《自然学科交叉理论基础》天地应用

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《自然学科交叉理论基础》天地应用
~纪念《物性论》发表十周年~
陈叔瑄

《物性论-自然学科交叉理论基础》与《思维工程-人脑智能活动和思维模型》发表至今也有十年了，作者经历了退休前后学术上最重要时期，退休前六年整理完成并出版了《物性论》与《思维工程》两大著作时期，退休后至今主要是应用这两大著作于具体学科中，希望在这些学科中生根发芽，开花结果，发表多篇论文与《物性理论及其工程技术应用》著作，还初步完成《物质世界之奥秘》初稿（尚未发表，不过其中有些文论已在某些文献或网络上发表），实际上是《物性论》与《思维工程》的普及、提高、应用的文论集。已逐步获得社会有识人士广泛赞同认可，当然少不了某些保守分子争议，新生事物没有争论，是成长不起来的，可以说经历了风风雨雨十年，是物性理论应用成长的十年。
一、《物性论》研究进展
   物理学的主要目标之一是从统一角度来认识自然界神奇精彩的多样性。历史上物理学最伟大的成就正是一步步地向着这个目标接近。牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦、玻尔等所创立的理论和量子力学，与正在发展的一些理论。但这些理论在思维方法上没有什么根本改变，难以实现更广泛的统一。为此提出《认识三阶段论》的新思维方法，又在《思维工程－人脑智能活动和思维模型》进一步系统化论述。这些思维方法应用于《物性论－－自然学科间交叉理论基础》的研究，获得丰富理论成果。两部的著作起了相辅相成作用。《思维工程》与《物性论》于1994年先后出版，实际完成时间比这还要早一、两年。
    在完成《思维工程》和《物性论》时，想到这些新著全新思想能否成功地被世人所接受和肯定呢？经过这么多年继续努力研究与写作，尤其近年《科学》中文版杂志发表了若干篇跟两著作的理论有关论文，更增强了迟早会被接受和肯定的信心。为了使这两部的著作理论和应用跟国际接轨，在《物性理论及其工程技术应用》及分散论文的研究与写作同时，较详细地翻阅了《科学》中文版立刊以来，尤其20世纪末重要的学术论文，加上国内某些刊物一些论文或译文，了解到国际学术动态，不少论文还作了较深入的比较研究，有的甚至引用。2004年开始在网络上阅读不少较新思想的论文，促使笔者积极参与交流，并发表某些论文，很快传递到世界各地。希望这些论文与著作能在原有理论深入研究发展和工程技术应用开拓基础上，跟国际接轨。
《物性论-自然学科间交叉理论基础》是部创新性假说，从质能关系（基础）、趋匀平衡（动力）、矛盾等价（方法）三条基本原理出发，引出众多新概念。如涡旋、浓缩、微旋、趋势、变换、交换、递传、生长、解体等基本观念。基本参量是质量、质密度、能量、能密度、频率、时间、长度、角度等作为定量的基础，不同能量用不同参量定义的，矢参量定义的能量称矢能，如平动能、转动能、自旋能等，标参量定义的能量称标能，如变换能、内能、位能等。把自然学科交叉理论建立在较本质的物性理论基础上，全书分成涡旋物性论、粒波物性论、递传物性论三大篇幅，分别对天地（天体、地球、力能）、物理（电磁、量子、原子）、生化（分子、生命、生态）等三大方面进行较统一的新颖解释和创新应用。这里主要讨论涡旋物性论部分。
这些丰硕的成果，产生如此丰富观念和原理，足以证明物性理论的威力。质能关系式是质量线性叠加、质量不灭律、能量转化守恒律、系统总能等于平动能时速度为极限速度、系统一种能量对总能比值在系统中地位等的统一表达式。平动能对总能之比等于或大于1/2为场物质。光量子平动能对总能之比刚好1/2，是实物粒子与场物质分界线，是稳定物质的极限状态，如“质能论”所述，这里不再重述。趋匀平衡原理引出物质速度愈大密度愈低、涡旋运动趋心质量浓缩成形、涡旋必构成周期变换或交换、交换中必微旋化或质块化、不同交换之递换的连接或链锁构成生长，如“涡旋论”所述。它们已在或继续在其它论文中专门论述。
二、天体物性研究
天体物性论或《天体周期演变论》是涡旋论应用于天文学科具体理论，并解释一系列天体基本现象，其基本原理可归纳出：
