经典运动力学

自人类的文明出现在这个行星上，我们对未知探索的渴望一直都没有止步，不论是在亚里士多德时代，还是伽利略或者牛顿生活的那个时代。

早期人类对于物体运动的本质，可以追溯到亚里士多德的时代。那时候的古希腊的哲学家亚里士多德(Aristotle)认为物体的自然状态是静止的，当受力或者冲击作用的时候才会运动。从中得到一个观念：重的物体下落的速度比轻的物体快，因为重的物体受到来自大地的力比轻的物体大。此后，这个观念保持了一千多年，直到伽利略(GalileoGalilei)的出现。当时还在意大利比萨大学念医学的天文物理学家伽利略对此有些疑惑，想看看不同重量的物体同时下落后是否如同亚里士多德所说的那样不同时间坠地，因此有了比萨斜塔落球试验的传说。先不管传说是否真实，但那时候的伽利略的确做了一些关于物体运动规律的试验。他把不同重量的圆球从光滑的斜面上滚落下。试验测量的结果显示，不管物体的重量大小，其速度增加的速率是一样的。当然，铁球和羽毛是不能比较，因为羽毛下落时候受到的空气阻力比铁球大。但是在没有空气的真空里，这两个物体的下落速度是一样的。此外伽利略还提过惯性定律，任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止或做匀速直线运动状态。伽利略的这些研究都为后来英国物理学家艾萨克·牛顿(SirIsaacNewton)在运动力学规律上提供了启示。

由牛顿总结的运动力学定律如下：

第一定律：惯性定律。任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止或做匀速直线运动状态。

第二定律：F=ma

描述力同物体的运动变化的关系。速度的时间变化率a与力F成正比，而与物体的质量里成反比，即a=F/m或F＝ma；力越大，加速度也越大；质量越大，加速度就越小。

第三定律：作用力与反作用力定律两物体之间的作用力和反作用力，大小相等、方向相反且在同一直线上。

此外，牛顿还发现出了质点系的动量守恒定律：当质点系所受的合外力为零时这一质点系的总动量矢量就保持不变。0=

中学时代的发现

年，当我还在念高中二年级的时候，发现了一个平常却又奇怪的现象。而这个现象，几乎所有学过物理的人都知道。一束光射入玻璃中，光子的速度小于真空的速度。而当光子穿过玻璃之后，光的速度又恢复为,,m/s。为什么光子穿过玻璃介质后的速度仍为光速？而一颗子弹飞向一个苹果，子弹很容易就能够穿过。穿过后的子弹速度却比原来的小。

这是为什么呢？我曾带着这个问题请教高中物理授课老师，但是可能因为我没有很好地阐述这个问题，以至于他没有听明白我的提问，而把问题简单归结于：用动量守恒定律来描述现象。实际上，我知道用动量守恒可以用来描述现象，而我不需要结果，我想知道是什么原因导致两个现象的不同结果，以及它们的变化过程。然而，我并没有发现物理学领域中有谁曾注意到以上这两个现象，并给出解释。也正是因为这个，怀着强烈好奇心的我不得不自己去寻找答案。

那时候在物理教科书中还找到一个有意思的东西。那就是动量守恒中关于正反电子湮灭现象的描述。正反电子一旦相遇，就会湮灭成高能光子。很多人可能看见这个现象也只会简单想到“动量守恒”。肯定没人会去思考另外一个问题：为什么反物质与正物质粒子一接触就湮灭成光子，并且这其中的速度变化极大呢？

现代物理学关于这个现象的解释太粗糙了，或许根本不是叫解释，而是动量守恒定律和能量守恒定律的综合应用。中国教育的物理题目往往喜欢用动量守恒或者能量守恒作为题型考学生，同样现代物理学研究也出现类似的答题解惑现象。不过，我最擅长的不是解题作答，而是寻找物质体的本源规律。

当我发现能量守恒和动量守恒并不能解释物质体运动问题的根本所在的同时，我还看到人们的思考偏于计算事物变化的开头和结尾，对内在本质的变化过程也就错过了。比如研究加速器中粒子试验，用高速运动的中子轰击某个原子的原子核，然后计算轰击后出现几个中子、质子、电子数和方向等等。我更偏好于一个现象转变另一个现象的过程。我想了解物质速度变化过程中，物质自身是如何变化的，细微的物质自身变化的过程更有实质意义。

哲学的外因和内因

我记得那时教授我们高中政治和哲学课的老师经常说的一句话

在哲学中，外因总是通过内因才能改变事物状态。

因此，我猜想在物质中必定有一独特的内因，使光束穿过玻璃之后，在无任何外加的条件情况下光子自行恢复它的速度。而这也是物质能存在速度的内在原因。物质有不同的速度的存在，首先，物质本身的内在因素允许这些“速度”的承载。如果这个内在因素不能满足的话，那么，就不存在这些速度。

为此，我假设了一种模型，关于一种物质内在微观秉性的关于速度极小的基元和这些基元的组合。其不同的速度基元组合结构，可以决定物质不同的速度。而光子内在的速度基元，假设是我们空间中最散的组合，那么就可以解释为什么光子穿过玻璃之后而速度不变（光子不变），光子在玻璃中，玻璃介质中的环境影响到光子的速度基元组合结构，令光子的速度变小。但光子在穿越玻璃的过程，因为光子仍旧是光子，其自身的物性并没有因为在玻璃介质中运动而改变掉。所以当光子穿过玻璃之后，它的微观的速度基元组合结构可以在瞬间恢复，其速度也因此而恢复。

而正反物质湮灭为光子，则可解释为：双方的速度基元组合结构被破坏，转化为最散的组合，致而瞬间拥有光速。（见示意图1-6）

从中，我们也不难发现一点：物质的不同速度的存在，也必存在内在微观的不同的细微状态。而要改变物质运动的状态，是可以通过改变内在微观状态来达到宏观上的改变。我个人认为，动量守怛定律和牛顿三定律也是通过改变物质内在微观状态从而改变物质的速度。当物体被施加力后，要想让其速度产生变化，都必须把内在的微观速度基元组合结构改变掉，从而才能有宏观上速度的变化。而从中我们还可以得到一点：若能用一种方式，直接影响到物质的内在细微状态（速度基元组合结构），也一样能够达到改变物质的速度的目的。当然，如果没有外力的作用，本身稳定的物体的速度基元组合结构是不会产生变化的，也因此物体能保持其相对静止或者匀速直线运动状态。

物体并非只因为外界的作用而产生运动，而实际上都是依靠外界条件，并通过自身微观速度基元组合来改变宏观上的运动状态。不论是应用牛顿的相互作用力还是动量守恒定律，也只能作为改变物体运动的外界的条件。或者也可以说牛顿的相互作用力和动量守恒定律只是外在的条件影响内在因素的一种手段。

外界因素如何影响物质内在微观速度基元组合结构？

△E为额外增加的动能。然而，人们通常都知道物体加速后的动能变大，变大的动能意味着该物体速度的变大。但是，人们或许从未想过为什么增加能量（动能）后的物体的速度会变大。而这就是“注重过程物理”的思考方式，

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