新原理:第四卷——力的新概念

第一章力的个体化和能量的假定转换

1.能量的转换

在今天,没有人不知道——第一批通过摩擦两块木头而成功地获得火的野蛮人可能怀疑过这样一个事实——用一种特定形式的能量可以产生其他形式的能量。然而,力的等效理论及其转换只是在发现能量守恒的时候才被清晰地表述出来。

现在最基本的教科书都教导说,自然界所有的力都是可以相互转换的,而且只是单一实体的转换,即:能量。

庞加莱在《物理学的进化》一书中总结了现有的观点:-

“19世纪末的物理学家认为,在所有的物理现象中,都存在着由各种能量平衡的显灵和消失。但是,我们很自然地认为,这些等价的显现和消失是对应于转化,而不是同时的创造和毁灭。因此,我们把能量表现为各种不同的形式——机械能、电能、热能和化学能——它们可以由一种形式转变为另一种形式,但其量值始终保持不变。”

这一理论的起源很容易理解,但当我们深入研究时,我们既没有发现它的必要性,也没有发现它的正确性。对它有利的唯一说法是,它逃脱了实验的考验。可以肯定的是,各种形式的能量似乎在自我转换,或者更好地说,任何形式的能量都可以产生其他形式的能量。但这些只是表面上的转变,就像把钱变成商品一样。五法郎一件,我们可以得到一米丝绸;但是没有人会想到铸造硬币的银会变成丝绸。然而,当我们确信一根树脂棒与一条法兰绒的摩擦已经转化为热和电时,我们就承认了类似的转化。现代的能量等价理论和能量转换理论似乎确实只是一种错觉,因为为了测量它们,我们选择了相同的单位,即功的单位是千克米或卡路里。

在最不同的形式下,能量被简单地定义为等同于一定量的机械功,在现代物理学家看来,能量和功一直是同义词,尽管它们实际上是截然不同的东西。如果我们把自己局限于衡量每一匹马、一个黑人和一个白人所能生产的公斤数,那么我们对它们的相对价值就会有很差的认识。仅仅通过测量事物的数量要素之一,我们很难了解事物。当我们无法得到其他的指示时,我们确实必须满足于这些指示;但在这种情况下,我们必须承认我们知识的不足。

运动、电、热等等,显然是非常不同的东西,因此,人们很自然地会说,不同形式的能量由于太不相同而不能相互转化为另一种能量,但同样的结果可能来自不同的原因。电动机是由各种不同的动力驱动的,如蒸汽、电、体力或风,尽管它们产生相同的效果,但它们彼此并不相似。当运动或任何一种力产生热时,除了我们用不同的方法得到产生热的分子平衡的变化之外,这还意味着什么呢?像运动转化为电或光这样的转化,肯定比简单物体的转化——例如,把铅转化为金——更不可思议。

我不想再详述这一理论了,因为它与当今的教诲并不相符。如果不是偶然的机会把奥斯特瓦尔德教授的回忆录带到我的眼前,我甚至会认为,阐述它是没有用的,他从其他途径得出了与我相同的结论。他的原话是:-

“众所周知,从汉密尔顿时代起,我们就把两种物理大小区分开来——标量和矢量。这两种量在性质上有本质的不同,一个不能用另一个来表示。我相信存在着更多不同种类的量,我相信我有理由承认,不同形式的能量都以具有这种个体性的量为特征。只要证实这一点,那么,迄今为止,力学还不能给出自然的完整形象这一事实,就会显得是必然的了。对于科学来说,这样一个概念就像那个时代的化学元素的个性概念一样珍贵,而现代机械理论的专家们,声称把所有形式的能量都转化为机械能,就像那些试图把铅变成金子的炼金术士一样,不会做出有用的工作。在这种劳动过程中,各种各样的发现,既有趣又出乎意料,这与这些顽固的淘金者往往富有成效的活动只是一个相似之处。”

2.能量以何种形式存在于物质中

在我的上一部作品中,我已经研究过这个问题,我得出的结论是,物质所表现出来的能量是其元素运动的结果。一定是由于它们的速度之快,物质才能在很小的体积中包含非常大的能量。众所周知,在水的分解过程中释放出1克氢所产生的电力相当于96000库仑,也就是说,每小时输出近27安培。

似乎化学家们并没有从这种角度来考虑能量的表现形式,而物质可能是能量的基础。尽管他们谨慎地肯定能量绝不是任何物质,但他们完全把它当作一种被身体吸收和恢复的液体,就像海绵吸收液体并在被挤压时释放出来一样。事实上,他们不断地谈论热是由一种组合吸收或放出的,而所有的热化学都是建立在对这些吸收和释放的测量上的。事实上,在转化过程中,身体根本不吸收任何物质。当我们被告知一个物体吸收热量来改变自身时,这仅仅意味着为了迫使它的元素改变它们的平衡,它们必须消耗能量。当它们回到初始平衡时,这种能量就会恢复,就像弹簧释放一定量的功时产生的能量,等于压缩时消耗的功一样。

这个弹簧的图像,虽然可能很粗糙,但使我们清楚地了解,化合物在转化过程中对热的吸收或释放只是平衡变化后的能量位移。很容易看出,弹簧释放时所产生的力与使它转动所消耗的力相等。整个热化学科学和能量守恒原理都可以参照这一基本事实。碳的燃烧——也就是说,它与氧气结合——产生一定量的热量,为我们提供了一种应该能够吸收能量并将其保留下来的物质。关于煤,化学家告诉我们,“燃烧的热量代表储存的太阳能”。看来煤储存热量就像水库储存水一样。

