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1 宇宙起源新说(上篇:六、万有引力作用的本质)

六、万有引力作用的本质
众所周知,万有引力定律所表述的是物体之间相互发生场作用的一条定律,1687年为牛顿所发现。它具体描述为:任何物体之间都有相互吸引力,这个力的大小与各个物体的质量成正比例,而与它们之间的距离的平方成反比。我们如果用M、m分别表示两个物体的质量,r表示它们之间的距离,则两个物体之间的相互吸引力为F =(GMm)/r2,G称为万有引力常数。万有引力定律是牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首先提出的。牛顿利用万有引力定律不仅说明了行星运动规律,而且还指出木星、土星的卫星围绕行星也有同样的运动规律。他认为月球除了受到地球的引力外,还受到太阳的引力,从而解释了月球运动中早已发现的二均差、出差等。另外,他还解释了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象。根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后,才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上,从而创立了天体力学。重力是由于地面附近的物体受到地球的万有引力而产生的。需要注意的是,因为地球在自转,除了在南极北极端点,在地球上任意一点的物体,其重力并不等于万有引力。此时可看作绕地球的向心力和重力合成万有引力。由于绕地球自转的向心力远小于重力,故一般就认为重力就略等于万有引力了。也就是说重力是略小于万有引力的,只有在南北极的物体绕地球自转的向心力为零时,重力才等于万有引力。
重力和万有引力的方向不同,重力是竖直向下,万有引力是指向地心,竖直向下和指向地心是不同的,不能混淆。
两个通常物体之间的万有引力极其微小,我们察觉不到它,可以不予考虑。比如,两个质量都是60千克的人,相距0.5米,他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿,而一只蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的1000倍!所以,在研究物体在地球引力场中的运动时,通常都不考虑周围其他物体的引力。但是,在天体系统中,由于天体的质量都很大,万有引力就起着决定性的作用,故,引力就成了支配天体运动的唯一的一种力。
注意,牛顿提出了万有引力理论,却未能得出万有引力的公式,因为公式中的“G”实在太小了,因此他仅给出了F∝Mm/r2的关系式。直到1798年英国物理学家卡文迪许利用著名的卡文迪许扭秤(即卡文迪许实验)才较精确地测出了引力恒量的数值。
那么,物体之间的这种相互吸引作用是怎样产生的呢?目前已经提出的观点有三种:其一是量子力学的解释:“我们知道,由光子是物质的基本粒子来看,物质的构成本身没有意义,如果物质不能够与环境中的其它光子信息相互作用,它就不能将自己的能量、存在形式表达给自然界,自己就是以纯暗物质的形式存在,尽管自己的寿命表现为无限长久,但是对环境、对自己没有意义,只有它不断与环境的其它光子信息相互作用光子信息能量,才能将自己的能量、质量表现出来,自己的光子信息才能变化,自己才能由生长到死亡,才能有自己存在的意义;这就是说任何物质,只要它存在,它就会不断地与环境中的其它光子信息相互作用,这样,物质的存在,各种作用力的存在,事实上,是通过自己周围的光子信息场完成的。
“存在物质 A ,是物质 A 不断与环境作用光子信息能量,而表现自己的质量,当物质 B 存在的时候,由于 B 也要不断与环境的光子信息相互作用,这 B 就不同程度地影响了 A 周围的光子信息内容,从宏观的角度来看,是 B 挡住了来自 A 周围的光子信息,改变了 A 周围的光子信息场,从大的方面来看,是来自于A的左方的光子信息能量要多一些,来自于 A 的右方光子信息能量要少一些,宏观表现为 B 对 A 有一个作用力,这个作用力,是所有物质共有的,称为万有引力。
