千虑一得之奇想录

节日已过,我们继续聊。
楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-22 19:55:54 +0800 CST  

10.9.4中微子的弹性碰撞
上文我们分析道,中微子被撞击后,产生一定频率的振动,或许,就是我们看到的光。下面,我们来看一下中微子的碰撞--弹性碰撞。

10.9.4.1百度:弹性碰撞
在高中物理中,我们学习了弹性碰撞有关的知识。两个弹性小球进行弹性碰撞,碰撞前后总动量、总动能保持不变。那么,如图所示,对于弹性碰撞前后的变化,用一句话来概括:碰撞后,两个相同的小球分别获得对方的速度,包括大小和方向。似乎弹性小球可以彼此无障碍穿过。


从现实的角度来考虑,或许很难理解这句话。但是,从能量无损耗的角度来看,这是唯一的解。碰撞后,只能出现这一种情况。换句话说,弹性小球系统不能获得额外的速度和能量。
那么,我们之前所分析的中微子能够通过碰撞从周边中微子获得速度,这一推论还正确吗?
我们可以这样理解:刚刚被释放的0速中微子团与其它以光速运行的一个外来中微子进行类弹性碰撞,碰撞的结果是,最外层的0速度中微子获得光速继续向中微子团内部运动,而这个外来中微子速度变为0。获得动能向内运动的中微子可以一直传播到中微子团的中心。直到与反方向来的中微子进行碰撞,速度互换,再向外传播(或者无碰撞直接穿透中微子团),传递到最外层,与静止的那个外来中微子进行碰撞,外来的中微子获得光速离开。在这个过程中,外来中微子的能量有一段时间是传递给了0速中微子团。虽然这个时间很短,但是一个外来中微子已经搅动了很多很多静止的中微子,这些中微子在很短的时间内获得光速,然后再失去光速。平均来看,其速度已经不是0了。亿万个外来中微子对0速中微子团进行碰撞,一定会在很短的时间内把所有的中微子给搅动起来。获得光速的中微子可能飞速而去,不再回首;也有可能因为空间的狭小,辗转腾挪施展不开,在向外飞奔的路上,反复被撞回,这样,这些中微子就彻底的获得了光速,获得了动能。而外来失去光速的中微子,又会被再外层更多的中微子所碰撞,从而获得能量。只有那些失去光速并且一直未与其它中微子碰撞的中微子,才一直速度为0,保持静止。但是,在长时间内,从概率上来说,这是不可能的。特别在狭小的空间内(30万公里的距离也不算巨大空间,因为中微子也仅仅需要1秒钟的时间就可到达),频繁碰撞应该是常态,最终会达到所有的中微子静止与运动时间近乎均衡,平均来看,都具有同样的动能。这样,从宏观的角度来看,0速中微子能够获得动能。
另外,从纯理论来看,弹性碰撞无动能损失。实际上,具有振动的中微子间的碰撞或许只是接近弹性碰撞,应该具有能量损失。碰撞后,低速的中微子会获得、增加一定的动能,高速的中微子将损失、减少一定的动能。在巨大空间内,长期频繁碰撞,会减少动能间的差距,最终,都具备同样的速度。而在狭小的空间内,由于具有一定的封闭性,外来的高速中微子不能随时参与进来,或许内部中微子长期频繁碰撞后,整体速度会慢慢降低,甚至接近于0。或许,0速中微子就这样形成了。在没有外界大量中微子的“入侵”情况下,这些0速中微子在吸力的作用下或许能够长期存在。一旦与外界充分接触,最终,所有的中微子经过充分碰撞后,应该具有接近相同的速度。
或许,这就是0速(这里指低速)中微子具备吸能的原因吧。


楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-22 20:00:14 +0800 CST  

10.9.4.2猜测:“0”速中微子的形成


楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-22 20:01:53 +0800 CST  


10.9.4.3猜测:中微子聚集体的形成



楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-22 20:02:26 +0800 CST  

10.9.4.4人为划定“弹性”碰撞的后果

百度资料:在理想情况下,物体碰撞后,形变能够恢复,不发热、发声,没有动能损失,这种碰撞称为弹性碰撞(elastic collision),又称完全弹性碰撞。真正的弹性碰撞只在分子、原子以及更小的微粒之间才会出现。生活中,硬质木球或钢球发生碰撞时,动能的损失很小,可以忽略不计,通常也可以将它们的碰撞看成弹性碰撞。
或许,在自然界中,或许不存在理论上的弹性碰撞,包括分子、原子以及更小的微粒之间的碰撞。因为分子、原子间存在中微子聚集体,存在一定的空隙,这些粒子间或许也非实心结构。
现实中,非弹性碰撞会因为碰撞而产生动能损失,动能损失的大小因人而异,有的损失小,比如硬质木球或钢球,还有的损失大(比较常见),损失的动能,往往转化成热能、声能等等。那么,微观层面的粒子之间的碰撞会不会仍有动能损失呢?哪怕一点点的动能损失?损失的动能转化成什么了呢?
如果把微观层面的碰撞看成弹性碰撞,那么,一切都很简单,什么动能损失
也没有,什么热能、声能也没产生,什么样的运动碰撞会产生怎样的结果计算起来简简单单,清清楚楚,并且实验结果与预期“完全”相符,似乎一切尽在掌握之中。但是,如果实验结果与预期“完全”相符是一个假象,是由于我们实验设备的精度不足,而不能充分反映出微小的实验误差,甚至物质的一些性质我们根本没意识到,那么,这个实验还是正确的吗?还能真正反映出该物质的性质吗?另外,还有一个更大的严重后果,人们沉浸在成功的喜悦之中,忽视了、关闭了通往真相的大门。
我们仔细想一想,在什么样的情况下,物体能够匀速直线运动呢?宇宙中根本就不可能具有匀速直线运行的物体。可见,从客观来讲,弹性碰撞就像匀速直线运动一样,只是人们对事物的一个简化概括,在一般精度要求的情况下,计算结果与实际结果能够比较吻合。此时,我们可以近似认为这是匀速直线运动或弹性碰撞。但是,从更高的精度来看,或许相差“十万八千里”。
假如微观粒子间的碰撞,特别是微观粒子与超大质量的空间结构间的碰撞,不是弹性碰撞,那么,损失的动能转换成什么呢?从常理来分析,碰撞的结果可能发生自身的转动、自身的振动,那么,这个自身的振动频率是否就造成了我们看到了光这一结果呢?因为引起生物的视网膜共振时需要一定的固定频率的反复“刺激”。从这个角度来看,或许就是一条通往光的真相的大门。

楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-22 20:03:02 +0800 CST  


10.9.5光的认识过程

10.9.5.1光的学说
光是什么性质的波?难道像水波一样?像声波一样?光波的本质是什么,直到现在,这个问题一直没有解决。
光的微粒说
那时候人们总是习惯于按照机械波的模型把光波看成是在某种弹性介质里传播的振动。关于光的本性的一种学说。17世纪曾为牛顿等所提倡。这种学说认为光由光源发出的微粒、它从光源沿直线行进至被照物,因此可以想像为一束由发光体射向被照物的高速微粒。这学说很直观地解释了光的直进及反射折射等现象,曾被普遍接受;直到19世纪初光的干涉等现象发现后,才被波动说所推翻。1905年爱因斯坦提出光是一种具有粒子性的实物(光子)。但这观念并不摒弃光具有波动性质。这种关于光的波粒二象性的认识,是量子理论的基础。
光的波动说
关于光的本性的一种学说。第一位提出光的波动说的是与牛顿同时代的荷兰人惠更斯。他在17世纪创立了光的波动学说,与光的微粒学说相对立。他认为光是一种波动,由发光体引起,和声一样依靠媒质来传播。这种学说直到19世纪初当光的干涉和衍射现象被发现后才得到广泛承认。19世纪后期,在电磁学的发展中又确定了光实际上是一种电磁波,并不是同声波一样的机械波。1888年德国物理学家赫兹用实验证明了电磁波的存在,从此奠定了光的电磁理论。这一理论能够说明光的传播、干涉、衍射、散射、偏振等许多光现象。
光的电磁说
光的干涉和衍射现象无可怀疑地证明了光是一种波,到19世纪中叶,光的波动说已经得到公认。光波是一种特定频段的电磁波
到了19世纪60年代,麦克斯韦预言了电磁波的存在,并且从理论上得出,电磁波在真空中的传播速度应为3.11×108m/s,而当时实验测得的光速为3.15×108m/s,两个数值非常接近。麦克斯韦认为这不是一种巧合,它表明光与电磁现象之间有本质的联系。由此他提出光在本质上是一种电磁波。这就是光的电磁说。到1886年,赫兹通过实验证实了电磁波的存在,并且测出了实验中的电磁波的频率和波长,从而计算出了电磁波的传播速度,发现电磁波的速度确实与光速相同,这样就证明了光的电磁说的正确性。
光的电磁说是说明光在本质上是电磁波的理论。电磁辐射不仅与光相同,并且其反射、折射以及偏振之性质也相同。由麦克斯韦的理论研究表明,空间电磁场是以光速传播。这一结论已被赫兹的实验证实。麦克斯韦,在1865年得出了结论:光是一种电磁现象。按照麦克斯韦的理论,c/v=√(εμ)。 式中c为真空中的光速。ν为在介电常数为ε和导磁系数为μ的介质中的光速。根据折射率的定义n=c/v,我们有n=√(εμ)。
这个关系式给出了物质的光学常数,电学常数和磁学常数之间的关系。当时从上述的公式中看不出n应随着光
光波的电场强度E与磁感应强度M的波长λ而改变,因而无法解释光的色散现象。后来洛伦兹在1896年创立了电子论。从这一理论看,介电常数ε是依赖于电磁场的频率,即依赖于波长而变的,从而搞清了光的色散现象。光的电磁理论能够说明光的传播、干涉、衍射、色散、散射、偏振等许多现象,但不能解释光与物质相互作用中的能量量子化转换的性质,所以还需要近代的量子理论来补充。
光的光子说
1905年,爱因斯坦提出光是一种具有粒子性的实物(光子)。爱因斯坦提出光子的概念,由爱因斯坦光子假说发展成现代光子论的两个基本点是: (1) 光是由一颗一颗的光子组成的光子流。每个光子的能量为ε?=?hυ。由N个光子组成的光子流,能量为Nhυ(不计真空场的零点能)。 (2) 光与物质相互作用,即是每个光子与物质微观粒子相互作用。根据能量守恒定律,约束得最不紧的电子在离开金属面时具有最大的初动能,所以对于电子应有:hυ=(1/2)mv?+W。上式即为光电效应方程,W?代表电子脱离金属表面所需要的能量,称为功函数。
光的波粒二象性
光电效应以及康普顿效应无可辩驳地证明了光是一种粒子,但是光的干涉和光的衍射又表明光确实是一种波。光到底是什么?光是一种波,同时也是一种粒子。光具有波粒二象性。这就是现代物理学的回答。
根据量子场论(或者量子电动力学),光子是电磁场量子化之后的直接结果。光的粒子性揭示了电磁场作为一种物质,是与分子、原子等实物粒子一样,有其内在的基本结构(组成粒子)的。而在经典的电动力学理论中,是没有“光子”这个概念的。



10.9.5.2光与眼睛
光是电磁辐射的一种形式,而可见光仅仅是电磁辐射中的一小部分,其亮度和颜色能够被人眼所感知到。光就是人眼能够感知到的电磁辐射,其波长范围大约在380nm至760nm。可见辐射的光谱范围没有非常精确的界限,因为视网膜接收到的辐射功率以及观测者的视觉灵敏度存在一定的影响。
眼睛是一种光学系统,能够在视网膜上产生图像。它由各种不同的部分组成,包括角膜、水状体、虹膜、晶状体以及玻璃体等,使眼睛能够针对以105系数变化的照明水平简单而快速地做出反应。眼睛能够感知的最小照度为10-12Lx(相当于夜空中黯淡的星光)。
为了能够感知到光,人眼中包含了两种感光器:
* 锥状细胞使我们能够看到各种颜色(”明视觉”),波长555 nm的黄绿光谱区域,其灵敏度最高
* 灵敏度极高的杆状细胞使我们看到的是黑白的画面(”夜间视觉”),在波长 507 nm的绿光光谱区域,其灵敏度最高。

光的波长-------------------波长范围: 紫外线辐射 –C (UV-C)------100 nm ~ 280 nm 紫外线辐射 – B (UV-B)-----280 nm ~ 315 nm 紫外线辐射 – A (UV-A)-----315 nm ~ 380 nm 可见光---------------------380 nm ~ 780 nm 红外线 A (IR-A)------------780 nm ~ 1.4 μm 红外线 B (IR-B)------------1.4μm~ 3 μm 红外线 C (IR-C)------------3μm~ 1 mm 注:光的色散是由于不同频率(波长)的光对同一透明介质的折射率不同,从而当一束复色光发生折射后,其折射角有所差异,从而使我们看到了不同颜色的光。


10.9.5.3 猜测:眼睛是一台“共振器”

我们在前文《生物的发声共振器》分析道:……这里的三块小听骨会将声音放大。这三块小听骨分别是槌骨、玷骨、锁骨 (因其形状而命名),然后声波会继续传到内耳的耳蜗,在这里转换为化学讯号传达到脑部。……
……所以,弱小的昆虫、虾类、部分鱼类,只要发出轻微的声音,防护周围很小的地盘就足够了;而有共振器的生物,发出雄伟、洪亮的声音,或许为了占领更大的地盘,或者为了向更大范围内的同类联系,或宣告管辖范围以及吸引异性。
如此来推断:低级与高级的判断方向之一,应该是发声机理。
一般来说,声音越低、越小、机理越简单的生物,应该是低级的生物,其历史应该越长;而声音越高、越大、机理越复杂(比如有共振器)的生物,应该是高级的生物,其历史应该越短。
在漫漫的历史进程中,最先出现的一定是低等生物,随着进化或发展,慢慢的逐步出现高等生物,从一开始的默默无闻的胡乱闯荡,到磨牙、足挠、摩擦等简单发声,来寻找伙伴、宣告地盘,再到具备发声共振器的高等生物,在更大范围内寻找异性、宣告地盘,这是多大的跨越啊。
也正是有了生物的发声共振器,寂静的地球上才逐步充满了生物声波的振动
各种生物叫声此伏彼起,让我们感受到了人欢马叫、鸟语花香的热闹非凡味道。
各种生物叫声也让各种生物彼此都听到了,于是,我们也看到了,各种生物对声音做出的种种反应,这,就是生物的发声共振器的意义吗?……
就像耳朵是一套共振器接收和处理空气分子的振动一样,眼睛也是一台“共振器”,用来接收振动和处理更细微的粒子---中微子的振动。
共振器的工作原理:当有共振频率输入时,共振器不会马上开始引起最大的共振振幅。其振幅是逐步加大,经过一段时间后,才能引起最大的振幅。当共振频率消失时,共振器也不会马上降为0振幅,也需要经过一段时间后,才会从最大振幅逐步降低为0振幅。这就是共振器的启动与停止双滞后工作原理。
眼睛的视觉系统完全符合共振器的工作特点,因为眼睛具有视觉延迟与视觉暂留现象。当物体的光线进入眼中,人眼不能马上形成视觉,不能看到事物,需要经过暂短的时间后,才会看清事物,这就是视觉延迟;当物体的光线消失后,物体的印象也不会马上消失,会经过一段时间后才会消失,这就是视觉暂留。这两个特点正符合共振器的启动滞后与停止滞后的特点。
我们猜测:根据视觉延迟与视觉暂留这两个特点,就可以判断视觉系统就是一个共振器。当然,也有人认为这种滞后是视觉系统的反应时间。也就是说整个视觉系统需要一段时间才能将光信号转换并传递给大脑、大脑形成反应。但是,考虑到光信号以每秒30万公里/小时的速度传播,我们的皮肤受到刺激可以迅速、立刻做出反应,这说明人体信息传递通路根本无障碍和阻滞,如果有时间上的延迟,只有视觉系统是共振器,启动需要时间,才应该是合理的解释。
或许,眼睛真的是一台“共振器”。我们眼睛能够看到的光,应该是一种微弱的能量进入眼睛,引起共振,从而产生一个刺激,输送到大脑,引起大脑的一种刺激和反应,形成一个光点。而众多的光点,就形成物体的立体轮廓。
或许,这是由于共振器官的存在,我们才能捕捉到那些微弱的高频振动,才能在大脑中反应出来,形成我们的视觉,开阔了我们感知世界的视野。





10.9.5.4自然界中的共振现象的特点

在自然界中,共振现象随处可见。这种以柔克刚、四两拨千斤的巧劲往往创造出不可思议的奇迹。
宏观上,飞机、火箭、桥梁的共振往往会导致零部件断裂、解体,车毁人亡。
微观上,还有许多未被意识到的共振现象。
1) 绿色植物细胞中进行的光合作用。
我们在《10.3.2光合作用的思考(一)---重新审视光合作用》分析到:……从上文可以看出,光合作用不能自动完成,需要在太阳光的激发下,才开始进行。光能以诱导共振方式传递到反应中心色素,被反应中心的由叶绿素a及特定蛋白质所吸收(就像前文中猜测:光经过视网膜的共振放大,会产生一个刺激信号,经过视神经,传递到大脑,然后在大脑中形成一个感应光点,多个光点,就描绘出物体的轮廓,我们就形成了视觉)。这些“放大”的能量用来打破原来的分子结构,释放H、O、C等相关的原子,为下一步的重新聚合提供了物质基础。……
2)溶解过程。
我们在《10.6.10.4从无电的角度来看:溶剂与溶质“溶其所似”的原因是共振引起的》分析到:……或许,影响破坏程度的因素,除了能量大小外,还有一个主要的因素,那就是能够引起共振的频率。我们都知道,在能够引起共振的情况下,很小的破坏力,就能够造成较大的破坏结果。
同样,在溶解过程中,也存在共振现象。
当高速空气分子撞击有机物,打破了部分碳原子与碳原子的联系,释放出中微子。这些被撞击的中微子会以一定的频率释放出来,这个频率,能够引发碳原子间的联系断裂。当以这个频率的中微子去撞击碳原子间以及碳原子间的微子时,会使碳原子以及中微子也以同样的频率振动,这个共振频率就引起共振,从而导致包含碳原子的有机物分子的振动加剧,最后导致有机物分子聚合体分崩离析,各奔东西,最终消失在溶剂的汪洋大海中。
或许,这就是乙醇、汽油能够溶解有机物的原因吧。
乙醇、汽油不能够溶解无机物的原因也是基于同样道理,释放的中微子具有的频率只能引起碳原子的共振,而不能引起其它原子的共振。
同样道理,缔合水分子被打破所释放的中微子,其具有的频率能够引发氧原子的共振,或许还包括其它一些结构简单的原子,这些原子主要是非碳原子,它们能够组成不含碳原子的无机物,所以,水能够溶解无机物。
由此可见,溶剂与溶质“溶其所似”的原因很简单,主要是某物质的空间结构决定了其共振频率。能够释放出同样频率中微子的溶剂,就能够溶解该物质。……
3)白磷自燃
白磷的分子结构为正四面体,有4个原子组成。这是一种最简单的稳定结构,这也决定了白磷分子间的吸力不足,非常容易彼此分离。周边中微子的碰撞或许能够引起白磷原子的共振,引起白磷分子结构的破坏、断裂、分离。在自然环境中,充满氧气,刚刚分离出来的白磷分子,还不具备高速运行的动能,速度接近于0,会马上被氧气分子所包围、吸引,即进行化学反应。这样,就打破了白磷分子的正四面体的空间结构,释放出白磷原子间的大量中微子,我们就看到了发光发热的现象
通过对这些共振现象的分析,我们会发现共振现象的特点:其一物质都有共振频率。上述这些共振现象的引发源都是中微子。其二一定要有引起共振的微小的同频振动能量。



10.9.5.5猜测:光的真相就是中微子的振动
在人们未意识到浩瀚的宇宙中充满了中微子之前,对于光的认识就一直处于摸索、争论的路上,就像盲人摸象,从各个方面都看到了光,都坚信自己的观测正确、试验正确。但是,又不能反驳别人的试验,否决不了别人的观点。直到现在,有关光的学说还一直存在着争论,主要还存在四种学说:光的粒子学说、光的波动学说、光的电磁学说、光的光子学说。每个学说都能解释一定的现象,都有一定的正确性,但是都不能全面的描述出光到底是什么这一问题的关键。可见,目前我们缺乏一个有高度的观察平台,汇总各方“盲人摸象”的看法,真正真实的反映出大象(光)的面貌。
在意识到中微子的存在后,我们发现:“……浩瀚宇宙中,充满了中微子,这些中微子就像大海里的水,连成一片,连绵不断,充满着整个宇宙,也分布在微小的原子周边。……”这些质量微小以光速运行的粒子或许就是一切生物的能量源泉。在生物体内,这些中微子能够迅速从周边中微子身上吸收能量,会使生物体内某一部分细胞膨胀,通过骨关节等支点造成部分肢体运动,从而产生了生物体的运动。细胞膨胀的同时,也能为生物体的生长发育“开拓”出空间,使生物体型慢慢变大。
除了这些重要的作用,中微子还有一个更加重要的作用:让我们“看”到了物体。很多生物视力不行,但是它们往往具有灵敏的触角系统。伸出长长的触角,感知空气中微小的空气分子的压力以及振动变化,在大脑中形成一幅“动感图”,从而模糊地“意识”、“定位”、“感知”其它生物。在高等生物体内,则形成了更为准确、鲜明的“视觉”,同样利用微弱粒子的振动波---中微子的振动波来感知其它生物体的存在、运动。
从这个角度来看,光的真相就是中微子的振动这个观点合情合理。或许,我们看到的光,就是中微子的振动。我们能够看到五颜六色的花花世界,其实不过是通过视觉系统,让我们能够对生物体全方位、连续反射中微子的振动产生“感知”而已。
中微子的振动源主要来自太阳。太阳长年累月不知疲倦的向外辐射着振动的中微子,这些中微子来到地球,在物体之间被连续反射,从而均匀的散布于整个地表大气中,我们就看到了“光芒”一片,还有在“光芒”中运动的物体;另外,还有各生物体也会把穿越自己身体的中微子重新撞击,形成新的振动频率,散发出属于自己特点频率的中微子。或许,这些中微子可能太过微弱,我们一般意识不到它的存在。
假如,没有听觉、视觉系统,或许,整个世界就是无声无色,大大小小的粒子在相互碰撞,产生高高低低各各种振动频率。然而,这些频率都似乎并不存在,没有生物体能够够感知这些振动频率的存在。各种各样的生物在茫然的摸墙而行,彼此对面不相识,那将是一幅多么悲惨的画面啊。好在高等生物体具备视觉系统,用那些高频振动的粒子,在大脑中刺激生产一幅“动感全息图”,我们才终于“看”清了这个世界。


楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-22 20:04:31 +0800 CST  

10.9.6火与光的形成
10.9.6.1白磷自燃
10.9.6.1.1百度:白磷
白磷是白色或浅黄色半透明性固体。质软,冷时性脆,见光色变深。暴露空气中在暗处产生绿色磷光和白烟。在湿空气中约40℃着火,在干燥空气中则稍高。相对密度1.83(α型)、1.88(β型)。熔点44.1℃(β型)。
白磷能直接与卤素、硫、金属等起作用,与硝酸生成磷酸,与氢氧化钠或氢氧化钾生成磷化氢及次磷酸钠。应避免与氯酸钾、高锰酸钾、过氧化物及其他氧化物接触。1g溶于300000份水、400ml无水乙醇、102ml无水乙醚、40ml氯仿、35ml苯、0.8ml二硫化碳、80ml橄榄油、60ml松节油、约100ml杏仁油。
中文名 白磷
英文名 Phosphorus
别称 黄磷
化学式 P4
分子量 123.895
外观 白色至黄色蜡状固体有蒜臭味,在暗处发淡绿色磷光
结构:正四面体
密度:1.82g/cm3
熔点(℃):44.1
沸点(℃):280.5
相对密度(水=1):1.88
相对蒸汽密度(空气=1):4.42
饱和蒸汽压(kPa):0.13(76.6℃)
燃烧热(kJ/mol):3093.2
临界温度:721
引燃温度(℃):30
溶解性:不溶于水,微溶于苯、氯仿,易溶于二硫化碳。

磷至少有10种同素异形体,主要是白磷、红磷、黑磷三种。白磷隔离空气加热到533K,生成红磷;另外在1200MPa下,白磷加热至473K可转变为黑磷(它具有层状网络结构,能导电,是磷的同素异形体中最稳定的)。
与红磷相比,白磷和红磷的区别是在于着火点和毒性,白磷着火点低于红磷。白磷一般会在40℃左右燃烧,而红磷要在240℃左右才能燃烧;白磷有剧毒,而红磷几乎无毒。白磷在隔绝空气时加热至273℃转化为红磷,红磷在隔绝空气时加热至416℃升华凝结转换为白磷。白磷分子为正四面体结构,而红磷分子为链状结构。


10.9.6.1.2历史故事
关于磷元素的发现,还得从欧洲中世纪的炼金术说起。那时候,盛行着炼金术,据说只要找到一种聪明人的石头──哲人石,便可以点石成金,让普通的铅、铁变成贵重的黄金。炼金术家仿佛疯子一般,采用稀奇古怪的器皿和物质,在幽暗的小屋里,口中念着咒语,在炉火里炼,在大缸中搅,朝思暮想寻觅点石成金的哲人石。1669年,德国汉堡一位叫布朗特-汉宁(Brand H)的商人收集了50木桶人尿(尿液之所以吸引炼金术师是因为其金黄的颜色类似黄金),将其和沙子等物质混合在一起加强热,他没有制得黄金,却意外地得到一种像白蜡一样的物质,发出耀眼的白光。这从未见过的白蜡模样的东西,虽不是布朗特梦寐以求的黄金,可那神奇的蓝绿色的火光却令他兴奋得手舞足蹈。他发现这种绿火不发热,不引燃其它物质,是一种冷光。于是,他就以“冷光”的意思命名这种新发现的物质为“磷”。磷的拉丁文名称Phosphorum就是“冷光”之意,它的化学符号是P,它的英文名称是Phosphorus。
在古代,夏夜出现的“鬼火”就是在空气中游离燃烧的磷化氢气体,因磷化氢燃烧有蓝绿色火焰,所以出现“鬼魂显灵”的误解。

10.9.6.1.3白磷自燃的分析
我们在《10.4.3.4推演某些原子的空间结构模型图》中分析道:稳定的空间结构往往表现出弱磁性,其磁力远远小于所有分子的磁力之和。并在接下来分析其中的原因,可能是其内部磁力相互干扰、抵消造成的。这些稳定的空间结构包括大部分惰性气体,由于对外吸力不足,所以,它们的分子组成往往只是单个原子组成,也不容易与其他物质进行相互吸引即化学反应。
白磷的分子结构为正四面体,有4个原子组成。这是一种最简单的稳定结构,这也决定了白磷分子间的吸力不足,非常容易彼此分离。周边中微子的碰撞或许能够引起白磷原子的共振,引起白磷分子结构的破坏、断裂、分离。在自然环境中,充满氧气,刚刚分离出来的白磷分子,还不具备高速运行的动能,速度接近于0,会马上被氧气分子所包围、吸引,即进行化学反应。这样,就打破了白磷分子的正四面体的空间结构,释放出白磷原子、氧原子间的大量中微子,我们就看到了发光发热的现象。





















10.9.6.2钻木取火

钻木取火的发明来源于中国古代的神话传说。在远古时,河南商丘一带是一片森林。在森林中居住的燧人氏,经常捕食野兽,当击打野兽的石块与山石相碰时往往产生火花。燧人氏从这里受到启发,就以石击石,用产生的火花引燃火绒,生出火来。这种取火法在三十年前的商丘农村还有人在使用。当时,有一位圣人从鸟啄燧木出现火花而受到启示,就折下燧木枝,钻木取火。他把这种方法教给了人们,人类从此学会了人工取火,用火烤制食物、照明、取暖、冶炼等,人类的生活进人了一个新的阶段。人们称这位圣人为燧人氏,奉他为“三皇之首”。
在半坡遗址中,大量陶器的出土和发掘的陶窑遗址、灶坑遗迹、公共灶遗迹等让观众信服“半坡人在生产生活中已经广泛地使用火”。每有观众提出“取火技术”等相关问题时,讲解员或根据民族学材料中“击石取火”、“锯竹取火”作答,或以“手钻法”、“绳钻法”、“弓钻法”等应对,这些听起来无懈可击的解答,不能完全消除人们心中的疑惑。
1980年,在新疆鄯善县苏贝希遗址中出土了两件形状奇特的木制品,学者们经研究后认为,它们是2000多年前人类使用的钻木取火工具:钻火棒和钻木板。

钻木取火的分析
钻木取火时往往未见火苗先冒烟。我们知道:烟是碳的不完全燃烧造成的。未参与燃烧的碳随风飘起,我们就看到了一部分接近气态的碳-黑色的烟。这时,通过不断的钻木、摩擦,已经造成部分碳原子团结构的分离脱落,这些碳原子团结构与氧气发生燃烧反应时,内部的碳原子可能未参与燃烧,造成了黑烟。
随着燃烧时释放的中微子数量与“浓度”越来越大,这些中微子的能量就足以影响和改变木头表层的原子以及原子间的中微子聚集体,“……原子振动加强振幅增大,易离开平衡的位置造成断裂;中微子聚集体动能增加不易被束缚而流失,减少了对原子的联系、支撑作用,使得铁原子的位移不再逆转,逐步脱离群体、走向断裂,铁丝变得更脆更易折断。……”,这样,木头最外层的碳原子等就不断的逐步、依次脱离,与氧气结合,不断释放出中微子,支持反应持续下去。
钻木取火的关键除了加剧碳原子的振幅易造成碳原子团的脱离外,在于通过摩擦释放了中微子。这些中微子的能量用来改变碳原子间、氧气分子间的中微子聚集体,减少了对分子结构稳定性的支撑作用,使碳原子、氧原子更容易地从原来的分子结构中分离,重新进行排列组合—即进行燃烧反应。




10.9.6.3真空生“光”
据科学研究,观测真空时,会发现真空会经常出现“微弱”的“光”,就像夜空中燃放的焰火。其中的道理:正电子与电子相遇后一起消失而放出光子。
正电子是电子的反粒子,两者除电荷符号相反外,其他性质(静止质量、电荷的电量、自旋)都相同。正电子进入物质在短时间内迅速慢化到热能区,同周围媒质中的电子相遇而湮没,全部质量(对应的能量为2mec2)转变成电磁辐射──湮没γ光子。
一对正负电子相遇后转化为光子的过程被称之为湮灭。湮没放出的两个光子之间的夹角取决于与正电子发生湮没的电子的动量, q=pf/(mqc),θ是两个光子之间夹角与180°的偏离角度,pf 是与探测器垂直方向上电子动量的分量,m q 是电子质量。根据湮没光子的角分布可以研究电子的动量分布和测定金属的费密能。研究正电子湮没的另一种实验方法是测量湮没光子能量的多普勒加宽△E g 。△E g 与电子的质量m q 和能量E 之间的关系是△E g =(m q c2•E/2)1/2。
50年代以来对低能正电子同物质相互作用的研究,表明正电子湮没特性同媒质中正电子-电子系统的状态、媒质的电子密度和电子动量有密切关系。随着亚纳秒核电子学技术、高分辨率角关联测量技术以及高能量分辨率半导体探测器的发展,可以对正电子的湮没特性进行精细的测量,从而使正电子湮没方法的研究和应用得到迅速发展。现在,正电子湮没技术已成为一种研究物质微观结构的新手段。
1929 年P.A.M.狄拉克预言了正电子的存在,1932 年C.D.安德森用云室研究宇宙射线时发现了正电子。中国物理学家赵忠尧在此之前(1929~1930)曾观测到重元素对硬γ射线有反常的吸收,并伴随放出能量大约为5.50×105 电子伏的光子,后来被证实为正、负电子对的产生和随后正电子的湮没辐射。
湮灭的意思是没了的意思,中和的意思是电中性,不表示没了的意思。正负电子相遇,受电磁场的作用而相互吸引,变成电子偶素,从而呈现出电中性。此时,正负电子还存在,组成了叫电子偶素的东西,不是湮灭。而湮灭的意思是指,正负电子受电磁相互作用力发生正碰,正负电子没了,湮灭后转换成能量以光子或其他粒子的形式出现。

从无电的角度来看:真空生“光”
我们假设世上本无电,那么,从无电的角度来看,真空如何生光呢?
我们猜测到:电子或许就是中微子的聚集体,可能就是中微子团。它们的具体结构尚待于进一步确定。在此,我们暂且认为电子就是大量中微子组成的中微子团吧。
我们在《10.4.3.4推演某些原子的空间结构模型图》分析道:……
通过实验操作发现:
1、磁力球组成线状(直线或曲线)时,有着明显的方向性。即整个线段会形成一个完整的磁铁,在线段两端呈现NS极。或许,这就是极性的基础。
2、磁力球容易形成一个首尾相连的圆环。此时,磁性没有明显的方向性。
3、无论怎样揉压,磁力球很难形成完整的球形。即便变成类似球形,球体内部也存在空洞---磁力球与磁力球之间不密贴。……
根据磁力球很难形成完整的球形的特点,我们推测中微子团也不能形成完整的球体,也必然是一个中空的结构。
真空中没有空气分子,却存在着以光速运行的中微子、中微子团以及大分子量的粒子。从概率上来讲,这些中微子、中微子团、大分子量的粒子能够频繁碰撞的。所以,粒子与中微子团碰撞后(假设结构不被破坏,仍然保持完整的结构),中微子团应该会产生振动(就像敲鼓,鼓会振动一样),应该有部分能量转换为中微子团的振动能量。由于以光速碰撞,造成的振动频率应该会很高的。
除此之外,应该再无其它能量转换。所以,粒子与中微子团的碰撞产生了振动,我们却看到了“光”,这是否也说明:“光”本质就是中微子在振动呢?



10.9.6.4其它的发“光”现象
"鱼光"奇观
海洋里的鱼类,有很多能发出亮光。一般来说,能发光的鱼类多居于深海,浅海里的鱼类能发光的比较少。 鱼类是依靠身体上的发光器官发光的。这些发光器官的构造很巧妙,有的具有透镜、反射镜和滤光镜的作用,会折射光线;有的器官内的腺细胞,会分泌出发光的物质。还有些鱼是因为鱼体上附有共栖性的发光细菌,这些发光细菌在新陈代谢过程中会发出亮光。鱼体上发光器官的大小、数目、形状和位置,因鱼的种类而各有不同。大多数鱼类的发光器官是分布在腹部两侧,但也有生长在眼缘下方、背侧、尾部或触须末端的。
* 有"探照灯"的鱼
一支在加勒比海从事科研工作的考察队,发现了一种极为罕见的鱼,在它的两只眼睛之间有一种能发光的特殊器官。至今,这种鱼只在1907年时在牙买加沿岸附近被捕获过,那时当地的渔民把它叫作"有探照灯的鱼"。
科学家已查明,这种奇特的鱼生活在海洋170多米的深处,它的光源是一种特殊的能发光的细菌,借助其"探照灯"这种鱼能照亮其前方近15米远。
* 灿烂美丽的月亮鱼
如果你有机会站在南美洲沿海岸遥望夜海,那么将会看到海面有许许多多圆圆的月亮般的鱼,这就是月亮鱼。
月亮鱼个体不太大,每条约重500克左右,其肉肥厚丰满,它的身体几乎呈圆形,鱼体的一边,体色银亮,并能放射出灿烂的珍珠光彩。由于它的头部隆起,眼睛很大,很像一只俯视的马头,因此也有"马头鱼"别称。
* 迷惑对方的闪光鱼
闪光鱼只有几厘米长,它在水里发光时,你可以凭借其光亮看清手表上的时间。鱼类专家们发现,它们是用"头灯"发光的,在它们的两眼下有一粒发出青光的肉粒,这是闪光鱼用头探测异物、捕食食物,并与同类沟通的器官。一群闪光鱼聚在一起时,人们从老远就能看见它们。
闪光鱼主要生活在红海西部和印度尼西亚东海岸。它们白天住在礁洞深海处,晚上就沿着海床觅食嬉戏。它们头上的闪光灯平均每分钟可闪光75次,遇到同类时闪光频率会发生变化,受到追逐时,也有特定的闪动频率,用以迷惑对方。
* 光怪陆离的五彩鱼光
不同的鱼会发出不同颜色的亮光,同一类的鱼也会发出不同颜色的光。生活在深海里的安康鱼,背鳍第一条鳍的末端有一个发光器官,能发出红、蓝、白三种颜色的光,像一盏小灯笼。它的腹部有两列发光器,上列发出红色、蓝色和紫色的光,下列发出红色和橘黄色的光。
生活在深海里的角鲨,能够发出一种灿烂的浅绿色光亮。太平洋西岸的浅海里,有一种属于蟾鱼科的集群性小鱼,它的身体两侧各生有大约300个发光器能发出奇异的光彩。在昂琉群岛和新加坡岛附近的海里,有一种小宝钰鱼,它的发光器官分布在消化道周围,由于鱼鳔的反射,这种鱼就像看不到钨丝的乳白电灯。
马来亚浅海有一种灯鲈鱼,能发出白中带绿的亮光,很像月光反射在波浪上;此处的另一种灯眼鱼,能发出星状的光亮,看起来好像落在水里的星星。
鱼类所发出的光是没有热量的,是冷光,也叫动物光。它们发光的目的各不相同。安康鱼发光是为了招引异性;松球鱼遇敌侵扰时,会发出"光幕",用来迷惑敌人,吓唬敌人,警告同类。更多鱼类的发光,是为了照明,以便在漆黑的海水深处寻觅食物。

"鱼光"的分析
鱼类发光,有的是器官折射光线;有的器官分泌出发光的物质。还有些鱼是因为鱼体上附有共栖性的发光细菌,这些发光细菌在新陈代谢过程中会发出亮光。
总体来看,这些光,大多是间接的光,不是直接的光源。具体的发光器官、发光细菌以后在慢慢了解分析吧。



楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-22 21:07:34 +0800 CST  


10.9.7探讨:光现象的一些解释
我们认为,光就是中微子的振动。这个观点可以比较符合现实,也与光的四大学说相兼容。
光的微粒说
因为中微子是基本粒子,其直线运行,能够反射,小孔成像、日食和月食还有影子的形成都证明了这一事实,这符合光的微粒说。
光的波动说
因为中微子是具有振动频率的,这个振动频率在微观层面能够使单个粒子形成“受力面积”,受力的大小决定了其偏转的角度大小。这个观点能够解释光的双缝干涉现象(我们随后具体探讨这个问题)。
光的电磁说
因为中微子在空间定向流动形成磁场,在导体内定向流动形成电流,中微子的运行速度就是光速,就是电流的速度。
光的光子说
中微子质量很小,或许多个中微子组成的聚集体就是一个光子。光子具备一定的能量。
另外,我们还可以解释其它的一些现象。

10.9.7.1为什么光在真空中1s传播299792458m。
答:因为中微子在真空中的速度就是1s传播299792458m。在其他各种介质的速度都比在真空中的小。光就是具有高频振动的中微子,所以,在空气中,光速大约为2.99792000×108m/s。光在水中的速度比真空中小很多,约为真空中光速的3/4;光在玻璃中的速度比在真空中小的更多,约为真空中光速的2/3。


10.9.7.2问:为什么受到物体强引力场的影响,光的传播路径也会发生相应的偏折。
答:受引力影响,有质量的中微子运动方向会发生偏转。但是,由于速度太快,吸力的作用时间太短,只在那一瞬间发生作用,只能改变一次中微子的运动方向。光的色散与光的折射就是持续稳定的受到吸力的作用下形成的结果。

10.9.7.3问:光遇到水面、玻璃以及其他许多物体的表面都会发生反射。
答:光就是带有振动的中微子。中微子与其它物体碰撞,接近遵循粒子的弹性碰撞原则。
反射在在物理学中分为两种:镜面反射和漫反射。镜面反射发生在十分光滑的物体表面(如镜面)。两条平行光线能在反射物体上反射过后仍处于平行状态。凹凸不平的表面(如白纸)会把光线向着四面八方反射,这种反射叫做漫反射。大多数反射现象为漫反射。反射的主要原因是中微子与物体表面发生碰撞,就像小球落到桌面会反弹起来一样。当表面十分光滑时,反弹会统一方向,这就是镜面反射;当表面凹凸不平时,每个中微子反弹后的方向都不一致,这就是漫反射。

10.9.7.4问:光为何具有热效应。
答:中微子以光速运行,具有一定的动能。动能与温度呈成正比的关系。太阳光就是很好的例子,如果周围环境比太阳光温度低,中微子会连续进行碰撞,传递动能,直到周围的温度和它一样。

10.9.7.5问:为什么荧光灯灯管内壁涂抹的荧光物质被电磁波能量激发而产生光。
答:与霓虹灯的原理相同。用电磁波即中微子去撞击荧光物质,引起原子间的共振,释放出的中微子在原子间反复碰撞,产生高频振动,即原子发光。原子发光具有独自的特征谱线。科学家经常利用这个原理鉴别元素种类。

10.9.7.6问:为什么物质内部带电粒子加速运动时能产生光。
答:譬如,同步加速器(synchrotron)工作时发出的同步辐射光,同时携带有强大的能量。另外,原子炉(核反应堆)发出的淡蓝色微光(切伦科夫辐射)也属于这种。这些光都是高速的带电粒子(“大”分子量的粒子)与中微子碰撞后,中微子产生了高频振动,我们就看到了光,也看到了粒子的运行轨迹。

10.9.7.7问:为什么有的生物比如萤火虫会发光?
答:生物发光是在生物体内由于生命过程中的变化所产生的发光,如萤火虫体内的萤光素在萤光素酶作用下与空气发生氧化反应而发光。

10.9.7.8光为什么会发生折射?
答:光线从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折,这种现象叫做光的折射(refraction)。光的折射,本质上是中微子受力发生偏转。在宏观层面上,中微子受到大质量天体的吸力,在微观层面上,进入介质的中微子受“大”分子量的原子的引力,都会发生中微子运行方向偏转现象。中微子进入水中发生折射是受到水分子间指向球心的表面张力的作用结果。

10.9.7.9激光为何与其它光不同
答:激光光束中,即它们的频率(或波长)一致、相位一致、偏振方向一致、传播方向一致。激光就好像是一支纪律严明的光子部队,行动一致,因而有着极强的战斗力。而其它光是由连续的频率组成的混合体,各有频率,共振频率等等,遇到障碍,就会各行其是。这就是为什么许多事情激光能做,而阳光、灯光、烛光不能做的主要原因。

10.9.7.10为什么未发现超光速的现象
答:光是具有一定的高频振动的高速中微子。太阳系内大量存在的中微子的速度取决于与中微子碰撞的物体质量以及速度有关。在太阳系内,太阳是质量最大的天体,也是运行速度最快的天体,所以,与太阳相撞的中微子速度最快,就是每秒传播299792458米。微观层面下,其它高速粒子与中微子相撞,会产生更快的中微子,但是,其数量太小,存在时间太短,所以,不容易发现。从理论上,应该存在不少超光速的现象。

10.9.7.11光为何会发生色散?
答:白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的复色光。红、橙、黄、绿等色光叫做单色光。复色光分解为单色光的现象叫光的色散。牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散,把白光分解为彩色光带(光谱)。

10.9.7.12为何电灯一按关灯键就没有光?
答:光是中微子的振动。中微子在运行途中,会不断与无振动的空气分子、中微子、其它物质分子进行碰撞,每碰撞一次,动能可能损失较小,但是振动能量至少应该减少一半,振幅就将大幅降低。且不同方向的振动互相碰撞时,其振幅也会相互合并、抵消、减弱。当振动减弱,振幅变小,到一定程度,不能引起视觉系统的共振时,我们就看不到光了。关灯后,只能最后发出的一批中微子。由于中微子速度太快,在极短时间内可能就发生千万次与其他中微子的碰撞,振幅就已减弱到不能观测了,我们就看不到光了。

10.9.7.13夜晚为何黑暗?
答:我们的视觉系统需要持续一定时间、具有一定振动能量(即一定的振幅)的中微子的撞击,才能引起共振,产生视觉。夜晚,太阳发出的中微子不能直接射入地表。只能经多次反射才能到达地球的背面。多次碰撞后,中微子的振幅大幅降低,已经不能引起视觉系统的共振了,夜晚就便黑暗了。而遥远的星系发出的中微子,在进入太阳系后,就会与太阳发出的中微子进行多次碰撞,到达地球,已不知发生多少次碰撞,振幅早已减弱至不能目测观测了。可见,要想真正观测宇宙,应该避开太阳系的“光污染”,才能真正观测真实的宇宙。

10.9.7.14为什么光通过小孔或者狭缝后会发生扩散现象?
答:中微子受到小孔圆周或狭缝四周的分子的短时间的吸力作用,会发生一次性的偏转现象。偏转后的中微子不再按以前的直线运行,会先偏离原来的直线方向,偏向小孔圆周或者狭缝四周,然后再按直线运行,我们就看到了光的扩散现象。

10.9.7.15猜测:中微子的振动本质是中微子自身的颤抖、颤动。
现代科学认为,光具有波动性。但是,很难想象一个以光速运行的粒子,能够被一个力束缚在一个很小的振动范围内,进行波形运动。这需要多大的力,而自然界空气中,不可能提供这么大的力来束缚每一个中微子,所以,中微子做波形运动与中微子的速度为光速,只能二选一,不能同时具备。
那么,中微子的振动频率是指什么呢?
我们认为,中微子的振动就是被大质量的粒子、物质撞击后,自身的颤抖、颤动,就是中微子的振动,就像声波是空气分子的振动一样。

10.9.7.16为何会发生光的双缝干涉现象?
答:百度资料介绍:双缝干涉会发生明暗相间的干涉条纹。亮条纹处表示到两个狭缝的距离差是半波长的偶数倍,暗条纹处表示到两个狭缝的距离差是半波长的奇数倍。双缝干涉这个问题,是光的波动说的最大的证据,自从发现这个现象以来,人们便不再怀疑光的波动性。中微子以光速做波形运动,需要力的作用,是谁在为中微子提供如此巨大的力?应该说,没有这样的外力。那么,双缝干涉现象还有没有其它合理的解释呢?


楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-23 19:58:41 +0800 CST  

10.9.8猜测:光的双缝干涉现象的本质是各个中微子的特异性的体现
光的双缝干涉现象是光的波动学说的最大证据。要想了解光的本质,双缝干涉是一个绕不过去的问题。那么,双缝干涉到底如何产生的呢?
现在的理论是这样解释的:光具有波动性,双缝干涉会发生明暗相间的干涉条纹。亮条纹处表示到两个狭缝的距离差是半波长的偶数倍,暗条纹处表示到两个狭缝的距离差是半波长的奇数倍。两列波相遇,会发生波的叠加。波峰与波峰、波谷与波谷叠加的结果是波峰与波谷会更高或更深,而波峰与波谷叠加则无波形,呈水平直线。
这种解释有一定道理,但是,自然界中,任意两列海浪迎头相遇,都会发生波峰叠加,出现更高的浪。为何光波相遇时,只有同相的波才会发生干涉想象呢?这是否说明,光波与水波存在着截然不同的本质区别呢?那么,双缝干涉现象还有没有其它合理的解释呢?我们试着从另外的角度来解释这个问题。
首先,光穿过狭缝后能够发生扩散现象,其主要原因或许是狭缝四条边本身的物质原子对中微子短时间的吸力,造成中微子的运动方向向狭缝四边发生偏转,形成了扩散。这与狭缝本身的物质本身具有的吸力分不开。
其次,为何一条狭缝不发生干涉现象,狭缝后边的纸面上亮光均匀?或许因为一条狭缝对中微子作用时间太短,不能把中微子按照受到吸力的大小彻底分开;另外,屏幕在微观的情况下也是凹凸不平,不会发生镜面反射而会发生漫反射,造成亮光均匀。
第三、为何两条狭缝就会发生干涉现象?出现明暗相间的条纹的现象,明条纹的原因很简单,说明强度加强,或许振幅加大,或许振幅不变而数量增加。暗条纹的原因很多,或者没有振动源;或者振动强度弱,比如振幅减少或许振动的数量减少;或者没有传播介质。那么,干涉现象发生时,到底发生了什么情况呢?
第四、单色光的双缝干涉出现明暗条纹,而白光的双缝干涉会出现光的色散现象:中央为白色亮条纹,以中央为对称,产生干涉彩色亮纹,每一条彩色亮纹中,红光在外侧,紫光在内测,为何会出现光的色散现象呢?
如图。白光的干涉现象。


10.9.8.1猜测:光的双缝干涉与光的色散的原理相同
我们知道,不同颜色的光的频率不同。在可见光的范围内,红光的频率最低,紫光的频率最高。当这些光通过由玻璃制成的三棱镜时,就会发生光的色散现象。这其中的原因是什么呢?
百度:白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的复色光。红、橙、黄、绿等色光叫做单色光。复色光分解为单色光的现象叫光的色散。牛顿在1666年最先利用三棱镜观察到光的色散,把白光分解为彩色光带(光谱)。光的色散主要原因是玻璃对不同波长的光具有不同的折射率,各种光因为折射率不同而彼此分开。其中,红光在玻璃中传播速度快,折射率小,发生的偏射最小,在折射光谱中处于最上方位置。
我们在前文中分析道:光的折射主要是由于介质分子对中微子的吸力造成的偏转。那么,同为中微子,高频振动的紫光与低频振动的红光为何吸力不同呢?介质分子对紫光的吸力要大于对红光的吸力?在相同的环境下,压强相同,受力大小取决于受力面积的大小,如此分析,紫光的受力面积要大于红光的受力面积?
我们在《10.9.3.4猜测:自然界主动产生的只有纵波》中分析道,光波就是中微子的振动,在产生振动的时候,中微子的振动必然是纵波:即运动方向与振动方向相同。在中微子传播的过程中,中微子的运动方向与振动方向已经变得不可测定,存在着各种样式的可能。
在这些各种方式中,纯纵波形式运动的中微子与纯横波形式运动的中微子最具有代表性。他们在运行过程中,受到与运动方向垂直的干扰最明显。
当粒子(其半径为R)振动时,假设振幅A固定,频率为f,那么,在单位时间内,振动频率f越快,相当于粒子活动空间更“密实”、更“实质化”,其效果相当于一个粒子形成一个长方形(长为2A,宽为2R)的截面,当有垂直于运动方向和振动方向的中微子与之进行碰撞时,能够产生一个“受力面积” 每完成一个振动周期,其受力面积=4*A*2*R。在单位时间内,其它中微子对其撞击形成的受力面积:S=4*A*2*R*f。可见,中微子振幅越大、振动频率越高,其受到撞击的次数就越多,其他中微子对其撞击形成的压力也就越大。
当振动频率高的紫光在玻璃内传播时,介质粒子对玻璃内的中微子形成指向球心的吸力(就像前文我们分析的表面张力指向球心一样),而其它高速运行的中微子对紫光的撞击形成的压力就大,紫光的向球心的偏转就大。同时,三棱镜越靠近下表面越厚实,这样,光在其中的运行时间就相对较长,其受到的力的时间就长,在持续、稳定的撞击力、更长时间的作用下,紫光与红光的偏差就越来越大,就出现了各种不同频率的光被依次偏转到不同的位置,这就是光的色散现象。
同理,只要中微子的振动频率、振幅、振动方向与运动方向的夹角等不相同,经过狭缝时,由于受到的吸力就不同,其发生偏转的力度必然不同,出现光的色散应该是必然的。只不过,经过狭缝时,其受力时间太短,其偏转差异较小,我们很难把各种不同频率的中微子区别开。那么,为何通过两次狭缝,就形成明显的干涉条纹呢?
可以想象出,不同中微子存在着自身的特异性,有的振动率高,有的振幅高,这些特异性我们无法区别,通过三棱镜、狭缝的“选择”与“放大”作用,让我们看到了这些差异,或许,这就是光的双缝干涉的本质吧。
那么,具体如何形成了干涉条纹呢?



10.9.8.2图解干涉条纹的形成过程




从图中可以看出:
1、在正常情况下,大部分中微子可以以对称的方式从左右两个狭缝穿过,受到狭缝吸力的作用下,分别对称分布在屏幕上。其中2区为多重(远大于2次重叠)重叠区,意味着有更多的中微子到达这个区域,形成最大的中央明条纹。明条纹的宽度与中微子受狭缝吸力的大小成正比,即与中微子的振幅与频率的乘积成正比。
2、最左边的亮条纹是左边的缝隙形成的重叠区。这是中微子能够最远离中心区的位置。这也是多重重叠区,但是中微子的数量要远远小于中央区。最右边的亮条纹同理是右边的缝隙形成的重叠区。
3、其他亮条纹是第一个单缝中非左右两个端点之间的位置发出中微子,它们经过双缝时,有的也会形成重叠区。其位置处于中央重叠区与最左边(右边)重叠区之间。
4、双缝干涉能够形成的原因除了中微子的特异性外,还在于每批进入双缝的
中微子数量不多,所以,只有重叠区才能到达足够多的中微子来引发视觉系统的共振,才能产生视觉。

10.9.8.3再议双缝干涉
10.9.8.3.1为何光源须要经过一个狭缝?
在做双缝干涉的试验时,光源需要先经过一条狭缝,然后,再把经过狭缝后的光射向双缝。科学家解释:这是要产生同相的光波。
这个做法,其实也可以这样解释。第一次经过一条狭缝,同样会发生中微子被狭缝吸引,振幅大的中微子,得到的吸力大,偏转的幅度也大。然后,再将这些分别偏转向两侧的光射入左右两个狭缝中。这就相当于进行一次筛选,把振幅大的中微子选出来,进入双缝中,从而保证了射入光的振幅,从而为出现干涉形象做好了准备。否则,大量振幅较低的中微子进入双缝,再随机、均匀的散布到屏幕上,即便重叠,也难引发视觉系统的共振,我们会啥也看不见。

10.9.8.3.2为何单个光子(激光)也会产生明暗条纹?
当我们可以控制光的数量,一次只允许一个光子穿过双缝时,虽然每一个光子都像粒子一样留下一个光点,但是,出现大量的光点后,依然能够看出明暗相间的干涉条纹。
单个光子依次发射与一次发射大量光子,其道理相同。每一个光子根据自身的振幅和频率,能够在屏幕上留下一个准确的偏转位置。同时发射,有足够多的光子,有着接近相同振幅和频率,它们同时到达屏幕上相近的位置,这些光子连成一片,形成明条纹;依次发射,因为同一时间到达屏幕上的光子数量太少,光子只能留下一个个独立的光点,不能连成一片。由于经过第一次狭缝的选择,大部分光子具有近乎相同的振幅,因此,第二次经过双缝时,其大部分的偏转位置也基本固定,只有经过稍微长的时间,有足够的中微子陆续撞击到相近的位置,就会形成模糊的明条纹。

10.9.8.3.3为何有观察仪器时形不成干涉条纹?
由于两次通过狭缝的中微子数量很少很少,一个狭缝,只能通过中微子总量的万分之一、亿分之一或者更低,再次穿过狭缝,通过的中微子总量大约就是亿亿分之一了,其干涉图案变得很微弱。观察仪器大都有镜片组成,让这些微弱的中微子再次穿过镜片,其将变得更微弱,同时,经过镜片时,也会再次发生偏转,其方向与聚焦点会再次偏离,所以,很难观测到。但是,加大光源亮度,以及在180度范围内,慢慢旋转观察仪器,应该可以找到干涉图案的。

10.9.8.3.4为何红光的明条纹间距大于紫光的间距?
上文我们分析认为,明条纹的形成是到达此位置的中微子数量多形成的,亮条纹的间距就是中微子可以到达的活动范围。这个间距由通过双缝后的中微子运动的倾斜角度决定,而倾斜角度由中微子的受力大小决定。在同等的环境下,压强相同,受力大小由受力面积决定。根据上文分析受力面积S=4*A*2*R*f。说明说明具有相对振动频率低的红光的振幅比紫光的振幅要大。只有这样,其受力才能比紫光大,红光亮条纹的间距才能大。

10.9.8.3.5为何白光的干涉图案,中央明条纹是白色的?
由图解干涉条纹的形成过程,可以看出,中央亮条纹是最宽的,也是大量中微子到达的区域。大部分中微子都集中在这一区域,具有各种频率的中微子代表着不同的颜色。由于数量多,虽然大部分中微子能够按照频率各自占山为王,但是,还是有一定数量的中微子会出现在随机位置,不同频率的中微子相互混合,即各种颜色汇合呈白光。而周边的亮条纹,由于达到的中微子数量相对较少,各种不同频率的中微子各自占据一定的位置,互相混合的比例较小,所以,就按照频率大小依次显示各自的颜色。


10.9.8.3.6猜测:红光能够传播很远的原因在于其振幅大
通过分析,我们认为,红光的振幅要大于紫光,有何证据吗?或许,在现实中,我们常常遇到的晚霞与朝霞就是证据。红光能够传播的更远,科学家告诉我们,这是因为红光的波长大,所以能绕过大部分大颗粒的障碍物。
我们分析认为,没有强大的外力,中微子不可能走波形路线。所以,认为红光的波长大是不准确的,甚至是不对的。
光的振动频率只是指中微子自身的颤动、振动。中微子自身的振动,具有一定的振幅,较大的振幅占用较宽的前进线路,也意味着能够轻松越过较大的障碍,或许,这就是红光能够传播的较远的原因吧。

10.9.8.3.7猜测:光在水中只能传播200米可以作为解释双缝干涉现象的证据
百度:在海水水深超过200米,就看不到阳光,几乎看不到亮光。
这说明,中微子在海水中,其振幅减少的很快,振动的中微子没有了振幅,我们就不能产生视觉。
同时,这也从另外一个侧面,验证了双缝干涉与光的色散可以同时成立。
在前文,我们分析了光的色散与光的折射,认为紫光在水中、或者玻璃中受到的吸力较大,所以,其产生的偏转较大,折射率大;在双缝干涉中,我们分析认为红光受到的吸力大,所以,红光的亮条纹要宽,红光处于亮条纹的外层。
根据前文,中微子的受力面积S=4*A*2*R*f决定了其受力的大小。红光的振幅大而频率小,紫光的振幅小而频率高。它们受力的大小到底如何确定呢?
在空气中,红光没有其它分子的束缚,其振幅不受影响,虽然频率较小,但凭借较大的振幅,仍可保证受到狭缝的吸力较大;在水中,如果振幅继续保持不变,那么,就应该是红光受力较大。但是,由于水中水分子密集,水的表面张力也较大等原因,中微子的振幅受到很大的影响,会很快衰减至很小很小。这时,红光的振幅要减少的更快,也就是其吸力要较少的更快。而紫光,振幅减少的要慢一些,这时,紫光受到的吸力反而要大于红光。
我们分析认为,双缝干涉的本质就是各个中微子的特异性的体现。由于各自振动振幅、频率的不同,中微子受到的吸力不同,因而受力后形成的偏转大小也不同,其到达屏幕的位置也不同,我们就看到了双缝干涉现象。在这其中,中微子振幅起到重要的作用,直接决定能否形成双缝干涉的现象,以及我们能否形成视觉。或许,光在水中只能传播200米振幅就迅速减弱这个事实,可以作为解释双缝干涉现象的一个证据。


楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-23 20:01:12 +0800 CST  

10.10 探讨:大树底下好乘凉

10.10.1百度:布朗运动
10.10.1.1定义
1826年英国植物学家布朗(1773-1858)用显微镜观察悬浮在水中的花粉时发现的。后来把悬浮微粒的这种运动叫做布朗运动。不只是花粉和小炭粒,对于液体中各种不同的悬浮微粒,都可以观察到布朗运动。布朗运动可在气体和液体中进行。
被分子撞击的悬浮微粒做无规则运动的现象叫做布朗运动。布朗运动是将看起来连成一片的液体,在高倍显微镜下看其实是由许许多多分子组成的。液体分子不停地做无规则的运动,不断地随机撞击悬浮微粒。当悬浮的微粒足够小的时候,由于受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。在某一瞬间,微粒在另一个方向受到的撞击作用超强的时候,致使微粒又向其它方向运动,这样就引起了微粒的无规则的运动,即布朗运动。
例如,在显微镜下观察悬浮在水中的藤黄粉、花粉微粒,或在无风情形观察空气中的烟粒、尘埃时都会看到这种运动。温度越高,运动越激烈。作布朗运动的粒子非常微小,直径约1~10微米, 在周围液体或气体分子的碰撞下,产生一种涨落不定的净作用力,导致微粒的布朗运动。如果布朗粒子相互碰撞的机会很少,可以看成是巨大分子组成的理想气体,则在重力场中达到热平衡后,其数密度按高度的分布应遵循玻耳兹曼分布(麦克斯韦-玻尔兹曼分布)。J.B.佩兰的实验证实了这一点,并由此相当精确地测定了阿伏伽德罗常量及一系列与微粒有关的数据。1905年A.爱因斯坦根据扩散方程建立了布朗运动的统计理论。布朗运动的发现、实验研究和理论分析间接地证实了分子的无规则热运动,对于气体动理论的建立以及确认物质结构的原子性具有重要意义,并且推动统计物理学特别是涨落理论的发展。由于布朗运动代表一种随机涨落现象,它的理论对于仪表测量精度限制的研究以及高倍放大电讯电路中背景噪声的研究等有广泛应用。
10.10.1.2特点
无规则
每个液体分子对小颗粒撞击时给颗粒一定的瞬时冲力,由于分子运动的无规则性,每一瞬间,每个分子撞击时对小颗粒的冲力大小、方向都不相同,合力大小、方向随时改变,因而布朗运动是无规则的。
永不停歇
因为液体分子的运动是永不停息的,所以液体分子对固体微粒的撞击也是永不停息的。
颗粒越小,布朗运动越明显
颗粒越小,颗粒的表面积越小,同一瞬间,撞击颗粒的液体分子数越少,据统计规律,少量分子同时作用于小颗粒时,它们的合力是不可能平衡的。而且,同一瞬间撞击的分子数越少,其合力越不平衡,又颗粒越小,其质量越小,因而颗粒的加速度越大,运动状态越容易改变,故颗粒越小,布朗运动越明显。
温度越高,布朗运动越明显
温度越高,液体分子的运动越剧烈,分子撞击颗粒时对颗粒的撞击力越大,因而同一瞬间来自各个不同方向的液体分子对颗粒撞击力越大,小颗粒的运动状态改变越快,故温度越高,布朗运动越明显。
肉眼看不见
做布朗运动的固体颗粒很小,肉眼是看不见的,必须在显微镜才能看到。
布朗运动间接反映并证明了分子热运动。
10.10.1.3产生原因
布朗的发现是一个新奇的现象,它的原因是什么?人们是迷惑不解的。在布朗之后,这一问题一再被提出,为此有许多学者进行过长期的研究。一些早期的研究者简单地把它归结为热或电等外界因素引起的。最早隐约指向合理解释的是维纳(1826——1896),1863年他提出布朗运动起源于分子的振动,他还公布了首次对微粒速度与粒度关系的观察结果。不过他的分子模型还不是现代的模型,他看到的实际上是微粒的位移,并不是振动。
流动根源
在维纳之后,S•埃克斯纳也测定了微粒的移动速度。他提出布朗运动是由于微观范围的流动造成的,他没有说明这种流动的根源,但他看到在加热和光照使液体粘度降低时,微粒的运动加剧了。就这样,维纳和S•埃克斯纳都把布朗运动归结为物系自身的性质。这一时期还有康托尼,他试图在热力理论的基础上解释布朗运动,认为微粒可以看成是巨大分子,它们与液体介质处于热平衡,它们与液体的相对运动起源于渗透作用和它们与周围液体之间的相互作用。
撞击微粒
到了70——80年代,一些学者明确地把布朗运动归结为液体分子撞击微粒的结果,这些学者有卡蓬内尔、德尔索和梯瑞昂,还有耐格里。植物学家耐格里(1879)从真菌、细菌等通过空气传播的现象,认为这些微粒即使在静止的空气中也可以不沉。联系到物理学中气体分子以很高速度向各方向运动的结论,他推测在阳光下看到的飞舞的尘埃是气体分子从各方向撞击的结果。他说:“这些微小尘埃就象弹性球一样被掷来掷去,结果如同分子本身一样能保持长久的悬浮。”不过耐格里又放弃了这一可能达到正确解释的途径,他计算了单个气体分子和尘埃微粒发生弹性碰撞时微粒的速度,结果要比实际观察到的小许多数量级,于是他认为由于气体分子运动的无规则性,它们共同作用的结果不能使微粒达到观察速度值,而在液体中则由于介质和微粒的摩擦阻力和分子间的粘附力,分子运动的设想不能成为合适的解释。
10.10.1.4实验观察与研究
1874——1880年间,卡蓬内尔、德耳索和梯瑞昂的工作解决了耐格里遇到的难题。这里的关键是他们认为由于分子运动的无规则性和分子速度有一分布,在液体或气体中的微观尺度上存在密度和压力的涨落。这种涨落在宏观尺度上抵消掉了。但是如果压方面足够微小,这种不均匀性就不能抵消,液体中的相应的扰动就能表现出来。因此悬浮在液体中的微粒只要足够小,就会不停地振荡下去。卡蓬内尔明确地指出唯一影响此效应的因素是微粒的大小,不过他把这种运动主要看成振荡,而德耳索根据克劳修斯把分子运动归结为平动和转动的观点,认为微粒的运动是无规则位移,这是德耳索的主要贡献。
实验观察
此后,古伊在1888——1895年期间对布朗运动进行过大量的实验观察。古伊对分子行为的描述并不比卡蓬内尔等人高明,他也没有弄清涨落的见解。不过他的特别之处是他强调的不是对布朗运动的物理解释,而是把布朗运动作为探究分子运动性质的一个工具。他说:“布朗运动表明,并不是分子的运动,而是从分子运动导出的一些结果能向我们提供直接的和可见的证据,说明对热本质假设的正确性。按照这样的观点,这一现象的研究承担了对分子物理学的重要作用。”古伊的文献产生过重要的影响,所以后来贝兰把布朗运动正确解释的来源归功于古伊。
研究工作
到了1900年,F•埃克斯纳完成了布朗运动前期研究的最后工作。他用了许多悬浊液进行了和他的父亲S•埃克斯纳30年前作过的同类研究。他测定了微粒在1min内的位移,与前人一样,证实了微粒的速度随粒度增大而降低,随温度升高而增加。他清楚地认识到微粒作为巨大分子加入了液体分子的热运动,指出从这一观点出发“就可以得出微粒的动能和温度之间的关系。”他说:“这种可见的运动及其测定值对我们清楚了解液体内部的运动会有进一步的价值”。
以上是1900年前对布朗运动研究的基本情况。自然,这些研究与分子运动论的建立是密切相关的。由麦克斯威(詹姆斯•克拉克•麦克斯韦)和玻尔兹曼(路德维希•玻尔兹曼)在60——70年代建立的气体分子运动论在概念上的一个重大发展是抛弃了对单个分子进行详细跟踪的方法,而代之以对大量分子的统计处理,这为弄清布朗运动的根源打下了基础。与布朗运动的研究有密切关系的还有在60年代由格雷哈姆建立的胶体科学。所谓胶体是由粒度介于宏观粒子和微观分子之间的微粒形成的分散体系,布朗运动正是胶体粒子在液体介质中表现的运动。
对于布朗运动的研究,1900年是个重要的分界线。至此,布朗运动的适当的物理模型已经显明,剩下的问题是需要作出定量的理论描述了。
1905年,爱因斯坦依据分子运动论的原理提出了布朗运动的理论。就在差不多同时,斯莫卢霍夫斯基也作出了同样的成果。他们的理论圆满地回答了布朗运动的本质问题。
应该指出,爱因斯坦从事这一工作的历史背景是那时科学界关于分子真实性的争论。这种争论由来已久,从原子分子理论产生以来就一直存在。本世纪初,以物理学家和哲学家马赫和化学家奥斯特瓦尔德为代表的一些人再次提出对原子分子理论的非难,他们从实证论或唯能论的观点出发,怀疑原子和分子的真实性,使得这一争论成为科学前沿中的一个中心问题。要回答这一问题,除开哲学上的分歧之外,就科学本身来说,就需要提出更有力的证据,证明原子、分子的真实存在。比如以往测定的相对原子质量和相对分子质量只是质量的相对比较值,如果它们是真实存在的,就能够而且也必须测得相对原子质量和相对分子质量的绝对值,这类问题需要人们回答。
由于上述情况,像爱因斯坦在论文中指出的那样,他的目的是“要找到能证实确实存在有一定大小的原子的最有说服力的事实。”他说:“按照热的分子运动论,由于热的分子运动,大小可以用显微镜看见的物体悬浮在液体中,必定会发生其大小可以用显微镜容易观测到的运动。可能这里所讨论的运动就是所谓‘布朗分子运动’”。他认为只要能实际观测到这种运动和预期的规律性,“精确测定原子的实际大小就成为可能了”。“反之,要是关于这种运动的预言证明是不正确的,那么就提供了一个有份量的证据来反对热分子运动观”。
爱因斯坦的成果大体上可分两方面。一是根据分子热运动原理推导:在t时间里,微粒在某一方向上位移的统计平均值,即方均根值,D是微粒的扩散系数。这一公式是看来毫无规则的布朗运动服从分子热运动规律的必然结果。
爱因斯坦成果的第二个方面是对于球形微粒,推导出了可以求算阿式中的η是介质粘度,a是微粒半径,R是气体常数,NA为阿伏加德罗常数。按此公式,只要实际测得准确的扩散系数D或布朗运动均方位移就可得到原子和分子的绝对质量。爱因斯坦曾用前人测定的糖在水中的扩散系数,估算的NA值为3.3×10^23,一年后(1906),又修改为6.56×10^23。
爱因斯坦的理论成果为证实分子的真实性找到了一种方法,同时也圆满地阐明了布朗运动的根源及其规律性。下面的工作就是要用充足的实验来检验这一理论的可靠性。爱因斯坦说:“我不想在这里把可供我使用的那些稀少的实验资料去同这理论的结果进行比较,而把它让给实验方面掌握这一问题的那些人去做”。“但愿有一位研究者能够立即成功地解决这里所提出的、对热理论关系重大的这个问题!”爱因斯坦提出的这一任务不久之后就由贝兰(1870——1942)和斯维德伯格分别出色的完成了。这里还应该提到本世纪初在研究布朗运动方面一个重大的实验进展是1902年齐格蒙第(1865——1929)发明了超显微镜,用它可直接看到和测定胶体粒子的布朗运动,这也就是证实了胶体粒子的真实性,为此,齐格蒙第曾获1925年诺贝尔化学奖。斯维德伯格测定布朗运动就是用超显微镜进行的。
贝兰实验
1908到1913年期间,贝兰进行了验证爱因斯坦理论和测定阿伏加德罗常数的实验研究。他的工作包括好几方面。在初期,他的想法是,既然在液体中进行布朗运动的微粒可以看成是进行热运动的巨大分子,它们就应该遵循分子运动的规律,因此只要找到微粒的一种可用实验观测的性质,这种性质与气体定律在逻辑上是等效的,就可以用来测定阿伏加德罗常数。1908年,他想到液体中的悬浮微粒相当于“可见分子的微型大气”,所以微粒浓度(单位体积中的数目)的高度分布公式应与气压方程有相同的形式,只是对粒子受到的浮力应加以校正。这一公式是:ln(n/n0)=-mgh(1-ρ/ρ0)/kt。式中k是波尔兹曼常数,自k和NA的关系,公式也可写成ln(n/n0)=-NA mgh(1-ρ/ρ0)/RT。根据此公式,从实验测定的粒子浓度的高度分布数据就可以计算k和NA。
为进行这种实验,先要制得合用的微粒。制备方法是先向树脂的酒精溶液中加入大量水,则树脂析出成各种尺寸的小球,然后用沉降分离的方法多次分级,就可以得到大小均匀的级份(例如直径约3/4μm的藤黄球)。用一些精细的方法测定小球的直径和密度。下一步是测定悬浮液中小球的高度分布,是将悬浮液装在透明和密闭的盘中,用显微镜观察,待沉降达到平衡后,测定不同高度上的粒子浓度。可以用快速照相,然后计数。测得高度分布数据,即可计算NA。贝兰及其同事改变各种实验条件:材料(藤黄、乳香),粒子质量(从1到50),密度(1.20到1.06),介质(水,浓糖水,甘油)和温度(-90°到60°),得到的NA值是6.8×10^23。
贝兰的另一种实验是测量布朗运动,可以说这是对分子热运动理论的更直接证明。根据前述的爱因斯坦对球形粒子导出的公式,只要实验液,在选定的一段时间内用显微镜观察粒子的水平投影,测得许多位移数值,再进行统计平均。贝兰改变各种实验条件,得到的NA值是(5.5-7.2)×10。贝兰还用过一些其它方法,用各种方法得到的NA值是:
6.5×10 用类似气体悬浮液分布法,
6.2×10 用类似液体悬浮液分布法,
6.0×10 测定浓悬浮液中的骚动,
6.5×10测定平动布朗运动,
6.5×10 测定转动布朗运动。
这些结果相当一致,都接近现代公认的数值6.022×10^23。考虑到方法涉及许多物理假设和实验技术上的困难,可以说这是相当了不起的。以后的许多研究者根据其它原理测定的NA值都肯定了贝兰结果的正确性。与贝兰差不多同时,斯维德伯格(1907)用超显微镜观测金溶胶的布朗运动,在测定阿伏加德罗常数和验证爱因斯坦理论上也作出了出色的工作。可以说他们是最先称得原子质量的人,所以在1926年,贝兰和斯维德伯格分别获得了诺贝尔物理学奖和化学奖。
就这样,布朗运动自发现之后,经过多半个世纪的研究,人们逐渐接近对它的正确认识。到本世纪初,先是爱因斯坦和斯莫卢霍夫斯基的理论,然后是贝兰和斯维德伯格的实验使这一重大的科学问题得到圆满地解决,并首次测定了阿伏加德罗常数,这也就是为分子的真实存在提供了一个直观的、令人信服的证据,这对基础科学和哲学有着巨大的意义。从这以后,科学上关于原子和分子真实性的争论即告终结。正如原先原子论的主要反对者奥斯特瓦尔德所说:“布朗运动和动力学假说的一致,已经被贝兰十分圆满地证实了,这就使哪怕最挑剔的科学家也得承认这是充满空间的物质的原子构成的一个实验证据”。数学家和物理学家彭加勒在1913年总结性地说道:“贝兰对原子数目的光辉测定完成了原子论的胜利”。“化学家的原子论现在是一个真实存在”。
布朗运动代表了一种随机涨落现象,它的理论在其他领域也有重要应用。如对测量仪器的精度限度的研究;高倍放大电讯电路中的背景噪声的研究等
布朗运动与分子热运动不一样,与温度和粒子个数有关,温度越高,布朗运动越剧烈,粒子越少,分子热运动越剧烈。
分子永不停息地做无规则的运动。布朗运动、扩散现象都说明了任何物质的分子,不论在什么状态下,都在做永不停息的无规则运动。分子的无规则运动与物质的温度有关,温度越高,分子的无规则运动越剧烈。
按经典热力学的观点,布朗运动严格来说属于机械运动,因此它表现出的是一种机械能。这种机械能是自发由内能转化而来,而与同时,它又在向内能转化而去,当这两种转化的速率相同时,客观上就达到了一种动态平衡,表现为颗粒做布朗运动。此时两种能自发地不停地相互转化,而不引起其它变化。
有人据此对热力学第二定律提出质疑。实际上,布朗运动是一种特殊的机械运动,做布朗运动的颗粒正好处于宏观与微观的分界点上,所以布朗运动中机械能同时具有一般意义上的宏观机械能与微观分子动能的双重特性,它的能量集中程度介于两者之间,无序性也介于两者之间。
热力学第二定律本身只适用于宏观物体,而布朗运动的问题,实际上反映了经典物理学“宏观”与“微观”概念的模糊性,也反映了经典物理学的局限。而这种特殊的运动能否像人们希望的那样把人类从灭顶于熵的悲剧中拯救出来,只能从量子物理学中寻求答案。
楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-24 19:58:32 +0800 CST  

10.10.2猜测:气压是布朗运动的结果
10.10.2.1空气中的布朗运动
上文我们分析了布朗运动。在花粉的布朗运动中,每个液体分子对小颗粒撞击时给颗粒一定的瞬时冲力,由于分子运动的无规则性,每一瞬间,每个分子撞击时对小颗粒的冲力大小、方向都不相同,合力大小、方向随时改变,因而布朗运动是无规则的、是永不停息的;温度越高,布朗运动越明显。温度越高,液体分子的运动越剧烈,分子撞击颗粒时对颗粒的撞击力越大,因而同一瞬间来自各个不同方向的液体分子对颗粒撞击力越大,小颗粒的运动状态改变越快,故温度越高,布朗运动越明显。
还有的科学家观察到空气中的布朗运动。在阳光下飞舞的尘埃是气体分子从各方向撞击的结果。他说:“这些微小尘埃就象弹性球一样被掷来掷去,结果如同分子本身一样能保持长久的悬浮。”
科学家们的观察是细致的,研究是深入的,成果是正确的。空气分子就是空气中尘埃做布朗运动的动力源。由于空气分子在大气中的均衡性,决定了空气分子运动的各向同性。所以,空气分子撞击产生的大气压在各个方向上数值都是相同的。布朗运动现象正是在这种总体均衡的情况下才能出现。在基本平衡的大环境下出现数量级较小的不平衡,导致这些尘埃能够移动,但只能在小范围空间内移动,其结果就是这些尘埃能够长期漂泊不定地悬浮在空中。“这些微小尘埃就象弹性球一样被掷来掷去,结果能保持长久的悬浮。”
10.10.2.2单位体积内空气分子与中微子的数量
据计算,空气密度约为1.29kg/m³
所以m=pV=1.29kg/m³*1m³=1.29kg=1290g
空气的平均摩尔质量为29g/mol
n=m/M=1290g / 29g/mol=44.48mol
N(分子数)=NA*n=6.02*10^23个/mol*44.48mol=2.68*10^25个
通过计算,可以看出一立方米内,空气分子的个数是2.68*10^25个
那么,一立方米内,中微子的个数是多少呢?
据科学家推断:宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个。大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(β衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等。在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难。

10.10.2.3猜测:空气分子的运动或许也是布朗运动
在没有高倍显微镜时,人们不理解空气中的尘埃是如何长期悬浮在空中的。它应该受到重力作用落回地面的。后来,人们在显微镜的帮助下,发现了更小的物质---空气分子,发现在空气分子的无规则撞击下,尘埃可以长期悬浮在空中。终于找到了答案,人们弹冠相庆的同时,为啥不继续思考一下:空气分子也受重力作用,为何空气分子不全部聚集流向地表呢?为何空气分子在很高的高度内保持着各向同性的大气压呢?各向同性的空气分子是否也是被其它更小的粒子所撞击,才能长期悬浮在空中,才能长期无规则的撞击尘埃,从而保持尘埃不落地?
直到发现了中微子,我们才有了可能的答案:或许空气分子的运动也是布朗运动,空气分子做布朗运动是中微子无规则碰撞的结果。

10.10.2.4中微子数量存在着现实与理论之间的矛盾
上文我们假设中微子就是造成空气分子呈现布朗运动的主要因素。从理论上来看,空气分子不是最微小的粒子,那么,其长期悬浮在空气中,必然有一定的“支撑”因素。除了自身与自身、自身与地面的碰撞、反弹外,存在更微小的粒子对其进行无规则的碰撞,才能保证空气分子产生压力、压强的各向同性。否则,空气分子应该在一定的外力作用下做定向流动。
从理论上,中微子支撑空气分子在空中悬浮的这种可能是存在。要达到这样的目的,中微子的数量与空气分子的数量之比应该是巨大的,就像水分子与花粉颗粒之比,应该是多少亿亿比一吧,只有巨量的中微子的动能才能支撑起一个空气分子。
现实中,科学家们推断:宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个。也就是说每立方米1.0*10的8次方个中微子。而一立方米内,空气分子的个数是2.68*10^25个。显然,这不仅仅说明中微子的数量少于空气分子的数量,而且是远远小于空气分子的数量。就好像在足球场上堆满苹果,然后,向苹果堆中扔进一粒小米,说,“看,是小米支撑起苹果”?!显然,这个数据不支持中微子是造成空气分子做布朗运动的假设。
那么,我们的假设是错误的吗?
假如中微子数量这个数据是正确的,那么,在充满空气分子的空中,沧海一黍的中微子是不可能产生更大的压力,也不可能产生定向流动,即磁场的形成假设也是错误的;还有,光是中微子的振荡的假设也不成立,因为面对重重的空气分子的阻拦,中微子根本不可能穿过,也就是光根本不可能穿过空气,更不用说以光速运行了,光直接就寸步难行!
那么,这个数据果真正确吗?有没有可能这个数据是错误的,因为中微子是在太渺小了,我们目前的观测设备不能准确测量它呢?

10.10.2.5探测中微子的方法
探测中微子的方法不少,但是由于中微子发生反应的几率很小,因此需要较大的中微子通量和足够的反应介质才能有效地探测到中微子。
人类第一次探测到中微子,是1956年美国物理学家莱尼斯和科恩小组,利用萨瓦纳河工厂的反应堆,进行的一次实验。实验反应堆产生强大的中子流并伴有大量的β衰变,放射出电子和反中微子,反中微子轰击水中的质子,产生中子和正电子,当中子和正电子进入到探测器中的靶液时,中子被吸收,正电子与负电子湮灭,产生高能γ射线,从而来判定反应的产生。虽然反中微子通量高达每秒每平方厘米5×10的13次方个,但当时的探测记数每小时还不到3个。
位于日本岐阜县的超级神冈探测器是利用“切伦科夫辐射”来探测中微子的。超级神冈探测器的主体部分是一个建设在地下1000米深处的巨大水罐,盛有约5万吨高纯度水,罐的内壁则附着1.1万个光电倍增管,用来探测中微子穿过水中时发射出的切伦科夫光,从而捕捉到中微子的踪迹。
所谓切伦科夫辐射是指当带电粒子在介质中穿行时,其速度超过光在介质中的速度υ时就会发生切伦科夫辐射,发出切伦科夫光。具体来说,当中微子束穿过水中时,与水原子核发生核反应,生成高能量的负μ子。由于负μ子在水中以0.99倍光速前进,超过了水中的光速(0.75倍光速),所以它在水中穿越六七米长的路径便会发生“切伦科夫效应”,辐射出所谓的“切伦科夫光”。这种光不但囊括了0.38-0.76微米范围内的所有连续分布的可见光,而且具有确定的方向性。因此,只要用高灵敏度的光电倍增列阵将“切伦科夫光”全部收集起来,也就探测到了中微子束。
因为地幔位于地表之下几十英里的地方,所以如果想了解放射性元素衰变产生了多少热量,唯一的方法就是测定由此产生的中微子数量。为了探测中微子,科学家在意大利大萨索山(Gran Sasso)地下实验室放置了大量的油性闪烁液。当反中微子进入液体与质子发生碰撞的时候,就会产生一颗正电子和一颗中子,从而产生明显的特征信号。
加拿大的萨德伯里中微子观测站位于地下2000米处,使用1000吨超纯重水,通过观察中微子与重水发生反应变成质子的过程,来探测抵达地球的太阳中微子数目。
从这些实验可以看出,这些实验结果并不代表对中微子具体数量的真正测量,大多只是观测中微子发生反应的次数。而中微子多少次碰撞才能产生一次反应?一次反应中有多少个中微子参与?这些数据还都没有。所以,对于空气中单位体积内中微子的数量这个数据,我认为其不正确,并且还严重干扰了人们通往正确方向的视线。下面,我们将撇开这个数据,继续我们的探索与思考。

楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-24 19:59:19 +0800 CST  


10.10.3 猜测:切伦科夫效应揭示了光的本质
上文中说道“切伦科夫效应”,造成水中出现六七米长的光,这种光不但囊括了0.38-0.76微米范围内的所有连续分布的可见光,而且具有确定的方向性。
切伦科夫教授由于发现和解释了切伦科夫效应,于1958年与苏联物理学家塔姆、伊利亚•弗兰克分享诺贝尔物理学奖金。1946年,他以发明高速带电粒子的探测方法获得斯大杯奖金。他述三次荣获苏联国家奖金,两次获得列宁勋章,两次获得劳动红旗勋章,还获得其他各种纪念品。1964年至1970年,切伦科夫任苏联科学院通讯院士,1970年以后升为苏联科学院院士。
让我们看看这种光现象到底如何产生的。

10.10.3.1百度:切伦科夫效应
媒质中的光速比真空中的光速小,粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速,在这种情况下会发生辐射(切伦科夫辐射),称为切仑科夫效应(Cherenkov effect)。
媒质中的光速比真空中的光速小,粒子在媒质中的传播速度可能超过媒质中的光速,在这种情况下会发生辐射,称为切仑科夫效应。这不是真正意义上的超光速,真正意义上的超光速是指超过真空中的光速。
一般来说,肉眼看不见切伦科夫效应,但是当它的强度很大时,会在屏蔽某些核反应堆的池水中出现微弱的浅蓝色的光辉。在这种情况下,看得见的切伦科夫辐射是由于反应堆射来的高能电子的速度比光在水中的速度大而比光在真空中的速度小的原因引起的。也就是说,这时高能电子的速度在2.25×108m/s与3×108m/s之间。
在日常生活中,也可找到切伦科夫效应的例子。例如,当船在水中以大于水波的波速运动时,船前的波就可以看成是切伦科夫效应的例子。又例如,在空气中,一架喷气式飞机以大于声速运动时,飞机前头的空气波。也可以作为说明切伦科夫效应的例子。

物理学解释
虽然根据狭义相对论,具有静质量的物体运动速度不可能超过真空中的光速c,但光在介质中的传播速度(相速度)是小于c的,例如在水中(折射率n≈1.33)光仅以0.75c的相速度在传播,故物体可以被加速到超过介电质中的光相速,加速的来源可以是核反应或者是粒子加速器。当带电粒子以超过介质中的光速穿过介质时,会发出切连科夫辐射。
此外,粒子要超过的光速是光的相速度而非群速度。透过采用周期性介质的方法,光的相速度可以大幅改变,甚至可以让切伦科夫辐射没有最小粒子速度的限制——此现象称为史密斯-柏塞尔效应。在更复杂的周期性介质中,例如光子晶体,可以得到各式各样的切伦科夫效应,例如反向传播的辐射(在寻常切伦科夫辐射中,辐射和粒子速度呈一锐角)。

应用
切伦科夫效应在高能物理中用以侦察带电粒子并测量它们的速度等方面均有广泛的用途。根据切伦科夫效应的原理设计的切伦科夫探测器,就是其应用的一例。这种仪器可用于确定高速带电亚原子粒子(如质子)的存在及其能量,在某些情况下还可以用于识别不同质量的带电粒子。1955年发现反质子时,就是靠了这种仪器的帮助。另外,根据切伦科夫效应的原理还可以制成宇宙射线计数器。

