论文发表、论文指导
周一至周五
9：00&22：00
压强对反应速率和化学平衡移动的影响
　　【关键词】压强 反应速率 化学平衡 中国论文网 http://www.xzbu.com/9/view-1006288.htm　　 　　?一、压强对化学反应速率的影响 　　 　　其适用范围是有气体存在的可逆反应或非可逆反应。分析压强改变对化学反应速率的影响时，要严抓气体反应物浓度是否有变化，再分析速率变化。常见有以下三种情况： 　　1.压强改变，浓度改变，则反应速率改变 　　当温度一定时，一定量气体的体积与其所受的压强成反比。增大压强，体积减小，就是增加单位体积里反应物和生成物的量，即增大了浓度，因而可以增大化学反应速率。相反，减小压强，气体的体积就扩大，浓度减小，因而化学反应速率也减小。 　　特别要注意，改变压强的含义在此指的是由体积变化引起的压强变化，通常所说的改变压强即是此种情况，如压强增大即是指压缩加压。若不是由体积变化引起的压强改变，则规律不一定成立。 　　2.压强改变，但浓度不变，则反应速率不变 　　对于气体反应体系，反应容器体积不变，向其中充入“惰气”（不与容器内物质反应），容器内气体总物质的量增加，总压强增加，但原来的物质的分压不变，即据，浓度未变，所以反应速率不变。 　　3.总压强不变，但浓度改变，则反应速率改变 　　对于气体反应体系，保持体系压强不变，向其中充入“惰气”，气体体积与气体总物质的量成正比，体积增大，据c=nV，原来各物质的浓度减小，则反应速率减小。 　　例1.反应C(s)+H?2O(g) CO(g)+H?2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是： 　　A.增加C的量 　　B.将容器的体积缩小一半 　　C.保持体积不变，充入N?2使体系压强增大 　　D.保持压强不变，充入N?2使容器体积增大 　　解析：A项中C是固体，对反应速率无影响。B项其实是通常所说的加压，体积缩小，则浓度增大，速率增大。C项中N??2?不与体系中的物质反应，且原各物质浓度不变，则速率不变。D项中物质各浓度减小，速率均减小。因此答案是A、C 　　 　　二、压强对化学平衡的影响 　　 　　其适用范围是密闭容器中有气体参与或生成的可逆反应。分析压强对化学平移动的影响时，要紧抓速率变化与否及是否相等。一般有四种情况： 　　1.压强改变，浓度改变，速率改变，若V?正≠V?逆，则平衡移动 　　对于反应前后气体体积有变化的反应，当其它条件不变时，增大压强，则平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。注意：这里的改变压强，即通常所说的由体积变化引起的压强变化。 　　如N?2(g)+3H?2(G) 2NH?3(g)，在其它条件不变时，体积缩小1倍，压强增大1倍，各物质的浓度均增大一倍，正、逆反应速率都增大，但增大的幅度不同，V?正增大的幅度大，从而导致V?正> V?逆，使平衡正向移动。 　　2.压强改变，浓度改变，速率改变，但V?正=V?逆，则平衡不移动 　　对于反应前后气体体积不变的反应，其它条件不变时，改变压强，平衡不移动。这里的改变压强，即通常所说的由体积变化引起的压强变化。如H?2（g）+I?2(g) 2HI(g)达平衡后，其它条件不变时，体积缩小1倍，压强增大1倍，各物质浓度均增大1倍，正、逆反应速率都增大且增大幅度相同，即V?正=V?逆，因此平衡不移动。 　　3.压强改变，但浓度不变，速率不变，V?正＝V?逆，则平衡不移动 　　恒温恒容条件下，向已达平衡的可逆反应体系中充入“惰气”，则平衡不移动。注意：这里压强改变，不是通常所说的由体积变化引起。 　　如N?2(g)+3H?2(g) 2NH?3(g)达平衡后，当温度、体积不变时，充入一定量He气，气体总压增大，但N?2、H?2、NH?3分压（即浓度）未变，所以速率不变，即V?正＝V?逆，平衡不移动。 　　4.总压强不变，但浓度改变，则速率改变，且V?正≠V?逆，则平衡移动 　　对于气体反应体系，保持体系压强不变，向其中充入“惰气”，原来各气体物质的浓度减小，则反应速率减小。此时，判断平衡向哪一方移动，可直接利用压强变化来判断。即相当于减压，平衡向气体体积增大的方向移动。 　　例2.一定温度和压强下合成氨反应已达平衡状态，如下操作，平衡不发生移动的是 　　A.恒温恒压下，充入NH??3? B.恒温恒容下，充入N?2 　　C.恒温恒压下，充入NeD.恒温恒容下，充入Ne 　　解析：A项中增大了NH?3的浓度，平衡左移。B项中增加了反应物氮气的浓度，所以平衡右移。C项中体积增大，各物质的浓度减小，相当于减压，平衡左移。D项中总压增大，但物质各浓度不变，速率不变，平衡不移动。所以答案为D 　　链接练习： 　　1.CO(g)+NO2(g) CO2(g)+NO(g)，达平衡后将容器体积扩大10倍，此时： 　　A.混合气体颜色变浅 　　B.平衡向正反应方向移动 　　C.容器内颜色变深 　　D.化学反应速率不变。 　　2.当下列反应达到平衡时，保持温度不变，向容器中通入氩气，则化学平衡一定不移动的是： 　　3.反应，在一定温度下达到平衡。下列各种情况下，不能使平衡发生移动的是： 　　A.温度、容积不变时，通入SO2气体 　　B.移走一部分NH?4HS固体 　　C.容积不变，充入氮气? 　　D.充入氮气，保持压强不变 　　答案：1.A2.C3.B C
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文
转载请注明来源。原文地址：
【xzbu】郑重声明：本网站资源、信息来源于网络，完全免费共享，仅供学习和研究使用，版权和著作权归原作者所有，如有不愿意被转载的情况，请通知我们删除已转载的信息。
xzbu发布此信息目的在于传播更多信息，与本网站立场无关。xzbu不保证该信息（包括但不限于文字、数据及图表）准确性、真实性、完整性等。服务不可用。698被浏览178,987分享邀请回答19654 条评论分享收藏感谢收起zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%AF%E5%8F%A3%E5%8F%AF%E4%B9%90[2] Solubility of carbon dioxide in ternary and quaternary mixtures of water, CO2, malic acid and glucose: experimental results and phase equilibrium modeling. [3] Wiebe and Gaddy (1940) --- PSRK ·····, ELECNRTL ––, PRWSmodel.[4] Battino R. and Clever H.L., 1965, The solubility of gases in liquids, Chem. Rev., 66,395-463.[5][6] density of water: [7] Kimmey, R. Pepsi Brooklyn Bottling Center. Fax. 25 May 2000[8] Murphy, P., E. Klages & L. Shore. The Science Explorer: Family Science Experiments from the World's Favorite Hands-On Museum. 5.[9] Kieran, Kelly. Re: what is the average pressure in a 12 oz. soda can? Mad Scientist Network. 3 February 2000.1.4K316 条评论分享收藏感谢收起　　如果原子是由“电子”、“质子”、“中子”构成的，那么，根据电的同性相斥、异性相吸的性质。同性粒子在斥力作用下将会自动分离，而异性粒子又是相吸的，这就造成同性粒子因斥力而分离，又因异性粒子的引力而聚合，其结果自然是异性粒子相互结合在一起而不再分离。　　这也意味着，理论上这样的原子是不可能稳定存在的。为了解决原子稳定问题，人们提出了各种解决办法，但是，由此也引出了许多让我们感到困惑和难以理解的东西。　　如果原子是由“中子”构成的，那么，大量现代实验观测已经表明，一个具有一定质量、大小、形状的中子是客观存在的，而且中子还具有自旋运动、和南北磁极。　　由于中子同时拥有南北二磁极，因此在二个中子之间才能产生引、斥这二股力量的。而当中子一旦开始旋转运动后，那么在二个粒子之间的力就变成了，引与斥循环往复，交替变换的“循环场力”。　　二粒子在斥力作用下将会自动分离，但是还没等它们分离的太远，循环场力已转换为引力。引力把分离状态的粒子重新拉回。但是还不等它们相互碰在一起，循环场力又自发转换为斥力，斥力再次把二粒子推回平衡位置。二粒子在循环场力作用下，即不会分离的太远，也不会紧密聚合在一起，而总是自发的围绕在一平衡距离L0内做着永不停息的分合运动，通过有序变换的分合运动自动建立起一种相对稳定的动态连接。　　一定数目的中子在循环场力作用下，将会自发形成一个具有特定结构、功能的原子。随着中子数目的增加，元素的结构、性质随着原子序数的递增而呈现周期性的递变。 　　实验表明原子同样拥有南北二磁极。不过，不同的原子由于所含中子数不同，内部结构不同，向外产生的循环磁场不同，这就导致不同的原子自发建立连接时，所形成的平衡距离L1、L2、L3是各不相同的。　　如果将大量的原子聚集到一起构成固体，那么显然原子会有无限多种不同的排列方式，但是，由于原子在循环场力作用下，总是自发维持在平衡距离L内的，这就决定各原子在自组织过程中不会胡乱排列，而是自发按照平衡距离L的长短不同，在空间的不同方向上有规律排列在一起，从而形成了千变万化、绚丽多彩的宇宙万物。　　那么　　没有了电子，我们是否能够更好的了解电？　　没有了电子，我们是否能够更好的了解万物的生成与变化？　　没有了电子，光又是如何产生的?　　《都是电子惹的祸》针对以上几个问题进行了一次大胆尝试，由此也得出了一些新推论，但是，又不知这些新推论有没有道理，故斗胆写出来想和大家一起共同探讨。
