[原创]球绕流与大量子论

yetiaoxin

[watermark]三、球绕流与大量子论
描述三旋、描述球绕流、描述扭量，讨论它们的拟线性和非线性，先看一下静态的电动机的转子线圈或电枢绕组图像，再对比它们的动态，也许有启示。
1、电动机的转子也叫电枢----即直流电动机的转子又称电枢。电枢中按一定规律绕制和连接起来的线圈组叫电枢绕组，它是由一定数目的电枢线圈按一定的规律连接组成的。电枢绕组分直流电枢绕组和交流电枢绕组两大类。它们分别用于直流电机和交流电机。转子绕组的线圈，是用绝缘的圆形或矩形截面的导线绕成，分上下两层嵌放在电枢铁心槽内，上下层以及线圈与电枢铁心之间都要妥善地绝缘，并用槽楔压紧。大型电机电枢绕组的端部通常紧扎在绕组支架上。组成电枢绕组的线圈有单匝的，也有多匝的，每匝还可以由若干并联导线绕成。线圈嵌入槽内的部分称有效部分，伸出槽外的部分称做连接端部，简称端部。电枢绕组的作用是通过电流产生感应电动势和电磁转矩实现能量转换。
（1）王守义先生说，他在Naviar-Stokes方程和湍流基础上创新的“宇宙统一场方程”非线性思维，说明从最细小的虚粒子到整个大宇宙，从非生命到生命，从人体到人的意识，再到人类社会，直至宇宙外的宇宙，都将类似非线性系统论统筹下的数学物理模型---即流体力学中的涡管，类似我们日常生活中常见的涡旋，但我们所见到涡旋只是涡管的的一个断面。即所谓整体的涡管，并不是一个管子，并不是平常的薄壁管或厚壁管，而是一个流速不均匀的小流场。整个涡管可以是类球体也可以是类圈体；这里所谓的“体”，也不是整体或刚体，这就很难让人理解----人类的现有语言是很贫乏的，有些物理现象很难用现有语言表达清楚。反之，恕他直言，三旋理论和超弦理论、相对论等一样，都是在定常情况下，对流线状态的研究，因此，是一种“弱非线性”，其主要手段类似“常微分方程”，属于“系统论”，而不是“场论”。当然，在一阶线性（或拟线性）的情况下，偏微分方程和常微分方程可以互相转化，也就是说，在这种情况下，系统论和场论是等价的，但是，在完全非线性的情况下，即使是一阶偏微分方程和常微分方程，也不可能互相转化，也就是不能把系统论和场论混为一谈----湍流的生成是典型的完全非线性问题，是真正的“混沌”问题。现在人们所说的“混沌”，只是弱非线性的混沌，是系统论。在湍流的生成过程中，位势场，无旋层流，有旋层流和湍流可以互相转化，这就是整个宇宙的总运动状态，所以说，这四种能流状态是统一的。
（2）众所周知，直流电枢绕组分叠绕组、波绕组和蛙绕组3种，每个线圈的两个出线端连接到换向器的两个换向片上。①叠绕组：有单叠绕组和复叠绕组之分。单叠绕组是将同一磁极下相邻的线圈依次串联起来，构成一条并联支路，所以对应一个磁极就有一条并联支路。单叠绕组的基本特征是并联支路数等于磁极数。各条支路间通过电刷并联。单叠绕组线圈的换向器节距Ys=1。Ys>1者称复叠绕组。比较常用的是Ys=2的复叠绕组，又称双叠绕组。双叠绕组在一个磁极下有两条并联支路。②波绕组：有单波绕组和复波绕组。单波绕组的特点是将同极性下的所有线圈按一定规律全部串联起来，形成一条并联支路。所以整个电枢绕组只有两条并联支路。波绕组线圈的换向器节距式中P为磁极对数，k为换向片数；a为使Ys等于整数的正整数，它等于波绕组的并联支路对数。单波绕组的a＝1，而a=2的复波绕组称双波绕组，它可以看成是由两个单波绕组并联而成的复波绕组，故有4条并联支路。③蛙绕组：由适当配合的叠绕组和波绕组混合而成的一种直流电枢绕组。叠绕组和波绕组的线圈接在同一换向器上并联工作。由于其线圈组合的外形很像青蛙而得名。这种绕组因波绕组线圈和叠绕组线圈之间互相起着均压线作用，故无需另外加接均压线。
