能量三定律的基础研究

陈春祥

(天津宏能科技有限公司 天津301700)

0 引 言

在能量守恒定律中，能量守恒不等同于守恒定律。守恒是物质固有属性(物质不灭)，而能量守恒定律指的是物质运动与转换的关系。能量三定律起源于惯性位能效应原理：“在物体固有惯性中纳入稳度物理量，则定义为物体固有惯性位能特性，其物体惯性位能大小与稳度大小成反比，与质量成正比效应。”如球体无论质量有多大，其稳度最小；无论是静止或滚动，与方体质量的惯性大小显然有本质不同，主要原因在于球中心线支点以上的质量重力都具备位能特征，才导至滚动摩擦力最小以及轴动反力极大，即惯性位能效应原因。众所周知，马赫对牛顿的惯性概念做了重要的补充：“认为惯性来源于物体与宇宙其余部分的相互作用(不仅仅是物体本身的质量决定的)。”而惯性位能效应是“物体与宇宙其余部分的相互作用”的结果，所以“惯性”应是物体重力惯性位能的一种做功状态，说明了在物体固有属性中存在有一种无外作用力的做功状态特性(惯性)。例如车行下坡和船行顺流就都是“惯性”的一种做功状态，它与“物体具有保持匀速直线运动”做功状态的不同区别是双向作用力的不同。如果说大气浮力能像撑杆跳高那样提供与物体重力平衡不变的双向作用力，那飞机在天上关闭发动机也同样会是“惯性”的一种做功状态的飞行，“苹果也不会从树上落下来”。因此，物体重力惯性位能效应原理是质能关系的宏观属性，而相对论爱因斯坦证明的质能关系E＝mc是微观属性，故更深层次证明了能量与质量不是互不相干的物理属性，而是可互相转换的。这种崭新的关系也给予了惯性概念新的内涵。其逻辑结果是，假若质量遵守惯性位能原理，则能量必也遵守惯性位能原理。该理论大大地拓宽了惯性的定义，也拓宽了对于重力能量的认识。

1 基本原理阐释

1.1 力学基本原理

图 1是笔者企业发明产品的拓扑优化机械结构的各分力受力分析图，不难发现有 F、f、反 2 三个分力，当F力绕支点运动时的效果是F、f、反2 三力合功驱动效应，当将 0～90 °内的实验数值点于图 2坐标内时，其三力合功驱动效应值呈曲线特征，用此图导 岀的三力驱动效应方程式为：f＝2(F-Fsina)＋F。说明该三力合功驱动效应的输 岀扭矩力大于输入 F力结果。其亮点是：反 2是人站船上撑扞力学的利用。B合力点是重力惯性位能力学的利用。故 f点增大的扭矩力实质是 F、f、反 2三力合功驱动效应。所以，该发明揭示了能量转换的多样性与重力能量的双重性及拓扑结构的能量效应特性。

图1 二力力矩结构受力分析图Fig.1 Two-dimensional moment structure analysis diagram

图2 二力力矩实验数据点坐标关系图Fig.2 Second force moment of experimental data point coordinate diagram

1.2 应用基本原理

图 3结构选择了 a角值为 48.36 °，其输出增值为1.5F而设计的，目的是将F的90 °内运动转换为f点的圆周运动。当将图3结构设计到图4装置中时，其发明亮点是“该三力驱动机的输 岀增大值是1.5F，并且是零速比。”可是，该三力驱动机单台应用只是适用于高效节能。而最大化应用是它的零速比特性，当将多台三力驱动机串连应用时，其效果是单台增值的指数级变量，即 f＝(1.5)x×F，x＝串连台数，即具有扭矩力增量聚变而满足各种额定功率的需求应用。所以，该应用发明进一步揭示了能量的物理广度特性。因此，归纳创建了下文所述的能量三定律。

图3 二力力矩传动架构组件Fig.3 Force torque transmission architecture components

图4 平衡力矩增程器剖视图Fig.4 Equilibrium torque transmission extender section

2 能量转换的物理属性定律

依据发明的力学原理揭示发现：“能量的正比例转换属性于原始线性物理，非正比例转换属性于复系统(非线性)物理，因改变结构而逆变功能转换属性于拓扑相变物理，虽转换是随物理科技层次呈现多元性，但能量既不能消灭，也不能创生，则总量保持不变而守恒。”

