侯工：速度、圆和惯性

权威不代表真理；真理不是权威。神学相信权威；科学相信真理。

不少读者在读完《宇宙原速》后，产生了不少疑问：究竟什么是速度？什么是自然速度？什么是宏观速度？什么是微观速度？它们之间是什么关系……本文将对这些问题逐一地进行解释。

1、速度与时间、空间的关系

    提到速度，人们很自然地就联想到“距离除以时间等于速度”。研究速度，习惯的方法是选定两个点A和B，并且假定其中一个点A是静止的，B点对A点的位移随时间的变化就叫做速度。设速度为V，时间为t，位移为L，以公式表示：V=dL/dt。A点就叫做参照物，与A点相对静止的环境叫做参照系。按照牛顿运动学，速度是个有方向的矢量。比如一列火车从广州市开出，广州市就是A点，火车就是B点，火车离开广州市的距离就是L，每小时多少公里就是速度，火车的方向就是速度的方向，人们通过车窗景物的变化就可以感觉到。

一般人对这个公式的理解只是停留在宏观层面，如飞机的速度，风速等，并没有涉及到物体内的微观速度。笔者认为，速度是空间变化快慢的程度。空间包括宏观空间和微观空间：宏观空间是指人类肉眼能够看到的物体以及物体之间的关联；微观空间是物体内部微观粒子以及微观粒子之间的关联。我们知道，空间是指宇宙物质的范围和量值，时间是指空间的变化。我们所在的时间和空间是一个实时球面，时空是一体的。由于速度是空间变化快慢的程度，而宇宙时空球面是以物体固有的速度即宇宙原速膨胀的，其变化快慢的程度也是恒定的，因此可以将宇宙原速看成为空间的变化；又由于时间也是空间的变化；因此也可以将宇宙原速看成为时间，也就是说，在原速球面上，时间、空间和宇宙原速是三位一体的。基于此，我们才能正解理解公式：V=dL/dt：公式的右边部分表示空间的变化是以时间为背景的，也就是以时间为参照的，而宇宙原速表示时间的变迁，也就是空间的更新。因此，公式左边物体的自然速度（宏观速度、微观速度）V是以时间、空间为参照的，也就是以宇宙原速为参照的；当我们说一个物体的速度是多少时，实际上是指它这个联动环节的自然速度占宇宙原速的份额是多少。例如，我们说汽车的速度100公里每小时，是指汽车相对于地球的速度与光速的比较，占光速的100/300000公里。而距离就是每一瞬间空间变化的积分，也就是速度的积分。如果速度等于光速的话，就是时间的积分。显然，如果以光年来表示天体之间的距离，那么距离就等于时间了。

    自然速度是指联动系统里某个环节的速度，是宇宙原速的一部分。它的大小，就是在联动系统中，任何两个相邻环节相对于宇宙原速的速度差。比如地球的自然速度等于地球相对于太阳的速度，月球的自然速度等于月球相对于地球的速度……

自然速度包括宏观速度和微观速度。宏观速度是人类可以感觉到的物体速度，微观速度是人类无法感觉到的物体内微观粒子的速度，也叫做内隐速度。宏观速度增大（减小）必然使微观速度减小（增大），反之亦然。显然，除了光速等于宇宙原速外，物体的自然速度并不等于宇宙原速，只有将其所有环节的自然速度叠加起来的总和才等于宇宙原速。

我们知道，宇宙所有物体运动都遵守宇宙原速，这种运动就是原速运动，例如原速球面的运动。而物体以自然速度运动叫做自然运动，如飞机的运动。一般物体微观速度的变化表现为物体的宏观运动（或形变），这就是物体自然运动的机理。例如飞机起飞的时候，发动机首先使飞机内的微观粒子的速度减小，减小到一定值后飞机才能获得宏观速度而实现起飞。发动机使微观速度减小的幅度越大，飞机飞行的宏观速度就越快。

    我们可以通过一个小实验来近似地说明宏观速度与微观速度的关系：在玻璃瓶内装一些沙子，当玻璃瓶向前加速时，沙子就会向后减速，以这样的方式来遵守宇宙原速（当然最后完成调节任务的还得靠微观粒子）。这就是宇宙原速自动调节原理。例如一个地球上的物体的自然速度与宇宙原速的关系以公式表示：

