力的本質研究的論文

宇宙物體幾乎沒有孤立存在，總是跟周圍物體不可分割地聯繫在一起，並一起作整體運動。如地球表面物體處於四周能量交換平衡狀態，並跟着地球運動。地球表面物體間通常可以處於交換平衡靜止狀態，要使某一物體移動，就需要對其施力（即交換能量）或能量變換轉化。要使地面物體產生相對地面平動，施以作用力或內能等轉化爲機械能或平動能，速度逐漸增大或作加速運動。當所施作用力與摩擦力平衡或所消耗內能足以抵消摩擦能量，而保持直線勻速平動。實際上地面物體機械轉動也是如此，外加力矩或消耗內能等轉化爲轉動機械運動能量，所加的外力矩或內能等足夠抵消內能等消耗，就能維持轉動。一旦作用力解除或停止提供內能等，就會逐漸停下來，並處於相對靜止平衡狀態。

一、機械交換作用

首先、牛頓力學第三定律的作用與反作用實際上是受力物體與施力物體間能量交換，是受力物體得到動能，並以其它能量交換給施物體的表達式。這正是作用與反作用量值相等、方向相反、作用在不同物體上的本質所在。其次、如果受力物體得到動能，其動能改變量對位移量之比定義爲牛頓力。那麼

F=dE/dl=dm/dl=dm/dt=dp/dt

p=m爲動量。這是牛頓第二定律表達式。還可以擴大爲動能改變量對角移比值定義爲力矩。

M=dE/dθ=dm/dθ=dmrω/dθ=dJω/dt=dN/dt

N=Jω爲角動量J=mr爲轉動慣量,廣義的轉動慣量爲J=kmr。第三、當F等於零時，速度等於零或常數，即保持靜止或勻速直線的慣性運動，爲牛頓第一定律。M等零時，角速度等零或常數，即靜止或勻角速度或rω爲常數的螺旋運動。這裏關鍵問題是能量交換必需有一方得到動能，如果雙方交換能量而沒有任何一方獲得動能又如何呢，它只是不產生機械運動的相互作用或機械平衡狀態。

機械平動或轉動時如果能略去摩擦，那麼其啓動之後就能維持原有運動狀態，即所謂慣性運動。如果在對稱物體轉動軸的一點上施一作用力矩，該轉動物體就會產生進動和章動。如迴旋儀或陀螺在地面轉動時，其重力可分解爲軸上和垂直軸兩個分量，自旋速度與垂直軸分量同向側疊加具有瀰漫趨勢，反向側疊加具有濃縮趨勢，使同向側趨向反向側而產生進動。進動速度又與陀螺自旋存在正反向，使正向側趨向反向側的章動。但章動向反向側同時重力垂直軸分量減少，進動和章動相應減少，等零時，重力要恢復原狀，繼續引起進動和章動，直到這些運動能量全部消耗於摩擦能量上。可見自轉、進動、章動是轉動趨勢或作用的不同方式。

運動的自旋體的核心速度與其自旋兩側速度疊加必存在同向側和反向側，同向側瀰漫趨勢必趨向反向側濃縮趨勢，使運動自旋體沿圓周或圈線或弦運動，甚至環運動。這就是圈體或弦存在的根據，也是三旋運動存在的根源。牛頓力學實際上是宏觀機械力學，實際上是對宏觀物體或機械作“功”，即主要考察能量交換中可產生動能差或受力物體方面運動的一門科學。力可以用動能差或“功”對物體位移比值來定義的。力矩可以用動能差或“功”對角移的比值來定義的。功率即作功效率是動能差或“功”對時間的比值來定義的。機械通常由重力、彈性力、熱膨脹力等作功，改變物體運動狀態或動能值。它受引力趨勢和外力作用原理支配。

能量交換方式不同所形成物體運動方式也不同，最基本的有原子核重粒子間強交換作用，輕粒子間弱交換作用，輕重粒子間電磁交換作用。原子、分子間交換電磁作用（甚至粒子存在小粒子交換作用，它是實物不同物態、化學、生命產生的根本），粒子和實物間交換作用，實物間交換作用，天體和實物間重力作用，天體間萬有引力作用等不同級別交換。牛頓力學研究最多的是實物體間與實物天體間交換作用，並引起受力物體運動狀態變化。這類實物體之間作用主要是重力作用、摩擦作用、彈性（推、拉、壓、舉、碰撞等）作用，可以用牛頓力學描述。宏觀物體或機械是由大量不規則運動的粒子組成的，通常情況處於交換平衡的相對靜止狀態，只有外加作用力下才發生平動或外加力矩下轉動。一旦處於直線平動或轉動運動狀態，若能全部解除所有作用力，那麼就能保持其直線平動或轉動運動，即所謂慣性，如牛頓力學描述。