这里单纯的转子绕组多层、多极的线圈循环往复、交错，只类似于类圈体上转座子归属于的局部循环摆布。而我们只谈电动机不谈发电机，只谈转子不谈定子，是因为电动机一通电，好比喻转子类似三旋类圈体上有转座子的流动。其次，定子绕组和转子绕组一通电，两者综合作用所产生的磁场磁路饱和时，反应产生的磁场磁通扭歪发生的转子绕组物理中性线偏转，而使转子转动，这类似三旋类圈体上的面旋运动。这三者的自然运动，增加了球绕流与类圈体三旋的可比性。
（3）王德奎先生说，以上的例子有两个特征。其一，电枢绕组覆盖的整个的转子，可以看成一个类球体，也可以看成一个类圈体。在不通电，绕组电流等于零时，单纯看转子绕组，其叠绕组、波绕组和蛙绕组等3种形式的线圈不管多复杂，多层、多极的线圈绕组循环往复、交错，都只能归属于类圈体上转座子的局部循环。绕组电流不等于零时，把它们中的电流看成是转座子的连续运动，加上转子实际存在的面旋运动，从它们每一“点”的单独来看，似乎存在面旋、体旋、线旋都齐了，但从三旋的三种自旋的严格定义上看，它们还是以各层、各极的线圈绕组循环运动为主，所以电路、磁路、转子转动的面旋、体旋、线旋，细致分析仍都只归属于类圈体上转座子们的局部循环或“旋转”，不属于整个的转子的自旋。对于整个转子旋转时的情况，这些形式绕组的线圈形成的网络图像，已类似乱如麻的复杂，可以说是非线性的图像。因此，这对应某些情况，复杂的“非线性”仍可以归类为是局部的“线性”。
其二，没有人一开始会直接以转子动态中类似乱如麻复杂的非线性的电路、磁路和动量线路图，去分析电磁转矩与转子转速相互作用、吸收或放出机械功率等构成电磁能量与机械能量的相互转换基本功能的复杂非线性。类此，也许三旋理论和超弦理论、相对论等现代科学类似电机工程----因为如果把电动机的转子抽象成一个球绕流自旋体，把电枢绕组线圈静态的摆布抽象为三旋理论的面旋、体旋、线旋定义，这是一种相对静态的描述，所以说它是线性的也行，系统的也行，但一旦电枢绕组通上电流，一旦转子转动起来，这个“球绕流自旋体”的感应电动势、电磁转矩、能量转换等三种能流形成的线路图用“与流体力学进行的比拟”，肯定是非线性的----这是一种相对动态的描述。由此说明，把非线性看成是绝对的，多少都是以“动态”观“动态”，或以“动态”观“动态”描述“静态”。
2、以上是王守义先生曾委托王德奎先生，研究他的《宇宙统一场方程》电子文本后所做的讨论。王守义所做的研究是：完全Naviar-Stokes方程的湍流解，是对Naviar-Stokes方程组（包括可压缩气体状态）不作任何简化，直接由完整的Naviar-Stokes方程组（包括可压缩气体状态）所得的解，是偏微分方程的点值解，是流体质点的流速（向量）和压强（标量）的场函数，从而可以得到流体质点的梯度，旋度和散度。在定常情况下，可以得到它的流线（流速的等值线）的场分布，但在非定常情况下，只能得到流体质点的轨迹，得不到流线。这确实是以“动态”的抽象，描述“实在”的动态。
如果说，位势场，无旋层流，有旋层流和湍流等四种能流状态，是Naviar-Stokes方程的基本解，但决不是不是Naviar-Stokes方程的的生成元。这一点可以和上面类似直流电枢绕组线路图的“静态”和“动态”挂起钩来说明。王守义先生“实在”的“大宇宙统一场论”，之所以自认为不可能误入歧途，是因为这种绕开类似三旋理论或超弦理论、相对论等数学方程的另立“宇宙统一场方程”的非线性探索，无需微分几何，拓扑学等用的“奇点”、“光锥”类似的刀子，而想躲开这类现代科学所说的“困难”。