　　尤卫东
　　日于中国山东枣庄
楼主发言：1次 发图：2张 | 更多
　　目录　　第一章
原子是由什么粒子构成的　　第一节 都是电子惹的祸
引入“某某素”“某某子”　　1·2
摩擦起电的困惑　　1·3 我们发现了电子　　1·4 原子不能稳定存在的力学原因　　第二节 从磁性角度去认识大自然
　　第三节
循环引斥力模型
中子的磁矩　　3·2 一生二　　3·3
中子的一物二面　　3·4 一分为二、合二为三　　3·5
一物二面与循环引斥力模型　　第四节
中子的运动
　　4·1 中子南北磁极旋转运动的产生原因　　4·2 中子的循环磁场　　4·3 中子间的循环场力　　4·4 中子的分合运动　　4·5 中子的涡旋运动　　4·6 中子磁极旋转轴的摆动　　第五节
由循环磁力得出的几个结论
　　5·1 中子的独立生存空间　　5·2
原子和虚空　　5·3 原子的自然形成　　5·4
原子的稳定性　　5·5 最小作用量原理　　5·6 大平衡规律　　第六节
　　第二章
光 　　第一节
光的自然产生
　　1·1 原子的自旋运动　　1·2 光的自然产生　　第二节
　　2·1 光的量子性　　2·2 波长与光能关系　　2·3 二种磁性光　　2·4 光的波动性　　2·5 光的叠加性　　第三节
　　3·1 光波的光速球面传播性质　　3·2 光波的传播图像　　光的吸收
·　　4·1 叠加后的光波　　4·2 波动场方程　　4·3 光的吸收　　4·4 惠更斯原理　　第三章
　　第一节
　　1·1 热平衡状态　　1·2 热量的传递　　1·3 热平衡定律　　1·4 温度与辐射出射度M（T）　　1·5 影响物体温度的二个微观因素　　1·6 比热容　　第二节
　　2·1 气态分子的理想状态　　2·2 压斥力平衡　　2·3 影响气体压强P的二个因素　　2·4 非线性　　2·5 勒夏特列原理　　2·6
气体的扩散　　2·7
帕斯卡定律　　2·8
阿基米德定理　　2·9
气体的沉浮　　第三节
热力学第一定律
　　3·1 气态分子的势能　　3·2 分子势能增加的原因　　3·3 热力学第一定律　　3·4 能的耗散　　3·5 等体过程 　　3·6 等压过程　　3·7 摩尔气体常量R与气体势能增量△E势的关系　　3·8 理想气体的状态方程　　3·9 卡诺定理　　第四节
热力学第二定律
　　4·1热平衡原理　　4·2 开尔文说法　　第四章
宇宙万物的自然形成　　第一节 自发与自然
　　1·1 物质的本性　　1·2
自发与自然　　第二节 中子的自发调整和相互协调
　　第三节 原子有序变换的的循环磁场
　　第四节
原子间的循环场力
　　第五节
原子间的连接状态
　　5·1 连接状态 　　5·2 时断时连状态　　5·3 连接断开状态　　第六节 物质系统的自组织
　　6·1 平衡距离
　　6·2 竞争与协调　　6·3
由平衡距离决定的结构　　6·4
自组织原理　　6·5
万物的自然生长是在原有基础上的稳定、平衡发展　　第七节
　　7·1 晶体结构类型的多样性　　7·2 各向异性　　7·3 晶体的共性　　第五章
万物间的相互作用　　第一节
　　1·1 表面张力　　1·2 浸润现象　　1·3 毛细现象　　第二节
物质的溶解和沉淀
　　3·1 溶解现象　　3·2 沉淀现象　　3·3 沉淀溶解平衡　　3·4 化学平衡　　3·5
化学平衡的特征　　3·6
影响化学平衡的因素　　3·7
物质系统的最小性质　　3·8 化学反应的方向性　　第三节
固体的表面效应
　　4·1 固体的表面效应　　4·2
布朗运动　　第六章
　　第一节
　　1·1 摩擦起热　　1·2 摩擦起电　　1·3 功能关系　　1·4 正负电极、电场　　第二节
带电原子的调整
　　2·1 带电原子为什么调整　　2·2 带电原子如何调整　　2·3 调整后图像　　2·4 带电物体的稳定性　　2·5 电荷守恒定律　　2·6 电荷的量子性　　2·7 带电量与电场关系　　2·8 导体、绝缘体　　第三节
　　3·1 电场的光速球面传播性质　　3·2 库仑定律　　3·3 电力叠加原理　　3·4 电场强度　　3·5 电场与物质场源关系（高斯定律）　　3·6 静电场的环路定理　　3·7 电势　　3·8 二个带电体之间的电势能　　3·9 电能存于何处　　平衡规律与静电平衡
　　4·1 静电平衡状态　　4·2 均匀介质环境下的电荷分布　　4·3 非均匀介质环境下的电荷分布　　4·4 静电场中的导体　　4·5 平行板电容　　4·6 唯一性定理　　第五节
磁场和它的源
　　5·1 电流的产生原因　　5·2 电流的磁效应　　5·3 载流导线表面带电原子如何运动　　5·4 同心圆磁场的产生原因　　5·5 磁场方向判定　　5·6 安培力的磁本质　　5·7 安培力大小、方向　　5·8 电流强度　　5·9 磁场高斯定理　　5·10 载流导线的磁场叠加原理　　5·11 毕奥——萨伐尔定律　　5·12 安培环路定理　　第六节
　　6·1洛伦兹力　　6·2 洛伦兹力产生原因　　6·3 洛伦兹力大小　　6·4 运动轨迹偏转原因　　6·5 库伦力、安培力、洛伦兹力　　第七节
　　7·1 动生电动势　　7·2 法拉第电磁感应定律　　7·3 楞次定律　　7·4 交流发电机原理　　7·5 感生电动势　　7·6 互感　　7·7 自感　　7·8 变压器的工作原理　　7·9 涡旋能量场　　第八节
　　8·1 场的多样性统一
　　8·2 力的多样性统一
　　第一节
都是电子惹的祸　　物理大师费曼曾经说过：如果在某次灾难中，所有的科学知识都将毁灭，只有一句话能够传给下一代，那么怎样的说法才能以最少的词汇包含最多的信息呢？我相信那就是原子假说，即万物由原子组成，原子是一些小粒子，它们永不停息的四下运动，当它们分开一段小距离时彼此吸引，而被挤到一堆时则相互排斥。　　宇宙万物都是由原子组成的，但是，当我们进入原子内部考察电子的运动规律时，却发现原子模型存在着三个致命的弱点。　　1：原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成。由于异性电荷相吸，那么为什么质子和电子不会凑到一块来呢？　　2：原子核中有若干个全部带着正电荷的质子，为什么它们不会相互推开呢？ 　　3：是什么东西把带负电的电子保持在一起呢？　　这也意味着，理论上是不可能存在由电子、质子、中子组成的原子，但是，这是不正确的，万物的确存在，原子也的确存在，而且是稳定的，有大量的实验事实和整个化学的支持。”（以上内容摘自《费曼物理讲义》）　　那么大自然中客观存在的原子　　原本就以这种说不清、道不明的方式存在着？　　还是以其他方式存在着？　　1·1
引入“某某素”“某某子”　　十七世纪中叶，自然科学发生了一次巨大的飞跃，以牛顿为代表的一批科学家用观察和实验的方法研究大自然，他们建立了以经典力学、热力学、电动力学为基础的，一个完整、严密的经典物理学理论体系。这个理论体系的建立、大大扩展了人类对客观世界物质结构及其运动规律的认识。在科学技术领域和哲学领域均产生了划时代的影响。　　在这一时期，自然科学只有力学发展到了比较完整的形态，其它学科还处于收集、整理、分析经验材料的阶段。而经典力学的伟大成果暗示着机械观可以无例外地应用于物理学的任何分支部门，即可以用粒子间的引力、斥力去解释所有的自然现象，而这些力只与粒子间的距离有关。　　当时的人们把自然科学按类分出去的时候，由于受到亚里士多德的“四元素说”和机械观的影响，又不自觉地在各学科分支中，分别引入一些特殊性质的粒子：“某某素”、“某某子”。然后在假设其存在的前提下，寻找其存在的依据。或在承认其存在的前提下，用这些性质各异的“粒子”去分别解释各类现象。　　例如，在研究燃烧现象时，引入了一种物质“燃素”。 在研究热现象时，引入一种0质量的热物质“卡路里”。在分析摩擦起电现象时引入“电子”。在分析磁现象时寻找“磁极单子”。在研究光现象时，粒子说引入了“光粒子”，波动说引入了传递机械振动光波的媒介物质“以太”。　　那么，大自然是否真的像人们猜测的那样客观存在这些物质？　　引入这些物质后，到底能不能帮助我们更好的了解大自然？　　现在我们已经了解到，引入“燃素”、“卡路里”虽然能够简易地解释当时发现的大部分燃烧现象、热现象，使人们相信它是正确的。但是，现代化学之父拉瓦锡在做金属的煅烧实验时，发现金属在煅烧后重量是增加的，而按照燃素说，燃烧后的灰烬应该比燃烧前要轻。在这种鲜明的事实面前，拉瓦锡毫不犹豫的拿起“奥卡姆剃刀”剃掉了“燃素”这种物质，提出了科学的燃烧学说-氧化学说。　　1798年，英籍物理学家伦福德用钝钻头加工炮筒时，发现摩擦生的热是“取之不尽的”， “热质守恒”观点是错误的。于是伦福德果断的向0质量的热物质（卡路里）剪去；热是物质内部粒子运动的一种宏观表现，物质内部根本不存在热物质（卡路里）。伦福德的实验彻底摧毁了热质说，并为物理学的发展开辟了道路。　　1905年3月，爱因斯坦根据著名的麦克尔逊、莫雷“以太漂流实验”否定了以太的存在。　　1·2
