周期运动论文

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周期性运动处处存在于物质运动状态之中，天体、粒子的自旋和公转具有周期性的，量子、粒子的周期变换运动和交换作用具有周期性的。而宏观涡旋体是指非外力作用下所产生的转动物体，如天体自旋和圆周曲线运动都是自然的，非人力或外力所为的。天体自旋与其中心速度同向侧速度变大，质量密度ρ变小，以使能密度w趋于均匀而质量具有弥漫趋势，如式

w=ρυ²/2=k

ρ=2k/υ²

其中k为常数。反向侧速度叠加变小，质量密度变大，以使能密度趋于均匀而质量浓缩趋势，天体由弥漫外侧趋向浓缩里侧而作曲线或圆周或弦或圈态运动。如果里外侧交换平衡，则相当于作用力等零下作的曲线或圆周或弦或圈态平动。它等价牛顿力学引力与惯性离心力平衡的解释。可以说天体无不是周期性运动，包括自旋、公转和多层次公转。

一、物体周期运动

先从机械振动入手进行分析，通常外力（用手）先把弹簧变形或单摆移位，即产生位能，解除外力（放手）后，位能逐渐转化为动能，动能最大时具有速度而持续运动，但逐渐转化为位能，形成了周期性能量变换，并保持谐振，如弹簧的动能和位能之和为

E=Ea+Eb=mυ²/2+kχ²/2=mυ。²Sin²ωt+kχ。²Cos²ωt

=mυ。²/2=kχ。²/2

υ=dχ/dt=-χ。ωSinωt=υ。Sinωt

υ。=-χ。ω代入前式，则得

ω=2πν=√(k/m)

又如单摆（用手）移位所得的位能mgh=mgι(1-Cosθ),其中ι为摆长，放手后，位能就逐渐变换为动能，动能最大值时继续动，并逐渐转化为位能，形成了位能与动能周期性变换，如

mgh=mgι(1-Cosθ)=2mgιSin²(θ/2)≈2mgι(θ/2)²=mgχ²/2ι

其中χ为往返摆动的弦弧

χ=χ。Sinωt

υ=dχ/dt=χ。ωCosωt=υ。Cosωt

υ。=χ。ω

E=Ea+Eb=mgχ²/2ι+mυ²/2=mgχ。²/2ι=mυ。²/2

ω=2πν=√(g/ι)

可见机械振动是能量周期性变换。由于地面物体或机械通常相对地面处于内外平衡状态，即静止状态。启动时需外加力作用才能相对运动或振动。但空气摩擦或推压（迫使空气处于周期性疏密变换）作用，振动能逐渐转化为热量，又使振动逐渐减少，最后停下来。对于非地面物体就可忽略这个问题。

地面宏观物体通常处于相对平衡静止状态，要运动就要对物体外加作用力或其它能量方式转化而成的，作用力一旦解除，物体就会停下来。牛顿力学解释为摩擦作用的结果，以解决匀速直线惯性运动问题。实际上物体什么方式运动都有过程持续性，即惯性，并非匀速直线运动特有的。物体变换频率是粒子变换频率叠加，即粒子频率或变换能之和，使宏观物体变换频率异常之大，以致波长或波动相邻峰值间距λ=υ/ν变成极小，远小于宏观物体线度，根本体现不出波动性，呈匀速直线运动。宏观物体交换能是粒子交换能hΔν之和，即hΣΔν，使总频率范围扩大，交换能也变大且复杂化，其重叠的结果失去波动性或者失去交换量子数能级属性。可见宏观物体不具有微观粒子的允许能级或量子数或波动运动属性，而处于相对静止或平动运动。

可以说稳定物质基本状态是周期性运动，那么稳定的宏观物体又如何解释？地面宏观物体内部是周期性运动不规则叠加而成的非周期性状态，外部来看是处于作用平衡而相对静止状态，其运动则要外加作用力或破坏其平衡状态才能产生运动。宏观物体可以分解为周期性叠加来分析。宏观物体是由大量粒子不规则运动构成的，平动和变换运动构成一定方式分布的。平均粒子动能是温度的本质或者内能有关的参量，变换运动叠加可改变为部分交换能，另外部分与平动合在一起构成整体上静止或匀速直线运动。可见宏观物体静止或匀速直线运动可分解为周期性交换作用和周期性变换运动的叠加。然而这样做不但没有必要，而且把问题复杂化且难以应用。这种情况下仍然采取牛顿力学处理，可使问题简化和便于应用。只要记住机械物体静止和匀速直线运动是其内部大量粒子周期性交换和周期性变换运动叠加的结果。地面物体转动是外加力矩作用或原处于地面平衡静止状态被破坏下引起的运动状态，仍然可用牛顿力学处理。

