摘要 在現(xiàn)代物理中,，由于否定了以太的存在,，使許多的物理現(xiàn)象無法解釋，例如,，能量是什么,？質(zhì)量與能量是如何轉(zhuǎn)換的？如果引入以太,，很多的問題都可以在經(jīng)典理論的框架內(nèi)得到自洽的解釋,。

關(guān)鍵詞：以太，能量,，自旋,，原子能

1. 引言

在科學(xué)的歷史上，以太是否存在是近幾百年來爭論最激烈的話題,，以太理論也經(jīng)歷了三起三落,，雖然現(xiàn)代的學(xué)界主流否定了以太的存在，但仍有很多人認(rèn)為應(yīng)該承認(rèn)以太,，否定以太并沒有充足的理由,。

2. 以太與空氣的比較

在《以太的性質(zhì)與運動》一文的第二章“以太的物理性質(zhì)”中[1]，詳細(xì)討論了以太的性質(zhì),，并給出了與空氣的比較，如表1所示,。

表1.以太與空氣的比較

3. 質(zhì)量與速度的關(guān)系

在牛頓力學(xué)中,，質(zhì)量與速度是兩個獨立的物理量，二者沒有關(guān)系,，但在相對論中,，二者的關(guān)系為，其中,，m稱為運動質(zhì)量,，m₀稱為靜止質(zhì)量，也就是說,，物體的質(zhì)量會隨著速度的增加而增大,，那么，這個增加的質(zhì)量是從哪里來的呢,？

3.1. 在空氣中運動時的質(zhì)速關(guān)系

空氣中運動的物體質(zhì)量會增加嗎,？按照經(jīng)典理論，物體的質(zhì)量是不可能增加的,。但是,，任何流體都是可壓縮的,，對于低速、壓強變化小的氣體流動,，可忽略流體的壓縮性,，對于可壓縮性較為顯著的流動，如速度為150 m/s的飛行器在靜止大氣中飛行時,，其前端氣體的密度可增加10%,，當(dāng)速度更高時，密度的變化將更為顯著,，特別是當(dāng)速度接近音速時,，飛行器前面好像是出現(xiàn)了一堵障礙墻，這堵墻就是音障,，它是高密度的空氣,，它總是緊帖在飛行器的前面。由于這堵墻與飛行器形影相隨,，可以看成是飛行器在飛行過程中產(chǎn)生的附加質(zhì)量,，其大小與飛行器的速度有關(guān)。根據(jù)飛行器所受的阻力大小,，可以猜測：如果只考慮壓差阻力,，飛行器前面一定范圍內(nèi)的空氣質(zhì)量可表示為，其中k 是飛行器的形狀系數(shù),，c是空氣中的音速,。如圖1所示，是球形物體（黑色）在空氣中高速運動時所產(chǎn)生的障礙墻（紅色）,。當(dāng)物體以亞音速運動時,，障礙墻中空氣的密度是漸變的，緊帖著球體的部分密度高,，越向外密度越小,。當(dāng)物體以超音速運動時，障礙墻中空氣的密度是躍變的,，其密度隨著速度的升高而升高,，但其厚度卻隨著速度的升高而降低。

圖1.球形物體在空氣中運動時所產(chǎn)生的障礙墻

可見,，在空氣中運動的物體,，其質(zhì)量是可以增加的，但它本身的質(zhì)量并沒有增加,，只是在它的前面附加了一層高密度的空氣,。但是，這層高密度空氣的質(zhì)量與宏觀物體的質(zhì)量相比，是可以忽略不計的,。

3.2. 在以太中運動時的質(zhì)速關(guān)系

微觀粒子在以太中的運動與空氣中運動的物體一樣,，其質(zhì)量也會增加，而且原理也相同,，但與宏觀物體不同,，粒子在以太中運動時所產(chǎn)生的附加質(zhì)量與粒子的質(zhì)量相比不能忽略。愛因斯坦在他的相對論中已明確提出,，并經(jīng)過了多個實驗的證明,，但是，愛因斯坦無法說明質(zhì)量增加的原因,，因為他當(dāng)時否定以太的存在（后來又承認(rèn)了）,，當(dāng)然無法說明原因。如果承認(rèn)以太的存在,，粒子高速運動時所增加的質(zhì)量就是以太附加在粒子上的,。由于以太具有很大的可壓縮性，附加在粒子上的以太的質(zhì)量可以比粒子的自身質(zhì)量大,。

