拉格朗日函数取极值的物理学内涵.pdf

《拉格朗日函数取极值的物理学内涵.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《拉格朗日函数取极值的物理学内涵.pdf（110页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、拉格朗日函数取极值的物理学内涵胡良摘要：最小作用量原理的内涵就是泛函拉格朗日函数取极值。关键词：高斯电场定律，高斯磁场定律，法拉第定律，安培-麦克斯韦定律关键词，最小作用量原理，拉格朗日函数，有势系统，0引言最小作用量原理的内涵就是泛函拉格朗日函数取极值。麦克斯韦方程组可由四个积分形式的方程组成，第一个方程，高斯电场定律，电荷可形成电场，穿过闭合曲面的电通量正比于这个曲面包含的电荷量。第二个方程，高斯磁场定律，不存在磁单极子，穿过闭合曲面的磁通量恒等于零；这意味着，闭合曲面包含的磁通量总是零。第三个方程，法拉第定律，变化的磁场可产生电场；穿过曲面（闭合曲线围成的曲面）的磁通量的变化率等于感生电

2、场的环流；第四个方程，安培-麦克斯韦定律，变化的电场也可产生磁场；穿过曲面（闭合曲线围成的曲面）的电通量的变化率及曲面（闭合曲线围成的曲面）包含的电流等于感生磁场的环流。当晶格冷却到一定程度时，就能够产生超导现象。由于，晶格刚性非常大（足够坚硬），完全能够让机械声波（或声子）以行波形式通过（该波动在通过扩散时使晶格变形）。这意味着，所谓的超导电流就是声波传递能量。两 束（或两束以上）光波在空间相遇时，将会相互叠加；导致在某些区域始终变强，而在另一些区域始终变弱，形成稳定的强弱分布的现象。值得注意的是，只有两列光波的频率相同，相位差恒定及振动方向一致的相干光源，才能够产生光的干涉。振动包含有三个

3、要素：幅值，频率及相位；而波是振动形式在空间中的传递。值得注意的是，波具有五个要素：幅值，频率，波长，波速及相位。此外，这三个物理学量（频率，波长及波速）只有两个是独立的（知道任意两个，就可求出第三个）。光在传播过程中，遇到障碍物（或小孔）时，光将偏离直线传播的路径而绕到障碍物后面传播的现象，就称为光的衍射（证明光具有波动性）。物理学的相是指，均一物体的热力学平衡状态（常用强度性质，温度及压强表达）。相变是指，根据温度（T）,压 强（P）的变化而相应发生的相的变化。例如，固 相，到，液相，再到气相的相变。相变的分类（相变的次数）可根据吉布斯自由能的强度变量（温度，压强）的微分量分为一次相变及二

4、次相变。而，强磁性相是指磁性体在外界磁场的作用下，原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。此外，分子场论就是将相互作用的多体问题转化成为处在一种周期场中的单体问题（常用于统计物理，固体物理等研究）。例如，气体与万有引力有关，流体与磁力有关，固体与强力有关。光子的波长越长，则传播衰减越小，并且绕射及透射能力越好；此外，其所能携带的信息量越少，发射也越困难。光子的波长越短，则传播衰减越大，并且绕射及透射能力越差；此外，其所能携带的信息量越多，发射越容易。电磁张量具有反对称性；能动张量（能量-能量张量）具有对称性，每个对称性都会对应一个相应的守恒流，而时空平移所对应的守恒流就是能动张量（体现为守恒律的要

5、求）。光速是光子的内禀属性，就象一个人跑一百米的速度是该人的内禀属性，与参考系无关。氢原子的原子核（质子）的质量并非无穷大，因此，电子并不是围绕固定不动的原子核（质子）转动，而是原子核（质子）及电子围绕着它们的共同质心转动。精细结构常数（a ）是一个无量纲数。精细结构常数表示电子在第一玻尔轨道上的运动速度与真空中光速的比值，热容的内涵是：当一系统由于加给一微小的热量d Q 而温度升高d T 时，d Q/d T 这个量就是该系统的热容。在不发生相变化及化学变化的前提下，系统与环境所交换的热与由此引起的温度变化之比就称为系统的热容。系统与环境交换热的多少与物质种类,状态及物质量及交换的方式有关。温

6、度变化范围也能够影响热容值，例如，使温度变化范围相同，系统所处的始及末状态不同，系统与环境所交换的热值也不相同。显然，由某一温度变化范围内测得的热交换值计算出的热容值，仅是一个平均值，可称为平均热容。热容是系统的广度性质。而 I mo l 物质的热容就称为摩尔热容（C m表示）；单位质量物质的热容就称为比热容固 体（晶体）振动能量对应的热容可称为声子热容；电子运动能量对应的热容可称为电子热容，对大部分固体而言电子热容在常温下可忽略不计；因此，计算一个固体的热容的，主要是求声子的总能量（总能量等于各支能量叠加）。具体来说，就是先计算特定频率振子的震动热容；然后再将所有不同频率的振子的震动热容加起