摩擦起电的困惑　　可以说电学是从研究摩擦起电现象开始的。18世纪中期，富兰克林经过分析和研究后提出；世界上有两种性质不同的电，一种为正电，另一种为负电。摩擦两个不同物体就会引起电子的转移，得到电子的物体带负电，而失去电子的物体显正电。　　但是，如果富兰克林当时再做一个实验；同种材料进行相互摩擦会不会产生摩擦起电现象？相信他绝不会轻易做出以上结论。现在让我们拿一些容易起电的同种材料进行相互摩擦，例如；用力掰断一根旧圆珠笔套，然后用这二截圆珠笔套相互摩擦，我们会发现两个摩擦表面能够出现带电现象。通过进一步的实验表明：两截圆珠笔套所带电荷为同性电荷，并且有的材料摩擦可以带同性正电荷，有的摩擦后可以带同性负电荷。在排除了外界的影响(如通过其它导体导走电荷等)之后，实验仍能得到相同的结果。　　实验表明同一种材料相互摩擦后，两个摩擦表面带同性电荷，这也表示同一种材料相互摩擦时，某一种电荷在两个物体的摩擦表面同时增加了。显然电子转移说遇到了与热质说完全相同的问题，它没有办法解释这一现象，而这一现象又是客观存在的。　　1·3 我们发现了电子　　1897年，汤姆逊通过阴极射线实验，第一个发现了“电子”。但是，汤姆逊测得的阴极射线粒子的荷质比平均值是1·3×10-11千克/库伦，而理论值却是0·5千克/库伦，显然实验值和理论值相差很远。进百年来，不断有科学家重复汤姆逊的实验，实验表明汤姆逊当时的实验误差最高只能达百分之二十，而扣除这一因素，实验值和理论值仍相差很大。　　现在出现了一个问题，如果我们通过阴极射线实验发现了电子，那么它会导致我们的一些精密电磁实验的实验值和理论值不相符。　　为了解决这一问题，爱因斯坦提出“只要摒弃牛顿所确立的绝对空间和绝对时间的概念，一切困难都可以解决。”现在，一些精密电磁实验的实验值只有通过“洛伦兹变换”才能和理论值达到一致。　　那么，阴极射线实验是否能够证明电子的存在？导致实验值和理论值不相符的原因到底是什么？相对论解决了一切困难吗？　　1·4 原子不能稳定存在的力学原因　　在建立原子模型时，我们引入了二种电物质“电子”和“质子”，但是，根据电的同性相斥、异性相吸的性质，原子自然发展的趋势却是：同性粒子在斥力作用下将会自动分离，而异性粒子又是相吸的，这就造成同性粒子因斥力而分离，又因异性粒子的引力而聚合。同性粒子在引力、斥力双重作用下，将自动分离向着异性物质方向运动，其结果自然是异性粒子相互结合在一起而不再分离。　　当我们把电一分为二，认为独立存在二种电性物质时，大自然以其不可阻挡的力量，还是使其重新结合成“一”。而要阻止大自然的这一趋势，我们不得不认为在质子之间存在一个比电力更为强大的“强作用力”。但是，由于“强作用力”不是来自于物质自身，因此我们目前仍不清楚其产生原因是什么、作用机理是什么。这也表示强作用力，目前它只是出于原子稳定需求，人们不得不增加的一种动力。　　为了阻止电子坠入原子核中，有人猜测：“原子必定有一种“稳定态”，在这种状态下，电子的运行轨道是稳定的，它不辐射光，也不会跌入原子核。”但是，处于“基态”的电子与原子核之间的异性电荷吸引力就会突然消失吗？　　这个问题我们即躲不过去，也绕不过去，我们只能勇敢的正确面对。这也表示问题依然还在，于是有人提出：答案也许来自于这些粒子的内部，我们是否可以通过实验撞碎这些粒子，从而找到解决原子稳定问题的答案。　　接下来的实验表明：“质子”、“中子”从来就没有被撞碎过。但是，为了一个稳定的原子，我们仍然假设：“质子”、“中子”具有内部结构，它们是由一些转眼即逝的更小、更基本的粒子构成的。　　那么，大自然是否真的存在一个由“电子”构成的原子？　　如果大自然真的存在这样的原子，那么，原子一定是稳定的，我们也一定能够建立一个稳定的原子模型。如果大自然不存在这样的原子，那么，无论我们再怎么努力，我们“永远”也找不到满意的答案。因为，大自然从来就没有欺骗过我们，相反，人的感觉，思想有时却会欺骗我们。
如何认识电子　　一个带电粒子，电力都是相斥的，因而电子该会趋于飞散，由于这一系统具有非平衡力，我们必须设想有某种会把电子拴在一起的东西，通过例如橡胶带之类的东西使电子不致飞散，这些东西把电子紧系在一起会产生一种附加的非电性力“彭加勒应力”，但是当我们沿这条路往下走时，将会出现一个充满矛盾的、古怪的电子理论，整个电动力学体系也会因这一假设而被打乱。　　为了避免理论混乱我们假定电子处于静止状态时，电子每一部分电荷都会与其他部分的电荷相互排斥，而且这些排斥力又都成对地抵消掉了，电子因同性电荷相斥力相互抵消而变得稳定。　　但是当电子受外力作用一旦加速运动时，如果我们考察电子的各部分之间的这些排斥力，则作用不会恰恰等于反作用，从而电子施与其本身上的就是一种企图阻碍其加速之力。当计算这个力时 我们发现电磁质量变成无穷大了。而这都是由于我们容许了点电荷会作用于其自身引起的。　　由于我们容许了点电荷会作用于其自身，引出了一个无穷大问题，人们为了解决这些问题进行了各种尝试，但是都以失败而告终了。经典电子理论把它自身逼近了一个绝境，经典电动力学理论这座崇高大厦尽管对于解释那么多现象是多么美妙，但最终不得不脸朝下倒下去了。（以上内容摘自《费曼物理讲义第二卷》）　　一开始，我们把电子看成一个一个传统意义上的点粒子，但是随着研究的深入，实验和理论分析表明电子的半径为零，却具有无穷大的能量。如果追溯量子场论中出现无穷大的原因，则发现与它假设了粒子是不具大小的点有关。　　读到这，我们不禁要产生这样的疑问：一个半径为零却具有无穷大能量的电子它到底是一种什么样的物质？我们为什么要引入电子？世上真的存在一个半径为零，却具有无穷大能量的电子？　　显然，只有一面的电子是很难在大自然中独自存在的，因为大自然的力量不让它独自存在。　　既然大自然的力量是让电子和质子结合在一起，那么我们为什么还要把它们分开？　　既然大自然的力量是让电子和质子结合在一起，那么我们人类真的有能力把它们分开吗？　　既然大自然的力量是让电子和质子结合在一起，那么我们为什么不能顺应大自然的这一趋势，认为二者原本就是同一物体的正反二面。　　也许在顺应自然后，我们的理论会变得越来越自然。　　也许在减去一些东西后，我们的理论会变得越来越简单。　　也许离开电子的帮忙，我们反而能够更好的了解大自然。　　也许没有了电子，经典电动力学大厦反而变得更加牢固。
　　第二节
从磁性角度去认识大自然　　我们发现电和磁有许多相似之处：带电体周围有电场，磁体周围也有磁场。同种电荷相斥，同名磁极也相斥。异种电荷相吸，异名磁极也相吸。变化的电场能激发磁场，变化的磁场也能激发电场。但是，实际上，磁和电这对佳偶也并非是完全对称的，这种不对称性不论从宏观还是微观上都有所反映。　　宏观上，从地球、月球、行星到恒星、银河系和河外星系，不可胜数的天体以及辽阔无垠的星际空间，都具有磁场，磁场对天体的起源、结构和演化都有着举足轻重的影响。可是电场在宇宙空间几乎无声无息，对丰富多彩的天文学似乎毫无建树。　　微观上，磁和电这对佳偶仍存在着不对称性，例如；我们可以用磁来制约电，却不能用电来制约磁。　　从宏观、微观上分析；物质的磁性比电性更具有普遍性，是更为本质的东西。那么，我们是否可以从“磁生电”的角度去认识电现象？从磁性角度去认识大自然？
　　第三节
循环引斥力模型　　3·1
中子的磁矩　　当我们把电子、质子从原子模型中去掉后，就会发现原子模型中剩下了唯一的一个基本粒子；中子。而现代大量实验观测已经表明一个中子是客观存在的，而且中子有以下三个性质；1具有一定质量、大小、形状。2具有自旋运动。3；具有磁矩。　　那么中子为什么具有磁矩？　　就像地球自转具有磁矩一样，这个问题目前也是困扰现代理论的一大难题。1931年P.A.M.狄拉克从分析量子系统波函数相位不确定性出发，得出磁单极子存在的条件，可用以说明电荷量子化这个理论上无法说明的事实。20世纪70年代以后建立起来的大统一理论以及早期宇宙的研究都要求存在磁单极子。实验上探测磁单极子成为检验粒子物理大统一理论和天体物理宇宙演化理论的重要依据。　　但是，在接下来的寻找磁单极子过程中，由于磁性粒子通常总是以偶极子（南北两极）的形式成对出现，从20世纪到21世纪，在陆地、在海洋、在太空、在深海沉积物中、在月球的岩石上，世界各地都在寻找磁单极子，但是经历了这么长时间的寻找，却都以失败而告终了。可以说没有一个科学家敢于理直气壮地声称自己完全真正找到了磁单极子，于是，导致了关于磁单极子是否真的存在的疑云的产生，并且这种疑云渐渐地越积越厚，浓重地笼罩着科学界，并引发了新一轮的、更加激烈的关于磁单极子的争议。　　更加有意思的是，就连到了晚年的狄拉克本人，也对磁单极子是否存在产生了深深的怀疑。1981年，他在致一位友人的信中说：至今我已是属于那些不相信磁单极子存在之列的人了。　　3·2 一生二　　目前我们不能证明存在一个磁单极子，但是一个磁性粒子的南北两磁极却是客观存在的，“有因必有果、有果必有因”，磁性粒子的南北两磁极绝不会凭空产生，一定是有其所以然原因的。那么我们能不能根据中子的自旋运动，以及南北磁极总是在自旋轴两端成对出现这二个事实，再借鉴目前的一个假设；电子的磁矩是由于电子的旋转运动产生的。　　假设：中子的南北两磁极是由于中子的高速自旋运动而在转轴的两端成对产生的。　　如图所示　　（注：曾经尝试用实验的方法去证明这一假设，但是都因种种原因以失败告终了，目前即不能证明这一假设是正确的，也不能证明它是错误的。后面读者将会看到这本书许多的观点都是建立在这一假设之上的，如果这一假设不成立的话，那么这本书就是建立在一个错误模型基础上的。）　　3·3
中子的一物二面　　根据假设；中子的南北两磁极是由于中子的高速自旋运动而在转轴的两端成对产生的。现在，我们站在中子南磁极的上方往下观察中子，我们会发现该中子是顺时针方向旋转的，中子在此方向上因顺时针旋转而产生南磁极。而当我们从下往上观察中子时，发现该中子是逆时针方向旋转的，中子在此方向上因逆时针旋转而产生北磁极。　　一个中子实际上只会沿一个方向旋转，但是当我们从二个不同方向观察它，却发现它同时具有顺逆两种旋转方向，从而产生二个性质截然相反的南北磁极。因此，一个中子的南北二磁极不是从“一”中分出去后各自独立、彼此分离的“二”，而是“合二为一”的同一物体的二面，为一物二面。　　3·4 一分为二、合二为三　　从垂直于中子转轴的角度看中子，发现中子的南磁极在上，北磁极在下。南北磁场强度在转轴处达到最大，南北磁场强度从两极向赤道处逐渐减弱，在赤道处磁场强度为零。从这一角度去看中子的南北磁极是“一分为二的”，但是南北磁极的这种分离不是真正意义上的分开，分开只是表面分开，其实质是同一基本粒子同时生化出的二个方面，是“合二为一”的。一个中子的南、北磁极是相互依赖、相互依存的，任何一方都不能脱离另一方而单独存在，一方的存在以另一方的存在为前提，双方共处于一个统一物体中。 　　南北磁极是中子由于自旋运动而生化出的，而中子的自旋运动又是天生的、永恒不变的，只要中子具有这一运动，南北磁极就会与中子如影随形、永不分离。中子和南北二磁极三者共同形成一个统一的整体（合二为三）。南北磁极的产生不能离开物质这一载体，离开物质这一载体南北磁极将无所依靠，它们根本不会凭空产生。而中子之间需要靠磁性连接在一起，中子离不开南北磁极，离开南北磁极中子之间将不会相互结合在一起，更不会进一步结合成丰富多彩、千变万化的物质世界。　　3·5
