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物理学前沿问题探索
作者:   时间:2007/11/22 10:49:00  来源:论文天下论文网
摘要:从简单的自然规律出发,推导出了宇宙的诞生、万有引力、万有斥力的、物质的结构形式、原子核的放射性、低温超导现象、同位素等之间有着内在的必然的联系。合理的解释了时间的不可逆性、电磁力的产生、太阳系的起源、原子结构、原子核放射性规律、重核元素结构等。其中有许多的新观点和新思维,对拓宽视野,推进物理学的发展很有好处。
关键词:万有引力 万有斥力 宇宙 低温超导 原子结构 同位素 放射性 太阳系的起源


1.万有引力和万有斥力
弹簧振子作往复振动,压缩时, 弹簧产生一个向外伸展的弹力;拉长时, 产生一个向内拉伸的弹力;平衡位置时,弹簧不产生弹力。如同弹簧振子, 对于宇宙, 也具有类似的特性。现代天文学发现, 当今宇宙正好处在“拉伸”的状态, 正在向着要收缩的趋势发展. 既使宇宙今天仍在膨胀, 总有一天, 整个宇宙将会膨胀到终极点后再向内收缩. 这就是为什么现在存在万有引力的原因。
根据对称性原理, 宇宙在特定的条件下会产生万有斥力, 当宇宙收缩且通过其平衡位置(即万有引力和万有斥力的临界点)时, 宇宙中的所有物体就开始相互排斥. 但由于宇宙的巨大惯性, 仍将在其惯性的作用下克服物质间的万有斥力继续收缩, 直到所有宏观宇宙动能转换为物质间的万有斥力为止. 这时宇宙成了原始宇宙蛋,这时宇宙的体积最小。
在这宇宙的整个宏观运动过程中, 宇宙的运动动能和势能(引力势和斥力势)相互转换. 当宇宙收缩到极点时, 宇宙的引力势能释放殆尽, 这时宇宙的万有斥力势能积蓄到最大值, 物质间的万有排斥力达到顶峰, 宇宙瞬时静止. 紧接着宇宙又开始反方向将宇宙万有斥力势能逐步释放转变为宇宙动能, 当达到平衡位置时, 其斥力势能释放完毕, 引力势能开始诞生并发挥作用. 在引力势和斥力势的临界点(即平衡位置)的一瞬间, 宇宙中的物质不受斥力和引力的作用, 这时宇宙的膨胀速度达到最大值, 通过平衡位置后, 宇宙引力势能的逐渐积累, 导致宇宙的膨胀速度缓慢降低. 由于宇宙巨大的惯性作用, 将继续膨胀, 宇宙动能慢慢转变为宇宙引力势能, 当宇宙动能完全转变为引力势能时, 宇宙将停止膨胀, 这时宇宙膨胀体积达到最大, 其引力势能的积累也达到最大, 宇宙将有一个瞬间的静止. 紧接着, 宇宙又在强大的引力势能的作用下开始收缩, 又将其积累的引力势能转变为宇宙动能. 如此往复, 以至无穷.
在宇宙膨胀(或收缩)的不同时期, 万有引力(或斥力)的大小是不相同的, 且呈周期性变化. 宇宙的膨胀(或收缩)的周期对人类来说大得惊人. 人类历史与宇宙运动周期相比, 仅相当于其中的一个极小极小极小的点. 所以人类无法用实验或观察的方法进行验证。
2.宇宙膨胀(或收缩)过程中的时间和时间矢
对于一个假想的处于宇宙外的观察者看来, 在宇宙运动过程中, 时间的流失也是不均匀的, 在引力或斥力较大的空间, 时间过得较快,反之亦然。对处于宇宙中的假想观察者, 其自然生理周期也将随引力或斥力的大小而发生变化, 当其生理周期发生了变化时, 用来测量时间的时钟的运行速度也将发生同样的变化, 所以, 对观察者来说,他并不能发现其生理周期发生了变化. 对宇宙外的观察者来说, 这种变化是十分明显的。
无论宇宙是处于膨胀阶段还是处于收缩阶段,在其阶段内生存的所有物体都不会出现“破镜重圆”的时间倒流现象,宇宙中的时间矢永远是不可逆的,对于生存在其间的生物,始终是由诞生-发育-衰老-死亡进行的,永远不可能逆过来进行,这就是宇宙的时间矢和宇宙中的万物一样,永远不可逆。
宇宙运动的周期是多少? 宇宙膨胀后的最大体积和收缩后的最小体是多少? 宇宙的平衡位置在哪里? 在平衡位置时宇宙运动的最大速度是多少? 宇宙的总的引力势能和斥力势能是多少? 等等一切宇宙学方面的问题有待探讨
如果人们能计算出现今宇宙的总的势能和宇宙的膨胀速度,就可以计算出宇宙的总的机械能。宇宙中的物质从宇宙中心到宇宙边缘. 处于宇宙中不同位置的物质具有不同的动能和势能, 另外, 人类现在所能探测到的宇宙空间仅是宇宙总的空间的很小的一部分, 所以,人类在现代科学技术水平下, 还很难进行这样的计算。既使计算出了宇宙的机械能, 宇宙还具有宇宙内能和场能。
3.原子核的放射性与宇宙的周期性运动


