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关于物质运动状态与物质内部状态之间关系的讨论
摘要：一直以来研究物质的运动，都是将物质看成是一个只有质量，而没有体积的质点，但事实上，物质具有一定的体积。将物质看成质点，这样就会忽略物质运动状态与物质内部状态的关系。质量是物质的基本属性，质量的大小是物质的一种基本状态。狭义相对论的质能公式，描述了物质速度与物质质量之间的关系，也就是描述了物质运动状态与物质内部状态之间的关系。由于狭义相对论仍然将物质看成质点，所以质能公式并不能精确细致描述物质运动状态及其变化与物质内部状态及其变化的具体过程。所以要准确描述物质运动状态及其变化与物质内部状态及其变化的具体过程，就必须突破质点的束缚。
关键词：物质运动状态;物理学;物质内部状态
下面我就从两个假设开始讨论物质运动状态与物质内部状态之间的关系。
现代研究表明，能量是一份一份传递的，物理学中将能量的最最基本单元称为能量子。物质具有粒子性，正负电子相遇会湮灭，生成两对以上的光子，而在某种状态下光子会聚合成电子，这说明任何物质粒子，都是由最基本的粒子组成的。事实证明物质是能量的载体，没有物质能量是无法传递的，如光合作用时，植物通过吸收光子来吸收能量。基于以上信息，我们可以做出这样一个假设：能量子是组成物质粒子的最基本单元，即能量子是物质，物质是由能量子组成的，能量和质量是能量子的基本属性。如此，我们可以得出这样一个信息，物质即表现质量特性又表现能量特性，能量的传递也是物质的传递，物质质量变化，必然引起能量的变化，能量的变化必然引起质量的变化，即物质的能量和质量同时变化。
物理研究表明，光在真空中恒以光速传播，而光子又携带着能量子，由此可知，能量子在真空中也恒以光速传播，由此我们可做出另一个假设：能量子在真空中恒以光速传播。
由第一个假设可知，任何物质粒子均是由能量子组成的。由第二个假设我们可以知道虽然能量子组成物质后，被能量子之间的相互作用束缚在一定的体积内，但在物质所在体积内，能量子依然是以光速运动。也就是说从微观角度看所有能量子在一定体积内恒以光速运动，但在宏观层面看便形成了一定体积的物质粒子。
我们先假设一物质粒子处于能量最低状态，当组成物质粒子的能量子的运动方向在同一方向时，粒子不可能稳定存在，此时物质是一束光。所以粒子要稳定存在，组成该粒子的运动方向在各个方向的能量子数目相等，即该粒子的组成结构具有非常好的对称性。将粒子在能量在最低状态下，组成粒子最基本结构的能量子称为：基本能量子。
任何粒子总是会不停的从外界吸收能量，或者不停的向外界辐射能量，所以组成粒子所在体积内，不仅有组成粒子基本结构的能量子，还有游离的以能量存在的能量子。将物质所在体积内除基本能量子之外的能量子称为：游离能量子。将物质所在体积内的所有能量子称为：全部能量子。
由此可得 全部能量子=基本能量子+游离能量子
假设有一粒子，其所含能量子数目为a，以该粒子的质心为原点建立空间直角坐标系，将该粒子所在体积内在各方向运动的能量子按矢量法则分解到坐标轴方向，运动方向在ox方向的能量子数目为x1，运动方向在ox'方向的能量子数目为x2，运动方向在oy方向的能量子数目为y1，运动方向在oy'方向的能量子数目为y2，运动方向在oz方向的能量子数目为z1，运动方向在oz'方向的能量子数目为z2。则有：
X1+x2+y1+y2+z1+z2=a
则在各方向的能量子数目与给该粒子所在体积内的全部能量子数目a之比分别为：;则有： 则在任何一瞬间，在xx'直线上，运动方向在ox方向的能量子数目与全部能量子的比值与运动方向在ox'方向的能量子数目与全部能量子的比值之差为： ，在yy'直线上，运动方向在oy方向的能量子数目与全部能量子的比值与运动方向在oy'方向的能量子数目与全部能量子的比值之差为：;在zz'直线上，运动方向在oz方向的能量子数目与全部能量子的比值与运动方向在oz'方向的能量子数目与全部能量子的比值之差为：。
若该粒子不受外力作用，则该粒子的状态不会发生改变，即任意时刻x1，x2，y1，y2，z1，z2，不会发生改变。
当该粒子受外力作用时，x1，x2，y1，y2，z1，z2，必然发生改变。