7、来，从而得到整个固体的晶格震动热容。电荷如何产生电场的高斯定律；磁单极子不存在的高斯磁定律；时变磁场产生电场的法拉第感应定律；电流与时变电场产生磁场的麦克斯韦-安培定律。共形场论（形场论，保 角 场 论，CF T）是研究共形对称之量子场组成的结构。标度变换的内涵是对时空的某一区域进行伸缩变换。对一个物理系统进行标度变换，而改变前后系统的物理量满足简单的倍率关系时，就称该系统具有标度不变性。通常，系统中的物理性质（例如，物理参数）在标度变换下可能会发生变化，仅仅只有一些特殊的系统才具有标度不变性。值得一提的是，具有标度不变性的物理系统通常是没有固有能标的系统。共形变换就是标度变换的一种推广，任何

8、具有标度不变性的理论都具有共形不变性。共形场 论（CF T）就是表达具有共形不变性的场论。经典共形场就是指在共形变换下，其作用量不变的场；量子共形场论就是指在共形变换下，其配分函数不变的场。李群具有的是内禀的射影表示，其出现可由李代数来看，这意味着，无论如何都消去不了中心荷，则射影表示就是内禀属性。中心荷与每个生成元都对易，这意味着，它属于后来这个李代数的中心；这种从没有中心荷到具有中心荷的过程就称为中心扩张。中心扩张的过程也就是量子化的过程。也就是说，物质是由空间荷（或包含有空间荷）及相应的场组成的。EP R 佯谬的内涵，两个自旋为1/2 的粒子（A）及 粒 子（B）构成的一个体系，在一定的

9、时刻后，使 粒 子（A）与 粒 子（B）完全分离（不再相互作用）。当观察者测得粒子（A）自旋的某一分量后，根据角动量守恒，则能确定地预言粒子（B）在相应EP R 佯谬方向上的自旋值。由于测量方向选取的任意性，粒 子（B）自旋在各个方向上的分量应都能确定地预言。根据上述实在性判据，就应当断言粒子（B）自旋在各个方向上的分量同时具有确定的值，都代表物理实在的要素，并且在测量之前就已存在。但是，量子力学却不允许同时确定地预言自旋的所有分量值，所以不能认为它提供了对物理实在的完备描述。如果坚持把量子力学看作是完备的，那就必须认为对粒子（A）的测量可以影响到粒子（B）的状态，从而导致对某种超距作用的承认

10、。宇称守恒（P a r i t y c o n s e r v a t i o n）就是奇偶守恒。奇函数镜像之后还是奇函数，偶函数镜像这后还是偶函数。该不变性就称为宇称守恒。粒子衰变产物的波函数是偶宇称的，那么根据宇称守恒，。粒子的波函数也应该是偶宇称的。而 T 粒子的衰变产物是奇宇称的，所 以 T 粒子的波函数也应该是奇宇称的才对。在粒子衰变起作用的是弱相互作用力；弱相互作用下，宇称是不守恒的；从而，导致同种粒子在弱相互作用下衰变结果，由于镜像变化后产生出了差异，才导致产生了两种不同的衰变结果。流形就是局部具有欧几里得空间性质的空间，是高维空间中曲线，曲面概念的拓展。例如，三维空间中的一个曲

11、面就是一个二维流形；因为其内禀的维度只有二个；一个点在该二维流形上移动只有两个方向的自由度。三维空间（或者二维空间）中的一条曲线都是一个一维流形。假如，一个人拿着光源（例如，电筒）竖直往上照射；同时，该 人（光源）继续向前走；则光的合成速度是多少。光子的信号速度仅仅与光子的内禀属性有关。光子的信号速度是光子的内禀属性，光子具有最大的信号速度（真空中的光速）。值得一提的是，光子具有内禀的横波属性。这意味着，光子的信号速度与光源的运动速度（运动状态）无关；换句话说，光子的内禀信号速度与参考系无关；体现为洛伦兹变换。同样的道理，波 速（介质的信号速度）仅仅与介质内禀属性有关，波 速（介质的信号速度）

12、是介质的内禀属性；这意味着，波 速（介质的信号速度）与波源（声源）的运动速度（运动状态）无关；换句话说，介质的内禀信号速度与参考系无关；体现为洛伦兹变换。值得一提的是，介质具有内禀的纵波属性。例如，如果声波（介质的信号速度）的波源速度足够快，波源的速度就能够超过介质的内禀信号速度（介质中的声波速度）。这就是超音速现象，即，波源的速度超过介质的内禀信号速 度（介质中的声波速度）。也就是说，波源的速度是有可能超过介质的内禀信号速度（声波速度）的；体现为超声速现象。显然，介质的内禀信号速度（介质中的声波速度）与波源运动速度（运动状态）无关。值得注意的是，信号速度（孤立量子体系的内禀属性）与相对速度（