一物二面与循环引斥力模型　　由于一个中子的南北二磁极是同一事物的正反二面，因此一个中子的南北二磁极是不能够产生作用力的，力只能产自于二个中子之间的南北磁极，这就决定物质运动的力是来自于物质间的相互作用。这也就排除了一个孤立的粒子自己产生让自己运动的力的可能性，同时也排除了一个具有无穷大能量的粒子存在的可能性。　　最为关键的是，一个中子的某一磁极相对于另一中子的不同磁极（N或S），产生的将是不同的力，即N相对于N产生的是斥力、N相对于Ｓ产生的是引力，二个粒子间的力是即可以为引力，也可以为斥力的，这就为我们建立循环引斥力模型提供了一个可靠的理论、实验依据。　　第四节
中子的运动　　4·1
中子南北磁极旋转运动的产生原因　　当二个中子相邻时，由于异名磁极相吸，同名磁极相斥，那么在引、斥磁力作用下，二个中子南北磁极就具有自发调整至异名磁极相吸位置的趋势。在这一自然趋势作用下，每一个中子的理想状态就是，同时与周围的所有中子处于绝对静止状态的南北磁极相吸位置。　　那么中子的这一理想状态在现实中是否能够实现哪？　　答案是否定的，因为二个孤立的中子是可以做到南北磁极在一条直线上，但是当第三个中子从中间位置加入时，中子的南北磁极就开始了旋转运动，这时三中子的南北磁极就不在一条直线上了，因此在现实世界中，中子的理想状态是不可能实现的。　　当二个相邻中子的南北磁极不是在一条直线上时，那么在引、斥磁力作用下，这二个中子的南北磁极将会自发的向异名磁极相吸位置旋转，二中子的南北磁极开始了旋转运动。现在出现了一个问题，当二个中子的磁极旋转到异名磁极相吸位置时，中子的磁极旋转运动会不会停止?　　如果中子旋转到异名磁极相吸位置，在引力作用下磁极旋转运动会停止，那么中子南北磁极旋转运动的旋转动能又会跑到哪里？因为能量是守恒的，能量即不能自动产生，也不会自动消失，能量只会从一种形式转变成另一种形式。在这个微观模型中我们找不到中子旋转动能转换或释放的途径和证据。剩下的唯一途径只能是，中子在旋转惯性作用下离开异名磁极相吸位置而继续旋转，中子的南北磁极开始了永不停息的旋转运动。　　这里我们把中子南北磁极产生永不停息旋转运动的因素称为破缺因素。　　4·2
循环磁场　　当中子的南北磁极开始旋转运动后，那么该中子向外产生的磁场，就会变成一个南北磁性随时间呈周期性循环变化的磁场，（简称循环磁场）。　　如图所示　　而中子的南北磁极一旦开始旋转，那么中子产生的循环磁场，将会脱离物质在不需要任何媒介的情况下，以恒定光速和球面的形式在真空中独立向外传播。　　4·3
中子间的循环场力　　一个磁场强度为B１的中子，产生的循环磁场是以光速球面形式向外传播的，随着传播距离R的增加，球表面积随之增加为4兀R2，在此球面上任意一点的磁场强度将会衰减为：A·B1/4兀R2
(A为系数)。　　当该磁场遇到另一个中子Ｂ2时，那么磁场B1就会超距作用于中子B2的磁极而产生磁力，这时二中子间的磁力大小只与二个中子的磁场强度B1、B2和中子间的距离R有关，故二中子间的磁力大小为；F=A·B1·B2/4兀R2　　由于中子产生的是循环磁场，故二个中子间的力为周期性循环变化的引斥磁力（简称循环场力）。另外，由于磁场传播是需要时间的，因此中子间的循环场力为超距延迟力。　　4·4
中子的分合运动　　二个中子间的力为循环场力，当二中子的力为引力时，二中子在引力作用下产生聚合运动，但是还没等它们碰在一起，循环场力又会自发转换为斥力，在斥力作用下二中子产生分离运动，但是还不等二中子分离的太远，中子间的力又变回了引力，引力把中子重新拉回，因此相邻二中子在循环场力作用下，总是自发的围绕一平衡距离L0做永不停息的分合运动的。　　4·5
中子的涡旋运动　　由于循环磁场是中子通过旋转运动产生的，从这一角度去分析中子产生的场又具有旋转性质。在这种旋转性质的力作用下，中子自然产生了围绕原子球心的涡旋运动。　　4·6
中子磁极旋转轴的摆动　　中子的南北磁极一旦高速旋转起来，在旋转惯性力的作用下，中子就会按照原有运动轨迹运动，但是当二中子旋转至斥力位置时，斥力会改变二中子的运动轨迹，使其向斥力减小的方向偏转，而当二中子旋转至引力位置时，引力又会使其偏向引力增大方向。这就造成中子的南北磁极的旋转轴产生不规则的摆动运动。　　从以上分析可看出，在原子内部一个中子是同时做着以下五种运动的1；中子的自旋运动。2中子南北磁极的旋转运动。3；中子在原子内部的涡旋运动。4；二中子围绕平衡距离的振动。5；中子南北磁极旋转轴的摆动。　　一个中子是同时做着五种运动的，因此，在一个较长时间段内，中子产生的循环磁场是各相同性的，但是在某一具体时刻，中子的磁场却是各向异性的（这里各相同性和各向异性是辩证统一的）。
　　第五节
由循环场力得出的几个结论　　5·1
中子的独立生存空间　　由于中子间的作用力为循环场力，在循环场力作用下，二中子的距离总是自发的维持在平衡距离L0内的。当两个中子间距离大于平衡距离时，二中子间的力总会转换为引力，引力把分离状态的中子重新拉回平衡位置。同样当二中子间距离小于平衡距离时，二中子间的力又总是转换为斥力，斥力把将要碰在一起的中子重新推回平衡位置（即二个中子从来就没有发生真正意义的碰撞运动）。　　也就是说循环磁场具有保护功能，可以使每一个中子独自拥有一个半径为Ｌ０的动态球型生存空间。中子的这个独立空间只允许循环磁场通过，而不允许其它中子进入。从这可看出：每一个中子都是悬浮于真空磁场中的。　　5·2
原子和虚空　　所有的物质都是悬浮在由各种场构成的真空场中的。在无限的宇宙空间内，具有一定质量、体积的物体独自占有该物体体积大小相等的空间，剩下的宇宙空间为绝对的真空。真空相对于物质而言，为绝对的真空。但是真空并不是真正意义上的绝对真空，即真空空间内什么都不存在，由于物质产生的各种场是可以在真空中传播的，真空相对于物质产生的场而言，它又不是真正意义上的绝对真空。另外绝对真空又为物体的运动提供了所需的运动空间，使物体的运动成为可能。　　宇宙空间是由物质和真空组成的，从这我们得到了一个与德谟克利特的原子论非常相似的宇宙观。大约在公元前450年，德谟克利特创造了原子(Atom)这个词语，意思就是不可切割，并把它看作物质的最小单元。德谟克利特指出宇宙空间中除了原子和虚空之外，什么都没有。原子一直存在于宇宙之中，它们不能被从无中创生，也不能被消灭，任何变化都是它们引起的结合和分离。一切物体的不同，都是由于构成它们的原子在数量、形状和排列上的不同造成的。　　5·3
原子的自然形成　　中子在循环场力作用下会自发的连接在一起，而且中子在循环场力作用下，又是自发的与周围所有中子维持在同一平衡距离L内的，这也意味着一定数目的中子在循环力作用下会自发的收缩为球体，而且还会自发的按照L紧密排列在一起，从而组成一个具有一定质量、体积，以及特定结构的球型原子。　　当我们把中子一个一个加上去时，所得到的原子全部为球型结构。当中子数目达到一定要求时，我们将会得到一个比较完美的圆球体，如果我们在此基础上再增加一个中子，那么在圆球体表面将会出现一个凸点，如果继续增加中子，球体表面将会陆续出现2个、3个、4个···凸点。　　当凸点面积占到球体面积的一半时，如果再继续增加中子，凸点由于面积增加现在变成了平坦的球体表面，而原平坦表面现在反而变成了凹点。随着中子的继续加入，凹点会逐渐被填平，直到迎来下一个近似完美的圆球体。　　如果我们把近似完美圆球体结构的元素看作零族元素，把具有凸点特征的元素看作金属元素。把凸点面积、凹点面积各占一半的元素看作二性元素，把具有凹点特征的元素看作非金属元素。我们可以得出，随着中子数目的增加，各元素的结构、性质呈现周期性变化。我们可以得到一个形式和功能类似于维尔纳长式周期表的周期表，并归纳出这样一条规律：元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性的递变。　　5·4
原子的稳定性　　当二中子旋转至斥力位置时，斥力总是使二中子向斥力减小的方向偏转，而当二中子旋转至引力位置时，引力又会使其偏向引力增大方向。由此我们可以得出二中子在一个引斥力周期内，引力的作用时间是大于斥力的作用时间的。但是从力的大小分析，由于二中子在相斥位置时，二中子的间距总是小于平衡间距Lo的，而二中子距离R越小，产生的力越大F=A·B1·B2/4兀R2，也就是说在一个引斥周期内斥力的平均值要大于引力的平均值。　　当我们在一个引斥周期内分别计算，引力对时间的积分、斥力对时间的积分。我们发现引力冲量的作用时间长但是引力平均值小，而斥力冲量的作用时间短但斥力平均值大，引力冲量和斥力冲量是大小相等、方向相反的。这就保证了中子在一个来回振动周期内动量增量为零，中子振动过程中的动量是守恒的。中子振动过程中的动量守恒，这又使得原子内部的各中子之间始终维持在平衡距离L0附近做循环往复的振动运动，进而保证了原子内部各中子不会因动量的改变而飞散或者聚集在一起，原子具有一定的稳定性。　　5·5
最小作用量原理　　下面介绍一个从循环场力推导出的一个重要的原理（最小作用量原理），之所以说它重要，是因为哈密顿正是在它的启发下，提出了等时最小作用量原理，即哈密顿原理，由哈密顿原理我们可以导出全部力学的基本定理和运动方程。　　由于粒子间的相互作用力是循环场力，当两个粒子的间距离大于平衡距离时，引力会把分离状态的粒子重新拉回平衡位置。而当二粒子的间距离小于平衡距离时，斥力又总是会把粒子重新推回平衡位置，由此我们得出在循环场力作用下，二粒子的分合运动总是自发的维持在最小范围内的。　　粒子的分合运动总是自发的维持在最小范围内的，这也表示粒子的势能是自发的维持在最小状态的。拉格朗日在研究力学体系时曾经提出这样一个观点；力学体系势能的最小状态对应着体系的稳定态。这也表示粒子在循环场力作用下，是自发维持在相对内外条件为最稳定状态的。　　当粒子由于某种客观原因，其运动状态偏离原稳定、平衡状态时，例如；二个粒子在较大的斥力作用下，会被推离的更远，但是只要这个距离不超出引力范围，当循环场力转换为引力时，引力仍能把这二个粒子重新拉回至平衡位置，而当斥力恢复正常值后，二粒子自动恢复原稳定状态。　　由此我们得出，当粒子发生偏离稳定行为时，循环场力具有自发纠正粒子偏离行为的功能，自动把粒子的偏离状态降到最小，而不是进一步加大粒子的这种偏离行为。这就意味着，粒子在循环场力作用下，总是自发的从相对的不稳定状态向相对于内外条件为最稳定的状态发展的。 　　当物质系统的内外条件发生变化时（如外界温度上升），粒子间的力会随之发生改变，而平衡距离L0又会随着力的变化而改变，即粒子在分合运动中随着力的变化而自动改变平衡距离，例如，在增大的斥力作用下，粒子通过一个分合循环运动就直接完成了平衡距离的调整。　　在平衡距离改变过程中，由于粒子在循环场力作用下，粒子有序的分合运动的总是自发的维持在最小范围内的。这就决定粒子在变化过程中的实际状态不会向偏离新平衡点更远的方向发展，而是通过最短的途径来完成向新平衡点的转变。即最小作用量原理；对于所有的自然现象，作用量趋向于最小值，而不是最大值。　　5·6
