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颠覆牛顿和爱因斯坦万有引力理论的物理题解答

(2020-09-14 09:40:31)
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超越牛顿和爱因斯坦的

从牛顿引力定律中找起

可以颠覆牛顿和爱因斯

前所未见的物理题解答

物理学理论的最新发现

分类: 万有引力问题探索

颠覆牛顿和爱因斯坦万有引力理论的物理题解答

马海飞

http://blog.sina.com.cn/gfis  2020年9月14日)

之前我发布了一道可以颠覆牛顿和爱因斯坦万有引力理论的物理题。这道物理题的题目是:

请你从牛顿的引力公式F=GMm/r2中推导和寻找出万有引力现象是如何产生出来的。

从这道题的题目上看好像很简单。但实际上并非如此。它与教科书里的练习题完全不同。与各种场合下的考试题也不同。这道题的答案是无法从教科书中找到的。这道题有点像是为了解决历史遗留的科学难题而设立的一个科学研究项目的题目。因此,它的答案就像一份研究报告一样。不是从教科书里复制拷贝一下就可以解答的。这道题考的是解题人的创新思维能力与独立思考和分析与解决问题的能力。只有具备这些能力的人才能给出这道题正确的答案。那些只会死扣书本的好学生乃至大学教授都是很难正确解答这道物理题的。

下面就把我对这道题的答案公布出来。并且在答案中加入了详细的解释供各位参考

推导和推理过程如下:

1. 根据已有的知识把牛顿的引力公式F=GMm/r2分解成两个独立的公式。它们是F=mgg=GM/r2。这说明牛顿的F=GMm/r2这个引力公式不是一个描述单一物理过程的公式。它包含着由两个物理过程构成的综合结果。这两个过程是1)产生加速度g的过程和2)产生力F的过程。

2. 从逻辑推理上判断出力F与加速度g之间出现的先后关系。F=mg可以看出,力F的存在依赖加速度g的存在。如果没有加速度g存在就不可能有力F存在。就无法计算力F的大小。从g=GM/r2可以看出,加速度的存在不依赖力F的存在。即使没有力F的存在,加速度g仍然可以独立存在。依然可以计算出加速度g的大小。从这种依赖关系上可以看出,力F不可能出现在加速度g之前,只能出现在加速度g之后。结论是:在万有引力现象中,可以只有加速度g存在,不需要力F存在。如果有力F和加速度g同时存在的话,加速度g一定出现在力F之前。力F是加速度g存在的结果。加速度g是导致力F产生的一个原因。这是一个颠覆牛顿万有引力理论的结果。

3. g=GM/r2寻找加速度g的起源。既然在没有力F存在的情况下加速度g就可以独立存在。说明加速度g不是从受力过程中产生出来的。那么,加速度g是从哪里起源的呢?这就成了解决万有引力现象起源的核心问题。解决这个问题只能尝试从g=GM/r2中寻找答案。可是,我们根本就无法从这个公式上直接看出加速g的起源。因为在物理世界里无法找到以距离平方r2的形式自然存在的东西。这个r2是一个平面正四方形。自然世界里不可能存在自然形成的平面正四方形的物理存在形状。不过没关系,我们可以通过对g=GM/r2的数学变化和推导来解决这个问题。

只要把g=GM/r2的分子分母同时乘以4π就可以得到g=(4πG)M/4πr2因为πG都是常数,因此,它们的乘积依然还是一个常数。这样就可以用一个新符号(本人使用Gm)来代表4πG这个常数。这就是Gm=G。于是,公式g=GM/r2就变成了g=GmM/r2的形式。这个公式里的4πr2在物质世界里的现实物理意义非常明确。是对球形面积的数学描述。在自然世界里,球形是非常普遍的自然物理存在形式。这就很容易看出加速度g的起源与自然世界里的一种球形的物理存在有关。由于Gm是一个固定不变的常数,因此,加速度g的大小完全就是由M/r2决定的。接下来要解决的问题就是:这个球形r2的物理存在以及M/r2的物理意义到底是什么?

关于这个问题要从物体质量M与这个球4πr2之间是什么关系上进行分析。

从牛顿的引力公式F=GMm/r2以及g=GM/r2可以知道,万有引力现象的万有性决定了M与r2之间存在着不可分割的关系。这是因为如果这个M与这个r2之间可以分割的话,万有引力现象中的万有性就不可能存在了。