这也是被我们很多人看好追求的“金光大道”。 王守义先生说，在这种不同“定解约束条件”下，从球量子会自然变为环量子。当然这中间有过渡，这就是混沌状态，这种状态对线性来说是不稳定的，是奇点，但对非线性来说，恰恰是稳定的。他不知“体旋”是不是绕点或线的实体（不一定是均匀实体）旋转---他理解的是，对超弦理论，都是点，线，面的常微分方程问题，尚涉及不到“体”；涉及到了“体”，是否变成了偏微分方程？他说他的长处是非线性偏微分方程的解法（包括近似解和解析解），但不是数学家，没法完善这些数学理论。这里可见他还没有把体旋和体态分清。
（1）那么Navier-Stokes方程到底有多深奥呢？ Navier-Stokes方程是不可压流体理论中最根本的非线性偏微分方程组。据介绍，在Navier-Stokes方程研究方面，中国科学院数学与系统科学研究院徐晓平研究员引进了对速度向量加关于自变量非对称条件的解法和正交活动标架解法，并得到了七簇带参变函数的、有旋的精确解。其中一簇解在一个运动平面上除一条直线外的所有点爆破（blow-up）, 故可用来研究湍流现象。利用Fourier展开和另两簇解，可得到不连续解。另外有一簇解是部分柱对称的并含两个任意参变函数，它们可用来研究喷嘴中不可压缩流。但他们没有像王守义先生推进到“宇宙统一场方程”的研究；而数学家和物理学家深信，无论是微风还是湍流，都可以通过理解纳维--斯托克斯方程的解，来对它们进行解释和预言。
（2）据介绍，19世纪一些科学家看到理论流体与工程实际相差太远，试图给欧拉的理想流体运动方程加上摩擦力项。纳维（1827），柯西1828），泊松（1829），圣维南（1843）和斯托克斯（1845）分别以自己不同的方式对欧拉方程作了修正。Stokes首次采用动力粘性系数μ。这些粘性流体的基本方程现在称为N-S方程，即纳维--斯托克斯方程(Navier-Stokes)。这是因1821年由纳维和1845年由斯托克斯分别导出而得名。这些细节是，运用N-S方程之前，必须对流体作几个假设。第一个是流体是连续的。这强调它不包含形成内部的空隙，例如，溶解的气体的气泡，而且它不包含雾状粒子的聚合。另一个必要的假设是所有涉及到的场，全部是可微的，例如压强，速度，密度，温度，等等。所以把它推进到宇宙时空描述，步步需证明它的可微和连续有保证。一般该方程从质量，动量，和能量的守恒的基本原理出发，对此，有时必须考虑一个有限的任意体积，称为控制体积，在其上这些原理才容易应用。该控制体积可以在空间中固定，也可能随着流体运动。纳维从实在的分子假设出发，将欧拉关于流体运动方程推广，1821年获得带有一个反映粘性的常数的运动方程。1845年斯托克斯从改用连续系统的力学模型和牛顿关于粘性流体的物理规律出发，给出粘性流体运动的基本方程组，其中含有两个常数，这组方程后称纳维-斯托克斯方程。1851年斯托克斯提出球体，在粘性流体中作较慢运动时受到的阻力的计算公式，指明阻力与流速和粘滞系数成比例，这是关于阻力的斯托斯公式。斯托克斯发现流体表面波的非线性特征，其波速依赖于波幅，并首次用摄动方法处理了非线性波问题（1847）。
