維度與質(zhì)量、力的關(guān)系

唐大為

時(shí)間和空間，在飄渺浩瀚的宇宙中，奠定了這個(gè)物質(zhì)世界存在的基礎(chǔ)。換句話說，時(shí)間和空間運(yùn)行的法則是物質(zhì)世界的基本運(yùn)動(dòng)法則的原理，雖然這句話聽起來(lái)有些云霧，但我們換一個(gè)角度來(lái)談?wù)?，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)過程需要空間的支撐，需要時(shí)間從中以線性的流失來(lái)表現(xiàn)物質(zhì)在空間中的變化，所以，時(shí)間和空間撐起了整個(gè)物質(zhì)世界。

從量子概念的角度來(lái)說，以質(zhì)能方程為依據(jù)，物質(zhì)與能量是互相并存的，在某些條件下，甚至可以用能量來(lái)表現(xiàn)物質(zhì)，能量是在這個(gè)物質(zhì)世界中流動(dòng)擴(kuò)散著的，運(yùn)動(dòng)便有時(shí)間，運(yùn)動(dòng)到那，哪里就必須存在空間，那么能量也就與時(shí)間和空間密不可分了，在能量的構(gòu)成上，物質(zhì)也就同樣與時(shí)間和空間密不可分了。

這種解釋，時(shí)間和空間作為物質(zhì)世界的基礎(chǔ)，有一點(diǎn)勉強(qiáng)的聯(lián)系。真正討論時(shí)空和物質(zhì)世界的關(guān)系，不是這么簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的論述就能完整地說明的。

即使這有難度，也并不是不可以去探求，我們可以從一些細(xì)節(jié)處進(jìn)行深入地發(fā)掘，這些細(xì)節(jié)或許是一個(gè)微小的現(xiàn)象，或許是一次構(gòu)思，更或者是一次物理實(shí)驗(yàn)，就比如說著名的火車思想實(shí)驗(yàn)和鐘慢效應(yīng)。

如果我們把兩個(gè)鐘表放在這個(gè)實(shí)驗(yàn)的火車中，兩個(gè)相同的指針在各方面外部條件都一樣的情況下，在同樣的扭力驅(qū)動(dòng)過程中卻移動(dòng)了不同的距離。正是這一點(diǎn)，距離，引起了我的注意，我思考著，“為什么速度越快的物體，在同一樣的力的作用下，新產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)距離卻越少呢？”

從這個(gè)思路出發(fā)，在腦海里很抽象地勾描出來(lái)了一種物理情況。不同速度下的物體一定產(chǎn)生了一種隱藏著的物理量在其中起著運(yùn)算的作用，作為物理量，都一定會(huì)作為物理現(xiàn)象在物體上表現(xiàn)出來(lái)一種狀態(tài)，這種狀態(tài)一定是在它們的各自的相同的物理運(yùn)動(dòng)情況下，決定了即使對(duì)兩個(gè)一樣的指針作相同的功，而最終反映出不同運(yùn)動(dòng)距離的結(jié)果。

經(jīng)過腦海中這樣的勾描，我把這種現(xiàn)象簡(jiǎn)單地理解為兩個(gè)物體的這種狀態(tài)，如果把它們的值比較起來(lái)，再將它們的物理活動(dòng)結(jié)果比較起來(lái)，這兩種比例恰好是相反的，先不論是否比例相等，至少在趨勢(shì)上是這樣。

也就是說，速度越大的狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)的結(jié)果越小，速度越小的狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)結(jié)果越大。如果這個(gè)推導(dǎo)成立，那么這種所謂的狀態(tài)，一定在某些地方存在于我們這個(gè)世界的物理層面中，可以對(duì)它進(jìn)行量化的話，它所表現(xiàn)出來(lái)就是一個(gè)衡量物質(zhì)移動(dòng)距離的刻度器，這種刻度器，如果要加一個(gè)俗稱的話，勉強(qiáng)稱呼它為“維度”吧，我想這樣的稱呼應(yīng)該是比較準(zhǔn)確的。