事实上,它在形成过程中没有储存任何东西;但是,我们是一个对空气中的氧气有很强亲和力的物体,当与氧气结合时,我们产生了一种平衡,这种平衡伴随着大量的热释放,我们利用后者产生水蒸气,水蒸气的弹性力使蒸汽机的活塞运动起来。如果空气中只含有氮而不是氧,煤就永远不会被认为是能量的宝库了。事实上,它所含的铝不比自然界中其他物质(如铝和镁)多。这些金属,如果还没有进行某种组合,就会通过与氧结合而产生与碳氧化所产生的一样可利用的热。

读者如果记得我的原子内能量理论,即所有原子都是一个巨大的能量贮存器,毫无疑问,他会反对说,除了任何组合之外,任何物体都是力的贮存器。但是到目前为止,这些力量还没有发挥出来。化学和商业只承认分子反应,而不承认原子内反应。因此,它们是我们在前面的评论中必须处理的唯一问题。

第二章-物质平衡的变化和乙醚作为力的起源

1.作为能量发电机的水平变化

物理学家测量力和能量,但不定义它们。对他们来说,力只是运动的原因,他们通过它产生的加速度来评估它的大小。当力使施力点的位移超过一定长度时,它就作了一定的功。机械功是测量各种形式能量的单位,结果最终与原因混淆了,对许多物理学家来说,功和能量已经变成了前面说过的同义词。力是宇宙中不可约元素的一部分。我们不能像时间和空间那样与任何事物相比较,所以我们无法定义它们。在这里,我们只想提出它们表现的一般情况。

自然界所有的力都是由以太或物质的平衡扰动产生的,当扰动的平衡恢复时,它们就消失了。例如,光随着以太的振动而生,随着以太的振动而终止。

两个带热、带电、带运动的物体,无论它们的大小有多大,都不能相互作用而产生能量,除非它们所携带的元素处于不平衡状态。这种平衡的缺陷产生了所谓的张力,或者说势能。在热中,张力用温度差来表示;在电学中,由电动势;在运动能量中,由速度表示;在重力、下落等方面。

这种平衡的打破激发了某种能量的流动。这个过程从张力最高的点开始,向张力最低的点开始,一直持续到重新建立平衡,也就是说,直到两个物体之间的水平相等为止。因此,我们可以把从较高能级流向较低能级的液体看作能量的产生者;热量:从热的物体传递到冷的物体的热量;电流从高电势的物体流向低电势的物体;从一个有速度的物体传送到另一个速度较小的物体的运动。因此,能量取决于在场物体的状态。只有当它们处于非平衡状态时才会有交换也就是说,当它们具有不同的张力时。其中一个物体失去了一些东西,它让位于另一个物体,直到它们的张力相等。为了使它们产生新的能量,就必须把它们放在与它们不平衡的第三个物体面前。

一般说来,在这种交换过程中,物质相互让步的东西就是运动的形式。所有的能量模式都是通过这些运动来了解和测量的。

根据平衡的扰动所表现的介质和它们的形式,它们被称为热、电、光等等。

产生力的平衡扰动本身就是其他扰动的结果。它们跟随在另一个力上,因为这就是为什么一种力只是以另一种力为代价而出现,而另一种力同时又被扬弃了。

以这些事实为出发点,我们可以用下列方式阐述能量守恒的原理。在一个封闭系统中,平衡不可能被破坏而不被另一种等价的平衡形式所取代。这些事情发生的时候,就好像宇宙的所有元素都以这样一种方式相互关联,从而构成了一种清晰的系统。然而,没有任何东西表明宇宙是一个封闭的系统,而且能量在转换时总是退化的——也就是说,变得越来越不可利用——这一事实似乎表明,我们假定的清晰系统的弹簧不能在不失去一些东西的情况下工作。

把平衡的扰动作为能量的起源这一基本概念,可以用几个例子来证明。让我们把两个装满水的容器放在同一层,用一根管子连接起来。在平衡状态下,它们不能产生任何能量。把一个容器放在另一个容器上面,它们的平衡立即被打破,一部分液体从较高的容器流到较低的容器,直到重新建立平衡。在这种中断期间,而且只有在这种中断持续的时候,水才能够做功——例如,提起一个活塞。

对于热、电或其他任何能量都是一样的。两个物体加热到相同的温度,就代表在同一水平面上的两个贮水池,或在天平上的两个相等的重量,因此就没有能量的表现。相反,如果一个物体的温度低于另一个物体的温度,平衡就会受到干扰,能量就会产生,直到两个物体达到相同的热量水平。

这和电是一样的。如果不中断平衡,就不可能产生电能。不管我们用多少电给一个物体充电,如果它与另一个物体具有相同的电势,也就是说,在相同的电水平上,它就不会产生能量。

我们的测量仪器——温度计、检流计、压力计等等,只是表示存在于某一能量源和作为参照点的任意零点之间的能量水平差,我们称之为温度、压力、电压等等。如果温度计的灯泡处于被测源的温度——也就是说,与它保持平衡——显然,水银柱将保持不动。电压表测量的同样是电源和它本身之间的电平差。我们的仪器就像我们的感官一样,只对差异敏感。

