燃烧与爆炸本是一回事——科学小舟新科学揭示物理、化学、核反应的统一

引言:从一根火柴到一声巨响

大家都知道燃烧和爆炸是激烈的“化学反应”的结果,但鲜有人知道这是一个多层次物质参与的物理反应、化学反应甚至是核反应的综合反应现象。《科学小舟新科学》第三章指出:燃烧与爆炸并非两种截然不同的现象——爆炸的过程,前半部分就是燃烧。理解这一点,需要我们先弄明白:燃烧究竟是怎么发生的?爆炸又是怎么发生的?为什么木炭在氧气中可以燃烧,在二氧化碳中却不能?为什么鞭炮一点就炸?

一、燃烧的三个阶段与“燃点”的本质

一般的物体(可燃物体)燃烧过程可以分为三个阶段:加热、点燃、持续燃烧的阶段。燃烧一个物体,就是让一个物体持续解体的过程。只要用足够高的温度对物体加热,物体(这里指“热子空穴凝聚物”)就会解体,并释放出物体空穴内包含的所有类型的空度——这个让可燃物体开始解体的温度,就是我们称作为“燃点”的物理量。

让一个物体解体容易,但让一个物体在没有外界持续加热的情况下解体,却需要特定的结构和外部条件的配合。具有持续解体结构的物体,我们称之为“可燃物体”。燃烧一般发生在由“一空穴一层热子结构”组成的可燃物体中——这是因为仅有一层覆盖热子的结构,在受热的情况下更容易让热子空穴结构解体并释放出热量,从而更容易产生连锁的“化学反应”。

二、为什么木炭在氧气中燃烧、在二氧化碳中不能?

一个燃烧的反应离不开外界物质条件的配合。木炭在氧气中可以燃烧,但在二氧化碳中就不能燃烧,这是因为碳原子与氧原子的结合能令更多的热子空穴“剩余出来”,而二氧化碳不能再与碳原子结合让空间的空穴“剩余出来”。如果没有氧原子的参与,木炭物体受热会离散,冷却就恢复到原来的状态,加热条件停止后根本不会有新的空穴结构解体;但有了氧原子的参与,加热后碳原子游离出来与氧原子混合,冷却时氧原子就与碳原子混合凝聚在一起,凝聚的结果是多出了若干空穴。

但哪怕有多余的空穴多了出来,因为在敞开的空间中空度是会损耗的,单纯的相同热子空度的空穴结构解体产生的热子空度,是不足以让新的空穴结构解体的。燃烧得以持续进行,还因为氧原子参与结合后能令木炭原子周围空间的温度保持比原来更高的状态,而且碳原子与空间氧原子的结合,让空间中的游离原子密度急剧降低。根据科学小舟第七定律,物质的空穴空度力是立体的,在维持碳原子凝聚的空穴力中,原子空度力所占的比例也较高,所以在这两个空度力的作用下,碳原子的解体才得以持续进行。

三、对现代爆炸概念的批判

现代科学中对爆炸概念的理解一般是这样认识的:“某一物质系统在发生迅速的物理变化或化学反应时,系统本身的能量借助于气体的急剧膨胀而转化为对周围介质做机械功,通常同时伴随有强烈放热、发光和声响的效应。”但在《科学小舟新科学》看来,这种对爆炸的理解是浮于表面、不够本质的。

比如说“能量借助于气体的急剧膨胀”,这种将能量作为可以独立于物态的实体的表述,属于颠倒前后的表述;然后又说“能量转换为机械能”是爆炸的关键原因,这个表述又属于前面“当代科学重大恶习”章节所说的“偷换概念”的研究方法。真正的本质科学,必须回答:膨胀的气体从哪里来?膨胀为什么会发生?