維度的大小，決定了移動(dòng)距離的大小，而這個(gè)距離，它也是物理量的一種表象，正是維度這種狀態(tài)的觀點(diǎn)，規(guī)定表象的刻度，當(dāng)這兩種值在某種等式中相等起來(lái)的時(shí)候，就能解釋出鐘慢效應(yīng)的現(xiàn)象了。

所以，在以下的論文中，我將系統(tǒng)地、詳細(xì)地解說這兩個(gè)值是怎么結(jié)合在某種等式中的，以及它們的這種關(guān)系是如何向我們展示這個(gè)世界的根本運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律的。

1 時(shí)間

時(shí)間，每當(dāng)說到這個(gè)詞語(yǔ)的時(shí)候，總給人一種正在流失什么的感覺。對(duì)的，它就是一種緊迫的感覺，這種感覺需要對(duì)它進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣，我們才能從感覺中走出來(lái)，更理性地規(guī)定成為一種數(shù)值，運(yùn)用在日常社會(huì)生活中，也就是時(shí)鐘的刻度。

說到刻度，當(dāng)鐘表的指針在上面劃過，每走一格，人們總認(rèn)為那就是客觀地表達(dá)了時(shí)間這種感覺的真相?？墒?，我要說的是，這種相也并非就是真相。

因?yàn)闀r(shí)鐘上的指針也是受力進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)，它所運(yùn)動(dòng)的距離，也受限于我們這個(gè)自然界中的規(guī)定，那么維度自然在其中起著作用，并且決定了指針的運(yùn)動(dòng)尺度。它所影響的時(shí)間其實(shí)與你在觀察的所處的空間中的時(shí)間并非就是走過相同的刻度值，也就是說鐘表的指針運(yùn)動(dòng)一刻的真正流失的感覺量不等于你眼睛看到的感官中的量。

而且指針運(yùn)動(dòng)的距離，也只是它所處于的空間的表現(xiàn)的一種形式，其中不蘊(yùn)含俗稱中的“時(shí)間”。

那么俗稱中的“時(shí)間”到底是什么，回到起點(diǎn)，我個(gè)人認(rèn)為只是一個(gè)人自身在感官上對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)過程的一個(gè)感覺而已。

結(jié)論：時(shí)間是一種感官表現(xiàn)，是感覺物質(zhì)在空間中的運(yùn)動(dòng)。

2 宇宙中一種統(tǒng)一的虛擬單位的時(shí)間

說到這里，有一個(gè)小結(jié)，我們感覺中的時(shí)間只存在于我們自身的感覺當(dāng)中，如果是這樣的話，那么在宇宙中是否存在真正的時(shí)間呢。

當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)的距離作為一種刻度可以用來(lái)表達(dá)時(shí)間的流失，那么在處于不同維度中的物體，移動(dòng)距離是不同的，它們表達(dá)的俗稱的“時(shí)間”流失也就不一樣。這種結(jié)果必須是它們?cè)诘谌接^察系中作相同的功的前提條件下才能成立，維度這種狀態(tài)值才能進(jìn)行論證。

而在這種相同的前提條件下，經(jīng)過做功的物理運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出了不同的俗稱的“時(shí)間”，這就像鐘慢效應(yīng)中的兩個(gè)指針移動(dòng)的刻度不同一樣。

如果我們又分別在兩個(gè)指針的觀察系中來(lái)看，當(dāng)它們所處于的維度條件不同時(shí)，也就是俗稱的“時(shí)間”經(jīng)過的刻度不同時(shí)，它們流失的真正的時(shí)間就要以俗稱的“時(shí)間”的數(shù)值經(jīng)過維度的等比縮放出來(lái)，這個(gè)縮放出來(lái)的值是一定相同的。