因此,如果没有物质乙醚水平的改变,就不可能有能量的表现。如果太阳的整个质量有6000度的均匀温度,并且在它里面存在着能够承受这种热量的生物,那么对他们来说,这就不是能量。由于没有冷的物体,它们就不能产生热量,这是产生热能所必不可少的条件。

现在让我们假设,这些想象出来的生物不是在6000度的统一温度下生活,而是在零度的统一温度下生活在冰的世界里,但是在更冷的一个角落里有无限的液态空气。与那些陷入6000度介质的人相反,他们会在周围的冰块中发现相当大的能量来源。实际上,如果把它们以180度的温度投入液态空气中,它们的温度就会发生相当大的变化。冰与液态空气是一种非常热的物体,一旦接触到它,后者就会立即沸腾,它的蒸汽就可以用来开动马达。因此,那个世界的居民会用冰块代替我们蒸汽机的煤,他们会认为,这当然比我们认为煤是能量的储存物更有道理。

有了这些冰和液态空气,它们就很容易产生最高温度。事实上,蒸汽的张力可以用来驱动发电机,通过发电机可以获得能产生足以熔化和挥发所有金属的温度的电流。

刚才所说的关于能量产生条件的平衡中断,适用于所有形式的能量,包括运动物体所拥有的能量。它只能产生于具有不同张力的物体的相遇,也就是说,不同速度的物体的相遇,因此这些物体不能达到平衡。如果猎人的子弹杀死了在他面前飞行的动物,那是因为两者的速度不同。如果两者相等,子弹显然不会起作用。速度等式使得动能的表示不可能。

尽管火车头质量很大,但对以同样速度在它前面盘旋的苍蝇却无能为力。具有动能的质量对它们相遇的物体的作用,完全是由于物质的惯性造成的,这种惯性使物质不能立即采取作用于它的元素的速度。如果物体不具有惯性,也就是说,不具有运动的阻力,物体就会简单地接受撞击它们的质量的速度,而不会被质量所摧毁。

动能,因此,归根到底,代表了从一个物体到另一个物体的运动。此外,热能也是如此。它表现为分子从受热物体向冷物体元素的运动,这些运动的速度较小。它始终是一种运动,它的传播是为了使自己与另一种运动相等,并与它保持平衡。

在我为了解释能量的起源而调用的平衡扰动中,量的概念并没有进入。处于运动状态的物体所拥有的热、电、运动或重力的量无关紧要。只有当它们所携带的运动、电或热具有不同的张力时,它们才会相互作用。不管把1公斤还是100公斤放在天平的两个平底锅里,只要两个重量之间没有差别,它就会保持不动。能量的所有表现形式都服从同一定律。我再说一遍,在彼此存在的物体之间,只有当它们处于不同的张力时,它们才能相互产生某种东西。

张力的差异,也就是说平衡的差异,是一切能量产生的首要条件,但是这种能量的大小,显然是由张力差异所引起的质量所决定的。很明显,100公斤的重量从100米的高度坠落比1公斤的重量从同样的高度坠落产生更多的能量。因此,能量的大小必然由两个因素——量和张力——的乘积来表示。张力代表水平的差异。无论应用于非常大的质量还是非常小的质量,它都是能量产生的基本条件。

最后,我们看到,所有形式的能量都是由于几个量——重量、热、电或速度——之间的平衡中断而产生的短暂效应。因此,把能量说成是一种具有与物质类似的真实存在的实体是完全错误的。刚才提出的考虑允许我们设想这样一个世界:物理学家接受热力学的第二原理,但拒绝第一原理,即能量守恒原理。让我们假设有一个温度不变的宇宙,已知的唯一能量来源是来自山顶上巨大湖泊的瀑布,地球上不同地区的人有时会遇到这样的湖泊。从事这项工作的有学问的人无疑很快就会发现把这些瀑布的能量转化为热、光和电的可能性,但他们也会通过实验证明,如果没有巨大的泄漏,他们就不能用水流产生的力使水恢复到原来的水平。这样,他们就会相信,能量是一种会被耗尽和丢失的东西,当所有湖泊的水都流到平原上时,他们世界的能量就会耗尽。

2.被称为能量的实体是由哪些元素组成的

前面的评论可能会遭到反对,不是因为一件事物不产生任何效果,它就不存在。用线托着的重物仍然是重物。没有作用的热仍然是热;一个力被另一个力的作用所废止,并不因此而失去它的存在。但是,当我们反思热、引力、电等现象时,我们就会认识到,它们只是作为平衡的扰动而被认识和测量的,除了这些扰动之外,我们的感官和仪器无法证实它们的存在。热通过下落产生动能;但是不改变其高度的热量并不比固定在屋顶上的瓦片更多的能量。毫无疑问,太阳使我们温暖,在那里我们看到了一种似乎是完全独立的、有自己存在的能量。然而,所有产生的能量仅仅是由于温度的差异,也就是说,平衡的温度差异,温度差异是由使我们温暖的恒星发出的射线和接收它们的物体之间的热量效应。让任何一个具有与自身相同热量的物体随你所愿地靠近太阳,就不会有我们所说的热量交换。