1、连续物质趋匀意味着各向平动机会均等，即存在正反平动，并因连续性而使其变换转化为涡旋运动。涡旋运动能密度趋匀，必使其质量浓缩并成形，但中心质量不可能无穷大，中心速度不可能绝对静止的。中心速度愈低所浓缩质量愈多，范围也愈大，并有愈强引力场质重叠作用趋势，称谓涡旋运动浓缩成形是天体自旋、公转基础及其周围具有引力场质重叠作用趋势原理。涡旋体的中性速度与其两侧旋转线速度同向侧弥漫状态推向反向侧浓缩状态而作圆、圈、弦等运动，从这个意义来说圈比点更基本，因而弦论从这个观点出发有它的一定道理。牛顿力学的惯性运动适用于地面宏观物体机械运动的。
2、涡旋体浓缩过程平衡趋势必形成交换，而交换又必使其微旋化（粒子、量子）、质块化。众多大质块趋心挤压运动抛出其它质块而膨胀、喷射、爆炸等过程，在整体上构成周期性演变过程，称为天体以浓缩为主，爆炸为辅的周期演变原理。现代宇宙膨胀说、宇宙爆炸说只看天体演变的一个方面或一个阶段，而且是次要方面或阶段，其所提供论据不足以证明其假说。宇宙微波背景，氦元素丰富而稳定存，光红移现象等实际上都不能证明纯粹爆炸说。由于周期性变换光量子无距离运行于愈来愈宽广宇宙中，而往低频场物质转化，而出现远距离天体光的红移现象与微波背景问题。氢与氦是宇宙中最轻或最易微旋化中产生的元素，而氦是惰性元素不与其它元素化合，因此丰富而稳定地存在宇宙中。
3、涡旋体内微旋化是天体周围磁性、光热辐射、生成元素等根源。天体微旋化生成元素原子之类低速粒子与高速量子，当高速度与微旋轴平行则趋于中心轴构成磁性，是天体周围形成磁场的基础。当高速量子速度垂直于微旋轴，则成为光或电磁量子往外辐射。趋势平衡时，天体质量愈大，引力场质与电磁量子交换愈强（即光的亮度愈强，但视觉亮度还与光源到达地面距离有关），所换出的量子愈杂，且高频率成份愈多（即光的颜色愈往紫色端），它们成为天体量度的基础。光量子是天体内部微旋化引起的辐射，并随长距离空间运动变换减弱，即红移。天体微旋化还是生成元素原子，如果生成元素在天体周围，那么所形成的吸收光谱，也可以作为质量的量度的依据。总之微旋化所产生现象，尤其光现象与天体状态密切相关的，从而成为观测天体状态重要依据，称为天体微旋化量度观测天体运动状态原理。
三、地球物性研究
地球物性论或《地球演变动力论》是应用涡旋论研究地球得出本质结论，并解释一系列地球基本现象，可归结出三条基本原理：
1、太阳系绕银河星系和星团椭圆轨道运动速度或动能的周期性演变，相应地内能以相反的周期演变，即动能最大时，内能最小，太阳辐射最低，对太阳系的行星或地球最为寒冷冰期，当然也存在热期，使地球存在长短周期冷热演变，即地球出现周期性冰期（长的周期近二亿年，几十万年等）。称为太阳系运动状态对地球周期性冰期演变影响原理。由于自旋地球（一天）绕太阳运动（一年，出现一年四季气温变化），太阳系在银河系大约2/3涡旋臂星团上，既绕星团核心运动（约几十万年），又跟星团绕银河星系核心运动（近二亿年）。这些大大小小的周期运动是地球表面气温大大小小周期变化的，尤其是地球冰期产生的根源。
2、地球是具有自转、绕太阳公转近球形的涡旋体，分成地核、地幔、地壳三大层，地核同样存在众多大质块趋心挤压运动，它成为地球的演变基本动力。地幔的不同深度、不同温度下微旋化过程中生成不同元素原子，通常愈底层生成愈重元素原子。地壳是地幔元素上浮与宇宙元素下沉交流的冷却层面。称为地核生成质块与地幔生成元素原理。地核质块又可称地瘤相当于太阳质块黑子，月球中的月瘤，其趋心运动中与其它质块产生挤压运动，挤出的质块多半挤到地幔层中，并引起地壳震动。因此地壳的地质、板块、地震都跟地核质块运动，地幔运动的状态密切相关，而质块具有磁性，其运动必引起地球周围磁场、电场和地壳力等分布变化密切相关。因此地磁、地电、地力、地热等变化是预测地震重要依据。
3、地球表面在太阳系中特有温度、压力、重力、磁场等环境条件，逐渐形成特有的大气圈、水圈、岩圈的三圈状态。地面以氮氧为主的大气层，以江河湖海和大洋构成三分之二弱的水圈，地球绕太阳公转的一年四季与一天日夜变化而形成大气流动与在太阳照射下蒸发成气，水蒸气分子比氮分子、氧分子轻，而上浮于大气上层形成云、雨、风、雪等气象。地壳岩石与无机矿藏多半是地幔小质块或岩浆冷却形成的，且岩石在大气与水流动中风化为泥土，构成三分之一强的大陆圈，并随地壳演变生成生物薄圈。地壳三、四（如果生物薄圈也算在内）圈在地球运动演变过程引起地壳水文、气象变化现象，称为地壳水文、气象生成变化原理。