作用力只是能量交換的兩方面中可以產生動能改變量的一個方面。對於沒有產生動能改變量的交換，不在牛頓力學範圍裏討論。

實物體內分子粒子間交換作用形式不同則構成不同的物態，氣態的粒子實際上是獨立的不規則運動，但通常只受地面重力作用或容器作用而受到運動範圍限制，它跟容器壁交換作用可以對其作功。液體內分子或粒子透過（電磁）場質交換而聯繫成體的。固體內分子或粒子透過更小殼粒或粒子交換聯結成體的。固體或液體可透過加熱或其它辦法氣化，併產生體積膨脹，推動物體運動。分子粒子和實物體交換作用，尤其固體或液體加熱氣化的體積膨脹（包括蒸汽機、內燃機、噴氣機等）引起對物體作用或作功，構成機械動力，可以用熱力學能量轉化（變換）和趨勢描述。

二、場質趨勢作用

實物體是以渦旋運動成形爲基礎的，周圍存在引力場質、磁場質、電場質等。若實物體兩側場質重疊而出現不平衡或不對稱時，就會在場質趨勻平衡趨勢中促使或推動實物體移動，即場質趨勢的作用。如兩渦旋體濃縮質量場質相鄰一側反向重疊具有濃縮狀態，而外側同向重疊具有瀰漫狀態，瀰漫狀態側有向濃縮狀態側趨勢，促使渦旋體向鄰側移動靠近，即相吸。實物體不同側周圍電場質或磁場質重疊出現不平衡，也同樣在平衡趨勢中推動實物體移動，是另兩類場質趨勢作用。

電是粒子（原子核、原子、分子等）破裂時產生的交換不平衡或加速場質狀態的現象，帶電體運動可產生磁環或渦旋環場質狀態的現象，這些帶電磁物體周圍或兩側場質疊加出現不平衡，就會推動此物體運動，即電磁能轉化爲機械運動。反之機械交換作用於某些電磁體也會產生電流或電磁場質。電磁應用於電力和電訊兩大方面，電訊方面主要是透過導線或電磁波來傳遞資訊，如聲音、文字、圖象、數碼等的弱電設備，主要是高頻資訊的傳遞，將音頻重疊在高頻信號上實現資訊傳遞。電力方面主要透過機械能量轉化變換爲電磁能，因爲機械運動難以產生高頻，只能利用低頻高能在導線上傳輸，低頻可以減少輻射，高壓可以減少電流在導線上熱消耗。因此電力主要任務是能量傳輸和能量轉化變換，實現對機械作功或遠距離的能量或功的傳輸。

對於自旋與部分平動週期性變換運動的光量子來說，其總能由週期變換能和直線平動能組成的，並各佔一半。如果光量子在運動途徑上遇到介質表面作用時狀態將是如何？量子只有週期性變換運動和平動運動，沒有固定自旋，因此只能直線平動運動。量子束入射光滑介面(光密介質)，在入射的`前半周內（相當於在地面的陀螺）若外側與速度同向則傾向於平行介面，停留到完全平行時才反射，從而實現反射光的相位和方位調整。同時光滑介面對光量子只有垂直向上作用（與入射相反），而水平方向一樣，因此反射角等於入射角。入射的後半周若外側與中心速度反向則傾向於垂直介面，並停留到收縮成點狀折射到介質中，也起到相位和方位調整作用。同時使量子先入射部分受到介面交換作用產生偏向介面垂線角度，使折射角度小於入射角度。量子多了一項與介質的交換能，量子在介質中速度變慢。可見週期性變換粒子與宏觀物體介面碰撞時，能量交換而維持量子總能量不變性，停留在介面交換時間與動能改變量乘積成常數，起了相位和方位調整作用。

《廣義力》一文指出，一般作用力是能量交換作用，且可產生動能改變量或對外作功方面。但交換方式多種多樣，包含衆多的不引起動能改變量的交換，如原子核重粒子間強交換作用，輕粒子間弱交換作用，重粒子與輕粒子間電磁交換。原子核破裂產生不穩定粒子，在平衡對稱趨勢中衰變（甚至多次衰變）成較穩定粒子或被原子所吸收。萬有引力、重力、電力、磁力等是平衡趨勢作用，分子間場質交換作用、原子核與殼粒間電磁作用、重粒子間強作用、輕子間弱作用等是交換作用，屬於趨向平衡穩定狀態的主動力作用。前面所述摩擦作用力、彈性作用力（推、拉、壓、舉、碰撞）、熱膨脹作用力等屬於破壞平衡穩定狀態的被動力。但不管怎麼樣，它們都要用能量變換、交換、遞傳來描述。