此外,物理学家们的争论就好像他们承认了这一切一样。他们充分意识到,必须有水平的改变来影响工作,当水平的改变停止时,就不能显示任何工作。但是,由于有可能在能级发生新的变化时产生一种能量流,他们断言,这种未表现出来的能量存在于一种势能状态中。

所有这些关于势能、不可用的能、退化的能等等的概念,都是一种观念混乱的结果。按照这种观念,能量是一种物质,它的存在和物质的存在一样真实。这个看不见的实体,事物的秘密移动者,被认为通过不断地改变自己,不断地在宇宙中循环。此外,当物质被认为是惰性元素的集合体时,这个假设是必要的,这些惰性元素只能恢复它所接收到的能量,而不能创造任何能量。要使它活跃起来,确实需要某种东西,也就是构成能量的东西。

如果这个神秘的实体在那个必须为惰性物质的活跃想象一个更高级的原因的时代是必要的,那么它的存在在今天是没有目的的。与其想象一种无法解释的力量永远在世界上循环而永不枯竭,我说:-

在事物的起源,在其元素运动的形式下,有一种巨大而有限的能量凝结在物质中。在这个集中的阶段之后,是一段积累能量的消耗时期,太阳和类似的恒星现在已经进入了这个阶段。原子的解体是现在所利用的一切自然力的起源。这些原子构成了一个巨大的储存库,但这个储存库必然会耗尽自己。那么我们所谓的能量就会像物质一样永远消失。

通过这样的推理,我们只诉诸于可以想象的现象。我们的解释使我们可以简单地说明,在物质形成的时候,它所储存的力是有限的,当物质最后解体时,这些力产生的只是暂时存在的不同的能量。这是非常简单的,然而,被认为是不朽的实体,被称为能量是完全不可理解的。科学并没有把神从他们古老的帝国中赶出去,代之以比他们更难以理解的形而上的过程。

第三章-宇宙的演化-物质和宇宙力的起源

1.物质的起源

事物的起源和终结是宇宙的两大奥秘,这两大奥秘使宗教、哲学和科学花费了最多的冥想和思考。由于这些谜题似乎深不可测,许多思想家对它们敬而远之。但是人类的头脑从来没有屈服于无知。当它被拒绝解释的时候,它就发明了嵌合体,而这些嵌合体很快就成为它的主人。

科学还没有点燃能够照亮笼罩着我们的过去和遮蔽着未来的黑暗的火炬。然而,它却能把一些光束投射到这深沉的夜晚。

如果一切事物都源于以太,然后又回到以太,那么我们就不得不首先探究这样一个非物质的物质是如何把自己转变成沉重而刚硬的物体的,比如一块石头或一块金属。

我所提出的关于物质结构的观点,使我们能够在某种程度上理解这一点,并由此推导出下列理论

物体是由原子的集合构成的,每个原子都是由旋转粒子的聚集组成的,可能是由乙醚的漩涡形成的。由于它们的速度,这些粒子具有巨大的动能。根据它们的平衡被打乱的方式,它们产生不同的力——热、光、电等等。

很可能,物质之所以具有刚性,仅仅是因为它的元素旋转运动迅速,如果这种运动停止,它就会立即消失在以太中,不留一丝痕迹。气体漩涡受到与阴极射线旋转速度相当的快速旋转的刺激,很可能会变得像钢铁一样坚硬。这个实验是不可能实现的,但是我们可以想象它的结果,因为流体在高速作用下具有相当大的刚性。

在水力发电厂所做的实验表明,直径只有两厘米的液体柱,穿过500米高的管子,用军刀猛烈地一击是刺不破的。当手臂到达液体表面时,就像被一堵墙挡住了一样。目睹了这个实验的伯纳德·布伦伯斯教授相信,如果液体柱的速度足够快,炮弹就不会穿过它。几厘米厚的水层,在足够的速度作用下,就像铁甲上的钢板一样,是炮弹无法穿透的。

如果我们把上面的水柱看成一个旋涡环的形式,我们就可以得到物质粒子的形象,并可以解释它的刚性。

这使我们能够理解,当非物质的以太被足够的速度转化为小漩涡环时,它是如何变得非常物质的。我们还可以理解,如果这些旋转运动停止,物质将立即消失,回到以太中。

物质似乎给我们一种稳定和静止的印象,但物质之所以存在,只是由于它的粒子旋转运动的快速性。物质是速度,由于受速度作用的物质也是能量,所以物质可以被认为是能量的一种特殊形式。

速度是物质存在的基本条件,我们可以说,当以太的旋涡环由于其不断增加的凝结而获得了足以使它们具有刚性的速度时,物质的最后一个条件就诞生了。当物质的元素速度减慢时,物质就会老化。一旦它的粒子失去运动,它就会停止存在。

因此,我们就得到了第一个基本概念:一种物质的粒子,无论我们把它们想象得多么微小,都可以仅凭它们的速度这一事实,就获得很大的刚性而转化为物质。现在让我们来研究一下,如何利用以太粒子和速度这两种元素来理解宇宙的起源。

2.太阳系的形成

我们知道,关于世界起源的第一个科学理论是由康德提出,拉普拉斯发展的。根据最后一种说法,我们的太阳系和它的行星随从一定来自于一个原始星云,类似于在太空中观察到的星云。在引力的作用下,也就是原始力的作用下,它聚集在一起,形成了一个旋转运动的中心球体,它的粒子在不断的引力作用下越来越靠得更近。

