对自由落体运动的重新认识

 马海飞

（http://blog.sina.com.cn/gfis  2018年1月25日星期四）

人类自古就发现所有物体在空中被释放之后都会落向地面。亚里士多德从自然环境中的物体下落现象中得出了“物体越重下落速度越快”的片面性结论。在大约两千年之后，伽利略才找出了自由落体运动的真相。真正的自由落体运动速度与物体的重量、质量和密度都无关。在同一地点的同一高度上，任何物体的下落速度都是相同的。真正的自由落体运动就是没有空气阻力，没有任何影响因素存在下的纯自由落体运动。

在伽利略的时代，自由落体运动被视为是只属于地球表面的一种运动形式。没人把它与天体的运转联系在一起。在科学发展到牛顿时代之后，牛顿发现地上的自由落体运动与天上的天体运动之间遵循着同一个自然规律。牛顿的这个发现后来被命名为牛顿万有引力定律。同时，人们把牛顿发现万有引力现象的过程解读成为“他统一了地上和天上的力学”。这导致了人类世界观的改变。从那以后，人们开始相信地上和天上的所有物体都遵循着相同的自然规律。并在这样的世界观指导之下从事与天体现象有关的所有研究。具体表现在人们用在地上获得的自然规律去解释天上的自然现象。例如，用牛顿的三大运动定律去解释月球围绕地球转和地球围绕太阳转以及所有行星围绕太阳转的自然现象。这种做法一直延续到现在。

针对自由落体运动来说，有一点是从亚里士多德时代到现在都没改变过的，那就是人们一直都认为自由落体运动是只属于地球上的物体运动。这样的运动与地球上见到的其他物体运动没什么本质上的区别。都是物体在受力之后产生加速度的运动。这就是为什么人们认为牛顿的万有引力理论把地上的力学与天上的力学统一起来的原因。

遗憾的是，人们的这种数千年的认识实际上是错误的。为什么？因为自由落体运动从本质上来说并不是地上物体的运动，而是与天体有关的运动。这就是说，自由落体运动应该算是天上的自然现象，而不是地上特有的现象。 显然，把自由落体运动说成是地上的自然现象的做法来自错觉。

实际上，在地球上看到的自由落体运动这个物理现象中，起着关键作用的物体并不是下落的物体，而是地球。地球不是地球上的物体，而是一个天体。因此，自由落体运动是一个与天体有关的现象。对所有的天体来说都存在着自由落体运动。它应该属于天上的现象，而不是地上的现象。在我们看到苹果落地的现象时，我们的视线应该放在地球上，而不是苹果上。苹果的下落仅仅是表面现象。地球的存在才是自由落体运动的关键所在。至今为止，人们对自由落体运动的错误认识就是把关键物体摆错位置了。不知道关键性的物体是地球。而是把下落物体当成了这个运动中的主体。

一个康乐球可以在地球表面做自由落体运动。也可以做牛顿三大运动定律所描述的受力运动。从表面上看它们的运动似乎没什么本质的区别。这就误导人们以为自由落体运动也是地上的一种物体运动形式。而实际上它们是本质完全不同的运动。自由落体运动属于天上的运动，而受力运动才是真正的地上的运动。天上的运动与地上的运动在本质上的区别就在于物体质量的大小。天上的运动都与巨大质量的物体（天体）有关，而地上的运动都只与小质量物体有关，不涉及到巨大质量的物体。也就是说，只要是涉及到天体（包括地球）的运动都是天上的运动。只有那些排除天体的运动才算是地上的运动。

由此可见，天上的自然现象与地上的自然现象所遵循的自然规律是不同的。不同的原因并不是自然规律的问题，而是物体质量大小的问题。巨大质量的物体（天体）与小质量物体（地上的物体）所遵循的自然规律是不同的。因此，天上和地上的物体在实际上就表现为不遵循相同的自然规律。也就是说，牛顿把地上和天上的力学统一起来的说法是错误的。这是一种误导。地上的物体与天上的物体根本就不遵循相同的自然规律。

为什么巨大质量的天体所遵循的自然规律与小质量物体遵循的自然规律不同呢？这就要用“实体与场属性原理”来解释了。天体都带有非常强的属性场。属性场的功能决定了天体运动是一种场属性的物理现象。而小质量的物体所带的属性场非常弱。小质量物体的运动属于实体属性的物理现象。实体属性现象所遵循的自然规律是实体属性的自然规律，场属性现象所遵循的自然规律是场属性的自然规律。因此，天体所遵循的自然规律与地面上小质量物体所遵循的自然规律是不一样的。

话再说回来，对这一点的理解必须要在理解“自由落体运动是一种天上的现象”的前提下才有可能做到。如果把自由落体运动当成是地上物体运动的一种特殊形式的话就根本无法理解天上与地上物体运动的不同。这是一个世界观的问题。由此可见，从此以后再也不应该继续把自由落体运动当成地上的物理现象对待了。实际上不仅仅是自由落体运动，所有的重力现象都不是地上的物理现象，而是天上的物理现象。