（3）在直角坐标系中，其矢量形式为＝－Ñp＋ρF＋μΔv，式中ρ为流体密度，p为压强，u（u，v，w）为速度矢量，F（X，Y，Z）为作用于单位质量流体的彻体力，Ñ为哈密顿算子，Δ为拉普拉斯算子。在此基础上导出适用于可压缩流体的N-S方程，建立了流体的粒子动量的改变率(加速度)和作用在液体内部的压力的变化和耗散粘滞力(类似于摩擦力)以及重力之间的关系。这些粘滞力产生于分子的相互作用，能告诉液体有多粘。这样，纳维-斯托克斯方程描述作用于液体任意给定区域的力的动态平衡。它们可以用于建模天气、洋流、管道中的水流、星系中恒星的运动、翼型周围的气流等。它们也可以用于飞行器和车辆的设计、血液循环的研究、电站的设计、污染效应的分析等。纳维--斯托克斯方程依赖微分方程来描述流体的运动，这些方程和有些代数方程不同，不寻求建立所研究的变量（譬如速度和压力）的关系，而是建立这些量的变化率或通量之间的关系；这些变化率对应于变量的导数。这样，最简单情况的0粘滞度的理想流体的纳维-斯托克斯方程，表明加速度（速度的导数，或者说变化率）是和内部压力的导数成正比的。并且在有些情况下，由于可以简化方程而得到近似解。例如当雷诺数Re1时，绕流物体边界层外，粘性力远小于惯性力，方程中粘性项可以忽略，N-S方程简化为理想流动中的欧拉方程（＝－Ñp＋ρF）；而在边界层内，N-S方程又可简化为边界层方程，等等。但由于N-S方程是最难解求解和复杂的非线性方程中的一类，直至今天大约也只有70多个精确解。2000年5月24日，美国克莱数学研究所的科学顾问委员会把N-S方程列为七个“千禧难题”（又称世界七大数学难题）之一。世界上有位女数学家声称解决了这一难题，后来又声明取消。
4、王守义先生的进展是什么？为什么王守义先生偏要以“动态”的抽象描述“实在”的动态？因为他认为，过去的主流科学思维总是把一个场固定起来研究，但他必须把场也看成是运动的，比如乒乓球的旋转必然带动整个流场也是旋转的，这样在非线性的情况下，肯定不是刚体旋转。另外，乒乓球的运动不是直线，也不是抛物线，而是某种弧线---在这里也许就存在马约拉纳—克利福德绘景和三旋中的体旋，即由于乒乓球运动方向的变化，贯穿球孔的球内中心流线可能不是直线，……等等。这就使线旋和面旋很复杂，是否超出了三旋生成元所说的64种“旋”？ 王守义的“宇宙统一场方程”创新，结合为四种图像：一种类似理论力学中刚体转动概念的理想对称的球体；一种类似理论力学中刚体转动概念的非完全理想对称的球体---即球体两极有变长运动；一种类似流体力学中涡旋向内一极下凹的非完全理想对称的球体，即在流体力学中称为球内绕流，它既是球体，又作类似三旋理论中的面旋和平凡线旋运动，如果称它为绕流球---这种图像是存在的，例如地球大气层的绕流运动；一种类似类似三旋理论中的线旋，这完全是一种环量子图像，而且还围绕环圈组织了湍流和涡流。这里只能是在局部上，才符合Naviar-Stokes方程依赖牛顿力学为基础作含自旋规则的定义。
   （1）反观三旋环量子自旋，还可延伸出三类不对称的线旋：a、收敛线旋：这类似从锅中煮饭旋起的液柱向一侧倒下的形象，来思维的。它与控制论研究中的反馈现象有联系，因为反馈现象有一部分可以归入收敛线旋的几何模式。其次收敛线旋可以用克莱茵瓶模型描述，即收敛线旋举的锅里煮粥，心液体旋起冲出液面向一侧倒下的瞬间液柱的连续，类似克莱茵瓶的把柄反馈。b、孤粒线旋：从上面收敛线旋举的锅里煮粥的例子，还可以引伸出一种孤粒线旋，即心液体既不向四周分开，也不向一侧倒下，而是象罗素发现孤粒子波的那种情况，旋起的液柱久久不落下，形成一个水包。这是从正向看，从反向看，把孤粒线旋映射光锥，即光锥区域的绘景类似孤粒线旋举的锅里煮粥，心液体既不向四周分开，也不向一侧倒下，旋起的液柱久久不落下，形成一种一头小一头大的光柱---这光锥是指这样的时空区域，它是由时间与三维空间（X、Y和Z）中的光速绘景而成，定义了一个事件所有的过去和未来的联系。即光锥保证了先因后果的因果律。c、节点线旋：首先在生命起源从化学进化到生物学进化阶段的超循环中出现，如艾根所指的经过循环联系把自催化或自复制单元连接起来的系统，其中每一个自复制单元既能指导自己的复制，又对下一个中间物的产生提供催化帮助，在某种意义上可以说是节点线旋。