10.10.3.2切伦科夫效应的启示
“切伦科夫效应”的现象是:在水中出现六七米长的光,包含所有连续分布的可见光,而且具有确定的方向性。那么,为何出现这个现象呢?
我们继续试着解释一下其中的道理:我们在《10.6.4猜测:分子吸力、间距以及宇宙间中微子的分布规律决定了光在水中的速度是真空中速度的80%》分析道,水中的中微子速度只能低于80%光速,再高的话,就会形成较高的压强,冲破水链的阻拦而跑到空气中。所以,在水中,有高速运行中微子的存在,但是,高速中微子不能长期存在。
当我们人为地将高于光速的75%的粒子射入水中,通过碰撞将速度传递给中微子,就必然形成中微子的高压,发生中微子的向空气中“泄漏”;同时,也会发生高速粒子与中微子在极短的时间内连续发生多次“追赶”性质的碰撞,在这种情况下中微子会产生高频振动,我们就看到了光,看到了切仑科夫效应的现象。
1)出现光。说明高速粒子与中微子的碰撞结果会产生高频振动,就像庞然大物的鼓面,去撞击空气分子,使得空气分子产生了“高频”振动,通过我们耳朵的共振放大,我们就听到了声音。这说明相撞的物体必须是不同质量等级的,越相差悬殊越好。相同质量等级或许不能产生高频振动,即中微子与中微子碰撞不能产生光。或许,这就是“切伦科夫效应”对我们的启示:就像声音的振动波一样,光也是一种振动波,是在狭小的空间内,大质量的粒子等物体等对中微子的多次往返撞击,产生了高频振动,传到视觉系统,在大脑内部显示出一个个小小的光点,多个小光点形成一个个立体三维物体。
现在我们来判断粒子流还是电磁波的方法,就是看看是否出现切伦科夫效应。能出现光的,就是粒子流;不能出现光的就是电磁波。这也是否说明了中微子的质量微小,小小的粒子对其来说都是庞然大物也。同时,也说明了所谓的电磁波,就是中微子的运行,电磁波与中微子碰撞就是中微子与中微子碰撞,不能产生高频振动。
2)光的长度为六七米。说明经过多次碰撞,中微子的振动频率可以不变,但其振幅不断减小,即振动能量不断减小,以至于不能引起我们视觉系统的共振。
3)光谱连续,包含所有的可见光的频率。这说明中微子的振动频率是连续、线性变化的。我们知道,直接频率取决于运动周期,运动周期取决于粒子与中微子的间距。在高速粒子主动追击式撞击前方的中微子时,它们之间的距离是在不断变短的,这意味着撞击频率在不断提高。在追赶的过程中,每一个被撞击的中微子,都在重复着这个过程,即距离越来越短,撞击频率越来越快,中微子的振动频率也越来越高,即产生的光谱是线性连续增长的。
4)具有确定的方向性。说明只有粒子运行的方向才能产生通过往返碰撞产生连续、高频振动的中微子。其它方向中微子的碰撞不能是反复性的,大多是一次性的碰撞。


10.10.3.3其它发光现象。
我们在《10.9.6火与光的形成》分析了几种产生光的情况,除了太阳光外,产生光的情况大体有5种情况:1电灯发光;2白磷自燃(包括各种燃烧);3钻木取火;4真空“发光”,5生物发光。
仔细分析这些情况,会发现:如果用光是中微子的振动这个观点,都能解释的通。
1)电灯发光。我们假设所谓的电子就是中微子团。因为发电机转子的转动,造成转子前方空间中的中微子拥挤堵塞,被迫进入转子内部“泄洪”,形成导体内部定向(可变方向,形成振荡的交流电)的“中微子团”流,即我们认为的“电流”。“电流”顺导体流到电灯,大量中微子的碰撞,激发了电灯发光器件的原子,引起原子间共振,中微子在原子间狭小的空间被迫运动,加剧了中微子的碰撞,产生了中微子的高频振动,这就是我们看到的“光”。
2)白磷自燃(包括各种燃烧)。氧化反应与核聚变、核裂变都是释放出原子间、分子间的中微子,大量中微子在狭小的原子空间内迅速获得光速,激烈地与原子碰撞不可避免。
3)钻木取火。外来的作用力打破木头的纤维分子的结构,释放出中微子。当释放量达到一定的程度,这些中微子的能量就变成“点火能量”,引起了氧化反应,并持续下去。
4)真空“发光”。大量中微子在没有空气分子的阻拦情况下,与“大”质量的粒子直接正面碰撞,产生高频振动。
5)生物发光。生物体一般是间接发光,利用细菌发光或者体内的物质在酶的作用下与空气发生氧化反应而发光,基本属于氧化反应。



10.10.3.4猜测:火焰分层是否能够验证了中微子的分布规律?
我们知道,酒精灯、蜡烛等产生的火焰是分层的。一般分为:焰心、内焰、外焰。其中焰心的温度最低,大多呈明亮的蓝色,外焰的温度最高,大多呈明亮的黄色。那么,为什么火焰会分层呢?
从本质来说,火与光就是中微子的振动。在没有阻拦的情况下,中微子能以光速在宇宙中任意驰骋。但是,宇宙中除了中微子,还有各种各样的物质形态存在。那么,中微子也只能在各种物质形态中保持动态平衡了。但是,每一处中微子产生的压强是相同的,压强受运行速度以及碰撞的距离所影响,所以,中微子在各种不同间距的媒质分子、原子中的运行速度并不相同。
当燃烧时,一般生成CO2、H2O、CO以及未充分燃烧的碳。这些物质从开始的稳定固态到生成后形成自由态的气态,体积要扩大数千倍,其扩张动力就是中微子吸收的能量。释放出来的中微子迅速吸能,变成接近光速,其压强迅速提高,成为高压区,就要向周边扩散。在中微子扩散的过程中,会撞击到CO2、H2O、CO以及未充分燃烧的碳等等,根据动量守恒定律,分子量大的分子撞击后速度低,分子量小的分子速度高。这样,自然而然的,分子量相同或接近的分子就会处于半径相同的球面,不同分子量的分子就处于不同的球面,各种分子就能自动进行分类、分队。从内到外依次为CO2、、CO 、H2O以及未完全燃烧的碳原子区。这些区域原本的形状为封闭的球形,在扩散的过程中,受到空气浮力的作用而上升,最终,其区域形状为拉长的、封闭的泪滴状。
这时,就相当于在火焰区出现了几个不同的、互不混杂的媒质层。这些媒质分子间距不同、内部空间结构不同,中微子在其中碰撞产生的振动频率也不相同,在最内部的焰心,由于刚进行扩散,体积最小,分子间距也最小,所以产生的振动频率最高,其颜色就是明亮的蓝色。而内焰与外焰处,中微子产生的振动频率要低一些,其颜色就应往红色方向运动。另外,每一种原子由于空间结构的不同,决定了中微子在其中碰撞产生的频率即产生的光的颜色也不相同。这样,每一层封闭的区域产生的光的颜色都不相同,我们就很容易看清了火焰的分层现象了。
而电灯发光,由于是原子被激发,引起共振,对原子间的中微子进行碰撞,产生了中微子的高频振动,从而产生了光。这时,没有其它不同分子形成的各种区域,因此,电灯的灯光也就不分层。


10.10.3.5猜测:切伦科夫效应与太阳光的形成
通过分析,我们认为切伦科夫效应揭示的光的本质:光就是中微子的高频振动。那么,我们赖以生存的太阳光,应该也是中微子的高频振动呢?那么,太阳上怎样产生中微子的高频振动呢?
或许,我们把太阳看成一面鼓,空气分子与之相撞,空气分子便产生了“高”频振动,就是声波;中微子与高速运动太阳表面的大气层相撞,中微子便产生了真正的高频振动,这就是光、光波。就好像宇宙飞船的返回舱在返回地球时,与稠密的大气层摩擦,能在返回舱前方产生了明亮的“等离子”态,而发生黒障现象。
太阳光谱连续是否说明太阳的大气层与前方空间的中微子的距离在逐步缩小呢?我们知道:太阳公转的速度为240千米/秒左右,自转(赤道处)速度2千米/秒左右。那么,这么一个庞然大物以240千米/秒左右的速度旋转着去迎头撞击前方太空中的流向太阳的中微子,应该会产生线性增加的高频振动的,也就是说会产生从低到高各种不同频率的光的。被撞击后的中微子会顺着太阳球体表面流向太阳的后方,随后被旋转着抛向太阳赤道面的圆周上。我们地球就处在太阳的赤道圆周上,于是,我们就看到了火热的太阳光。
由此分析,太阳的昼夜不停公转,或许才是形成太阳光的主要来源,我们太阳系万物繁衍、发育、运动所需要的能量,或许就来自太阳高速运动所具有的动能。
那么,数据上支持这个观点吗?
太阳公转速度具备的动能为:
E=M*V*V=2.0*10(30)*250*1000*250*1000=1.25*10(40)焦耳
太阳的辐射强度为:28600亿亿兆瓦=2.86*10(26)瓦
那么,1秒内太阳辐射的能量为2.86*10(26)焦耳
这些辐射能量占公转动能的2.86*10(26)/1.25*10(40)=2.3*10(-14)即百万亿分之一
从这个数据来看,还是支持太阳公转速度具备的能量可以转化为辐射能量。虽然太阳转化并辐射的能量是巨大的,但是对太阳来说,可以忽略不计。这个能量损失,不足以影响太阳的运行速度。质量巨大且高速运行的太阳与太空中的渺小的中微子碰撞后,可以把中微子以光速震飞出去,在狭小的空间内频繁碰撞,产生高频振动。这些振动着的中微子顺太阳的球面撒向太阳的赤道面,不仅孕育了地球万物的繁衍发育成长,而且通过视觉系统的共振放大,让我们看到了世界。
可见,光的本质并不神秘,只是让我们的感知器官感知世界的一种载体而已。

10.10.3.6猜测:太阳光之源来自太阳的昼夜不停公转
在上文我们分析道:……
由此分析,太阳的昼夜不停公转,或许才是形成太阳光的主要来源,我们太阳系万物繁衍、发育、运动所需要的能量,或许就来自太阳高速运动所具有的动能。……
也就是说,我们的一切活动,不管是繁衍生息还是运动静止,都离不开能量。这些能量,不管是风能、水能、电能、核能、化学能,还是燃料、食物,从根本上来说,都来自太阳高速运行所具有的动能。
太阳的高速运行,与空间中的中微子进行碰撞,产生了高频振动的中微子,也就是光。同时,一部分中微子,靠近原子、分子时能够被束缚住,中微子的速度变慢,潜伏下来,即所谓的核能、化学能。这些潜伏的中微子,一旦有外界能量,打破分子、原子的束缚,释放出来,会在其它巨量自由态的中微子的撞击下,能够再次唤醒,重新具备光速,从而在短时间内在很小的空间聚集起巨大的能量,就可以推动物体形成运动。

10.10.3.6.1百度:太阳
……组成太阳的物质大多是些普通的气体,其中氢约占73%、 氦约占25%, 其它元素占2%,包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素,采用核聚变的方式向太空释放光和热。
太阳从中心向外可分为核反应区、辐射区和对流区、太阳大气。太阳的大气层,像地球的大气层一样,可按不同的高度和不同的性质分成各个圈层,即从内向外分为光球、色球和日冕三层。我们平常看到的太阳表面,是太阳大气的最底层,温度约是6000开。它是不透明的,因此我们不能直接看见太阳内部的结构。但是,天文学家根据物理理论和对太阳表面各种现象的研究,建立了太阳内部结构和物理状态的模型。

内部
核反应区
从中心到0.25太阳半径是太阳发射巨大能量的真正源头,也称为核反应区。在这里,太阳核心处温度高达1500万度,压力相当于3000亿个大气压,随时都在进行着四个氢核聚变成一个氦核的热核反应。根据原子核物理学和爱因斯坦的质能转换关系式E=mc²,每秒钟有质量为6亿吨的氢经过热核聚变反应为5.96亿吨的氦,并释放出相当于400万吨氢的能量,正是这巨大的能源带给了我们光和热,但这损失的质量与太阳的总质量相比,却是不值一提的。根据对太阳内部氢含量的估计,太阳至少还有50亿年的正常寿命。
辐射区
0.25太阳半径~0.86太阳半径是太阳辐射区,它包含了各种电磁辐射和粒子流。辐射从内部向外部传递过程是多次被物质吸收而又再次发射的过程。从核反应区到太阳表面的行程中,能量依次以X射线、远紫外线、紫外线,最后是可见光的形式向外辐射。太阳是一个取之难尽,用之不竭的能量源泉。
对流层
对流层是辐射区的外侧区域,其厚度约有十几万千米,由于这里的温度、压力和密度梯度都很大,太阳气体呈对流的不稳定状态。使物质的径向对流运动强烈,热的物质向外运动,冷的物质沉入内部,太阳内部能量就是靠物质的这种对流,由内部向外部传输。
大气层
太阳光球以上的部分统称为太阳大气层,跨过整个电磁频谱,从无线电、可见光到伽马射线,都可以观察它们分为5个主要的部分:温度极小区、色球、过渡区、日冕、和太阳圈,太阳圈可能是太阳大气层最稀薄的外缘并且延伸到冥王星轨道之外与星际物质交界,交界处称为日鞘,并且在那儿形成剪切的激波前缘。色球、过渡区和日冕的温度都比太阳表面高,原因还没有获得证实,但证据指向阿尔文波可能携带了足够的能量将日冕加热。

光球
对流层上面的太阳大气,称为太阳光球。光球是一层不透明的气体薄层,厚度约500千米。它确定了太阳非常清晰的边界,几乎所有的可见光都是从这一层发射出来的。

色球
色球位于光球之上。厚度约2000千米。太阳的温度分布从核心向外直到光球层,都是逐渐下降的,但到了色球层,却又反常上升,到色球顶部时已达几万度。由于色球层发出的可见光总量不及光球的1%,因此人们平常看不到它。只有在发生日全食时,即食既之前几秒种或者生光以后几秒钟,当光球所发射的明亮光线被月影完全遮掩的短暂时间内,在日面边缘呈现出狭窄的玫瑰红色的发光圈层,这就是色球层。平时,科学家们要通过单色光(波长为6563埃)色球望远镜才能观测到太阳色球层。
日冕
日冕是太阳大气的最外层,由高温、低密度的等离子体所 组成。亮度微弱,在白光中的总亮度比太阳圆面亮度的百分之一还低,约相当于满月的亮度,因此只有在日全食时才能展现其光彩,平时观测则要使用专门的日冕仪。日冕的温度高达百万度,其大小和形状与太阳活动有关,在太阳活动极大年时,日冕接近圆形;在太阳宁静年则呈椭圆形。自古以来,观测日冕的传统方法都是等待一次罕见的日全食——在黑暗的天空背景上,月面把明亮的太阳光球面遮掩住,而在日面周围呈现出青白色的光区,就是人们期待观测的太阳最外层大气——日冕。

……太阳是一颗黄矮星(光谱为G2V),黄矮星的寿命大致为100亿年,目前太阳大约45.7亿岁。 在大约50至60亿年之后,太阳内部的氢元素几乎会全部消耗尽,太阳的核心将发生坍缩,导致温度上升,这一过程将一直持续到太阳开始把氦元素聚变成碳元素。虽然氦聚变产生的能量比氢聚变产生的能量少,但温度也更高,因此太阳的外层将膨胀,并且把一部分外层大气释放到太空中。当转向新元素的过程结束时,太阳的质量将稍微下降,外层将延伸到地球或者火星目前运行的轨道处(这时由于太阳质量的下降,这两颗行星将会离太阳更远)。
由太阳的体积和质量,可以计算出太阳平均密度为1.409克/厘米³,约为地球平均密度的0.26倍。太阳表面的重力加速度等于2.7398´10厘米/秒,约为地球表面重力加速度的28倍,如果一个人站在太阳表面,那么他的体重将会是在地球上的20倍。太阳表面的逃逸速度约617.7公里/秒,任何一个中性粒子的速度必须大于这个值,才能脱离太阳的吸引力而跑到宇宙空间中去。
太阳和其它天体一样,也在围绕自己的轴心自西向东自转,但观测和研究表明,太阳表面不同的纬度处,自转速度不一样。在赤道处,太阳自转一周需要25.4天,而在纬度40处需要27.2天,到了两极地区,自转一周则需要35天左右。这种自转方式被称为“较差自转”。……

10.10.3.6.2猜测:太阳核聚变与太阳发光无因果关系,是并列关系。
人们常说的太阳燃烧即太阳内部的核聚变,造成太阳表层的温度为5000---6000度,并且日夜不断的向外喷发太阳光和能量。
这个观点,与现实不符。因为无论原子弹还是氢弹,进行反应后其本身马上四分五裂,不符存在。那么,为何太阳内部本身数百亿年来不停的进行着核聚变,却一直牢不可破呢?现有的科学理论认为,太阳内部有强大的吸力,所以,吸力与核聚变产生的强大的向外压强相平衡。一旦到了太阳晚年,随着氢的数量逐步减少,核聚变逐步减弱,一定质量大小的“太阳”就会在吸力的作用下,自己把自己压缩成一个中子星。
这个解释有一点的道理。但是,吸力的原理我们到现在也都没搞清楚。我们曾假设吸力,特别是磁力,就是物体内部与外部的中微子动能产生的压差。要产生吸力,必须有承受中微子撞击的截面。在这个截面两边,因撞击产生的压强不同,也就产生了压差,这应该是吸力的本质吧。但是,产生吸力的中微子,根本不可能束缚住核聚变在短时间内释放出来的大量同种中微子。另外,如果大范围的核聚变,产生大量的能量,就意味着要从周边空间吸收其它中微子的动能,释放多么大的能量,就要吸收多少能量,显然,这些能量从何而来,如何传递到太阳表面呢?
那么,太阳表层的温度为5000---6000度,又是如何产生的呢?
借用大气压产生的理论公式,我们推导太阳大气层的大气产生的压强P=n*f*K*m*v*v
n:参与撞击的大气分子个数
f:两个空气分子间的撞击频率
K:常数
m:单个大气分子的质量
v:大气撞击速度即运行速度。根据前文我们推断地球的自转速度决定了地球上的大气速度(约460米/秒)。那么,太阳的自转速度也决定了太阳大气的运行速度,即每秒2千米。
因为太阳大气层的具体数值我们还不掌握。我们假设太阳表面的大气的密度、质量等与地球相同,撞击频率也相同,仅仅来看看运行速度的不同而对温度产生的影响。
由于地球上大气运行速度为460米/秒,地球地球温度为20度。那么,太阳表面的温度T=(273+20)*(2000/460)*(2000/460)=5541K,即5268℃。
可见,仅仅因为空气运行速度高,太阳表面温度就有可能达到5000多度。这与是否发生核聚变无关。
而太阳光产生的原因为:庞然大物的太阳以每秒240多公里的速度高速前行与空间中的中微子碰撞,使得中微子产生高频振动,这就是光。就像振动的鼓面碰撞了空气分子,空气分子产生了一定频率的振动,我们听到了声音一样。
那么,太阳表面是否发生了核聚变呢?
我们认为:在高温高压的条件下,太阳表面能够发生核聚变。因为此时,大部分氢原子都以自由态存在,发生了“强强联合”的聚合反应是可以理解的。但是,在太阳大气层发生核聚变不是原因,而是太阳高速运行与空间中微子碰撞的结果,是太阳大气层的高温高压的条件下,具备了发生核聚变的可能。太阳的其他地方,包括内部,不具备这些条件,根本不会发生核聚变。
可见,太阳表面发生核聚变与太阳发出光,都是太阳在空间内高速运行与空间中的中微子进行碰撞的结果,它们无因果关系,是并列关系。

10.10.3.6.3猜测:太阳黑子的产生
百度:太阳黑子实际上是太阳表面一种炽热气体的巨大漩涡,温度大约3000---4500度,比周围温度低1000---2000度,所以,看上去就像一些深暗色的斑点。太阳黑子的活动周期为11年,当太阳上有大群黑子出现的时候,会出现磁暴现象,指南针乱动,不能正确指示方向;信鸽会迷路;无线电会中断一段时间。太阳黑子的形成与太阳磁场与密切的关系。但是它到底如何形成的,目前还未找到确切的答案。
上文我们分析道:太阳大气层的核聚变仅仅发生在大气层,核聚变的原因是太阳大气的速度很高,造成高温高压的环境,大气层以下不具备核聚变的条件。中微子在太阳大气层中的空气分子间往返碰撞,也会产生振动,于是产生了光,也是火。跳跃的火舌在太阳大气层的最外层,形成我们看到的日珥现象。
太阳大气循环的原理应该与地球相似,都是从压力高的区域向压力低的区域扩散。太阳大气层的温度应该也不是高度一致,有的区域温度高,有的区域温度低,通过对流、流动保持热量的传递,这样就会产生巨大的漩涡。
另外,太阳大气层的核聚变产生的能量(空气分子以及中微子的动能)也会不断的冲向“太阳实体”表面,在“太阳实体”表面,远离了核聚变区域,其速度降低,压强、温度也会下降。随着大气层内部空气分子不断的聚集,其产生的压强不断升高,到达一定的程度,就会“爆炸”,打开一个缺口,低温的空气分子、中微子从大气层下面汹涌向上喷薄而出,这就是我们看到的太阳黑子。
当太阳黑子喷发的大量中微子传播到地球,这些定向流动的中微子就形成一个额外的磁场,会严重影响地球上生物的活动,造成信鸽会迷路、无线电会中断等现象。
楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-24 20:02:50 +0800 CST  

10.10.3.6.4猜测:太阳黑子与厄尔尼诺事件产生的原理相同
猜测:太阳黑子是积攒的能量定时的爆发。每经过一定的时间,太阳大气层内部的能量就会积累到一定的数值,造成一次能量大喷发。那么,这个时间周期是多长呢?还有没有其它的影响因素呢?
参考前文厄尔尼诺现象的猜测原因:水星、金星、地球、太阳处于一条直线时,太阳、水星、金星对地球的合力最大,造成地球整体偏向太阳晃动。这使得地球太平洋、大西洋南部区域受到的热量增加,水温上升,水蒸气增多,在赤道地区形成大雨。过多的大雨消耗了水蒸气,使得地球其它地区降雨量大减,容易发生干旱灾情。其周期为80年发生2次大的厄尔尼诺事件,第一次发在第24年,第二次发生在第80年。在这其中,每8年发生2次小的厄尔尼诺事件,第一次发生在第二年半左右,第二次发生在第8年。
同样道理,我们认为太阳黑子也受水星、金星、地球的吸力影响。当这三个行星聚集在一起,对太阳的吸力合力最大时,就像地球的潮汐受到月球吸力的影响一样,会把太阳大气层的空气分子拉向外层,对大气层内侧的压力减少,利于能量向外的大喷发,即容易发生太阳黑子事件。
那么,这三个行星的对太阳的吸力有周期性的变化吗?
第一图:在1—5018天的时间内,太阳受到水星、金星、地球吸力的变化

第二图:在更长的时间段内1—14466天,太阳受到水星、金星、地球吸力的变化




从图一中可以看出,太阳受到水星、金星、地球吸力有明显的、稳定的规律性。在11年内,有8次吸力较大。分别在发第0、578、1155、1733、2310、2888、3465、4043天。间隔天数分别是578、577、578、577、578、577、578天。可见吸力变化周期为577-578天。那么,为何前几次吸力最大时,没发生太阳黑子现象呢?
原因有三:
1)或许能量积累需要11年;
2)每隔577-578天就能够释放一部分能量。此时积聚的能量规模较小。未发生大规模太阳黑子现象;
3)可能受其它因素影响。其它因素的运行周期为11年。
目前,可见的影响就是水星、金星、地球对太阳的吸力呈现周期性变化,其周期577-578天。此时发生一次小的太阳黑子事件,太阳内部的能量并未完全喷发掉,继续积累。经过8次小的太阳黑子事件大约4043天后,随着其内部积聚的能量越来越多,到达一定程度,就爆发一次大的太阳黑子事件。或许,这就是发生太阳黑子现象的真正原因吧