13、与参考系有关）具有完全不同的逻辑。显然，相对速度与参考系有关，体现为伽利略变换。这意味着，声速（介质内禀的信号速度）与 波 源（参考系）运动速度中可以叠加的，体现为相对速度（与参考系有关）。总之，任何信号速度（介质的内禀属性）与波源的运动速度（运动状态）无关。换句话说,任何信号速度（介质的内禀属性）都与波源本身的运动速度无关（运动状态），仅仅只与介质有关。例如，拿着波源（例如，电筒）往前走，光的信号速度与波源（例如，电筒）运动速度（运动状态）无关，体现为洛伦兹变换。但是，光的相对速度与波源（例如，电筒）运动速度（运动状态）有关，体现为伽利略变换；这意味着，光的相对速度与参考系有关。显然，狭义相

14、对论揭示的是，光子的内禀属性与参考系无关，体现为洛伦兹变换。值得一提的是，光子具有内禀的横波属性；介 质（通常情况下）具有内禀的纵波属性。这意味着，光子相对于光源具有相对的横波属性（这点很重要）。没有牛顿，科学会退步200年;没有麦克斯韦，科学会退步2 0 0 年;没有爱因斯坦，科学也会退 步 2 0 0 年。但是，如果没有量子三维常数理论（真正的大统一理论），人类将永远只有刀耕火种式的唯象理论。电子具有内禀自旋属性，并且是量子化的；此外，只有向上方向及向下方向（电子自旋本征态只有方向上的区别，而没有强度的区别）。例如，内禀自旋电子不能在某个方向上转的更快一些；因为。内禀自旋电子的对称性是S

15、U（2）,对应一个二维空间（只有两个基矢）；所 以 自 旋（z 方向）投影只能够有方向的区别，而没有大小的区别。根据量子三维常数理论，内禀自旋电子可表达为：N（-%）*%*-*熠 S ,或，5 （-%*1）*%*（*潦）州。勒让德变换是将一个实变量的实值凸函数的对合变换。勒让德变换在物理学中，有许多应用；例如，从拉格朗日形式导出哈密顿形式；在热力学中，可推导出热力学势。表达某系统的函数关系，f（x）,改为一个新函数，广 ,来表达；其 变 数（p）是，函数,f（x）,的导数，可表达为，p =*之dx这意味着，从，（x,f（x）的x值至U y值的函数，转换为（p j*（p）的f（x）在x点的导数到

16、x点切线y截距的函数。也就是说，函数，为，f（x）,的勒让德变换；可表达为：f*（p）=P *u-f（u）,其中，参数也）属于，函数，r（p）,的参数；而参数（u）满足，胆 梦 幺=0；也就是，求算该表达式关于变数（0 的极值。勒让德变换体现了点与线之间对偶性关系。从另一个角度来看，由于物理学系统内部蕴藏有内禀的数学结构;可通过勒让德变换去量纲，来揭示物理学的内禀结构。换句话说，可通过勒让德变换揭示存在的物理学常数。例如，圆 的 周 长（L）与 直 径（D）的联系，可表达为：T T=L/D,其中，L,圆 的 周 长,量 纲,LA（l）TA（0）；D,圆的直径,量纲，L A（l）T A（0）；n

17、,圆 周 率（常数）,量 纲,LA（0）TA（0）真理是需要重复的，对真理的认识是从量变到质变的。同心圆悖论（车轮悖论）是指，两个同 心 圆（大圆代表车轮，小圆代表车轴），车轮在水平线上滚动一圈之后，该两个圆的底部都会平移相同的距离。同心圆悖论（车轮悖论）的核心逻辑是，小圆是大圆带动的（这意味着，具有相同的角速度）；换句话说，小圆在滚动的同时还发生了平移（平移的距离刚好等于该两个圆的周长之差）。光子是一种规范玻色子；在量子场论中，光子被视为电磁相互作用的媒介子。光子没有静止质量，但光子具有运动质量。此外，光子具有波粒二象性。色散关系是指从因果律出发得出的积分关系式的统称。假设外界对某一物理系统

18、输入信号，作为反应系统将产生输出信号。假如，该系统具有如下属性；第一，内部运动规律并不随时间改变;第二，输入及输出依据因果律方式联系;第三，输出是输入的线性泛函，则可求出该线性泛函的傅里叶变换的解析性质；从而得到可测量间的积分关系式-色散关系。波函数是表达微观系统状态的函数。粒子具有波粒二象性，粒子的位置及动量不可能同时有确 定 值（测不准关系）。波 函 数 是 空 间 及 时 间 的 函 数（复函数），巾=O（X,y,z,t）。假定小就是粒子的概率密度，即，在时刻t,在点（x,y,z）附近单位体积内发现粒子的概率.波函数（巾）体现为概率幅。光子是一种规范玻色子；在量子场论中，光子被视为电磁相

19、互作用的媒介子。光子没有静止质量，但光子具有运动质量。此外，光子具有波粒二象性。二极管是由半导体组成的器件，二极管具有正端子（阳极）及负个端子（阴极），电流只能从阳极向阴极方向进行移动。二极管工作原理（正向导电，反向不导电），晶体二极管是一个由p型半导体及n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧可形成空间电荷层，并且建有自建的电场。当不存在外加电压时，由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流及自建电场引起的漂移电流相等，从而处于电平衡状态。三极管是电流放大器件，具有三个极，分别叫做集电极（C）,基 极（B）及发射极（E）。可分成NPN及PNP两种。天线就是用来发射（或接收）信号的装置；天线能