平衡规律　　首先，中子在循环场力作用下分到极致时“物极必反”自发转向了合，合到顶点时又会自发变成分。“万物负阴而抱阳，充气以为和”，物质就这样始、终相对，如环无端循环往复生生不息的运动着。并通过有序变换的分合运动自动建立起一种相对稳定的动态连接。而粒子要在分与合这一相互矛盾的运动中保持稳定连接，那么动态平衡状态就是粒子在循环场力作用下的必然结果。　　另外，由于物质间的作用力为循环场力，而物质间自发产生的这二股完全相反的力量，其作用总量又相等。这就决定物质总是从某一种不平衡状态（分的状态）向平衡状态发展，达到平衡状态后又会自发向另一种不平衡状态（合的状态）发展，物质在这二种截然不同的不平衡状态中又自发维持在一种总体的平衡状态。因此世间万物无不处在一种动态平衡状态之中，在二种截然相反的不平衡状态中保持总体的平衡。　　最后，如果我们再考虑，循环场力具有纠正粒子的偏离行为的功能，粒子在循环场力作用下，总是自发的从相对的不稳定状态向相对于内外条件为最稳定的状态发展的这一点，我们可以得出一个微观粒子运动变化的规律。　　平衡规律；物质系统在循环场力作用下，总是自发的从相对的不稳定状态向相对于内外条件为最稳定的动态平衡状态发展的。　　平衡规律具体又分为以下二个内容　　1：当物质系统的内外条件发生变化时，原相对稳定的动态平衡状态将变成不稳定状态，在循环场力作用下，各要素总是自发的调整各自的状态以建立相对于新内外条件为最稳定的动态平衡状态。（适用于物质系统的量变过程） 　　2；物质系统一旦形成，在磁场的保护或是在惯性力作用下，每一系统都具有相对的独立性、稳定性、整体性，物质系统又总是时时刻刻、处处，处于相对于现有的内外条件为最稳定的动态平衡状态。 （适用于物质系统的质变过程）
　　第六节
物质生成、运动、变化的原因　　下面借鉴古希腊集大成者、伟大的科学家亚里士多德的四因说，谈谈物质运动变化的原因，亚里士多德把这一原因看成是；客观自然界中一切事物的产生、运动、变化、灭亡的最根本原因和最原始原因，即“第一因”。　　四因说　　⑴“质料因”：我们把中子和中子的南北磁极看作“质料因”，即事物所由产生的，并在事物内部始终存在着的那东西。　　⑵“形式因”：我们把中子存在的各种状态看作“形式因”。　　⑶“动力因”： 我们把理想世界与现实世界之间的差距“破缺因素”看作“动力因”，即那个叫物质运动的原因，引起物质变化的原因。　　⑷“目的因”： 我们把物质在现实世界中所追求的状态“动态平衡状态”看作“目的因”。　　“破缺因素”　　如果我们从“质料因”（中子和中子的南北磁极）出发，那么从中子的同名磁极相斥、异名磁极相吸的性质，我们可以得出中子具有自发向异名磁极相吸这种绝对静止状态发展的趋势，因此物质自发追求的状态是达到绝对稳定、静止不动的理想状态。那么中子的这一理想状态在现实中是否能够实现哪？　　前面，通过分析“中子南北磁极旋转运动的产生原因”我们已经了解到，由于现实世界形式的不完善，理想世界与现实世界客观存在着不可消除的差距“破缺因素”，绝对静止、不变的理想世界是不可能实现的。物质由于破缺因素的客观存在，而自发产生了运动，即“破缺因素”为“动力因”。　　由于静止的理想状态是不可能通过运动手段达到的，物质的运动只能减小破缺因素而不能完全消除它，于是物质的运动变成了永不停息追求理想的过程。这也决定物质在现实世界中是不能达到百分之百理想状态的，但是物质可以通过运动使自己的状态达到相对最佳，即相对于内外条件为最稳定的动态平衡状态。（这里“内部条件”所指的是物体自身的各种参数，“外部条件”为物体所处环境的各种参数）　　理想世界是圆满常恒、永远不能达到的彼岸，现实世界是不圆满无常的此岸。由于理想世界是永远不能达到的，所以现实世界的物质只有始终不渝对“至善”的追求，而永远不能达到“至善”的理想终结。因为物质一旦达到圆满常恒的理想状态后，物质的运动、变化将会停止，事物也将不再发展变化，世界将会变得死气沉沉，毫无生机。　　现实世界的破缺因素 　　绝对静止、永恒不变的理想世界，由于破缺因素的不可消除是根本不可能存在的，能够存在的是一个运动、变动的现实世界。那么在运动、变动的现实世界中是否存在一种绝对完美的物质形态？　　答案显然是否定的，现实世界是不存在绝对完美的物质形态的，现实世界只存在相对的最佳形态。例如在标准压强下，水在温度0℃至100℃环境下，相对最佳的形态是液态A。100℃以上时，相对最佳的形态是气态B。0℃以下时，相对最佳的形态是固态C。　　如果我们把一块冰放入20℃环境下，那么此时冰的状态C就不是相对最佳，最佳的状态是液态A。故此刻物质在现实世界中的破缺因素就是：最佳状态A与物质现有状态C之间的差距（A—C）。由于破缺因素（A—C）的存在，物质此刻的状态为不稳定状态，根据平衡规律，物质就会自发的调整、改变自己的状态以达到相对最佳。而且破缺因素（A—C）越大，物质调整、变化量越大。　　相反，如果我们把一盆水放入-20℃环境下，那么破缺因素就是(C—A)。水就会自发结成冰，而当它的温度降到-20℃时，物质内部的破缺因素被完全消除，物质因为达到相对最佳状态而不再继续变化。　　理想世界的破缺因素是不可消除的，但现实世界的破缺因素是可以被消除的。那么这是否意味现实世界的破缺因素被消除后，破缺因素从此就消失了哪？　　答案同样是否定的，因为现实世界中的物质总是在运动，运动导致物质所处的外界环境不可能永恒不变，而且外界环境本身就不以人的意志为转移处于不停的循环变化之中（冬冷夏热）。而内外条件的变化又导致相对最佳状态发生改变，物质原先的最佳状态由于条件的变化，变成了不平衡状态，破缺因素又因此而自然生成。根据平衡规律，物质会继续调整、改变以达到相对最佳。
　　由此我们还可以得出：理想世界的破缺因素是不可消除的，现实世界的破缺因素是可以被消除的，但现实世界的破缺因素又从来没有被真正消除过。
　　第三章
光　　第一节
光的波、粒之争　　1·1 光的波、粒之争　　光学的任务是研究光的本性，光的辐射、传播和接收的规律，以及光学在科学技术等方面的应用。在对物理光学的研究过程中，光的本性问题和光的颜色问题成为焦点。关于光的本性问题，笛卡儿在他《方法论》的三个附录之一《折光学》中提出了两种假说。一种假说认为，光是类似于微粒的一种物质；另一种假说认为光是一种以“以太”为媒质的压力。虽然笛卡儿更强调媒介对光的影响和作用，但他的这两种假说已经为后来的微粒说和波动说的争论埋下了伏笔。　　1672年，科学巨匠牛顿在他的论文《关于光和色的新理论》中谈到了他所作的光的色散实验：让太阳光通过一个小孔后照在暗室里的棱镜上，在对面的墙壁上会得到一个彩色光谱。他认为，光的复合和分解就像不同颜色的微粒混合在一起又被分开一样。关于光的本性，牛顿是这样认为的：光是由一颗颗像小弹丸一样的机械微粒所组成的粒子流，发光物体接连不断地向周围空间发射高速直线飞行的光粒子流，一旦这些光粒子进入人的眼睛，冲击视网膜，就引起了视觉，这就是光的微粒说．　　牛顿用微粒说轻而易举地解释了光的直进、反射和折射现象．由于微粒说通俗易懂，又能解释常见的一些光学现象，所以很快获得了人们的承认和支持． 　　但是，微粒说并不是“万能”的，比如，它无法解释为什么两道光束相互碰撞的时候不会互相弹开，而光线仍能彼此互不干扰地独立前进，人们也无法得知，这些细小的光粒子在点上灯火之前是隐藏在何处的，它们的数量是不是可以无限多，光线为什么并不是永远走直线，而是可以绕过障碍物的边缘拐弯传播等现象，对光的干涉、衍射现象微粒说一筹莫展。 　　为了解释这些现象，和牛顿同时代的荷兰物理学家惠更斯，提出了与微粒说相对立的波动说．惠更斯认为光是一种机械波，由发光物体振动引起，依靠一种特殊的叫做“以太”的弹性媒质来传播的现象．波动说不但解释了几束光线在空间相遇不发生干扰而独立传播，而且很成功的解释了光的反射、折射、干涉、衍射现象和著名的“牛顿环”实验。
　　到19世纪60年代，麦克斯韦总结了电磁现象的基本规律，通过证明电微波在真空中传播的速度等于光在真空中传播的速度，从而推导出光和电磁波在本质上是相同的，即光是一定波长的电磁波。 ?　　1·2
光的波粒二象性　　正当波动说欢庆胜利的时候，意外的事情发生了，以太存在的否定和光电效应的发现，这些新的实验事实又一次使波动说完全陷入了困境。　　1905年，26岁的爱因斯坦提出了光量子假说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量与频率成正比，即E=hγ, 爱因斯坦的理论重新肯定了微粒说和波动说对于描述光的行为的意义，它们均反映了光的本质的一个侧面：光有时表现出波动性，有时表现出粒子性，但它既非经典的粒子也非经典的波，这就是光的波粒二重性。　　那么光为什么具有波粒二重性，波动性和粒子性能不能辩证统一在一起？　　要回答这个问题，我们还得从波动说和粒子说的各自优缺点谈起。　　1·3
波动说的优缺点　　波动说认为光是由发光物体振动引起的一种类似水波、声波的机械波，这种机械波必须依靠充满于整个空间的连续介质——以太做弹性机械振动传播．介质（以太）在光波传递过程中只起到传递能量作用而不向外运动。　　优点；1具有叠加性质；当两列或多列光波同时存在时，在它们的交叠区域内每点的光振动，是各列光波单独在该点产生的光振动的合成，光波的叠加引起了光强的在空间的重新分布。　　2球面波；根据惠更斯原理，光是以球面波的形式向外传播的。　　缺点；1它是一种连续的机械波不具有量子性。　　2；它需要通过“以太”之类的媒介来传递机械振动能量。　　1·4
