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质量为什么会产生引力?

(2006-07-10 14:51:56)
分类: 新牛顿力学


        “牛顿的苹果”是妇孺皆知的故事,谁都晓得伟人牛顿从苹果的下坠悟出了万有引力:凡有质量的物体都会彼此间产生引力。
        但是,为什么质量会产生引力?牛顿坦然地承认不知道。爱因斯坦说,质量会使周围的时空弯曲,其它的质量会受这个弯曲时空的影响,沿着测地线运行,这就是引力现象。——他并没有回答质量为何会产生引力,或说,并没有回答质量为何会使周围的时空弯曲。相对论的传道者们也未回答为什么。
        虽然吾辈肯定不如大师,但也不可因大师不知道,我们连探索也不做。所以作者就不顾愚昧,写了此文。
 
        一般认为,质量有引力,是因为它向外辐射引力子。可为什么质量会向外辐射引力子呢?
        作者在《时间从来不相对——“寿命变长”与时间》一文中,提出了质量递减假设,该假设指出:粒子只要有质量,以太就要使粒子的质量不断减少。现在,我们根据这个假设来寻找引力子是怎样从质量中产生出来的。
        设有一个粒子A,由于质量递减作用,它在时间Δt内失去微小质量Δm。显然,Δt越小Δm也越小;我们可使Δt足够小,小到Δm不能再小为止。请注意,这个Δm是一个确定的值,它是由粒子A与以太作用时被以太带走的。
        我们可把带走Δm的这一部分以太看成一个粒子,不妨把它称为“粒子B”。但是,粒子B本身并不能拥有确定的质量。因为如果它有确定的质量,则它的质量最多只能是Δm(因为Δm是最小的质量);既有确定的质量,根据质量递减假设它就要发生质量递减,即它在一定的时间内又要从它拥有的Δm中失去比Δm更微小的质量,这就与刚才规定Δm是一个不能再小的质量相矛盾。所以,粒子B应是一个没有确定质量、即质量为无穷小的粒子。要特别强调的是,这里所说的粒子B的质量为无穷小,是指粒子B的总质量为无穷小,总质量包括动质量和静质量。
        (注意,这里的无穷小并不同于数学意义上的无穷小,后者一般可视为0,前者却不可。这里的无穷小应是“要多小就可以多小,但是不为0”的意思,与哲学上的“只在有无之分”的意思相通。作者认为,这也可作为一般的法则:物理上的无穷小,一般不可轻易作为0来处理。)
        粒子B从具有质量的粒子的身上带走一定的质量,而它本身的却没有确定的质量!在这里我们看到,在有质量的物质与以太作用过程中,或说在质量递减过程中,质量是不守恒的。于是,我们可修正我们原有的质量能量守恒认识:在不考虑以太消耗掉的质量时,系统的质量和能量是守恒的。
        (郑重指出,“质量不守恒”并不是绝对不可接受的。如果一个人既接受质量随速度增大而增大的事实,又接受引力会使物体从高处加速落下的事实,那么在他的内心,已不知不觉地接受了质量不守恒。本博客以后的文章会表明,这种新的质量能量观,将使我们更好地认识宇宙的复杂性,体会“无中生有”和“有化为无”的辩证关系。)
像粒子B这样质量为无穷小的粒子,每时都大量地从粒子A与以太的作用中生成,带走粒子A的质量,远离粒子A而去。这种现象实际上就是粒子A每时每刻都向四周辐射一种质量为无穷小的粒子。
        粒子B遇到别的物体时,应会对之产生作用——什么样的作用呢?作者认为,就是引力作用!本博客《引力子的速度无限大》指出,引力子是有质量的物体发出的一种有动量、没质量(质量无穷小),速度为无限大的粒子。作者认为,粒子B就是引力子,它正是通过从粒子A带走动量的方式来使粒子A的质量减少的!
        比如说只有动质量的光子,它发射一个引力子,就失去一份动量,也就跟着失去一份动质量(能量)。
       而一个有静止质量的粒子,它实际上是一个更小的粒子在很小的空间内作自我缠绕,它的静止质量就是这个自我缠绕的小粒子的动质量,只不过这个动质量被局限在一个很小的空间内而已。(请参阅本博客的《牛顿力学也可推导出相对论公式》和《拿放大镜看质量如何形成》)。它发射一个引力子,相当于这个更小的粒子失去一份动量,与光子一样,它也就跟着失去一份动质量,也就相当于这个有静止质量的粒子失去了一份静止质量。
 
        我们可这样给引力子“画像”:
        ①引力子是一种有动量的粒子,它的静止质量和动质量都为无穷小,速度为无穷大;
        ②引力子对普通粒子作用时,相当于对普通粒子施加一个与引力子运动方向相反的动量-p。
        有了以上的引力子的概念,我们就可对引力现象作出解释了:粒子在质量递减效应的作用下,不断地向外辐射一种只有动量没有质量的引力子;相隔一定距离的两个粒子因吸收了对方辐射的引力子而加速向对方运动。
        显然,根据质速规律(物体的质量随运动速度的增加而增大),两个粒子在引力子作用下加速向对方运动时,它们的质量也比原来增加了。——瞧,没有质量的引力子又导致了质量的增加——无又变为有了。
        由于引力子是粒子的质量与以太作用而产生的,不言而喻,一个粒子在单位时间内产生的引力子数量应与该粒子的质量成正比。设引力子的动量为-p,设某粒子的质量为m1,设该粒子在单位时间内产生的引力子数为n,就应有
                 质量为什么会产生引力?        (1)
        上式中,K1为待定常数。
        于是,在以m1为中心、以r为半径的球面上,单位面积、单位时间内穿过的引力子数量为
                 质量为什么会产生引力?     (2)
        与粒子m1相距r的粒子m2,在单位时间内接收到的m1发射的引力子数N,应与自身的质量m2成正比,也应与ρ成正比,于是有
                 质量为什么会产生引力?       (3)
        上式中的K2为待定常数。
        由于引力子具有动量-p,所以m2在单位时间内接收到m1发射的N个引力子,就意味着m2在单位时间内受到m1施加的动量-Np。根据牛顿力学第二定律,物体在单位时间内受到的动量就是物体受到的力,也就是说,m2受到了m1的一个作用力F。应有
                质量为什么会产生引力?           (4)
        将(3)式代入(4)式,得
                质量为什么会产生引力?      (5)
        众所周知,(5)式就是牛顿万有引力公式。
        从上面对牛顿万有引力公式的推导过程可看出,两个粒子m1和m2的惯性质量,一步一步地就变成了决定引力的质量,也即引力质量。所以,在牛顿力学里,引力质量与惯性质量不存在是否 “等效”的问题,它们本来就是同一个东西。
 
 

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