20、够有效地向空间某特定方向辐射电磁波；天线也能够有效的接收空间某特定方向来的电磁波。对于发射来说，天线将电信号转换成了电磁波（光子）；对于接收来说，天线将电磁波（光子）变成了电信号。天线就是一种变换器。声子模型可解析固体中原子集体振动的方式。原子具有振动频率，但是，在固体内，原子之间具有较强的相互作用，体现为各个原子的振动具有相互影响。声子属于准粒子，并不是真实基本粒子；但是，声子具有类似于粒子的属性。固体中的晶格振动的能量是量子化的（类似于光子），该能量量子就称为声子。声子的引入可更简约地表达物理系统。声子是凝聚态物质中原子（或分子）振动的集体激发（表达晶格振动的准粒子）。为了得到互不影响的振

21、动，将各个原子的振动依据一定方式进行线性叠加，可得到加权平均的振动结构（声子）。热容是一个广度量（广延量），假如，升温是在保持体积不变条件下进行，则该热容就称为等容热容。如果升温是在保持压强不变条件下进行，则该热容称为等压热容。统计物理学（统计力学）是对物质微观结构及微观粒子相互作用的认识；采用概率统计的方法，对由大量粒子组成的宏观物体的属性及宏观规律作出微观解释。统计物理体现了由微观到宏观的桥梁。端的统计意义，端增加原理的微观统计解释，表明统计理论已从平衡态向非平衡态发展。研究大量系统构成的系综在相宇中的分布建立了统计物理。在平衡态统计理论中，对于能量及粒子数固定的孤立系统，可用微正则系综;

22、对于可与大热源交换能量，而粒子数固定的系统，可采用正则系综;对于可与大热源交换能量及粒子的系统，可采用巨正则系综。量子统计与经典统计的研究对象及研究方法类似。而非平衡态统计物理内容较广泛。对处于平衡态附近的系统，研究其趋于平衡的弛豫时间及其与温度的依赖关系;对离平衡不太远，维持温度差，浓度差及电势差等而经历各种输运过程的系统，研究其各种线性输运系数。此外，弛豫，输运及涨落是平衡态附近的主要非平衡过程。相变就是物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理及化学性质等完全相同，而与其它部分具有明显分界面的均匀部分就称为相。与固体，液体及气体等相对应，物质有固相，液相及气相等。相变就是物质系统不

23、同相之间的相互转变；相变揭示了有序及无序两种倾向相互竞争的结果。物质不同相之间的相互转变，就称为相变（物态变化）。在物质形态的互相转换过程中，通常需要有热量的吸入（或放出）。物质三种状态的区别在于它们分子相互之间的距离；分子之间相互作用力的大小与热运动的方式不同。在适当的条件下，物体能从一种状态转变为另一种状态；而其转换过程是从量变到质变的。电动力学（electrodynamics）是关于电磁现象的经典动力学理论。主要研究电磁场的属性，运动规律及电磁场与带电物质的相互作用。电动力学阐述了电磁场（光子）与物质相互作用的定律。电动力学中是解释电磁现象规律的理论（麦克斯韦方程组）。处理有媒质的电磁问

24、题时，需要将麦克斯韦方程组及媒质的本构方程联立起来求解。在牛顿力学中，力只能是作用于物体连线上的吸引力（或排斥力）。而电动力学解释了磁的横向效应（或电流所引起的涡流磁场），从而揭示了场的内涵。电子伏特（electron v o lt,符号，eV）是能量单位。代表一个电子（带电量L6xlOC的负电荷）经过1伏特的电位差加速后所获得的动能。电子伏特与SI制的能量单位焦耳（J）的具有换算关系。例如，一个电子及一个正电子子（电子的反粒子），都具有能量，碰撞湮灭可产生二倍电子的能量。伏特是电势（电压单位），电子伏特是能量单位。一个电子电荷的单位（库仑）在电场中改变1伏特所对应的电势能（动能）变化就是le

25、V。伏 特（电压单位），量 纲,*LA（l）TA（-2）；电势能，量 纲,*LA（l）TA（-2）LA（1）TA（O）经典力学由牛顿，拉格朗日等创立；电动力学由麦克斯韦，爱因斯坦等创立；量子力学由玻尔，薛定谓等创立；统计力学由玻尔兹曼等创立；最小作用量原理来源于费马原理。而量子三维常数理论（真正的大统一理论）的底层逻辑就是解析了什么是光子。光子相互碰撞形成其它基本粒子，再由基本粒子（光子，电子，质子及中子等）构成原子及分子等。冲量（impulse）内涵，物体所受合外力的冲量等于它的动量的增量（末动量减去初动量）。动量是状态量，而冲量是一个过程量。一个恒力的冲量指的是这个力与其作用时间的乘积。冲