10.10.3.6.5探讨:太阳表面的重力加速度比地球表面重力加速度大吗?
百度:……由太阳的体积和质量,可以计算出太阳平均密度为1.409克/厘米³,约为地球平均密度的0.26倍。太阳表面的重力加速度等于2.7398´10厘米/秒,约为地球表面重力加速度的28倍……
太阳能够吸引住核聚变的氢原子的外逃,其吸力必须要大,即重力加速度要大。根据百度,我们知道太阳表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的28倍。下面,我们从另一个角度来验证一下。
我们认为,地球或者太阳表面最大的自转线速度就是该天体的大气平均速度,这应该很好理解。把地球或太阳看成一个有叶片的风扇,必然会搅动大气层跟随其旋转,直到大气层的速度与叶片速度相同,才会停止搅动,保持相对静止。那么,根据太阳自转周期,可以判断,太阳大气层的运行速度为约2000米/秒。
围绕天体旋转产生的向心力=m*v*v/r,向心力与重力平衡,可得mg=m*v*v/r。即此处的重力加速度g=v*v/r。
地球表面重力加速度g1=v1*v1/r1
太阳表面重力加速度g2=v2*v2/r2
地球表面重力加速度与太阳之比g1/g2=(v1*v1/r1)/( v2*v2/r2)=5.3
即地球表面重力加速度比太阳表面重力加速度大,是其5.3倍。
从另一个角度来看,太阳表面的氢原子如果与太阳自转速度相同,那么,这说明太阳表面的重力加速度很小,约是地球的五分之一,仅仅比月球的重力加速度大一点点。显然,这么小的吸力,不可能束缚住氢原子的外逃。
可见,太阳大气中的氢原子的运动速度远远不止2000米/秒。要想达到地球重力加速度的28倍左右,那么,其速度应提高12倍左右,即24000米/秒。那么,这就出问题了。
在上文假设太阳表面的大气的密度、质量等与地球相同,撞击频率也相同,氢原子以2000米/秒的速度就可以得到5000—6000度的高温。如果以12倍的速度运行,会得到144*5000=70万度的高温。这与实际完全不符。或许,太阳表面氢原子的密度很小?参与撞击形成压强与温度的氢原子数量很小?还是太阳表面的系数K 太小?而这些数据应该不会小于地球吧。
那么,什么原因造成了这些矛盾之处呢?(以后再分析)
本人知识有限,现在无法解释,就留给时间慢慢去解答吧。


楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-24 20:05:32 +0800 CST  


10.10.4气温与中微子

10.10.4.1百度:气温
温度(temperature)是表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量,而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点(零点)和测量温度的基本单位。国际单位为热力学温标(K)。目前国际上用得较多的其他温标有华氏温标(°F)、摄氏温标(°C)和国际实用温标。
从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志。温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义。对于个别分子来说,温度是没有意义的。根据某个可观察现象(如水银柱的膨胀),按照几种任意标度之一所测得的冷热程度。
根据某个可观察现象(如水银柱的膨胀),按照几种任意标度之一所测得的冷热程度。温度是物体内分子间平动动能的一种表现形式。分子运动愈快,即温度愈高,物体愈热;分子运动愈慢,即温度愈低,物体愈冷。从分子运动论观点看,温度是物体分子运动平均动能的标志,温度是分子热运动的集体表现,含有统计意义。

气温
大气层中气体的温度是气温,是气象学常用名词。它直接受日射所影响:日射越多,气温越高。中国以摄氏温标(℃)表示。气象部门所说的地面气温,就是指高地面约1.5m处百叶箱中的温度。

地面气温的测量
气象台站用来测量近地面空气温度的主要仪器是装有水银或酒精的玻璃管温度表。因为温度表本身吸收太阳热量的能力比空气大,,晒下指示的读数往往高于它周围空气的实际温度,所以测量近地面空气温度时,通常都把温度表放在离地约1.5m处四面通风的百叶箱里。
以绝对零度作为计算起点的温度。即将水三相点的温度准确定义为273.16K后所得到的温度,过去也曾称为绝对温度。开尔文温度常用符号K表示,其单位为开尔文,定义为水三相点温度的1/273.16。开尔文温度和人们习惯使用的摄氏温度相差一个常数273.15,即=+273.15(是摄氏温度的符号)。

摄氏温标
它的发明者是Anders Celsius(1701-1744),其结冰点是0℃,沸点为99.974℃。 1740年瑞典人摄氏(Celsius)提出在标准大气压下,把冰水混合物的温度规定为0度,水的沸腾温度规定为99.974度。根据水这两个固定温度点来对玻璃水银温度计进行分度。两点间作100等分,每一份称为1摄氏度。记作1℃。摄氏温度已被纳入国际单位制。物理学中摄氏温度表示为t,绝对温度(单位:开尔文)表示为T,摄氏温度的定义是t=T-273.15。摄氏度是表示摄氏温度时代替开尔文的一个专门名称,在数值上1K=1℃。

两者关系
摄氏温度和华氏温度的关系 :T ℉ = 1.8t℃ + 32 (t为摄氏温度数,T为华氏温度数)
摄氏温度和开尔文温度的关系: °K=℃+273.15

10.10.4.2一些地球上的温度纪录
50~60℃:地球现最热温度
由于沙漠地区的云量少,日照强,又缺乏植被覆盖,空气湿度小,因此白天气温上升极快,大部分时间都在30℃以上,中午最热的时候,温度能上升到50℃以上。在北非曾有高达58℃的记录(1922年9月13日的利比亚)。

-70℃:北极最低气温
北极地区年平均气温北极地区年平均气温在-15℃~-20℃之间,比南极年平均气温高25℃,冬季时(1月)极夜期为180天,最低气温在-70℃。低温可预防某些疾病,生活在北极的爱斯基摩人是靠吃海豹肉和海豹油为主,当地人很少有心脏病、心血管、高血压、关节炎等疾病。

-52.3℃:中国最冷气温
在中国有过低于-50℃的地区记录不多。中国内蒙古自治区大兴安岭的矣渡河在1922年1月16日曾观测到-50.1℃的温度,是新中国成立前气温记录中的最低值。新中国成立后,新疆北部的一个气象站在1960年1月20日以-50.7℃的低温首次打破了记录,接着1月21日又以-51.5℃再创全国新记录。中国最北的气象站——黑龙江省漠河气象站1968年12月27日清晨测得了-50.9℃,而在1969年2月13日漠河终于诞生了中国现有气象资料中的极端最低气温记录:-52.3℃。

世界上最不怕冷的花,是出产在中国的雪莲,即使-50℃,也鲜花盛开。

10.10.4.3猜测:地球的大气循环的形成
我们在《9.8.2地球上声音的传播速度由地球的自转速度和半径来确定》分析道:……我们知道:地球上的大气压是由空气分子的运动速度决定的,而空气分子的运动速度与地球的自转分不开。我们以赤道附近的高山为例,假设地球上所有的空气分子一开始速度为0,那么,随着地球的自转,赤道上的高山(就像风扇的叶片一样)将与静止不动的空气分子发生激烈的碰撞,高山将狠狠的撞击所有敢挡路的空气分子,把他们以很高的速度远远的撞飞,甚至连运行速度慢的空气分子也会被追上,最后也一样被撞飞。
这也意味着:地表中,一旦有空气分子低于高山的运行速度,那么,会很快被撞击。结果就是,空气分子的运动速度度只能大于或者等于高山的运动速度即风扇叶片的旋转速度。长年累月的撞击、搅动,其造成的后果:
1)把地球赤道表面的空气分子搅拌成一个巨大的旋转气团。这个旋转气团的宏观整体的速度,就是地球上赤道的自转速度;
2)长期以来,赤道周围的空气分子以大于等于460米/秒的速度,沿地球赤道的切线方向向上运行。这相当于把赤道周围的空气分子不断抛向赤道上方,赤道周围空气分子将大大减少,赤道周围的空气将流向赤道地区。这样,赤道南北边的空气将流向赤道方向,同时,又被不断的向上抛去。赤道附近地区的空气分子,不会真正到达赤道线,它们在距离赤道线一定的位置,就会开始结束纯水平方向运动,转而以垂直方向运动为主水平方向为辅的斜向上运动。这样,赤道线则形成“真空地带”,造成了赤道地区水平方向的“无风”。
同时,这也是发生“厄尔尼诺”事件时,赤道地区多有大雨的原因。这是因为“厄尔尼诺”时期,南太平洋(大西洋)产生了更多的水蒸气,这些多出来的水蒸气流向赤道地区,被源源不断的向上抛去,使得赤道地区上空的水蒸气数量变得更多,水蒸气更容易凝聚成水滴,从而形成更多的大雨。因为地球日蒸发量基本固定,波动范围不大,当水蒸气在赤道凝结变成雨落下,别的地区必然少雨干旱,于是,地球上就出现了“厄尔尼诺”现象。
3)以一定的速度向上抛去的空气分子,这应该就是“对流层”的主要动力之一吧。然而,它的上升高度必定有限。地球上,赤道地区自转半径最大,因此赤道地区空气分子被撞击的速度就最大,其上升高度就最高。纬度越往北极(南极)方向靠近,其自转半径就越小,空气分子被撞击的速度就越低,被撞击后,其上升高度就越低。这就造成了赤道地区上空聚集了大量的空气分子,而越往北(南)的地区,其上空的空气数量越来越少。这样,赤道上空的空气在达到一定的高度后,会沿着水平方向向低纬度地区扩散,形成了“平流层”。
4)平流层的空气,从赤道出发,一直缓慢扩散流向南北极。在南北极附近,从四面八方源源不断扩散而来的空气,进行碰撞、聚集、散落,形成了南北极有“大风”从天而降的气候特点。同时,地球表面的空气也向赤道地区流动。这样,就形成一个完整的大气循环:平流层:空气从赤道流向南北极,地面:空气从南北极流向赤道。经过这样的大气循环,使得地球上空气运行速度基本一致,地球上的空气压强也达到了均衡。
通过分析,我们可以得出,在地球上,地球的大小以及地球的自转速度,决定了空气分子的运行速度,决定了地球的标准大气压强;同时,也决定了声音的传播速度。……


10.10.4.4地球的大气压强与气温受中微子的影响
我们知道。气压是空气分子动能撞击物体产生的,与动能成正比;气温也与空气分子的动能成正比。它们之间的关系:PV/T=K。
在地球大气形成基本的循环流动框架后,地球的大气也就有了气压和气温。
我们能够感觉到的温度,从公式上来看,与空气分子动能的大小成正比。但是,在实际生活中,我们却有着另外的体验:在很多时候,炎热、闷热的夏天,一点风也没有的情况下,此时,空气分子速度相对静止,我们却感到酷热难耐;在冬天,北风呼啸,此时,空气分子速度相对很快,我们却感到北风冷飕飕。
有人解释到:在夏季,人们处于高温环境,周围的热空气向我们传递热量,所以,无风也热;冬季,人们处于低温环境,周围的冷空气吸收我们的热量,风越大,吸收带走的热量越多,人们就感觉越冷。
这个解释,似乎也有道理。但是,这种说法却无法解释:在同样的季节中,白天在烈日下与晚上比较,我们感觉要温暖许多。这个现象说明,除了气体的速度外,阳光的照射也是温度高低的一个重要因素。如果阳光里的中微子数量相对空气分子很小,那么,中微子对于温度的影响应该是微乎其微,而白天与晚上的温度相差很大,说明中微子对温度的影响很大,所以,这也从一个侧面证明:阳光中的中微子数量相对于空气分子的数量应该多很多很多。
那么,中微子是怎样提高了温度呢?

10.10.4.5猜测:体感温度的高低取决于身体细胞内的中微子的数量
温度的高低也是可以定量测定的。测量仪器显示温度的高低取决于空气分子撞击仪器的动能以及空气分子的振动能量,在空气分子速度一定的情况下,其振动能量越大,仪器显示的气温也越高。
我们人体可以明显地感觉到的热量、温度的高低。那么,我们人体是怎样感受到温度的高低呢?
或许,体感温度的高低取决于体表细胞内的中微子的数量。也就是说,体感冷暖取决于体内是否释放、增加中微子。
在夏季,每天进入大气层大量中微子,会促使空气分子做更为剧烈的布朗运动。当高速的空气分子、中微子对人体皮肤的撞击时,会造成皮肤细胞内的一部分分子结构“断裂”,释放出中微子。这些中微子能够短时间吸收周围空气中的中微子的动能,从而快速恢复接近光速,有了动能的中微子,也就有了压力与温度。这时,释放产生的中微子数量多,我们体内吸能潜能就越大,感觉温度就高。另外,在空气分子、中微子对人体皮肤的撞击时,单纯的动能撞击的效果,远远比不上振动撞击的效果,因为有振动的空气分子可以在近距离内反复靠近皮肤进行多次撞击。
在春秋季节,当外界空气分子的撞击能量不足,不能造成皮肤细胞内的一部分分子结构“断裂”,就不能释放出中微子。人体就不会感觉热了。
在冬季,当从南北极吹来速度更低的空气,一方面体内不会因为撞击产生中微子;另一方面,本地的空气中中微子很难支撑其更多的空气分子以更高的速度运行,结果是空气分子数量变多,速度变低。促使空气分子做布朗运动的中微子总体动能会转移到这些新增的空气分子上,速度降低,压强变小。此时,由于身体内外存在压差,体内的中微子会向体外自然扩散,体内的中微子反而减少,我们就会感觉冷。人体的自动调节功能就开始发挥作用,毛孔关闭,我们浑身就起了一层鸡皮疙瘩。
如果这个假设是正确的话,那么,就很容易解释阳光对于气温的作用:阳光照射时带来大量的中微子,这些中微子速度为光速,但是质量较小,面对庞然大物的空气分子,众多的中微子合力撞击,能够增加其振动的振幅,并且还可以把原本容易聚集到一起定向流动的空气分子再次吹向高空,久久不落,长期悬浮在空中,做无规则的布朗运动。这时,我们人体就能感受到更多的悬浮在空中的空气分子的撞击,便产生“温暖”的感觉。没有阳光的照射,也就没有了中微子的大量射入,空气分子由于碰撞而会造成的动能损失,速度会降低,不能在人体内产生中微子,人们就不能感觉到温暖。只会根据体内中微子的流失程度感觉凉爽,甚至冷风刺骨。


10.10.4.6猜测:《伤寒论》的“寒气”是指体外的“低速”中微子
纵观《黄帝内经》、《伤寒论》等古典中医名作,都在讲述着一个“寒气”的作用,一切不舒服、疾病,大多由于“寒气”入侵引起的。那么,“寒气”到底具体指什么呢?它以什么状态无时无刻的存在着呢?
经过前文的分析,我们猜测:“寒气”是指“低速”中微子。浩瀚的宇宙中充满中微子,包括大气层、地球内部各个角落中,也包括人体。
在大气层中存在的中微子,并不是都以光速运行。有相当一部分中微子受到吸力的作用或者在动能损失较大的情况下,会以较低的速度在运行。它们常常充当着二传手的作用,通过碰撞,把一侧中微子的高速度传递给另一侧的中微子,然后,自身继续保持低速运行。这样,从某一段时间来看,其平均速度还是比较高的,似乎没有低速中微子的存在。特别在频繁的撞击情况下,更难判断是否有低速的中微子的存在。这些低速中微子,具备极大的吸热潜能,特别是进入人体这样的一个大火炉,它会迅速吸收人体能量,从而使自身恢复到光速。人体遇到这些中微子,只能失去能量,人们会感觉不舒服。人体内一些“狭窄的通道”进入过多的低速中微子,必然会引起堵塞,引发疼痛。
中微子在人体内与人体外是相通的,是能够相互交流、互换的。在正常情况下,它们处于一种动态的、平衡的对峙状态,谁进谁退取决于各自的压强。当体内中微子压强变大,体内中微子就会越过平衡位置,向外界泄漏;当体内中微子压强变小,外界中微子就会越过平衡位置—体表,“入侵”人体。
上文我们分析、猜测到:人体系统能够感受的冷暖,其本质是中微子出、进人体,从而在人体内形成一定数值。当中微子呈向体外泄漏状态,人体中微子不足就感觉到冷;当高速中微子进入人体状态,人体中微子数量充沛就感觉到热,而低速中微子进入人体,会吸收体内能量,造成局部能量供应不足,个别器官功能发挥失常,人就不舒服,就会生病。只有经过一段时间,体内中微子全部都恢复正常速度,不再吸收能量,人体各项功能才能完全正常运行。
所以,所谓的“寒气入侵”,本质是指人体内中微子不足时外界中微子(特别是低速)入侵人体。
我们常常遇到这样一种情况:当病人发烧时,身体温度可到40度,别人感觉到其身体发烫,但是,他本人却感觉冷的发抖。这个现象用上述观点也很好解释:当病人发烧时,体内分子运动激烈,必然会对体内中微子产生更强的撞击,造成体内中微子的速度变快,其动能增加、压强增大,必然就会向外界泄漏。人体一直在感觉中微子向外泄漏,他就会感觉到冷。
当泄漏量一直大于进入量时,体内的中微子数量就逐步减少,压强逐步下降,直到体内的中微子产生的压强与外界保持一致,体内的中微子不再向外泄漏。这时,体内的中微子就会呈现数量不足状态。人体中微子数量少于正常情况下中微子的数量,人体感觉不舒服,体内也没有足够的中微子去参与肌肉细胞的膨胀而引起的各种运动、活动(无可调用之兵),人们也就会感到“四肢无力”。
当退烧后,人体内中微子速度下降,其动能减少,压强降低,外界的中微子就源源不断的进入人体,直至体内的中微子数量增加,压强增高,与外界压强相平衡。中微子数量以及速度恢复到正常数值的过程,大约需要7天左右吧,所以,感冒发烧后一般7天后才能恢复正常。



10.10.4.7探讨:从微观的角度探讨“春捂秋冻”的合理性
我们常听说:养生要春捂秋冻。这里面有啥道理呢?
现在一般的解释为:冬天即将过去,春天马上就要来到的时候,气温回升。但是,在那几天,往往会有冷空气、冷气流突然来袭,造成气温大幅下降。如果过早的换上春天的衣服,就特别容易感冒。所以,春天要捂,晚几天再换下冬装;秋天,气温逐渐降低,但是,往往会有高温的天气出现。如果早早穿上冬装,一定会热的满头大汗,毛孔大开,寒气趁虚而入,也容易发烧感冒。
通过对“寒气”的分析,我们知道,大气层中充满着中微子,其中有一部分低速中微子,就是老古语所说的“寒气”。北方地区,在冬季,日照时间短,大气层得到的高速中微子数量少,不足以将所有的中微子重新“补满血”,依旧会有大量的低速中微子的存在,寒气日盛。在夏季,日照时间长,大气层得到的高速中微子足够多,可以把几乎全部的中微子都搅合起来以接近光速运行,此时,空气分子在众多高速中微子的碰撞下,剧烈的进行布朗运动,天气炎热。
某一地区大气层的中微子从低速逐步恢复到高速,需要一个很长的过程。在这个过程中,存在着大气对流。某一地区大气由于某种原因,其空气分子数量增加或者运行速度变快,造成该地区气压上升,向四周扩散,能够在短时间内改变当地的气温。就像冬春季、秋冬节交替之时,气温的变化不是呈单向递增或递减的,而是有所反复。虽然气温变化总体趋势是注定的,但是,气温冷暖反复变化数次也是很常见的。
这就告诉我们,春天到来的时候,中微子的速度处于回升期,但是,还远远没达到高速期,大量的“寒气”依然存在,要多穿衣服防止寒气入侵;冬天快来临之际,中微子的速度处于下降期,还未达到到处都是寒气逼人的寒冬,虽然已经产生了部分低速中微子,我们可根据气温变化,逐步添加衣物,不可直接过早的穿上冬装。否则,一旦气温回收,人体体温自动调节功能就开始发挥作用,打开皮肤表层的毛孔,会造成寒气入侵的可能。


10.10.4.8探讨:从微观的角度分析劳逸结合的合理性
上文我们分析了体外中微子(特别是低速中微子)或许就是“寒气”。当人体内中微子数量欠缺、不足时,体外的中微子(包括低速中微子)会源源不断的进入人体。这就是寒气入侵。
寒气入侵会造成局部器官短时间内能量供应不足,影响其功能的发挥。我们要想保持充沛的体力与精神,就应该避免寒气入侵,所以,我们应该避免体内中微子的数量不足。那么,什么情况下会造成体内中微子数量不足呢?显然,体内的中微子形成局部高压向体外泄漏后,就会造成体内中微子数量不足。那么,体内中微子什么情况下会形成高压的状态呢?
1)运动时。中微子聚集形成高压状态,迫使肌肉细胞膨胀,通过杠杆、支点的作用,使人体产生各种各样的运动。此时,运动肌肉附近应该形成中微子不足区;
2)大脑长时间思考、用眼过度时。在头部、眼部会形成中微子不足区;
3)心脏剧烈长时间跳动时。在心脏周边会形成中微子不足区;
这些中微子不足区,有的可以通过器官周边的中微子得到快速补充。当体内中微子不能得到补充时,就有可能从体外补充中微子。
所以,我们应该避免长时间、高强度的单一器官运动或绞尽脑汁地思考,尽量采取动静结合的方法。我们常说的“劳逸结合”就是一种不错的方法,保持脑力劳动与体力劳动的有机配合,不长时间的使用某一部位,均匀的使用、分配体能,使身体各部基本保持中微子的均匀分布,尽量在体内完成中微子的重新分配。确实需要从外界补偿中微子时,也要缓慢的、均匀的进行补充,以保证有足够的时间恢复外来中微子的速度。
《黄帝内经》:……五劳所伤:久视伤血,久卧伤气,久坐伤肉,久立伤骨,九行伤筋,是谓五劳所伤。或许,说的就是这个道理。


10.10.4.9猜测:高山气温降低白雪飘飘的原因
中国幅员辽阔,地大物博。更有高山大海,风景秀丽。在有的山顶上,冷风呼啸,常年积雪不化。那么,为何高山上温度低,长年飘雪呢?
我们知道,温度与压强相同,都与空气的动能成正比。在高山顶上,不仅空气稀薄,而且空气的一部分速度也转化为势能,其速度也有所降低。这样,空气分子具备的动能就大幅下降,对外产生的撞击力也会大幅下降,形成的气压也随着下降。
那么,压强低,温度低,为何就会雪花飘飘呢?
记得有篇文章介绍,在太空船内,通过试验,宇航员们发现,在失重的情况下,小水滴会慢慢聚集,最终会聚集成一个大水滴。这说明,水分子间的吸力还是比较大的,在自由状态下,能够迅速互相吸合到一起。
同样道理,在高山的山顶,分子量大的空气分子,比如CO2、O2、N2都不存在,只有那些分子量小的空气分子,比如H2、H2O等才能大量在高空停留。这些水分子在无外界压力作用下,会保持自由状态,有着快速聚集到一起的趋势。
在山顶,空气稀薄,这也意味着空气分子间距大,中微子在这些空气分子间往返碰撞。显然,稀少的空气分子间很难保留住大量的中微子,而中微子数量越少,其支撑能力也越小,这样,本来速度就变慢的空气分子是剩下一条路,不约而同的异路同归,全都开始慢慢的下坠、下落。在下落的过程中,吸力较大的水分子有可能聚集到一起,在没有其它物质干扰的情况下,越来越多的水分子能够越聚越大,最终大到一定程度,空气分子的浮力难以支撑其在空中悬浮,便在重力的作用下,落到地面。
我们在《10.6.6猜测:水结冰后体积增大1.25倍的原因》分析道:……此时,逐步增加的缔合水分子进一步阻挡了中微子的泄漏,水中逐步增加的中微子产生了更大的压强,推动水的体积的增大,在体积扩大的过程中,使得更多的水分子可以从彼此纵横交错的乱麻状态脱身而出,形成能够自由移动水分子。水分子是极性物体,有的部位吸力大,有的部位吸力小,就类似一个“小磁铁”。这些自由运动的水分子摆脱了束缚后,在自由状态下,可以按照“强强联合”的组合原则,先进行吸力较大的部位吸合,然后在进行吸力小的部位吸合,所有的分子都安照这个原则进行吸合,就像光合作用下的强强联合一样,最终形成一种固定的组合状态---冰(按六方晶系的规则组合起来的)。当温度下降时,水分子的活动范围变得更小,水分子振幅减小,甚至再也不能流动,空间结构固定下来,最终形成了固态的冰。这种有规则搭建支撑起来的立体空间,结构均匀稳定,规模巨大,此时,所有的水分子都不能再以较小的组合体到处乱窜,也不能形成你中有我,我中有你的紧凑聚集状态,因而,固态冰的体积必然是增大的,其密度必然是减小的。……
可见,当越来越多的水分子逐步结合成缔合水分子时,其拦截中微子的作用也会加强,就会必然发生水的体积膨胀,水分子就组成了新的晶系结构,这就是小冰晶。而温度的下降,是个结果的表现,其本质是空气分子速度变低,其动能减少。这时,空气分子的对小冰晶的碰撞或许不足以打碎它们,于是,天空中的雪花和地上的寒霜就按照晶系结构越聚越大,形成了我们可见的雪花和寒霜。
那么,“寒露”又是如何形成的呢?