3.3. 粒子自旋時的附加質(zhì)量

渦旋可分為兩種：內(nèi)旋與外旋,。內(nèi)旋是指徑向向內(nèi)運動、軸向向外運動的渦旋,，外旋則相反,。流體自身運動產(chǎn)生的渦旋一般是內(nèi)旋，例如颶風(fēng),，而物體在流體中的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的渦旋一般是外旋,。從表象上看，這兩種運動相似,，但流體的密度分布并不相同,，內(nèi)旋所產(chǎn)生的渦旋，其運動速度大的部分密度高,，而且在軸向上能產(chǎn)生向外的噴流，例如颶風(fēng)的風(fēng)眼墻的速度高,、密度大,，而外旋的渦流則正好相反，在軸向上,，流體是向內(nèi)運動的,，在徑向上，流體向外運動,。

可以想象,，當(dāng)質(zhì)子在以太中自旋時，以太會向質(zhì)子的旋轉(zhuǎn)軸集中,，導(dǎo)致極點處的以太密度增大形成極冠,，與火星的極冠相似,，如圖2所示。如果質(zhì)停止旋轉(zhuǎn),，極冠也會立即消失,，我們稱這種極冠為質(zhì)子自旋時的附加質(zhì)量，其值估計為質(zhì)子質(zhì)量的2/100,。

圖2.質(zhì)子在以太中旋轉(zhuǎn)時形成的極冠

4. 能量是什么,？

4.1. 能量的定義

能量是物質(zhì)運動的量度。世界萬物是不斷運動的,，在物質(zhì)的一切屬性中,，運動是最基本的屬性，其他屬性都是運動的具體表現(xiàn),。能量是表征物理系統(tǒng)做功的本領(lǐng)的量度,。物質(zhì)的運動特性唯一可以相互描述和比較的物理量就是能量，能量是一切運動著的物質(zhì)的共同特性,。能量守恒定律表明能量不會憑空產(chǎn)生,，也不會憑空消失，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,，而能的總量保持不變,。能量是對一切宏觀微觀物質(zhì)運動的描述。

4.2. 物質(zhì)與能量的關(guān)系

能量是物質(zhì)運動的結(jié)果,，沒有物質(zhì)的運動就沒有能量,。物質(zhì)并不能轉(zhuǎn)換成為能量，物質(zhì)在變化過程中釋放能量的同時,，物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為了另一種狀態(tài),，而物質(zhì)在釋放能量的過程中物質(zhì)的本質(zhì)的屬性是沒有發(fā)生任何的變化的。即物質(zhì)在釋放能量后物質(zhì)的表現(xiàn)發(fā)生了改變,，但是它還是物質(zhì)的屬性,，所以說物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量的說法是不對的。物質(zhì)與能量之間的關(guān)系只能是：能量來源于物質(zhì),，也可以說,，能量的產(chǎn)生需要物質(zhì)為基礎(chǔ)。

物質(zhì)并不是能量轉(zhuǎn)化而來的,，物質(zhì)也不能轉(zhuǎn)化為能量,，能量只能是來自于物質(zhì)，物質(zhì)可以通過介質(zhì)釋放能量,，物質(zhì)變化過程中的力量之余就是能量,。在物質(zhì)的變化過程中，物質(zhì)的質(zhì)變會產(chǎn)生一部分額外的力量，這種力量就是能量,！所以物質(zhì)并不能直接轉(zhuǎn)化成為能量,，但能量必須依賴于物質(zhì)，沒有物質(zhì)就沒有能量,。

4.3. 能量存在的形式

能量是物質(zhì)運動的體現(xiàn),，按照物體的運動形式可分為：運動能量、振動能量,、轉(zhuǎn)動能量,。

A.    運動能量

運動能量一般是指物體的動能，其大小可表示為,，其中v就是物體的速度,，m是物體的質(zhì)量。從這個式子可以看出,，沒有速度就沒有能量,，沒有質(zhì)量同樣也沒有能量。在我們的教科書中,，能量還包括勢能,，但勢能只是潛能，并不是真正的能量,，它只是具有產(chǎn)生能量的能力,，是能量的貯存方式之一。

