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把“弯曲的空间”连接起来就是一个球形的场

(2010-11-11 00:14:16)
标签:

牛顿与爱因斯坦

方法论

科学哲学

统一理论

万有引力定律

时空弯曲

分类: 万有引力问题探索

把“弯曲的空间”连接起来就是一个球形的场

马海飞

(http://blog.sina.com.cn/gfis 20101111)

根据爱因斯坦广义相对论:宇宙间重力的来源,是因为物质的存在,造成该物质附近的时间─空间结构弯曲凹陷的关系。物质的质量越大,所造成的时空弯曲凹陷就越厉害(见http://tech.sina.com.cn/d/2007-03-09/15131409324.shtml)。人们一般使用类似下面的这个图形来表示地球导致空间的弯曲理论。

把“弯曲的空间”连接起来就是一个球形的场


1 一个常见的解释广义相对论中“时空弯曲”理论的示意图。

 

这个图显然是根据人的想像制作出来的。与其说它是时空弯曲,不如说它是空间弯曲的示意图。因为从这个图形中看不出时间的因素。显然,这个图形的方向性是符合人类“常识”和感觉的。其实,我们也可以用下面的图形来表示空间的弯曲。因为,地球附近“空间的弯曲”应该是出现在围绕地球所有方向上的。

 

把“弯曲的空间”连接起来就是一个球形的场

 

2 一个从来没有人使用过的,但也符合相对论中“时空弯曲”理论的示意图。

 

由于图2不符合人们的常识,所以从来没见到有人使用这个图来表示空间的弯曲。尽管如此,根据广义相对论,地球的四周都会出现相同的“空间弯曲”是一个不争的事实,因为空间的弯曲绝对不可能只出现在地球的一侧。那么我们如果把地球所有方向上的弯曲空间连接成一个完整的环绕地球的空间会是怎么样呢?不用说也知道,当然就会形成一个围绕地球的“球形空间”。也就是说,所谓的“弯曲空间”实际上并不是象上面的两个图中所表现的那种局部的弯曲形式,而应该是象图3所示的那样,是一个完整的球形空间。图3中心处的黑点相当于图12中的地球。环行线相当于表示图12中空间的“弯曲”。地球位于这个球形空间的中心。图3才是一个表示出了完整的所谓“空间弯曲”全貌的示意图。

 

把“弯曲的空间”连接起来就是一个球形的场

 

 

3 地球与地球外质量场形成的统一体示意图。中心的黑点表示地球,包围在地球外的灰色部分表示质量场,图中的蓝色环表示质量场的等密度线。质量场从外观上看就是一个空间。但它是一个有物理功能的空间。

 

其实,图3所表示的远远超出了“弯曲”所代表的意义,它还表示出:地球与这个空间是一个不可分割的整体,以及这个空间在物理功能上实际上是一个有形状的球形场。很显然,真正的“空间弯曲”根本就不是地球的质量对“附近空间造成的扭曲现象”,而是因为地球自身有一个与质量不可分割的场,这个场就是质量场。爱因斯坦把地球与它周围的空间分割开来对待,因此产生了他对“空间弯曲”的错误理解。

不仅如此,图3还揭示了牛顿引力定律中出现“距离平方反比定律”的奥秘。长久以来,人们不理解为什么牛顿万有引力的计算公式中会出现距离平方反比定律。当我们了解了地球与它周围的空间是一个整体之后,这个问题就能够很容易得到解决。我们知道,地球表面重力加速度的计算公式为:g=GM/r2。其中G是牛顿引力常数,M是地球质量,r是到达地球质心的距离。其实,这个公式中的距离平方r2来自于球形面积计算公式A=4πr2中的r2。也就是说,重力加速度的完整计算公式应该是:g=4πGM/4πr2。由于π是一个固定不变的数,所以,4πG也是一个常数。如果我们用Gm来表示这个常数,那么就是:Gm=4πG。重力加速度的计算公式就是:g=Gm(M/4πr2)。这才是真正的表现出重力加速度本质的计算公式。 Gm才是当之无愧的“重力常数”。因为牛顿建立引力公式的时候纯粹依赖的是数学运算,所以,在运算过程中把分子和分母中都有的4π 给抵消之后,r2就变成了一个找不到来源的谜。因为重力F=mg,所以,知道了重力加速度中r2的来源,就等于解答了万有引力计算公式中为什么会使用到距离平方反比定律的问题。同时也把爱因斯坦与牛顿这两个不同的“引力理论”很好地联系了起来。

“空间弯曲”是对球形场的片面认识,“距离平方反比定律”则是来自球形面积与半径之间的变化规律。爱因斯坦的失误在于他没有完整对待“弯曲空间”以及他没有把代表物体与空间的质量和与之对应的场(质量场)作为一个整体对待。牛顿的失误则是他忽视了空间在“引力现象”中的作用。他从来没有意识到他的万有引力计算公式中出现的距离平方反比定律是来自球形场中球形面积的变化规律。

现实就是如此简单,只要我们把“弯曲的空间”连接起来,让它形成一个完整的整体(球形场)之后,一切就都一目了然了。

本文引用地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100mv30.html

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