V总宏观＋V总微观=宇宙原速                           （1）

上式的V总宏观表示物体各个宏观环节自然速度之和，

即V总宏观=……＋V银河系＋V太阳＋Ｖ地球＋Ｖ物体＋……

V总微观表示物体内部各个微观环节自然速度之和，

即V总微观=……＋V分子＋V原子＋V原子核＋V电子＋……

    在特殊情况下，V总宏观等于0，则有：

    0+V总微观=宇宙原速                                （2）                                            

上式表示当物质粒子产生衰变离开物体成为宇宙射线时，它的宏观速度等于0，而它的微观速度的总和仍然等于宇宙原速。

对于光速，宏观速度和微观速度都等于0，则有：

    0+0+光速=宇宙原速                                 （3）

    很明显，对于宇宙粒子的速度，则有：

0+0+V宇宙粒子=宇宙原速                             （4）

（1）、（2）、（3）、（4）表示宏观物体、宇宙射线、光、宇宙粒子都遵守宇宙原速。因此，无论是大至恒星，小至宇宙射线，或者是光线，都是以宇宙粒子的速度为标准，且和宇宙粒子完全同步。宇宙粒子的速度就是膨胀球面的速度，也就是宇宙原速。

    相对论所谓速度增加，时间变慢是什么意思呢？其实是指物体的宏观速度增大了，它的微观速度就会变慢。在高速的宇宙飞船上，如果你的手表是一般机械表，时间不会有明显变化，如果是原子表，由于原子速度变慢而导致其时间变慢，这就是所谓的时间变慢。其实，原子表变慢，仅仅是微观粒子的自然速度变慢的反映，由于总自然速度不变，所以时间不会变慢。

相对论所谓速度增加，质量就会增大，速度接近光速时，质量趋于无穷大，又是什么意思呢？

物体质量增大无非包含二层意思：

（1）物体增加了物质粒子；

（2）物体受力作用产生加速度；

    对于1，物体速度增大不会增加物质粒子，因此不会增大质量；对于2，物体受力作用产生加速度，物体表现出质量增大，但是当力的作用平衡以后，加速度消失后物体形成匀速运动，质量又回复到原来大小，物体增加了动能并没有增加质量。

还有一种情况，物体速度增加了，物体的微观速度减小了，内能也随之减小，于是物体的密度增大了，只能说物体的单位质量增大了，而物体的整体质量并没有增大。

宇宙射线就接近光速，宇宙射线是很小的物体，难道宇宙射线的质量达到无限大吗？由于物体内每一个部分都要遵守宇宙原速，因此，当物体的速度达到一个定值的时候，物体各级自然速度的总和就到达临界点，这时候如果再增加速度，总和就会超过宇宙原速，唯一的办法就是减少自然速度的级数，这意味着物体必须分裂成小块，从而使自然速度总和遵守宇宙原速。物体宏观速度越大，分裂得越小，分裂成亚原子时，就成为接近光速的宇宙射线了。而宇宙射线分解为宇宙粒子时，质量就消失了，其速度也达到了宇宙原速。显然，物体的速度接近光速时质量就会减少，达到光速时，质量就会消失。

    因此相对论这一结论是不符合实际的。

    有人将质量分为静止质量和运动质量，这也是错误的。因为自然界根本不存在静止的物质，又何来静止质量呢？

值得注意的是，在宇宙时空球面上，速度不是原来意义上的矢量，速度方向不是牛顿力学里速度的方向，而是宇宙的径向，所以它又不是纯粹的没有方向的标量“速率”。光速也是自然速度，与自然速度一样，光速方向也是宇宙的径向，什么方向是宇宙的径向？宇宙径向就是宇宙极限的方向，也就是任何一个指向远处的方向。也就是说，任何方向都是宇宙的径向，这归因于宇宙没有背景。在宇宙里，是没有“上下左右前后”方向的，我们不能同时看到两个不同的方向。当我们看前面时，就看不到左面、右面和后面。只有时间的先后区分宇宙球面的内外，我们看不到前一瞬间，前一瞬间就是时空球面的“里面”，也看不到后一瞬间，后一瞬间就是时空球面的“外面”，这就说明我们看不到球面的里面，也看不到球面的外面。因此，任何指向未来的方向都是宇宙的径向，而任何方向都是指向未来的，同时又是指向过去的