我再把這個(gè)過程詳細(xì)地講解一下，當(dāng)在第三方觀察者的角度觀察兩個(gè)鐘表的指針移動(dòng)一定時(shí)間的時(shí)候，如果他手上拿著另一塊鐘表，這里指針移動(dòng)的刻度相對(duì)于兩個(gè)鐘表，等于是它們兩個(gè)的公共參考時(shí)間，也就可以說成是公共維度。如果我們?cè)僬镜秸麄€(gè)宇宙之外的角度來(lái)觀察整個(gè)宇宙的物理運(yùn)行，假設(shè)是上帝手里拿著一個(gè)鐘表，那么這個(gè)鐘表的指針劃過刻度在宇宙中用一個(gè)值表達(dá)，那就是一個(gè)統(tǒng)一的虛擬單位的“時(shí)間”，也就是最高的絕對(duì)的單位運(yùn)動(dòng)距離，這個(gè)距離可以表達(dá)為“絕對(duì)距離”，每一段這樣的距離，用單位T來(lái)表示。

現(xiàn)在，好似我們?cè)谟懻摃r(shí)間，實(shí)際上一直在討論刻度，也就是討論空間，這有一點(diǎn)概念模糊，但是它就是時(shí)間的根本本質(zhì)。

結(jié)合以上對(duì)時(shí)間、空間和維度的講解，做了一張圖片能更好地表示一下，如圖1所示

3 維度與距離

結(jié)論：整個(gè)宇宙中，兩個(gè)物體的維度值之比等于它們受到同一個(gè)力所移動(dòng)的距離的反比。稱作“維距反比關(guān)系”。

4 維度與質(zhì)量

當(dāng)將物理的動(dòng)量守恒定律公式與維距反比關(guān)系等式聯(lián)系起來(lái)談?wù)?，兩者有一個(gè)共同的條件，都是同時(shí)對(duì)兩個(gè)物體施加了相同的力。動(dòng)量是作用力和反作用力。

在動(dòng)量守恒中兩個(gè)碰撞的物體受力相等的情況下，設(shè)a、b兩個(gè)物體，m為質(zhì)量，ν為速度

m_av_a=m_bv_b

這看起來(lái)，是不是覺得和維距反比關(guān)系等式有些相似的地方。

從維距反比關(guān)系等式中距離的數(shù)據(jù)來(lái)思考，如果將這個(gè)距離值分別除以第三觀察系中的度過的時(shí)間t可以得到各自在第三觀察系中的速度ν

發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)等式中都出現(xiàn)了速度的比例，那么就可以將兩個(gè)等式等于起來(lái)，等于

從這個(gè)等式中就可以直觀地得到物體的維度和質(zhì)量的關(guān)系了。

兩個(gè)物體a、b維度的比例等于它們質(zhì)量的比例，這就說明了維度和質(zhì)量之間有一個(gè)常量存在，雖然并不知道這個(gè)常量的具體值，但可以推測(cè)出有這樣的一個(gè)值存在，將這個(gè)常量稱為“維度常量”，它一定是和物體質(zhì)量的乘積等于物體的維度，設(shè)常量為d，等式可以寫作

只有是這樣的等式關(guān)系，且僅僅是這一種等式情況， 才能成立。所以，但有一個(gè)條件必須成立，這個(gè)條件就是在這一個(gè)時(shí)刻內(nèi)，兩個(gè)物體必須受力相等。這就是物體的維度和質(zhì)量的關(guān)系等式，稱為“維質(zhì)關(guān)系式”。

結(jié)論：物體的維度等于質(zhì)量乘以維度常量。

5 維度與動(dòng)能

根據(jù)維距反比關(guān)系等式來(lái)看

條件是施加在a、b兩個(gè)物體上的力都相同，且第三方觀察系時(shí)間相等，如果將力F分別乘以右邊的a、b物體移動(dòng)的距離，可以得到

那么，根據(jù)做功公式W=Fh，則

換一種思路，我們以動(dòng)量守恒公式來(lái)論證

首先，將兩邊分別平方，得到

在右邊速度平方的上下值中分別乘以1/2，再將左邊的a、b物體的質(zhì)量m 移到右邊，得

再根據(jù)S=dm維質(zhì)等式，將左邊的質(zhì)量比列上下分別乘以維度常量d ，得到

現(xiàn)在將動(dòng)能公式W=入其中， 得到

從動(dòng)量守恒的角度，也能論證維度與處于此維度下物體受力做的功成反比，也就是和在第三觀察系相等時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的動(dòng)能成反比。

