物質週期運動教學的論文

週期性運動處處存在於物質運動狀態之中，天體、粒子的自旋和公轉具有周期性的，量子、粒子的週期變換運動和交換作用具有周期性的。而宏觀渦旋體是指非外力作用下所產生的轉動物體，如天體自旋和圓周曲線運動都是自然的，非人力或外力所為的。天體自旋與其中心速度同向側速度變大，質量密度變小，以使能密度w趨於均勻而質量具有瀰漫趨勢，如式

w=/2=k

=2k/

其中k為常數。反向側速度疊加變小，質量密度變大，以使能密度趨於均勻而質量濃縮趨勢，天體由瀰漫外側趨向濃縮裏側而作曲線或圓周或弦或圈態運動。如果裏外側交換平衡，則相當於作用力等零下作的曲線或圓周或弦或圈態平動。它等價牛頓力學引力與慣性離心力平衡的解釋。可以説天體無不是週期性運動，包括自旋、公轉和多層次公轉。

一、物體週期運動

先從機械振動入手進行分析，通常外力（用手）先把彈簧變形或單擺移位，即產生位能，解除外力（放手）後，位能逐漸轉化為動能，動能最大時具有速度而持續運動，但逐漸轉化為位能，形成了週期性能量變換，並保持諧振，如彈簧的動能和位能之和為

E=Ea+Eb=m/2+k/2=m。Sinωt+k。Cosωt

=m。/2=k。/2

=d/dt=-。ωSinωt=。Sinωt

。=-。ω代入前式，則得

ω=2πν=√(k/m)

又如單擺（用手）移位所得的位能mgh=mgι(1-Cosθ),其中ι為擺長，放手後，位能就逐漸變換為動能，動能最大值時繼續動，並逐漸轉化為位能，形成了位能與動能週期性變換，如

mgh=mgι(1-Cosθ)=2mgιSin(θ/2)≈2mgι(θ/2)=mg/2ι

其中為往返擺動的弦弧

=。Sinωt

=d/dt=。ωCosωt=。Cosωt

。=。ω

E=Ea+Eb=mg/2ι+m/2=mg。/2ι=m。/2

ω=2πν=√(g/ι)

可見機械振動是能量週期性變換。由於地面物體或機械通常相對地面處於內外平衡狀態，即靜止狀態。啟動時需外加力作用才能相對運動或振動。但空氣摩擦或推壓（迫使空氣處於週期性疏密變換）作用，振動能逐漸轉化為熱量，又使振動逐漸減少，最後停下來。對於非地面物體就可忽略這個問題。

地面宏觀物體通常處於相對平衡靜止狀態，要運動就要對物體外加作用力或其它能量方式轉化而成的，作用力一旦解除，物體就會停下來。牛頓力學解釋為摩擦作用的結果，以解決勻速直線慣性運動問題。實際上物體什麼方式運動都有過程持續性，即慣性，並非勻速直線運動特有的。物體變換頻率是粒子變換頻率疊加，即粒子頻率或變換能之和，使宏觀物體變換頻率異常之大，以致波長或波動相鄰峯值間距λ=/ν變成極小，遠小於宏觀物體線度，根本體現不出波動性，呈勻速直線運動。宏觀物體交換能是粒子交換能hΔν之和，即hΔν，使總頻率範圍擴大，交換能也變大且複雜化，其重疊的結果失去波動性或者失去交換量子數能級屬性。可見宏觀物體不具有微觀粒子的允許能級或量子數或波動運動屬性，而處於相對靜止或平動運動。

可以説穩定物質基本狀態是週期性運動，那麼穩定的宏觀物體又如何解釋？地面宏觀物體內部是週期性運動不規則疊加而成的非週期性狀態，外部來看是處於作用平衡而相對靜止狀態，其運動則要外加作用力或破壞其平衡狀態才能產生運動。宏觀物體可以分解為週期性疊加來分析。宏觀物體是由大量粒子不規則運動構成的，平動和變換運動構成一定方式分佈的。平均粒子動能是温度的本質或者內能有關的參量，變換運動疊加可改變為部分交換能，另外部分與平動合在一起構成整體上靜止或勻速直線運動。可見宏觀物體靜止或勻速直線運動可分解為週期性交換作用和週期性變換運動的疊加。然而這樣做不但沒有必要，而且把問題複雜化且難以應用。這種情況下仍然採取牛頓力學處理，可使問題簡化和便於應用。只要記住機械物體靜止和勻速直線運動是其內部大量粒子週期性交換和週期性變換運動疊加的結果。地面物體轉動是外加力矩作用或原處於地面平衡靜止狀態被破壞下引起的運動狀態，仍然可用牛頓力學處理。

