力、动能、动量的统一

1、 力、动能、动量的统一彭一斌（河北宣化矿山机械厂 宣化 075100）文章摘要：为了对自然界物质运动作出统一解释，这篇文章依据自然哲学原理，认为动量是宇宙物质运动的基本物理量，并以此为导向对牛顿力学、运动学公式的物理量纲进行了深入分析；证明了力、动能的本质都是动量，物理量纲一致，三者是自然界同一事物的不同表现形式；表明动量是物体的整体运动能力，而动能是物体内部物质的运动能力。文章从微观领域找到了加速物体内部物质发生运动改变的物理机制，从而确定了动能是怎样的物质在进行怎样的运动。在此基础上文章对加速物体达到极限速度的状态进行了力学分析，发现此时物体的加速度在正负之间波动，宏观上表现为物体在力平衡

2、状态下匀速行走。此外文章将加速物体聚集能量的物理过程展示出来，表明能量是一份份的。关键词：周期性加速；蠕动；力动量；各向同性；增加变形-减小变形振荡；力差；惯性速度；极限速度；中图分类号：O 41 文件标识码：A 文章编号： The unity of force, momentum and energy Peng Yibin（Hebei Xuanhua Mining Machinery Factory， Xuanhua 075100,China） Abstract: In order to make a unified interpretation of matter movement in

3、nature, this paper, based on the principle of natural philosophy, considers momentum as the basic physical quantity of the matter motion in the universe. Based on this, it makes a deep analysis of the physical dimensions of Newtons mechanics and kinematic formula, and proves that the essence of forc

4、e and kinetic energy is momentum, and the physical dimensions are consistent, and the three are the same thing in nature, they are just different forms of expression, showing that momentum is the overall motion ability of the body, while kinetic energy is the motion ability of the internal matter in

5、side the body. In this paper, we find out the physical mechanism of the movement change of the material inside an accelerating object from microscopic field, so as to determine kinetic energy is what kind of matter is doing what kind of movement. On this basis, the mechanical analysis of the state o

6、f the accelerated object reaching the limit speed is carried out. It is found that the acceleration of the object fluctuates between positive and negative, which shows that the body walks at a constant speed in the state of force balance. In addition, this paper shows the physical process of the acc

7、umulation of energy of an accelerating object, which shows that energy is in share form.Keywords: periodic acceleration; creep; force momentum; isotropy; increase deformation- decrease deformation oscillation; force difference; Inertial velocity; limit velocity;10 收稿日期：2021-1-7作者简介：彭一斌，男，河北省张家口市宣化区，

8、工程师，Email：pengyibing1引言动能与动量都是描述物质运动的物理量，与力有着千丝万缕联系，且支撑着物理学大厦。可是由于自然界事物之复杂，人们至今对力、动能是怎样的物质运动却并不清楚，这在一定程度上阻碍了人类对自然世界的认识，以及阻碍了科学的发展。这篇文章以“世界是物质运动的世界”为立论根本，从原始起步，对牛顿力学公式的物理量纲进行了深入分析，从根本上解释了加速度、力、动能的物理含义，表明加速度的本质是速度，力、动能的本质都是动量，这是对传统力学观念的重大突破。文章从运动学基本物理要素展开逻辑推理，研究方法不同于前人，进而发现了力、动能背后隐藏的物质运动，论证了力是周期性改变物质运

9、动的动量，动能是加速物体所有物质获得各向同性动量的总和，由此赋予了力、动能真正物理含义，澄清了长期以来人们对力、动能的模糊认识。文章以独特视角与想象力将力、动能、动量统一在一个表达式中，展示出力、动能、动量的共性性质及彼此联系，这是向着世界统一迈出的重要一步，必然引起人们对宇宙万物演变规律的求索。文章归纳的“能量是一份份的”结论最终要与前沿科学衔接，有助于人们对微观物质运动的研究。此外，文章解释了加速物体到达极限速度并维持极限速度的力学机制，引出了新的力学分支，势必引起广大物理工作者的关注，亦或从中受到启发，对某些专业疑难问题采用新的解决方法。因此这是一篇对经典物理学基础开拓、改造的文章，研究

10、结果将在一定程度上改变传统力学观念，缩短力学发展进程，对从事基础物理学工作的教师、科研人员、学者具有参考价值。需要说明的是，在没有明确情况下，文中叙述的力都是直线方向的推拉力；“（受力）加速物体”指的是物体在单一外力作用下做匀加速运动；“受力静止物体”指的是物体在前后外力作用下静止不动。此外，为简单直观起见，文中大多以推力、挤压力叙述事例，省略了拉力、拉伸力的情况。以避免误解。2 加速度的本质从自然哲学角度看，世界是物质运动的世界，而构成物质运动的基本物理要素是质量与时间，那么动量就是宇宙物质运动的最基本物理量，表示物质的运动能力，以及表示改变物质运动的运动能力。我们知道，外力推动物体加速不仅