結(jié)論：兩個(gè)物體的維度和它們?cè)谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的動(dòng)能成反比。稱為“維能反比關(guān)系”。

6 維度與力

在維距反比關(guān)系中，h 距離是物體所處于的S維度存在的基礎(chǔ)上受到F力在L時(shí)間內(nèi)所移動(dòng)的距離。當(dāng)單個(gè)物體在多方上受到多個(gè)力的時(shí)候，如果能在向量上抵消為0，那么可以說這個(gè)物體是相對(duì)靜止的。

那么如下圖，我們來(lái)討論一個(gè)物體中不同位置所受力在維距反比關(guān)系中的原理

如圖2所示中的Object物體里左右部分分別有一段相同距離h_a、h_b來(lái)表示兩個(gè)點(diǎn)，這兩段距離在第三觀察系可以看作是移動(dòng)的距離，它們是相等的。

回到維距反比關(guān)系中，假設(shè)在一瞬間，在外力的作用下，如果時(shí)，如果要維持a、b兩處在維距反比關(guān)系成立，那這兩處所受力量必然不同，在物體上施加的力量達(dá)到的相對(duì)平衡就會(huì)被打破，物質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生空間位移。

根據(jù)這個(gè)原理推導(dǎo)，當(dāng)物質(zhì)各處的維度發(fā)生失去平衡的時(shí)候，對(duì)物質(zhì)施加的力也就產(chǎn)生了，那么是先在各點(diǎn)施加力，造成維度失衡，還是維度先失衡，然后形成力，應(yīng)該是同時(shí)發(fā)生。

以維能反比關(guān)系作為參考，在以上論述中，當(dāng)力量的平衡打破的情況下，?中的F將以 a、b下標(biāo)作為區(qū)分，分別代表此刻a、b位置所受不同的外力，則

如果S_ab，則必然F_a>F_b

所以，可以得到一個(gè)物體內(nèi)的不同點(diǎn)所受外力與其所處維度成反比，也就是說，物體內(nèi)當(dāng)不同處的維度發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生了差異，則其所受力也會(huì)出現(xiàn)差異，當(dāng)維度越大，表現(xiàn)為力相對(duì)于越小，反之越大。

更進(jìn)一步，因?yàn)榱是有方向的，所以也可以知道S也是一個(gè)向量，必定具有方向性。

如圖3所示，當(dāng)力具備方向，F(xiàn)a 施加在 a 點(diǎn)的力與a、b相對(duì)方向成θ角度（），F(xiàn)_b施加在b點(diǎn)的力與a、b相對(duì)方向成μ角度（）。

因?yàn)榱κ怯蟹较虻?，?a、b兩點(diǎn)的F_a、F_b的比例中，分別乘以它們的力所成的夾角的余弦值，如設(shè)置一個(gè)常數(shù)k在維能反比關(guān)系中，則

Sa=kF_bh_b

所以當(dāng)a點(diǎn)的維度具備方向時(shí)，則

從第三方觀察系觀察，兩點(diǎn)h_b=h_a

將等式轉(zhuǎn)換一下，得到

再讓兩個(gè)力相減，就可以得到物體產(chǎn)生位移的力，也就是讓物體在這兩點(diǎn)連線上移動(dòng)的力，那么將一個(gè)力減去另一個(gè)力，求F正方向上的力等于

另一點(diǎn)的力的正方向表達(dá)為

由這兩個(gè)力量等式得知，求一個(gè)物體一點(diǎn)上正方向的力，其力方向與任意其他一點(diǎn)的連接線所產(chǎn)生的角度越小，力越大，反之越小。求得的正值為力的正向，負(fù)值為力的反向。

