能量守恒认识

幻光流星

在物理学上，能量守恒定律被看作是最基本的、最一般的物理定律，动量守恒、机械能守恒、角动量守恒等定律以及热力学、电学、光学、量子力学诸定律都是它的具体表现。能量作为描述物质运动状态的物理量，以功和热量来表示，但作为表现物质运动状态的定律，能量守恒定律却只有质的规定而无量的规定。质的规定是能量不会被创造和消灭，只能从一个物体传递给另一个物体或从一种形态转化为另一种形态。辩证法认为事物都是量和质的对应同一，概莫能外。能量作为自然事物的一个种类，虽说是最基本的类型，仍不能摆脱这种绝对性。那么量的规定是什么？对于这广漠的宇宙，统观人类所知的各种物理量，其中有普遍意义的数值只有一个，就是所谓“宇宙背景辐射”（又称微波背景辐射）2.7Ｋ。作为来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射，它实际应称为空间重力场常数。这种辐射遍布宇宙每一角落，所以具有普遍意义，其他我们不知道还有什么数值可与之相比。宇宙空间大尺度，各向同性的特征是能量守恒的所决定的，惟其守恒才相同，若不守恒则没有各向同性。空间重力场常数2.7Ｋ作为能量守恒的量的标志，要求质的规定与其相对应，这样我们就必须对能量守恒定律重新加以解释。合乎宇宙观测事实的正确说法是：能量不会被创造和消灭，它与一定的空间范围相联系，在以星系为单位的大尺度空间中，它以2.7Ｋ为恒定值。当一定空间范围的能量值超过或低于2.7Ｋ时，物质空间将会膨胀或收缩以保持平衡，这种膨胀或收缩就表现为物质能量的传递和形态的转化。我们知道爱因斯坦相对论的前提之一是光速不变，它的推断是钟慢尺短，实际上时间的放慢和空间的缩小仍是要维持光速不变。一切绝对性都是相通的，或说自然界的各种极限值——物理常数都是我们从不同角度观察同一事物、同一个世界所得到的不同结论而已。把2.7k的能量守恒值变成运动值和时空值就是光速和引力波速。
一般认为宇宙背景辐射起源于热宇宙早期，是宇宙大爆炸的遗迹，这种看法是对宇宙的不了解，也是形而上学的无限观、对立观的表现。如果我们承认物质以空间形态存在，所有的物质怎么可能聚集在一个奇点上，那无限的温度和压力下还有什么能够存在？如果无限高的温度可以降到2.7Ｋ，也会很快降到绝对零度，在0Ｋ下还会有物质运动吗？以一个奇点爆炸而成广漠的宇宙，必应按照热力学的规定其热量从中心向外扩散，怎么可能产生各向同性？天文观测中，人们发现距地球较远的星球和星系红移量较大，按现行解释（虽然它是错的）：远距离的星球和星系运动速度较快，正在离我们远去。我们都知道空间越扩大，热量越分散，温度也越低，所以宇宙边缘的温度应比银河系内低才对，而事实正相反。大爆炸假说最难服人的是不能说明物质凝聚的动力是什么，引发爆炸的原因又是什么，所有流行的解释都与经典力学的牛顿三定律相冲突。其实牛顿的力学三定律正是万有引力定律的具体说明，它说明作用力和反作用力是同时存在的，在宇宙中凡有引力的地方也有斥力存在，二者同时存在同时消失，怎么可能此时只有引力彼时只有斥力？一些非常明显的常识性错误，却被人们拿来到处宣传岂不怪哉！不过，应当肯定的是：大爆炸假说承认了物质空间可以收缩和膨胀，这比爱因斯坦的质量产生的引力导致空间弯曲要有所进步。
爱因斯坦把空间比喻成一张膜，恒星像一个重质量的大球压在薄膜上产生凹陷，行星像一个轻质量的小球在凹陷边沿不得不围绕着恒星转。这个比喻反映了爱因斯坦仍然把空间和时间看成是和物质相脱离的东西，仍未摆脱经典学说的影响。空间重力场理论把物质与能量空间看成一体，认为引力场就是空间重力场(牛顿和爱因斯坦也是这样看的，但没有直接表达出来)，当物质质量达到一定数值时，聚在星球外层的物质必须向真空态演化才能保持该区域能量守恒值，这样大质量的星球因外层物质分裂释放能量而成为恒星。恒星由于自身所在星系的空间位置不同，应重力场和能量守恒定律要求占有一定空间范围，如果在这一范围内恒星的质量不能满足重力场要求，就会有一定数量的行星来作补充。我们说能量守恒虽是在大尺度前提下，但它实际也规定了小尺度重力空间的能量值，不断地按照空间重力场的守恒值调整各自的空间位置，就构成天体的运动，此即“第一推动力”。这个大尺度以星系为单位，而星系内部却是非各向同性的，也就是说是不均衡的。星系核空间密度极大，众多恒星聚集在一起，没有行星存在的空间，只有在螺旋星系核外的一定范围内才可能存在有行星的恒星系统。宇宙中小尺度不均衡正是物质多样性产生的根源，小尺度不均衡与大尺度均衡对应同一构成我们这个神奇的宇宙。但小尺度不均衡也同样要遵循守恒定律，此处的稀疏要以彼处的加大密度相互补充，反之，此处密度增大要以彼处的膨胀相对应，其平均值必须达到空间重力场要求。所以，只有在能量空间守恒才有宇宙各部分的各向同性。