（2）王德奎说，光锥还可以用来抽象时空的撕裂。例如时空类比黒夜，一束光柱划破夜空。类此，一句吼声也可打破静夜。那么声速可与光速类比不？声速有超声速，光速就一定有超光速吗？不能！从能相上说，声子和光子都是一种能量子；从传播上说，光子也可以同声子一样简并为球量子，但从需要介质上说，声子的球量子是通过介质的球量子传递的。光子在真空也能传播，声子却不能，此时光子完全用球量子图像作传递，如牛顿的微粒说，就会出现困难。光波是一种电磁波，即类似交变电场生交变磁场，交变磁场生交变磁场，是用圈子套圈子的几何图像解说的。所以此时光子的图像不再是球量子而是环量子。声子是球量子而光子是环量子的区别，把声速有超声速而光速不能有实超光速区别开来，即时空的撕裂是光速能描述的，而声速却不能描述时空的撕裂。一是环量子本身就是一种整体撕裂后的图像，而球量子是虚是实都是一种整体图像。二是光速指所有速度的最大极限或最大极限的“冻结”，这只能联系宇宙大爆炸时的时空的撕裂，那是宇宙用了整个宇宙的能量作出的速度---即最大极限或最大极限的“冻结”。因此唯物对唯物的比拼，声速有超声速，光速不能有实超光速--- 抽象物理学代替了球量子物理学。
（3）王守义先生关于两端开口的乒乓球内的运动，是很复杂的，以往的流体力学没人研究---所谓Magnus效应是指球外的“边界层流”（流体力学的一种理论模型），王守义用Naviar-Stokes方程研究了球壳内、外的流动。根据王守义对三旋模型的理解水平认为，当乒乓球运动员给球一旋球拍击后，乒乓球自动成弧圈运动，这时，球内的气体既有线旋，也有面旋，更有体旋，整个球内、外不仅是层流涡旋运动，而且是湍流运动（湍流运动就是混沌运动），因为在球壳的进、出口处一定都是湍流“汇”和“源”，影响整个球内、外的绕流，使之成为湍流。三旋环圈模型，在流体力学中称为球内绕流，它们只不过是各个方向的旋度不同而已。王守义问：不理解按拓扑学和微分几何的结构分类---球面和环面是两个不同类型，即分不清球面和环面是两个不同的拓扑类型，而出现球内绕流被说成是湍流或涡流的生成元，这样说就不基本吗？其次，王守义说他的电子，光子，质子和中子立体模型，甚至星系这个可见宇宙，直至宇宙外的宇宙，也都可认为类似三旋环圈模型---在流体力学中称为球内绕流，它们只不过是各个方向的旋度不同而已，这样说不就一样了吗？
5、对此，王德奎先生对王守义球绕流创新的评价是：从《三旋理论初探》到《求衡论---庞加莱猜想应用》两书，是关于抽象物理学的专著。抽象物理学是以黎曼、庞加莱等的抽象几何学、抽象代数、组合数学、组合拓扑学构成类似克莱茵瓶轨形拓扑的组合物理学，以研究微观和宇宙统一场方程的科学。王守义先生实际深化了其中一部分庞加莱挠旋球研究---因为球内绕流被他联系到湍流或涡流，如果对照庞加莱猜想空心球内外表面翻转穿孔看，仅取针对于一个点操作，也能把球面和环面两个不同拓扑类型结合起来。这也许太神了。当然，王守义先生的“宇宙统一场方程”不是纯理论，他认为应用这一理论能把“水燃烧”的问题解释请楚，并能“猜”（实际是设计）出水燃烧的配方，同时也能把冷核部分子衰变的机理搞清楚，设计出“冷核部分子衰变能磁流体发电机”——他认为，现有的所谓“主流理论”根本不可能作到这些，所以只要他的试验成功，全世界就会有人承认。