從a、b兩個(gè)力式子可以看出新的概括

F_x是一點(diǎn)上的外力，可以是任何數(shù)值，而重點(diǎn)在于兩點(diǎn)的維度上， 當(dāng)時(shí)，施加在一點(diǎn)上的力F_x就會(huì)產(chǎn)生反方向的力F，當(dāng)?時(shí)，F(xiàn)=0，當(dāng) 時(shí)，F(xiàn)x就會(huì)產(chǎn)生正方向的力F。

所以，在一個(gè)物體上，當(dāng)一點(diǎn)上的維度和另一點(diǎn)的維度產(chǎn)生了維度差的時(shí)候，施加的力，在差值的不同情況下讓物質(zhì)產(chǎn)生不同的移動(dòng)，這就是維度和力的關(guān)系。

結(jié)論：（1）維度相對(duì)越小的地方施加的作用力越大。

7 維度的產(chǎn)生與質(zhì)量變化

以上的維度關(guān)系，都是在兩個(gè)物體所處于的維度的比例的條件下，進(jìn)行論證它們的質(zhì)量、移動(dòng)距離、受力情況。那如何來(lái)定義維度是怎么形成的呢？從動(dòng)量守恒實(shí)驗(yàn)入手

設(shè)有A、B兩個(gè)物體，靜止質(zhì)量相等，在一個(gè)二維的水平面上，A只能往右運(yùn)動(dòng)，B只能往左運(yùn)動(dòng)，A、B從靜止相對(duì)而行，到達(dá)它們?nèi)鐖D4中所示，碰撞的一刻，求它們各自的維度S_a和S_b。那么，從距離公式開始，設(shè)a_a和a_b分別是兩個(gè)物體持續(xù)受到F_a和F_b的加速度且F_a>F_b，t是它們從靜止到碰撞一刻之間的第三方觀察系中的時(shí)間，如果將這個(gè)過程看作一瞬間完成，不考慮加速度的變化，則

帶入維質(zhì)關(guān)系S=dm，運(yùn)動(dòng)質(zhì)量m=s/d，則

根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，如果，則必然 ，然后，再把質(zhì)量變化公式代入其中。

根據(jù)上面式子，得到直觀的結(jié)果。兩個(gè)物體的維度比較，當(dāng)速度大的物體，光速的平方減去它的速度的平方，相較于另外一個(gè)速度較小的物體，根據(jù)比例，它的維度越大，反之越小。

從式子中看出，當(dāng)一個(gè)物體的速度等于光速，其他物體的維度相對(duì)于它的維度等于0;當(dāng)一個(gè)物體的速度超過光速，其他物體的維度相對(duì)于它的維度的方向是負(fù)數(shù)，如果維度差產(chǎn)生了物體位移，那么這個(gè)物體觀察其他物體都是以物理法則相反的方向運(yùn)動(dòng)。

結(jié)論：（1）速度相對(duì)越大的物體，產(chǎn)生的維度相對(duì)越大。

8 磁力的產(chǎn)生原理的猜想

已知維度和動(dòng)能、力量的關(guān)系，以及力量具備的方向，和維度具備的方向，可以將任意物體擁有的具有方向性的動(dòng)能理解為都具備一定的維度，所以，物理場(chǎng)也是具有維度的，例如，磁場(chǎng)，能勢(shì)場(chǎng)，電場(chǎng)等等。

如圖4所示，當(dāng)兩個(gè)磁鐵南北極靠近時(shí)，兩極所具有的磁感線流動(dòng)的方向，會(huì)在A、B兩端產(chǎn)生相對(duì)方向上的碰撞，在此兩端因?yàn)榇鸥芯€方向相向，會(huì)相互排斥，磁感線在這點(diǎn)的磁感勢(shì)能降低，此點(diǎn)的磁感線根據(jù)維能反比關(guān)系

得知，在磁感線經(jīng)過的時(shí)刻內(nèi)，維度相對(duì)于其他地方較大，再根據(jù)維度和力的關(guān)系，在其他力的作用下，維度相對(duì)較小的點(diǎn)，向維度大的點(diǎn)形成較大的力，根據(jù) ?原理，會(huì)產(chǎn)生其他地方向A、B兩端靠近的現(xiàn)象，實(shí)際上是A、B所在的空間向兩個(gè)磁極靠近，表象上，將N、S兩端磁鐵拉近，這就是磁鐵吸引力的原理。