 2、圆的极限

 有读者对圆的膨胀极限的半径等于0存疑。证明过程是这样的：设圆的周长为S，半径为r，圆的膨胀率为P，则有：

P=[2π(r+Δr)- 2πr]/ 2π(r+Δr)= Δr/ (r+Δr)          （1）

对P取极限，得：

limP(r→无穷大）= Δr/ (r+Δr) =0                        （2）

因为Δr=0r+0Δr=0+0Δr=0                                （3）

所以膨胀圆逼近极限时Δr与r无关。

设膨胀圆的极限半径为R，则有：R=r+Δr                   （4）

因为膨胀圆逼近极限时Δr与r无关，故令r=0，将Δr=0和r=0代入（4），

则有：R=0；

因为：S= 2πr                                            （5）

对（5）的r取极限，得：lim(S→0)2πr =0

所以收敛极限圆的半径r=0。

从而证明膨胀圆和收敛圆的极限半径均为0。因为直线和点的半径均为0，所以动态圆的极限表现为一条直线，也可以表现为一个点——也就是它的运动经历点。

按照纯数学的极限概念，在（2）中，膨胀率的极限只能逼近0而不能等于0，这是因为纯数学的变化是连续的，因此只有更小而没有最小。但是在物理学中，物质的运动是不连续的，是一份一份进行的，当其运动到逼近极限时就会出现一份刚好达到或者超过极限点，使极限等于0，从而使运动能够进入新一轮的循环。例如黑夜的极限点是00：00，按照纯数学的概念，永远也不可能超越00：00点，但是时间是一份一份进行的，当时间逼近00：00点时，就会有一份时间刚好到达或者跨越了00：00点，从而进入第二天的白昼。因此，动态圆的膨胀与收敛以及宇宙的循环与昼夜交替的道理是一样的。

    3、惯性

    牛顿第一运动定律关于惯性的定义：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。我们把物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。在相同的条件下，惯性的大小只与物体的质量有关，与物体的速度无关。

牛顿关于惯性的定义，只是描述了物体惯性的表面现象。至于什么是力？力是如何产生的？惯性是如何产生的？惯性的本质是什么？对一个物体施加力的机理是什么？牛顿并没有给出答案。

    在《宇宙大统一原理》一文中，我们指出力是宇宙的动因。它是由动态圆产生的；并且指出惯性起源于物质的微观粒子的失速。因为宇宙粒子没有失速，所以没有惯性，也就没有质量。当它们组成物质粒子以后形成失速，才有了惯性，于是有了质量，也就有克服惯性的应力带，说明应力带是惯性的标志，惯性是质量的来源，质量是狭义物质的标志。宇宙粒子和狭义物质统称为广义物质。一般我们说的物质是指狭义物质。显然，在原速球面上形成应力带的粒子就是物质粒子。

    那么，宏观物体的惯性又来自哪里呢？

    原来，力源自于物体周围原速球面的应力系统，它是一个物体对另一个物体造成速度递变的终极原因。惯性就源自于环绕物体周围的原速球面应力系统定态，简称应力定态。确切地说，源自于物体速度递变导致原速球面对该物体原来的应力组合定态的改变。任何物体都是被矫正的失速物体。为了矫正物体的失速，所有物体，无论大小、种类、位置及状态，在其周围都具有自己相应的原速球面应力定态。这种应力定态实质上是物体宏观应力带与微观应力带的平衡状态。在这种状态下，任何物体都具有独立的原速球面应力系统构造模式。比如一个星球、一座山峰、一辆汽车、一个铅球，无论它存在的方式是在相对运动中还是相对静止中，都具有相应的原速球面应力构造定态环绕在其周围。这种原速球面应力定态提供了矫正该物体失速值的驱动动力，维系着该物体必须的速度补偿。但是，随着物体运动状态的改变，其原有球面的应力定态也会改变。这种改变物体原有应力定态需要被施加力的性质就是宏观物体的惯性。

运动物体还由于受到相邻的其他物体的应力带影响而形成联动，使得自然界一切物体都具备自己独有而相对稳定的运动模式，从而在宏观空间形成独有而稳定的应力模式。例如你要改变一个物体原来的状态而移动这个物体，就意味着该物体的原有应力模式受到破坏，打破了宏观应力带与微观应力带之间的平衡。第一种情况是它的宏观速度加快（减慢）而同时微观速度减慢（加快），其实质是物体宏观速度与微观速度进行调节，使物体遵守宇宙原速；第二种情况是物体发生宏观形变，微观空间也发生内能（温度）的改变，其实质是物体微观空间的变化导致其宏观空间的形变；这两种情况都会导致物体应力系统重组：当物体的宏观应力带发生改变时，它的微观应力带也发生相应的改变，反之亦然。物体应力是一种潜在的力（隐力），如果你要改变它，就必须对它施加一个力（显力），使它产生“应力系统重组”，这个“应力系统重组”就是物体惯性的体现。显然，上述两种情况都是惯性现象。值得注意的是，在你给物体施加力的同时，物体也给你一个反作用力，这时你本身也要进行“应力系统重组”，你改变了物体的惯性，你的惯性也被物体改变。这种物体对物体施加力而导致双方都改变应力定态的现象，其实质就是双方应力带的互相影响。这就是对一个物体施加力的机理。

    物体应力定态的改变导致其内能和空间的变化，即物体在微观空间、宏观空间位置的移动或者宏观形状的改变。比如工人从墙上拆下一块砖头，就是改变了墙的应力定态，因而改变了它的形状，而被拆下的砖头也因改变了应力定态而改变了运动状态。由于物体具有各自不同的结构，导致应力定态各不相同，当然其内隐速度也各不相同，而应力定态还会随施加力变化，因此形成了自然界的凹凸不平和物体形状的千变万化现象。