有关量子的系列论述

1、有关量子的系列论述 1.“量子”是什么“量子”是在其“本身体积”内有一定的“质量(=结合能)、动量、能量(包括各种，动能、位能、化学能、生物能，等)”，的“粒子”。一切物体(包括从各种原子、分子到星体、黑洞)都有一定的“质量、动量、能量”，与其它物体的作用，都可看作其质量集中于其质量中心“点”，有一定时空或空间长度(位置、距离)，的“量子”。一切带(正或负)电的物体都有相应的电荷量(可按量纲分析表达为相应的质量)、动量、能量，与其它带电物体的作用都可看作其电荷量集中于其电荷量，中心“点”，有一定时空或空间长度(位置、距离)，的“量子”。一切电中性物体都是由等量的正、负电荷彼此中和的结

2、果。它们内还可包含各种“微观量子”(包括各基本粒子、原子、分子等等)。特别是随着各种情况、条件的不同和变化，还会产生各种“不同特性”和相应“不同”的“量子”，均需具体分析、论证、区分。2.不同的时空矢量，决定相应“量子”的不同特性一切物体都是各类“量子”。一切物体都在宇宙运动，宇宙的特性，决定，相应各类量子的特性。什么是“宇宙”？早在我国战国时期哲人尸佼在其著作尸子中写道:“上下四方曰宇；古往今来曰宙”。就已经根据实际观察、分析辩证唯物精辟、全面、简明地给出了“宇宙”，也就是“时空”的确切定义。“空间”就是“上下四方”的“宇”共3维，“时间”就是“古往今来”的“宙”，仅1维；时间也是空间各维的

3、参量。宇宙、时空都是向量。上下四方即：宇、空间，的各方向都可有，正、反的双向；古往今来即：宙、时间，只有一个方向，不能“今”往“古”去，只是单向。现在我们就是采用：“整数”的正、负“1”，表达空间的双向、“虚数”的“i”， 表达时间的单向。空间与时空都是矢量，空间是其3维都可有正、反双向的矢量，时间是1维单向的矢量。还特别强调4“方”，即：是“正交系”。于是按“平直坐标”，就一切物体都有4维时空长度(位置、距离)1线矢：r(4)1线矢=ir00基矢+rjj基矢,j=1到3求和=ir00基矢+r(3)(3)基矢，当r0<<r(3)，r0可忽略，成为：r(3)1线矢=rjj基矢,j=1

4、到3求和，当r0>>r(3)，r(3)可忽略，成为：r(0)1线矢=ir00基矢，然而最初时古今中外，人们生活、实践、观测“天象”都只是限于所谓“绝对时间”概念，“时间”只是各3维空间矢量的产量，坐标系没有“时轴”，的“经典物理学”。由于迈克尔逊光学实验表明经典物理学必然的伽利略变换不成立，引起的危机，才由爱因斯坦以狭义相对论纠正所谓“绝对时间”概念，采用闵可夫斯基矢量表达4维时空长度(位置、距离)1线矢得到解决。其时轴分量是：ict，c为所在介质中的光速，这是时轴分量由“光子”传送的情况。类似地对于时轴分量由“声子”传送的情况，其时轴分量应是：iv*t，v*为所在介质中的声速。这

5、样4维时空长度(位置、距离)1线矢就有了其时轴分量分别由光速或声速表达的2种即：r0=(c或v*)t，(c或v*)分别是所在介质的(光或声、热辐射)速度。因而4维时空长度(位置、距离)1线矢，就分别表达为：r(4)1线矢=i(c或v*)t0基矢+rjj基矢,j=1到3求和=i(c或v*)t0基矢+r(3)(3)基矢，一切物体就都有长度(位置、距离)和时间，还都有质量，还可以有各物理量的“微分”。早在战国中期，我国哲人庄子及其后学所著道家经文庄子·，天下就有名言“一尺之捶，日取其半，万世不竭”，意思是：一尺长的棍棒，每日截取它的一半，永远也截不完。形象地说明了事物具有无限可分性。当然我

6、们知道任何材料的棍棒，每日取一半，到分子大小之后，就连材料的性质都变了，早已不是“棍棒”，但即使直到最后成为“电子或正电子”已不能再分，也仍然是“万世不竭”，仍然没有“完”，是完全正确的“论断”。特别重要的是，这已经有了“无穷小”的概念，也就是微分的确切概念！表明：早在战国中期，我国学者就在其著作中非常明确、形象、确切地提出了“微分”概念！现在我们就在任何1个数量或标量a前面加个“d”表示它的微分，就有微分：da，函数的微积分就须计及其是否连续，例如对于df(t)/dt，就还必须考虑2个相关的无穷小量、，如果从变量t变到t+，相应的函数f(t)变到f(t+)，而f(t+)-f(t)，能够=，函