一、关于粒子速度与粒子内部状态的讨论
现有一粒子，其不受外力作用，则它的运动状态不会发生改变，此时该粒子做匀速直线运动，设该粒子的速度为v，其运动方向为ox方向，同时又因为不受外力作用，所以在xx'直线上 不变。当该粒子受到外力作用时，力的方向在ox方向上，其运动速度将会发生改变，其内部状态必然发生改变，即xx'直线上 必然发生改变。由于在yy'直线上，以及zz'直线上不受力的作用，所以在这两条直线上的状态不发生改变。所以粒子的运动速度与该粒子内部的状态有必然的联系。粒子内部的状态与粒子的速度是一一对应的关系，则有：v=k k为一定值;
当该粒子是一能量子时，则有α=1，△x=1其速度为光速
c，则有; 得： k=c ，则有： v=k 因为0≤≤1，所以有：0≤v≤c， 当=1即△x=α，且α>1时有v=c=1×c，此时不可能组成质量大于光子的粒子，而是所有能量子形成一束光。而要组成具有稳定结构的粒子，则必须有0<<1，即α>△x>0，此时v=c
因为 ，且在yy'直线上以及zz'直线上速度为0，
即在yy'直线上：
在zz'直线上：
由此可得，y1=y2，z1=z2，c，称为方向速度，
则有
c)=c-c=v。 由以上讨论可以知道这样两个结论：(1)粒子的速度等于粒子的方向速度的矢量和，也等于粒子速度方向 所在直线上的相反两方向的方向速度矢量和; (2)在粒子所在体积内，与粒子速度方向垂直的直线上的相反两方向的方向速度的矢量和为零，令单个能量子的质量记为m0，则该粒子的总质量为m=a×m0，我们将，mx1=x1×m0，mx2=x2×m0，my1=y1×
m0，my2=y2×m0，mz1=z1×m0，mz2=z2×m0称为该粒子的方向质量。则有：mx1 +mx2+my1+my2+mz1+mz2=m
粒子的总质量等于粒子的方向质量之和。
二、粒子的加速度与粒子内部状态变化的关系
在空间直角坐标系中，有一粒子其速度方向在ox方向，根据公式 可知，要改变该粒子的速度只需要改变或或两者同时改变。
给该粒子施加一力的作用F，力的方向与速度的方向相同，力F将改变粒子内部的状态，即改变粒子内部的在力的方向所在直线上的或 或两者都改变。在这里我只讨论弹性力对物质对物质内部状态的改变以及对加速度的影响。 假设有两物体A，B，他们之间有弹性力的作用，即两物体相互碰撞或一物体受到另一物体的拉力。当两物体相互碰撞时，根据力的作用是相互的性质可知，两物体相互碰撞的作用是改变两物体各自受力方向所在直线上的相反两方向的。其被改变的过程有两种可能性，取A为研究对象，设A的初速度为 ，
力的作用时间为;
(1) 将物体中，运动方向与受到的力的方向相反的一部分能量子的运动方向改变为与物体受到的力的方向相同，也就是说物体受到的力改变物体本身的状态。则A物体的末速度为
(2) 物体将其内部，运动方向与其施加给另一物体的力的方向相同的一部分能量子传递给另一物体，传递后运动方向不变，也就是说物体受到的力改变施力物体的状态，则A物体的末速度为：
当两物体之间的作用力是拉力，改变只有第一种情况，第二种情况不可能出现。
对于第一种情况，物体受到的力改变物体本身的状态，与力是改变物体状态的原因相符，对于第二种情况，物体受到的力改变施力物体的状态，与力是改变物体状态的原因不符，所以两物体之间的力是弹性力时，物体状态的改变过程是第一种情况。则A物体的加速度为：
牛顿第二定律的证明
根据经典力学及生活中的事实有：(1)力是改变物体状态的原因，即力是改变物体速度的原因;(2)物体受到的力越大，物体的速度在单位时间里的变化量越大;则有
F=
因为是与单个能量子的基本属性相关的常数，因为质量也是能量子的基本属性，可令=m0，则有k=α×m0=m
m0为单个能量子的质量，m为物质的总质量;
则有
mf为同一直线上相反两方向的方向质量的差值。
由此可知，(1)力的大小是单位时间内被改变运动方向的能量子数目;(2)力的大小是在力的方向所在直线上的方向质量在单位时间内的改变量。
因为
假设物体的总质量不变即α不变，在一定时间t内，F越大，则n越大，α加越大，反之α加越小;假设F一定，在一定时间t内，n也是定值，当物体的总质量越大即α越大时，α加越小，当α越小时，α加越大。