（1）战争与科学，是21世纪关心的焦点之一。有人说，战争需要生命，科学需要统一。所谓需要生命，是组织者需要用生命来换取“和平”，其底线也是统一，但也有分裂。科学不能摆脱政治、哲学和战争，但底线却是把政治、哲学和战争推向“大同世界”。有人说，中学为体，西学为用。这话可以放之四海而皆准---这就把“中学为体”的“体”解释为形式本体论的“体”---对自然界来学，自然科学的形式本体的“体”只有一个----“统一”----就是彭罗斯说的，到量子形式本体，量子体系是还原论与整体论缠结的，类似大量论是带量子引力的，其本质不也类似“宇宙统一场方程”，为什么人人不可以各自都创造“宇宙统一场方程”？这里其实，也可以联系“中学为体，西学为用”，因为这里其“体”应是“天下为公”，是量子形式本体论；其“用”才是“分裂”的或自己的实际所得。这类进化，科学不管需要经过多少政治、哲学的战争，但在科学为用上，不管有多少政治、哲学派别，其武器制造都会向先进学。所以，所谓中国人是要有民族气节的---从古至今，“崇洋迷外”的历史事实数不胜数，文革中批判“崇洋迷外”过度，打击一大片，造产了许多冤假错案，这也是历史事实，但是，这并不能否定“崇洋迷外”的历史事实---但本质上仍然脱离不了以上“中学为体，西学为用”的新论。
（2）现在中国人民站起来了，决心振兴中华，这就必须承认落后，向西方学习，但是，作为一个现代中国人一定要有骨气，不能打着“承认落后，向西方学习”的大旗把西方人和西方的学术思想吹得那么深奥，捧得那么天花乱坠，这对年轻人的成长很有害----但本质上仍然脱离不了以上“中学为体，西学为用”的新论。打不打倒西方现代主流科学？牛顿、爱因斯坦、玻尔等在他们各自的领域是对是错？到现在“科学主流”的某些部分已经被现在的一部分科学家（当然也包括中国人）推上了极端，例如“超弦理论”，“宇宙大爆炸论”，“对称性自发破缺”等等事实，是对是错？不管有多少政治、哲学派别，这不是人为上说了算。而如果不管需要经过多少政治、哲学的战争，但在科学为用上，其武器制造都会向先进学---这本质上仍然脱离不了以上“中学为体，西学为用”的新论。
（3）“三旋理论”即使是一个几何问题，不是具体的物理学，不能把“三旋理论”像“超弦理论”一样，代替物理学---尤其是在网络自由论坛发表的文章，她最大的弱点是数学和制图比较差，仅用文字来描述---但描述数学物理问题，不写出具体的演算公式，不画出示意图，那简直就是“隔靴搔痒”，不免让人可笑。但这种可笑也包含不去细看“三旋理论”纸印专著的可笑---因为在网络自由论坛发表的文章，数学演算公式、字母和说明的示意图及表，大多数根本粘贴不上去。当然有人有能力粘贴上去，但这不能强求所有的人，正如不是所有中国人都能懂英文，而且这是不付报酬的公益，是有多大的力，出多大的力。
本文可能有片面性和错误，很粗糙；如果你认为是“大杂烩”，没有耐心读完也没有关系。球绕流大量子论尚需科学家们的纠正、完善和充实。
参考文献
[1] [英]罗杰•彭罗斯，通往实在之路，湖南科学技术出版社，王文浩译，2008年6月；
[2] 刘月生、王德奎等，“信息范型与观控相对界”研究专集，河池学院学报2008年增刊第一期，2008年5月。
[3] 王德奎，三旋理论初探， 四川科学技术出版社， 2002年5月；
[4] 孔少峰、王德奎，求衡论---庞加莱猜想应用， 四川科学技术出版社， 2007年9月；
[5] 王德奎，解读《时间简史》，天津古籍出版社 ，2003年9月；
[6] [英]安德鲁•华生，量子夸克，湖南科学技术出版社，刘健等译，2008年4月；
[7] 王守义，不可缩球绕流的Navier-Stokes方程的解，湖北汽车工业学院学报，2000年第3期1-17；
[8] 叶眺新，中国气功思维学，延边大学出版社，1900年5月。
   

[/watermark]