天上的运动与地上的运动之间根本的区别就是，地上运动的核心因素是“力”。而天上运动的核心运动是“加速度”。虽然在数学上无论是先知道力的大小还是先知道加速度的大小都可以计算出相同的结果。人们完全可以把加速度换算成实际并不存在的力。但在物理过程上力和加速度的因果关系在天上和地上的物体运动中是完全相反的。地上运动的核心因素是力。加速度是物体在受力的过程中产生出来的。而天上的运动刚好相反，天上运动的核心因素是加速度。只有当自由下落的物体在受到另一个物体的阻碍而无法加速下落的时候才会在下落物体与阻碍物体之间出现力。在这个阻碍物体不存在的时候，加速下落的自由落体是不受任何力的。当然，由于加速度与力之间有固定的数学关系，因此，即使在这个力还不存在的情况下也可以用数学方法计算出一个力来。这个力就是用牛顿引力公式计算出来的那个所谓的“万有引力”。例如在地球与月球之间根本就不存在任何力。但因为它们之间存在自由落体加速度，因此就可以通过这个加速度计算出一个力来。而这个力对地球与月球之间的物理关系来说纯粹是画蛇添足，有了这个多余的东西之后反倒让相隔遥远的天体之间的相互作用变得无法解释了。这就是不恰当地用地上的自然规律解释天上物体运动造成的恶果。

在地上的物体运动中，加速度是从物体受力的过程中产生出来的。而在天上的物体运动中，例如在自由落体运动中的加速度不是物体受力产生出来的，而是由天体的属性场决定的。也就是说，苹果下落的加速度是由地球的属性场决定的。与苹果自身没有任何关系。这就是为什么在同一位置上，无论是苹果还是铅球或是羽毛甚至是月球，它们的自由落体加速度都是一样的缘故。因为这个加速度与实际下落的物体本身没有任何关系。在这些物体出现之前，这个加速度就已经被天体（地球）的属性场决定好了。

地球与月球之间，地球与太阳之间也是这种自由落体运动的关系。并不是像牛顿所描述的那种受力的关系。也就是说，在地球与苹果之间并不存在相互拉动或吸引的力。在任何两个天体之间也不存在这种力。苹果落地和月球不会飞离地球以及地球不会飞离太阳的原因都是因为它们之间都有一个自由落体加速度的缘故。是自由落体加速度让天体周围的物体不能飞离。而这个加速度不是受力产生出来的，它是由物质的属性场决定的。与力没有任何关系。

总之，在看到苹果落地这类自由落体运动或重力现象的时候，我们的眼睛不能只盯在苹果这些小物体上，而是要看到地球的存在。这是因为地球这个天体的存在才会产生出这样的现象，而不是苹果所产生出来的现象。而地球不是地上的一般物体。它是天体。因此，自由落体运动和所有的重力现象都属于天体现象。这就是为什么苹果落地与天上的天体运动遵循相同自然规律的原因。并不是因为它们都遵循牛顿运动定律。事实上，天上的物体根本就不遵循牛顿的三大运动定律。天体之间既不遵循惯性运动定律，也不遵循外力让天体加速运动的定律。更不遵循作用力与反作用力相等的定律。自由落体运动是一个完全不受力的真正“自由”的运动。

在计算天体运动规律的时候之所以可以使用牛顿运动定律中的公式，那是因为在数学上对物理因果关系相反的事件所作出的计算结果相同的缘故。正确的计算结果并不能证明牛顿的万有引力理论对物理过程的描述也是正确的。

重新认识自由落体运动的目的就是让人们知道它不是地上的运动，而是一种天体运动。只不过它可以发生在我们身边而已。这是因为地球这个天体就在我们身边的缘故。牛顿并没有真的统一地上与天上的力学。地上与天上实际上是不一样的。因此不能用地上的规律解释天上的现象。

物体自然下落的现象是自然界中的一个最普遍常见的物体运动现象。在人类有了文明之后的数千年里这个现象都没有引起过人们的特别注意。直到牛顿被一个从树上落下来的苹果砸到之后，它的重要性才开始受到关注。在这个现象的启发下，牛顿发现了万有引力现象。这个发现一下子就改变了人类的世界观。从那以后人们开始相信天上和地上的物体都遵循着相同的自然规律。并以这样的世界观进一步探索和认识自然世界。从牛顿时代到现在又过了三百多年，今天我发现，原来牛顿对自由落体运动的认识是错的。他得出的那个天上和地上都遵循相同自然规律的结论竟然是一个误解。是一个错误。它误导了人们长达三百多年。于是，人类又再一次到了需要改变世界观的时刻了。从牛顿的“天上与地上遵循相同自然规律的世界观”改变成“天上和地上遵循不同自然规律的世界观”。只有按照这个最新的世界观从事对宇宙现象的研究才能得到正确的结果和结论。才有可能把暗物质、暗能量以及宇宙膨胀之类的问题解释清楚。这个世界观的改变无疑会给自然科学的发展带来革命性的推动。就像当年从地心说的世界观改变成日心说的世界观那样。其深远意义之重大难以估量。