由于它的旋转速度越来越快,随着它的凝结,太阳的第一个核变得扁平,在某个时刻,有离心力环从它分离出来,类似于现有的圆形土星。

这些环继续它们的旋转运动,最后,仍然受到离心力的影响,破裂成碎片。从这些碎片投射到太空中,围绕太阳旋转的行星诞生了。它们一开始是白炽的,但由于体积小,冷却得比较快,最后才有生命居住。

拉普拉斯在这颗冷却的行星上停止了他的研究,他没有忙着研究构成它的元素,也没有忙着研究可能进入其他太阳系结构的元素。

现在,我们可以更进一步,把宇宙诞生和形成的规律应用到原子上。

现在人们已经承认,原子是由无数粒子以光速围绕一个或几个质量旋转而形成的。因此,原子可以被比作一个被它的随从行星包围着的太阳。它的小尺寸并不妨碍这样的比较。在无边无际的宇宙中,极小与极大并没有明显的区别。足够小的生物会认为由原子元素组成的行星系很重要,就像天文学上观测到的巨大恒星对我们一样重要。

在研究世界演化的过程中,如上文所述,今天很容易超越拉普拉斯。在他那个时代,没有人会怀疑光谱分析能弄清太阳的成分,并在其中揭示出与我们地球上相同的元素——这是地球元素来源于太阳元素的明显证据。

此外,光谱分析还使我们能够追踪构成不同世界的元素的起源。恒星光谱在红色和紫外线区域的变化表明了它们的温度,从而表明了它们的相对年龄;而其他的光谱射线则表明了它们的成分。这样,我们就确定了在恒星中出现的天体,其温度随演化的不同阶段而变化。在最年轻的恒星里,也就是最热的恒星里,除了少量气体(主要是氢气),几乎什么也不存在;然后,随着这些恒星变冷,依次出现了我们所知道的简单天体,从原子量最低的天体开始。

自从天文学学会了通过摄影来确定恒星的图像,它已经确定了它们的数量比以前想象的要多得多。据估计,天空中存在的发光恒星、行星和星云的数量超过4亿颗,当然,还不包括那些看不见的、因此不为人知的恒星。频谱分析表明,它们处于非常不同的进化阶段。它们的历史一定很漫长,因为地质学家估计我们的星球存在了几亿年。

在这些历史上未知的时代积累中,太空中居住的数百万颗恒星一定开始或结束了类似于我们地球现在所追求的进化周期。像我们这样有人居住的世界,覆盖着繁荣的城市,充满了科学和艺术的奇迹,一定是从永恒的黑夜中出现的,并且没有留下任何痕迹。这些形状模糊的苍白星云可能代表着即将消失在虚无之中或成为新宇宙核心的世界的最后遗迹。

在本章中简要指出的提升进化之后,世界如何经历下降进化的阶段?我们很快就会研究这个问题。

我们将特别记住,通过观察恒星所揭示的变化,指出了世界演化的一般进程。它总是被封闭在事物的致命循环中——出生、成长、衰落和死亡。

无论是世界的变化,还是生活在世界表面的生物的变化,这是个问题,缓慢永远是进化的规律。为了成功地形成具有人类所拥有的少量智力的生物,大自然使先于人类的动物形态经过数千个世纪的进化。她的转变只能以非常缓慢的努力为代价。她不能像早期传说中的神那样在七天内创造一个世界。如果有强大的神在某个遥远的地区统治,他们也不是至高无上的神,因为时间支配着他们,没有时间他们什么也做不了。

3.分子和原子内能量

为了避免接下来发生的一切混乱,我们必须首先清楚地将分子能量与原子内能量分开。这些可能是他们之间的密切关系。

分子能量是迄今为止科学所知的唯一能量。它们产生内聚力、亲和力以及化学组合和分解。原子内部能量的表现有时伴随它们,如白炽现象,但它们以前逃避了所有的研究。

热力学和热化学的定律只适用于分子能量。他们总是回到这个问题上来:一个物质实体只能释放出它最初接收到的能量。

在所有化学和工业操作中所表现出来的力只是能量的恢复或位移;并且可以设想,在这种条件下,后一种物质的量是不变的。这些操作与将另一个水库中含有一定数量的水引入各种形状的水库所产生的操作是相同的。这种替换自然不会改变液体的重量。

因此,科学只研究了那些能给物体充电的分子内能量。这项研究使物质被认为与能量完全不同,只是作为能量的支持。当物质被加热或通电时,确实可以吸收能量;但它后来又把借来的能量恢复过来,就像海绵把吸收的水恢复过来一样,而不增加它的数量。

由于物质只是能量的支撑,所以我们似乎完全有理由在物质和能量之间建立一种深远的、在人们看来是不可简化的区别。

4.原子能是宇宙力的来源

读过我上一部作品的读者都知道,我是如何试图消除这种巨大的二分法的,因为我告诉他们,物质不仅能够恢复它从外界借来的能量,相反,它是一个巨大的力量宝库。它本身只是能量的一种特殊形式,其特点是它的相对固定性和它的量大而体积小的集中。1克任何物质所积累的能量相当于30亿公斤煤。最后,我证明了这种原子内部的能量是太阳热的来源,是电的来源,也是宇宙中大多数力的来源。

