[原创]波动能流与信息传输本质

chenshuxuan · 发表于 2005-4-9 18:52:00

波动能流与信息传输本质

陈叔瑄

物理学上波动概念一直沿用弹性介质中机械振动的传播过程所产生的现象，并以惠更斯1690年所建立的原理解释之。惠更斯原理：介质中波动传到的各点，不论在同一波阵面或不同波阵面上，都可以看作是发射子波的波源；在任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面。解释了波动的折射、反射、干涉、衍射等一系列机械波动与声学的现象。并建立波动方程与能流密度方程

w=ρΑ²ω²Sin²ω(t-ι/υ)

其中ρ为质量密度，Α为振动幅度，ω周期变换角速度。

一、波动能流本质

物质系统某种运动或能量不均匀不平衡状态必有向均匀平衡趋势过程，实际上是能量传递或流动趋势的过程。内能或温度不均必趋于均匀而产生热量对流、传导、辐射现象。两实物体周围同类场质邻外侧重叠若构成状态不平衡不对称，则会在平衡趋势中，使实物体移动。地面物体运动必跟周围物质发生作用，即能量递换传输，机械运动推压或拉伸周围介质分子跟着运动，而出现某种能量形式的传递流动。

地面物态有气体、液体、固体的实物和场物质等构成的，而气体、液体、固体由分子、原子不同交换方式组成的，不管原子、分子之间是碰撞、场质交换、壳粒交换而联系在一起，壳粒子质量与总能量成正比例，也可以看成能量子，因此上述三种交换实际上都是能量子的交换，而处于大体平衡稳定状态。实物原子、分子受到外力作用，即交换得到动能，则移动或改变状态，破坏原来平衡状态，在平衡趋势中，通过碰撞或场质传递或壳粒交换，将获取动能传递给相邻的原子、分子，以恢复原来的平衡稳定状态。

如果机械振动周期性推压实物内分子，则将其动能传递给被推压的分子，分子位移，此分子又推压下一分子，其平衡趋势又将动能传递下一分子，使前分子恢复原状态。而分子平衡趋势再将其能量或能量子传递给下一分子，并继续传递给再下一分子，就这样能量或能量子一环扣一环传输下去。机械振动周期性地推压周围分子，从而形成周围分子周期性地传递能量。即机械振动能量或能量子周期性交换中传递给周围实物分子，在振动机械周围空间形成周期性能量流动的波动，如纵波或声波能量传递过程。

声波是一定范围频率（20~20000赫芝）和一定强度的机械振动通过实物，尤其空气分子（密度疏密变化）交换构成周期性能量子流动。声音实际上是靠一定介质的分子间某种周期性能量交换传递的结果，并被动物耳朵器官所接受的现象。超出人耳所接受的声波为超声波，低于人耳所接受的声波为次波。能流密度可以用来描述声强。不同材料振动与不同频率、声强组合波动，可以构成不同的音品与音乐、语言。

机械振动拉伸周围空间分子、原子，使其跟着运动，如液体表面或某些固体分子位能或势能传递过程，所形成横波的波动本质也是周期性能流或能量子流通过实物分子、原子交换传输的。如水面一物体振动，通过拉伸相邻水面分子跟着运动，此分子又通过周围场质拉伸下一分子，即位能或势能传递给下一分子，本身恢复原状态。在获得位能或势能分子平衡趋势又再传递给下一分子，这样能量一个传递一个，形成水面波纹不断向外扩大传输能量或能量子过程，构成周期性位能或势能递换传输，即波动能流过程。

波动的周期性能量流或能量子流可以通过实物的原子、分子传递能量子，也可以直接由周期性变换能量子本身在空间中运动形成的。前者典型的是声波与水面波，后者典型的是光波与电磁波。因此波动不一定都需要介质，光波与电磁波能量流动或能量子流就不需要介质，而是同步周期性运动光量子束的集体行为所形成的波动状态，量子实际上是平动速度与涡旋角速度周期性变换，在相同时间里位移量是周期性变化，位移愈大位置上相应量子数密度愈小，从而在量子束经历不同位置上密度是周期性变化，形成周期性能量子流或能量流的波动现象，因此没有必引入“以太”之类概念来解释光波与电磁波。《光子波动新论》一文与《物性论》一书中周期性变换光子不仅可以解释折射、反射、干涉、衍射等现象，还可解释旧波动说无法解释的其它现象。

二、波动能流原理

1、波动能量流动原理：波动是一种不管它有否通过介质所形成的周期性能量或能量子流动现象。通过介质分子、原子递换传输周期性能量或能量子流动的主要是机械波与声波，不通过介质周期性变换能量或能量子流动的主要是光波与电磁波。称波动是某种周期性能量或能量子流动现象，而不管它是否通过介质原理。宇宙中不管怎么样，只要空间存在周期性能流动就有波动现象，因此周期性能量流动是波动的本质。旧波动观念建立在声波与机械波观念基础上，要假定宇宙中充满静止‘以太’介质的，才能解释光传播现象。这是对波动本质缺少深刻了解而引入的假说。此外周期性能量变换方式又可称为信号，因此信号靠波动，即能量流来传递的。