磁鐵的排斥力根據(jù)原理與以上情況相反形成。

這里的其他力或許是一種宇宙中存在的原始力，或者天體運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)能力，等等，如果兩個(gè)磁鐵都在地球上，那么兩個(gè)磁鐵始終存在于同一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)下的速度狀態(tài)，同時(shí)受到地球引力，這些都有可能是其他力。

結(jié)論：磁力是磁場(chǎng)維度間有差距而在其他力作用下的位移現(xiàn)象。

9 萬(wàn)有引力的猜想

物質(zhì)是不停地向外發(fā)射能量射線的，也就是衰變。當(dāng)衰變運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，物質(zhì)的維度，也可以換算成質(zhì)量來(lái)說，時(shí)時(shí)刻刻都在微弱地減少，根據(jù)原理和S=dm原理，可以知道減弱的過程，是在原始力的共同驅(qū)動(dòng)下，也是物質(zhì)向其他相對(duì)較高維度或叫做相對(duì)較高質(zhì)量的物質(zhì)靠近的過程，這種體現(xiàn)在三維空間世界的物體位移現(xiàn)象，就叫做“萬(wàn)有引力”。

結(jié)論：萬(wàn)有引力是相對(duì)維度較低的物質(zhì)向維度較高的物質(zhì)在其他力驅(qū)動(dòng)下的位移現(xiàn)象。

10 光子與激光的猜想

光子是宇宙中速度最恒定的物質(zhì)，光的速度是30萬(wàn)公里每秒，它同時(shí)具有微粒性質(zhì)和波性質(zhì)這兩個(gè)物理屬性。

當(dāng)光子對(duì)在強(qiáng)電磁場(chǎng)下，會(huì)分裂成兩對(duì)電子，既然光子對(duì)可以分裂成為電子對(duì)，如果正負(fù)電子是對(duì)立的場(chǎng)在左右它們的相互作用，那么正電子和負(fù)電子，當(dāng)它們的相對(duì)的場(chǎng)發(fā)生耦合的時(shí)候，或許就是形成光子對(duì)的時(shí)候。這是一種猜想。

也就是說，正電子和負(fù)電子當(dāng)它們各自獨(dú)立或者場(chǎng)沒有形成某種耦合狀態(tài)的時(shí)候，表現(xiàn)出來(lái)的是各自的帶電性質(zhì)，當(dāng)它們的場(chǎng)在耦合后，這一對(duì)電子就表現(xiàn)出一對(duì)光子的不帶電性質(zhì)，它們的電場(chǎng)就變成光場(chǎng)。

那么根據(jù)電子經(jīng)過磁場(chǎng)的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生洛倫茲力，偏移方向，如果光子經(jīng)過平均垂直的磁場(chǎng)時(shí)，在強(qiáng)磁場(chǎng)下，一對(duì)光子會(huì)分裂成一對(duì)電子，破壞了兩個(gè)電子場(chǎng)耦合的狀態(tài)，處于一種半耦合狀，此刻這一對(duì)光子的光場(chǎng)的維度就會(huì)增大，根據(jù)S=dm維度質(zhì)量關(guān)系式，這對(duì)光子的質(zhì)量就微弱增大，那么凸顯出來(lái)的就是它們的微粒性變強(qiáng)，而波性減弱，更具有力學(xué)性質(zhì)。

當(dāng)一對(duì)光子經(jīng)過磁場(chǎng)的時(shí)候，就會(huì)從光波性強(qiáng)的光子態(tài)轉(zhuǎn)變成微粒性強(qiáng)的激光態(tài)。

結(jié)論：（1）當(dāng)一對(duì)光子穿過磁場(chǎng)后，維度增大，微粒態(tài)變強(qiáng)。

（作者單位：四川美術(shù)學(xué)院）