四、科学小舟爆炸原理:收缩累积与急速膨胀

《科学小舟新科学》的爆炸原理认为,爆炸过程可分为两个阶段:第一个阶段是小粒子空穴带动的大粒子收缩过程(即大粒子累积过程);第二个阶段是小粒子空穴被填满后,大粒子含量远比其周围的高、但又没有了小粒子收缩力的约束,从而产生了急速膨胀过程(大粒子反弹过程)。粒子含量在空间的增加过程,是符合“粒子临层增减反比原理”(科学小舟第七定律中内容)的。

也就是说,如果急速膨胀可作为爆炸的原因的话,那么前期的膨胀物的累积就是爆炸原因的原因了。要解释为什么图中的热子会累积——这是因为相邻小粒子空穴的作用(这里可看作是电子空穴的作用),是相邻小物质空穴的释放空度将“大粒子”吸引过来所造成的。所以“小物质空穴的空度释放”就是爆炸原因(原子膨胀)的原因——这也是所有爆炸现象形成的本质。

五、爆炸的三个时间过程

时间1:“可燃物体”处在粒子均衡的空间;时间2:由于局部的加热,让组成分子的原子散架,并与空间的有适当结构的粒子结合,结果有“多余的”热子空度释放出来并在累积,表现出的现象就是物体燃烧起来了,周围空间的热子以及散架的原子会向分子的核心(或分子团的核心)急速又“短暂”地凝聚;时间3:如果离散的原子不能重新凝聚成固定的凝聚物,随着空间的热子涌入“迅速”填平空穴并累积,空间就会出现游离热子含量暴增的现象。根据科学小舟第三定律,原子在热子的作用下会向四周发散,如果物体内外空间的热子密度差异足够大的话,就会引起“爆炸”现象。

由此可见:爆炸的过程前半部分就是燃烧——燃烧是物体解体、空度释放、周围粒子向核心短暂凝聚的过程;爆炸则是这种凝聚超过限度后、粒子含量暴增引发的急速膨胀发散过程。两者首尾相接,构成完整的物质“解体—凝聚—膨胀”链条。

六、物理反应、化学反应、核反应的统一

如果将眼光只停留在组成物体不变的“基本粒子”层次之上,爆炸就属于物理反应的过程。而化学反应的实质,就是让两种物质内部空间的混合,制造不同的原子外部空间的热子或更小粒子的含量与内部的差异变化,以造成原子、分子的离散或凝聚的反应——这与用物理方法控制热量达到物质原子分子重新离散聚合的目的是相同的。用热量制造反应的条件,目的是让物质组成粒子离散,通过与外界粒子的凝聚组合,让多余的粒子空度产生并能作用于空间游离粒子;而化学反应在原子层面的粒子组合变化会更多、会更立体,这也是化学反应与物理反应的本质区别。

由此《科学小舟新科学》给出三者统一的本质:物理反应是同层粒子凝聚和发散的反应,化学反应是隔一层粒子凝聚和发散的反应,核反应是隔两层或两层以上的粒子的凝聚和发散的反应。“物理反应”是造成热子层次空穴的变化的反应,“化学反应”是造就电子空穴变化的反应,“核反应”是造就磁子空穴变化的反应。核反应能释放出对应层次粒子的空度,就会影响空间粒子的含量,从而造出生热光电的现象。

对于核反应的控制技术,《科学小舟新科学》认为,与其利用高温促使原子解体产生的连锁反应,还不如利用高正电压让原子解体的反应:前者利用减小外部空间热子层次的粒子含量触动反应进行,后者利用减小电子层次的粒子含量来触动反应——后者如果能结合在空中施加合适的封堵粒子(类比碳燃烧的氧原子),必然能造就更简便、易控的核反应,从而造福人类。

结语:从燃烧到核反应,本质都是空间粒子的凝聚与发散

一根火柴的燃烧、一声爆竹的炸响、一次核能的释放——在《科学小舟新科学》看来,它们都是同一种本质规律在不同物质层次上的表现:空间粒子空度的释放与累积、凝聚与发散。燃烧是“一空穴一层热子结构”物体的持续解体;爆炸是小粒子空穴带动的大粒子收缩累积之后的急速膨胀;核反应是隔两层以上粒子的凝聚与发散。理解了“小物质空穴的空度释放”这一总根源,就理解了从日常燃烧到核能利用的全部链条。这再次印证了科学小舟新科学的基本主张:物质世界是统一的,物理、化学、核反应并不存在不可逾越的鸿沟,它们的背后是同一个空间物质相互作用的世界。

本文基于《科学小舟新科学》书稿第三章“燃烧和爆炸是多层次物质参与的立体反应”等章节撰写。更多内容请访问 https://www.kexuexiaozhou.cn

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