B.     振動能量

振動能量是指物體振動產(chǎn)生的能量,，在宏觀上,，聲音的能量就是物體振動產(chǎn)生的，在微觀上表現(xiàn)為熱能,，電磁波也是微觀粒子振動產(chǎn)生的,。其總的機(jī)械能可表示為，其中k表示彈性系數(shù),，A表示是物體的振動幅度,。

C.     轉(zhuǎn)動能量

轉(zhuǎn)動能量是指物體轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的能量，其轉(zhuǎn)動能量可表示為,，其中I表示轉(zhuǎn)動慣量,，ω表示是物體的轉(zhuǎn)動角速度。轉(zhuǎn)動能量通常并不表現(xiàn)出來,，可以看成是能量貯存的一種方式。

總之,，能量就是物體的運動,，沒有物體的運動就沒有能量。例如，一個1 kg的鐵球,，當(dāng)它靜止在地球表面時,，在實驗室參考系中，它沒有運動能量,，但它還具有振動能量（也就是熱能）,，因為鐵原子還在不停地振動，除此之外,，還有電子繞核的動能,、原子核自旋的能量等。

動能是物體運動所表現(xiàn)出來的能量,；勢能則是物體所蘊含的能量,；二者在運動中可以相互轉(zhuǎn)換。

4.4. 化學(xué)能

化學(xué)能是一種只有在發(fā)生化學(xué)變化的時候才可以釋放出來,，轉(zhuǎn)變成其他形式的能量,。化學(xué)能本質(zhì)上是由原子間的勢能轉(zhuǎn)化而來的,，這個勢能就是原子間的引力,。例如，碳和氧之間的反應(yīng),，就是由于碳原子與氧原子之間的引力大,，在一定的溫度下，氧原子可以把碳原子從固體中拽出來,，形成二氧化碳,。在反應(yīng)過程中，氧原子與碳原子間的勢能轉(zhuǎn)化為二氧化碳的動能,，從而使周圍的空氣溫度升高,，同時，在碳原子與氧原子結(jié)合過程中,，會存在原子的振動,，這個振動通過以太傳播出去就是光。

4.5. 原子的能量

靜止的原子也同樣具有能量,，主要包括原子核的自旋能量和核外電子的運動能量,。

4.5.1. 原子核的能量

在《粒子的自旋及半徑》[2]一文中，假設(shè)中子是由質(zhì)子與電子組成的,，原子核也是由質(zhì)子與電子組成的,，原子核內(nèi)沒有中子，沒有核力,，并說明了原因,。本文繼續(xù)按照上述假設(shè)說明原子核的能量組成,。

在原子核內(nèi)，假設(shè)質(zhì)子周圍電子的位置在它的自旋軸上,，則這個質(zhì)子將繼續(xù)自旋,，否則，停止自旋,，如圖3所示,，紅色代表電子，藍(lán)色代表自旋的質(zhì)子,，黑色代表停止自旋的質(zhì)子,。

                     圖3.原子核的結(jié)構(gòu)與自旋

自旋是能量的最佳儲存方式，原子核的能量很可能是貯存在質(zhì)子的自旋中,，例如,，一個質(zhì)子的自旋能量約為156 MeV[2]，但質(zhì)子的自旋能量并不能直接釋放出來,，當(dāng)質(zhì)子停止自旋時,，貯存在極冠中的以太將像炸彈爆炸一樣散發(fā)到空間中，完成能量的釋放,。

從經(jīng)典理論出發(fā),，兩個質(zhì)子是不可能形成氘核的，實驗室里也從未觀測到,，兩個質(zhì)子要想合成氘核,，必須有電子的參與。當(dāng)兩個質(zhì)子與一個電子合成一個氘核時,，質(zhì)子上的一個極冠將部分消失,，這很可能是氘核的質(zhì)量小于兩個質(zhì)子和一個電子的原因。

4.5.2. 核外電子的能量

原子核外的電子具有運動能量,，但其主要能量集中在最內(nèi)層的兩個電子上,，由于最內(nèi)層電子的角動量恒等于，因此,，最內(nèi)層的兩個電子的速度可表示為：,，其中，Z是原子核的電荷數(shù),，0.3是兩個電子間的屏蔽系數(shù),，因此，這兩個電子的總能量可表示為,，其中,，m表示電子的質(zhì)量。例如,，氫原子的核外電子能量為-13.6 eV ,，氦原子核外兩個電子的能量為 -79 eV,，鈾原子核外最內(nèi)層兩個電子的能量約為 -0.23 MeV，其他電子的能量之和也比這兩個電子的能量低,。