11、会增加物体动量，还会增加物体动能，这就不可避免地留给我们一个问题去思考：动能也是描述物质运动的基本物理量吗？它和动量是怎样的关系呢？对于这一涉及到物理学基础的问题必须要弄清力、动能是怎样的物质在怎样运动、以及弄清自然界物质之间在怎样转变运动。这就需要我们从原始起步，弄清牛顿力学、运动学公式中每个物理要素的真实物理含义以及在真实世界中的角色，从而形成完整逻辑链条。为此，我们要核对牛顿力学、运动学公式各个物理要素的物理量纲，并对加速物体改变运动的过程进行推演。请先看两个例题。题目：有一排糖盒，第一个糖盒装有b块糖，接下来每个糖盒都要比前一个糖盒多装b快糖，问第n个糖盒装有的糖块数bn是多少？解答：

12、既然每个糖盒都要比前一个糖盒多装b快糖，那么第n个糖盒装的糖块就是由n个b累积起来的，n就成了倍数，不含名数，因此 bn=b块n=bn块其中b与n是被乘数与乘数的关系，表明bn是b的n倍，bn与 b的名数相同，都是“块”。题目：有一个加速物体，初速度为0，物体每经过1秒都要增加一个速度a,问t秒后物体到达的速度vt是多大？解答：既然物体每经过1秒都要增加一个速度a，那么物体运行t秒后到达的速度就是由t个a累积起来的，t就成为了倍数，不含量纲，因此 vt=am/st=atm/s其中a与t也是被乘数与乘数的关系，表明vt是a的t倍，vt与a的物理量纲一致，都是m/s。显然vt=at是牛顿运动学公式

13、，a就是加速度。可以看出，题目与题目的题型、数学逻辑一致，完全可以类比，差别只是：前者直观浅显，属于初级算数，而后者涉及到运动学基本概念，触动了物理学基石。那么该怎样看待这一明显不同于传统力学、运动学概念的另类意识呢？这一另类概念的提出能站得住脚吗？且看其中因果关系的一步步展开。按照牛顿第二定律，一个物体在不变外力作用下将沿着直线方向做匀加速运动，从宏观上看的确如此。可是按照演绎归纳法，对某一事物的判断需要将所有可能情况都列出来，经去伪存真，才能做出结论。那我们就要问了，一个物体在不变外力作用下是否有可能周期性加速呢？因为可能的情况是：假如一个物体在周期性加速，加速度在周期性波动，每次波动都使

14、得物体增加一个微小速度，如果波动周期非常短而无法检测的话，从宏观上看，这个物体不也是在做匀加速运动吗？那我们又怎能肯定一个物体在不变外力作用下就一定均匀加速而不是周期性加速呢？如果只是为了解决日常力学问题，我们可以不必追究加速物体究竟是在均匀加速还是在周期性加速，因为二者差别极其微小，完全忽略不计。但如果要寻求事物本源、要弄清力、动能是怎样的物质在怎样运动、要实现宏观物体与微观物质运动的有机衔接，就必须辨明加速物体究竟是在均匀加速还是在周期性加速。我们知道，物体在受力静止状态下会发生变形，撤销外力后会恢复变形。从微观上看，所谓的物体变形是指物体分子之间改变了相对空间位置而发生错位，恢复变形则是

15、离开原来空间位置的分子回位，是对变形的反抗。如果一个物体受到永久外力挤压，就会处于永久变形状态，这种变形与反变形的对抗就会永久存在。其中原因是，物体在最初变形过程中它的物质获得了能量，这种能量不能消失，而是以分子动能、动量、势能形式存在于物体内部并周期性变化着，整个物体忽而会增大变形，忽而又会减小变形，形成了物体增加变形与减小变形的对抗与共存，变形物体的分子就会在错位与回位两种趋势作用下周期性转变运动，形成震荡，只是由于人们看不到微观物质的运动，客观上把这种分子震荡折射出来的现象叫做了力。密闭容器内的压缩气体分子就在频繁撞击内壁，才会形成对容器内壁的压力，只不过这些气体分子在随机运动，没有固定

16、位置，但从统计概率上看这些气体分子又的确形成了对容器内壁的周期性撞击，从广义上说就是在周期性震荡，才会形成所谓的“力”。自然界任何形式的力，只要追根问底都是物质在震荡，或在进行某种特殊意义上的震荡。 对于加速物体来说，由于外力、内力的存在，加速物体同样处于变形状态，它的分子也会发生“震荡”。所不同的是，加速物体的所有分子都在朝着同一个方向运动，这种所谓的分子振荡实际上已经演变为蠕动，加速物体的分子是在一次次蠕动过程中一次次加速，合成起来就是整个物体在一次次蠕动过程中一次次加速。从广义上说，加速物体分子的蠕动也是震荡，只不过是相对加速系的震荡而已。需要说明的是，牛顿力学、运动学公式很大程度上是按