26、量表达了对质点作用一段时间的积累效应的物 理 量（改变质点运动状态的原因）。冲量的量纲与动量相同，一个随时间改变的力对一个物体的冲量是指该力的作用对时间的积累 效 果（力对时间的积分）。导体的电阻（R）与导体的长度（L）及导体的电阻率（p）成正比，而与导体的横截面积成反比。从物理学角度来看，因为电场存在有电势差，才能导致有电荷的移动；因此，电压就是产生电流的原因。对于电路来说，有电压，不一定会有电流；例如，电路没有形成通路，则无法产生电流。但是，有电流就表明，电路已形成通路；因此，有电流则一定会有电压。准粒子是一种量子能，它存在于一个晶体点阵（或其它相互作用的粒子系统）中。首先引入准粒子概念是

27、在流体量子理论中；这也是固体量子理论的概念，已发展成为元激发物 理。在固体物理中，由于各原子之间的相互作用很强，直接从原子系统出发应用独立粒子统计法求解系统热力学量非常困难。如果把固体中N个原子的3N个振动自由度转换成3N个近似独立的简谐振动，并将该简谐振动的激发量子视为一种准粒子（声子），就可将有强相互作用的原子系统简化成为准粒子系统（理想气体）。系统的固有频率（自然频率，natural frequency）仅与该系统的固有特性有关（例如，质量,形状及材质等）；固有频率对应的周期就称为固有周期。物体做自由振动时，其位移随时间按 正 弦（或余弦）规律变化；值得到注意是，振动频率与初始条件无关，

28、物体做自由振动（简谐振动）时，其位移随时间按正弦规律变化。简谐振动的振幅及初相位与振动的初始条件有关，而振动的周期（或频率）与初始条件无关，仅与系统的固有特性有关。共振频率是指一物理系统在特定频率（或波长）下，比其他频率（或波长）以更大的振幅做振动的情形;该特定频率（或波长）就称为共振频率（或共振波长）。在共振频率（或共振波长）下，较小的周期振动就可产生相当大的振动（因为系统储存了动能）。共振频率（或共振波长）与系统固有频率（固的波长）相同。对于一个系统来说，具有多个共振频率（或共振波长）。振动的表现形式是位移（与能量有关）。共振可使外界力直接作用于分子，原子层次等，并且不断的吸收能量，从而使

29、其发生小范围的剧烈位移。如果，外界的频率与固有频率不一致，则外力的作用对象就是整个物体；外界的频率与固有频率一致，则作用对象就直接变成了一个个的原子（或分子等），共振将破坏了粒子之间的联系，导致整个系统瞬间崩溃。例如，对于钟摆来说，如果外力的频率与钟摆的固有频率相同，则该钟摆就会不断的吸收外界的能量。外界能量每一次都会被钟摆完全吸收，并且钟摆又不向外界输出任何能量，导致钟摆本身所具有的能量将会急剧增加。如果外力的频率与钟摆不一致,则钟摆上一次吸收的能量,在下一次就可能就被外力抵消掉,从使钟摆本身所具有的能量总是保持在一个波动水平（峰值不会太高，能量在反复的吸收，散失）。共振的过程类似于正反馈过

30、程；在短时间内，可使系统剧烈膨胀（例如，湍流）。任何一个孤立量子体系都具有内禀的固有时间（相当于固有的频率），当外界的频率与该孤立量子体系内禀的固有频率相同时，就会导致该孤立量子体系崩溃。第一，电荷对称：例如，电子可表达为：（-/*左）9*乙；正电子可表达为：（+/*左）*。2*%。显然，两者相互之间是电荷对称的。第二，宇称对称，例如，内禀左自旋电子可表达为：（-4*%）*加 T*C*4沟。内禀右自旋电子可表达为：K-Vp*）*加1*C*暇 。显然，两者相互之间是宇称对称的。第三，时间反演对称性例如，光子，（/*/）*。2*4=（5*4）*。2*/=；在时间向前运行的时钟。例如，光子，（%*/

31、）*2=（%*4）*（/）=_（+；）*C在时间向后运行的时钟。C,P,T分别指电荷，宇称及时间反演对称性。电荷体现为正负电荷及负电荷；宇称体现为镜像 对 称（左手及右手），；时间反演就是时间回到过去。CPT联合对称就是物理系统中的正电荷与负电荷交换，左手与右手交换，同时，在时间上倒着演算回去；则，该物理系统运动方程与之前的物理系统运动方程是完全相同的（对称性要求运动方程保持不变）。电荷共桅（C）：该对称性涉及用反物质对应物来替换系统中的每个粒子。每个带电粒子对其相对应的反粒子都具有相反的电荷（例如，电荷）。宇称，又称为奇偶性（P）:该对称性涉及用其镜像副本可替换每个粒子，相互作用及衰变。时间