7、数f(t)就是“连续的”，就有函数f(t)的微分，如果变量在某处tn，f(t+)-f(t)，不能够=某无穷小，该函数f(t)的连续性就终止于该点而其微分，仅能适用于其连续区。就有：长度(位置、距离)或时间的微分dr或dt，可作用于任意矢量或标量的时间导数矢量或标量=d矢量或标量/dt，可与任意同类矢量叉乘或点乘的偏(3)1线矢=偏x基矢/偏rj,j=1到3求和，x按叉乘或点乘的规律选取、求和，偏(4)1线矢=-i偏x基矢/偏(c或v*)t+偏x基矢/偏rj,j=1到3求和，x按叉乘或点乘的规律选取、求和，3.统一地区分、表达各类物理量的“量纲”由于有以上的各类物理量，因而可用3类物理量的“量纲

8、”，即：长度(位置、距离)L、时间T、质量M，统一地区分、表达各类物理量的“量纲”。例如：速度LT(-1)，动量MLT(-1)，力MLT(-2)，能量ML2T(-2)，等等，但是在不同情况下各“基本量纲”、“生成量纲”，都有“维”和“性质”，以及有关的“参数”和“参量”的“同”和“异”，都必须注意：予以“区分”，例如：能量ML2T(-2)的2个L，必须是相同的“维”和“性质”的，而力矩ML2T(-2)的2个L，必须是不同的“维”的，面L2，体L3的2个、3个L，都必须是不同的“维”的，时轴的r0=(c或v*)t=速度LT(-1)，乘时间T的T，必须是相同“性质”的，引力常量G是有“量纲”的，普

9、朗克常数h，是无“量纲”的，都必须区分清楚。而且对于“维”的区分，还可以根据不同的情况分别采取曲线坐标、极坐标，复指数函数等予以“变换”、“消除”。由“量纲分析”，还可检查有关物理量公式的正确性。判定、区分各物理量的基本特性也才能判定、区分相应条件下各类“量子”相应的基本特性。4.经典物理学，3维空间矢量表达的各种物理量当r0<<r(3)，r0可忽略，成为：r(3)1线矢=rjj基矢,j=1到3求和，经典物理学决定“量子”基本特性的“质量、动量、能量”各分量函数都是局限于3维空间矢量导出的。即：速度1线矢=r(3)1线矢的时间导数：v(3)1线矢=drjj基矢/dt,j=1到3求和

10、=vjj基矢,j=1到3求和，“量纲”：LT(-1)，动量1线矢=质量m乘v(3)1线矢：p(3)1线矢=pjj基矢,j=1到3求和=mvjj基矢,j=1到3求和，“量纲”：MLT(-1)，运动力1线矢=动量p(3)1线矢的时间导数：f动(3)1线矢=dpjj基矢/dt,j=1到3求和=f动jj基矢,j=1到3求和，“量纲”：MLT(-2)，能量标量：E(3)=dr(3）1线矢(=微分r(3)1线矢)，点乘，f动(3)1线矢，由r(3)0到r(3)，积分。“量纲”：ML2T(-2)，4m0=0和m0不=0的“量子”4维时空动量矢量有：运动质量m=m0/1-(v(3)/(c或v*)2(1/2)的

11、特性，因光子、声子和热辐射的速度v(3)分别为，c或v*，就又把“量子”区分为：静止质量m0不=0的电中性量子、带正或负电荷量子和m0=0的光子、声子和热辐射3类，共5种量子。大量m0不=0的，电中性量子、带正或负电荷量子，在不同能级跃迁的“集体表现”就分别是，振动波、电磁波；大量m0=0的光子、声子和热辐射，时空统计的“最可几分布函数”就分别是光波、声波和热波。它们分别由不同的设备和方法产生或探测到，也可分别在一定范围内，由人的视、听、触，觉，感觉到。由于后3类，光子、声子和热辐射，都有m0=0、m=0/0，各相应物理量的数值都不能，由相应的m或m0表达，须由其能量，h频率(光、声或热辐射)

12、，即：大量同种量子，统计形成的光波或声波和热辐射的“频率”和速度c或v*，分别表达为：各相应的，能量(光、声或热辐射)=h频率(光、声或热辐射)，动量(光、声或热辐射)=h频率(光、声或热辐射)/(c或v*)，质量m(光、声或热辐射)=h(光、声或热辐射)频率/(c或v*)2，(c或v*)，是所在介质的(光、声或热辐射)速度。由于任何m0不=0量子的速度都远远小于光子，因而只要有光子参与的过程，就不满足经典物理学的“近似条件”，就必须按时空矢量表达、处理相应的各物理量。这也正是迈克尔逊“光学”实验造成经典物理学危机的原因；但是，m0不=0量子的速度却可以大于相应介质中的声或热辐射的速度，而形成

13、超声、爆震波、热爆等现象和问题。这种分别由电中性量子、带正或负电荷量子，在各自相应的不同能级跃迁集体表现的光波(注意：也包括这种光波！)、声波或热波，都只能在相应的介质中传播；而m1 “如此”分别辐射的，m0=0，的，光子(注意：也包括这种光子！)、声子或热辐射子，也都只能在各相应的介质中运动，都不能在真空或近似真空的太空中传播、运动。4维时空矢量的矢量运算，就又导出：4、6、12维的各相应不同的动量和力，有各自相应不同的运动质量m与静止质量m0，的关系式的，各自相应不同“特性”的“量子”。各“量子”的“特性”，都与相应的“力”有决定性的关系。都须从相应的各力矢量的特性具体分析。5.