17、照纯数学规律描述物质运动的，不能完整体现物质本性、结构等影响物质运动的因素。而在真实世界中，由于惯性的存在，加速物体的惯性总是要阻碍外力改变它的运动，这种惯性阻碍就是我们所说的惯性力，加速物体的分子就不可能按照加速系统的加速度加速，而是在每个周期内先小于系统加速度a，后大于系统加速度a，结果形成了相对加速系的不对称震荡。而我们把微观物质相对加速系的这种不对称震荡叫做了蠕动。日常生活中当一个物体受到另一物体撞击时就会增加一个速度，必然要增加一个动量；如果这个物体一次次受到撞击就会一次次增加动量；如果撞击频率加快，就会增加撞击过程的分辨难度，甚至无法分辨。这就好比电影画面每秒要闪过24帧，但反映到

18、我们的直觉中却是连续的镜头，无法分辨其中一帧帧画面，就是这样的道理。既然物体是由分子构成的，物体之间就是通过分子传递运动，外力推动物体的加速过程实际上就是物体端面受到了外力“力作用面”上运动分子的一次次撞击，并将撞击动量一次次传入物体，结果导致了加速物体分子的蠕动，并在蠕动过程中加速，只不过蠕动频率之高根本无法分辨。必须说，一个物体受到一次次撞击与一个物体受到外力推动是一样的加速机制，二者都是在周期性加速，差别只是周期长短之不同，且悬殊之大根本不在一个数量级上。不问物体增加速度的具体细微过程如何，毕竟加速物体在每个周期内都要增加一个微小速度，其平均加速度就一定是系统加速度a。设加速周期为t，那

19、么加速物体每运行一个周期都要比前一个周期多行走一个微小路程（设为），因而都要增加一个微小速度（设为）v=/t。按照这一比率，加速物体在单位时间内增加的速度a就是v的t分之一。显然a与v的物理量纲是相同的。更进一步说，加速度a是物体每个单位时间内增加的行走的路程与单位时间之比，本质上就是速度。如果将物理量纲也展示出来的话，加速度的表达形式可以是 a=vm/st (1)其中的t就是份数，不含量纲，表明a是v的t分之一。而加速度的另一表达形式是 a=/t2ms (2)其中/t2m就是物体在单位时间内增加的行走路程，s就是单位时间,二者之比当然是加速度，而路程与时间之比也当然是速度，就说明加速度的本质

20、是速度。但实际情况是，t作为加速物体的蠕动周期是个极其微小的时间，而我们采用的单位时间是“秒”，要远远大于t。换句话说，加速物体每秒增加的速度a要远远大于它每次蠕动增加的速度v，或者说a是v的1/t倍。既然加速度的本质是速度，为了与即时速度、恒定速度区别开，需要做出某种标记。但这是涉及到物理学基石的问题，必须由物理学专门机构作出规定。本文暂且用m/s表示单位加速度，具体举例如下： 假如一个物体在外力推动下周期性加速，周期为t=210-8s，物体每经过一个周期都要比前一个周期多行走一个微小路程=810-16m，那么这个物体每秒比前一秒多行走的路程（设为si）就是 si=t2 =810-16210

21、-82 =2m与单位时间s之比是 a=2ms=2m/s就是这个物体的加速度。而这个物体每个周期比前一个周期多行走的路程是，与周期t之比是 v=t =810-16210-8 =410-8m/s这就是说a与v的物理量纲都是m/s，本质上都是速度，也都是加速度。v是加速物体分子每次蠕动增加的速度，被认为是物体的天然加速度，非常之小，在这个题目中只是a的五千万分之一。也就是说，这个物体的加速度a是由五千万个微小速度v累积起来的，累积过程仅仅1秒。 既然在a=v/t中t不含量纲，那么a=/t2当中就只有一个t含量纲。也就是说，在牛顿运动学公式s=at2/2中， t2的物理量纲是“秒”，而不是“秒2”，其

22、中一个t不含量纲。我们知道，一个物体可以保持某一速度，也可以通过加速得到这个速度，二者物理量纲必须一致。这就好比静电学中电势的物理量纲是伏特，电路学中电压的物理量纲也是伏特，是一样的道理；还好比一个糖盒装10块糖，糖的名数是“块”，而一个糖盒比另一个糖盒多装10块糖，糖的名数也是“块”，也是一样的道理。人们普遍认为加速度的物理量纲是“米/秒2”，可是从自然哲学角度看，世界上就没有“秒2”这样的逻辑，自然界也没有任何物质运动的物理要素是“秒2”。3 力是周期性改变物质运动的动量既然加速物体是在周期性加速，牛顿第二定律表达式就应该体现加速物体一次次增加速度的周期，这就需要将该定律公式的微分方程 f

23、=md2sdt2 （3）改变为 f=mt2 （4）改变后的式（4）与微分方程式（3）出现分歧：t作为周期必须是具体时间，不能无限小；是加速物体每个周期比前一个周期多行走的具体路程，也不能无限小；二者都不能微分。再者，既然加速度的本质是速度，那么力就是动量，式（4）表示的就是动量。由式（4）得到 ft=mt （5）其中/t是路程与时间之比，当然是速度，因此式（5）表示的也是动量。可是ft作为动量包含着怎样的物理含义呢？既然加速物体端面受到了外力力作用面上运动分子的频繁撞击，使得物体一次次加速，ft就一定是外力力作用面上运动分子每次撞击加速物体的动量，m/t则是加速物体每次获得的动量，由ft转变来

