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万有引力的本质---张祥前老师----来自预印本

(2012-04-04 19:32:52)
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杂谈

万有引力的本质

月球受到地球的万有引力作用在围绕着地球旋转?那么他们之间的相互作用力是如何传播的?现代物理学认为,他们之间是通过一种叫做重力场的特殊物质在传递相互作用力。
    可我认为场的本质就是空间运动所表现出的一种性质,决不是一种特殊物质。
以下是我的分析。
    如果认为地球和月球是通过一种特殊物质在传递作用力,这种看法表面看起来使问题简单化,但仔细分析起来,有更多困难令人难以解释。

     一、这种特殊的物质内部有空间话,他们在传递引力时是如何克服内部空间障碍的,我们总不能再假定另一类特殊物质在传递作用力。没有的话,电磁场和重力场都想填满空间是否发生空间争夺战?

     二 、地球如果真是通过" 重力场" 这种特殊的物质来传递作用力给月球的话,月球向着地球这一面、反面、内部受到的作用力是否有所差异。

     三、地球和月球是如何把场物质发射出去的,又是如何接受的?

     四 、将来人们如果通过某种实验,确实找到月球和地球之间传递引力的一种特殊物质,人们是否能够回答作用力为什么与它们之间的距离平方成反比,与他们之间的质量成正比?物体为什么会有质量,质量到底是什么? 

     五 、现代物理学家告诉人们,本质上物体的相互作用都是隔着一定的空间进行的。如果承认了地球和月球是通过一种特殊的物质在传递相互作用力。这样一来,到底哪一种是现象,哪一种是本质?

     现在还有一种抛小球理论,即地球和月球之间抛出或接受一些小球而相互吸引着,仔细一分析,这种理论也是困难重重。 这种小球的内部有空间的话,在传递作用力时是如何克服内部空间的?没有的话,那这些小球把作用力如何分摊到地球、月球每个原子甚至是每个电子上?我们能够有数学、物理来描述这些过程的细节吗?地球和月球是如何发射这些小球的、又是如何接受这些小球的?
     认为地球和月球是通过一种叫" 重力场" 的物质在传递相互作用力,实际上和以前的" 以太" 理论没有什么实质区别,人们应当怀疑它的正确性,这实际上是一种很平庸的思想。

     相对论认为,一个电荷相对于某一个参照系运动,在这个参照系内观察,该电荷在周围空间除产生电场外,还产生磁场,但在另一个参照系内观察,这电荷可能是静止的,它周围就不存在磁场了.那么在转换参照系时,磁场那里去了? 
    磁场作为一种物质怎么可能在一个人看来是有的,在另一个人看来是没有的?大家想想看,:自然界中有什么物质在一个人看来是有的,在另一个人看来是没有的?
      有一个物体存在于空间中某个地方,一个人说它是真实存在的,一个人说它不是存在的,而且两人的说法都是正确的,这怎么可能呢?

  现代物理学认为重力场的本质是一种特殊物质。
   重力场看不见、摸不着,观察者如何知道它是否存在?重力场有一个基本的特性是对存在于其中的物体施加作用力,观察者只要根据这个特性,就能够判断出自己是否处于重力场之间。
   设想有一个宇宙飞船,在地球上空围绕地球做旋转运动。站在地球上的观察者认为,这个飞船处在地球的重力场的范围内,因而内部肯定有重力场这种物质。在飞船内部的观察者处于失重状态,因而他认为飞船内没有重力场这种物质。
飞船内部有还是没有重力场这种特殊的物质,到底是谁说了算?
   一个自由下落的或者做抛物线运动观察者也有类似的情况。
   总结以上看法,在地球表面重力场对存在于其中静止的物体产生作用,有一个加速度g运动的物体就不起作用。是什么原因呢?有一个加速度g的运动能够完全抵消地球重力场所产生的效应吗?

   以上是我们在认识问题上感到的困惑,根本原因是什么?让我们打个比方。

   我们眼前的一棵树、一条河可以看则是“物”,树的生长、河水的流动可以看则是“事”。这就是我们常说的事物。
   我们说一条河相对于一个人是存在的,相对于另一个人是不存在的。这肯定是荒唐的。
   我们说河水的流动相对于一个人是存在的,相对于另一个人是不存在的,这肯定是有可能的。
   把场的本质看成是“事”,就像是上面所说的河水的流动,这样我们就很容易理解磁场相对于一个人是存在的,相对于另一个人是不存在的。

   在以上宇宙飞船绕地球的例子中,我们可以大胆地认为重力场不是物质,它是物质以加速度g运动(也可以说运动里含有加速度g)的一种表现。这样我们可以获得如下看法:
    一个物体Q存在于空间中某个地方,某个观察者发现这个物体Q周围空间存在着重力场,观察者要想测量Q周围某处空间中的重力场的大小,他只要在这里放上一个小物体,测量它的加速度,观察者就知道了这处重力场的大小和方向。总结一句话:物体在周围空间中产生的重力场中某一处场强等于该处存在一个物体的加速度。
    
    重力场既然是物质运动的一种表现,那是什么物质在运动呢?
    我认为是空间在运动。其话一出,读者可能要喷饭,空间怎么会运动?
   