各種同場質重疊所產生的平衡趨勢作用，如引力、磁性、電性、電磁性、強作用、弱作用等。實際上天體、原子、原子核的渦旋濃縮趨勢是建交在前者基礎上進步濃縮，因此後者質量密度要比前者高得多。濃縮使同類的鄰近時，外側同向重疊趨向鄰側反向重疊的相當於吸引力作用，如萬有引力、電磁作用、強作用（附帶弱作用）爲不同層次、級別的濃縮重疊作用。對於運動渦旋體間濃縮趨勢跟其相對運動狀態密切相關的，運動方向與趨勢垂直時，而處於螺線式運動，只有速度足夠大到一定程度，才能維持圓周運動。平衡趨勢使其又處於交換狀態，甚至交換平衡狀態，可見交換是建立在渦旋濃縮重疊作用基礎上平衡趨勢中形成的。渦旋體運動必存在自旋速度與中心速度的正反向，使其沿着圓周或環或弦或圈態等曲線運動。如果渦旋體曲線運動剛好是其與核心體濃縮重疊趨勢等零，即交換平衡狀態時，則處於允許的穩定軌道上運動，並構成穩定的元素原子運動結構狀態，即受交換同步及整數倍原理支配。

三、微觀粒子作用

廣義力的交換同步及整數倍原理應當以相互作用的能量變換或交換來描述更爲合理，而交換涉及交換頻率、強度、成分、速度和平衡程度等到情況。如果交換隻是能量子，而且不只是電磁量子交換，是更廣泛意義的能量子，如介子是強作用交換的能量子。那麼弱作用的應該是比電磁量子更弱小的能量子，如中微子或微子之類粒子交換。但由於至今尚未有觀察中性粒子有效工具，目前很難證實。不過從粒子渦旋形成的，通常具有磁性觀念出發，相信不久將來定會找到磁感應材料或磁敏材料來觀察中性粒子行跡。這類設備發明將跟現代加速器相比美。但不管怎麼樣，交換能量子描述廣義力可能是較佳方案。

微觀粒子與宏觀物體不同完全在於其運動週期性變換和週期性交換作用，不是牛頓力學的宏觀物體靜止和勻速直線運動。因爲宏觀物體是大量不規則粒子運動的重疊，根本體現不了週期性運動狀態。交換本身雖然存在交換頻率、相位、方位、強度、純度（單純程度）等問題，而宏觀交換是由大量粒子間交換組成的，其頻率、相位、方位、強度各式各樣的複雜結合，根本體現不出週期性交換頻率、相位、方位、波動強度的特性。如《質能再論》一文所指出的交換能是總能減去平動能與週期變換能來描述更爲妥當

ΔE=Δhν=mc-hν/2-m/2=mc(1-/c)

質量愈大或速度愈小，交換能或交換頻率愈大愈雜，宏觀物體失去週期變換與交換屬性。

微觀粒子情況則完全不同，除了平動和自旋外，具有明顯的週期性變換運動和週期性交換作用。但又不同於量子只有平動和週期性變換運動，它比量子至少又多了自旋運動和交換作用，而且不同類型的粒子具有不同方式的運動與交換。ΔE包含能量差或交換頻率差或質量乘以速度平方差，那麼粒子愈輕，即質量愈小，交換強度愈弱，正如強（交換）作用、電磁（交換）作用、弱（交換）作用間的關係。強作用產生於重粒子之間交換，質量大交換作用強。弱作用產生於輕粒子之間交換，質量小交換作用弱。電磁作用產生於重輕粒子之間交換作用，質量介於兩者之間。這樣可將三種作用。甚至萬有引力等統一於以濃縮爲主的交換觀念之中，強作用強度設爲1，電磁作用則爲1/137，弱作用則爲10&sup-14。

形成上述強、弱、電磁三類作用統一表達式。強度比值是由強作用公式2πf/hc≈1和弱作用公式2πg/hc，以及電磁作用公式μce/2h=1/137等計算得到的，f、g‘荷’實際上是強、弱交換場質總量，稱爲強、弱交換荷，相當於電荷是電場質總量類似，可以用交換場散度描述。電磁交換是重輕粒子間的交換，又與電場與磁場聯繫起來的公式，比較特殊，但仍跟電荷平方有關，即強、弱場質交換描述參量。如果改寫成相應關係式，則

2πě/hc=μce/2h

ě=μce/4π

其中ě可以看成電磁交換荷或稱電磁交換荷。“荷”爲交換總量，其交換強度總量除以球面積，即單位面積交換量來表示。

參考資料：

1，《物性論-自然學科間交叉理論基礎》陳叔瑄著廈門大學出版社1994年出版

2，《物性理論及其工程技術應用》陳叔瑄著香港天馬圖書有限公司2002年出版

3，《思維工程-人腦智能活動和思維模型》陳叔瑄著福建教育出版社1994年出版