第八章 量子與波 第四節(jié)

第一部分力

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量子理論為什么被稱為量子力學(xué)烹骨,為什么不叫量子聲學(xué)、量子光學(xué)呢展氓?可見量子與力有很大的關(guān)系。力在宇宙中是一種很重要的物質(zhì)遇汞,無(wú)處不在,宇宙中一切運(yùn)動(dòng)及發(fā)展都是在力的作用下產(chǎn)生的空入。人的生長(zhǎng)是由于力的作用,地球的旋轉(zhuǎn)也是力的作用歪赢,不管是微觀世界還是宏觀世界化戳,一切物質(zhì)發(fā)展都與力有很大關(guān)系。力是使物體獲得速度或形變的外因扫尖。

現(xiàn)代科學(xué)研究發(fā)現(xiàn):力是交換某種無(wú)質(zhì)量粒子的結(jié)果,而這種粒子正是量子的體現(xiàn)换怖。所以力是一種量子。

我們對(duì)力的認(rèn)知由來(lái)已久蟀瞧,對(duì)力本質(zhì)的理解卻經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程,盡管力的概念在很久以前就形成了悦污,而今我們對(duì)力本質(zhì)及原理的理解卻還沒(méi)有完全弄透切古時(shí)切端,當(dāng)人們?cè)?/b>推拉物體時(shí),可以直覺(jué)意識(shí)到有一種物質(zhì)模糊存在帆赢,這種物質(zhì)促使被推拉的物體發(fā)生運(yùn)動(dòng)线梗,我們感知系統(tǒng)也能明顯感知到這種物質(zhì)存在,當(dāng)這種物質(zhì)消失掉后物體便停止下來(lái)仪搔,這些都反應(yīng)了力的作用瘾婿。

關(guān)于力烤咧,在中國(guó)很早時(shí)就有文獻(xiàn)記載,《墨經(jīng)》曰:“力煮嫌,形之所由奮也〔ⅲ”就是說(shuō),力是使物體位置發(fā)生變化的原因懦冰≡詈洌可見力在很早的時(shí)候就作為一種物質(zhì)反映在人們的意識(shí)中刷钢。隨后,人們漸漸在生產(chǎn)生活中認(rèn)識(shí)到一些關(guān)于力的特性内地,但是人們從感知到力的屬性再到獲得力嚴(yán)格的科學(xué)定義赋除,卻經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程。

在西方贤重,力的概念最開始出現(xiàn)在哲學(xué)體系中,古希臘宇宙論學(xué)派泰勒斯等人認(rèn)為宇宙中的一切都是有生命的并蝗,能像人體一樣自由運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)正是在力的作用下推動(dòng)的秸妥,力是推動(dòng)萬(wàn)物發(fā)展的源泉。在這種哲學(xué)思想指導(dǎo)下粥惧,不會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的起源命題,也沒(méi)有力的概念突雪。

后來(lái)帕門尼德從邏輯推理提出了運(yùn)動(dòng)并不存在的觀點(diǎn)。他的反對(duì)者提出了運(yùn)動(dòng)的源泉是力咏删,以此來(lái)證明運(yùn)動(dòng)是存在的惹想,這樣就意味著承認(rèn)了“力是因督函,運(yùn)動(dòng)是果”的原始的因果論觀點(diǎn)。

柏拉圖認(rèn)為:力并不是一種物質(zhì)辰狡,而是一種現(xiàn)象,自然之所以賦予運(yùn)動(dòng)的本性宛篇,完全因?yàn)橛幸粋€(gè)隱藏起來(lái)的不朽的精靈在推動(dòng)其發(fā)展。自然界所有力的最后源泉是隱藏著的精靈叫倍,他才是推動(dòng)一切物理活動(dòng)的根源豌鸡,這也是對(duì)你變相的理解涯冠。當(dāng)然,這些解釋也是片面的逼庞,只是看到某些簡(jiǎn)單物體運(yùn)動(dòng)而得出的結(jié)果,并不能真正解釋宇宙中所有由力產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。