粒子说的优缺点　　粒子说认为，光是由发光物体向外发射的一份一份的粒子流。　　优点；1光子具有量子性。（那么，这是否意味着“量子性”只有通过“粒子”才能表现出来，别的方式就不能表现出量子性吗？）　　2光子在真空中传播不需要任何媒介的帮忙。　　缺点；1光子在真空中的传播不能形成球面波，因为一个东西不可能同时是一个粒子（即限制在一个很小体积内的实体）而又是一个球面波（即扩展到一个大空间的场）。(摘自［德］W．海森伯著《物理学和哲学现代科学中的革命》)。　　2光子不具有叠加性质，因为一滴水加上一滴水一定是两滴水，而不会一起消失。　　光子不具有叠加性质这一缺陷，很快在分析光的干涉、衍射现象时显现出来，如在分析杨氏双缝干涉实验中遇到了困难，我们知道用惠更斯原理分析杨氏双缝干涉实验是非常成功的。但是，用粒子说分析杨氏双缝干涉实验，得出的结果却是；不应该有干涉图样。但是我们知道，这是不正确的，因为杨氏双缝干涉实验必定会出现干涉图样。　　“爱因斯坦当然知道，著名的衍射和干涉现象只有根据波动图像才能解释。他不能消除光的波动图像和光子观念之间的根本矛盾；他甚至也不企图消除这种解释的不一致性。他只是简单地把这种矛盾看作是某种大概只有在很久以后才能弄清楚的东西。”(摘自［德］W．海森伯著《物理学和哲学现代科学中的革命》) 　　通过比较波动说、粒子说的优缺点我们可以看出，波动说的优点正好是粒子说的缺点，而粒子说的优点又正好是波动说的缺点。　　那么，光的本质到底是什么？
　　第二节 光的自然产生　　2·1
原子的自旋运动　　近代物理的无数实验证明：原子同样具有自旋运动和自旋磁矩。那么原子的自旋运动又是如何产生的哪？原子的自旋运动和物体的温度又有着什么样的关系？　　现在我们已经了解到，外力做功、热传导、热辐射可以改变物体的温度。例如，当我们用物体A去摩擦物体B时，物体A向外产生的磁场就会推动物体B内的原子，使原子产生整体的定向自旋运动，而且在单位时间内，外力做功越多，原子自旋速度越快，物体温度上升的越快。　　而原子一旦产生整体的自旋运动后，又会增加物质系统的不稳定因素，根据“平衡规律”，物质系统就会自发的向外释放这部分能量，从相对的不稳定状态向相对于内外条件为最稳定的动态平衡状态发展。　　1·2
光的自然产生　　当原子吸收外界能量后，原子产生的整体自旋运动就会按惯性继续旋转下去，而原子内部的中子运动，是中子间相互作用的内禀运动，它不受原子整体自旋运动的影响，对外产生的仍然是有序循环变化的磁场。即原子内部各中子在做内禀运动的同时，原子还做着整体的自旋运动。　　中子的内禀运动和原子的整体自旋运动是各自独立、互不影响的，但是，当二个具有整体自旋运动的原子相邻时，由于原子赤道处的中子仍是处于循环运动变化之中，因此在相邻二原子旋转赤道处的中子，就会定时发生同名磁极相切运动。由于同名磁极产生的是斥力，在斥力作用下二原子的自转速度会下降，旋转动能会减少。而根据能量守恒定律，二原子减少的这部分旋转动能将会转换成光能的形式向外释放。　　从光的产生机理可看出，光不是一个孤立粒子在没有作用力的情况下自发产生的，而是二个原子相互作用时自然产生的。二原子在何时、何地，向外辐射何种光波是由二原子的运动状态、位置状态决定的。　　第三节
光的性质　　3·1
光的量子性　　从光的产生机理我们可以看出，光是由相邻二原子同名磁极相切运动产生的。由于原子产生的磁场具有循环变换性，这也决定二个相邻原子总是从不相切位置旋转至相切位置，然后再离开相切位置。因此两个原子一次只能产生一个独立的光波，二原子产生的光是一份一份向外释放的，光具有量子性。　　另外二原子相切时产生的斥力是先从小到大，再变小的，因此两原子产生的每一个独立光波能量也是从小到大，再变小的，每一个独立光波具有波动性质。　　3·2
波长与光能关系　　光是二原子通过同名磁极相切运动产生的, 两个原子在同名磁极相切过程中，尽管所用时间γ很短，但是仍然是需要时间的。由于光波总是以恒定的光速向外传播的，故每一个独立光波的波长λ等于光速C乘于γ。 即； λ=C·γ。 　　二原子自旋速度越快，同名磁极相切用时γ越短，但是二原子相切后原子自旋速度改变量越大，向外释放的这一份光能量越高。从这我们得出原子自转速度越快，产生的光波长越短，但光波的能量反而越高。　　3·3
二种磁性光　　光是二原子通过同名磁极相切运动产生的一种磁性能量波，由于相邻二原子具有两种不同的相切方式，即N磁极相切、S磁极相切，这也就意味着将会产生二种磁性光波； N磁性能量光波、S磁性能量光波。光是由二种磁性光波组成的，这倒是头一回听说，那么光的这一特性能不能被一些实验观察到哪？　　光的分裂现象；首先由荷兰物理学家塞曼通过实验发现。1896年，塞曼使用半径10英尺的凹形罗兰光栅观察磁场中的钠火焰的光谱，他发现钠的D谱线似乎出现了加宽的现象。仔细观察后表明，这种加宽现象实际上是光波经过磁场时出现的分裂现象，D谱线被分裂成间隔相等的3条谱线，这一现象也叫塞曼效应。　　磁致旋光效应；1845年法拉第发现。当线偏振光在介质中传播时，若在平行于光的传播方向上加一强磁场，则光振动方向将发生偏转，偏转方向取决于介质性质和磁场方向。上述现象称为法拉第效应或磁致旋光效应。　　克尔磁光效应； 1876年J.克尔发现， 入射的线偏振光在已磁化的物质表面反射时，振动面发生旋转的现象，上述现象称为克尔磁光效应。　　磁致双折射效应；1907年A.科顿和H.穆顿在液体中发现。光在透明介质中传播时，若在垂直于光的传播方向上加一外磁场，则介质表现出单轴晶体的性质，光轴沿磁场方向，主折射率之差正比于磁感应强度的平方。此效应也称磁致双折射。W.佛克脱在气体中也发现了同样效应，称佛克脱效应，它比前者要弱得多。当介质对两种互相垂直的振动有不同吸收系数时，就表现出二向色性的性质，称为磁二向色性效应。　　当然了，这些效应目前还不能完全肯定光就是由二种磁性光波组成的，但是从光的这一特性中，我们发现光具有以下性质，1；量子性。2；叠加性。3；波动性。4；光速球面传播性质。5；在真空中的传播不需要任何媒介的帮忙。　　4·4
光的波动性　　由于原子产生的磁场具有南北磁性循环变换性，这就决定二原子向外产生的一份份光波是N、S循环变换的，二原子产生的一份份光波，在空间的传播就形成间歇式的波动（不是连续性波动）。波场中每点的物理状态随时间作周期性的变化，而在每一瞬时波场中各点物理状态的空间分布也呈现一定的周期性，因此磁性光波具有时空双重周期性。
光的叠加性　　光是由二种磁性能量光波组成的。不同磁性的能量光波超距作用于一粒子的同一磁极，会产生不同的力（引力或斥力）。同样，同一磁性的能量光波超距作用于不同的磁极也会产生不同的力。在磁力作用下粒子的运动状态发生了改变，磁性光能从而转换为粒子的动能，或者说粒子吸收了光能后动能增加。　　当一个粒子同时接收到二个磁性不同的光波时，由于不同磁性的能量光波，将会产生二种不同的力。引力使粒子向一个方向运动，而斥力又使粒子向另一个方向运动，当引力和斥力大小相等时，二力正好互相抵消了，就好像两个人同时在两边拉你，粒子维持原状不变。（波峰与波谷相对，两道光处于“反相”出现的是暗条纹）　　当一个粒子同时接收到二个磁性相同的光波时，产生的是二个引力或者是二个斥力，二力相加，就好像有两个人同时在左边或者右边拉你，粒子获得了更多的光能。（二个波峰或者是二个波谷正好相互增强，结果造成了两倍光亮的效果） 　　如果我们把N磁性光强度与机械振动波的正振幅相对应，S磁性光强度与振动波的负振幅相对应，那么我们会发现磁性光波的叠加原理和机械振动波的叠加原理，形式上是完全一样的。　　波的独立传播原理: 当两列或多列光波在空间同一区域中传播时，不管他们是否重叠，每个独立光波都能保持各自的传播规律而不互相干扰，各自仍按照原有的传播路径继续向外独立传播。　　磁性光波的叠加原理；当几个独立光波同时传播至某一区域时，在它们的重叠区域里各点的光强度等于每个独立光波单独传播至该点时引起的物理量的矢量和。￣　　因此在两个独立光波交叠区域中的P点的总光强I=I1+I2+2√I1I2COSθCOSδ　　其中第三项决定了空间各点实际光强的差异，可以引起光强的重新分布，称为干涉项：与两个光源的角频率?1和?2, 初相位?01和?02，以及空间P点的位置和波所经过的介质有关。干涉项为零时波的叠加，称为非相干叠加。　　第四节 光的传播　　4·1 光波的光速球面传播性质　　磁性能量光波是由原子同名磁极相切运动产生的，而每一个独立光波一旦产生就会脱离物质在不需要任何媒介的情况下，以光速球面的形式在真空中独立向外传播。　　4·2
光波的传播图像　　下面我们分析一下光源物体运动情况下，光波的传播图像。如图（5·4）所示　　设光源物体以匀速v沿X轴方向运动，当光源物体来到坐标原点0时，开始向外辐射一个独立光波，两原子产生光波所用时间为γ，即在γ时后该光源物体将在距坐标原点距离为L=v·γ的C点成结束向外辐射。　　光波在坐标原点0产生后，将以球面光速的形式向外传播，经过T1时间的传播，该磁性能量波的前沿将到达以坐标原点0为球心，半径R1=C·T1的球面上。此时光波前沿的球面位置是与光源物体是否运动无关的，但是光波的尾部却发生了变化，由于光波尾部产生地已由O点变为C点。因此，光波的尾部将是以C点为球心的，半径R2=C·（T1-γ）的球面。　　
