物质周期运动教学的论文

　　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，质量密度变小，以使能密度w趋于均匀而质量具有弥漫趋势，如式

　　w=/2=k

　　=2k/

　　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=m/2+k/2=m。Sinωt+k。Cosωt

　　=m。/2=k。/2

　　=d/dt=-。ωSinωt=。Sinωt

　　。=-。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)=2mgιSin(θ/2)≈2mgι(θ/2)=mg/2ι

　　其中为往返摆动的弦弧

　　=。Sinωt

　　=d/dt=。ωCosωt=。Cosωt

　　。=。ω

　　E=Ea+Eb=mg/2ι+m/2=mg。/2ι=m。/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=/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hΔν，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

　　mc=mc/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’(μH+εG)

　　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=ΔEΔt

　　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。