14、3维空间各种力矢量决定的“量子”3维空间矢量有3“维”，有确定值的运动质量m，有电中性和带正或负电荷，的2类“量子”。由此3维空间导出的力，有如下各种：运动力：f动(3)=ma，m是运动质量(惯性质量)，a是加速度，引力势，s引(3)标量=km*/r(3)，k是引力常量，m*是引力质量，r(3)=rj2,j=1到3求和(1/2)，引力1线矢：f引(3)1线矢=偏(3)1线矢点乘于km*/r(3)=km*/r(3)2=m*a，a是加速度，偏(3)1线矢=偏x基矢/偏rj,j=1到3求和，x按叉乘，或点乘，的，规律选取、求和，因惯性质量m=引力质量m*，有：f引(3)1线矢=f动(3)，运动力、引

15、力都是只有空间3维分量，没有时轴分量，有唯一的质量、动量、能量，没有不同能级的“跃迁”，不会辐射或吸收任何m0=0的“量子”，也不会有任何“集体表现”或“时空统计”的，任何“波”。弹性力1线矢，都是电中性“量子”的：线f弹(3)1线矢=kr(3)1线矢，k是相应的弹性常量，面f弹(3)1线矢=kr(3)21线矢，k是相应的弹性常量，体f弹(3)1线矢=kr(3)31线矢，k是相应的弹性常量，其解，都是空间各相应的简谐运动函数，大量m0不=0，的电中性量子，就有“空间3维”的“集体表现”的“振动波”，例如通常所谓“水波”；也有声子、热辐射，“空间”统计的“最可几分布函数”，成为相应的“声波”、“

16、热波”，其能量也只能由h表达，但因没有时轴分量，不是m0=0的量子，而没有“波函数”的性质。这种“量子”，“声波”、“热波”都只能在相应的介质中运动、传播，不能在真空或近似真空的太空运动、传播。电荷量q1的静电势1线矢：s静电(31线矢=q11线矢/r(3)q1与q2的静电力1线矢=q2s静电(3)1线矢的时间导数：f静电(3)1线矢=q1q2v(3)1线矢/r(3)2静磁力1线矢：f静磁(3)1线矢=q2偏分1线矢叉乘s静电(3)1线矢=q1q2(rl/rk)kl基矢,kl=123循环求和，由于，没有，时轴，分量，它们也都是没有m0=0，的“量子”大量m0不=0，的正或负电荷量子，就有“空间

17、3维”的，“集体表现”的，“电或磁，波”；也有“静电”、“磁畴”，“空间”统计的，“最可几分布函数”，成为相应的，“电波”、“磁波”。其能量也只能由h表达，但因没有，时轴，分量，不是m0=0，的量子，而没有“波函数”的性质。这种“静电”、“磁畴”，“电波”、“磁波”，也都只能在电磁介质中运动、传播，不能在真空或近似真空的太空，运动、传播。以上的各种“量子”(相应的，声子、热辐射，除外！)的能量，都可表达为，每维，的热能=kT，k是玻尔兹曼常量，T是绝对温度。运动质量m，有确定值的，电中性的能量、动量、质量，还可分别表达为：mv*2/2、mv*、m，v*是其运动速度。带正、负电荷，的“量子”，的

18、质量，由其正、负电荷量，按量纲分析相应地表达。还有：相应于3维“空间”的，有2维“折射”的， “声子”和“热辐射”。但是，请注意：它们都没有，时轴，分量，不是m0=0，的量子，而没有“波函数”的性质。它们的能量、动量、质量，就必须分别表达为：h、h/v*、h/v*2，h是普朗克常量，是其频率，v*是其速度。其中，T是可连续改变的量，以它表达各种量子的能量，就可以，对相应的各“量子”，取平均值。而各量子的，频率、质量、正负电荷量，却都是非连续改变的量，都不可能对各量子取平均值的，都只能统计求得各相应的几率，才能取相应的平均值。6.黑体辐射，热振动与热辐射，的有关规律这正是，“黑体辐射”

19、中，表达3维矢量热振动、(一般情况没有“声子”，除非敲击空腔壁、或与腔外声源共振)、热辐射，能量变化规律的情况，即：维恩位移定律：“辐射本领的最大值随绝对温度的升高，向短波方向移动，”，因仅反映绝对黑体的温度与各频率辐射能量的变化规律，因而，能对黑体辐射的整个能谱都符合。而维恩和瑞利-金斯，所给出的表达黑体辐射能量随v、T，分布的， u(v,T)dv公式，都是按能量按自由度均分，黑体空腔内，热振动有3维(3个自由度)，热辐射有2偏振(2个自由度)，导出：单位体积，频率间隔(v,(v+dv)内的能量分布：u(v,T)dv。瑞利-金斯以e=kT(与频率v无关)代入u(v,T)dv=eg*

20、(v)dv，即得瑞利-金斯公式：u(v,T)dv=8hv2kT/c3，u(,T)d=8hkT/c2，维恩利用其维恩定律，即：u(,T)的2次微分=0时，1次微分可以表达为：u(,T)d=8hT/c2，就得到以下频率形式表达的维恩公式：u(v,T)dv=8h3/c3。结果如图所示：                                             