32、反转对称性（T）：该对称性要求影响粒子相互作用的物理定律，在时间向前运行还是向后运行时钟，其运行方式都完全相同。理性力学来源于分析力学，固体力学，流体力学，热力学及连续介质力学等力学分支，并同这些力学分支组合，提出了理性弹性力学，理性热力学及理性连续介质力学等理性力学的新分支。理性力学就是从特殊到一般，然后再从一般到特殊地发展着。此外，理性力学还同数学，物理学等其它学科密切相关。物理学的底层逻辑就是量子三维常数理论。如果宇宙是均匀的，大爆炸理论可能成立。但是，宇宙是核式结构，并且是无穷大的；这意味着，宇宙并不是均匀的。月亮围绕地球转，光子从月亮到地球体现为蓝移（万有引力导致的光子蓝移）；地球围

33、绕太阳转，光子从地球到太阳体现为蓝移（万有引力导致的光子蓝移）；太阳围绕银河系中心转，光子从太阳银河系中心体现为蓝移（万有引力导致的光子蓝移）；，依此类推，体现为核式结构。将以上过程反过来，辐射的光子就体现为红移（引力红移）。所有的物质总是围绕共同的质心旋转；这也意味着，宇宙具有核式结构。换句话说，宇宙是无穷大的，具有核式结构（围绕共同的质心旋转运动）；这意味着，观测到的红移属于引力红移；也意味着，宇宙不是均匀的；越靠近共同的质心，质量越大。对于物理学来说，在一定边界条件下，观测数据（实验数据）可以重复，就是物理学的唯象理论。在任何条件下，观测数据（实验数据）都可以重复，就是物理学定理。量子三

34、维常数理论就是物理学的第一定理（底层逻辑）。值得注意的是，整个宇宙（宇宙是无穷大的）的物质具有平均密度，整个宇宙的能量也具有平均能量密度。元素都具有属于本身的光谱，从遥远的恒星辐射来的光子到达地球，体现为红移；该红移本质就是万有引力红移；而不是该恒星远离地球的速度导致的红移。因为，绝大部分恒星所处的位置都比地球更靠近核式结构的中心。宇宙不是均匀的，体现为核式结构；这意味越靠近宇宙核式结构的中心，质量越大；导致地球观测到的光子红移越明显（引力红移）。在流场中的任何一条流线上，可将流线分为极小的多个等份单元；而每一小段流体单元向前流动体现为该单元上作用具有一个能量梯度。而，湍流就是由流场中能量的梯

35、度的大小及方向的变化，在扰动的作用下，流场内部产生了纳维-斯托克斯方程的奇点。在奇点处，由于作用在流体质点上的沿流线的能量梯度为零，流动速度在此处发生间断，导致流动的动能转化为速度及压力的涨落。根据量子三维常数理论，湍流类似于流体从液体状态转换为气体状态的临界点。假如，该流体的分子是由N个基本粒子组成，则，该流体处于液体状态时，分子之间的力可表达为：户I _ K%*/n）*%*（/*/n）.甘:中Fl i q,液体分子之间的力（磁力，纠缠态）,量纲，LA（3）TA（-l）*L（l）T（-2）;（/*储*羯，液体分子的磁荷（中性），量纲，LA（3）TA（-2）；Vn液体分子的信号速度，量纲，LA

36、（1）TA（-1）；L,液体分子之间的距离，量纲，LA（1）TA（O）而，该流体处于气体状态时，分子之间的力可表达为：$a s =G*(%*/n)*(%*/n)L。)_ r 二-n W.G 网，Fg a s,气体分子之间的力(万有引力)，量纲，Lrt(3)TA(-l)*LA(l)TA(-2)；(%*Q=mn,气体分子的质量,量纲，LA(3)TA(-1)；Vn,气体分子的信号速度，量纲，LA(1)T(-1);L,气体分子之间的距离，量纲，LA(1)TA(O)；G,万有引力常数，量 纲,LA(0)TA(-l)o弦论的底层逻辑就是还原论思想。例如，从化学的角度来看，物质都是由元素周期表中的元素组合而

37、成的。从物理学的角度来看，物质都是由基本粒子组合而成的。从弦论的角度来看，物质都是由各类型的弦组合而成的。洛伦兹变换是指，观测者在不同惯性参考系之间对物理量进行测量时，所进行的变换关系。假如,将导体放在外电场中，则导体内的自由电子在电场力作用之下，进行逆电场方向运动。显然，导体的负电荷将分布在一边，而正电荷将分布在另一边；体现为，静电感应现象。由于导体内电荷的进行了重新分布，这些电荷将在与外电场相反方向形成另一电场。根据场强叠加原理，导体内的电场强度(方)等于外电场强度与内电场强度的叠加，大小相等，方向相反的电场相互叠加并抵消，则使得导体内部总电场强度(后)为零。这意味着，当导体内部总电场强度

38、等于零时，导体内的自由电子将不再定向移动。导体中没有电荷移动的状态就称为静电平衡(处于静电平衡状态的导体，其内部电场强度处处为零)。显然，对于处于静电平衡状态的导体来，电荷仅仅只分布在导体的外表面上。例如，如果这个导体内部是中空的，则当该导体达到静电平衡时，导体内部将没有电场。导体的外壳将使得导体内部不受外部电场的影响，体现为静电屏蔽现象。换句话说，在静电平衡状态下，导体一定是等势体，其内部场强总是为零。这也是，在我们时常生活当中，很少感受到电场强度(E)的原因。从广义的角度来看，对于围绕地球运行的飞行器，飞行器处于失重状态，就是因为地球对飞行器有万有引力，而除地球之外的物质(星系)对飞行器也