柏拉圖的學(xué)生亞里士多德認(rèn)為派任,可以把力看作一種物質(zhì),他能夠從一個(gè)物體發(fā)射到另外一個(gè)物體上掌逛,這種發(fā)射的力本身并不是物質(zhì),而是一種形式豆混,這種形式依附在物體上和物體一起發(fā)射,物質(zhì)不存在這種力也不存在皿伺,也就是說(shuō)力不能獨(dú)立而存在员辩。亞里士多德的觀點(diǎn)認(rèn)為鸵鸥,力的作用只限于相互接觸的物體只有通過(guò)相互接觸才會(huì)產(chǎn)生力的作用妒穴。亞里士多德的這種力的概念完全否定了彼此不接觸而通過(guò)遠(yuǎn)距作用的力的存在,這種對(duì)力的解釋也是不完全的讼油。

在整個(gè)中世紀(jì),關(guān)于力的相關(guān)理論深受古希臘哲學(xué)思想的束縛汁讼,沒(méi)有取得什么進(jìn)展淆攻,人們對(duì)力的理解只限于簡(jiǎn)單的哲學(xué)意義上的認(rèn)知嘿架,并沒(méi)有進(jìn)一步得出對(duì)力本質(zhì)的討論結(jié)果。

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到了伽利略時(shí)代耸彪,人們逐漸認(rèn)識(shí)到力的重要性,并開始把力擺上了研究的舞臺(tái)蝉娜,大量科學(xué)家都投入到對(duì)力的研究中來(lái),盡管研究力的人很多扎唾,但他們?nèi)?/b>沒(méi)有理解到力的內(nèi)涵,對(duì)力沒(méi)有形成完的系統(tǒng)概念胸遇。伽利略本人也通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)對(duì)力做了大量的研究,但他關(guān)于力的解釋仍是模糊的,并沒(méi)有體現(xiàn)出力的真正本質(zhì)倍阐。

真正把力學(xué)體系完成的人是牛頓,牛頓從小熱衷于對(duì)力學(xué)的研究峰搪,他的研究涉及到力的各個(gè)方面,得出的結(jié)果也是最杰出的概耻,所建立的牛頓三大定律是現(xiàn)代力學(xué)的基礎(chǔ)使套,牛頓建立起了比較完善的力學(xué)體系咐蚯,從此人們便生活在牛頓的力學(xué)世界中。

二春锋、力的理解。

力究竟是什么呢期奔?

力是一種物質(zhì),是能量的表現(xiàn)呐萌,是一種能對(duì)其它物質(zhì)產(chǎn)生影響的存在馁痴,本質(zhì)是一種量子肺孤,我們把力也稱之為力量子,簡(jiǎn)稱力赠堵。由力構(gòu)成的能量稱之為動(dòng)能。

力也是一種現(xiàn)象茫叭,這種現(xiàn)象在宇宙中無(wú)處不在酬屉,是支撐宇宙存在的關(guān)鍵因素呐萨,假如宇宙中沒(méi)有力,那宇宙將不復(fù)存在莽囤。

力對(duì)物體的影響主要表現(xiàn)在能引起物質(zhì)能量狀態(tài)及位置的變化,運(yùn)動(dòng)是力的主要表象朽缎,力是運(yùn)動(dòng)的表象源蔚舀。一個(gè)物體的力量子轉(zhuǎn)移到其它物體上,可以說(shuō)對(duì)這個(gè)物體施加了力锨络,也可以說(shuō)另外一個(gè)物體受到了力的作用,在這個(gè)過(guò)程中轉(zhuǎn)移的是力量子羡儿。換句話說(shuō),一個(gè)物體的力量子轉(zhuǎn)移到其他物體上掠归,或者相互之間交換的力量子,說(shuō)明對(duì)其它物體產(chǎn)生了力的作用虏冻。

力的作用及表現(xiàn)主要是使微粒運(yùn)動(dòng)肤粱。運(yùn)動(dòng)是物體受到力的作用時(shí)表現(xiàn)出來(lái)的一種現(xiàn)象厨相,當(dāng)力量子轉(zhuǎn)移到物體上使物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,這時(shí)的力量子可以稱為動(dòng)量子蛮穿。動(dòng)量子是力量子的一種類型,運(yùn)動(dòng)的物體都含有動(dòng)量子践磅,動(dòng)量子構(gòu)成的力单刁,稱之為動(dòng)力羔飞。

