质量、电荷量、惯性的本质原理

前言：

迈克尔逊-莫雷实验只是证明了同一光源向不同方向发射的光波速率都是相同的(严格来说只证明了水平方向上的光速是相同的，因为实验仪器是水平旋转的)，并不能证明光速不变，也不能证明以太不存在。

本文所有内容都遵循经典物理学、遵循牛顿力学，由于光速不变违反经典物理学原理，所以本文中的光速是可变的。由于真空中磁铁依然可以吸引或排斥，按照经典物理学原理，显然真空中有一种介质可以传递电磁力，本文沿用20世纪之前的名称，将这种介质称为“以太”。

假设以太是一种可以被极限压缩的流体，是由互相碰撞的光子构成；可以与空气做类比，空气是由互相碰撞的气体分子构成。

地球在以太中的移动速度为光速c，移动方向大致为北黄极(黄道面的北方)，具体方向需要实验验证。

本文中的“移动速度”是相对以太、空气等流体的速度，“运动速度”是相对观察者或者相对某个参照物的速度。

假设刚体粒子是由大量光子紧密组合在一起形成的实心球形粒子，是由高速流动的以太被压缩到一定程度时形成；以空气为例，某一小团气体的流速足够快时，就可以被压缩成为液体，甚至是固体(因为流速越快则被压缩的程度越大，密度也就越大)。目前已知电子的荷质比最大，可以将电子假设为刚体粒子，质子和中子的荷质比小很多，说明它们都不是刚体粒子，都是由一些更小的粒子环绕其共同的质心而形成，这些更小粒子可能都是刚体粒子，也可能还存在更小的层级，但最小层级的粒子一定都是刚体粒子。刚体粒子的荷质比是定值常数，电荷量相同的两个刚体粒子，它们的质量也必然相同。为方便计算，本文有时会将物体或星体的质点看作是具有一定半径的刚体粒子。 

摘要：

质量的本质是物体周围以太风的三维向心加速度，是物体在以太中移动所产生的，物体质量与它周围以太风的三维向心加速度的大小成正比，也与物体在以太中移动速度的平方成正比。电荷量是由于粒子(或者物体、星体、星系)在以太中旋转而产生的，电荷量的本质是旋转的粒子(物体、星体、星系)周围旋转以太风的三维向轴加速度，与三维向轴加速度的大小成正比，也与它在以太中旋转速度的平方成正比。惯性是由于物体在以太中移动所产生的，构成物体的所有刚体粒子的周围都存在以太风向心加速度，粒子想要改变运动状态就需要克服以太风向心加速度的约束，所以才会有惯性，物体惯性的大小与物体中所有刚体粒子的三维向心加速度之和成正比，与物体在以太中移动速度的平方成正比，也与物体质量成正比。

假设宇宙中有一个巨大的空间站（周围无引力源），整个空间站在以太中的移动速度为光速c，空间站内部气压等于地球表面标准大气压，A和B两个铁质小球在巨型空间站内部以相同的速度v在空气中移动（不考虑空气阻力，且为了避免复杂化，速度v低于空气中的音速），也就是说两小球既在以太中移动也在空气中移动(空气分子也在以太中移动)，两小球在以太中的移动速度为

(θ是速度c与速度v的夹角)，根据之前篇章可知，球体在空气中移动时，前半球（迎风面）持续压缩前方空气，流过“赤道”的空气在后半球持续膨胀(“赤道”是指前后半球的分界线)，从而在球体表面形成低压区，导致球体周围空气加速流向球体表面，从而形成向心的气流加速度（可以称为“气流场”），所以这两球会互相吸引(可由实验证实)。假设空间站内的空气可以被极限压缩，且不考虑空气粘性、阻力等复杂情况，设A、B两小球的半径分别为

