实没有那一个是“物体”，所谓“物体”，只是我们人类为了研究方便而在大量的物质粒子中标志出来的，可我们并没有把这个被标志出来的“物体”从它存在与运动的大量粒子中隔离出来，通过这样的标志，“物体”与其周围的大量粒子的关系却发生了变化，它与周围粒子不能看成一个整体，周围粒子成了“物体”存在与运动的“环境”。 可见，“物体”从属于“环境”，“环境”包容着“物体”，“环境”决定了“物体”的运动状态，“物体”的运动状态反映了“环境”中其他粒子的运动情况，“物体”的运动变化是“环境”粒子运动变化的标志。 3 属性力的测量 正因为物质粒子以不同的密度在空间分布形成不平衡的物质环境，并使这些物质粒子向着不平衡程度减小的方向发生属性运动而产生加速度，在相同环境中作为环境物质一部分却被我们选为研究对象的物体也同样发生相同加速运动。可见，物体的加速度并不是什么力作用的结果，这xx是它在相应环境中的必然属性，自然界并没有什么力！ 可是，为了承接经典物理学，我们还是定义了力，我们把它称为属性力，因为自然界中本来就没有力，所谓属性力是指物体在不平衡环境中的必然属性。属性力就等于物体在不平衡环境中的属性加速度与其质量的乘积，，这就是林海兵第三定律。对于属性力的定义，我们需要指出的是，并不是构成物体的物质粒子都会在不平衡的环境中发生属性加速运动，所以，属性力定义式中的质量是指可以发生属性加速运动的那部分质量，称之为属性加速质量，然而，由于构成物体所有的物质粒子是一个运动实体，一旦运动起来，则所有的粒子都将发生加速运动，故物体的实际加速度为，是物体的总质量。 可见，属性力是一个非常重要的物理量，它联系物质粒子的属性加速度与物体的实际加速度的一个不可或缺的桥梁。所以，对属性力大小的测量具有十分重要的意义。 对于某个大小与方向都一定的属性力，我们根据环境属性第零定律“如果环境粒子在物体内外均能形成连续的没有突变的密度分布，则物体在这样的环境的属性加速度与密度梯度成正比，与物体所在位置的环境粒子的密度成反比，；物体在环境物质粒子密度差环境中，物体的属性加速度与环境粒子平衡密度梯度成正比，与物体的密度成反比，”第二部分内容可以对其进行准确的测量。 实际上，我们在测量设计中，采用某个长度一定的物体作为测量工具，让待测物体处在原来不平衡的环境与测量工具的物体之间，原来不平衡的环境使待测物体发生应有属性运动，可受到了测量工具物体的束缚，在测量工具物体上产生了与原来不平衡方向相反的密度不平衡，最终使待测物体处于平衡状态。设待测物体在原来不平衡环境中的属性力大小为，则测量工具物体上产生的不平衡环境对待测物体产生的属性力大小也为，所以根据林海兵第三定律对属性力的定义与环境属性第零定律，则有，此时，与分别是待测物体质量与密度，则是作为环境物质的测量工具物体的密度改变量。待测物体的质量与密度满足，则待测物体的体积，是其长度，故，是测量工具物体与待测物体的横截面积（为了方便设它们面积相等）。 设测量工具物体原来长度为，其原密度为，则我们可以知道其质量为，则因为产生不平衡而发生密度变化时有关系，即，负号表示方向，由于前面我们已经讨论了属性力的方向，故可把负号舍去，则。反映了测量工具物体的性质，我们令，故。实际上，就是测量工具物体的强性模量。可见，测量工具物体产生的属性力与其为了产生该属性力而发生密度变化形成的自身形变量成正比，故我们可以通过测量工具物体的形变量大小来测量属性力大小。 这就是属性力的测量原理。 4 质量的测量 所谓质量，是指物体包含物质粒子的数量。