原子核的放射性也可以由宇宙的周期性运动得到圆满的解释.
现今宇宙中, 到处都存在原子核的放射性, 从原子核的内部不断发射出各种粒子和能量. 宇宙在其膨胀的最初时期, 宇宙中的所有物质都聚集在一个相当小的球形体积内, 成为一个巨大的唯一的原始原子核, 也是宇宙中最大的原子核.
由于能量的高度集中, 在聚集在核内的强大的万有斥力作用下, 巨大的原子核难以保持稳定. 在极其短的时间内, 发生了宇宙大爆炸, 这时原子核一分为二, 二分为四, ……, 就这样一直分裂下去, 在刚开始裂变的极短的时间内,核子的链式裂变极其迅速,随着原子核的不断裂变而变小,宇宙的体积也不断增大,极其强大的斥力势能不断得到释放,裂变的剧烈程度也随之慢慢的降低,逐渐演变成形各种不同的原子核。在发生核裂变一个较短的时期内, 所有受斥力能作用而破裂的原子核,其核内蕴含的斥力能远大于核子的结合能,都能自发分裂成小的原子核。
由于核的变小,宇宙的体积不断增大,斥力势能的进一步降低,在这个较短的时间过去后,有少部分破裂后体积较小的原子核,其斥力势能与其核子的结合能大小相比拟或更小时,核停止了自发分裂,暂时处于相对稳定时期,但是,大部分原子核内的斥力势仍十分巨大,原子核的结合能抵挡不了斥力能的作用而自发裂变。再过一段较长的时间,随着原子核的体积的进一步变小,斥力能的进一步释放,越来越多原子核的斥力能小于核的结合能而进入核的稳定时期,暂时不再分裂. 因而就失去了放射性。但有这些核仍具有多次分裂的潜在能力, 有潜在的放射性。
随着时间的推移, 放射性逐渐减弱, 能继续分裂的核越来越少, 当宇宙膨胀到最大时, 仍有极少数核具有放射性. 这就是为什么现在宇宙中仍有数量可观的核具有放射性的原因。
原子核的放射性是相对的, 核在不同的时期具有不同的放射性, 随着宇宙的不断膨胀, 宇宙中物质密度的减小, 温度的降低, 以往某一时期失去了放射性的原子核, 这时又会进入一个新的不稳定时期, 核子又重新活跃起来产生新的放射性. 这是因为, 在不同的时期, 核子的温度和核周围物质的密度下降, 核子外部“抗放射性的背景压力”(简称:抗放射背压)的降低, 使得核子又能克服抗放射背压重新具有放射性. 随着宇宙的进一步膨胀, 宇宙的密度和宇宙背景辐射压力的降低, 在某阶段没有放射性的核子, 过一段时间后, 核子内部的结合力抵抗不住外界背景压力的降低而产生放射性. 经过一次或多次放射后, 核子又进入一个新的相对稳定期,须再经一段时间的相对稳定期, 待外界放射背景压力再一次下降后,又重新活跃起来产生新的放射性。随着宇宙的不断膨胀,抗放射背压的不断降低,核的裂变也将不断的进行下去。
在同一时刻和宇宙中的不同位置, 对于具有相同结构的核,其放射性能也会大不一样. 在宇宙中的某一区域具有放射性的核子, 在宇宙中的另一区域不一定也具有放射性. 但具有放射性的潜力, 待抵抗放射性的背景压力下降到一定程度后, 才能表现出其放射性. 也就是说, 物质是否具有放射性, 要由它所处的宇宙中的位置的抗放射背景压力的高低来定.
在宇宙的整个膨胀过程中, 宇宙中的核子相对地越变越小, 直到宇宙膨胀到最大且开始收缩时, 一些核子仍具有放射性,只有等到宇宙收缩到一定程度, 待抗放射背景压力上升到核子不能放射出粒子为止。
由对称性原理,既然核子在一定时

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