，根据《引力本质原理及其数学推导证明》(下文简称引力篇)的推导方法可推导出流向球体表面的向心气流加速度分别为

、

，从公式可以看出向心气流加速度的大小(气流场强度)与球体在空气中移动速度的平方成正比，与球体半径成正比。设A、B两球在空气中移动时产生的“气质量”分别为

、

，根据牛顿第二定律可得出A、B两球之间的气流引力

，得出

，所以在空气中移动速度相同的两球体，它们的“气质量”之比等于它们的半径之比。 

在微观尺度，核外电子与原子核之间的区域是相对非常空旷的，在空旷的区域中遍布着以太，刚体粒子在以太中移动时，迎风面持续压缩以太、在背风面持续解压缩(膨胀)，从而在粒子表面形成低压(尤其是“赤道”位置压力最低)，所以周围以太就会产生流向粒子表面的向心加速度，从而形成引力场，所以组成小铁球的所有粒子之间的万有引力都是由于它们在以太中移动所产生的，就像两小球在空气中移动时也会互相吸引，粒子之间的万有引力与两小球之间的气流引力都是相同的物理学原理，不同的是以太可以轻松穿透A、B两小球，小球中的每个微观粒子都有自己的引力场，在移动速度不变的情况下，两小球周围引力场加速度的大小(引力场强度)是由铁球中的微观粒子数量决定的，也就是说铁球的质量与它的体积近似成正比，而由于空气无法穿透铁球，所以铁球的“气质量”与它的半径成正比，与铁球是否空心无关。 

为了方便计算，可以将两小球分别看作旋转角速度为0的刚体粒子a和b，设刚体粒子的半径分别为

，设a、b两刚体粒子的质量分别为

(也是A、B两小球的质量)，由于两刚体粒子在以太中的移动速度

，在移动过程中粒子表面持续处于低压区，周围以太加速流向粒子表面，从而形成向心的以太风加速度，根据引力篇的推导方法可以得出a、b两刚体粒子的引力场强度分别为

、

(

和

也是A、B两小球的引力场强度)，根据牛顿第二定律以及牛顿万有引力定律，可以得出两刚体粒子之间的万有引力

（F也等于两小球之间的万有引力），可以得出刚体粒子a的半径

，刚体粒子b的半径

，可以看出粒子或物体的质量与它在以太中移动速度的平方成正比，与它的刚体半径成正比，质量的本质单位(量纲)是米³/秒²(当质量的量纲使用米³/秒²时，则引力常数G为无单位常数，量纲为1)，根据引力篇还可以推导出a、b两刚体粒子周围以太风的三维向心加速度，分别为

，可以看出物体质量的大小与它在以太中移动时所产生的三维以太风向心加速度的大小成正比，质量的量纲与三维加速度的量纲也是相同的，也就是说质量的本质其实是它周围以太风的三维向心加速度，质量越大，其三维向心加速度越强，引力场也就越强。 另外根据以上式子还可以得出两小球之间万有引力

，可以看出两小球之间的万有引力本质上是它们三维加速度的乘积与它们距离平方的比值，力的本质量纲是

(

)，它们之间的万有引力也是向心的以太风加速度对两小球产生的阻力，万有引力加速度指向它们共同的质心。同理A、B两小球在空气中移动也会产生向心的三维气流加速度，根据引力篇的推导方式可以得出它们的三维气流加速度分别为

、

，同理A、B两小球之间的气流引力可以写成

，其中K为气流引力常数，可通过实验进行测量得出K的值，但由于不同温度、不同气压下K的值会发生变化，而且当速度超过声速时产生的激波会变得更加复杂，所以只能测量特定情况下的K值，比如两小球在空气中的移动速度为100米每秒，且在标准大气压、特定空气湿度的情况下测量K值，通过上式可以得出A、B两小球的“气质量”分别为

，两小球之间的气流引力也是向心的气流加速度对它们产生的阻力，气流加速度指向它们共同的“气质量”中心。 

由以上可知，物体的质量与球体的“气质量”具有相同的物理学原理，质量是由于物体在以太中移动所产生的，物体质量与它在以太中移动速度的平方成正比，与它的刚体半径成正比，与它周围以太风的三维加速度大小成正比(也与它的引力场强度成正比)；而球体的“气质量”与它在空气中移动速度的平方成正比(不考虑超音速等复杂情况)，与它的半径成正比，与它周围的三维气流加速度大小成正比(也与它的气流场强度成正比)。 

