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“物质统一性”是建立物理学统一理论不可缺少的前提

(2012-09-24 21:46:30)
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统一物质物理学

物理学统一理论

牛顿力学

现代物理学

科学新发现

分类: 统一物质物理学

“物质统一性”是建立物理学统一理论不可缺少的前提

马海飞

(http://blog.sina.com.cn/gfis 2012年9月24日)

牛顿第二运动定律的计算公式是F=ma。牛顿万有引力定律的计算公式是F=GMm/r2。虽然这两个都是计算“力”的公式,但自从这两个公式建立至今的300多年之间,从来都没有任何一个人把它们用一个统一的理论和统一的公式表示出来过。科学家们一直把它们作为两个相互独立的物理学理论体系对待。也因此而产生出了“惯性质量”和“引力质量”这两个不同的概念。F=ma中的质量是惯性质量。而F=GMm/r2中的质量是引力质量。可是,随着科学研究的不断发展,人们发现,无论在什么场合下,“惯性质量”与“引力质量”在数值上总是相等的或等效的。这很容易让人产生出这样的想法:惯性质量与引力质量可能本来就是一回事吧。而且,如果用“质量就是物体所含有的物质量”来理解质量的话,那么质量就只有一个,根本就不会有“惯性质量”和“引力质量”之分。可是,至今为止物理学界对这个问题还没有确定的结论,因此仍旧把质量分为惯性质量和引力质量。这是因为人们还没有把F=maF=GMm/r2这两个计算公式从物理学理论上统一起来的缘故造成的。没有理论上的统一,就没有惯性质量与引力质量之间的统一。而物理学理论的统一绝对离不开“物质统一性”的发现。

“物质统一性”指的是“物质是实体与场的统一体”这个性质。也就是说,物质=质量+质量场。这个性质自2009年发现以来已经解决了非常多的物理学基本问题。而且,对牛顿的力学理论也作出过彻底的修正。根据物质统一性原理可以知道,F=ma这个公式仅仅是对物质属性之一的“实体”之间相互作用的数学描述,并没有涉及到“场”产生的作用。而F=GMm/r2,则需要首先分解成F=mgg=GM/r2。这个分解结果说明:引力加速度g不是来自引力F,而是来自质量M和距离r。这个引力加速度来源的因果关系非常重要,一旦颠倒就无法得出与之相关的正确结论。那么质量与距离所代表的又是什么呢?就是质量场的密度:D=M/4πr2。这些分析结果说明万有引力现象是一个涉及到物质的另一个属性——“质量场”的问题。因此可以说,F=GMm/r2实际上是一个与物质的质量场属性有关的数学描述公式。其实,这个公式与质量场的关系直接体现在加速度计算公式g=GM/r2上,而不是力的计算公式F=GMm/r2上。所以,我们不妨把F=ma变换成a=F/m的形式。然后就可以从物质的统一性上很容易地把它们统一起来了。

在我之前对牛顿第二运动定律修正的文章中就已经提出了一个新的取代F=ma的计算公式:F=MGmD+M[c/(c-v)]a。其中,F是作用力(合力),M是物体质量,Gm是一个转换常数,D是质量场密度,c是静止光速,v是物体的运动速度。M[c/(c-v)]所表示的其实就是物质的惯性。当物体是静止的时候,v=0,物体的惯性就等于物体的质量M,当物体的运动速度v趋近于光速c的时候,物体的惯性趋近于无限大。如果把这个公式变换成加速度计算公式的话就是:a=(F-MGmD)/M[c/(c-v)]。其实,这个公式已经把a=F/ma=GM/r2这两个公式从物质的统一性上统一起来了。如果不考虑物体运动的话,让v=0,那么上面的公式就变成了:a=(F-MGmD)/M。公式中既包含了实体性的质量M,又包含了场性的质量场密度D。从这个公式中可以看出,只有当外来的作用力F大于物体自身可以产生的最大重力(MGmD)时,才有可能让物体产生出有效的加速运动。这样产生出来的加速度a的大小与该物体的质量M大小成反比。当外来的作用力F小于物体自身可以产生的最大重力(MGmD)时,得出的加速度a是负值。这并不奇怪。这个负值加速度来自重力加速度。当外力F0时,得到的结果就是a=-GmD。这正是本人在2009年从物质的质量与质量场属性中推导出来的重力加速度计算公式:g=GmD。因为Gm=4πGD=M/4πr2,所以,g=GmD=4πG(M/4πr2)=GM/r2。这就是本人推导出来的重力加速度计算公式g=GmD与牛顿引力加速度计算公式g=GM/r2之间的关系。