24、。我们把外力力作用面上运动分子每次撞击加速物体的动量叫做“力动量”，量值就是m/t或mv。如果物体经过n次加速的话，式（5）两边就要积累n次，即 nft=nm/t （6）其中nt是累积时间值t，不含量纲；n/t是累积速度v；结果得到ft=mv。这就是动量公式的由来。可见，加速物体的动量是由一份份力动量转变来的。从另一角度看，式（4）还表示为 f=mt1t （7）令N=1/t，于是 f=mtN （8）既然f与m/t都是动量，那么N就是一个特定倍数，Nm/t即是加速物体N次加速积累的动量，也是力动量N次撞击加速物体的动量，恰恰经历一个单位时间。实际上人们是把一份份力动量撞击加速物体的过程叫做了力，

25、而把一份份力动量累积起来的特定动量量值规定为了力的单位，自然就把动量Nm/t说成了力的大小。 可是力不仅仅可以推动物体加速，一对大小相等方向相反的外力还可以保持物体静止不动。也就是说，t既可以表示加速物体的蠕动周期，还可以表示受力静止物体分子的震荡周期。因此式（8）还表示受力静止物体两端受到的相等外力，这种情况下，t表示的是物体分子的震荡周期，表明受力静止物体的所有分子排在震荡；m/t是每排分子在每个震荡周期内撞击前后排分子的动量；Nm/t是每排分子在单位时间内周期性撞击前后排分子的动量累加，撞击过程体现为物体内力处处相等，且等于外力。按照牛顿第二定律，力的表达式是f=ma，a是加速度。可是一

26、个物体在受力静止状态下并不加速，也就没有a存在，给人的印象是：一对大小相等、方向相反的外力不能改变物质运动。显然牛顿第二定律无法解释这一矛盾。而式（8）从微观物质运动角度解释了这个问题，表明此时一对大小相等、方向相反的外力在迫使物体分子周期性改变运动，形成了物体分子的震荡。从上述得出结论：力是周期性改变物质运动的动量。力作为动量不仅可以周期性改变一个物体的运动，迫使物体加速；一对大小相等、方向相反的外力作为正、反动量还迫使物体所有分子周期性改变运动，形成往返震荡，只不过所有分子往返震荡动量的代数和为零，整个物体又没有改变运动。但外力没有改变物体运动不等于没有改变它内部物质的运动。由于物体具有弹

27、性性质，从广义上讲，受力物体分子的震荡就相当于弹簧振子的震荡，可以通过虎克定律公式、弹簧振子周期公式建立力学模型，按照模型求得振荡周期t，本文只举一例，具体求解过程列在文章最后附件中，这里直接写结果：假如一根铁棒的截面积为1cm2，长度为1m，当这根铁棒两端受到一对大小相等方向相反外力作用时，其分子震荡周期是 t1=1.3095 10-8 秒 是个非常小的时间数量级。但加速物体分子的蠕动周期比较复杂，还没有找到确切求解方法，粗略推断，加速物体分子的蠕动周期t2比t1还要小。从本质上说，作用于普通物体的外力以及由外力产生的物体内力是分子间电磁力。可是自然界还存在其它形式的力，而其它形式的力在改变

28、物质运动过程中同样会引起物质震荡或蠕动，同样有震荡、蠕动周期，尽管这种震荡、蠕动周期可以随自然界物质细分变得越来越小，但永远不会是无限小。而是物质改变运动过程中蠕动的长度或震荡幅度，也当然不是无限小。这就是说，式（4）还是宇宙其它基本力的基本形式，即使万有引力也不能例外，只不过万有引力更加细腻，其中的t、更是小得无法想象，但无法想象的小也还不是无限小。也许有人会说，牛顿第二定律早已经过实践检验，还有必要如此繁琐多此一举吗？是的，牛顿第二定律的确在实践中准确无误，而且简单便捷。但牛顿第二定律不能反映力是怎样的物质在怎样运动，科学要发展，就必须弄清事物的来龙去脉。4 力、动能、动量的统一至此，我们

29、弄清了力是怎样的物质运动。可是力还牵连着动力学。按照牛顿动力学，外力改变物体动量需要经历时间，表达式是 ft=mv (9)而外力改变物体动能需要行走路程，表达式是 fs=mv22 （10）动量好理解，一个运动物体有质量、有速度就具有动量，清晰可辨。可是动能呢？动能公式当中的v2是什么？也是基本物理要素吗？ mv2/2究竟表示怎样的物质在怎样运动呢？遗憾的是，由于大自然奥秘深藏不露，日常生活中无法找到这一事物的踪迹，时至今日还没有答案。 既然我们不知道动能是什么，也就没有实验目标，解决这一课题的方法必须是逻辑推理。如果一个质量为m的物体在不变外力f推动下经过时间t后速度从0增加到v，按照牛顿第二