21、  维恩黑体辐射公式，在短波波段与实验符合得很好，但在长波波段与实验有明显的偏离。瑞利-金斯黑体辐射公式在长波波段与实验符合得很好，却在短波范围，能量密度则迅速地单调上升，同实验结果尖锐矛盾，在物理学史上称作"紫外灾难"，它深刻揭露了经典物理的困难。这正表明：相应的一种声子或热辐射，的能量、动量、质量，必须以其频率，分别表达为：h、h/v*、h/v*2，各维辐射能的数值，hv表达，就因各自的频率v，是不变的，不能“按自由度均分能量”而出现的问题。普朗克1901年提出：辐射场能量密度，按波长的分布曲线的线性谐振子，谐振子的能量是不连续的，是一个“量子能量”

22、h的整数倍：En=nh，(n=1,2,3,，)，式中是振子的振动频率，h是普朗克常量=6.62606896的观点，却符合按频率能量特性的规律。根据这个观点，由各频率统计的最可几分布得出的平均能量，代入u(v,T)dv，即导出普朗克公式，得到：u(v,T)dv=8h3/c3乘1/(e(h/(kT)-1)，就给出辐射场能量密度按频率的分布(如图)。当hv/kT，在不太高温度，的条件下，过渡到维恩公式；在逐渐升高温度，的条件下，热辐射量子逐渐增多，趋近于瑞利-金斯公式，而精确地贴合于实验得出的黑体辐射能量分布曲线。圆满地解决了物理学史上的这一"紫外灾难"，得到完全符合实验的黑体辐

23、射(实际上普遍适用于热、声，各辐射)能量按频率分布的公式，有重要的基础理论意义与实际应用作用。7. 四维时空运动力矢量及其做功，又一种光子“量子”4维时空运动力1线矢(因v(3)可以超过v*，在此仅处理光子的有关问题：运动质量m=m0/1-(v(3)/c)2(1/2)f运动(4)1线矢=dm0ict0基矢+v(3)(3)基矢/1-(v(3)/c)2(1/2)/dt=im0dc/1-(v(3)/c)2(1/2)/dt0基矢+m0dv(3)/1-(v(3)/c)2(1/2)/dt(3)基矢=m0a(3)i1-(v(3)/c)20基矢+v(3)/c(3)基矢/1-(v(3)/c)2(3/2)，其模长

24、：f运动(4)=m0a(3)-1-(v(3)/c)22+v(3)/c2/1-(v(3)/c)23=m0a(3)2(v(3)/c)2-1/1-(v(3)/c)23，量纲：MLT(-2)，(4)=f运动(4)矢点乘dr(4)矢从r(4)1到r(4)2积分。其3维空间部分:f(3)(3)矢点乘dr3(3)(3)矢从r(3)1到r(3)2积分。f(3)(3)矢点乘dr3(3)(3)矢=m0(dv(3)(3)矢/dt)(1-(v(3)/c)2)(1/2)+(v(3)(dv(3)/dt)/c2)v(3)(3)矢)点乘dr(3)(3)矢/(1-(v(3)/c)2)(3/2)，因有：dr(3)(3)矢/dt=

25、v(3)(3)矢,dv(3)(3)矢/dt点乘dr(3)(3)矢=dv(3)(3)矢点乘dr(3)(3)矢/dt=v(3)dv(3)，dm=d(m0/(1-(v(3)/c)2)(1/2)=m0(dv(3)2/c2)/(1-(v(3)/c)2)(3/2),dE(3)=dmc2，E(3)=mc2，(此处m是运动质量)对于光子：动能E(3)=h(频率/2)，运动质量m=h(频率/2)/c2，对于3维空间静止(v(3)=0)的粒子应是：dE(3)=dm0c2，E(3)=m0c2，(此处m0是静止质量)其时轴部分:f00矢点乘dr00矢从r(0)1到r(0)2积分。f00矢点乘dr00矢=im0(dc(

26、0矢)/dt)(1-(v(3)/c)2)+c(0矢)v(3)(dv(3)/dt)/(1-(v(3)/c)2)(3/2)，时轴部分动能的改变量dE(0)：=f00矢沿位移的，时轴分量dr00矢方向所做的功dw(0)。f00矢点乘dr00矢=m0(dv(0)/dt)(1-(v(3)/c)2)(1/2)+(v(0)v(3)(dv(3)/dt)/c2)/(1-(v(3)/c)2)(3/2)0矢点乘dr(0)0矢=m0(v(0)dv(0)(1-(v(3)/c)2)(1/2)+(v(0)dv(0)/c)2)/(1-(v(3)/c)2)(3/2)=m0(dv(0)2/2)(1-(v(3)/c)2)(1/2)