经过上述讨论,我们可以很清楚地看出a=(F-MGmD)/Ma=F/mg=GM/r2之间的关系。在物体的质量M比较小的情况下,从MGmD中计算得到的数值非常小,可以忽略不计。(例如从一个直径为1米,质量为1000千克的球形物体上计算出来的MGmD大小只有2.67x10-4N。)因此得到的近似公式就是a=F/M。这就是牛顿第二定律的计算公式。但是,在物体的质量M非常大的情况下,MGmD就是一个不可忽略的数值了(例如地球的这个数值高达5.88x1025N。),这时牛顿的计算公式a=F/M失效,而必须用a=(F-MGmD)/M来进行计算。另外,如果在这个巨大的物体没有受到任何外力作用的情况下(F=0),那么计算公式a=(F-MGmD)/M就变成了a=-GmD=-GM/r2。也就是说,这个加速度a在数值上与GM/r2相等,但却是负的。这个“负加速度”实际上就是“重力加速度g”。说明作用力加速度a与重力加速度g的产生机制是完全相反的。所以,当物体在没有受到任何外力作用的情况下,在它的物体表面的质量场密度所决定的加速度就是重力加速度:g=GmD。这样,用一个公式a=(F-MGmD)/M就可以同时表示出a=F/Mg=GM/r2这两个计算公式来,以此把二者统一了起来。当然,这个统一的基础就是物质的两个基本属性“质量”与“质量场”的统一。

以上都是基于物体处于静止状态下的分析结果。然而,当物体处于运动状态时,物体的惯性会随着物体的运动速度发生变化。惯性的变化可以用i=M[c/(c-v)]计算出来。因此,如果考虑到物体的运动所产生的影响的话,就必须在公式a=(F-MGmD)/M中加入惯性因素。这样完整的计算公式就是:a=(F-MGmD)/M[c/(c-v)]。这个公式不仅统一了物质的实体与场在力学现象中的静态作用,而且也描述了场的动态作用在物体运动过程中所产生的影响。了解了以上这些就会清楚地知道为什么牛顿的理论只适用于小质量和慢速度物体有关物理现象的原因,以及为什么说牛顿的公式都是近似正确的了。

对于一个巨大的天体而言,场的作用是不可忽略的。同样对于一个接近光速运动的微观粒子而言,场的作用也是不可忽略的。物质的实体部分在自由空间中运动过程中是不会变化的,但是场却是可以变的。如果不了解物质的统一性,就不会理解场在物体的运动过程中所起的作用。也就不可能形成统一的物理学理论。对牛顿第二运动定律和万有引力定律计算公式的统一就充分证明了,要想统一物理学理论,首先必须知道物质的统一性。

爱因斯坦一直梦想用一个统一的理论把引力场与电磁场统一到一起,结果却未能如愿。显然,爱因斯坦在开始着手这项工作之前并没有首先确认引力场的本质是什么。所以,爱因斯坦的做法有点“摸着石头过河”或“张冠李戴”的意思,从一开始就不正确。现在,我们从物质的统一性看,爱因斯坦研究的那个引力场根本就不存在。由于他不能认清引力场的本质,结果一直对一个由错觉产生出来的非真实存在的场进行研究,试图“用擀面杖吹火”,所以,他的研究以没有结果而告终的这个结局是不可避免的。遗憾的是,今天还有很多科学家把引力场当成一个客观存在的场在研究着。如果真的有人用爱因斯坦的方法建立起了一个统一理论的话,那个理论肯定也是没有实际物理学意义的。自从爱因斯坦以后的很多人都在试图用一个统一的物理学理论来解释所有的物理现象。但至今为止没有一个是成功的。其实,人们本能地感觉到,宇宙是统一的,因此一定可以用一个统一的物理学理论解释所有的物理学现象。遗憾的是,没有任何人想到,宇宙的统一基础就在于物质本身就是一个实体与场的统一体。在物质统一性被发现之前,物理学是不可能产生出统一理论的。

从以上讨论可以得出一个确切的结论:“物质统一性”是物理学建立统一理论所不可缺少的一个前提。不承认物质是实体与场的统一体,就永远也不可能建立起真正的物理学统一理论。

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本文引用地址:http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a26637010185g7.html

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