30、定律，这个过程是f= mvt （11）其中v/t就是物体加速度a。既然加速度的本质是速度，这里的t就不含量纲，而是一个份数。如果将式（11）的分子分母同时扩大v/2倍，则 f= mv22/vt2 = mv22s （12）可以看出，v扩大v/2倍后变成了v2/2，那么v2的物理量纲就是“米/秒”；而t扩大v/2倍后变成了s。既然t不含量纲，而s又是t的倍数，当然也不含量纲。这就是说，在动能公式E=mv2/2中，v2的物理量纲是“米/秒”，其中只有一个v含量纲，而另一个是倍数。换句话说，动量与动能的物理量纲一致，一个物体的动能mv2/2是动量mv的v/2倍，说明动能的本质是动量。既然物体在加速过程

31、中它的动量、动能都在发生变化，而动能的本质又是动量，那么式（9）、式（10）就都表示物质在改变运动，只是二者改变物质运动的形式不同、针对对象不同而已。既然式（9）表示的是整个物体在改变运动，那么式（10）就一定表示物体内部物质在改变运动，因为别无可能。这就是说，物体在加速过程中不仅整体在改变运动，它的内部物质也在改变运动。可是物体内部微小物质（比如电子）并非都朝着一个方向运动，也并非都朝着一个方向旋转，加速物体所有物质获得所有方向动量的总和（设为P）是 P=ft+fs=mv+12mv2 （13）而加速物体所有物质获得所有方向动量的代数和是mv，二者之差就是物体获得的动能。式（13）直接视动能m

32、v2/2为动量。如果是动力源在推动物体加速的话，按照能量守恒原则，P还是动力源提供的能量。也就是说式（13）还表示动力源输出的能量转变为了加速物体的动能、动量。需要记住的是，自然界任何形式的能量，只要追根问底，最终都是动量。只不过我们把一个物体内部物质各向同性的动量叫做了动能，只把整体运动的动量叫做了动量，其实它们都是动量，也都是能量，指的都是物质运动能力，这只不过是对自然界同一事物不同形式的不同称谓而已。式（13）包含的真谛是，加速物体的运动物质分为定向与非定向两相：1）定向运动物质就是加速物体所有分子。物体在加速过程中它的所有分子都在朝着同一个方向运动，所有分子增加的动量就是物体增加的动量

33、。2）非定向运动物质则是物体内部朝向所有方向运动、以及朝向所有方向旋转、扭转的物质。物体在加速过程中它内部朝向所有方向运动、旋转、扭转的物质会加速运动、加速旋转、加剧扭转，就会增加各向同性动量，总和就是mv2/2。这就是说，动能是物体内部物质曾经获得或正在获得的各向同性动量。至于物体内部的扭曲物质、扭曲能量是怎么回事，且留在后文叙述，这里先不做解释。我们知道，当一个物体撞击另一物体时被撞击物体就会加速，而主动撞击的物体会减速，这个过程就是相对运动物体之间传递动量、动能的过程。可是,相对运动物体传递动量仅仅体现为它们之间的定向力（作用力与反作用力），但这种定向力并不是两物体传递动能的动力。反倒是

34、，自然界“物体”之间传递内部能量不需要定向力，也不会产生定向力。比如，一个物体将热能传入另一物体、电源将电能传入用电器都不会形成定向力去推动“物体”定向运动。由此推论，在外力推动物体加速过程中，外力本身只传递动量，并不传递动能。但外力推动物体加速会产生物体内力，且内力呈递减规律，越往物体末端内力越小，就会在加速物体两端产生力差，这种力差就相当于电势差，会导致动能“流动”。如果一个物体在推动另一物体加速的话，就是作用力物体在推动反作用力物体加速，反作用力物体就成了加速物体，作用力物体就会将动能传入加速物体并转变为加速物体的动能。这就是说，动量公式ft=mv中的f是真正推动物体加速的外力，只“负责

35、”改变物体动量；动能公式fs=mv2/2中的f并不是外力，而是加速物体前后端力差，这种力差是作用力物体将动能传入加速物体并转变为加速物体动能的先决条件，就相当于电势差是电源将电能传入用电器的先决条件，是一样的道理。所谓的外力做功实际上是作用力物体向反作用力物体输送内部能量的过程。鉴于此，为区别起见，我们将式（13）改变为 P=ft+fs=mv+12mv2 (14)f就表示加速物体两端力差，差值为f；fs=mv2/2才是真正动能公式，将替代传统动能公式fs=mv2/2。式（14）将动能、动量公式合二为一，体现出物体在加速过程中获得动量、动能的来龙去脉，以及每个物理要素的作用、含义及其量纲，是力、

36、动能、动量的统一公式。上述分析说明，力的本质是动量，动能的本质也是动量，二者都是特定物质集群的特定动量，因而是广义上的动量，说明力、动能、动量是统一的，这符合自然哲学原理，因为世界是物质运动的世界，任何自然现象的背后都是物质在运动，而动量是宇宙物质运动的最基本物理量。5 加速物体的惯性速度、蠕动过程惯性是物质本性，不论一个物体是在匀速运动还是在加速运动，惯性都始终存在。一个物体的质量越大它的惯性就越大。由于加速物体在按照周期性规律加速，它的速度随周期次数增大而增大，每个周期都有每个周期的初始速度，我们把加速物体每个周期的初始速度叫做惯性速度。需要说明的是，我们日常应用的时间制是人为规定的，无论