39、有万有引力(相当于离心力)；当万有引力(地球对飞行器的万有引力)与离心力(除地球之外的物质对飞行器也有万有引力)相等时，飞行器将处于失重状态。体现为万有引力屏蔽现象；飞行器内部将不会受到外界的万有引力场强的影响。没有受到外界的万有引力场强的影响的物体(孤立量子体系)就是惯性体系。可表达为：4*0 3)=N*%*C 3。电磁场理论是研究电磁场中各物理量之间的联系及其空间分布与时间变化的理论。库仑定律揭示了电荷之间的静电作用力与电荷之间距离的平方成反比。变化的磁场可激发涡旋电场，变化的电场可激发涡旋磁场；电场及磁场具有内在联系。电场及磁场对物质的影响与物质的属性质有关。麦克斯韦方程组是一组表达电场

40、，磁场，电荷，电流等相互之间关系的偏微分方程。由四个方程组组成：第一个方程，表达描电荷如何产生电场的高斯定律。第二个方程，表达磁单极子不存在的高斯磁定律。第三个方程，表达时变磁场如何产生电场的法拉第感应定律。第四个方程，表达电流与时变电场如何产生磁场的麦克斯韦-安培定律。如果，已知容抗与感抗，则根据对应的电压与电流就可以用欧姆定律算出；如果电容与电阻及电感一起使用，就需要考虑相位关系了。感应电动势的种类分为动生电动势和感生电动势。光子是玻色子，玻色子与玻色子相互之间存在有万有引力；这意味着，玻色子经常在同一个位置上凝聚(玻色子凝聚)；而玻色子(光子)数量越多，相互之间耦合强度越强(马太效应)。

41、量子三维常数理论（真正的大统一理论）是物理学的底层逻辑（核心逻辑）。量子三维常数理 论（胡良，HuLiang）的框架就是什么是物质，什么是基本粒子（光子，电子，质子及中子）。量子三维常数理论就是宇宙的第一性原理。根据该真理（量子三维常数理论）来检验你的结论；只要没有违反量子三维常数理论，就一切皆有可能。宇宙中，只有一个大统一理论（万物之理），这就是量子三维常数理论。万物来源于光子，知道了什么是光子，就慢慢会理解量子三维常数理论。任何人的意见都只是参考，量子三维常数理论才是真理（定理）。从未见过有人违反量子三维常数理论，任何人也不可能违反量子三维常数理论。只要不违反量子三维常数理论，任何事情都有

42、可能做到。现有的物理学理论都是相对的真理（在一定边界条件下才成立），而量子三维常数理论是绝对的真理.欧拉公式，ei e=co s d +i s i n d,。，表达相位角度。在复数坐标系下，欧拉公式的右边刚好就是逆时针旋转角度（。）之后的结果。宇宙具有核式结构，宇宙是无穷大的；根据量子三维常数理论，观测到的红移现象实际上就是引力红移。更进一步来说，宇宙具有核式结构，宇宙是无穷大的，宇宙中的任何物质，在任何时候，总是在辐射（或吸收）其它的物质（包括，光子，电子，质子及中子等）。宇宙大爆炸理论是完全错误的；很简单，宇宙大爆炸之前是什么？虽然，这两个理论的预测结果具有一定的相似性。对于直流电来说，从

43、电压及电流的波形来看，稳态时直流电的波形就是一条直线。直流电的缺点是直流电压的变换较困难（直流电压不能升到高的电压等级，导致在输电线上的损耗相当大）。对于交流电来说，交流电在稳态时总是随时间周期变化的。变化的电流将会在空间激起变化的磁场，而变化的磁场又可生成电场。交流电的电压等级可通过电磁感应现象（变压器）来改变。例如：直流电流可直接通过电感；而电感能够阻碍电流的变化，因此，交流电流通过电感时将受到阻碍。电容可存储电荷，但是有一个电荷存储量上限，因此，电容能够阻断直流电流；而交流电可从两个方向给电容充电，因此交流电流可通过电容。值得注意的是，交流电与直流电本质都是电势差（电压），都可在闭合回路

44、中因电势差形成电流。从光子，粒子及宇宙的任何客观对象，其本地所拥有的总能量就是它拥有的能量子能量的简单累加之和。光总是走最平稳的路径（极大值，极小值,甚至拐点）；可表达为;6s=0；其中，S=/i=%*c 2,最小作用量，量纲，*LA（2）TA（-2）o而，S=J；：d t =J：（T_ V）d t;L=E=T-V,拉格朗日量,量纲，*LA（2）TA（-2）假设，光子的势能（U）,1/=0；则有，S=J：Ld t=启 T d t =Ed t；对于单色光来说，S=-t0）.t0,是光在起始点的时刻；匕，是光在终点的时亥I。九*C8S=78（-%）A（t i-t o）,光走某一路程所花费的时间；在

