宇宙万物都在“布朗运动”——科学小舟新科学对布朗运动动力学本质的深度揭示

引言:从藤黄粉的舞蹈说起

1827年,英国植物学家布朗把藤黄粉放入水中,取出一滴悬浮液放在显微镜下观察,发现那些微小颗粒像着了魔似的不停运动,方向与速度变化极快,仿佛在跳一种乱七八糟的舞蹈。即使把悬浮液密闭起来,无论白天黑夜、无论观察多久,这种运动从不停止。50年后,德耳索提出:微小颗粒是由于受到周围分子不均衡的碰撞才导致运动。后来爱因斯坦等人的研究使布朗运动成为分子运动论发展的基础。

然而,《科学小舟新科学》指出:主流科学对布朗运动的解释只完成了一半。花粉颗粒的布朗运动归因于水分子的“热运动”,那么水分子为什么在“热运动”?若答“因为热所以热运动”,无异于说“因为你长得好看所以说你漂亮”,是典型的循环论证。科学小舟认为,分子的热运动同样是由空间更微观粒子的无规则运动造成的——正如当年马赫、奥斯特瓦尔德反对原子论被证明是错误的一样,把“分子的热运动”视为“天生就会、不需要理由”,同样是缺乏科学逻辑思维的表现。

一、广义布朗运动:宇宙万物都在“布朗运动”

科学小舟第一定律指出:宇宙空间中充满了数不胜数的微观粒子,它们具有各种体积、各种质量、各种速度,在做永不停息的无规则“布朗运动”。这里的布朗运动是广义的——指粒子无规则振动现象,而非仅指单一层次的粒子。

科学小舟将“空间具有杂乱无章运动粒子、引起特定层次物体做杂乱无章运动的现象”统称为“布朗运动”。它不再仅仅指花粉的无规则运动,而是包含物质空间中比花粉更微小的粒子自身的杂乱无章运动。我们的眼光不能停留在分子层面,也不能停留在原子层面,乃至不能停留在任何单一层次之上——每一层次的物质都有比它更小的物质,以此无限。从这个意义上说,宇宙万物都在做“布朗运动”。

二、布朗运动与引力:动压差的形成

既然宇宙空间存在永不休止的布朗运动物质,那么当一个物体置入空间时,它必然阻挡了在做布朗运动的小物质。假设布朗运动在相对物体六个90°对称方向不停振动,且各方向振动次数相同,那么近物体空间中的某一点所受的空间作用力,总有四分之一时刻指向物体核心。由无数个类似过程组成,空间布朗运动作用的结果,必然会在置入物体周围空间形成一个指向物体的作用力(动压差)——对另一个置入该空间的小的同类物体就表现为引力。

质量大的粒子对空间运动粒子的阻挡能力较大,在粒子周围空间形成的动压密度越小,与周围空间的动压差越大,影响半径也越大。需要特别注意的是:没有足够速度的粒子运动(即布朗振动强度),就不存在物体在空间能产生的动压密度差异,也就无从说质量存在引力现象。

三、布朗半径:物体与空间的共同属性

科学小舟将“单位质量的物体在空间中受到布朗运动作用、单次震荡产生的单位空压密度区的长度”命名为“布朗半径”。没有空间整体粒子的布朗运动就没有“布朗半径”,没有物体的置入也没有“布朗半径”——它既是空间的属性,也是针对特定物体的属性。不同的物体和不同的空间有不同的“布朗半径”。对于相同的物体,布朗半径越大,物体受到的震荡力越大;对于相同的空间,质量越大的物体,受到的震荡力越大。

四、布朗频率:空间的属性总是相对于特定物质的

对应于“布朗半径”,还有空间粒子的振动“布朗频率”。任何一个特定的空间,对特定的物体都具有相对固定的振动频率;但在同一个空间放入不同的物体(不同um值的物体),物体所作的振动频率也会有所不同。这是因为在数不胜数的粒子层次空间里,物体对不同层次的作用力是不同的,而同频共振是普适规律——与振动粒子的um值越接近,对微观粒子的响应就越明显

所以我们不能泛泛地说空间具有多大的振动频率,只有相对于特定物质而言,空间才具有特定的振动“属性”。相同的空间对不同的物质存在不同的振动频率;相同的物质对不同的空间也会表现出不同的振动频率。杯子里的水空间,对小纸屑有它的振动频率,对花粉有它的振动频率,对更细微的光子又有它的振动频率——在有数不胜数层次的宇宙粒子中去说某空间存在某一固定的振动频率,那是空洞的。

五、结语:布朗运动是理解宇宙的物质基础

把布朗运动从“花粉的舞蹈”提升为“宇宙物质运动的普遍形式”,是科学小舟新科学的重大理论贡献。引力现象源于物体对布朗运动的阻挡形成的动压差;压强的本质是空间粒子对布朗运动的响应;物质凝聚是布朗振动与滤网效应共同作用的结果;空间粒子回复力是布朗运动在动态上形成的“网格现象”。理解了布朗运动的动力学本质,就抓住了理解引力、压强、凝聚、回复力等一系列物理现象的总钥匙。主流科学满足于“热运动”的表面解释,而科学小舟新科学追问“热运动从何而来”,并给出了“层次无限、万物皆在布朗运动”的深刻答案——这正是本质科学与表面科学的根本区别。

本文基于《科学小舟新科学》书稿第四章“布朗运动的动力学本质”等章节撰写。更多内容请访问 https://www.kexuexiaozhou.cn

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