此外,原子内部的能量非常稳定,否则世界早就消失了。它是如此黑暗,以至于化学家们认为被称为物质的能量的聚集是绝对不可摧毁的。我们现在已经学会了解离物质,但只学会了极微弱的量。然而,希望未来的科学能找到更彻底地分解它的方法。届时,它将拥有巨大的力量来源。在我以前的工作中,我已经证明,通过人工手段,非常稳定的物体(以表面换表面)可以比自发分解的物质(如铀)具有40倍的放射性。

对原子内部能量的研究现在才刚刚开始,它使我们能够进入一个全新的世界,在那里古老的化学和物理定律不再适用。这些差异中最重要的一个是:-

在处理原子内部的能量时,我们只能从一个孤立的物质系统中获得最多相等的能量,而绝不能超过最初提供给它的能量。在原子内部能量的表现中,我们观察到的正好相反。物质能够自发地释放大量的能量,或者不需要外界的任何帮助,就像在铀和镭这样的高放射性物体中所看到的那样,或者在像光线这样微弱的影响下。因此,我们可以用非常微小的能量产生非常大的能量,这与以前认为不可摧毁的原理是相反的。

在我以前的工作中,当我寻找太阳热量和夜间恒星白炽的原因时,我表明,原子内部的能量大于存在于冷却的球体上的能量,应该足以维持这些恒星的温度。随后,我研究了电机的孤立极点的发射特性,证明了它们与放射性体解离产物的同一性。因此,电可以被认为是原子内能量的表现形式之一。正因为如此,它在自然现象中所起的作用,在几年前还完全没有引起我的怀疑,现在却在我看来完全占优势了。我们的太阳,在它所进入的世界阶段,只消耗它的原子在早期集中阶段所积累的能量。

这种在事物开始时物质中积累的原子内能量的分离解释了宇宙力的起源。在我们太阳系混沌的遥远时代,星云呈现出一幅混乱的图像,以太慢慢凝结。以太的局部漩涡,可能形成物质的原始元素,随着它们旋转速度的增加而积累,我们注意到存在原子内的能量。成功地进入了集中阶段,随后又进入了分离阶段。我们的宇宙已经进入了一个新的周期,原子中缓慢积累的能量已经开始由于它的解离而解放自己。我们所使用的大部分能量都来自太阳的热量,这是这种分离的最重要的表现形式。

虽然原子内部能量的供应是巨大的,但它不是无限的,因此它的发射不可能永远持续下去。围绕恒星的行星冷却了,因为能量减少了。太阳本身也必须服从同样的法则。当它的原子内部能量消散后,它将不再照亮它周围的行星,地球将变得无法居住,除非科学发现了容易释放仍包含在物质中的巨大的原子内部能量的方法。但是,即使它在这方面取得成功,它也只会阻碍静止,因为原子内部能量的供应是有限的。

因此,太阳,地球上大部分能量的产生者,只是消耗了物质中缓慢积累的力量,当时在以太的原始云中,原子储存了它们总有一天要恢复的能量。

这种原子内部的能量——太阳热、电和宇宙中大部分力的来源——是如何被分解和丢失的呢?我们将重新审视这一点。

第四章-能量的消失和我们宇宙的终结

1.《能量的旧时代与力量的消失》

我们刚才已经看到,原子内部的能量是有限的,它的大小是一天天地递减的。怎么会丢失呢?在我的上一部作品中已经讨论过这个问题,我将只总结我已经解释过的内容。

说物质如何最终消失,就是在解释力如何消失,因为物质是一种特殊形式的能量,与其他能量的区别仅仅在于它的相对固定性和它在一个非常微弱的体积中的高度集中。

我已经指出,物质分离的最恒定的产物之一是所谓的电粒子,根据最近的研究,它被剥夺了所有的物质支撑,被认为仅仅是由一个旋涡状的乙醚环构成的。

前面所描述的实验已经表明,这些粒子发射出力线,并且总是伴随着以太的各种振动,这些振动被称为赫兹波、辐射热、可见光、不可见的紫外线等等。对我们来说,这些振动代表了原子元素的消失阶段,以及它们所代表的能量。

以太的漩涡环和它们产生的能量怎么会失去它们的个性,消失在以太中呢?问题可以归结为:在流体中形成的漩涡如何通过引起振动而消失在流体中?

用这种形式来表述,问题的解是相当简单的。事实上,很容易看出,一个以液体为代价而产生的漩涡,当它的平衡受到干扰时,尽管它具有理论上的刚性,但它是如何消失的,因为它所包含的能量以卷入它的介质振动的形式辐射出去。例如,一个由液体旋转形成的水柱就是这样消失在海洋里的。

毫无疑问,以同样的方式,构成原子元素的以太旋转也可以转化为以太的振动。这些最后阶段代表了物质非物质化的最后阶段,以及物质最终消失之前转化为能量的最后阶段。

因此,当原子以发光的热量或其他振动的形式辐射出它们的全部能量时,它们就会由于这些辐射随它们的解离而返回到它们所来自的原始以太。物质和能量又回到了虚无,就像波浪回到了海洋。

