神马文学网发现新引力定律的意义之二:?牛顿引力定律存在的问题
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发现新引力定律的意义之二: 牛顿引力定律存在的问题
(2009-12-25 21:24:46)
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引力成因
杂谈
分类： 万有引力问题探索请首先阅读本博客《公告》。
以下博文于2009年11月21日发表在《科学网－马海飞的博客》上。
发现新引力定律的意义之二:解释牛顿引力定律存在的问题
马海飞
2009年11月21日
牛顿定律自诞生至今已有三百多年的历史,尽管受到相对论的挑战,但它在实际应用上从来没有失去过它的统治地位。当人类的研究在向更大质量和更高速度的自然现象的方向发展的过程中,人们发现牛顿的引力定律也存在局限性。可是,从来没有人能够指出牛顿定律的问题出在哪里,也无法解释为什么牛顿定律会存在局限性。这显然是由于人们对引力的产生机制一无所知造成的。不可不提的是,牛顿的引力定律完全是对引力力学现象的数学描述。没有触及到引力的本质和成因。现象只能让我们片面地了解事物。只有了解了现象背后的机制,我们才可能全面了解一个事物。回顾一下历史我们对理解这些问题会有帮助。
在人类科学的历史中,对宇宙的认识曾经以地心说占统治地位长达一千年以上。它是科学史上被淘汰的理论中存活时间最长的一个理论。地心说就是完全建立在对现象的描述之上的一个理论。从现象上讲它对宇宙的解释太符合常识了。当时的人们不知道太阳、月亮和星星为什么“挂在天上”不掉下来的原因,也就不可能了解天体运行的物理机制。但通过现象得来的理论在局部范围内可能完全没有问题。可是,当人们对宇宙的观察范围扩大之后,它就开始显出问题来了。
同样的道理,牛顿发表他的引力定律的时候,他自己也承认,他对引力的成因完全不知。可见,他的引力定律完全是对引力所产生出来的力学表象进行的一种数学表述。而不是根据引力的成因和本质推导出来的。从他的引力系数上就明显反映出了这一点。牛顿的引力常数为G=6.67x10-11m3kg-1s-2。如果省去后面的单位只看数字,我们很难断定这个数字指的是引力F、引力加速度g、还是引力常数G。因为在数值上,三者在Cavedish的实验条件下完全相等:F=g=G=6.67x10-11。(这个条件就是两个质量为1公斤的物体相距1米。)在这三者中最直接而且最容易测量到的当然是引力F。这就是说,人们“经过一系列复杂的运算”,绕了一大圈,最后把一开始就测量到的引力变成了牛顿的引力常数。要想解释这个常数的意思并非容易。这就象我们以地球为中心计算太阳、月亮与地球之间在运动上的相互关系一样,不是不可能,只是把简单的问题复杂化是同样的道理。这种计算方法是有局限性的。当范围扩大后,这种局限性就表现得明显起来。这就是为什么牛顿的定律很难应付大质量和高速度的问题。大质量和高速度的背后有不可忽视的质量场密度上的因素在起作用,而牛顿定律不考虑质量场的作用。如果对现象背后的机制有所了解,我们就一定会得到一个简单明了的计算方法。新引力定律是根据引力成因和本质推导出来的。同时考虑了质量和质量场的作用。其中的引力系数意义非常明确:通过它把静态的质量场密度转换成动态的引力加速度,把质量场的密度状态与物体运动的动态联系了起来。
虽然不敢说这个新引力定律本身是完美的,但至少它的发现提示我们,牛顿理论之所以有局限性是因为它的立足点有问题。他在对引力的解释上存在概念上的错误。牛顿认为引力仅仅是两个质点之间的相互作用而没有认识到质量场的功能。把相互作用力的概念直接搬用到了引力上来。而新引力定律的发现告诉我们,质量场与质量在引力现象中起着同样重要的作用。引力不是两个质点间的相互作用,而是质量与质量场之间的相互作用。正是这些发现才有可能让我们理解什么是牛顿定律的局限性以及这种局限性是如何而来的。这是发现新引力定律的另一个重要意义。