　　从图中我们可以看出，二原子产生的光波是一份一份向外释放的，空间上的每一个球壳也就代表一个独立光波。在每一个独立球壳内，包含了光波的能量、波动、南北磁性、光强度、波长、偏振等信息，也可以说光波的这个球壳就是这些信息的载体，光的所有信息就包含在这个球壳层内。　　由于光波是以恒定的光速向外传播的，T1时刻独立光波只位于红色球壳内。在球壳外面的任何一点，因光波目前还没有到达，此时这些区域没有任何光信号。在球壳层里面的白色区域因光波已经全部通过，所以也没有任何光信号。随着时间的推移，磁性能量波由近及远地以恒定的光速向外传播。在球壳向外传递过程中，球壳厚度，即光波的波长永远保持不变，而发生改变的是球壳表面积以及球壳表面的光强度，球面上任何一点上的光强度A与光源强度A0关系为；A=X.A0/4兀R2。(X为系数)　　从图（5·4）中我们还可以看出，当光源物体运动时，产生的磁性能量光波总是以恒定的速度c向外传播的，光速与发光物体的运动速度无关。这也是从磁性光波得出的“光速不变原理”。（这里把光看成是产自于物质，然后脱离物质在真空中独立传播的非物质光波，而非物质光波在真空中的传播是可以与物质运动有效分离的。）　　非物质的光波在真空中的传播速度不受光源物体是否运动的影响，但是由于光源物体的运动，其光波尾部产生地的却发生了变化，故光波在不同方向上的球壳厚度（波长）受光源物体运动的影响。沿X正轴方向的A点，因与光源物体的运动方向相同，故A点接受到的光波球壳厚度为c·γ—L，此方向上的光波波长将变得最短。沿X负轴方向的B点，球壳厚度为c·γ+L，此方向上的光波波长将变得最长。从这里我们还可以得出多普勒效应。　　多普勒效应；物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高 （蓝移 blue shift）。当运动在波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低 （红移 red shift）。波源的速度越高，所产生的效应越大。根据光波红（蓝）移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。　　第五节
光的吸收　　5·1
叠加后的光波　　前面介绍了一个独立光波的产生原理以及光波的各种性质，通过分析我们发现一个独立光波的图像、性质是简单的。但是一个光源物体是由数量极大的原子组成的，任一时刻，一个光源物体会同时产生数量极大,但数量毕竟有限的各种不同光波。因此在接收屏上，是绝不可能一次只接收到一个独立的球面光波。某一时刻，接收屏任一点上接收到的光波，是同时抵达该点所有球面光波叠加后的光波。　　当我们在一个接收屏上，分析屏上各点光波的叠加情况时，发现情况发生了很大的变化。二个原子产生的光波，是不连续的一份一份独立光波，为间歇式光波。但是在接收屏上任一点上，叠加后的光波却变成N和S循环变化的连续光波。　　（光是连续的，又是不连续的。叠加后的连续是建立在产生时的不连续基础上的。）　　一个独立光波不具有频率概念，但是在接收屏上任意一点，叠加后的光波由于变成连续光波而具有频率概念，对应此变换频率，光波的波长概念也发生了完全的变化。　　最为关键的是，某一时刻，各场点的叠加光波在磁性上，光强上，变换频率，位相上是各不相同的。就是同一场点的叠加光波，其变换频率、磁性、光强还会随着时间而变化。 　　5·2
波动场方程　　一个光源物体产生的光波叠加后变成了连续波，因此我们可以借鉴机械波的数学公式，去描述磁性能量光波，其表达式为；U（p,t）=A(p)cos[ωt-? (p)]　　5·3
光的吸收　　接收屏上的任何一点总是同时接收到数量极大，而且在磁性、光强、位相上各不相同的独立光波。但是当把这些独立光波叠加在一起时，每一点上的光波却只有一个确定值（九九归一）。该叠加光波就会超距作用于该点上的粒子磁极，产生一个确定的磁力，在该磁力作用下粒子的运动状态发生了改变。　　或者说磁性能量波被物质内部的粒子吸收，粒子吸收的磁性能量波面积为该粒子的受光面积，被吸收的这部分光能由此完成了从光能到粒子动能的转换，而没有被吸收的球面波在增加一个缺口的情况下，仍按原路继续传播。　　5·4
惠更斯原理　　从稳定性角度分析，当物体内部的原子吸收光能后，会导致其运动状态偏离原稳定状态，根据“平衡规律”，这些原子就会通过同磁极相切运动，而自发的全部或部分释放那些吸收的光能。原子再次释放的光波我们把它称为次源波，根据磁性光波的性质，次源波仍然是以球面光速的形式传播的磁性能量波。当次源波遇到其他原子时同样会被吸收和再次释放，形成一个新的次源波。由此我们可以得出惠更斯原理。　　惠更斯(Huygens)原理:波面上的每一点（面元）都是一个次级“球面波”的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。 　　菲涅耳根据子波假设，补充了描述子波的基本特征－位相和振幅的定量表示，增加了“子波振幅按位相叠加”的惠更斯-菲涅耳原理；在光源S发出的波前Σ上，每个面元dΣ都可看成是发出球面次波的新波源，空间某点P的振动是所有这些次波在该点的相干叠加结果。　　5·5
次源波的延迟辐射性质　　根据惠更斯原理，可以解释光的反射定律、折射定律，并给出折射律的物理意义；光在两种媒质中速度之比，N12=n2/n1=v1/v2
（ N12叫做介质1相对介质2的相对折射率。v1和v2分别是光在媒质1和媒质2中速度。）　　但是在解释光的折射定律时，惠更斯只是人为规定光在光密媒质的传播速度小于光疏媒质的传播速度，而不能回答光在光密媒质的传播速度为什么小于光疏媒质的传播速度。下面我们尝试着用磁性光波来回答这一问题。　　相邻两个原子的受光面是处于同一平面的，而这两个原子吸收光波后的次波光源点却在二原子的连线处，即二原子的受光面和次波光源点不在同一处，受光面与次波光源点之间有一定的距离。因此原子吸收光能后不是马上就会向外辐射次波，而是在吸收光能后旋转一定的角度，达到同名磁极相切条件后，再向外辐射次源波。这就造成原子吸收光能后需要延迟一段时间再产生次源波，次源波具有延迟辐射性质。　　5·6 光在光密媒质的传播速度为什么小于光疏媒质的传播速度　　当一个独立光波在真空中传播时，由于真空中不存在其他物质，不会发生光波被吸收的现象，因此光在真空中的传播速度最快。而光在各种媒质中传播时，由于球面形式的光波总是有一部分被媒质所吸收，然后延迟一段时间后再形成次源波，因此光在媒质中的传播速度要小于光速。　　光在媒质中传播速度变慢并不是次源波的光速变慢引起的，而是由于次源波具有延迟辐射性质引起的。媒质密度越大，光通过此媒质时与原子交换能量次数越多，光波经过相同距离所用时间越多，因此在密度越大的媒质中光传播速度越慢。　　5·7
光在媒质中的折射率为什么随光的频率而变　　1672年，牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。　　色散：复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入棱镜后，由于棱镜对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。　　那么不同频率的光波在同一媒质中的折射率为什么不同？　　前面我们已经了解叠加光波的波长越短，能量越大，这也表示一个原子接收频率越高的叠加光波，吸收的光能越多，原子自旋速度也将变得越快。现在原子的自旋速度变得更快了，但是中子循环磁场变换频率却不受原子自旋运动的影响，这也意味着，该原子在相同的时间内，需要旋转了一个更大的角度才能与下一个原子达到同名磁极相切的条件。因此频率越高的叠加光波在同一介质中的折射率越大，同一介质相对不同频率的叠加光波，具有不同的折射率。
　　（一）从另一个新角度看世界，光是由二原子通过同名磁极相切运动产生的二种磁性能量光波，二种磁性能量光波同时具有以下性质，1；量子性。2；叠加性。3；波动性。4；光速球面传播性质。5；在真空中的传播不需要任何媒介的帮忙。6；次源波的延迟辐射性质。　　那么，我们是否可以只用一种图像去说明：光的反射、折射、色散、干涉、衍射、偏振现象。只用一种图像去分析：光电效应、康普顿效应、拉曼效应，塞曼、磁致旋光等效应，以及各种光学仪器的工作原理？　　对光学感兴趣的读者可以尝试着用光的以上性质，再结合波动光学去分析各种光现象。也许你的疑问越多、提出的问题越多，你的新发现就会越多。这里，真心祝愿每一位读者在疑问中、独立思考中，有了更多的新发现、新发明、新想法、新创意。如果您有了好想法，那么请您大胆的去证明吧！
　　第四章
　　第一节 温度　　1·1热平衡状态　　原子产生自旋运动后，会给物质系统带来新的不稳定因素。按照“平衡规律”，一个物体只要具有一定的温度，那么该物体就会自发的向外释放原子的这些自旋动能，去追求更稳定的状态。实验表明任何物体只要温度高于绝对零度，就会自发向外辐射波长为0．4～40微米范围内的光波，因此我们说，物体自发向外释放能量使物体温度降到绝对零度（原子自旋速度为零），是所有物体共同追求的理想。（达到绝对零度时，由于原子内部各中子产生的叠加场仍为循环磁场，各原子之间仍维持在平衡距离内，故原子不会塌陷在一起）　　物质自发追求的理想目的是达到绝对零度，但是理想是美好的，现实世界的形式是不完善的。由于能量守恒，一个物体在自发向外释放一定能量的同时，又不得不被动的吸收其它物体释放的能量。现实世界是，物体所处的大环境由于具有一定的温度，每一物体在追求理想的同时（自发向外释放能量），又不得不与周围环境达成一种妥协，转而追求现实世界的目的；物质系统总是自发向着释放能量等于被动吸收能量的热平衡状态发展的，从而最大限度的接近理想状态。　　1·2
热量的传递　　具有一定温度的物体总是自发向外释放能量，和被动吸收外界能量的。当我们把一根水银温度计插入热水中时，由于水银此时的温度比热水的温度低，故从外界吸收的能量大于向外释放的能量，温度上升。热水因为温度高，从外界吸收的能量小于向外释放的能量，温度会下降。　　当二个存在温度差的物体相互靠近时，物体是通过自发释放与被动吸收之间的能量差，自发完成热量从高温物体向低温物体传递的。我们把二个物体之间由于存在温度差而传递的能量叫：热量Q。热量的公制为焦耳。　　随着水银吸收的净能量越来越多，水银的体积随之增大，汞柱在温度计中的高度不断上升，温度计显示的温度也在不断上升。当水银吸收的能量等于向外辐射的能量时，水银和热水也就同时达到了热平衡状态。达到热平衡状态后，水银和热水拥有的能量不再随时间而发生变化，水银的总体积也不再继续增大，此时温度计显示的温度也是热水的温度。我们说二物体达到热平衡状态后，二物体的温度相等。　　1·3 热平衡定律　　否勒（Fowler）于1939年提出热平衡定律：在不受外界影响的情况下，只要A和B同时与C处于热平衡，即使A和B没有热接触，它们仍然处于热平衡状态。热平衡定律告诉我们，互为热平衡的物体之间必存在一个相同的特征——它们的温度是相同的。热平衡定律不仅给出了温度的概念，而且指出了判别温度是否相同的方法。　　1·4
