重力的本质到底是什么？

笔者在一年前曾经写了一篇论文《物理概念应体现认识的渐进性》——由重力加速度概念学习所想到的，这篇文章主要是针对物理概念教学如何根据学生的认知水平，由浅入深的进行概念诠释和深入。后来当我对这个问题进行更深入的思考时，由此而进行的探讨却一发不可收拾，这样的探索使我对重力加速度，重力以及引力等等问题得到了前所未有的理解和丰富，以此就有了对本文撰写的欲望，以及与物理学界各位同仁进行沟通和交流的想法。

美国的科学周刊（Science) 曾在 2005年7月1日纪念它创刊125周年的特刊上提出了未来25年科学研究面对的125个重大问题。其中一个问题就是“重力的本质是什么”？由此反映出了这个问题受人关注的程度和解决这个问题的重要性。

一．         人教社高中物理教材的认识

我们的教材对重力的认识和理解是这样阐述的：重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，而且认为重力是产生重力加速度的原因，到学习《万有引力定律》的时候，又知道了重力和万有引力的关系，使得我们对重力的认识有了更深入的扩展和提高。

这里有一个问题，就是牛顿在研究力学问题的时候，一直没有建立“物理场的概念”使得他的力学体系一直在质点及其力和相对运动之间进行阐述。虽有建树，但是在后来物理的发展历史上，其局限性也越来越突出。自然界的规律无论是用数学语言还是用文字语言进行阐释的时候，在理性的逻辑思维上应该有很好的自洽性。这一点在牛顿力学体系和爱因斯坦相对论以及量子力学的关系上出现了某些不完善的问题。

二．         生物学博士马海飞的观点

首先，重力不是“引力”。物体之间不存在任何“万有的相互吸引作用力”。但是，物体之间却的确存在一个可以测量到的相互作用力，而且它具有“万有性”。这个力就是重力，却不是引力。把重力说成是“物体之间的相互吸引作用”是对重力的错误理解。苹果只能落向地面而不会自己飞到天上去，这并不是因为地球施加在苹果上的“引力”造成的。地球对苹果没有施加任何作用力。但是，我们可以从苹果与地球之间测到一个重力。这个重力是因为苹果的自由下落趋势和它自身的质量导致的。所以说，重力不是物体之间的相互吸引力，而是物体之间相对运动产生出来的一个力。也就是说，重力不是自由落体运动的原因，而是自由落体运动的结果。

那么为什么人们（包括牛顿）会把“重力”视为“引力”呢？这是由于人们对引力现象的错觉造成的。苹果落地的过程非常象是地球对苹果的吸引现象。这就象地球非常象是宇宙的中心一样。这些实际上都是假象。假象并不能反映事物的实际状况。如果把假象当成了实际状况来对待，这就产生了错觉。根据错觉所作出的论断当然也就是错误的了。因此，牛顿根据他的错觉把重力说成是“物体间的相互吸引作用”是不正确的。但是，牛顿对这种现象的“万有性”的发现却是功不可没。在牛顿的引力理论中，唯有这一点是无懈可击的。

其次，因为重力不是相互吸引的作用力，所以重力是不可屏蔽的。而且，重力在粒子构造中不具有任何维持粒子结构的作用。也就是说它不是一个微观世界里的结构力。重力只在宏观世界有效，在微观世界可以忽略不计。所以，重力是与其他三种基本力完全不同的力。其他三种基本力都是维持物质结构不可缺少的力。重力是比其他三种基本力更加原始的力。因此，把重力与强力、弱力和电磁力相提并论显然是不恰当的。

那么，导致重力产生的原因是什么呢？原因很简单，就是物质的基本属性在物体之间自然状态下的自然表现。其中的关键因素是“物质的基本属性”。过去人们只认识到“质量”是物质的一个基本属性。现在我们发现，除了质量以外，物质还有另一个基本属性。这个基本属性就是“质量场”。也就是说，物质的基本属性有两个，而且只有这两个。一个是“质量”，另一个是“质量场”。过去人们对众多物理现象不理解的主要原因就是因为没有认识到“质量场”的存在。对引力现象的不理解也不例外。根据质量与质量场之间的关系我们知道：物体的稳定状态一定是物体的质心与质量场之间处于对称状态时的存在形式。一旦它们之间出现不对称，物体所表现出来的一定是运动状态。这是物质基本属性造成的一种自然现象，与物体的物理、化学和能量等特性无关。当两个物体同时存在时，每个物体的质心与另外一个物体的质量场之间一定处于不对称状态。因此，它们之间会“自然地”表现出运动状态，这就是自由落体运动。也就是说，质量场与质心的不对称导致了物体自由落体趋势的产生。在自由落体运动过程中，实际上物体与物体之间不存在任何相互作用。这时是质心与质量场密度之间的作用关系。但是，如果在两个物体之间测量的话，就会测到重力的存在。因此重力的大小是相对于这两个物体而言的。同一个物体相对于地球和相对于月球，测到的重力大小是不一样的。在测量重力的时候，一定要给自由落体一个阻力。阻止自由落体加速度所使用的最小阻力（即与自由落体运动达到平衡的力）就是重力。重力就是这样产生的。因此，重力不是引力。