综上所述，当物体受到外力作用时，物体质量越大，其加速度也就越小，即速度变化不明显，物体的速度越难被改变。
因为 则有
mf为同一直线两相反方向的方向质量的差值。
将mfc称为方向动量，由此可知，力的冲量等于方向动量的矢量和。
粒子的速度与粒子的质量及粒子的能量的讨论
有一粒子，其处于能量最低状态，即v1=c=0，现从某个方向向该粒子不停地发射电磁波，假设电磁波能被该粒子全部吸收，被吸收后电磁波所含能量子的运动方向不变，则该粒子的运动速度为： v2=c n≥0因为恒小于1，所以v2恒小于c，该粒子的初始质量为m1=αm0，该粒子吸收辐射之后的质量为m2=(α+n)m0，则△m=m2-m1=(a+n)m0-am0=nm0≥0
由此可知物质吸收外界辐射，质量变大，越多，反之物质向外辐射能量，其质量变小。
当该粒子受到弹性力时，其初速度为v1=c，一定时间t后的末速度为v3=c，根据上文的讨论粒子受到弹性力时，粒子的总质量不发生变化，粒子受力的方向所在直线上相反两方向的方向质量发生改变，即△xm0发生改变。
综上所述，粒子的速度越大，其速度方向的净质量增大，其速度方向的净能量也增大。
三、关于粒子极限速度的讨论
当一粒子受到弹性力时，力的方向在粒子的速度方向上，设其初速度为v1=c，经过一定时间t后的末速度为v2=c，则该粒子的加速度为，
由上式可知， x2-n是该粒子速度的临界条件，当 x2-n>0时，该粒子还能够被加速，当 x2-n<0时，该粒子的稳定结构被破坏，此时粒子将分解为更小的粒子，并释放出大量的能量。
当 x2-n=0所对应的速度是物体的最大速度则有当该粒子达到最大速度时有Ft=2nm0c=2×x2×m0c
可得t=，即将该粒子加速到该粒子的极限速度所用的时t=， 事实上，该粒子在不可能达到这样的速度，当游离能量子全部被改变方向后，粒子就已经达到了极限速度。
综上所述，当粒子不吸收外界辐射的情况下，任何粒子都具有极限速度，当粒子的速度超过极限速度，粒子的稳定结构就会发生破坏，粒子将会分解为更小的粒子，并且释放出大量的能量。
若将分裂后的粒子继续加速，当到达其极限速度后，粒子又会分解，如此往复，直至所有的粒子分解成光子，变成一束光。
质量越大的粒子，其极限速度越小，所以大质量天体其极限速度很小。
航天飞机不可能永远加速下去，当其速度超过一定限度后，机体就会被破坏，四分五裂。
四、引力与物质体积的关系
在引力场中，引力场可以对处在其中物质有力的作用。引力可以作用在组成物质的每个基本粒子上。引力场的作用是将物质所在体积内，运动方向不引力方向的能量子的运动方向改变为引力方向。设处在引力场中的物质所含能量子数目为α，其体积为ν，则该物质的能量子的密度为ρα，设引力场的密度为ρb，当ρα>ρb时，引力场只能对一部分能量子有力的作用，则在任何一瞬间物质所在体积内被引力场改变运动方向的能量子数目为>ρbv，则引力加速度为：
又上式可知，引力加速度与物质的密度有很大的关系，当物质的密度越大时，引力加速度越小，当物质的密度越小时，引力加速度越大。
这也是在绝对真空环境下，密度小的羽毛比密度大的铁块下降得快的根本原因。
根据牛顿第二定律有，
因为
则有 F=mg=m0v ρbc
由上可知，引力的大小与物质的体积有很大的关系，物质的体积越大，其受引力越大，反之越小。
当ρa<ρb时，引力场可以作用在组成物质的每个能量子上，则引力加速度为
由此可知，当ρa<ρb时，处在引力场中的物质将会瞬间被分解成一个个能量子，化成一束光。
在引力场中，物质不能被看做是一个质点，引力也不作用在质心上，要准确描述引力场即引力，就必须考虑物质的密度和体积。
参考文献：
[1] 张操. 关于狭义相对论的修正以及新引力理论的方案[J]. 北京石油化工学院学报. 2006(04)
[2] 黄志洵. 论动体的质量与运动速度的关系[J]. 中国传媒大学学报(自然科学版). 2006(01)
[3] 曹盛林. 狭义相对论与超光速运动[J]. 北京石油化工学院学报. 2002(04)
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