“也可以说成是,由于 B 的存在,导致了 A周围的光子信息力场的形状发生了变化,这个力场的形状发生了变化,本来没有 B 的时候,物体 A 是一种平衡状态,有了 B 以后,光子信息的力场发生了变化,物体 A 的作用力,由于平衡变成了不平衡,人们自然会说,这是物体 B 存在的结果,是物体B 对A的作用力。”(引用语)
其二是四种基本相互作用力的完全统一理论的解释:“万有引力、电磁力、强相互作用力、弱相互作用力这四种作用力是统一的,它们都是由一种基本粒子的振动波来传递的,只是波的形式不同。任一质点(物质)都使与其碰撞的这种基本粒子径向振动的动量减少(波长拉长)并向外传递形成(万有)引力场;电子(电荷)使与其碰撞的这种基本粒子径向振动的横向上增加动量并向外传递形成静电场;运动的电荷(电流)使与其碰撞的这种基本粒子在原径向振动状态上增加了两个垂直其径向方向的动量并向外传递形成电磁场;强相互作用力、弱相互作用力是这种基本粒子径向振动对粒子产生的压力与电磁力、引力的共同作用。
“任意两质点(由基本粒子构成的物质)在各方向上都受到力基子的碰撞,碰撞的频率非常高,因质点的质量远远大于力基子的质量,其中有一些力基子在非常短的时间内会被挤帖在质点上(可以又被挤掉重新受到力基子的碰撞获得动量),于是质点周围的力基子波的波长被拉长,碰撞频率降低,压力降低。在质点外侧两质点距离以外的地方,力基子波的频率大于内侧频率,所以内侧压力小于外侧压力,表现两质点相互吸引,即万有引力。
“引力的大小与两质点的质量之积成正比与其之间距离的平方成反比(力基子波在两质点之间连线上碰撞传递时,每一次传递都受到系统能量的恢复使波长逐渐增加,可通过积分计算出与其之间距离的平方成反比)
“力基子之间不吸引,原因为它是最小的、质量相等的基本粒子,只能通过相互碰撞运动传递能量(力),不吸收能量,除非把它压成一个更大的结构粒子。
“质量大的物体‘吸收’力基子波的能量大,它周围的压力比质量小的物体周围压力更低,所以一大一小两物体在引力的作用下,小质量物体比大质量物体相向运动速度快,符合公式F=ma”(引用语)
其三是相对论的解释:“其实引力是不存在的。或者说引力只是这种现象的一种解释而已。它不同于其他力。
“‘引力’其实是时空扭曲的表现,举一个二维的例子:一张绷直的橡皮筋网,1.放上两个质量不一,体积相同的球,网扭曲了。2.在1的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动,直线与(同一个)球的位置距离越近,轨迹弯区越大。3.在2的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动接近两个质量不等的球,直线与两个球的距离相同,经过质量大的球,轨迹弯区越大。
“2跟3说明的现象与引力相似,而且也有质量越大、距离越小,引力越大。
“物体由于惯性沿直线运动,但在扭曲的空间运动,表现出来就是受到引力影响。
“事实上,引力扭曲的是四维时空。
“还有一个例子:光经过大质量天体时会扭曲,但引力不能作用于光,所以解释就是光沿直线传播,在扭曲的时空中运动,就会扭曲。但光还是沿直线传播。
“事实上,万有引力并不是一种真实的力,而是时空弯曲的表现。”(引用语)
我们谁都清楚,物理学的研究领域无论怎样扩展,怎样深入,脱开了物质体这个最基本的研究对象,是不说事的。而万有引力又是物质体的基本属性,所以万有引力是无领域不牵,无领域不涉,无论我们站在什么角度,从哪个领域出发,或者说得清楚,或者说不清楚,对万有引力是从哪来的?具体作用方式是什么?都应该能连出点道道来。但要最终全面回答清楚万有引力,在我们还没有弄清宇宙或大自然的最基本存在是什么之前,都为时尚早。也或许“量子力学的解释”已经给出了点什么,也或许“四种基本相互作用力的完全统一理论的解释”也不无道理,也或许“相对论的解释”正中靶心,然宇宙或大自然的“最基本存在”不说话,没有谁敢做出最终裁决?