r2代表的是一个球形的空间范围。这个空间范围是r>0的任意数值所可以描述的那个空间范围。r不可能等于或小于0。而且,r的数值一定大于物体实体部分的半径。这个空间范围的形状是球形的。它与质量M的关系说明它包围在物体的周围。因此,针对M/r2的物理意义可以这样理解:M代表的是物体的物质实体r2代表的是包围在这个物质实体周围的一个球形的场空间这个球形场的场心与这个物体的质心重叠在同一点上。如果不重叠的话,这个公式就不成立了。在物理学中“物理”指的具有特定物理功能的空间范围。这就是说,r2这个空间范围内是有物理功能的。这个物理功能就是加速度g:g=GmM/r2但是,加速度g并不完全是由这个球形的面积4πr2所决定的。它还与这个物体的质量M有关。为什么会与M有关呢?当球形场4πr2中的r决定好之后,加速度g的大小完全取决于物体质量M的大小。唯一可以作出的解释是M与r2的关系M/r2决定的是这个场的强度。用字母D来表示就是:D=M/r2这是一个可以从g=GM/r2中推导出来的全新的公式。在教科书上是见不到的。这样,g=GmM/r2就可以分解成:g=GmDD=M/r2这两个公式。从g=GmD可以看出,加速度g的大小完全是由D决定的。从g=GmDD=M/r2可以知道,归根结底,加速度g只能是起源于由r2所表达的那个球形的场。加速度g的大小则完全是由这个场的强度D决定的。这样,加速度g的起源问题就彻底解决了。简单重复一下就是:万有引力现象中的加速度g起源于包围在物体周围那个球形场。加速度g的大小完全是由那个球形场的强度D=M/r2决定的。即g=GmD。这个结论证明在万有引力现象中出现的加速度g完全是在不受力的情况下产生出来的。再一次证明牛顿和爱因斯坦的万有引力理论都是错的。

4. 用逻辑推理的方法确定D=M/r2的理论意义。虽然加速度g的起源问题已经得到了解决,但是,D=M/r2的理论意义还不是非常明确。只知道r2代表的是一个场,但还不能确定这个场的本质是什么。为什么这个公式成立?只要这个问题还没得到解决,本文要回答的那个物理问题就不能算是得到彻底的解决。

由于万有引力现象是万有的现象,是任何物体都有的现象,因此可以肯定,任何物体的周围都包围着一个这样的球形场。在这个场里永远都存在着M/r2这个关系。不管M代表的是地球还是苹果或是原子以及任意一个物体的质量,这个关系都成立。也就是说,不管M代表的物体是什么,在它的周围都包围着一个球形场。在这个场内任意点上的强度都是用D=M/r2计算出来的那个数值。这说明物质的质量与它周围的场是一个共存的关系。只要有物体存在,物体周围就一定有一个球形场存在。可见,物体的质量与物体周围的球形场之间是不可分割的统一体关系。这反映出来的恰恰就是物质的基本自然属性。这说明,其实物质除了具有实体属性之外还有空间场属性。物质的质量代表的是物质的实体属性。包围在物体周围的球形场代表的是物质的空间场属性。因此这个球形场也可以叫做物质的属性场或质量场。表达这个场强度公式就是D=M/r2这样,在万有引力现象中的那个球形场的本质问题就得到了彻底解决。它与物质质量一样是物质的另一个基本自然属性。这说明物质实际上具有两个基本自然属性。一个是质量,一个是属性场(也可以叫质量场)。因此,任何一个物体都同时具有一个质量和一个质量场。在质量场内的质量场强度用D=M/r2计算。在这个场内的自由落体加速度g用g=GmD来计算。其中的加速度g归根结底来自于物质的基本自然属性,而不是来自于力学过程。因此,虽然使用这个公式计算出来的结果与使用牛顿公式计算出来的结果完全一样,但在理论上的意义完全不同。牛顿认为万有引力现象是一个力学现象。但从以上推导和推理得到的结论是:万有引力现象是一个物质基本自然属性现象,不是力学现象。在万有引力的本质现象中不存在物体受力的过程。这也彻底颠覆了牛顿和爱因斯坦的万有引力理论。

5. 总结。我们从牛顿的引力公式F=GMm/r2看不出万有引力现象的起因是什么。不但如此,还有可能被这个公式的表面现象所误导。误以为万有引力现象的起因是牛顿所说的相互吸引的力。可是,经过了三百多年的寻找也找不到那个力。在此,我们可以把F=GMm/r2这个公式分解成两个公式:F=mgg=GM/r2。从这两公式的逻辑关系可以看出,力F出现在加速度g之后。因此,它们的因果关系是:加速度g是因,力F是果。由此可见,万有引力现象的产生源自于加速度g而不是力F。只有把研究的焦点放在对加速度g的起源上才能找出万有引力现象的起源。我们可以把公式g=GM/r2变换成g=(G)(M/r2)的形式。其中的G仍然是一个常数。用Gm表示就是Gm=G。其中的r2表示的是一个球形的物理场。这个场的强度是M/r2。用字母D表示就是:D=M/r2。这样,g=GM/r2的变换过程和结果就是:g=GM/r2=(G)(M/r2)=GmD。这个推导结果在以下几个方面颠覆了牛顿和爱因斯坦的万有引力理论。1)万有引力现象不是一个力学现象。产生万有引力现象的原因是加速度g而不是力F。2)在涉及到万有引力现象的计算中不需要用到牛顿的引力常数G也可以进行计算。3)万有引力现象与爱因斯坦的等效原理和弯曲时空等理论毫不相干。4)万有引力现象是物质的基本自然属性现象。因此它是一个静态现象。它的产生与物体的受力和运动过程无关。5)牛顿引力理论中所说的那个相互吸引的万有引力根本就不存在。6)用牛顿引力公式计算出来的那个力并不是相互吸引的引力,而是一个跟普通作用力一样的作用力。只不过它的作用不是一个让物体产生加速度的力,而是一个抵消物体本来所具有的自由落体加速度g的力。用抵消加速度g的相互作用形式来改变自由落体本能的加速运动状态。这完全符合“力是改变物体运动状态的原因”的定义7)因为有了可以取代的更好理论和计算公式,因此,牛顿和爱因斯坦的万有引力理论都没有继续存在下去的必要了。