能量守恒假设的捍卫者显然会对上述问题作出回答:根据假设,能量是不可摧毁的,因为它消失在以太中,所以它并没有消失,而是保持在势能状态,淹没在无边无际的空间中。如此看来,能量守恒理论显然只是一种无法证实的概念,特别是由于我们希望相信宇宙中存在着某种不朽的东西而产生的。我们不愿承认自己只是无限中的一闪,我们梦想着一种永远持续的运动。

但是,即使按照前面的假设,能量以这样或那样的形式继续在空间中循环,然而,从我们的宇宙球体中抛出,它将不再是宇宙的一部分,宇宙的能量将以这样或那样的方式消失。正是在这一点上,这是更基本的,我们限制了我们的论证。

乍一看似乎不太容易理解,一个随着冷却而变得越来越稳定的世界,可能会变得如此不稳定,以至于后来完全分离。为了解释这一现象,我们将探究天文观测是否不允许我们目睹这种分离。

我们知道,运动中的物体,如陀螺或自行车,当其旋转速度下降到某一极限以下时,其稳定性就不可能存在。一旦达到这个极限,它就会失去稳定性,掉到地上。J.J.汤姆森教授甚至用这种方式解释放射性,他指出,当组成原子的元素的旋转速度下降到某一极限以下时,它们就会变得不稳定,并趋向于失去平衡。这将导致分离的开始,它们的势能降低,它们的动能相应增加,足以将原子内部解体的产物发射到空间中。

我们不应忘记,原子是一个巨大的能量宝库,正因如此,它可与爆炸体相媲美。只要它们的内部平衡不被打乱,它们就会保持惰性。因此,一旦某种原因或其他原因改变了这些,它们就会爆炸,把周围的一切都打碎,然后把自己炸成碎片。

因此,由于原子内部能量的一部分减少而老化的原子逐渐失去稳定性。然后会有这样一个时刻,当这种稳定性非常弱时,物质会以一种或快或快的爆炸方式消失。镭族的体提供了这种现象的一个图像——一个相当模糊的图像,然而,因为这个体的原子只达到了一个不稳定的时期,这时解离相当缓慢。它可能先于另一个更快速的能够产生最后爆炸的分离期。像镭、钍这样的物体无疑代表了一种年老的状态,所有的物体总有一天都会达到这种状态,而且它们已经开始在我们的宇宙中显现出来,因为所有的物质都有轻微的放射性。只要解离的范围相当普遍,而且相当迅速,就足以在这个世界上发生爆炸。

这些理论考虑在恒星的突然出现和消失中找到了坚实的支持。产生它们的世界的爆炸也许向我们揭示了宇宙在变老时是如何灭亡的。

由于天文观测显示了这些相对快速的毁灭,我们可能会问自己,宇宙在经历了很长一段时间的老化之后,突然爆炸所造成的终结,是否不代表它最普遍的结局。这些突然的湮灭表现为一颗白炽星在天空中突然出现的幽灵,有时在几天内就会变淡并消失,通常没有留下任何痕迹,或者最多是一个暗淡的星云。

当这颗新恒星第一次出现时,它的光谱起初与太阳的光谱相似,证明它含有与我们太阳系类似的金属。然后,在很短的时间内,光谱发生了变化,最终变成了行星状星云的光谱——也就是说,它只包含一些简单元素的射线,其中一些是未知的。因此,很明显,临时恒星的原子已经迅速而深刻地转变了。这种向下的演化与恒星向上的演化相反。当它们很热时,它们包含一些简单的元素,随着它们继续冷却,这些元素会变得越来越复杂,数量越来越多。

这些短暂的恒星无疑是由于一个世界的突然爆炸和原子的解体而产生的,它们并不罕见。几乎每年都有一些人被直接观察到,或者通过研究照相底片观察到。其中最引人注目的是最近在英仙座观测到的一颗。几天后,它的亮度达到了天空中最灿烂的星星;但24小时后,它开始变白,它的光谱慢慢地发生了变化,变成了前面说过的行星状星云——我再说一遍,这是原子分离的明显证明。就在这种转变发生的时刻,长时间曝光的照片显示,恒星周围的星云团无疑是由原子分解产生的,它以光速迅速离开了恒星——也就是说,类似于放射性物体在分解时释放的贝塔粒子。这样,天文学家就能够亲历一个世界迅速毁灭的过程。

2.力量消失学说概要及反对意见讨论

本章和前一章所论述的世界的一般演化,包括了实验或观察的事实,我已努力用假设把它们联系起来。我将通过概括说明一个系统的不同进化阶段来总结这一叙述,这个系统与我们的系统类似,也与那些继续在苍穹中诞生和转变的系统相似。

3.一个世界的演化时期

(1)混沌阶段或能量诞生阶段——由引力作用或未知原因形成的云和以太。在它们的影响下,形成了不平等,从而产生了潜能的差异。乙醚凝结成分散的粒子,呈现出旋涡环的形式。起初它们被相当缓慢的运动所刺激,它们所含的能量非常少。

(2)星云或能量集中的阶段-以太的旋转加速了它们的运动。由此产生的吸引力使它们凝聚成核,即物质未来的胚芽。建立了质量的一般浓度。星云形成了,起初形状模糊,最后变成球形,最终成为太阳系的起源。随着这种质量的粒子按比例凝结,以太漩涡沉淀了它们的运动,聚集并形成原子核,由于它们旋转的速度越来越快,能量变得越来越饱和。