27、+dv(0)2/2c2)/(1-(v(3)/c)2)(3/2)=m0v(0)dv(0)(1-(v(3)/c)2)(3/2)=m0(dv(0)2/2)/(1-(v(3)/c)2)(3/2),因有：dr(0)0矢/dt=v(0)0矢,dv(0)0矢/dt点乘dr(0)0矢=dv(0)0矢点乘dr(0)0矢/dt=v(0)dv(0)，dm=d(m0/(1-(v(3)/c)2)(1/2)=m0(2dv(3)2/c2)/(1-(v(3)/c)2)(3/2),即有：dE(0)=-dmc2=-dE(3)，E(0)=-mc2=-E(3)，(此处m是粒子的运动质量)，即：辐射能的增加=结合能的减少=动能的减少，

28、就是相对论的：E=mc2。当3维空间速度趋于零，3维空间的动能也趋于零，而“时轴”部分的能量的变化就反映为静止质量或结合能的改变。4维时空运动力矢量沿各相应的移动距离积分就导出：3维空间动能的增加与时轴分量结合能减少的差值=其辐射或吸收2个偏振、折射光子的能量。2个基本粒子结合成为1个新基本粒子或1个基本粒子分解成为2个新基本粒子，结合能的减少=其释放的2个光子的能量，这也由各基本粒子结合与分解演变的实际规律所证实。无论是电中性的或带正或负电荷的，2个基本粒子结合成为1个新基本粒子，或1个基本粒子分解成为2个新基本粒子，结合能的减少都是=其释放的2个“光子”(都不是“声子或热辐射”)的能量。这

29、只是光子具有而“声子或热辐射”没有的重要特性。而且如此辐射的“光子”及其“时空”统计的“光波”，是与介质无关，(还有激光器发射的激光、振荡线路辐射和接收的光)可在“真空”或近似真空的“太空”运动、传播的。由以上可见4维时空能量演变的一些基本规律，表明：这些涉及光子能量演变的问题都必须采用4维时空矢量才能解决。8.牵引运动参考系中心改变引起的坐标变换牵引运动是2个粒子，例如：A与B以其一的质量中心为参考系(坐标系)中心彼此牵引着的运动。当以A的质量中心为坐标系的中心，由A的质量(或电荷)中心到B的质量(或电荷)中心的距离矢量就是相应的牵引运动矢量。当坐标系的中心由A的质量中心改变为B的质量中心，

30、就发生牵引运动矢量的变换。按几何关系牵引运动矢量的变换应由相应牵引距离矢量的方向余弦各分量组成，的“正交归一矩阵”决定。惯性牵引运动，因速度的时间导数=0，而可以由相应的，牵引速度矢量，的方向余弦各分量组成，的“正交归一”矩阵决定，变换不随时间改变。(8,1)2维空间牵引运动变换2维空间牵引运动矢量：r(2)=(r12+r22(1/2),v(2)=(v12+v22)(1/2),c=cosA=r1/r(2),s=sinA=r2/r(2),(按位置矢量)或c=cosA=v1/v(2),s=sinA=v2/v(2),(按速度矢量)由以*为中心变换到以为中心位置矢各分量，按相应变换矩阵的变换，是：r1

31、=cr1*-sr2* (按位置矢量)或 r1=cv1*-sv2* (按位置矢量)r2=sr1*+cr2*                       r2=sv1*+cv2*(8,2)3维空间牵引运动变换3维空间牵引运动矢量：(按位置矢量，类似地，有按速度矢量(略，下同)r(3)=(r12+r22+r32)(1/2),r(2)=(r22+r32)(1/2),cA=cosA=r1/r(3),sA=sinA=r(2)/r(3),cB=cosB=r2/r(2),sB=si

32、nB=r3/r(2),由以*为中心变换到以为中心位置矢各分量，按相应变换矩阵的变换，是：r1=r1*cA  -r2*sA    0r2=r1*sAcB+r2*cAcB  -r3*sBr3=r1*sAsB+r2*cAsB  +r3*cB以上可见，3维空间(即经典物理学)各维牵引运动矢量(包括力矢量)，的牵引运动的变换，都是伽利略变换。惯性牵引运动，变换不随时间改变，相应不变的变换矩阵，仍然保持着原有空间或时空的几何结构状态；非惯性牵引运动，变换随时间改变，实际上，产生了空间或时空的弯曲。因而，即使3维空间矢量的经典物理学，也出现(因为3维空间的非

33、惯性牵引运动也有时空弯曲，而此前未能认识其原因！)，长期未能解决，诸如：水星近日点进动、3体问题难度，等问题。(8,3)4维时空牵引运动m0不=0量子，4维时空矢量必须采用4维时空牵引运动的变换，并注意：各时轴，分量是虚数值；m0=0量子，是3维时空矢量，其空间部分只有2维，可类推得出，就不具体给出了。r(4)=(-r02+r12+r22+r32)(1/2),r0=vt，v=c(光)或v*(声或热辐射)，(下同)r(3)=(r12+r22+r32)(1/2),r(2)=(r22+r32)(1/2),cA=cosA=ir0/r(4),sA=sinA=r(3)/r(4),cB=cosB=r1/r(

34、3),sB=sinB=r(2)/r(3),cC=cosC=r2/r(2),sC=sinC=r3/r(2),由以*为中心变换到以为中心，相应的变换矩阵变换是：ir0=ir0*cA    -r1*sA    0        0r1=ir0*sAcB   +r1*cAcB -r2*sB    0 r2=ir0*sAsBcC+r1*cAsBcC+r2*cBcC-r3*sCr3=ir0*sAsBsC+r1*cAsB