那么,宇宙或大自然的最基本存在会是什么呢?从某种意义上来讲,它或许就取决于我们对太空背景的直接解读。我们可以试想,假若太空真的是以“基元体的稳定离散态”为背景的,而太空又存在着相对固定的大约是3K的绝对温度,那么,在宇宙形态体——星系物质 +“基元体的稳定离散态”的外面很可能对应存在着几何体积无限大,基元体的数目无限多且呈“绝对均匀”排布、相互之间保持“绝对静止”的基元体的“零能态”,或者曰自然平衡态。而基元体就对应着大自然中最小最基本的“平衡体”——也就是说,基元体是大自然的最基本存在。概括一下,可系统描述为:1、基元体是构成大自然的最小最基本的平衡体,是自然存在。2、自然的平衡与平衡作用是永恒的,平衡是平衡作用不变的方向,不平衡是平衡作用不变的结果。3、平衡是相对的,不平衡是绝对的。4、“自然平衡体”可以是单个基元体,也可以是由多个基元体组成的几何稳定态(正球体)。“自然平衡体”相对于自体表现为“零能态”,故亦称其为“零能态体”。5、宇宙运动是自然平衡态内部局部失衡以后非平衡态的扩展现象与宇宙内部所有的“自然平衡体”趋向稳态运动的物质反映。6、“自然平衡体”“间而起势,动而具能”,万有引力的本质是“自然平衡体”之间互为平衡,互为不平衡的自然平衡作用。我们也可以用“自然本衡,因不衡而用衡,衡恒,不衡恒,故,宇宙常大。”来集中概括。
我们可以来这样想象宇宙的起源:既在宇宙诞生以前,整个大自然反映为浑然一体的自然平衡态。当自然平衡态的内部哪怕是一个基元体微微颤动了一下出现“失衡”以后,就标志着宇宙诞生。这种失衡态以光传播的速度朝着四面八方迅速扩大,形成宇宙体的雏形——基元体的“自由运动”状态——气态。当宇宙体的雏形大到一定的尺度以后,在其表面反映为波澜壮阔之势,其基元体的微浪潮不断卷入自然平衡态整团整团的卷裹出“自然平衡体”,这些“自然平衡体”又迅速收缩成与自己的几何尺度相对应的“几何稳定态”(“零能态体”)构成基本粒子之“核”,并与其周围的基元体形成基本粒子——“椭球漩涡态”,作为我们非常熟悉的物质态被稳定固定下来。随着基本粒子数目的不断增多,会逐渐形成基本粒子最原始的稳定结合态——“氢气”的“海洋”,反映为物质级的波澜壮阔之势,其巨浪潮如同基元体的微浪潮一样,卷入自然平衡态以后,也会整团的卷出体积很大或非常大的“自然平衡体”,其也迅速收缩成与自己的几何尺度相对应的“几何稳定态”构成星球之“核”,并与其周围最原始的稳定结合态——氢气伙同基元体一起形成星球——“椭球漩涡态”,作为我们非常熟悉的天体——星球被稳定固定下来……宇宙就是这样在快速“生长”变大——在这里,我们最想说的是,当宇宙形成以后,在宇宙内部,基元体或以“单体”,或以多个基元体的“几何稳定态”形式存在着,而在宇宙形态体的外面,整个自然平衡态相对于宇宙内部的所有基元体的“单体”和基元体的各种大小的“几何稳定态”来说,也表现为球腔式的“零能态体”,成为宇宙内部的所有基元体的“单体”和各种大小的“几何稳定态”最大的“自然平衡方向”——万有引力的本质是失去自然平衡的基元体的“单体”或由多个基元体构成的各种大小的“几何稳定态”自发回归向自然平衡位置——“零能态”的自然回归行为。而每一个基元体的“单体”或由多个基元体构成的各种大小的“几何稳定态”,其本体都表现为“零能态”,所以,所有的基元体的“单体”或由多个基元体构成的各种大小的“几何稳定态”相互之间都可以成为它体自发回归的自然平衡位置。其“零能态”域越大,其“自然平衡方向”对应也越“大”——更恰切点说是越强。用引力场来表述,其“零能态”域越大,所对应的引力场空间亦越大,所对应的引力作用(在距离相等的条件下)亦越强。利用我们已经建立起来的物理学观点来表述,万有引力的强弱与引力场空间潜伏着的能势位相关,能势位越高,所对应的引力作用强度越强。万有引力作用直接表现为引力场的“能态空间”(事实上,引力扭曲的是四维时空)对引力场中的“平衡体”的能位的“平衡调节”(事实上,万有引力并不是一种真实的力,而是时空弯曲的表现)——显见,这与“相对论的解释”相距最近。