10.10.4.10猜测:寒露形成的原因
在二十四节气中,有“寒露”这一个节气。在这个节气中,地面上往往凝结着小小的圆圆的露珠。有诗云:可怜九月初三夜,露似珍珠月似弓。那么,露,又是怎样形成的呢?
北方地区的九月,太阳直射位置在向南半球移动,距离北半球越来越远,每天光照时间以及射入地球的中微子的数量也逐步减少,昼夜温差开始变大。白天里大量的水被蒸发到空中,形成空气中大量的水分子。到了夜晚,太阳下山,没有了持续、大量进入的中微子,许多空气分子从大气中降落下来。其中包含大量的水分子,这些水分子落在地表面、树叶、草尖上,在低温的条件下,形成小冰晶。在形成冰晶的同时,由于此时地表气温尚高,空气分子还有一定的高速度,其具有的动能有能力把小冰晶的立体空间结构砸碎,形成更细微的、三三两两的水分子和水分子链,形成被吸力固着在树叶、草尖上的液态水,液态水分子能够彼此相互穿过、相互吸引、相互融合,汇成更大的水滴。这些水滴由大量水链组成,对水滴内向外的中微子起到拦截作用。在中微子向外的压力作用下,水滴鼓起来变成圆圆的球形。这或许就是形成露水的原因吧
当日照时间越来越短,空气中的速度越来越低时,此时,落在树叶、草尖上的水分子形成小冰晶后,空气分子的动能或许不能够将其打碎,小冰晶就越聚越大,最终我们就看到“霜降”。

10.10.4.11猜测:大树底下好乘凉的原因
我们常说:大树底下好乘凉。在炎热的夏季,突然遇到一株大树或树林,遮天蔽日,树下会感到阴凉无比。或许,每个人都遇到这种情况,那么,为何大树下阴凉无比呢?
我们在上文中分析道,体感温度取决于体内是释放、还是产生中微子。大树的巨量的绿叶能够进行光合作用,在《10.3.10光合作用的思考(十)---光合作用的最大特点:捕捉中微子》我们认为绿叶就像一张大网,在空中日夜不停地捕捉中微子。其结果必然会造成大树下中微子数量以及动能的减少,周边中微子可以向大树流动,但是,大树下的中微子动能少(主要因为中微子数量少)是必然的。中微子数量的减少不仅决定了空气分子做布朗运动的振动频率以及振幅的减少,同时,没有了大量中微子的支撑作用,大量空气分子以及尘埃会缓慢落回地面。这时,一方面参与撞击的空气分子数量减少,另一方面,其撞击频率与振幅也减少,就造成了人体内不再被动产生中微子,反而由于树下中微子数量减少会引起体内的中微子会主动向外泄露,人们就感到凉爽。



楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-25 20:55:49 +0800 CST  


10.10.5大树底下好乘凉的启示
中微子在浩瀚的宇宙中无处不在,为生物的繁衍、发育、运动提供能量,也为尘埃、空气分子提供支撑,造成其漂浮在空中。随着工业化的发展,人类向大气中排放物越来越多,除了二氧化碳,还有很多化学物质,甚至有毒物质。这些粉尘、颗粒在中微子的支撑下,也能久久的悬浮在空中。当更多的空气分子、尘埃、颗粒的运行、碰撞受到自身以及中微子撞击而速度变快时,就造成了空气压强和气温的上升,这就是大气变暖的原因吧。
为了我们人类的美好家园,我们应该采取方法,来解决这个问题。
首先,减排升入空气中的物质总量。减排应该不仅仅是二氧化碳,还包括有毒和粉尘、颗粒物质。这些物质不能被光合作用所吸收,将会越积越多。对于二氧化碳,应尽量在未排放到大气层前就进行吸收、固化。这样,空气中做布朗运动的粒子总数量减少了,其产生的温度就会降低。
其次,釜底抽薪,减少中微子的数量,从而进一步减少尘埃、空气分子产生布朗运动的支撑动力,使得一部分尘埃、空气分子在重力的作用下,自动地降落回地面。落回地面的尘埃等物质,通过地面绿地的固化作用,使其不再轻易能够再次回到空中。这样,也能减少一部分
每时每刻,太阳都在向地球辐射大量的中微子。这些中微子在地球会保持在一个基本固定的数量。太多的中微子就会形成更大的压强,就会冲破大气层的阻拦而外泄到太空中。太少了,就会源源不断的进入。正是这些相对数量稳定的中微子,支撑起了空气、尘埃的布朗运动。当空气分子以及尘埃的数量增加时,就会造成参与碰撞的物质增加,就会造成气温的上升。
我们在减排的同时,可以采用釜底抽薪的办法,从减少中微子数量的角度来破解这个问题。当局部地区中微子的数量减少,不再形成支撑作用,尘埃与空气分子就会像水分子自动落回地面形成寒露与霜降一样,或主动下降,或溶解在水滴中被动下降,这样,这些地区就形成了局部的“沉淀池”。在北方地区,夏季大气里的中微子数量要远远高于冬季,因此,夏季温度要高,并且夏季不能形成寒露与霜降的气候。这个例子也能很好的说明减少中微子能达到的效果。
我们在《10.3.10光合作用的思考(十)---光合作用的最大特点:捕捉中微子》分析道:……光合作用的过程:打破原来水分子、二氧化碳分子的结构,形成单独的原子,这些原子重新排列组合,最终形成了大分子葡萄糖。在形成葡萄糖分子过程中,氢原子、氧原子、碳原子的重新相互靠近,就像两块磁铁相互靠近一样,会在原子间形成中微子的聚集体。而这些中微子聚集体的吸收能量的潜能,就是将来葡萄糖释放的能量。也可以这样形容:绿色植物就像一张大网,用来捕捉、固定空气中的自由态中微子……
或许,我们可以充分利用植物的光合作用这一特点,多撒“大网”,减少中微子的数量。我们可以在全国,乃至全球范围内,形成多个多种立体式“沉淀池”。每个城市有城市级的“沉淀池”以树林、公园,高大的绿化带为主体;每个省份有地区级的“沉淀池”,以高山、森林、湖泊为主体。这些沉淀池的作用就是通过吸收、捕捉中微子,减少空气中的中微子的数量的方法,把悬浮于空中的尘埃、一部分二氧化碳等从空中“迫降”下来,减少了空气中的参与碰撞的物质,气温就自然而然降下来了。


10.10.5.1建议:选高树建高林,形成立体中微子捕捉网
我们在前文中,分析了光合作用的作用:绿色植物就像一张大网,用来捕捉、固定空气中的自由态中微子。当我们大量种植绿色植物,在白天利用光合作用大量捕捉太阳辐射的中微子。中微子数量减少,就相当于太阳下山,温度就会下降。
我们在白天就能得到夜晚的凉爽天气。
在原始森林,树木遮天蔽日。我们身处其中,可以感觉到阵阵凉爽,丝毫感觉不到酷日难耐;在多山多树的贵州,年平均温度22度左右;在群山环绕的云南,有四季春天的“春城”昆明。
可见,我们周围不缺少绿色植物降低气温的例子。最明显的例子,我们都能亲身感受到:大树底下好乘凉。
如此,我们就可以从种植绿色植物入手,来改变我们周边的温度。
那么,选用什么样的植物呢?
显然,绿色植物的光合作用越强越好,树木越高越好。树木越高,代表着捕捉中微子的网架设的越高,捕捉中微子的范围就越大,最好选用数百米的大树。
我们在《10.1植物 》中,了解到地球上有很多种植物:……
10.1.7.1陆地最长:白藤
在非洲的热带森林里,生长着参天巨树和奇花异草,也有绊你跌跤的“鬼索”,这就是在大树周围缠绕成无数圈圈的白藤。白藤从根部到顶部,达300米,比世界上最高的桉树还长1倍。白藤长度的最高记录竟达400米。
10.1.7.2最高的树
如果举办世界树木界高度竞赛的话,那只有澳洲的杏仁桉树,才有资格得冠军。
杏仁桉树一般都高达100米,其中有一株高达156米,树干直插云霄,有五十层楼那样高。在人类已测量过的树木中,它是最高的一株。鸟在树顶上歌唱,在树下听起来,就像蚊子的嗡嗡声一样。
这种树基部周围长达30米,树干笔直,向上则明显变细,枝和叶密集生在树的顶端。叶子生得很奇怪,一般的叶是表面朝天,而它是侧面朝天,像挂在树枝上一样,与阳光的投射方向平行。这种古怪的长相是为了适应气候干燥、阳光强烈的环境,减少阳光直射,防止水分过分蒸发。
10.1.7.3望天树
中国著名的云南西双版纳热带密林中,在70年代发现了一种擎天巨树,它那秀美的姿态,高耸挺拔的树干,昂首挺立于万木之上,使人无法仰望见它的树顶,甚至灵敏的测高器在这里也无济于事。因此,人们称它为望天树。当地傣族人民称它为“伞树”。望天树一般可高达60米左右。人们曾对一棵进行测量和分析,发现望天树生长相当快,一棵70岁的望天树,竟高达50多米。个别的甚至高达80米,胸径一般在130厘米左右,最大可达300厘米。
望天树属于龙脑香科,柳安属。柳安属这个家族,共有11名成员,大多居住在东南亚一带。望天树只生长在中国云南,是中国特产的珍稀树种。望天树高大通直,叶互生,有羽状脉,黄色花朵排成圆锥花序,散发出阵阵幽香。其果实坚硬。望天树一般生长在700~1000米的沟谷雨林及山地雨林中,形成独立的群落类型,展示着奇特的自然景观。因此,学术界把它视为热带雨林的标志树种。
望天树材质优良,生长迅速,生产力很高,一棵望天树的主干材积可达10.5,单株年平均生长量0.085,是同林中其它树种的2~3倍。因此是很值得推广的优良树种。同时,它的木材中含有丰富的树胶,花中含有香料油,以及还有许多其它未知成分,尚待我们进一步分析研究和利用。
由于望天树具有如此高的科学价值和经济价值,而它的分布范围又极其狭窄,所以被列为中国的一级保护植物。
望天树还有一个极亲的“孪生兄弟”,名为擎天树。它其实是望天树的变种,也是在70年代于广西发现的。这擎天树的外形与其兄弟极其相似,也异常高大,常达60~65米,光枝下高就有30多米。其材质坚硬、耐腐性强,而且刨切面光洁,纹理美观,具有极高的经济价值和科学研究价值。擎天树仅仅发现生长在广西的弄岗自然保护区,因此同样受到严格的保护。
10.1.7.6体积最大:巨杉
地球上的植物,有的个体非常微小,有的个体却很庞大。像美国加利福尼亚的巨杉,长得又高又胖,是树木中的“巨人”,所以又名世界爷。这种树平均高度在100米左右,其中最高的一棵有142米,直径有12米,树干周长为37米,需要二十来个成年人才能抱住它。它几乎上下一样粗,它已经活了3500年以上了。人们从树干下剖开一个洞,可以通过汽车,或者让4个骑马的人并排走过。即使把树锯倒以后,人们也要用长梯子才能爬到树干上去。
杏仁桉虽然比巨杉高,但它是瘦高个,论体积它没有巨杉那样大,所以巨杉是世界上体积最大的树。地球上再也没有体积比它更大的植物了。
巨杉的经济价值也较大,是枕木、电线杆和建筑上的良好材料。巨杉的木材不易着火,有防火的作用。
10.1.7.7树冠最大--孟加拉榕树
俗话说,“大树底下好乘凉”。你知道什么树可供乘凉的人数最多?这要数孟加拉的一种榕树,它的树冠可以覆盖15亩左右的土地,有一个半足球场那么大。孟加拉榕树不但枝叶茂密,而且它能由树枝向下生根。这些根有的悬挂在半空中,从空气中吸收水分和养料,数以千计,这叫“气根”,又叫气生根。多数气根直达地面,扎入土中,起着吸收养分和支持树枝的作用。直立的气根,活像树干,一棵榕树最多的可有4000多根,从远处望去,像是一片树林。因此,当地人又称这种榕树为“独木林”。据说曾有一支六七千人的军队在一株大榕树下乘过凉。当地人们,还在一棵老的孟加拉榕树下,开办了一个人来人往、熙熙攘攘的市场。世界上再没有比这再大的树冠了。

10.1.7.8最高树篱
在房子、菜园、果园等周围,栽上一圈树木,好像围墙,这叫做树篱, 或叫绿篱。
人们常用花儿美丽的木槿、满身长刺的枸桔、四季常青的女贞以及秋后叶红的三角枫等树种,作为树篱。木槿、枸桔是长不高的灌木,女贞、三角枫虽然能长高,但因栽得紧密,时常修剪,所以一般也只有5~6米高。在英国苏格兰,用山毛榉树作为树篱,这种树修剪以后,仍有25米高,有的高达30米。这是世界上最高的树篱。
10.1.7.12树木中的老寿星:龙血树
俗话说:“人生七十古来稀”,人活到百岁就算长寿了。但是人的年龄比起一些长寿的树木来,简直微不足道。许多树木的寿命都在百年以上。杏树、柿树可以活一百多年。柑、橘、板栗能活到300岁。杉树可活1000岁。南京的一株六朝松已有一千四百年的历史了,但是,它并不算老。曲阜的桧柏还是两千四百年前的老古董呢。台湾省阿里山的红桧,竟有3000多年的历史。这是中国台湾活着的寿命最长的树。中国境内已知的活的最久的树是陕北黄帝陵中主庙前的黄帝手植柏,传说此树是黄帝亲手种下的,经过科学鉴定该树的树龄超过5000年,和古代传说相比较,确实和黄帝处在同一年代。陕西人形容此树:七搂八扎半,疙里疙瘩还不算。而黄帝陵中超过3000年的古柏树有十几棵之多。
最古老的、仍存活的树是生长于美国的狐尾松,有些已经超过4000岁了。巨型红杉可能存活5000~6000年。
世界上最长寿的树,要算非洲西部加那利岛上的一棵龙血树。五百多年前,西班牙人测定它大约有8000至10000岁。这才是世界树木中的老寿星。可惜在1868年的一次风灾中毁掉了,传说龙血树是巨龙与大象交战时流血孜染土地而生,并由此得名。龙血树暗红色的树脂可用做防腐剂,还可做治疗筋骨疼痛的中药。
以上植物,应该就是我们考虑的方向吧。
选用植物的原则,或许应遵循以下的原则吧:
1)尽量选用无病虫害、易成活、易管理的植物;
2)尽量选用高的植物,可以在更高的空间内,形成中微子的捕捉区;
3)长藤类可以用在城市的高楼上,相当于“人工大树”。其根在地上,便于灌溉管理;叶在楼侧面以及楼顶,以利于大面积发挥其光合作用;
4)尽量考虑种植有经济价值的植物;
5)树篱类可以考虑用在城市广场、步行街之类;



10.10.5.2再谈:治理沙漠与海水淡化
沙漠,不仅仅侵占了人类的生活空间,还给人类带来沙尘暴等恶劣天气。沙漠内持续的高温,将很多地区变成了人类的“禁区”。
我们在《10.6.13.5探讨:吐鲁番的火焰山高温的原因》分析道:……
10.6.13.5.1百度 新疆火焰山
新疆的火焰山是吐鲁番最著名的景点。位于吐鲁番盆地的北缘,主要由侏罗纪、白垩纪和第三纪的赤红色砂、砾岩和泥岩组成。当地人称“克孜勒塔格”,意即“红山”。山长100多公里,最宽达10公里。海峰海拔831.7米。火焰山童山秃岭,寸草不生,飞鸟匿踪。每当盛夏,红日当空,赤褐色的山体在烈日照射下,砂岩灼灼闪光,炙热的气流翻滚上升,就像烈焰熊熊,火舌撩天,故又名火焰山。
火焰山是中国最热的地方。夏季最高温度可达47.8度,地表温度最高可达70度以上,是名副其实“中国热极”。
10.6.13.5.2从无电的角度来看:吐鲁番的火焰山高温的原因
新疆的火焰山主要由侏罗纪、白垩纪和第三纪的赤红色砂、砾岩和泥岩组成。而赤红色砂、砾岩和泥岩的主要成分是SiO2。
上文我们分析到,玻璃(SiO2)不是稳定的固态结构,可以看成是流动的。它能够释放出SIO2分子间的中微子,这些中微子一方面在SiO2分子间循环,还有一部分会释放到大气中,大量的砂石会释放出大量的中微子,在没有其它物质吸收的情况下,中微子会被顺利的释放到地面空气中。当正午时,烈日当空,这些中微子会迅速从周边中微子获得接近光得火焰山周边空气压力增加,同时温度上升。而地表处,正是大量中微子集中向大气释放的处所,中微子数量多,必然要向空气中扩散,必然推动空气分子以更高的速度向外运动,空气分子的相互碰撞摩擦,使得地表附近的空气分子平均运动速度提高,所以,地表的温度会格外高。
或许,这就是,火焰山高温的原因吧
……
可见,沙漠之所以高温无比,主要原因在于沙粒中的SiO2能够释放出中微子。空气中,主要集中在地表,增加了大量的中微子,这意味着中微子的搅动能量的增加,空气分子碰撞动能的增加,气温也就升高了。这时,这个区域处于高压状态,会把经过此处的尘埃、颗粒等吹向更高的高空。
要想解决这个问题,还是应该从减少中微子的角度入手。最有效最经济的方法应该是绿化沙漠。在沙漠中种植绿色植物,即可产生经济效益,又可产生更大的环境效益,把广阔的沙漠转变成粉尘等的“沉淀池”。
在沙漠中种植绿色植物,关键要解决水的问题。或许,可以考虑进行海水淡化。我们在前文探讨过海水淡化的问题,海水淡化最关键的问题是加热海水需要大量的能量。我们可以转变思路,继续使用太阳光,提高热效率,减少对能量的高度依赖。
1)大量定做、使用一定规格大小的聚光镜,比如菲涅尔透镜,通过组装,把大量的光聚集到一小块区域,可以马上得到水蒸气(这个方法,是否可以解决冬季黄河凌汛的难题呢?);
2)得到的水蒸气用来预热后续的海水,可以得到50-60度的海水;
这样,我们相当于可以直接加热50-60度的海水,热效率提高了1倍左右。也就是成本降低了1倍。
随着京新高速公路的开通,大规模治理沙漠就越发成为可能。我们可以沿着高速公路铺设输送海水的管路,每间隔几十公里建立海水淡化的平台,平台建立多个储水池,用来储存海水(可通过管路,继续输向下一个平台)、淡化水以及高浓度剩余海水。由于使用多组菲涅尔透镜,可以马上产生淡水,这样,海水淡化装置的规模就不需要太大。每个平台的日均海水淡化能力不少于5000吨。平台高度应该高于本地海拔数十米甚至数百米以上吧,可以保证无动力将淡化水输送到周边沙漠绿化地带。有了这些水源,周边几百平方公里的沙漠就可以进行大规模有效地治理了。这个方法最大的好处在于可以分段建设,逐个建设、开通海水淡化平台(使用三通型结构,可以解决海水在平台处的分流问题),不需要整个管路铺设完毕后才能进行海水淡化。我们可以在建设中发现问题,解决问题,逐步改善海水淡化体系。
或许,将来沙漠地区能够再次成为广袤的森林,成为全国净化空气能力的最大的“沉淀池”,人类的天空也将永远保持蔚蓝。