2、信号发送接收原理：能流信号的复杂组合方式或表象，如声音、语言、音乐、文字、图像、符号、数码和其它可感觉形态等可以通过信号发送、传递和接收，并在人脑中产生事物的感性印象和表象，理性知识文字和符号，实性形象和图像等。称信号产生、分解、组合及翻译表象通过波动能流发送、传输、接收原理。例如人在大脑控制下从口、舌、喉发出语言是由许多单音组合构成的一系列振动信号能流，通过大气分子递换传输，到人的耳朵强迫振动产生相应信号，经听觉神经传输到大脑形成相应信号感觉与印象，并经大脑按习惯或约定翻译成信息，以了解到相应的事物或新事物的消息或知识或信息。

3、信息新知识原理：信息是什么？信息实际上是一种新知识，来自于声、光、电磁波及其它信号等经感官、神经传入人脑，经过人脑产生相应感觉、印象、表象等，以及语言、音乐、图像、文字、符号、数码等表象及其组合，而且随经验、知识等程度高低所获得事物的感性、理性和实性新知识而存在差异。如一个不识字的人，收到文字表象信号，就不知所云，等于没有获得相应信息，要得到该信息就需通过识字的人读给他听。又如一个没学过外语的人，收到该外语信号，也不知所云，需经过他人翻译，才能得到相应的信息。即使一个人接收到信号，也要经头脑智力活动，才化成信息及其新知识，称为信息是信号经大脑智力活动产生新知识原理。能流信号产生、传输、接收并经大脑转化为信息，可见能流信号是信息携带者，信息通过声、光、电磁波等能流信号传播，被人们所接收，并经人脑智力活动转化形成信息的。

三、波动传播应用

1、信号传播应用

物体运动或机械振动会发出声音等信号和感觉，如视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉等信号，并通过地面实物，尤其气体或直接分子的传递和接收（主要是眼睛、耳朵和鼻子、口舌、皮肤等五官），为声音和其它信号能流产生、接收和传递。声音是一定频率范围一定强度的机械振动并通过实物，尤其空气分子间能量或能量子递换传输所构成波动，并对耳膜强迫振动，经过听觉神经传到大脑，而构成所接受的声音信号。从而声音形成包含了声音产生发送品，尤其人的口、舌、喉振动所发的语言与歌声，通过介质分子将这些声音能量往愈来愈大空间范围递换传播出去，离声源愈远声音强度愈弱，距离太远往往弱到耳朵听不出声音为止。

另一类信号产生于光源或光对物体反射产生的信号，并通过光的传送和接收（主要是眼睛）。光量子本身具有周期变换频率能量与动能，同步周期变换运动光量子束本身具有波动性，可以不通过介质分子递换传输，但通过介质时也会形成与介质分子交换，动能部分转化为交换能，使其速度变慢，这些在《光子波动新论》文中专门讨论，这里不再重复。但作为图像、文字、符号信息来说是非常重要信号能流，通过眼睛及其视神经到大脑，构成视感觉与印象、表象。并通过人的大脑智力活动，产生文字、符号、图像所构成的知识或新知识，即信息。

信号更广泛地利用电流或电磁波实现远距离传输，光、声信号与电流信号或电磁波信号可以通过某些器件实现互相转换，所转换的电流信号在导线中传输或电磁波信号在空间中运行传播，在远距离的接收器再转化为相应光、声信号，这些光、声信号经感觉神经传入大脑的智力活动产生相应知识或信息。电磁量子能流信号发送、接收和传输广泛应用于电话、电报、广播、电视、电讯、手机等传播和测量、控制、遥控、电脑等自动化操作上。

2、信息变换应用

信号是一种物质运动形态或能量流动状态，声音信号是机械振动产生、传输和接收的一种运动形态，运动中表现出许多特性，研究这些特性是为了更好地利用它。不要把信号与信息混为一谈，否则易引起混乱，波动与信号具有客观性，而信息则跟主观智力素质密切相关的。如声音通过机械振动，包括人的口腔振动所产生的信号，在其周围空气或实物分子、原子的实现相应的能量递换传输或传播，接收者，包括经过电磁波转化机械振动或人耳朵获得相应振动信号，经听觉神经传入人脑智能活动，翻译分析变换为信息或新消息、新知识。

信息可以来自于语言、歌声、照片、图像、文字、符号、数码、公式、表格等组合表达方式，反映事物变化状态。但对一些人是已知或旧消息，而对另一些人来说又是新消息或信息，很难确定，这是从接收者判定信息的缺陷。从发送者判定信息困难更大，因为如机械振动产生的何止是声音，还有次波、超声波、热运动，甚至电荷等难以形成信息。因此能够供人们产生新知识的表象信号，即接收者与发送者不仅表象信号一致，而且所变换相应知识或信息也要力求完整一致，才是信息传输目的，而不是只为了数学表达方便来考察信息的。

参考资料：

1、《物性论-自然学科间交叉理论基础》陈叔瑄著厦门大学出版社1994年12月出版

2、《物性理论及其工程技术应用》陈叔瑄著香港天马图书有限公司2002年12月出版

3、《思维工程-人脑智能活动和思维模型》陈叔瑄著福建教育出版社1994年6月出版

[原创]波动能流与信息传输本质

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