可見，原子的能量主要是原子核的能量,，核外電子的能量可忽略,。

5. 質(zhì)量與能量的關(guān)系

5.1. 質(zhì)能關(guān)系的推導(dǎo)

先看學(xué)界主流的推導(dǎo)：設(shè)靜止質(zhì)量為m₀的粒子從靜止開始，在力F的作用下作一維運動,，由動能定理：,，又由質(zhì)速關(guān)系：，兩邊微分得：,，比較這兩個式子,，可以得出，其中,，dE表示當(dāng)粒子相對于以太的速度為v時所增加的能量,，dm表示粒子相對于以太的速度為v時所增加的質(zhì)量（注：在主流的推導(dǎo)中沒有說明速度是相對于哪一個參考系）。

這個推導(dǎo)過程從數(shù)學(xué)上看是沒有瑕疵的,，但從物理過程上看,，卻沒有意義，因為第一個式子是牛頓定理的應(yīng)用,，是表示在外力的作用下,，能量的增加過程，速度的增加和質(zhì)量的增加都代表著能量的增加,，是可積,、可微的，也是具有物理意義的,。但第二個式子是表示粒子的速度與質(zhì)量的關(guān)系,，但微分后卻失去了物理意義，因為對于任何粒子,，當(dāng)速度一定時,，它的質(zhì)量就是確定的，但質(zhì)量的增加量與速度的增加量并沒有確定的關(guān)系,，同時對質(zhì)量和速度微分代表什么,？這種推導(dǎo)沒有說明物理過程，它只能是一種數(shù)學(xué)游戲,。質(zhì)能關(guān)系在實驗上并沒有被證實,，詳情請參閱王令雋教授所寫的《論質(zhì)能關(guān)系》[3]。

如果按照經(jīng)典理論,，當(dāng)粒子在以太中運動時,，由于以太粒子間沒有范德華力,，可以認(rèn)為：粒子在以太中運動只存在流體的前后壓強差所產(chǎn)生阻力（稱為壓差阻力），可以忽略摩擦阻力,，其阻力的大小可表示為,，其中，k是阻力系數(shù),，與粒子的形狀有關(guān),，s是迎風(fēng)面積，ρ是以太的密度,，v是相對以太的速度,。當(dāng)粒子的速度與光速相近時，則會產(chǎn)生激波,，其阻力系數(shù)會大幅增加,。如果粒子突然減速或停止運動，粒子前面的高密度以太會脫離粒子,，并以波的形式繼續(xù)向前傳播,，與船在水中行駛時突然停止所產(chǎn)生的水波類似，在物理學(xué)中稱為軔致輻射,。

從上述分析可知,，計算粒子的能量時應(yīng)該包括三個方面的能量，一是粒子本身的動能,，二是高密度以太的動能（它與粒子一起運動）,，三是以太的壓縮能（粒子一旦停止運動，壓縮的以太將脫離粒子,，并以波的形式繼續(xù)向前,，其能量為，可以看成是質(zhì)量為Δm,，運動速度為光速的準(zhǔn)粒子）,，可表示為，其附加能量可以表示為,，其中Δm是粒子在以太中運動產(chǎn)生的附加質(zhì)量,。這是完全從經(jīng)典理論出發(fā)得出的結(jié)果，當(dāng)粒子的速度接近光速時,，與相對論得出的結(jié)果相同,，但當(dāng)粒子的速度較小時，是相對論的一半,。