35、sC+r2*cBsC+r3*cC还可以是：r(4)=(-r02+r12+r22+r32)(1/2),v(4)=(-v02+v12+v22+v32)(1/2),cA=cosA=r1/r(4),sA=sinA=r(3)/r(4),r(3)=-r02+r22+r32(1/2),cB=cosB=r(2)/r(3),sB=sinB=r3/r(3),r(2)=-r02+r22(1/2),由以*为中心变换到以为中心，相应的变换矩阵变换是：ir0=ir0*cA-r1*sA-r2*cB+r3*sBr1=ir0*sA+r1*cA-r2*sB-r3*cBr2=ir0*cB-r1*sB+r2*cA-r3*sAr3=i

36、r0*sB+r1*cB+r2*sA+r3*cA更简单的是：ir0=ir*0  r*1  r*2  r*3，r1=-r*1 ir*0  r*3 -r*2，r2=-r*2 -r*3 ir*0  r*1，r3=-r*3  r*2 -r*1 ir*0当各个时空矢量的时轴分量或空间分量都不可忽略的情况下，对于m0不=0的量子就必须采用4维时空牵引运动的变换。惯性牵引运动各3角函数可由各速度函数代入是洛伦兹变换，变换不随时间改变。只是由于4维时空惯性牵引运动的变换也不是经典物理学必然的伽利略变换，迈克尔逊光学实验就造成了经典物理学的“危机”，爱因

37、斯坦以狭义相对论纠正所谓“绝对时间”概念，采用闵可夫斯基矢量表达4维时空长度(位置、距离)1线矢，自然合理地导出洛伦兹变换就使“危机”得到解决。对于非惯性牵引运动就不同于洛伦兹变换，变换也随时间改变，而出现时空的弯曲，通常不变坐标系的矢量已不适用，因而广义相对论就不得不放弃矢量，采用曲线坐标、黎曼几何、度归张量并类比静电场转变为电磁场的规律，导出“引力场方程”，这种严重缺陷造成把根本不是“引力波”的东西，当做所谓“引力波”的严重错误，至今仍在国际科技界流行，将在另节具体论证。本文第(1)集，已按“正交系”、“平直坐标”，给出，一切物体， 4维时空长度(位置、距离)1线矢：r(4)1线矢=ir0

38、0基矢+rjj基矢,j=1到3求和=ir00基矢+r(3)(3)基矢，时轴，为虚数，空间各轴，为实数，r0=(c或v*)t，(c或v*)是所在介质的(光速或声速)。当r0<<r(3)，r0可忽略，成为：r(3)1线矢=rjj基矢,j=1到3求和，当r0>>r(3)，r(3)可忽略，成为：r(0)1线矢=ir00基矢，3维空间(还可有2维、1维空间)、4维时空(时轴1维，空间3维，还可有3维时空“时轴1维，空间2维”、2维时空“时轴1维，空间1维”)，由它们时间与空间的无穷小量以及连续性“函数”的“微分”、“积分”、“时间导数”、各维“偏分矢”，导出的各种物理学矢量和标量

39、以及各相应“量子”的各自不同的基本特性和相互关系。各种“量子”的相应物理量的可否“微分”时空、空间的统计。各维时空惯性、非惯性的“牵引运动变换”以及相应的“时空弯曲”、“可变轴矢系”。 “量纲分析”统一、区分各种性质的“物理量”、“量子”。还有：不同情况和需要下的“曲线坐标”、“极坐标”，“复变指数函数”，“仿射系”、“晶体元包系”等等的选用。一切物体都是“量子”，都在“宇宙”即“时空”运动，由其定义和特性导出4维时空、3维空间矢量、标量的各种物理量，并由其抽象出的“数”、“形”的各种运动、演变以及相应牵引运动变换的有关规律，物理、数学相互联系、彼此配合成为最基础的自然科学，是其它高

40、级自然科学以及社会科学的共同基础。具体导出了m0不=0的电中性、带正或负电荷的2种，m0=0的光、声、热辐射3种共5种“量子”，及其在不同情况的相关条件下，对各“量子”的“基本特性”的发展、变化。如此唯物辩证地从各种“基本粒子”演变、发展的规律特性到各种原子、分子，到各种气、液、固，金属、半导体、绝缘体等等的各种凝固态各种特性量子的全部“物理学”。特别是现有物理学尚无各维时空的矢量运算，不能具体导出相应的各维时空多线矢量，而上述的各项因素都随各维时空多线矢量的不同而相应地变化，相应的各种“量子”都有不同的运动、演变“规律”，这个严重缺陷，就导致诸多国际流行的严重错误。都必须逐个具体创新，弥补其