除此之外,从以上的推导和推理过程中还得到了一个牛顿和爱因斯坦理论中不存在的最新发现。即:物质同时具有实体属性和场属性。物质是实体与场不可分割的统一体。这彻底颠覆了牛顿力学中实体是物质唯一基本自然属性的观点。也颠覆了爱因斯坦理论中实体与场相互独立存在的观点。

从以上的推导和推理过程中还得到了一个前所不知的自然规律和物理学的基本常数。从上述推导过程中得到了g=GmD。这个关系式。把它变化一下就是Gm=g/D。这是一个非常重大的发现。因为它揭示了一个人们前所不知的自然规律。这个自然规律就是:在任意一个物体的自然属性场内任意一点上的自由落体加速度g与同一位点上的物质属性场强度D的比值总是恒定不变,是一个常数。这个常数Gm=g/D是物理学教科书中还从未出现过的一个非常重要的基本常数。有了这些更简单和更科学的最新发现之后,牛顿和爱因斯坦的万有引力理论都可以从科学理论的队列中退场了。

由此可见,从牛顿的引力公式中不但可以推导和推理出颠覆牛顿和爱因斯坦万有引力理论的结果,而且还可以获得很多重大发现。

以上是我自己从解答这道物理题中得到的结果和结论。抛砖引玉,仅供读者参考。由于这是一道教科书里没有标准答案的物理题,也是一道考验创新和独立思考能力的物理题。因此,也许其他高人有着不同的解题方法或得到不同的结果和结论。如果有的话希望能拿出来与广大读者分享。共同推动科学的发展。

最后我还想要说的一件事情就是,希望在学校教书的教授专家们也能经常给学生出一些类似这样可以启发创新思维的题目让他们回去做。而不是只教学生死背课本。其实,课本里记载的所有知识都是旧的。虽然其中有一些知识永远都不会过时,但旧知识都是大家普遍知道的。没什么创新意义。要想创新,就必须要探索书本里没有的知识。让学生探索书本里没有的知识恰恰就是教师们的一个职责。否则就会一代不如一代地退化下去。历史经验早就告诫过我们,前人曾经取得的辉煌成就经过几代后几乎全部都成为了阻碍后人发展的阻力。在任何领域都是如此。在科学领域也不例外。没错,亚里士多德、托勒密、哥白尼、伽利略、牛顿以及爱因斯坦都曾名噪一时。他们的科学理论对科学发展都造成过极大影响。但是,如果不突破他们的理论,科学就不可能继续向前发展。所谓的突破不是简单地在量上的继续发展,而是在质上的颠覆性发展。颠覆性指的就是把前人理论中的基础性错误彻底纠正过来。

从科学的立场来说,我认为尽管在牛顿的理论中存在基础理论上的错误,但牛顿的理论依然属于一个自然科学理论。可是,爱因斯坦的理论完全不能算是一个自然科学理论。爱因斯坦的理论纯属于哲学或数学理论。所以,在我看来,爱因斯坦的理论对自然科学研究没起过什么正面的作用。相反,爱因斯坦的理论大大地干扰了自然科学向正确方向的发展。他把自然科学带入了幻境中的神秘世界。彻底脱离了科学的基本精神和基本立场。因此,我预言,一百年或更短的时间以后,爱因斯坦的名字肯定会从自然科学发展史的科学家名册中被除掉。在科学史中留下来的记录都是有关他的理论是如何把科学带入歧途的事例。这就是为什么我从来都不对爱因斯坦理论中的具体内容作出评判的原因。没有必要浪费那个精力。只要从自然科学的基本立场来看就知道,他的理论在根基上就是错的。包括在基本思想以及基本思路甚至在基本科学原理上都是错的。例如爱因斯坦把重量与质量看成是一回事。把弧线与直线当成是一回事。把主观与客观当成一回事。可以说,所有学习、教授和研究爱因斯坦相对论的人都是在浪费时间和生命。虽然这样说可能有点儿让人感觉太不客气,但这都是事实。实话实说而已。

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