三．姚承的观点
       万有引力的本质是电场力，这可以从以下几个方面加以证实。
一、按照玻尔理论和量子力学推导出的结果
       在360万个大气压和6000K的高温中，地球的“固态地核”绝对不会是我们常温状态下的固态物质，按物理规律可推知它是一个巨大的正电体。
       玻尔理论和量子力学表明，绕核运动的电子吸能（受热）后会向外层跃迁，能量足够大时将发射掉（热电子发射）；核聚变反应的原理证明，原子在受到巨大的高温和压力时，大部分核外电子会逃逸掉。
       地核在巨大的压力和高温中，逃逸电子在地核宏观正电场的引力和磁场中的安培力的作用下，将在地幔形成负电层，与地核的正电场形成内外极式的电容器。由于内外电场间电势的抵消和“几十公里厚的地壳”这个大绝缘层，所以地表总体现出中性特征。地幔层负电场的引力会吸引住整个地壳和地表的一切物质，形成重力。
       逃逸电子的运动方向、地球自转方向和磁场，遵循左手定则：让地磁N极（地理南极）的磁力线穿过手心，拇指指向地球旋转的方向（由西向东），其余四指所指的方向（指向地心）就是电流的方向（电子运动的反方向），可证明现阶段正有电子从地核向外逃逸。
二、重力与电场力性质相同的依据
依据之一：重力和电场力都具备“万有作用”特性，都可以吸引中性的物质（包括金属）。
依据之二：在重力场和强电场中都有气体电离现象和放电现象。
依据之三：重力和电场力使用“雷同”的计算公式，都遵循平方反比定律。
依据之四：重力和电场力作用的延伸性相同，都可无限延伸。
依据之五：重力和电场力做功的特性相同，都是保守力做功。
依据之六：重力和电场力都可以因“量”的叠加而叠加。
三、实验的依据
1、实验表明：扭秤装置测出的“两个中性球之间的弱引力”实际上是分子引力，质量不是引力的成因。
2、实验证明，垂直于地面的一段长导线两端存在感应电势（上负下正）；
3、实验表明，重力可以被强电场屏蔽：充以七万伏以上直流电的极板电容器（负极向下）重量会消失。
4、1986年，重庆的刘武青先生通过实验发现，电磁力对重力有影响。
5、1980年英国的约翰·西尔教授通过实验证实，把一个圆盘形的电容器（正极在中心，负极在边沿）充电至10万伏时，整个电容器会快速旋转并飞向空中。
四、自然现象完全符合的依据
⑴自然界空气中存在大量负离子（每立方厘米约5000个），打破了物理学的对称性；
⑵电离层的D、E、F层都是负电层，它使整个地球在宇宙中显示负电体特性；
⑶破坏性地震发出的地光可以证明它和雷电同样是重力场中的放电现象；
⑷地表的重力异常表明地电感应电场的不均衡性；
⑸大气层中的蛇形温度曲线证实电子运动的吸能和释能过程；
⑹水星、金星、火星与地球的气压存在巨大差异，是因为它们的重力不同；
⑺太阳时刻在向外抛射正电粒子，它在宇宙中显示正电体特征；
⑻恒星间由于同性电场的斥力而呈现光谱红移（彼此远离）；
⑼行星作圆周运动是因为在太阳磁场内受到了洛仑兹力；
⑽地磁现象表明地壳内存在电场（磁现象的电本质），天文探测表明行星普遍存在磁场；
⑾水星轨道和地球轨道的进动、天王星和海王星轨道偏离都在于行星负电场能量的变化（与电子运动轨道的能级变化同理）；
⑿极光现象表明地球两极有负离子顺磁力线而上并与太阳抛来的正电粒子相撞；
⒀“光线在引力场中的弯曲”是电磁波在电场中的弯曲。
五、从辩证唯物论推导出的结论
       恩格斯指出 “吸引和排斥就象正和负一样是不可分离的”、“只以吸引为基础的物质理论是错误的，不充分的，片面的。”
       正电和负电是一切物质的本质（中子、光子、中微子等中性粒子均为正负电的结合体），按照辩证唯物论，可以肯定自然界的一切力都应该出自电场力和磁场力的相互作用，出现其它的力是不符合自然法则的。强力、弱力和万有引力等自然基本力应该是统一的。
       引力和斥力是矛盾统一的，它们在物质中同时并存，在物体间也同时并存，这是物质结构的基本规律，也应该是宏观星体间结构的基本规律。微观粒子存在负电子绕正电核公转的运动和自转运动，宏观星体间存在的公转和星体的自转也应该是电磁的相互作用。宏观与微观物质的物理性质应该是相同的。

我们知道高中物理对于学生来讲是非常难学的一门功课，其原因是物理概念抽象难于想象和理解，笔者觉得物理的难学主要原因还是在牛顿力学中没有物理场概念的引入和由此带来的一系列问题，最典型的就是学生在学习万有引力定律的时候普遍感到物理公式玄之又玄。当教材如果适时的引入质量场（或者说重力场）的时候，学生们头脑中的一切狐疑，迅速就会瓦解，真理的光辉自然照到了学生聪慧的头脑。

马海飞博士和姚承两位同仁，以其敏锐的思维，和深刻的洞察力，认识到了物理场的重要性和联系性，无疑是对牛顿力学以及爱因斯坦相对论，造成了强有力的智慧冲击，他们颠覆了以往对质量及重力的局限性认识，在新的物理场的认识的基础上，重新进行物理教材的编写和定位，无疑对基础教育是一个建设性的重建。

参考文献： 1.人教社物理教材必修2

           2.马海飞的博客

      http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370100l0uw.html

  3.姚承《解谜的钥匙》