41、缺陷、纠正其错误，才能正确认识、处理、使用各种“量子”(一切物体)，的各种问题。有关“量子”的系列论述(3)时空量子的“几何特性”1.  时空长度(位置、距离)1线矢平直坐标的“几何特性”r(4)1线矢=ir00基矢+r(3)(3)基矢，时轴分量ir00基矢，i是虚数符，单向，r0=vt，t是经历的时间，v是传播子速度，当传播子是光子或声子，v=(c或a*)，c或a*是所在介质中的光速或声速，(下同)、3维空间分量r(3)(3)基矢，+、-，双向，量纲：L，其模长的平方：(几何特性)r(4)2=-(c或a*)t)2+r(3)2，有：1=-(c或a*)t/r(4)2+(r(3)/r(4

42、)2，令：(c或a*)t/r(4)=y/b，r(3)/r(4)=x/a，即有：(x/a)2-(y/b)2=1，是以x、y为相互正交轴的双曲线，实轴长=2a；虚轴长=2b。3维空间1线矢：+、-，双向，量纲：L，r(3)1线矢=rjj基矢,j=1到3求和，其模长的平方：r(3)2=r12+r22+r32，有：1=(r1/r(3)2+(r2/r(3)2+(r3/r(3)2，令：r1/r(3)=x/a、r2/r(3)=y/b、r3/r(4)=z/c，即有：(x/a)2+(y/b)2+(z/c)2=1，是以x、y、z为相互正交轴的椭球，3个轴长分别为；2a、2b、2c。3维空间1线矢或4维时空1线矢的

43、3维空间部分，r(3)(3)基矢，可分别有1、2、3，维，的情况(分别为椭圆周、椭圆、椭球，当a=b=c，分别为圆周、圆面、圆球)。各高维的位置矢量，其中奇数次时维作为时间轴，偶数次时维作为空间轴处理。位置r(4)1线矢=ir(4)00基矢+r(4)jj基矢,j=1到3求和4个变量：r(4)0、r(4)j, j=1,2,3，=ir(4)00基矢+r(4) (3)(3)基矢，i是虚数符，(2个变量：r(4)0、r(4)(3)，r0=vt，v是传播子速度，t是传播子经历的时间，当传播子是光子或声子，vt=(c或a*) t， c或a*是所在介质中的光速或声速，t是光或声 经历的时间，(下同

44、)r(4)2=-r02+r12+r22+r32=-(vt)2+x2+y2+z2，r(4)=-r02+r(3)2(1/2)，r0=vt，可简表为：(r(3)/a)2-(vt/b)2=1，a、b，分别为其2个半轴长的双曲线。其3维空间部分，r(3)(3)基矢，可分别有如前的1、2、3，维椭圆(圆)周，2、3维椭圆(圆)面积，3维椭球(球)体积，情况。当v(3)>>(c或a*),相应的，时轴，分量可以忽略，就只是3维空间的矢量。在既非 r(4)0<<r(4)(3)远程，又非r(4)0>>r(4)(3)近程，的一般条件下，就必须计及时、空各维。2. 时空长度(位置、

45、距离)1线矢平直坐标的 “微分、积分”2.  时空长度(位置、距离)1线矢平直坐标的“几何特性”“微分、积分”微分：无限地分出，某物理量部分，至极限(我国古代哲人庄子，就举出了“一尺之棰日取其半永世不竭”)，量纲：该物理量的量纲，da，a为任意标量，量纲：a的量纲dA(n)x线矢，A(n)x线矢为任意n维x线矢，量纲：A的量纲，A(n)x线矢=i(A0正-A0负(有或无)0基矢+(Aj正-Aj负(有或无)j基矢,j=1到3(或，1到2、仅1、无)求和，维数总和=n，dA(n)x线矢=i(dA0正-dA0负(有或无)0基矢+(dAj正-dAj负(有或无)j基矢,j=1到3(或，1到2、

46、仅1、无)求和，维数总和=n，积分，须有各维的始、终限，对于多维，多矢量的情况，可能无法确定，曲线坐标,曲时空，符合物体几何特性，容易选取积分条件，利于求积分例如：4维时空位置(长度、距离)1线矢(如下图)表达为：r(4)1线矢=ircos0基矢+(rsincos)1基矢+(rsinsincos)2基矢+(rsinsinsin)3基矢，r(4)2=-r02+r12+r22+r32=-(vt)2+x2+y2+z2=-(rcos)2+(rsincos)2+(rsinsincos)2+(rsinsinsin)2，dr(4)1线矢=(idrcos)0基矢+(rsindcos)1基矢+(rcossind

47、cos)2基矢+(rcoscossind)3基矢，dr(4)=-(drcos)2+(rsindcos)2+(rcossindcos)2+(rcoscossind)2(1/2)，dr(3)1线矢=(drcos)1基矢+(rsindcos)2基矢+(rcossind)3基矢，模长，即，3维空间微分长度：dr(3)=(drcos)2+(rsindcos)2+(rcossind)2(1/2)，当由0积分到，r由a变到b；由积分到2，r由b变到a，由0积分到，r由a+b变到c；由积分到2，r由c变到a+b积分为椭圆周长=2(a+b+c)，当r不变(r=a+b+c)，积分为相应的圆周长=2r，(我国古代哲