如果两小球在空气中的旋转方向相反，它们将互相吸引，旋转方向相同则互相排斥(已被实验证实)，可以用伯努利原理解释，当旋转方向相反时，气流从两小球中间流过，由于流速越快气压越低，所以两小球会互相吸引，如果两小球旋转方向相同，小球周围旋转的气流就会在两小球中间产生撞击，流速减小、气压增大，从而互相排斥。还可以通过马格努斯效应进行解释，小球在空气中旋转时带动周围空气一起旋转，旋转小球A产生的旋转气流扫过旋转小球B时，就会导致小球B产生马格努斯效应，从而产生偏转，同理小球B产生的旋转气流也会扫过小球A，导致小球A产生偏转，当两小球旋转方向相反时，根据马格努斯效应即可判断出偏转方向是互相靠近的，旋转方向相同时可以判断出它们的偏转方向是互相远离的。同理在以太中旋转方向相反的两个粒子也会互相吸引，比如电子与质子，它们的旋转方向是相反的，所以互相吸引，两电子旋转方向相同，所以互相排斥。与空气中两个旋转小球互相吸引或互相排斥的物理学原理是完全相同的，遵循的是伯努利原理以及马格努斯效应。磁场的本质是以太风，条形磁铁产生的磁场本质上是以太风从一个磁极流向另一个磁极，物理学界定义为磁感线从S极流入、N极流出，如果物理学界没有将流入和流出搞反，那么磁场方向就是以太风的方向，如果搞反了，则磁场方向就是以太风的反方向(是否搞反可以通过实验来验证)。本文假设物理学界定义的流入和流出是正确的，当旋转粒子进入磁场时，如果旋转方向与磁场方向不平行，观察粒子的偏转方向即可根据马格努斯效应判断出旋转粒子的旋转方向，通过观察电子和质子的偏转方向可以得出电子是逆旋粒子、质子是顺旋粒子(如果磁场方向与以太风的方向相反，则电子是顺旋粒子、质子是逆旋粒子)。同理旋转小球进入风洞时，如果小球的旋转轴与风洞气流方向不平行，小球也会受到马格努斯效应而产生偏转，与旋转粒子进入磁场发生偏转具有相同的物理学原理。物理学上的左手定则、右手定则、右手螺旋定则也都可以用球体在流体中的运动规律来解释，都可以用马格努斯效应或者伯努利原理来解释，马格努斯效应的本质是由于流速越快、气压越低，导致周围流体加速流向低压区，从而对粒子或者物体产生偏向力。 

根据流体力学常识，龙卷风旋转速度越快，其旋转中心的气压越低、空气密度也越低，当旋转速度足够快时，其旋转中心可以形成真空。根据《自转定律》可知，刚体粒子在以太中移动时必然会产生旋转，其旋转轴总是与移动方向平行，旋转速率总是与移动速率相同。所以当刚体粒子以光速c在以太中移动时，旋转速率也为c，此时刚体粒子前后方一定区域内可以形成绝对真空(绝对真空是指不仅没有空气，连以太都没有，所以物体在以太中移动时的阻力极其接近0)。粒子在以太中旋转时，其周围存在旋转的以太风，电场加速度的本质是粒子周围旋转以太风的向心加速度，它的一维电场加速度是向心的，“心”在旋转轴上，而旋转轴是无限长的，三维电场加速度是向轴的，指向的是旋转以太风的旋转轴，而引力场加速度的本质是粒子周围以太在粒子方向上的向心加速度，它的引力场加速度不管是一维还是三维都是向心的，“心”是粒子本身。

设p点距离刚体粒子为r，根据之前篇章可知p点的电场加强度为

，θ是线段r与粒子旋转轴的夹角，但是核外电子与原子核的连线总是与原子核的旋转轴垂直(假设不垂直，那么它们的电磁力就会在旋转轴的方向上存在分量，这个电磁力分量会导致它们自动趋向于垂直)，所以计算核外电子与原子核之间电磁力时sinθ等于1。由于物理学界定义带电粒子的电荷量与它的电场强度成正比，所以带电粒子的电荷量与它在以太中旋转速度的平方成正比，刚体粒子的电荷量除了与它在以太中旋转速度的平方成正比，还与它的半径成正比。 