力是一種物質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)對(duì)其它物體產(chǎn)生影響的主要特征,任何物體都會(huì)對(duì)其它物體產(chǎn)生影響檐春,都會(huì)表現(xiàn)出來(lái)力的特征。

力在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有方向性喇聊,反方向力量子是力的反量子蹦狂,力時(shí)時(shí)刻刻都在和相應(yīng)的反量子發(fā)生量子效應(yīng)誓篱。

力由量源激發(fā)無(wú)為而產(chǎn)生凯楔,一般情況下由實(shí)子發(fā)出,也可以有其它物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來(lái)摆屯,還受其它量子的控制邻遏,如受溫度的控制,當(dāng)溫度比較高的時(shí)候准验,力比較大,溫度比較低時(shí)力比較小糊饱,宇宙中只要有實(shí)子存在垂寥,就會(huì)有力產(chǎn)生另锋。

力是宇宙中的一種背景,一般情況下力平衡時(shí)表現(xiàn)為無(wú)為夭坪,當(dāng)有質(zhì)子、虛子室梅、量子時(shí)就會(huì)激發(fā)無(wú)為表現(xiàn)出力的現(xiàn)象。如地球的引力量子由地球原子核源源不斷發(fā)出亡鼠,太陽(yáng)的光量子里也含有力量子柜去,磁石原子核也含有大量的力量子拆宛。換句話說(shuō),宇宙處在一個(gè)平靜浑厚,呈基態(tài)的力場(chǎng)中,當(dāng)有實(shí)子時(shí)钳幅,力就會(huì)被激發(fā)出來(lái)而加載在實(shí)子上面物蝙,表現(xiàn)出力的性質(zhì)敢艰。

力在宇宙中以波的形式出現(xiàn),可組成膜钠导、場(chǎng)等。一般情況下宇宙中的力場(chǎng)是平衡的牡属,不表現(xiàn)出任何狀態(tài)票堵,當(dāng)場(chǎng)內(nèi)有其它量子和質(zhì)子時(shí)逮栅,可使力場(chǎng)不平衡會(huì)產(chǎn)生力的現(xiàn)象窗宇。靜止的物體的力是平衡的,強(qiáng)度大小為零军俊,表現(xiàn)為無(wú)為。當(dāng)無(wú)為受某種能量的激發(fā)的時(shí)候捧存,力就會(huì)表現(xiàn)出來(lái),會(huì)對(duì)其它物體產(chǎn)生影響矗蕊。任何物質(zhì)上都有力,往往這些力還不止一種傻咖,相互之間隨時(shí)在發(fā)生量子效應(yīng),這種量子反應(yīng)的結(jié)果表現(xiàn)出物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及存在形式卿操。

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力是量子中的一種虛量子警检,看不見摸不著害淤,思維不能直接感知到,但我們可以從某些表象感知到力量子的存在窥摄。比如從物體的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象中感知到力量子的存在。

靜止的物體和運(yùn)動(dòng)的物體有什么區(qū)別呢崭放?除了他們的狀態(tài)不一樣以外哨苛,運(yùn)動(dòng)的物體上施加了一定強(qiáng)度的力量子币砂,這種量子促使物體的運(yùn)動(dòng),而靜止的物體上卻缺少這種量子决摧,這是靜止物體與運(yùn)動(dòng)物體的區(qū)別所在。

力量子是促使物體運(yùn)動(dòng)的主因掌桩,是物體運(yùn)動(dòng)的源泉边锁。運(yùn)動(dòng)的物體都擁有力量子拘鞋。運(yùn)動(dòng)的物體是都是由有力量子加載在物體上產(chǎn)生的矢门,物體的運(yùn)動(dòng)越快盆色,加載的力量子強(qiáng)度越大。

力量子改變物體的形狀主要是通過(guò)改變?cè)雍说膹?qiáng)力來(lái)達(dá)成的隔躲,同時(shí)使物體的能量發(fā)生變化。力量子在轉(zhuǎn)移過(guò)程中還會(huì)影響其它量子的變化宣旱,這個(gè)過(guò)程中一部分力量子還會(huì)轉(zhuǎn)化為其它量子仅父,如果說(shuō)力量子較大的話浑吟,還可使物體的種類有可能發(fā)生變化。

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