自由落体运动到底是一个受力的运动还是一个不受力的运动？

马海飞

（http://blog.sina.com.cn/gfis 2016年7月16日）

自由落体运动是不是受力运动是一个有争议的问题。一方面认为自由落体运动是因为物体受到万有引力的作用而产生出来的一种运动状态。另一方面认为自然世界里并不存在牛顿所描述的那种相互吸引的万有引力。自由落体运动是一种不受任何力作用的自由运动。

根据牛顿的万有引力理论，自由落体运动是一个受到万有引力作用而产生的运动。但是，牛顿的万有引力理论有一些怎么也解决不了的问题。例如，引力的起源和本质是什么？引力通过什么方式隔空相互作用的？引力为什么不能被屏蔽？引力的大小为什么与距离有关，而且还是距离的平方反比关系？等等。

很明显，从思路上来说，牛顿的万有引力理论是基于他的第二运动定律形成的理论。也就是说，经典物理学把万有引力现象描述成与第二运动定律的过程一样的力学现象。即物体受到外力的作用之后产生加速运动的现象。以这样的方式理解自由落体运动自然而然就会认为自由下落的物体是受到万有引力的作用而加速下落运动的。以及自由落体加速度是由万有引力拉动物体下落的过程中产生出来的。

这个解释从表面上看似乎很合理。但仔细琢磨一下就会发现其中存在偷梁换柱的嫌疑。为什么这么说？因为在本质上，万有引力与作用力根本就不是一回事。牛顿第二运动定律所描述的是“作用力”。这种作用力与距离无关，更不会有距离平方反比关系。所以说，用作用力的物理机制去解释万有引力现象中的力学物理机制根本就是错误的。这就是偷梁换柱的嫌疑所在。

很明显，万有引力与作用力是本质上完全不同的力。但万有引力的本质到底是什么？这一直是很多对万有引力现象感兴趣的人希望知道答案的一个问题。现在已经可以很明确地讲：其实万有引力是一个实际并不存在的假想力。关于这一点，我在本博客的前一篇题为《为什么说万有引力是一个实际不存在的假想力？》（http://blog.sina.com.cn/s/blog_63a266370102wn78.html ）文章中有详细论述。

1、既然自然世界中不存在万有引力，那自由下落的物体所受到的力又来自何处呢？很明显，自由落体所受的那个力是想象出来的“万有引力”。因为万有引力并不是一个实际存在的力，因此自由落体运动实际上是一个与惯性运动一样不受任何外力作用的自由运动。

2、没有万有引力也照样可以解释自由落体运动产生的原因。把自由落体运动说成是受到万有引力的作用而产生的运动，其主要原因是来自自由落体加速度。众所周知，自由落体运动是一个加速运动。而这个加速的过程必定是有其原因的。以前的人因为不知道正确的原因，只好用“引力拉动下落物体”的思路去解释。也就是把牛顿的第二运动定律的思路运用到了自由落体运动现象上。这显然是无可奈何的权宜之计。但是，今天我们已经有能力知道自由落体运动加速度的真相了。实际上，自由落体运动中的加速度不是靠力的作用产生出来的。而是下落物体所在质量场的强度决定的。因此，决定自由落体加速度的原因是那个为下落物体提供下落环境的质量场。质量场提供的自由落体加速度并不是为特定物体量身打造的，而是对任何物体都一样适用的。用数学公式表达就是：g=G_mD。其中G_m是统一常数。它的数值始终不变。D是下落物体所在的那个质量场的强度。从这个公式可以看出：有多大的质量场强度就有多大的自由落体加速度。与下落物体具体的尺寸和质量大小等任何因素都无关。

知道了自由落体加速度的产生原因，就知道自由落体运动不需要外力参与了。

3、用“自由落体运动是不受力的观点”对自然现象做出的解释比“受力”观点更简单明了。首先，用自由落体运动是受力运动来解释天体运行是很困难的。用这个观点解释月球围绕地球转时，认为地球必须时刻对月球施加一个万有引力拉住月球。这就产生出一个能量的问题。任何作用力都是需要消耗能量的。如果地球对月球施加作用力的话，地球就必须无时无刻地消耗能量。这能量从何而来？如此消耗下去地球能持续多久？其次，拉动物体下落的那个万有引力是从何而来？再有就是，万有引力对下落物体的作用点在哪里？为了回答上述这些问题，除了必须编造一堆想象出来的强词夺理的理由之外没有任何其他办法。而这样的解释会让问题变得越来越多和越复杂。

相反，如果用“自由落体运动是不受力运动的观点”去解释的话就简单多了。例如，因为自由落体运动是不受力运动，因此地球不需要为月球提供任何力。月球围绕地球转是自由落体运动和惯性运动这两个不受力运动形式的组合。因此，天体运动是不消耗任何能量的。这就是为什么天体可以永久运动下去的原因。因为自由落体运动是不受力运动，因此就没有必要追究万有引力来源的问题和作用点的问题等等。只要知道自由落体运动的加速度是从质量场而来，所有的问题就都解决了。

4、把自由落体运动说成是受力运动的观点显然是把其中的假想力（即万有引力）误当成了真实的力对待所形成的。这就可以解释为什么很多人会坚持认为自由落体运动是受力运动的原因。这些人被假象所骗却不知那是假象。

总之，从万有引力实际并不存在这个方面可以证明自由落体运动不可能受到万有引力的作用。从自由落体加速度来自质量场强度这个方面可以证明自由落体加速运动不需要任何力的作用。从对自然现象解释的过程中所表现出的优越性上看，自由落体运动是不受力运动的观点更优越。此外我们也可以找出为什么有人会坚持自由落体运动是受力运动这个观点的原因。所以，从任何方面都可以证明自由落体运动是一个不受力的运动。