温度与辐射出射度M（T）　　根据热平衡定律，互为热平衡的物体之间，它们的温度是相同的。而判断二物体是否达到热平衡状态，可以通过二物体的辐射出射度M（T）是否相同来确定。M（T）；物体在单位时间内、单位面积上，向外释放的各种光波能量的总和。当二个物体的辐射出射度M（T）相同时，二物体互为热平衡，它们的温度是相同的。因此我们说温度这一概念是直接反映物体辐射出射度M（T）大小的一个物理量。　　1·5
影响物体温度的二个微观因素　　从光的产生原理我们可以看到，影响物体辐射出射度M（T）大小的因素主要有二个。　　1；原子的自旋速度ω越快，同磁极相切过程时向外释放的光能越多，物体的辐射出射度M（T）越大。　　2；原子间的距离R越小，二原子同磁极相切时的斥力越大，原子速度改变量越多，物体的辐射出射度M（T）越大。　　物体辐射出射度M（T）大小是由原子的自旋速度ω和原子间的距离R综合决定的。　　1；在R不变的情况下，原子自旋速度ω上升，物体的温度随之上升。　　2；在ω不变的情况下，原子间的距离R越小，物体温度越高。　　3；当R和ω同时增加时，物体的温度有可能上升，也有可能由于原子间的距离上升过快使物体温度下降。　　因此温度不是物体内部原子自旋动能的标志，也不是原子实际距离的标志，而是二者的综合标志。　　1·6
比热容　　物体温度是由原子的自旋速度和原子间的距离综合决定的，下面结合这一观点谈谈物体的比热容问题。　　当物体吸收的能量大于放时，物体温度随之上升。但是由于热胀冷缩，原子间的距离会跟着温度的上升而增大，而原子间距离加大物体的辐射出射度M（T）会下降。原子在距离增大的情况下，必须吸收更多的能量，才能使物体的温度在原有基础上升高1℃。这也表示固态物体的比热容是随物体温度上升而逐渐增加的。　　第二节
压强 　　2·1 气态分子的理想状态　　前面我们已经了解到，每一个气态分子在循环磁场保护下，都拥有一个属于自己的独立生存空间。其它分子想要进入该独立空间时，将会受到斥力，斥力会把闯入该独立空间的分子推回至平衡位置。因此每一个气态分子所追求的理想状态是获得最大的独立生存空间V0，即外界压强为绝对零压强条件下，每一个气态分子所拥有的最大的独立生存空间V0（零压独立空间V0）。　　影响零压独立空间V0的二个因素：　　⑴不同的气态分子由于向外产生的磁场不同，V0大小不同。　　⑵同一分子获得外界更多的能量，分子的自旋速度越快，该分子就有能力追求到一个更大的V0。　　2·2
压斥力平衡　　每一个气态分子共同追求的理想目标，就是获得最大的生存空间V0。但是理想是美好的，现实是残酷的，由于大气层中的所有气态分子都受到方向指向地球心的地球引力，所以处于下一层的气态分子就会受到上一层分子的向下压力，在这种压力作用下，下层气态分子的实际空间V实就会小于V0。而所有气态分子的V实一旦小于V0，对外就会表现出斥力。　　为了追求理想，气态分子在不停的与外部压迫做着斗争，从而表现出一种不屈不饶的抗争性，而且是外部压迫越大，气态分子的反抗力越大。但是由于地球引力又是客观永远存在的，下层分子的独立空间不会因对外抗争而恢复至理想状态。下层分子在追求自己的理想过程中，在与外部压迫做着斗争的同时，又不得不和外部环境达成一种协议，转而追求现实世界的目的“压斥力平衡”；自发达到对外斥力与外部压力间的平衡状态，进而拥有一个相对于内外条件为最大的生存空间。　　2·3
影响气体压强P的二个因素　　地球表面的所有气态分子的实际独立空间V实都是小于V0的，因此所有气态分子对外都表现为斥力。当气态分子V实—V0间的偏差值越大时，气态分子对外斥力越大，气体压强越大。　　因此我们说气体的压强是由气态分子V实—V0间的偏差值大小决定的。　　1；V0的影响；当气体温度上升时，气态分子由于获得能量具有争取到更大独立空间V0的能力，即 V0随着温度同步增大。如果此时容器内的气体体积不变，即V实不变，但V0却因温度上升而变大，这就会造成V实—V0间的偏差值进一步加大，气体压强跟着增大。　　法国科学家查理（）通过实验发现查理定律：一定质量的气体，当其体积一定时，它的压强与热力学温度成正比。即P1／P2＝T1／T2 。　　2；V实的影响；当气体的温度保持不变时， V0也就保持不变，如果我们减小容器内的气体体积，即V0不变而V实变小。这又造成V实—V0间的偏差值进一步加大，气体压强跟着增大。　　英国化学家波义耳（Boyle），用玻璃活塞做实验时发现，当他向堵住的空气施加双倍的压力时，空气的体积就会减半；施加3倍的压力时，体积就会变成原来的1/3。波义耳创建了一个简单的数学等式来表示这一比例关系：在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压力和体积成反比关系。公式为：V=k/P
非线性　　在波义耳定律中，气体的压力和体积之间的关系为线性关系，但是这是在理想状态下的气体，现实世界中，气体的压力和体积之间并不是严格的线性关系，不可积系统才是普遍存在的现象。那么气体的压力和体积之间为什么不是严格的线性关系？现实世界中为什么存在的是不可积系统？　　十七世纪以后，现代科学就已奠基于对自然的详细研究之上，奠基于这样一个假设之上，那就是只有已被实验证实的或至少能被实验证实的陈述才是容许作出的。自然科学的基本方法是实验。人们研究问题的方法，是迪卡尔奠定理论基础的分析方法：一般是把事物分解成若干部分，抽象出最简单的因素来，然后再以部分的性质去说明复杂事物。　　但是，这种方法的着眼点在局部或要素，遵循的是单项因果决定论，即一个原因只产生一个结果，一个结果只能由一个原因引起，由此得出的是线性的自然图景。　　但是，大自然并不像人们想象的那么简单，事实上，引起事物变化的原因，是由许多原因综合决定的。在事物的变化过程中，尽管主要原因起着决定性的作用，但这并也不意味着其他次要原因就不起作用了。　　而单项因果决定论往往是在完全否定次要原因的前提下，只肯定主要原因。这就导致它不能如实地反映事物之间的联系和相互作用，它只能适用于事物小范围内的变化，而在较大范围内就显现出不足。虽然单项因果决定论(单向思维方式）是几百年来在特定范围内行之有效、人们最熟悉的思维方法，但是它不全面。　　如果我们在保持外界温度不变的情况下压缩气体，“M（T）”会因分子间的距离变小而增加。该气体向外释放的能量就会大于被动吸收的能量，（即压缩气体，气体温度上升）。但是，在外界温度不变的情况下“M（T）”增加，会导致分子的自旋速度由于放大于吸而自发下降。当气体重新达到热平衡状态后， V0会随着分子自旋速度下降而变小。V0变小这就降低了V实—V0间的偏差值，气体压强会降低。因此，在保持温度不变的情况下压缩气体，当气体体积变成原来的1/3时，气体的压强增加值要小于三倍。
　　第三节
热力学第一定律　　3·1
气态分子的势能　　由于地球表面的大气压强为1.013x105 Pa.因此对于大气层中的气体而言，所有气态分子的V实都小于V0，都具有自发恢复至V0的趋势，而分子在恢复至V0的过程中会对外膨胀做功。因此我们可以这样认为，大气层中的所有气态分子都具有一定的势能E势。　　但是，又由于每一个分子都处于压斥力平衡状态，分子拥有的这个势能E势，却不能对外膨胀做功。　　3·2
分子势能增加的原因　　在一有活塞的汽缸内盛有一定量的气体，现在对汽缸内气体进行加热。气体从外界吸收热量Q后，气态分子自旋速度会加快，气体动能增量为△E动。　　当分子自旋速度上升时，由于分子对外斥力会随着自旋速度的上升而增加，因此，在外界压强不变的情况下，该气体就能够对外膨胀做功，这也就表示分子的势能E势会随着分子自旋速度的上升而同步增加。我们把气体因自旋运动变快而增加的这部分势能E势称为势能增量△E势。　　由此我们得出，当气体从外界吸收热量Q后，气体的动能、势能增量分别为△E动、△E势，故有公式；Q =△E内=△E动+△E势
（6·22a）　　3·3
热力学第一定律　　当气体从外界吸收热量Q后，气体的动能、势能增量分别为△E动、△E势。在外界压强不变的情况下，该气体由于势能增加而对外膨胀做功W。气体在膨胀做功过程中，分子对外斥力又会随着V实的增加而不断下降（压强下降）。当汽缸内压强下降至与外部压强相等时，气体势能增量△E势将全部对外做功W。即Ｗ＝△E势
（6·22b）　　将公式（6·22b）代人（6·22a）可得；Q＝△E动+W
（6·22c）
　　从这我们可以得出热力学第一定律：系统从外界吸收的热量Q，一部分使系统的动能△E动增加，另一部分对外做功W。热力学第一定律也叫能量不灭原理：热可以转变为功，功也可以转变为热；消耗一定的功必产生一定的热，一定的热消失时，也必产生一定的功。　　热力学第一定律是对能量守恒和能量转换定律的一种表述方式，热力学第一定律指出，自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，能量既不能创生，也不能消失，它只是从一种形式的能转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量保持不变。这就是能量守恒定律。　　热力学第一定律的另一种表述是：第一类永动机是不可能造成的。这是许多人幻想制造的能不断地作功而无需任何燃料和动力的机器，是能够无中生有、源源不断提供能量的机器，显然，第一类永动机违背能量守恒定律。理解能量守恒定律的关键问题是；能量即不能无中生有，凭空产生，也不会自动消失，能量只会从一种能量形式转变成另一种能量形式，从一个物体传到另一个物体，宇宙中的能量总值是守恒不变的。 　　3·4 能的耗散　　大气层中的所有气态分子都具有一定的势能E势。但是分子拥有的这个势能E势，是不能对外膨胀做功的，能够对外做功的能量只能是气体新增加的势能△E势。而△E势的增加是建立在分子自旋速度上升这一基础上的，气态分子只有在自旋速度增加（△E动增加）的基础上，零压独立空间V0才会增加，分子势能△E势才会在V0增加的基础上变大。因此用于增加分子自旋速度的那部分能量△E动是不能用于对外做功的，能够用于对外