二、場質週期運動

廣泛而本質地説，渦旋運動均勻趨勢不僅是質量趨心成自旋體和周圍萬有引力場質和磁場質產生根源，而且是自旋體平衡趨勢的曲線、圓周、弦、圈態運動和週期變換運動、交換作用的根源。而平衡穩定的物質運動必定處於週期性運動狀態。最基本穩定物質是光量子或電磁波（同步運動電磁量子的集合），它是週期性渦旋運動濃縮質量，變換為平動運動，平動運動的極限性，又使其變換為渦旋運動，形成周期性變換運動。而且因在平動的垂直方向上是渦旋運動週期性變換方向，才能在高速平動時保持對稱平衡的穩定狀態。又由於週期變換情況下失去渦旋運動屬性，而保持直線平動運動。這樣光量子或電磁量子可以看成周期變換運動和直線平動構成的穩定運動狀態的物質系統。

光量子由於自旋已與部分平動週期變換而失去自旋屬性，即只存在直線平動運動和週期性變換運動，其總能是平動能與變換能之和，且各佔總能一半，即

mc=mc/2+hν/2=hν

此式可以看成相對論與量子論統一表達式。同頻率同步光量子束可用週期性電磁場波函數描述

H=H。Sin2π(νt-ι/λ)

G=G。Con2π(νt-ι/λ)

其平方之和可以描述為量子束能密度或粒子數密度。其磁場強度相應於量子渦旋運動，電場強度相應於量子平動運動。也就是説同步的量子束的集體行為可以用電磁場及其電磁波來描述，在這個意義上光可以看成電磁波，是原子級的電磁波。場的描述是指定座標系空間一點參量變化的描述，而不管經過這點的具體量子或其它物質。相對論時空實際上是場的時空，適合於描述電磁場。

磁場是高速微渦量場，電場是交換不平衡或加速場質的電磁場，引力場是渦旋運動引起的質量趨勢作用場。各種場物質處於高速運動狀態，它們之間即使在空間重疊也是各自獨立各不相干的。光量子間相位和方位是隨幾的，不相干的。只能通過光滑介面實現量子間相位和方位調整。調整後的光量子束與電磁場一樣可以用場能密度描述

w=k’(μH+εG)

其中H為磁場強度，G為電場強度，k’為常數。

電磁場從天體到微觀粒子周圍處處存在，大體可以分為天體級電磁波、物體級的微波和無線電波、分子級紅外線、原子外殼層級的可見光和紫外線、原子內殼層級的x射線、原子核級的γ射線等。愈後面變換頻率愈高，愈呈粒子性或量子性。如原子級輻射的可見光量子由各個原子發射，其相位和方位都是隨幾的，各不相干的。只有經過光滑介面作用實現相位和方位調整而處於較同步運動狀態。這時可以用上式描述能密度。然而週期性運動的微觀粒子的作用不同於宏觀物體的作用，描述根本不能套用牛頓力學，只能採取能量描述。穩定物體間作用力本質是能量交換，且總能不變性。因此量子入射光滑介面時，相位是隨幾的，即動能改變量不同，而交換能量一致性，只能通過停留介面時間來調節的。動能改變量ΔE愈大，接觸時間Δt愈小，或者動能改變量ΔE愈小，接觸時間Δt愈大，兩者乘積為常數

h=ΔEΔt

電磁場主要應用於能量或力傳輸（低頻率高壓強電狀態）和電磁信號信息（高頻低壓弱電狀態）傳播的兩方面應用，對於此文來説主要是後者，即電磁週期性運動中對信號信息的傳播。高頻率電磁場或電磁波所具有量子性愈強，愈不易被地面或大氣所吸收，傳播距離愈遠。因此短波比長波傳播的距離要遠。聲音或圖像可以變換為控制電磁波發射的.輻度（即產生量子數密度）或頻率（即輻射前重疊上電磁變換頻率）以便聲、圖隨高頻率電磁波傳播。接收時作相反的控制，取出聲、圖的信號信息。