37、“秒”还是“微秒”都不是物体天然改变运动的周期，因而无法表明加速物体真正靠惯性行走的路程、以及真正靠改变运动行走的路程，从而掩盖了受力物体周期性加速的客观事实。这在很大程度上阻碍了人们对微观世界的认识，必须揭开真相。由于惯性要贯穿物体运动全过程，加速物体每个周期内行走的路程不仅包含着靠增加速度行走的路程，还包含着靠惯性速度行走的路程。但是，大自然似乎在这个问题上“设置了”一个障眼法，长期以来“误导”了人们对物体改变运动的认知。按照牛顿运动学，物体从初始速度开始加速，行走路程是 s=v0t+12at2 （15）人们普遍认为v0t是物体靠惯性行走的路程，而at2/2是物体靠加速行走的路程。但问题是

38、,初速度v0只不过是物体加速过程中一个特定时刻的惯性速度，和其它时刻的惯性速度没什么不同。由于加速物体的速度在随时间变化，在加速过程中要经历一系列不同的惯性速度，那么加速物体靠一系列不同惯性速度行走的路程就绝不是v0t，靠加速行走的路程也不是at2/2。 既然加速物体是在周期性加速，设周期次数为n；设物体每个周期到达的惯性速度为vn，vn就在随n增大而增大。由于加速物体每经过一个周期都要增加一个微小速度v，因此 vn=v0+n-1v (16)设加速物体每个周期内靠惯性速度行走的路程为sn，那么 sn=vnt =v0t+n-1vt （17）但v=at，所以 sn=v0t+n-1at2 （18）将

39、一个个sn累积起来就是加速物体靠一系列惯性速度行走的路程（设为）sn，即 sn=s1 =nv0t+0+1+2+3+n-1at2 =v0t+nn-12at2 v0t+n22at2 =v0t+12at2 （19）这就是说，加速物体靠一系列惯性速度行走的路程sn几乎是它运行的全部路程s，或者说加速物体靠惯性行走的路程几乎是它运行的全部路程，并不是人们普遍认为的v0t。 可是，我们怎样才能确定加速物体靠增加速度行走的路程呢？关键是，我们怎样才能查明加速物体每个周期内的具体蠕动过程呢？由于加速物体周期性增加速度的频率太高，它的蠕动过程不能表露出来，宏观上没有任何迹象。但即便如此，我们也还是能够从某些自然

40、现象中找到它的蛛丝马迹，并展开逻辑推理。我们注意到，列车启动时先要产生变形，变形过程中列车并没有运动，但重心却发生了位移。而当列车变形到达最大值时会发生从静到动变化，列车座位上的人会感到座背猛然推动，实际上就是列车在蠕动。从微观上看，加速物体周期性改变运动的过程相对来说就是物体在一次次启动，每次启动都要经历一次蠕动，相对来说都要发生一次从静到动变化，物体速度就会周期性增加。加速物体在每个蠕动周期内先是增加变形，它的质心相对来说会发生一个微小位移（设为），就认为物体在缓慢加速；而当物体变形到达最大值时会陡然增加一个速度v,它的质心相对来说会再次发生一个位移，同时物体减小变形，就完成了一次蠕动。将

41、前后两个位移量加起来就是加速物体在每个周期内靠增加速度行走的路程(设为) s0，即s0=2。这就是说，加速物体在每个周期内先是缓慢加速，然后陡然加速，二者行走路程相等，且极其微小，仅仅是物体增加变形、减小变形的量值。换句话说，加速物体每次蠕动都要经历缓慢加速、陡然加速过程，缓慢加速时间要比陡然加速时间长得多，几乎占据整个周期，而陡然加速时间仅仅是周期末了极短、极短一瞬间。这一情形反映到v-t图上就是：加速物体的v-t图像（速度随时间变化的图像）是很多几乎等于九十度的折线，只不过这些折线太微小，宏观上展现出来的却是一条“光滑”直线，给人的印象是，物体在外力作用下绝对均匀加速，而其实不是。从自然哲

42、学角度看，自然界物质是分层次的，自然界物质运动也是分等级的，物体在加速过程中混合着不同级别的加速度，这些不同级别的加速度遵循着特定自然规律，有着确定的数学关系。对于公式v=/t来说，本来是加速物体在每个加速周期内多行走的路程。但从另一角度看，v=/t可以写成 v=ms1t （20）在式（20）中，由于1/t不含量纲，m/s就是一个加速度。如果不展示量纲的话，式（20）则表示为 v=1t （21）由于1/t不含量纲，此处的就是一个隐含了物理量纲的加速度。因此，我们得到加速物体所混合的不同级别加速度的排列规律： 第一级别加速度是 =vt 将扩大1/t倍，得到第二级别加速度 v=t 将v扩大1/t倍