本来，我们可以一个一个地把这些粒子数一遍，就知道物体的质量是多少，这是一种最准确的测量质量的方法，可是，我们不可能这样操作，原因有二——①物质粒子是最基本的粒子，我们永远也无法（无论通过任何光学仪器）看见这些粒子；②即使我们可以看得见这些粒子，却因为构成一个物体的粒子是非常庞大的，别说是1摩尔的原子数量有个，单说一个电子，其电荷荷心内部是高密度的中性子，而其荷心外部空间则分布大量的电性子，我们如何能够把这么多的粒子数得清楚，即使数得清楚，又要花多少时间去数。 于是，为了测量物体的质量，我们必须另辟途径。注意到由中性子构成的物体在中性子密度梯度环境中都发生属性加速运动，而且其加速度只与中性子密度梯度有关，我们还注意到所有的宏观物体都原子构成，而原子则由原子核与核外电子构成，原子核、电子由电荷荷核内部的束缚态中性子与外部的电性子构成，束缚态中性子的比例又远远超过电性子，再加上原子核与电子构成原子时，它们周围的阴阳电性子又都复合为中性子，也就是说，由原子构成的宏观物体，几乎所有的物质粒子都是中性子，都可以在中性子密度梯度场中发生属性运动。即在中性子密度梯度场中发生属性运动产生属性力的质量与物体的总质量几乎相等，所以。我们利用属性力的测量原理可以把物体的中性子密度梯度中的属性力测量出来。 然而，这还只是属性力的测量。我们要测量物体的质量，还需要事先一个工作，就是确定质量的标准，我们拿出某个物体，定义其质量为1，然而把这个标准质量物体放入同一个中性子密度梯度场中，同样地由环境属性第零定律我们知道，这个标准质量物体也产生了由中性子密度梯度决定的属性加速度，也同样产生了属性力。 {zh1}，我们把待测质量物体与标准质量物体的属性力、相比较，则得到，再根据属性力测量原理中关系，又得到，其中，是单位物质物体使属性力测量工具物体发生的长度变化值，于是，我们可以通过测量待测物体使测量工具物体发生的长度变化值，并与比较，我们就可以测出待测物体的质量。这就是物体质量的测量原理。 可见，在测量过程中我们名誉上是测量质量，可是我们实际测量的是物体在中性子密度梯度不平衡环境中的属性力，又因为并不是物体中所有的粒子都会在中性子密度梯度中发生属性加速运动，所以，这只能是一种近似测量，测量结果一定存在误差而且质量测量值一定小于其真实值，但是，因为粒子是否中性子密度梯度场中发生属性运动而产生误差率可能还要远小于测量工具物体或者读数而产生的误差率，所以，这种测量应该说是非常xx的。 可是，也因为待测物体中在中性子密度梯度场中发生属性加速运动的粒子数量可能会因为环境变化而产生变化，这使物体在该场中的属性力大小也因此发生变化，属性力的变化最终使质量的测量值受到影响，因为我们能够测量的并不是物体的总质量，而是能够在中性子密度梯度场中能够发生属性加速运动的那部分质量，我们只是把这部分近似地认为等于质量的总质量而已。这就是物体为什么会电场、磁场等环境中发生质量变化的根本原因。 {zh1}，必须指出的是，测量环境的变化，使物体质量的测量值发生变化，但是物体的真实质量并不因此发生变化。 完稿于2006年11月13日星期一 5 参考文献 [1]林海兵 《论物体存在与运动的环境》 暗物质物理理论体系网站 [2]林海兵 《论环境与物体的不平衡程度》暗物质物理理论体系网站 [3]林海兵 《再论能量的转化与守恒》暗物质物理理论体系网站 [4]林海兵 《论动能定理》暗物质物理理论体系网站 [5]林海兵 《物体的平衡》暗物质物理理论体系网站 [6]林海兵 《论拉压弹性形变的形成机理》暗物质物理理论体系网站 [7]林海兵 《论拉压形变与弹力》暗物质物理理论体系网站 [8]林海兵 《也谈电磁力对万有引力的影响》 [9]林海兵 《论力的测量原理》 [10]林海兵 《论环境属性定律》 |