   相对论认为:描述物体在空间位置中运动变化必须相对另一个物体才具有物理意义,描述单一物体在空间中运动是没有物理意义的,也不存在没有物体的运动。

   可是我认为描述物体在空间中运动只有相对于某个确定的观测者才具有物理意义。描述一个物体相对于另一个物体的位置变化未必就一定有物理意义。
   我认为空间是真实存在的实体,它有可能运动变化,只是人们暂时不了解。描述它的运动变化是有物理意义的。
   设想有一个物体在绕地球旋转运动,人们只要测量这个旋转物体的加速度就可以知道地球的重力场的情况了,这个旋转物体可大可小,当这个旋转物体非常小,小到接近零,可以预见,测量这个旋转物体的加速度仍然可以知道地球的重力场的情况了。我们进一步设想,在不存在物体的情况下,空间仍然以这种方式在运动,仍然可以反映出地球的重力场情况。
   认为空间在运动,我们很容易理解以上宇宙飞船绕地球的例子中,地球的重力场效应就是空间以加速度g扑向地球,宇航员随着空间一起以加速度g运动,当然感觉不到重力场效应,这就好像汽车扑向你,你肯定要受伤,当你随着汽车一同运动,你就不会受伤。

   我们还有一个问题,空间为什么会运动?
   要回答这个问题,让我们先讨论“事”和“物”。
   我们常说“事物”、“事物”,那么哪些是“事”哪些是“物”?
   我认为只有物质点和它周围空间是“物”, 宇宙中真正存在的只有物质点和它周围的空间,不存在第三种形态能与之并存的东西,一切物理现象只不过是点在它周围空间运动的一种表现而已。 这些现象如能引起我们人的感觉, 我们对这些感觉加以分析, 概括便形成了物理概念。
   这个定理叫物理世界存在的虚假性定理。它告诉我们各种各样的物理现象总可以找到各自相对应的几何图形。也可以说物理学中的任何一种现象我们总可以找到它相对应的几何图形。至于我们任意列出一个物理现象,如何去判断它所对应的几何图形呢?这个方法我想是不存在的。它只能由我们预先做出假设,然后根据这个假设所推导出的结果和我们所掌握的知识是否相符合来判断这个对应关系是否正确。
   首先,我们来判断一下在物理学中涉及到的运动现象所对应的几何图形是什么?我对此的假设为:物理学中所描述的运动现象和几何学中垂直状态是相对应的。也可叙述为:物理学中所描述的运动状态和几何中的垂直状态是等价的。

   对于这个等价原理,我们在这里将进一步去分析和推理。
现在我们设想某处空间区域里,只存在着一个物体,我们观测者就住在这个物体上,这样这个物体和我们观测者就可以合二为一看则是一个物质点(实际情况在这里我们是在考虑单一物质点和它周围空间之间的关系)。因为这个物质点处在三维空间中,这样经过这个物质点可以作三条相互垂直的线段,因而这个物质点毫无疑问处于垂直状态中,根据垂直状态和运动状态相等价原理(为简单起见,以后简称这种等价原理为垂直原理),这物质点将无疑会在空间中运动,它处于空间中位置将会变化,带着互为因果的思想,既然垂直状态决定了处于其中的物质点的位置会发生变化,而变化的结果肯定反过来又可以重新构成一个垂直状态。

们进一步分析、推理出以下一条基本原理: 在空间中任何一个处于垂直状态中的物质点的位置必然要发生变动,并且它运动的方向是不断地变化的,这些不断变化的方向又可以重新构成一个垂直状态。 

     对于真实存在于某处空间区域里的一个物质点,以上的基本原理告诉我们这个物质点它所处的位置必然要发生变化。但它将如何变化呢?一个处于三维空间中的物质点,它运动的方向不断地变化很显然不是走直线运动,只是走曲线运动方向才不断地变化。 至于走什么曲线运动使得这个不断变化的方向可以构成垂直状态呢? 物体的运动轨迹是曲线的,常见的有抛物线、双曲线、圆和椭圆. 
   其中只有圆和椭圆可以作两条相互垂直的切线。 我们知道,过椭圆作两条相互垂直的切线,肯定是一条长一条短。而在这里,我们描述的是一个单一的物质点在空间中运动的情况,对于这个单一的物质点,它周围的空间对这个物质点来说没有哪个方向是特殊的,显然是均匀同向的,没有理由会出现两条切线一条长、一条短,因而合理的看法这个物质点走过的曲线肯定是正圆。
   一个值得注意的问题是,过正圆只能做出两条相互垂直的切线,按照互为因果的思想,既然现实空间是三维空间的,即过一点可以作三条互相垂直的有向线段,那这个物质点运动走过的轨迹应该可以作三条相互垂直的有向线段,而不只是两条互相垂直的切线。因此合理的看法则是:这个运动的物质点走过的圆形轨迹不是封闭的,而是在圆的平面相垂直的方向上延伸。
   至此我们可以做出判断,在任意一处空间区域里,存在着一个物质点,它一定在这处空间区域里运动,并且走过的轨迹是条螺旋线。
    这个规律同样可以推广到质点外的空间中的任意一个几何点上 (对于几何点这个名词在这里需要解释一下,我们可以把一条线段看作是由无数个点构成,一个平面也可以看作是由无数个点构成,同样道理,物体周围的三维空间也可以看作是由无数个点构成.由于这些点毕竟和普通物质点有着本质区别,因而可以取一个恰当的名字叫几何点)。 对于某处空间区域里,设想存在着一个物质点O,我们观测者就住在这个物质点上,这样对于这个物质点周围空间任意一个几何点P的位置总是在运动变化,并且运动所走过的迹径也应该是个螺旋线。
    我们知道,在数学上螺旋线的方程为: 


rcosf 

rsinf 

kf 

   以上方程在数学上被称为螺旋线参数方程,其中 为 点在原点为 O的三维直角坐标系中的坐标值, 为 失径OP在 平面投影长度, f是参数,也是 OP在 平面上投影直线于 轴的夹角, k为 

tga 

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