45、光速（C）的情况下，只有光走某一路程所花的时间为极大值，极小值及拐点时，才能确保，5（t0）=0；从而保证,8S=0 o对于场来说，可分为，标量场，向 量 场（矢量场）及 张 量 场。从经典场的角度，可分为，静电场，应力场，应变场，温度场及浓度场等。从另一个角度来看可分为，复数场，实数场，旋量场，规 范 场（量子场）。根据量子三维常数理论，物质是由荷（空间荷，质量荷，电荷及磁荷等）及相应的场（能量-动 量 场，质量场，电场及磁场等）组成的。从物理图像来看，荷具有信号速度（最大的信号速度是真空中的光速）；而，场体现为纠缠（超距）。量子三维常数（物质），又称稳定不变量原理；与参考系无关，符合洛伦兹

46、变换。对于光子的能量（,拉格朗日量）来说，可表达为，=G）九*f 4-（1）力 *月=h*f=（Vp*C2）*f =（Vp*f）*C2=（Vp*f）*Cx+Cy=m*C2=m*Cx+Cy。最小作用量原理是指物理学中表达客观事物规律的一种方法。从一个角度比较客体一切可能的运动（经历），推导出客体的实际运动（经历）可由作用量求极值得出（作用量最小的那个过程）。例如。光的最短路程原理。最小势能原理，在几何可能的一切容许的位移中，真实的位移总是使总势能取最小值。换句话说，使总势能取最小值者也一定是真实的位移。此外，体系的总势能等于体系的变形势能加上外力势能。理论力学是研究刚体力学性能及运行规律。研究的

47、对象是简单物体（质点，质点系，刚体,刚体系等）。核心逻辑是对简单物体进行受力分析。任何物体都具有不断辐射，吸收及发射光子的本领。值得注意的是，辐射出去的光子在各个波段是不同的（具有一定的频谱分布）；该分布与物体的本身特性及其温度有关，体现为热辐射。黑体是指入射的电磁波全部被吸收；黑体辐射情况只与其温度有关,而与组成材料无关。根据基尔霍夫辐射定律，在热平衡状态的物体，其所辐射能量与吸收能量之比与物体本身物性无关，而只与波长及温度有关。大爆炸宇宙论认为：宇宙是由一个致密炽热的奇点于137亿年前一次大爆炸后膨胀形成的。根据假说，提出星系的红移量与星系间的距离成正比的哈勃定律，并推导出星系都在互相远离

48、的宇宙膨胀说。其主要观点是认为宇宙曾有一段从热到冷的演化史。在这个时期里，宇宙体系在不断地膨胀，使物质密度从密到稀地演化，如同一次规模巨大的爆炸。大爆炸理论的建立基于了两个基本假设：物理定律普适性及宇宙学原理。宇宙学原理是指在大尺度上宇宙是均匀且各向同性的。爆炸之初，物质只能以电子，质子，光子及中微子等基本粒子形态存在。宇宙爆炸之后的不断膨胀，导致温度和密度很快下降。随着温度降低、冷却，逐步形成原子核，原子及分子,并复合成为常见的气体。气体再逐渐凝聚成星云，星云再进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成所看到的宇宙。其底层逻辑就是量子三维常数理论（真正的大统一理论）。物理学定理是绝对的第一性真

49、理大爆炸理论属于唯象理论。大爆炸理论的缺陷是逻辑出现了错误。根据量子三维常数理论（真正的大统一理论），物质总是在辐射光子，相当于每一个物体都在时时发生大爆炸。也就是说，宇宙中的物质都在同时发生大爆炸。宇宙是无穷大的，具有核式结构。这样，就可解释所有的观测现象了，包括，宇宙中轻元素丰度及宇宙微波背景辐射的存在（实验已观测到的现象）。背景辐射（宇宙微波背景辐射，3K背景辐射）是一种黑体辐射（热辐射）。背景辐射是一种充满整个宇宙的电磁辐射。宇宙背景辐射是来自宇宙空间背景上的各向同性的微波辐射（微波背景辐射）；其特征与绝对 温 标（2.725K）的黑体辐射相同。宇宙微波背景是宇宙背景辐射，是观测宇宙学

50、的基础。宇宙背景辐射在各个方向上几乎一模一样，而与任何恒星，星系等其他对象都毫无关系。宇宙背景辐射证明了宇宙是无穷大的，并且具有核式结构。宇宙具有核式结构（宇宙无穷大）是解释宇宙微波背景的最佳模型。宇宙类似于一个无穷大的的黑体；而微波背景辐射的最重要的特征就是具有黑体辐射谱。黑体谱现象表明，微波背景辐射是无穷大的时空范围内的事件。因为只有通过辐射与物质之间的相互作用，才可能形成黑体谱。由于宇宙空间的物质密度极低，辐射与物质的相互作用也就极小；因引，观测到的黑体谱必须起源于非常久之前。微波背景辐射具有极高度的各向同性，这意味着，在各个不同方向上，在各个相距非常遥远的天区之间，物质之间存在过相互的