二、场质周期运动

广泛而本质地说，涡旋运动均匀趋势不仅是质量趋心成自旋体和周围万有引力场质和磁场质产生根源，而且是自旋体平衡趋势的曲线、圆周、弦、圈态运动和周期变换运动、交换作用的根源。而平衡稳定的物质运动必定处于周期性运动状态。最基本稳定物质是光量子或电磁波（同步运动电磁量子的集合），它是周期性涡旋运动浓缩质量，变换为平动运动，平动运动的极限性，又使其变换为涡旋运动，形成周期性变换运动。而且因在平动的垂直方向上是涡旋运动周期性变换方向，才能在高速平动时保持对称平衡的稳定状态。又由于周期变换情况下失去涡旋运动属性，而保持直线平动运动。这样光量子或电磁量子可以看成周期变换运动和直线平动构成的稳定运动状态的物质系统。

光量子由于自旋已与部分平动周期变换而失去自旋属性，即只存在直线平动运动和周期性变换运动，其总能是平动能与变换能之和，且各占总能一半，即

mc²=mc²/2+hν/2=hν

此式可以看成相对论与量子论统一表达式。同频率同步光量子束可用周期性电磁场波函数描述

H=H。Sin2π(νt-ι/λ)

G=G。Con2π(νt-ι/λ)

其平方之和可以描述为量子束能密度或粒子数密度。其磁场强度相应于量子涡旋运动，电场强度相应于量子平动运动。也就是说同步的量子束的集体行为可以用电磁场及其电磁波来描述，在这个意义上光可以看成电磁波，是原子级的电磁波。场的描述是指定坐标系空间一点参量变化的描述，而不管经过这点的具体量子或其它物质。相对论时空实际上是场的时空，适合于描述电磁场。

磁场是高速微涡量场，电场是交换不平衡或加速场质的电磁场，引力场是涡旋运动引起的质量趋势作用场。各种场物质处于高速运动状态，它们之间即使在空间重叠也是各自独立各不相干的。光量子间相位和方位是随几的，不相干的。只能通过光滑介面实现量子间相位和方位调整。调整后的光量子束与电磁场一样可以用场能密度描述

w=k’(μH²+εG²)

其中H为磁场强度，G为电场强度，k’为常数。

电磁场从天体到微观粒子周围处处存在，大体可以分为天体级电磁波、物体级的微波和无线电波、分子级红外线、原子外壳层级的可见光和紫外线、原子内壳层级的x射线、原子核级的γ射线等。愈后面变换频率愈高，愈呈粒子性或量子性。如原子级辐射的可见光量子由各个原子发射，其相位和方位都是随几的，各不相干的。只有经过光滑介面作用实现相位和方位调整而处于较同步运动状态。这时可以用上式描述能密度。然而周期性运动的微观粒子的作用不同于宏观物体的作用，描述根本不能套用牛顿力学，只能采取能量描述。稳定物体间作用力本质是能量交换，且总能不变性。因此量子入射光滑介面时，相位是随几的，即动能改变量不同，而交换能量一致性，只能通过停留介面时间来调节的。动能改变量ΔE愈大，接触时间Δt愈小，或者动能改变量ΔE愈小，接触时间Δt愈大，两者乘积为常数

h=ΔE•Δt

电磁场主要应用于能量或力传输（低频率高压强电状态）和电磁信号信息（高频低压弱电状态）传播的两方面应用，对于此文来说主要是后者，即电磁周期性运动中对信号信息的传播。高频率电磁场或电磁波所具有量子性愈强，愈不易被地面或大气所吸收，传播距离愈远。因此短波比长波传播的距离要远。声音或图像可以变换为控制电磁波发射的辐度（即产生量子数密度）或频率（即辐射前重叠上电磁变换频率）以便声、图随高频率电磁波传播。接收时作相反的控制，取出声、图的信号信息。