43、，得到第三级别加速度 a=vt=t2将a扩大1/t倍，得到第四级别加速度（设为）a，即 a=at=t3 （22）也就是说，a比a高一个数量级，是由很多很多a累积起来的。而a就是加速物体在每个周期内“陡然加速”的加速度。 上述对加速度级别的排列是按照数学规律对自然界事物演化规律的推演，我们相信自然哲学的数学原理一定与实际“对号入座”，a必然就对应着加速物体每个周期内“陡然加速”的加速度。 设加速物体在每个周期内陡然加速的时间为t。由于加速物体的v-t图像是很多几乎等于九十度的折线，说明物体“陡然加速”增加的速度（加速度）几乎就是v，那么 v=at因此 t=va =tt3 =t2 （23）也就是说

44、，加速物体在t=t2时间内陡然加速行走的路程是，按照运动学公式，因此 =12at2 =12att22 =12at3 （24）那么加速物体每个周期内靠增加速度行走的路程就是 s0=2 =at3 (25)将一个个s0累积起来就是加速物体靠增加速度行走的路程（设为）s0，即 s0=ns0 =nat3 =att2 （26）由于t极其微小，s0是个非常小的量，完全忽略，根本不是人们认为的at2/2。 既然加速物体靠惯性行走的路程几乎是它行走的全部路程，也就是说，动能公式fs=mv2/2中的s是加速物体靠一系列惯性速度行走的路程，而物体靠惯性行走路程不需要外力，f当然就不是外力。这就从原理上证明了“外力不

45、是产生加速物体动能的动力”之结论。6 动能是怎样产生的如果一个物体两端受到外力挤压静止不动，自然就缩短了长度，物体分子之间就会沿受力方向缩短距离，我们就说物体发生了变形。而变形物体具有变形能量，必然是物体在变形过程中获得了能量。从物质结构看，一个物体是由分子组成的，分子是由原子组成的，原子是由电子与原子核构成的，原子核内部还包括着质子、中子等等。同时，分子之间、原子之间还存在场，原子内部还有很大电场空间，原子核内部各种粒子之间也还存在场。可见微观世界的粒子与粒子并不接触，而是浸没于场物质“海洋”中，由场物质相连，并通过场物质涌动形成它们之间的力，这些粒子的运动就会受到场的控制。应当说，宇宙物质

46、有多种形式，场是物质的另类形式，虽然看不到摸不着，却真实存在，或叫做场空间。所谓的物体变形实际上是物体内部场空间发生了变形，因为粒子物质相对来说是不会变形的。对于一个受力静止物体来说，虽然物体在外力作用下静止不动，但它内部控制粒子运动的各种场空间已发生了变形，并在变形过程中获得了能量。由于物质都是相连的，物体内部场空间获得的能量会通过相连渠道部分转变为粒子能量，使得粒子也获得能量。可是变形物体总是趋向于恢复变形，但由于外力的存在，外力又总是趋向于加剧物体变形。结果是，受力物体内部已经变形的场空间就会在两种趋势作用下忽而增大变形、忽而减小变形，形成增加变形-减小变形震荡，同时引起粒子震荡。当物体

47、内部场空间增大变形时就会获得能量，并将所获得能量部分转变为被包围粒子的能量；而当物体内部场空间减小变形时又会将所获得能量按逆过程返回。之所以如此是因为此时物体处于力平衡状态，它的前后端没有力差，物体内部场空间增加变形-减小变形震荡的往返时间、幅度都相等，每次震荡获得的能量与返回的能量必然相等。也就是说，物体在受力静止状态下除了自身变形能量外再没有获得能量。加速物体在外力作用下同样处于变形状态。可是由于加速物体的分子在蠕动，而这种蠕动是相对加速系的极不对称震荡，必然是所有粒子周围场空间在不对称震荡，这些场空间增加变形的时间就要远远大于减小变形的时间，每次震荡获得的能量根本来不及释放。结果是，物体

48、在加速过程中，它内部各种粒子周围的场空间就会在一次次不对称震荡过程中一次次获得能量，由场空间控制的粒子也会一次次获得能量，二者加在一起就是加速物体获得的各向同性动量-动能。撤掉外力后物体停止加速，所获得动能就保留了下来。但问题是，加速物体的微观粒子所获能量体现为什么呢？我们知道，微观粒子都在旋转。由于物体内部微观粒子连接着周围场空间，这些旋转粒子就会将周围场空间扭曲，比如电子周围就存在蜗旋磁场，就是旋转电子将周围场空间扭曲的结果。旋转粒子与周围扭曲场空间是共轭存在的关系，二者互相制约，保持着动态平衡，粒子旋转越快它周围场空间扭曲度就越大，反之亦然。也就是说，旋转粒子的转速与周围场空间扭曲度是成

49、正比的关系。从能量角度看，旋转粒子具有旋转能量，而扭曲场空间具有扭曲能量，二者动态平衡实际上是能量相等；只要有一方增加能量，就会将平衡打破，引起能量流动，使得另一方也增加能量，就会将动态平衡点提升。由于物体在加速过程中不断获得能量，必然是它内部粒子周围的场空间在不断获得能量，并且总是要维持与被包围粒子的能量相等，就会将所获得能量的一半从不同切线方向传入被包围粒子，被包围粒子就会受到不同方向的切向力作用，必然加速旋转。结果是，物体在加速过程中，它内部旋转粒子的能量与周围场空间的能量等量增长，不断提升动态平衡点，所有粒子都会因为吸收到能量而加速旋转，所有粒子周围的场空间也都会因为吸收到能量而加剧扭