爱因斯坦提出引力导致时空弯曲，并得出一颗恒星射出的光线百亿年后还会再返回出发点的推论，这两个论点都错误地理解了引力。空间重力场理论已指出引力即空间重力，物质根据空间重力场要求按一定密度排列，当光线通过不同的重力场时就会产生折射现象，这如同我们把一支竹筷插入玻璃水杯中所产生的现象一样，是物质密度不同产生的折射，所谓重物吸引并不能使光线弯曲，把物质和时空分割开更是错误。真空是光量子场，是最大的能量空间，一颗恒星射出的光线一旦进入宇宙空间就与量子场同一，根本不可能再返回。从空间重力场理论看，因光无质量而为纯能量，能量多少又表现为空间的大小，能量的变化表现为空间变化，所以光的辐射实际是空间调整的连锁反应，这种反映不会完整地传导回来，因此光线发出并不能返回。我们所接收到的回波，实际是空间调整信号又传导回来，不是原射线的返回。我们接收到的关于某一星球的信息都是该星球空间重力场变化时引起的周围空间变化所传递给我们的，这就是光速不变和引力及光瞬间传递——即时达的本质。
辩证自然观把世界看成是有限的而非无限的，乃天道使然。辩证理性作为客观世界的反映，主观必须服从客观，必须如实地描绘这个世界。能量守恒既以2.7Ｋ为常数，一定数量的物质空间就不能大于或小于这个数值，物质能量以及质量就不可能是无限大或无限小的，这就是辩证自然观为什么只能是有限循环理论而非其他的原因。能量守恒定律是空间重力场论的坚实基础，空间重力场实际就是能量场，空间重力场理论就是能量场理论。有人多次问我，你研究统一场论，搞出个重力场论有何用处？且不谈物质构成和宇宙构成这些大课题，就拿当前的航天热来说，可举两例：
一是航天发射。我们发射航天器都是从地面发射的，为了减少阻力，航天器做得非常紧凑，尽可能小。多国联制的国际空间站是最大的航天器，宇航员的活动空间仍十分狭窄，大部分时间只能坐在靠椅上。这使得航天器密度高、比重大，从空间重力场角度看，这些航天器更适合呆在地面而不是飞向太空。为了让如此重的东西上天，需要耗费大量能源，既使在太空中，太阳能电池所提供的动力也不足以维持轨道运行，仍需携带一定数量的能源以维持运行，这就加大了负荷。如果我们把航天器造得大些、轻些，密度小些，使其更适合于空间重力环境，那我们就能很容易地维持轨道运行。比如我们要建造火星探测器，就可以按火星密度3.9来制造，这样做就可能不必借助其他行星的引力先去绕太阳飞行，而可直接飞向火星。我们探月工程中如按月球密度3.3来建造探测器，它可能非常容易定轨就位。专家们会说航天器造大了就得增加发射动力以克服大气阻力，问题更多。其实人们早已提出过解决方案，即用大型飞机将航天器带到万米以上高空，从空中发射航天器，高空大气阻力仅是地面的十分之一二，比在地面用火箭发射经济得多。按浮力造船得浮力，按能量场造飞船得能量（节省能量等于获得能量），重物在内，轻物在外，大自然自有它的法则。人们一直幻想利用引力来进行太空旅行，当我们了解了引力的奥秘之后就有了这种可能。我们可以设计一套类似缓冲气囊的装置，用于探测低密度的远日行星（也可以用来探测月球），航天器脱离运载火箭后打开气囊，它就会自动拖带探测器飞向目标。到达目的地后再放掉部分气体，探测器就会自动降落目标表面，剩余的气体在落地时仍可起到缓冲作用。它的原理就在于引力场就是重力场。行星作椭圆轨道运动都是大气拖带的结果（大自然把事物都当成整体来看，行星的运动也是整体运动），大气层在无包裹的情况下拖动行星固体部分向远日点运动。航天器加上气囊后，整体密度降低，产生浮力——引力效应，按重力场要求会自动向低密度空间配置，这在我们探测地球以外的空间中用处极大。
航天器做得大、做得轻，需要削减防护层，能保障安全吗？这就引出了第二个问题：太空垃圾。
所谓太空垃圾就是人类发射的航天器及其碎片。关于太空垃圾有许多耸人听闻的传言，有人说太空中的垃圾碎片达40万以上，重达2万吨，严重威胁着人造卫星等航天器的安全。其实人类自1957年前苏联发射第一颗人造卫星以来送上太空的航天器不过四、五千个，总重量不超过三千吨，大部分为金属材料，还有陶瓷、碳纤维等材料，这些材料比重都较大，不可能长期停留在太空中。各航天大国都在监测着这些航天器和太空碎片，已在编号范围内的有8500～9300个，其他更小的、观测不到的碎片不会超过编号数的5倍，也就是说，安全问题实际没有人们想象的那么严重。在碰撞率只有百万分之一的情况下，只要不是需要回收的，我们完全没有必要把航天器都造成装甲车。这样看的道理就在于地球的大气外层属低密度空间，航天器以及上面的各种装置都是比重大的高密度物质，在没有能源动力供应的条件下不可能停留在此，随着动能的减少，那些太空垃圾运行的轨道会逐渐收缩，最后落入大气层，小的完全烧毁，大块的会有些残余落在地表或海洋中，所以不必过虑。
本文称为《能量守恒认识》，也是引力再认识，引力解三篇未及拿出，先抽出部分内容以飨读者，也算抛砖引玉，以期大家对这个问题改换一下思路。