四、天地原理应用
下面针对上述两论一些具体问题进一步探讨。
1、假说与运动
这些论文是假说，解释了许多基本现象，甚至解释了其它理论难以解释的现象，但仍有些论点还需要进一步证实，包括一些目前科学界尚未定论的东西。地心说、日心说、星云说、星云旋涡说、宇宙膨胀说、宇宙爆炸说等各自都能解释一些宇宙现象，以广义相对论为依据的爆炸说影响要大些。宇宙周期演变说虽然由《物性论》引出的，但也是星云旋涡说与宇宙爆炸说某些方面矛盾解决的一种方案，可以解释更多现象。赫罗星序图，哈勃星系分布，银河星系没有发现爆炸迹象等都有力支持天体或宇宙是涡旋运动浓缩与弥漫膨胀周期性演变假说。
物性理论把实物（包括天体、物体、粒子等）与场内物质，简称场质（包括光、热、电、磁、引力场、强作用场、弱作用场等）都是物质，是不同的物质形态而已。光子是高速运动的周期性变换粒子，在愈来愈广宇宙空间运行，涡旋运动逐渐减弱，平动运动逐渐提高，即量子衰变而产生红移。这个假设成立的话，光源发射光线红移不能作为光源天体退行运动依据，宇宙膨胀说与宇宙爆炸说的基础就成了问题，微波背景实际上是光量子在愈来愈远，愈来愈广空间运行衰变引起的，不能成为爆炸说的依据。
2、天体与量度
天体的知识和原子的知识主要来自光谱及光的现象，这里‘主要’可以理解为一半以上知识来自光通过望远镜或显微镜及其相关设备观测到的，原子并非指原子核，χ射线主要来自内壳层和γ射线主要来自原子核放射的，原子核和基本粒子属于另一学科研究对象，本文不讨论。天体辐射的光谱普遍存在哈勃所发现的规律，即天体辐射光谱红移Z与天体距太阳系或地球距离r成正比Z=Hr，其中H哈勃比例系数。这个系数因遥远天体距离测量困难，尚未最后确定，参考数据55公里/秒•兆秒差距。目前反而利用此式来测量远距离天体的距离。
量度实际上是与规定标准比较得出数字与单位，时间与空间标准规定与天文量度密切相关的。时间标准按地球自转（一天24小时）和和公转周期（一年12月）来定的。长度米标准是以北极与赤道间四分之一地球子午线长度的百万分之十来规定的。天体其它量度都跟天体辐射的光现象有关，如光的颜色，光的强度，光的变化，光源位置与距离等现象有关。因此光性质与远距离运行变化研究，对天体量度与模型假说带有基础性意义。
3、矿藏与地震
地壳主要成份氧化硅占55.2%，氧化铝占15.3%，氧化铁与氧化亚铁占8.63%，氧化钙占8.80%，氧化钠占2.88%，氧化钾占1.91%，水占约1%等及其它各种矿物，即除氧化矿物外，还有纯元素矿物、硫化矿物、卤化矿物和各种酸盐矿物等。地壳若按元素来分，最多的是氧O占46.6%，其次硅Si占27.7%，铝Al占8.13%，铁Fe占5.0%，钙Ca占3.63%，钠Na占2.83%，钾K占2.59%，镁Mg占2.09%。地壳元素主要来自地幔低速微涡旋形成的，并且愈靠地壳温度愈低，相应生成元素愈轻，氧与较轻元素在较上层形成的，其它元素上升到上层被氧化成氧化物与硫化物、卤化物与各种酸盐化合物等。较重元素多半在较下层形成的，并常结成小质块，被挤到地壳被冷却，常成为地壳金属矿藏与无机矿藏。
地核质块挤压递换运动推动着地幔、地壳运动与地磁、地电、地温、地力的变化，也是地震产生的根源。由于地壳最薄弱处是在地壳板块交接处，如欧亚板块与环太平洋板块交接处的日本、台湾、菲律宾、印尼等都是地震多发地区。而地震又根源于质块运动，并引起地球周围磁场变化，即地磁、地电、地温、地力分布变化，因此这些参量分布变化趋势可以用来预测预报地震，相当于气象根据气压、气温、湿度、云雾等分布变化趋势预测预报天气那样。
4、气象与水文
地面有一层氮、氧为主的大气层，密度随高度递减，以及水域占地壳面积三分之二弱的特有环境，地球自转与绕太阳公转的周期运动，使日照、气温、气流、湿度、水流等随之发生周期性变化。水在日照下蒸发成水蒸汽，其分子量又比氮、氧分子轻而上浮到上层，冷却形成云、雨、雾、雪等，太阳运动变化与地球内外运动变化又影响地面大气和水的流动，形成地面复杂的大气和水循环流动，构成世界各地的气象和水文的基础。

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
4、《理科最新常用数据手册》 漆贯荣等编译  陕西人民出版社1983年出版