50、曲，二者能量之和就是加速物体获得的动能，且各占一半。并由此推论，微观粒子的动能就是它旋转的能量。之所以作用力物体能够将动能传入加速物体，是因为作用力物体内部微观粒子的转速、周围场空间的扭曲度都要比加速物体的大，使得两物体之间出现了能量差，而这种能量差会分摊到加速物体所有横截面之间，就形成了加速物体两端能量差，从而导致了作用力物体将动能传入加速物体。而加速物体两端能量差就对应着两端力差，二者形成正比关系。这就是为什么我们前面说“力差是作用力物体将动能传入加速物体并转变为加速物体动能的先决条件”。但这里存在一个无法回避的问题。既然旋转粒子周围的场空间具有扭曲能量，那这种扭曲能量又是怎样的物质运动呢

51、？很遗憾，我们确实不知道，前人也没有说明过。人们历来对物体内部储存的机械能都归结为势能，却又无法说明势能的物理机制，这是需要物理学家深入研究的问题，这里先将问题摆明。由于物体内部微观粒子并非朝着一个方向旋转，当物体加速时，物体内部数量庞大的、朝向所有方向旋转的粒子、以及朝向所有方向运动的粒子都会在加速过程中加速旋转，粒子周围的场空间也都会按照粒子旋转方向加剧扭转，必然在物体内部合成各向同性运动，从而产生了物体内部各向同性的动量-动能。 也许有人会提出疑问：运动都是相对的，按照不同惯性参考系你也可以认为一个运动物体的速度为零，动能也为零，这样的话动能不就没有意义了吗？这里要提醒的是，物体运动与否

52、是以特定惯性系为参考系的，地球上的运动物体只能以地球为参考系，只要一个物体在相对地球运动，它内部微小物质就曾经获得过、或正在获得各向同性动量，这个物体就具有动能。物体相对地球运动越快动能就越大。由于物体内部微观粒子都在高速旋转，甚至电子在高速旋转的同时还在高速运动，以及粒子周围的场空间也都高度扭曲，本来就具有庞大的原始能量。外力推动物体加速所增加的动能与物体原始能量相比实在是微乎其微，根本不在一个数量级上，即使用精密仪器恐怕也不会检测到。更因为动能是物体内部微小物质在进行各向同性运动，不能表露出来，使得人们不知道动能究竟是怎样的物质在怎样运动，长期以来模糊了人们对它的认识。7 物质的极限运动自

53、然界还有一种力学现象是，“物体”在外力作用下匀速行走，且此类现象相当普遍。按照牛顿第二定律，物体在不变外力作用下会持续加速下去，速度将变得越来越大。但在实际中任何物体都不可能无限制加速下去，最终都要到达某一极限速度。这是因为物体在加速过程中会遇到阻力，阻力会随物体速度增大而增大。而当阻力增大到与外力相等时，物体速度就增大到了极限，并将极限速度保持下去。如果物体质量不变，外力越大它所达到的极限速度就越大；而如果外力不变，物体质量越小它所达到的极限速度也越大；这是自然界物质运动的统一规律，无论是降落伞匀速下落，还是汽车开足马力保持最快速度，甚至各种宇宙射线的粒子流都是“物体”加速到了极限并保持极限

54、速度的结果。如果是动力源在推动物体加速的话，物体加速到极限速度后动力源仍然会输送能量，物体端面仍然会受到动力源力动量的周期性撞击，在每次撞击的前半周期内物体都要增加一个微小速度，但在后半周期内物体增加的微小速度又会减为零。也就是说，保持极限速度的运动物体每次受到力动量撞击时都要先加速后减速，因而是在周期性加速减速，且频率之高远远超出了人的感知，其加速度随时间变化的图象是一条正弦曲线，平均加速度为零，宏观上体现为物体在力平衡状态下匀速行走。此时外力力作用面在移动，我们就说外力在做功，其实是动力源在输送能量。这一力学现象背后的能量转换机制是：保持极限速度的运动物体与周围环境物质之间存在相对运动，形成了对周围环境物质的作用力、力差，从而将动力源输入物体的能量又传递到了周围环境物质当中，转变为了周围环境物质的能量。而物体在这个过程中像是能量“中转站”，本身既不增加动量，也不增加动能，而是保持着它极限运动状态下的动量、动能。需要明确的是，虽然这一力学现象体现出物体在合外力为零状态下匀速行走，看似符合牛顿第一定律，但物理机制却完全不同，实际上是另一力学分支。自然界任何“物体”都处于周围环境物质包围之中，也都是在周围物质环境中运动，必然与周围物质发生相对运动，就会导致能量流动、转换，即使是宇宙空间中的运动“物体”也不例外，毕竟宇宙空间不是绝对空间，物质无处不