(3)恒星白炽或能量消耗阶段-这一阶段是太阳和类似恒星形成的阶段。通过不断的凝结,原子最终获得了一定量的原子内部能量,这些能量是它们所不能再包含的,因此它们以热、光或各种形式的电的形式辐射出去,热也许只是这些能量的第二种表现形式。球体的温度过高。未来的原子还不是个性化的。

(4)恒星制冷和物质个性化的开始阶段——由于其辐射的连续性,球体的温度变得更低,尽管它仍然是白炽的。原子的元素形成了新的平衡,并产生了各种简单的物体,这些物体随着恒星冷却的增加而按比例分化和繁殖。

(5)行星的阶段,或称为制冷阶段和原子内部能量的平衡阶段——行星被它们继续围绕太阳旋转的中心太阳的离心力分离,由于体积相对较小而变得较冷,最后达到足够低的温度,使其表面有可能存在生命。以物质形式积累的能量达到了一个稳定的平衡状态。固定取代了移动性。在未来很长一段时间里,这些世界都将适合人类居住。

(6)原子内部能量的最终解离和世界回归以太的阶段——在长时间保持自身平衡的同时,原子并没有停止轻微的辐射,由于这种辐射和随后元素旋转速度的降低,它们失去了一些稳定性。然后开始一段解体期,随着原子内元素稳定性的降低,解体期迅速增加。起初是进步的,后来变成瞬时的;在老年的某个时期,元素会回到它们来的地方。

在这个最终毁灭的时期之后,也许会有一个新的诞生和进化的周期,而这些毁灭和重新开始是无法用一个词来形容的,很可能是永恒的。

[(1)这使人想起尼采的“永恒的回归”;而且,这是一种不重要的假设,我早在那位作者之前就提出过,正如利希滕伯格教授在一本专门讨论哲学家学说的书中回忆的那样。]

以上是我在前一卷中所作的研究,可以用几句话来概括。我借用一位学者的这些话,他曾好心地分析过我的学说

“我们想象世界最初是由分散的以太原子构成的,这些原子在未知力量的作用下储存了能量。这种能量的一种形式是物质,它分解并以各种形式出现——电、热等等,从而把物质带回以太。“无被创造”意味着我们不能创造物质。' Everything is lost '意思是物质完全消失了,就像物质返回到以太中一样。因此,这个循环是完整的。世界历史上有两个阶段:1、能量以物质的形式凝结;2、这种能量的消耗”。

著名物理学家伯纳德·布伦内斯(M. Bernard Brunhes)在最近的回忆录中对世界起源时能量的集中以及在其存在的后续阶段能量的消耗这一概念提出了质疑。他的反对意见如下:-

“宇宙物质的集中和物质的分离是两种相互对立的现象,但它们具有一个共同的特征。两者都释放热量并对应于能量的退化。因此,可以肯定的是,如果产生了任何放射性物体,无论它储存了大量的储备能量,它都将有利于更大的能量退化……在似乎将它带回起点的转换结束时解离的物质将经历可用能量的一定损失”。

上述例外得到了卡诺原理的支持;但是,适用于进化的向下阶段的原则并不一定适用于其早期的向上阶段。

杰出的数学家麦克斯韦(Maxwell)已经用一个比我大胆得多的假设——因为它暗示了非常微妙的恶魔的存在——证明了卡诺原理是如何被违背的,事物的进程是如何被回溯的。我们必须等到我们对自然法则有了更好的了解之后,才能假定她还没有找到把凝结在原子里的力量从阴沉的虚空中带出来的方法。如果与我类似的假设被否定,我们必须回到一个造物主从他的意志中创造世界的假设——也就是说,从一个比我努力从中创造世界的基础更神秘的东西中创造世界。由于我们的无知,神已经从自然界中消失了,我们必须设法解释没有神的事物。显然,自地质时代开始以来,各种现象似乎总是按照热力学第二定律发展;但是,我再说一遍,这个规律是宇宙逐渐衰微的时期之一,而不是现在消耗的能量被压缩的时代之一——因为我们必须承认,我们的太阳系有一个开始,就像天文学所记录的所有类似系统的演变一样。同样有必要承认,能量的集中是首先形成的。此外,布伦什本人在他的回忆录中有一段话承认了这一点,这也是我能给他的最好的回答:-

“设想在目前的退化时期之前和之后可能会有可利用能源增加而不是减少的时期,这是没有道理的”。

此外,正如这位作者所指出的,玻尔兹曼在他关于气体理论的伟大著作中也得出了类似的结论。在他看来,世界朝着与目前的进化相反的方向前进,不再是绝对不可能的,而仅仅是一种非常微弱的可能性,尽管如此,这种可能性还是可以在时代的更替中实现的。

正是由于这些简短而不确定的概念,我们所能说的关于世界在无限时间内的演化的一切都缩小了。现在我们将离开这些神秘的地区,回到那些实验可以作为指导的地区。对光在金属碎片上的作用的研究是我研究的起点,它使我进入了非常不同的物理学领域。现在我将引导读者了解这些问题,并研究几个新问题。

作为我第一部分工作的一般结论,我将提出以下命题:-

能量不是坚不可摧的。它不断地被消耗,并且趋向于消失,就像代表它的一种形式的物质一样。