三、粒子周期运动

微涡旋中心平均速度小于光速，则有部分平动与周期变换转化为其它能量，如交换能量、磁能等方式。光量子在介质中速度减少，就是部分能量转化为交换能。一般更低速涡旋体变换能量形式更加复杂，因为速度愈低，中心质量密度愈高，向外弥漫愈强愈快，相应地交换或正反运动愈强愈快，构成微涡旋类型愈繁杂，如构成高速的磁场质、量子和低速的粒子、实物等。高速微涡旋中心速度与微旋轴平行，且易沿着涡旋轴向移动，构成沿轴螺旋线从一端出另一端入磁力线或磁场质。高速微涡旋中心速度与微旋轴垂直，则构成量子辐射出去。

涡旋体运动平衡趋势有三类：第一类浓缩与弥漫正反平衡趋势所形成的交换，质量愈大弥漫愈快，平衡时交换频率或交换能相应也愈大。第二类涡旋运动逐渐浓缩质量，若总质量不变，即平动能变换为涡旋能过程。体积小或密度高到一定限度，就要弥漫，即涡旋能逐渐变换为平动能过程。达到极限速度，速度不能再增大，则往涡旋运动变换，形成了周期性变换，变换能用变换频率来定义的。第三类涡旋体中心速度与自旋速度构成同反向重叠，同向重叠弥漫与反向重叠浓缩，同向侧趋于反向侧，构成涡旋体作圆周、椭圆、弦、环、圈态等曲线运动。

如果涡旋总质量不变，那么涡旋处于稳定的自旋和公转运动。涡旋体每一点自旋中都经历弥漫和浓缩周期过程，自转一周中心所经过弧线（或线速度）与公转半径和角度（或角速度）成正比。其线速度就是涡旋体的中心速度υ，角速度等于涡旋体角速度ω。即

υ=rω=2πνr

若r为公转半径，其倒数可以用来表示曲率程度，即半径愈大即弯曲程度愈小。半径反比于ω为自旋角速度，而正比于中心速度υ，说明角速度愈大，中心速度愈小，曲率愈大，相应圆周愈小。

微观粒子存在自旋、平动的运动外，还存在周期性变换和交换等运动。微观粒子存在自旋而使其沿着曲线或圆周或弦或环或圈态轨迹运动，其运动状态与粒子内质量分布、自旋角速度、中心平动速度、周围交换作用等情况密切相关的。交换平衡时壳粒自旋与公转处于上述自然的圆周运动。粒子存在交换能，交换特点是有物质吸收和放射，或物质进出先后周期，微观两粒子交换中只有一粒子放射物质到达刚好是另一粒子吸收，反之一样，才具有同步有效的交换作用。这就需要两者交换频率整数倍，且相位相反轨迹上运动。即微观粒子间作用要在交换频率整数倍驻波的波节轨迹才能处于交换平衡的自然圆周运动，或一定能级圆周轨道（原子核运动，使其不是正圆的椭圆轨迹运动）上稳定运动。

对于一般同类同质量的微观粒子束粒子数密度（或几率密度）同样可以用波函数描述，即

ф=ф。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι)

其中E=hν，p=h/λ。同样可以用薛定锷波动方程描述。但同类微观粒子，如同元素原子形成的环境条件不同，原子质量不可能完全一样，而存在原子质量差异，即存在一定分布，所谓原子量实际上是同元素原子质量的平均值。这样同类微观粒子束的粒子质量很难一致，为此采取一个粒子出现几率数密度及其波函数描述更妥当。它等价于量子力学波函数和几率密度的解释。粒子是涡旋体，其周围包含各种各样交换场质周期状态。场质多半是连续性物质或量子组合状态，如引力场、磁场、电场、电磁场、强作用场、弱作用场等。强作用场是原子核内核粒子或重粒子间交换作用场，弱作用场是轻粒子间交换作用场，电磁场是重粒子与轻粒子间交换作用场。交换作用场质通常要求粒子质量相等或整数倍，才能同步平衡交换，交换中构成粒子，如强作用的介子，电磁作用的量子等。衰变是指原子核碎片或变子（重粒子、轻粒子等基本粒子）不稳定不平衡状态趋向稳定平衡状态的过程，使碎片分裂、分离、放射、辐射等。

参考书：

1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年出版

2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年出版

3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年出版