5.2. 質(zhì)能關(guān)系的物理意義

假設(shè)相對論中的質(zhì)能關(guān)系是正確的,，從質(zhì)能關(guān)系推導(dǎo)的過程可以看出：質(zhì)量與能量都是在經(jīng)典理論的框架下的定義，也就是說,，力可以產(chǎn)生能量（因為力可以使物體產(chǎn)生運動）,，能量是物體運動的結(jié)果,。質(zhì)能關(guān)系的得出，有一個前提條件：粒子必須在介質(zhì)中運動,，粒子在空無一物的真空中是不可能產(chǎn)生附加質(zhì)量的,。之所以存在質(zhì)能關(guān)系，是由于粒子在以太中運動時,，粒子前面的以太密度增加并跟隨粒子一起運動,，從而產(chǎn)生了附加質(zhì)量和能量。當(dāng)粒子與以太相對靜止時,，以太各向同性，也就不存在附加質(zhì)量和能量,，因此,，如粒子與以太沒有相對運動就沒有附加質(zhì)量和能量，與靜止質(zhì)量的大小無關(guān),，與參考系無關(guān)（粒子的運動必須用以太作參考系）,。

5.3. 質(zhì)量與能量的區(qū)別

質(zhì)量與能量具有完全不同的物理意義，二者不可等價,，其主要區(qū)別如下：

A. 質(zhì)量是物質(zhì)多少的量度,，是慣性的量度，而能量是運動多少的量度,；

B. 質(zhì)量能夠產(chǎn)生萬有引力,，而能量則不能；

C. 質(zhì)量具有慣性,，而能量卻沒有,，

D. 力可以產(chǎn)生能量，但力卻不能產(chǎn)生質(zhì)量,。

將這兩個根本不同的概念混淆,，是對物理概念的根本性顛覆，例如,，電磁（或引力）場具有能量,，因為電磁（或引力）場中存在力，但電磁（或引力）場并沒有質(zhì)量,。

5.4. 質(zhì)量與能量的轉(zhuǎn)變過程

普通物質(zhì)的質(zhì)量與能量并不能相互直接轉(zhuǎn)換,，也無法相互直接轉(zhuǎn)換，但可以通過以太進(jìn)行轉(zhuǎn)換,，轉(zhuǎn)換的本質(zhì)是以太的壓縮和釋放,。常見的方式主要有兩種：第一種是運動的粒子壓縮前方的以太，當(dāng)粒子轉(zhuǎn)彎時,，會部分釋放壓縮的以太,，釋放的方向是粒子運動的切線方向,，當(dāng)粒子突然減速或停止時會全部釋放，所有的被壓縮以太全部以波的形式傳播出去,，并且沿著粒子原來運動的方向以光速前進(jìn),，其能量為；第二種是自旋的粒子形成的極冠,，一旦旋轉(zhuǎn)的粒子由于某種原因停止旋轉(zhuǎn),，極冠中的以太會全部釋放到空中，與壓縮空氣具有相似的原理,，其能量與以太被壓縮的密度有關(guān),，估計與具有相同的量級。

6. 結(jié)論

在現(xiàn)代物理學(xué)中,，主流認(rèn)為質(zhì)量與能量等價,，而且二者可以相互轉(zhuǎn)換，但無法說明質(zhì)量與能量是如何轉(zhuǎn)換的,。引入以太后,，可以清楚地說明能量的產(chǎn)生過程。核彈的爆炸與普通炸彈的原理其實是相同的,，都是瞬間施放大量的氣體形成的沖擊波,。普通炸彈施放的是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的普通氣體，而核彈（不論是聚變還是裂變）施放的是核反應(yīng)所產(chǎn)生的以太氣體,?？諝鈱ζ胀ㄕ◤椀淖饔门c以太對核彈的作用相同，如果普通炸彈在沒有空氣的空間爆炸,，炸彈的威力將大打折扣,，同樣，如果核彈在沒有以太的空間爆炸,，其威力也只剩下碎片的動能,，沒有光也沒有沖擊波。

本文也是一種猜想,，沒有經(jīng)過實驗證實,，但比主流的猜想更實際些，至少在宏觀世界中存在這種現(xiàn)象,，而且符合經(jīng)典理論,。如果本文的猜想是正確的，費曼就不會說“在今天的物理學(xué)中,，我們不知道能量究竟是什么,？”了，能量的本質(zhì)仍然是有質(zhì)量物質(zhì)的運動。

參考文獻(xiàn)

[1] https://www./123876/d-e-z-y-t-d-x-z-y-y-d-y-t-d-w.html

[2] http://bbzoh.cn/content/23/0304/20/1070464757_1070464757.shtml

[3] http://bbzoh.cn/content/18/0807/00/18559339_776230325.shtml