2.1 发明证伪了能量守恒定律的漏洞

用认知与创造自然理念分析能量守恒定律不难发现：能量既不能消灭，也不能创生而总量守恒，其揭示的是宇宙物质不灭客观规律，绝对不可创造。但能量转换揭示的是自然界客观应用规律，是具有创造应用的可塑性，例如核物理就是创造破坏原子结构释放巨能的范例。而能量守恒定律的漏洞就是将认知自然和创造自然两层内涵混为一体，没有将物质不灭守恒与物质运动多元性区别开来。

2.2 发明证实了能量转换的物理属性

强调能量转换的“物理属性”，主要指可用不同的物理方法创造能量转换应用所获得的不同的个性化能量特性。例如太阳与风能的无燃料供给特性无可质疑，但用在其他自然力能量的物理方法获取应用中，则多数人就会认为是“无中生有”的骗局，说明能量基础理论严重缺失是病根。

2.3 发明揭示了能量守恒与能量转换的关系

经漏洞与物理属性分析，可以肯定：能量守恒与能量转换是既独立又统一的关系，而能量转换是指能量运动有普遍的常规与局部超常规双重特性，而将“流入的能量等于流出的能量加上内能变化。”规律归纳到正比转换线性物理属性范围内，并总结了能量共有3大物理属性，可结束在创新中产生多元性能量应用长期无意义的守恒之争。

3 重力能量定律

依据发明产品力学原理，用支点力臂替代了反 2分力的一个三力汇交平衡力系结构，发现了重力能量定律：“重力以地面为零势能点时具有位能保守力特性，而以地心为零势能点时则具有惯性位能特性，即重力具有保守力和惯性力双重特性。”

3.1 重力能量定律的起源

重力是所有物理量中，唯一能有众多版本同时存留至今的物理量，但重力定义没有一个版本能排除其他版本的存在，而在力学中独占其位，这不符合人对自然界的认识规律。其实能使物体获得重量的力不只是万有引力，还有惯性力。重要的是人类忽略了重力的惯性位能本质，才导致重力几百年被束缚在保守力定义的范畴内，因此必须重建重力能量本质理论。

3.2 重力能量定律的特性

惯性位能的实质是物体重力的引力与斥力(支点力)平衡态，其中有静止平衡态与动平衡(惯性)态，惯性只是因看似平直的地面实则是环地球中心轨道的微分曲线点，故“直线均速运动”的惯性实质为重力的车行下坡之做功效应。因为此“惯力”属无外作用力的做功状态，无法用能量守恒解释，则该重力能量双重特性可排除其他版本的存在。

4 轴、 轮、 质点三力结构能量效应定律

依据发明产品应用原理发现：“当轴为双向作用力，轮为转矩力力臂，质点为惯性位能结构时，该3种力相互作用即具有能量叠加效应，其效应大小为3种力的乘积。”公式为：M＝F×L×f，F＝双向作用力，L＝转矩力臂，f＝质点惯力。故定义为：轴、轮、质点三力结构能量效应定律，故该“三力结构”属非线性物理空白领域，则只遵守能量转换物理属性守恒律。在现实中因轮的质点不均而产生偏心或偏角，转动时就会引起轴的振动和轴承动反力，这种动反力的值会达到转子本身重量的 10倍，是静反力的近万倍，能量守恒律就失效。进一步证实能量转换中存在有物理多元性特征，但绝对不违反能量守恒定律，而是发展了能量守恒律深层次规律，它是由轴、轮、质点三力结构能量效应产生的特性，例如台风与龙卷风等。

5 结 论

能量科学将是物理学“大厦封顶”重启续顶的再造主动力。能量三定律的诸多定义拓展了基础物理与力学理论，有望成为人类高级文明的开端，是在经历了“线性化”富有成果的发展时期后的必然，而能量科技的非线性与拓扑研究成果将具有时代引领性意义。■

［1］石金玲. 基于传输线理论的开关电路能量守恒研究[D]. 广州：华南理工大学，2014.

［2］徐诗池. 电磁场能量动量守恒定律协变式的简捷推导方法[J]. 上饶师范学院学报，2011(3)：46-49.

［3］韩晓霞. 动量守恒定律与能量守恒定律的适用范围研究[J]. 济南职业学院学报，2013(4)：90-91，94.