10.10.5.3探讨:多管齐下,建设森林城市

大树底下好乘凉。
炎热的夏天,酷热难耐,人们纷纷躲进屋里,开着空调,才能感到阵阵凉意。原始森林虽凉爽,但是,我们不可能全都居住在那里。我们还必须聚到一起,进行联劳协作,才能完成更大更难的工作。那么,那些不得不在户外生产的人们呢?怎样改善他们的工作环境呢?怎样即能够把人们聚到一起进行工作,还要能够享受到夏天的凉爽呢?
或许,我们可以考虑建设森林城市。
森林城市,不可能全是参天大树。只是特指城市中有多处可以进入纳凉的处所。我们既然知道、感受到大树底下不仅好乘凉,还可以净化空气。那么,我们在城市中,多打造几处“大树”,不就可以满足人们的需求了吗?
首先,在城市内的山头,深挖坑多填土,尽量种满适宜的高大的植物。公园、植物园内,可以种植大树、高树的地方,可以采用适宜的树木品种,形成城市级高空的“大树”。
其次,在合适的高楼下,栽种适宜的长藤类植物。让这些藤类植物沿墙体爬到楼顶。这样,一座高楼,就变成一颗“参天大树”。
第三、街头广场、步行街、学校操场、马路两旁的公交汽车站点周边等公共场所,利用树篱类植物进行遮挡,或者利用藤类植物建立绿色空中长廊,让人们能够在绿荫、绿色长廊下休息、活动。
第四、一般的楼房、屋顶,只要没有其它特殊用途,都可以爬满合适的藤类植物。这样,可以大大增加了绿化率。可划归社区发动志愿者进行种植、管理。
第五、马路两边,在不影响安全等因素的情况下,尽量采用高树、灌木、草地等分层搭配,进行立体化种植。
第六、城市路面大面积绿化。用以固定住下落的尘埃颗粒,防止尘埃颗粒再次随风而起。可将社区周边一部分绿地划归社区,引导人们人人参与绿化环境。
农村、乡镇地区,更适宜种植大树,更有条件让人们处处看到“大树”。我们相信:通过我们辛勤的劳动,能够努力打造出处处有“大树”可以乘凉的美好环境。让生活中的每一个人,都能感受到夏日的凉爽。


10.10.5.4 探讨:从源头治理污水的方法
所谓的污水,就是水中掺杂了许多的杂质。这些杂质包括有毒化合物、重金属颗粒、油类脂类等等。众多杂质混在在一起,滚转翻腾,久久不沉。
我们上文分析道:尘埃、颗粒等在大气中做布朗运动,最根本的原因是中微子的支撑作用。那么,污水中的杂质也在做布朗运动,其原因是水分子的无规则撞击造成的,那么,水中的中微子在这其中,起到什么作用呢?
我们知道,水中有大量的中微子,这些中微子向外的压强,使得水滴保持球形。相对于空气分子的间距,水分子间距已经很小,水分子间的中微子如果与空气中中微子数量相同,那么,其产生的压强就将是大气压的1600倍。所以,水中的中微子的数量应该低于空气中的中微子的数量。这样,中微子对水中的杂质上做布朗运动的作用效果,将远远低于空气中中微子对尘埃颗粒做布朗运动的作用效果。那么,在水中,如果同样采用减少中微子的方法(比如种植水生植物),得到的效果也远远不及大气降温的效果。另外,水中的沙土等不溶物,经过一段时间的沉淀,就会自动下沉,而那些可溶物,会与水分子紧密结合,相当于重新进行化学反应,生成新的“稳定”组合体,经历很长时间,也不会与水分子自动分离。那么,怎样治理污水呢?
我们在《10.6.10从无电的角度来看:溶解的本质也是一种化学反应》分析道:……
2)分离隔离方式的溶解
这种溶解方式溶剂与溶质分子基本都没改变,改变的是溶剂与溶质的相对位置。溶质分子一个个被扯开,被溶剂分子众星捧月般团团包围,原溶质分子被分离到溶剂分子的汪洋大海中而不能聚在一起。
常温下,水分子是以(H20)2或者(H20)3缔合水分子形式存在的。这说明水分子之间的吸力还是比较大的,它能够依靠吸力形成一条条水链,并通过这条长长的水链来传递远方的拉力。同时,水分子也能够与其他物质相互吸引,在微观层面上,水分子可以凭借较小的个头,挤进其他物质分子间,多个水分子对该物质分子的吸力、撞击力之和或许大于该物质分子间的吸力,这样,多个水分子就可以俘获并簇拥着一个物质分子而去,使该物质不断的减少,最终全部该物质的全部分子都消失水分子的汪洋大海中,这就是溶解过程吧。
……
可见,当众多的水分子簇拥着一个物质分子时,在没有外力的情况下,应该很难把它们分开。或许,只有在水不断减少到很少时,有的溶剂才能从水中析出。
既然要把水中的溶解物质分离出来需要不断的减少水的数量,那么,与其把污水排放到江河湖海中,然后再减少江河湖海的水量,不如我们直接减少受到污染的水,即我们直接治理少量的污水,而不是去治理巨量的江河湖海的水。
治理污水需要能量。借鉴海水淡化的方法,我们是否可以使用大量菲涅尔透镜来加热污水,不断减少水量,初步先把一部分溶质析出?当水量减少到一定量,再采用其它方法集中处理剩下的高浓度的污水。


楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-26 20:07:40 +0800 CST  
终于发完了。
我相信其中有不少正确的观点,能够解决许多问题。希望能对人们有所帮助。
欢迎大伙共同探讨。

还有一些想法,先思考思考。待成熟后,再与大伙共享,请耐心等待。
楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-02-26 20:19:18 +0800 CST  
今天冬至
吃完饺子
开始工作
楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-12-22 20:14:27 +0800 CST  

11力之源

不觉又虚度一年。
我们在探索思考中微子的道路上,充当了抛砖引玉的作用。一路上逢山开道、遇水搭桥,劈荆斩棘,跌跌撞撞。蓦然回首,我们已经偏离现代科学很远很远了。好在感觉前方豁然开朗,各种自然现象都有了自圆其说的解释。我们发现,原来自然现象还可以从如此角度来解释、理解。
闲言少叙,言归正传。有兴趣的朋友,且听我慢慢道来。
以下内容部分来自百度,部分是我们的思考。不能保证其完全正确,只是介绍一下思路的方向、角度和深度。
楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-12-22 20:16:47 +0800 CST  
11.1百度:四种基本的力
四种基本力一般指基本力即自然界的4种基本力:万有引力、电磁相互作用力、弱相互作用力、强相互作用力。基本力的相对强度:若万有引力为1,则弱力为10(25次方)、电磁力为10(36次方)、强力为10(38次方)。
11.1.1简介
长期以来,人们有一种朴素的愿望,世界是统一的,各种基本相互作用应该有统一的起源。许多著名物理学家,例如爱因斯坦、海森堡、泡里(Pauli)等,在晚年致力于统一理论的研究,但是没有取得成功。
麦克斯韦方程统一了电和磁两种相互作用,温伯格(1967年)和萨拉姆(1968年)在格拉肖早期工作的基础上,成功地建立了一个优美的理论,把电磁力和弱相互作用力看做是一个单一的力——电弱力——的不同表现形式,从而把它们统一起来。这模型的成功加深了人类对弱作用和电磁作用本质的认识,也推动人们在规范理论基础上,把各种相互作用力统一起来的努力。 20世纪的物理学有两次大的革命:一次是狭义相对论和广义相对论,它几乎是爱因斯坦一人完成的;另一次是量子理论的建立。经过人们的努力,量子理论与狭义相对论成功地结合成量子场论,这是迄今为止最为成功的理论。
广义相对论也有长足的发展,在小至太阳系,大至整个宇宙范围里,实验观测与理论很好地符合。但在极端条件下,引出了时空奇异,显示了理论自身的不完善。因此量子场论和广义相对论应该在一个更大的理论框架里统一起来。
电磁、弱和强相互作用力的形成是用假设相互交换量子来解释的。但是,引力的形成完全是另一回事,爱因斯坦的广义相对论是用物质影响空间的几何性质来解释引力的。在这一图像中,弥漫在空间中的物质使空间弯曲了,而弯曲的空间决定粒子的运动。人们也可以模仿解释电磁力的方法来解释引力,这时物质交换的量子称为引力子,但这一尝试却遇到了理论上的很多困难。
上个世纪后半叶以来,不少科学家提出了各种大统一理论,希望将四种力用一种理论统一起来,但都遇到这样那样的困难,其中只有弱力和电磁力的统一(称之为电弱力)较为满意。用规范理论统一四种基本相互作用是一种诱人的因素,但是在前进道路上也有可能会遭到失败。也许人们还会寻找新的途径去统一各种基本的相互作用。通过一系列探索、失败、成功,再失败,再成功,不断发现矛盾,解决矛盾,每一次循环都在加深着人类对自然界的认识。


11.1.2事例介绍
阅读后面内容前,希望读者能注意到一点,理论再好,没有设计完善的实验和相关的证明,都不能作为定理,而只能是猜想。
引用一个事例:“1915年11月25日,爱因斯坦把题为“万有引力方程”的论文提交给了柏林的普鲁士科学院,完整地论述了广义相对论。在这篇文章中他不仅解释了天文观测中发现的水星轨道近日点移动之谜,而且还预言:星光经过太阳会发生偏折,偏折角度相当于牛顿理论所预言的数值的两倍。第一次世界大战延误了对这个数值的测定。1919年5月25日的日全食给人们提供了大战后的第一次观测机会。英国人爱丁顿奔赴非洲西海岸的普林西比岛,进行了这一观测。11月6日,汤姆逊在英国皇家学会和皇家天文学会联席会议上郑重宣布:得到证实的是爱因斯坦而不是牛顿所预言的结果。”如果没有这个预言成功的实验,相对论获得承认的时间会推迟。
因此请注意,以下内容是部分人的猜测。将来的科学研究可能证明以下猜测是正确的,猜测提出人也没有说明什么样的可行的实验可以证明自己的猜测。

11.1.3现状与发展
1980年代曾有人宣称发现了‘第五种力’,并一度把它解释为引力在数十米作用范围内的可能变种(实为‘反引力’)。但仔细的实验证明,归因于第五种力的所有效应,在扣除了实验地区地质层密度的变化后,实际上都能用引力来解释。没有证据表明宇宙中还存在四种已知力之外的任何其他力,粒子物理学家的主要目标之一就是用一揽子数学模式解释全部四种力的作用方式(见大统一理论)。
四种力相对强度的差别极为悬殊。如以强力的强度为1单位,则电磁力的强度(正好是强力强度的百分之一),弱力的强度(强力强度的百万分之一),而引力的强度(强力强度的100万亿亿亿亿分之一)。这意味着,比如,两个电子之间的电磁斥力比同样两个电子之间的引力强10(36)倍。引力的微弱如此惊人,致使它在粒子对或几个粒子之间的相互作用中实际上不起任何作用。 但在四种力中人们最先加以科学研究的却是引力,而且艾萨克•牛顿建立了圆满的数学理论来描述它。这是由于引力具有可加性——物质团块中含有的粒子越多,该团块的引力越强。而且引力的作用程非常长,强度的减弱仅仅与到物质团块距离的平方成反比(平方反比律)。太阳的引力很大,因为它含有极大量粒子,而它那极长的作用程能将行星维持在它们的轨道上。
确实,正是电磁力和引力在大小上的差异才使恒星能够那样大。在太阳这类恒星的内部,核子之间的电力总是力图把它们分开,因为所有核子带正电荷,而同性电荷互相排斥。同样,原子外部的电子全都带负电荷,如果你试图把两个原子推到一起,它们总是被它们电子云之间的斥力分开。虽然电磁力也遵守平方反比律,而且原则上作用程也很长,但每个原子的净电荷却等于零,因为电子云的负电荷正好与核的正电荷相互抵消(电子因量子效应而不会落到核中,见量子理论)。所以,即使你把大量原子放到一起,总电荷仍为零,而引力则因原子数量的增多而变大。
一个物质团块一旦拥有多个原子,团块中心的原子受到的引力(它上面的全部原子的重量)将强大到使个别原子核挤到一起,使原子核互相接触,而维持恒星内部高温的核聚变过程得以开始。所以,简单地比较电磁力和引力的强度,就能够预报所有恒星必定含有至个原子核。但情形并非完全如此,因个原子不是集中在一个点,而是扩散到恒星的整个体积中。这对引力来说是个不利因素,它使引力的效率减小了1/3,因为物质团块的体积正比于半径的立方。因此,实际上,引力要能把原子压到一起并引发核聚变,团块应含有大约个原子,因为38是57的2/3。一个拥个氢原子核(记住这个数叫做海因兹汤参数)的物质团块,确实正好是比太阳小一点点的恒星的大小,它的质量大约是太阳质量的85%。 由于量子效应,稍轻一些的恒星是可能存在的,但决不会轻于太阳质量的大约10%。需要这么多质量是为了使恒星足够重,能将两个原子压到一起,使一对核发生聚变——当然,一旦恒星有那么重,它将把其深部的所有原子压到一起并引起很多核聚变。
展示引力微弱程度的另一个例子是苹果从树上落下。苹果的柄是通过原子和分子之间的电磁力维持成一体的,柄只含有很少的分子,却要忍受地球的全部粒子作用在苹果上、试图扯断它的柄并使苹果落到地面的联合引力。
另外两种力,即强核力和弱核力(通常省略‘核’字,直接称之为强力和弱力),不遵守平方反比律,作用程很短,其影响仅及于一个原子核大小的范围。强力直接作用在夸克之间,使它们结合成强子,包括原子核中的质子和中子(重子族的成员)。尽管质子之间的电磁斥力总想把原子核炸开,强力却能从个别核子漏出而影响近旁粒子,从而将质子和中子保持在原子核内。
既然强力比电磁力大约强100倍,那么我们期望当原子核含有100个以上质子时,电磁力将占优势而使原子核不稳定(在这种情况下,电磁力由于所有质子的电荷相等而可加,作用程很短的强力则不可加,而只在相邻的核子之间起作用)。实际上,强子的处境因原子核中存在中子而稍稍轻松些,但最重的一些稳定原子核仍然含有正好超过200个核子,不过其中的质子都不到100个(甚至钚原子核的质子也只有92个)。再说一遍,对两种基本力之间平衡的简单理解,解释了本来可能成为自然界之谜的现象,即稳定元素数量是有限的。
强力的一个独特性质是,在其作用范围内,分开较远的夸克具有较大的强力。一个核子中三个夸克只要彼此相距在大约米以内,就根本不会明显感受到力的作用——它们似乎由与作用范围大致同样长的松紧带连接着。但是,当某个夸克试图运动到离它的同伴超米,‘松紧带’就开始绷紧,把它拉回到原地。它试图运动得越远,绷紧得越厉害,拉它回来的力也越大。夸克要逃离核子,仅当注入极大能量(可能通过与其他粒子碰撞),将松紧带扯断,在断裂处的两边各产生一个由纯能量转换而来的新夸克(见狭义相对论),才有可能。逃离的夸克将与一个新夸克结合,形成一个叫做介子的束缚对,而第二个新夸克则占据它在核子中的地位。
弱力的行为更加不像通常意义下的力,而是引起β衰变过程的一种相互作用。弱力的作用发生在轻子之间和产生轻子的强子衰变过程中。但弱相互作用和电磁相互作用两者能用叫做弱电理论的同一个数学描述统一起来。这个理论把这两种力描绘成单一力的不同方面;将不同力的数目减少到三种是粒子物理学家的重大成功之一,它大概也是建立一个将强力与弱电力统一起来的更完整数学模式的办法。
在经典力学中,粒子之间的力用场方程式描述,并想像一个粒子周围存在对其他粒子施加力的‘力场’。在量子理论中,力(或相互作用)由粒子携带(或传达)。电磁相互作用由光子传达而在带电粒子间交换;弱相互作用由叫做中介矢量玻色子的粒子传达而在轻子间(有些情况下在一个轻子和一个强子之间)交换;强相互作用由胶子传达;引力由引力子传达。有直接证据表明,除引力子外,所有这些力的载体都存在;而且几乎肯定(弦理论也预言了的)引力子确实存在,但引力的极度微弱使得对它们在粒子间交换方式的探测成为不可能。
我们已经知道,引力是一种与时空基本结构紧密关联的普适力,应该视其为基本力。换句话说,我们应该用引力来度量其他东西,而不是用其他东西来度量引力。因此,在绝对意义上来说,引力不是微弱的——它本来就是这样子的。事实上,引力显得如此之微弱一直让理论物理学界感到困惑。
但是科学家们对于在宏观尺度上发生重大作用的万有引力,通过对恒星坍缩后所形成的宇宙黑洞的探索和研究,发现宇宙黑洞具有吞噬一切的能力,而这种力,恰恰是坍缩后的星体内部粒子间的其他三种失效后所表现出来的强大的引力作用的结果。
1928年,钱德拉塞卡从印度来到英国剑桥跟英国天文学家阿瑟•爱丁顿爵士学习。在跟随爱丁顿爵士对宇宙的研究中,钱德拉意识到,不相容原理所能提供的排斥力有一个极限。这意味着,恒星变得足够紧致之时,由不相容原理引起的排斥力就会比引力的作用小。钱德拉计算出;一个大约为太阳质量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力,这一质量被称之为钱德拉极限。
这对大质量恒星的最终归宿具有重大的意义。如果一颗恒星的质量比钱德拉塞卡极限小,它最后会停止收缩并终于变成一颗半径为几千英里和密度为每立方英寸几百吨的“白矮星”。白矮星是它物质中电子之间的不相容原理排斥力所支持的。这些恒星是由中子和质子之间,而不是电子之间的不相容原理排斥力所支持。所以它们被叫做中子星。它们的半径只有10英里左右,密度为每立方英寸几亿吨。
钱德拉指出,不相容原理不能够阻止质量大于钱德拉塞卡极限的恒星发生坍缩。在恒星引力坍缩形成黑洞时,运动会快得多,这样能量被带走的速率就高得多,所以不用太长的时间就会达到不变的状态。随着这区域继续坍缩,只要在几个钟头之内,作用到站在坍缩中的恒星表面的人头上和脚上的引力之差会变得如此之大,以至于再将其撕裂。
在恒星坍缩成黑洞后,粒子之间的作用力包括强相互作用、弱相互作用及电磁作用都不再有效。而原本微弱到几乎可以忽略不计的引力此时变得非常巨大。一切物体都会被黑洞的巨大的引力所拉近吞噬,甚至连光线都无法逃逸出去。
为什么在坍缩的恒星内部及其附近,使原子核和电子结合为原子的电性力、使质子和中子结合构成原子核的弱相互作用力、使夸克组合成质子的强相互作用都不再有效?
钱德拉的开创性工作以及霍金的深入研究表明,坍缩的恒星内部密度增加变成宇宙黑洞后,星体对外部物体的引力增大。虽然我们尚不清楚被黑洞吞噬的光是否在这种情形下已经具有了质量,但宇宙黑洞能够吞噬一切物体的特性却让科学家感到迷惑:是不是宇宙万物统一于能量?由此,科学家提出了有关大一统的一种猜测:即,能量赋予物体内在的和外在的运动能力,四种基本力是同源的,万有引力只是物体表现出来的其所蕴含的其他三种基本力的余力。否则,为何当恒星坍缩后,星体内部粒子之间的作用力失效后,引力便会变得无限大?



楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-12-22 20:17:43 +0800 CST  

11.2电磁力

11.2.1百度:电磁力
电磁力是电荷、电流在电磁场中所受力的总称。也有称载流导体在磁场中受的力为电磁力,而称静止电荷在静电场中受的力为静电力。电磁力是在带电荷的粒子之间引起的力;它是四种基本力中第二强的力。
电工中所关注的电介质在电磁场中受到的有质动力也是电磁力。电机中起主要作用的力通常是磁场作用在铁质电枢上的有质动力,而不是载流导体上受的力。电枢上受的有质动力可以运用虚位移方法由外源供能、场能、机械功的平衡式导出。
中文名 电磁力
别 名 静电力
定 义 电荷电流在电磁场中所受力的总称


电磁力是自然界中的4种基本力之一。
库仑定律和安培实验表明:电荷在电场中受到库仑力;电流在磁场中受到安培力。
运动电荷所受洛伦兹力的方向总是与运动速度垂直,所以洛伦兹力对运动电荷所做的功恒为零。
当电场、磁场同时存在时,运动电荷受到的洛伦兹力即为F=q(E+v×B)
当电荷以体密度ρ分布时, 电磁力的体密度即为f=ρ(E+v×B)
这是经典电动力学的基础。
电介质在电场中因极化出现束缚电荷而受到电场力;磁介质在磁场中因磁化出现分子电流而受到磁力。这些力又称介质力(本质上也都是洛伦兹力)。其中一部分为介质本身所承受的为内应力;另一部分为材料总体上净余的力,称为电磁有质动力。电工中所关注的是有质动力。在电机中通常起主要作用的力是磁场作用在铁质电枢上的有质动力,而不是载电流的导体上受的力。因为导体常置于槽内,槽中的磁通密度很小,载流导体受力很小。在静电场中,假定不存在电滞那样的现象,则一带电体受到的电场力在广义坐标g方向的分量fg与静电场的能量We,有以下关系:保持电场中的各电荷不变的条件下,带电体的受力有某一方向的分量时,则沿该方向的移动必导致电场能量减少。由此可以判断物体的受力方向。当保持电场中各导体电位不变在
在现今工程技术能够实现的条件下,可以产生强磁场和大电流,从而获得强大的磁力,但却难以获得大量的静电荷和强电场以产生强大的静电力。几乎所有的电动机都是靠磁力驱动的。而一些静电仪器、电子管器件、静电除尘装置等,则是以静电力来实现其功能的。




楼主 半卷素书看天下  发布于 2018-12-22 20:18:26 +0800 CST  

楼主:半卷素书看天下

字数:1038503

发表时间:2013-11-01 04:19:00 +0800 CST

更新时间:2019-06-09 14:33:12 +0800 CST

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