三、粒子週期運動

微渦旋中心平均速度小於光速，則有部分平動與週期變換轉化為其它能量，如交換能量、磁能等方式。光量子在介質中速度減少，就是部分能量轉化為交換能。一般更低速渦旋體變換能量形式更加複雜，因為速度愈低，中心質量密度愈高，向外瀰漫愈強愈快，相應地交換或正反運動愈強愈快，構成微渦旋類型愈繁雜，如構成高速的磁場質、量子和低速的粒子、實物等。高速微渦旋中心速度與微旋軸平行，且易沿着渦旋軸向移動，構成沿軸螺旋線從一端出另一端入磁力線或磁場質。高速微渦旋中心速度與微旋軸垂直，則構成量子輻射出去。

渦旋體運動平衡趨勢有三類：第一類濃縮與瀰漫正反平衡趨勢所形成的交換，質量愈大瀰漫愈快，平衡時交換頻率或交換能相應也愈大。第二類渦旋運動逐漸濃縮質量，若總質量不變，即平動能變換為渦旋能過程。體積小或密度高到一定限度，就要瀰漫，即渦旋能逐漸變換為平動能過程。達到極限速度，速度不能再增大，則往渦旋運動變換，形成了週期性變換，變換能用變換頻率來定義的。第三類渦旋體中心速度與自旋速度構成同反向重疊，同向重疊瀰漫與反向重疊濃縮，同向側趨於反向側，構成渦旋體作圓周、橢圓、弦、環、圈態等曲線運動。

如果渦旋總質量不變，那麼渦旋處於穩定的自旋和公轉運動。渦旋體每一點自旋中都經歷瀰漫和濃縮週期過程，自轉一週中心所經過弧線（或線速度）與公轉半徑和角度（或角速度）成正比。其線速度就是渦旋體的中心速度，角速度等於渦旋體角速度ω。即

=rω=2πνr

若r為公轉半徑，其倒數可以用來表示曲率程度，即半徑愈大即彎曲程度愈小。半徑反比於ω為自旋角速度，而正比於中心速度，説明角速度愈大，中心速度愈小，曲率愈大，相應圓周愈小。

微觀粒子存在自旋、平動的運動外，還存在週期性變換和交換等運動。微觀粒子存在自旋而使其沿着曲線或圓周或弦或環或圈態軌跡運動，其運動狀態與粒子內質量分佈、自旋角速度、中心平動速度、周圍交換作用等情況密切相關的。交換平衡時殼粒自旋與公轉處於上述自然的圓周運動。粒子存在交換能，交換特點是有物質吸收和放射，或物質進出先後週期，微觀兩粒子交換中只有一粒子放射物質到達剛好是另一粒子吸收，反之一樣，才具有同步有效的交換作用。這就需要兩者交換頻率整數倍，且相位相反軌跡上運動。即微觀粒子間作用要在交換頻率整數倍駐波的波節軌跡才能處於交換平衡的自然圓周運動，或一定能級圓周軌道（原子核運動，使其不是正圓的橢圓軌跡運動）上穩定運動。

對於一般同類同質量的微觀粒子束粒子數密度（或概率密度）同樣可以用波函數描述，即

ф=ф。Sin2π(νt-ι/λ)=φ。Sin(2π/h)(Et-pι)

其中E=hν，p=h/λ。同樣可以用薛定鍔波動方程描述。但同類微觀粒子，如同元素原子形成的環境條件不同，原子質量不可能完全一樣，而存在原子質量差異，即存在一定分佈，所謂原子量實際上是同元素原子質量的平均值。這樣同類微觀粒子束的粒子質量很難一致，為此採取一個粒子出現概率數密度及其波函數描述更妥當。它等價於量子力學波函數和概率密度的解釋。粒子是渦旋體，其周圍包含各種各樣交換場質週期狀態。場質多半是連續性物質或量子組合狀態，如引力場、磁場、電場、電磁場、強作用場、弱作用場等。強作用場是原子核內核粒子或重粒子間交換作用場，弱作用場是輕粒子間交換作用場，電磁場是重粒子與輕粒子間交換作用場。交換作用場質通常要求粒子質量相等或整數倍，才能同步平衡交換，交換中構成粒子，如強作用的介子，電磁作用的量子等。衰變是指原子核碎片或變子（重粒子、輕粒子等基本粒子）不穩定不平衡狀態趨向穩定平衡狀態的過程，使碎片分裂、分離、放射、輻射等。