本段是延伸内容(可略过)：设电荷量分别为q1、q2的两个刚体粒子在以太中移动速度均为c，根据《刚体粒子旋转定律》可知它们的旋转速率也均为c，设q1与q2的距离为r，且线段r与它们在以太中移动的方向垂直(也与它们旋转轴垂直)，由于刚体粒子旋转时在其周围存在旋转的以太风，设q1周围旋转以太风在q2处的线速度为

，根据圆周运动向心力公式可得出q1周围旋转以太风在q2处产生的向心加速度

，同理q2周围旋转以太风在q1处产生的向心加速度等于

，根据之前篇章可知刚体粒子周围旋转以太风线速度平方与旋转半径的乘积等于移动速度平方与该粒子半径的乘积，也就是

、

(

、

分别是q1、q2的半径)，所以

、

，如果q1、q2旋转方向相反(电荷相反)，比如左侧的q1在左旋、右侧的q2在右旋，那么q1产生的左旋以太风就会从下向上扫过右旋的q2，同理q2产生的右旋以太风从上向下扫过左旋的q1，根据流体力学中的马格努斯效应可以判断出两粒子产生的偏向力都是指向对方的，所以产生的是引力(电磁引力)，如果q1、q2旋转方向相同(电荷相同)，根据马格努斯效应可以判断出两粒子都会产生远离对方的偏向力，所以产生的是斥力(电磁斥力)。根据牛顿第二定律以及库仑定律可得出q1、q2之间作用力(电磁力)

；用a1和a2分别表示q1和q2的引力场加速度，则q1与q2之间的万有引力

。根据前文可知，当假设q1旋转角速度为0时，它的万有引力场强度等于

，但是假设q1旋转速度从0开始逐渐加速，那么它的引力场强度将逐渐转化为电场强度，当旋转速度从0加速到与移动速度c相同时，引力场加速度将从

减小到

，假设电子是刚体粒子，将电子“赤道”表面旋转以太风的斜率设为tanθ，根据之前篇章的推导可以得出电子的引力场加速度与电场加速度的比值等于

，电子半径

米，电子的引力场加速度等于

(可以看出如果假设斜率tanθ可以达到0，那么引力场强度为0，万有引力将不复存在，只剩下电磁力)。 

根据上文可以得出刚体粒子的质量与电荷量成正比，荷质比是常数，而且质量与电荷量本质上的量纲单位是相同的，都是三维加速度的量纲单位：米³/秒²，刚体粒子的质量以及电荷量都与它在以太中移动速度的平方成正比，都与它的半径成正比。根据上文可知计算电磁力也可以直接用牛顿第二定律F = ma的形式(a是电场加速度)，但物体中的粒子旋转方向不是相同的(顺旋粒子带正电、逆旋粒子带负电)，以氢原子为例，电子周围引力场加速度对质子产生的电磁力

(

是质子中的顺旋粒子质量总和，

是质子中的逆旋粒子质量总和，

是电子周围旋转以太风在质子处产生的向心加速度，也是电场加速度，

是质子周围旋转以太风在电子位置产生的电场加速度)，由于无法得知质子中的

以及

的具体数值，所以可以定义一个新的物理量，即电荷量，用来方便计算电磁力。 

由于上文已假设空间站内的空气可以被极限压缩，且空气分子不会对物体产生粘性，如果A、B两小球在空间站内部空气中一边移动一边旋转(不考虑激波、阻力等复杂因素)，且假设旋转速率始终用运动速率相同、旋转轴始终与运动方向平行，两小球旋转方向相反，由于两小球既在空气中移动、旋转，也在以太中移动、旋转，根据前文可知，这两小球之间将具有4种力，分别为万有引力、电磁力、气流引力、气旋力，同时也都具有四种物理量，分别是质量、电荷量、气质量、气荷量，万有引力以及质量是由于两小球在以太中移动产生的，电磁力以及电荷量是由于两小球在以太中旋转产生的，气流引力以及气质量是由于两小球在空气中移动产生的，气旋力以及气荷量是由于两小球在空气中旋转产生的。但由于以太可以顺畅的穿透A、B两铁球，铁球内部粒子之间的距离远大于它们的直径，在微观尺度是非常镂空的，所以铁球整体在旋转时，只能微弱的带动周围以太一起旋转，铁球周围旋转以太风的线速度相对很小，所以电场强度很小，由于电荷量与电场强度成正比，所以两铁球的电荷量非常小，A、B两铁球之间的电磁力非常微弱。A球旋转时产生的旋转气流扫过B球时就会对B球产生气旋力(马格努斯效应引起的偏向力)，同理B对A也会产生气旋力，假设A、B两球表面积相同，可以将气旋力按照库仑定律的形式写成