返回到我们眼前最熟悉最现实的物质世界里,我们可以这样认为:我们熟悉的物质体实质上是由基元体的“单体”和由多个基元体构成的“几何稳定态”以漩涡态的基本形式所组成或“复合”起来的稳定态,我们熟悉的“空间”或是气体分子、离子的稳定离散态(空气),或是基元体的稳定离散态(太空)。单个基元体也好,由多个基元体构成的“几何稳定态”也好,它们都是相互分离开着的,它们之间的缝隙表现为等同于引力场空间的“能态空间”,几何体积较小的“几何稳定态”(基元体的几何体积最小)只能在几何体积较大的“几何稳定态”所伴存的引力场空间——“能态空间”里以“稳态运动”或“能态振荡”的方式稳定生存。基元体的“单体”或由多个基元体构成的“几何稳定态”的引力场空间无论再小或再大,都是有限有边界的,其边界以外反映为对最小最基本的“平衡体”——基元体的有效作用为零,或者其边沿内的低能势位被“基元体的稳定离散态”所对应的平均能位——绝对温度所淹没。万有引力表现为引力场空间——“能态空间”对其空间内的物质体的运动能位的“平衡调节”,是通过“能态空间”发生的“能态作用”。对于一个独立稳定的漩涡态星系来说,其引力场空间由星系中最大的也是处在星系中心的那个由多个(非常多)基元体构成的“几何稳定态”——“零能态”所伴存的引力场空间奠定,其引力场空间内的所有比其小许多的基元体的“几何稳定态”的引力场只在其自己的有效作用空间内局部影响和改变影响域的能态分布。宇宙形态体内所有独立稳定的星系都处在宇宙形态体之外已经呈球腔式的自然平衡态的引力场中,引力方向沿球腔体的负法线方向,指向无限远处。其引力强度取决于星系偏离宇宙形态体中心的距离(呈球腔式的自然平衡态的引力场强度沿任何一条法线方向都表现为无穷大,但沿任何一条法线的相反方向都又被抵消,所以,其引力强度只取决于星系偏离宇宙形态体中心的距离,也既没有被抵消掉的那一部分)。所以,宇宙形态体中的所有星系不但是在加速远离宇宙形态体的中心,而是在加加速远离宇宙形态体的中心。这就也表明:整个大自然极有可能是处在能态振荡的状态下,反映在我们眼前的这个宇宙的运动形态,只不过是整个大自然做能态振荡运动的一隅景观罢了。到此,我们也不必再为宇宙起源时起源点上的那个基元体那神奇的一“颤”去费思劳神了,相对于大自然,我们所处的宇宙也有可能仅仅是大自然做能态振荡运动的许多能态层中的一个十分普通的能态层。难道不可以这样去判断和想象吗?
实质上,对于宇宙或者曰大自然的最基本存在认识不一样,会决定着不同的宇宙观。按照目前大家普遍接受和坚持的宇宙观,既“真空空间 + 星系物质 + 离散能态”,大家几乎一致认为“能”是宇宙或者曰大自然的最基本存在,并且认为整个宇宙或大自然中的总能量是守恒的。而“能”在一定的物理条件下既可以合成物质态的基本粒子,物质态的基本粒子在一定的物理条件下又可以分化为“能”,而“真空态”以无限大的空间的形式给“能”提供着要多自由就多自由的舞台。然“能”长什么样子?我们既说不清楚,也道不明白……
我们现在改变一下对宇宙或者曰大自然的最基本存在的认识,将宇宙运动归结为自然平衡态内部局部失衡以后非平衡态的扩展现象与宇宙内部所有的“自然平衡体”趋向稳态运动的物质反映。我们得到的直接实惠几乎是数不胜数:1、合理解释了“光”的“光动量”;2、预见了星球和基本粒子的“椭球漩涡态”模型;3、找出“电荷”和“电场”的具体存在形式和“电荷”激发“电场”的方式;4、揭示出了“磁场”的本质;5、回答了“黑洞”是什么;6、想象到了宇宙的边沿,也想象到了基本粒子和星球的生成方式;7、解释了宇宙“加速膨胀”的原因……仿佛在我们的眼前,所有的“神秘”都一下子消失殆尽。其实不然,我们将基元体的“静”态视为自然平衡态,而将基元体的“动”态视为自然平衡态的失衡态,那么,“动”起来的基元体是需要“活动空间”的,这“活动空间”从哪里来?会继续困扰着我们……

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作者:老圃 2011/2/23 9:38:40 | 举报 | 回复楼主

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