48、人祖冲之，就已用“截圆法”和普适的“勾、股、弦”，计算出圆周率精确到7位有效数字，并与其儿子共同推导得出圆体积)相应椭球各维的微分面积的公式，分别为：12面：r2sincosdcossindcos23面：r2cos2sincosdcossind31面：2sincosdcos2sind相应椭球各维的微分面积，分别为：(a2+b2)/2、(b2+c2)/2、(a2+c2)/2，当r不变(r2=a2+b2、b2+c2、a2+c2)，各相应的积分圆面积都=r2，相应椭球表面的微分面积，为：(a2+b2+b2+c2+a2+c2)/2=(a2+b2+c2)，当r不变(r2=a2+b2+c2)，相应的积分球

49、表面面积=r2，相应椭球的微分体积：drr2 cossindsind当由0积分到，r由a变到b；由积分到2，r由b变到c，由0积分到，r由c变到a；由积分到2，r由a变到b，积分为椭球体积=4(a3+b3+c3)/3，当r不变r3=(a2+b2+c2)(3/2)，积分为圆球体积=4r3/3，这正是r(4)0<<r(4)(3c)的远程条件下，经典物理学3维空间，任何2个物体的封闭系统，在相应各力作用下，都是围绕其质量中心或电荷中心，作椭圆，特例为圆的空间轨迹运动，例如：各行星与相应恒星的运动轨迹、氢原子与其电子的运动轨迹；任何3个以上物体的封闭系统在相应力作用下，都是围绕其质量中心或

50、电荷中心作椭球，特例为圆球的空间轨迹运动，例如：各行星与相应的卫星、恒星的运动轨迹、各原子与其各电子的运动轨迹的根本原因。曲线坐标表达为：曲时空r(4)1线矢=ir(4)cos00基矢+(r(4)sin0cos1)1基矢+(r(4)sin0sin1cos2)2基矢+(r(4)sin0sin1sin2)3基矢，r(4)=(ir(4)cos0)2+(r(4)sin0cos1)2+(r(4)sin0sin1cos2)2+(r(4)sin0sin1sin2)2(1/2)，(sin0sin1cos2/a2)2+(sin0sin1sin2/a3)2+(sin0cos1/a1)2-(cos0/a0)2=1，

51、为以ia0,a1,a2,a3，分别为相应各半轴长的双曲线，可简化表达为：r(4)=-(r(4)cos0)2+(r(4)sin0cos1)2(1/2)，其第2项代表了原式的后3项，(sin0cos1/a1)2-(cos0/a0)2=1，为以ia0,a1，分别为相应各半轴长的双曲线，相应双曲线微分长度表达为：dr(4)1线矢=(idr(4)cos0)0基矢+(r(4)sin0d0cos1)1基矢+(r(4)sin0sin1d1cos2)2基矢+(r(4)sin0cos1sin2d2)3基矢，=(dr(4)cos0)0基矢+(ir(4)sin0d0)(3)基矢，模长：dr(4) =(idr(4)co

52、s0)2+(ir(4)sin0d0cos1)2+(r(4)cos0sin1d1cos2)2+(r(4)sin0cos1sin2d2)2(1/2)=(dr(4)cos0)2-r(4)2(sin0d0cos1)2+(cos0sin1d1cos2)2+(cos0cos1sin2d2)2(1/2)，注意：在0=0和，此双曲线不连续，积分时，应扣除此2点。1由0 积分到，r(4)由a1变到a2；1由积分到2，r(4)由a2变到a3，2由2积分到3，r(4)由a3变到ia0；2由3积分到4，r(4)由ia0变到a1；积分为双曲线周长=2(-a02+a12+a22+a32)(1/2)，(仅缺2点)当r(4)

53、不变，r(4)2=-a02+a12+a22+a32，积分为2直线(双折线)段长=2r(4)，相应ir(4)0、r(4)(3)，双曲线的微分面积：12面：r2sincosdcossindcos23面：r2cos2sincosdcossind31面：r2sincosdcos2sind01面：irdrsincosdcos02面：irdrcos2sindcos03面：irdrcos2cossind如此地积分(参看，长度和时空积的积分)，分别得到各相应的积分为双曲线间面积=(a01+a22、a22+a32、a32+a12、-a02+a12、-a02+a22、-a02+a32)/2，(各，仅缺2点)当r(

54、4)不变r(4)2=( a01+a22、a22+a32、a32+a12、-a02+a12、-a02+a22、-a02+a32)，积分为2直线(双折面)间面积=r(4)2，(仅，缺2点)整个双曲线表面的面积=(a01+a22+a32-a02)，(仅，缺各2点)当r(4)不变(r(4)2=a01+a22+a32-a02)，积分为2直线(双折面)间面积=r(4)2，(仅，缺2点)各相应体积的体积分别是：123体：r3sincos2dsincos2dcossind012体：ir2dr sincos2dcossindcos023体：ir2drcos3sincosdcossind031体：ir2drsincos2dcos2sind如此积分(参看，长度和时空积的积分)，得到各自相应的体积分别为：=4(a12+a22+a32、-a02+a12+a22、-a02+a22+a32、-a02+a32+a12)(3/2)/3，当r(4)不变(r(4)3=( a12+a22+a32、-a02+a1