，用大写Q表示气荷量，并定义1个单位元气荷的标准大小，比如将半径1厘米的小球在标准大气压下以200米/秒旋转时所产生的气荷量定义为1个元气荷，然后通过实验测量并计算出k值大小，气旋力的标准公式就完成了。 

为方便理解惯性的本质，假设空间站足够大且处于无重力环境，在两架完全相同的飞机中间位置有一个小铁球，由于飞机上的乘客感受不到空气流动，所以乘客无法得知小球和飞机是静止在空气中，还是以相同的速度在空气中移动，也无法通过气流引力来判断它们是否在空气中移动，因为两架飞机对小球产生的气流引力是大小相同、方向相反的。但如果飞机上有一个机械臂具有测量施力大小以及测量做功大小的功能，显然小球移动速度越快，机械臂移动小球位置的难度越大，需要施加的力就越大，用机械臂将小球抓取到某个固定位置，通过做功的数值大小即可计算出小球在空气中的移动速度。小球在空气中移动速度越快，周围空气流向小球表面的向心加速度就越大(气流场强度就越大，气质量也越大)，气流加速度的大小与小球在空气中移动速度的平方成正比，所以小球速度越快，小球的运行状态就越难以被改变，想要改变运行状态就要克服小球周围的气流向心加速度。由于惯性被定义为物体保持其运动状态不变的能力（或者称为抵抗运动状态改变的能力），所以小球运动速度越快，它在空气中的惯性就越大，同理物体在以太中移动时，想要改变它的运行状态也需要克服引力场向心加速度(以太风向心加速度)的约束，所以物体在以太中移动速度越快，惯性越大。为了区分小球在空气、以太这两种不同流体中产生的惯性，可以将小球在空气中移动所产生的惯性定义为“气惯性”，由于小球周围气流加速度的大小与它在空气中移动速度的平方成正比，所以球体的气惯性与它在空气中移动速度的平方成正比，同理惯性与物体在以太中移动速度的平方成正比。

总结： 

质量的本质是物体周围以太风的三维向心加速度，是物体在以太中移动所产生的，物体质量与它周围以太风的三维向心加速度的大小成正比，也与物体在以太中移动速度的平方成正比，移动速度越快，其周围以太风向心加速度就越强，质量就越大；球体在空气中移动也会产生对应的“气质量”，气质量的本质是物体周围气流的三维向心加速度，气质量与三维向心加速度的大小成正比，也与物体在空气中移动速度的平方成正比。电荷量是由于粒子(或者物体、星体、星系)在以太中旋转而产生的，电荷量的本质是旋转的粒子(物体、星体、星系)周围旋转以太风的三维向轴加速度，与三维向轴加速度的大小成正比，也与它在以太中旋转速度的平方成正比，旋转速度越快，其周围旋转以太风的三维向轴加速度越强，电荷量就越大；气荷量是由于球体(或者圆柱体)在空气中旋转所产生的，气荷量的本质是旋转气流的三维向轴加速度，只不过气体无法被极限压缩，且具有粘性，移动速度或者旋转速度超过音速时还可能产生激波等复杂情况，所以“气质量”和“气荷量”不那么容易被精确计算与量化。惯性是由于物体在以太中移动所产生的，构成物体的所有刚体粒子的周围都存在以太风向心加速度，粒子想要改变运动状态就需要克服以太风向心加速度的约束，所以才会有惯性，物体惯性的大小与物体中所有刚体粒子的三维向心加速度之和成正比，与物体在以太中移动速度的平方成正比，也与物体质量成正比；“气惯性”同理。宇宙中只有光子这一种最基本的粒子，只有动量守恒这一种最基本的法则，质量、惯性、电荷量以及宇宙所有现象、规律，都是基于光子的动量守恒，都是光子互相碰撞所产生的。