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引力的本质是什么?这个答案你可能会接受

2020-04-02  wxsjbcf

文/袁玉刚 图/来自互联网

1687年,牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了引力定律,解决了物体如何在时空中运动的问题,揭示了日月星辰运行的内在奥秘。牛顿虽然发现了星球之间存在的引力,并且用几何方法做了定量分析,但是,却没有揭示出引力的本质。

英国天文学家哈雷利用牛顿的引力定律预言了哈雷彗星的回归周期,法国天文学家勒维耶则利用引力定律推算出了海王星的存在。牛顿的引力定律取得了极大的成功,成为人类理解和认识世界的重要基石。

牛顿在一封信中写道:“重力必定是由某种动因引起的。而这种动因总是依照某些规律来发生作用。至于这种动因是物质的抑或是非物质的,我只能留待读者去思考。”

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图1 牛顿

旋涡理论是当时占据宇宙科学主导地位的理论。主要人物是笛卡尔。

创立原子论的留基伯认为虚空中的原子在旋涡中运动,轻的被抛到旋涡外的虚空中,重的聚集到旋涡中心,形成一个原初的球形系统,继续旋转。久而久之,就形成了地球。同理,也形成了星星。

德谟克利特进而认为:宇宙中的旋涡产生无限的原子及其混合物━━火、水、气、土,而后产生万物。

笛卡尔认为:巨大的流体或以太旋涡带着行星围绕太阳旋转。新的恒星、太阳系和行星可以从运动着的旋涡这一物理宇宙永恒的运动中形成。

牛顿反对笛卡尔的旋涡理论。

但是,当时的科学界尊崇牛顿,硬是在牛顿的引力定律前加了个“万有”,变成了“万有引力定律”。从此物质有了引力。

康德是支持牛顿的“万有引力”,反对笛卡尔的旋涡理论的。他认为引力和斥力不仅来自物质质量,同时来自物质运动,并在运动中增强。又说,“吸引力是运动的源泉”。但他的星云学说却无疑是属于旋涡理论的。

1895年,“万有引力”统治了科学界,成了金科玉律。“宏伟的旋涡纲领回归为毫无生息的数学了”。引力成了物质的内在秉性,物体具有引力,“万有”引力又吸聚物体、还能使物体运动,是不是陷入了逻辑循环的怪圈?很多疑难接踵而来,特别是“万有”思想彻底堵死了物质起源的研究之路。试想:既然引力是“万有”的,引力又聚集物质,那物质就是永恒的,宇宙也是永恒的。还研究什么物质的起源,宇宙的起源?

牛顿本人并没有完全相信引力“万有”。他穷其一生都在“思考”引力的本质,试图找到第一推动力,但是没能如愿。无奈,只好归于上帝。

那个万能的上帝是谁?显然,不是耶稣。因为耶稣是在地球上生活过的。只能是那个生活在天堂里的、冥冥之中的自然界的主宰。说他是神就是神,因为他确实创造了万物。说他不是神也确实不是神,因为我们编不出关于他的神话。

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图2 地球与月球

引力的本质是什么呢?后人也在“思考”,并且从未间断。

十九世纪末,以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成,只剩下一些修饰工作了。但美丽晴朗的天空却笼罩了两朵乌云:第一朵乌云是迈克尔逊实验结果和以太漂移说相矛盾;第二朵乌云是黑体辐射与“紫外灾难”。

1905年,勇于“思考”,善于 “思考”的爱因斯坦提出了狭义相对论,其基本原理是:1、相对性原理:物理规律在所有惯性系中都具有相同的形式,否定了“以太说”和绝对空间。2、光速不变原理:在所有的惯性系中,光在真空中的传播速率具有相同的值C。

1915年,爱因斯坦又建立起了广义相对论,基本原理是:1、所有参考系在描述自然定律时都是等效的。2、光速在任意参考系内都是不变的。3、惯性质量完全等同于引力质量。

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图3 爱因斯坦

广义相对论认为:如果不存在物质,空间就是平直的,用欧氏几何就可描述。当空间存在物质时,物质使时空发生了弯曲,就要用非欧几何。而且宇宙中不存在没有物质的空间,就算有也永远无法发现。这样就避免了绝对时空和“万有”引力的问题。

爱因斯坦效法法拉第引入磁场的做法,引入了引力场。地球在周围产生引力场,苹果在引力场作用下下落,没有超距作用。

引力的本质是什么呢?爱因斯坦认为不是“万有”,是时空扭曲。但时空扭曲的原因是物体的质量效应,还是“万有”的翻版,依然没有跳出“万有”的窠臼。1916年,爱因斯坦由广义相对论推导出引力波。

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图4 时空扭曲

爱因斯坦的广义相对论取得巨大成就,但却与哥本哈根学派创立并发展的量子力学不相容。爱因斯坦派和哥本哈根派的论战直到现在都没有停止,也没有结论。

2016年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布:2015年9月14日,他们利用高级LIGO探测器,首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。

2016年6月16日,LIGO科学合作组织宣布:2015年12月26日,美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号。

2017年10月16日,人类第一次直接探测到来自双中子星中,两颗质量分别为1.1倍以及1.6倍太阳质量的中子星合并产生的引力波以及伴随的电磁信号,既“听到”也“看到”了引力波。

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图5 引力波

技术突飞猛进。人类进入智能时代。人类的视野越来越大,大到茫茫宇宙;人类的探针却越来越小,小到光子和引力波。大也好,小也好,人类的认知越来越精准,越来越接近真理。

根据相对论,科学家们提出宇宙可观察的物质只占全部物质的4%,暗物质占23%,暗能量占73%。暗能量就是斥力,就是爱因斯坦的宇宙常数。这无疑告诉我们,引力并不是宇宙的主宰,那些暗能量比具有质量的物质多得多,也强大得多。如果引力是“万有”的,暗能量来自哪里呢?难道也是“万有”的!

引力的本质究竟是什么?人类已经开始“思考”越雷池了。

现在,回过头来重新“思考”一下两个物体相互吸引的现象背后的真相吧!

引力是客观存在。月亮围着地球转,地球围着太阳转,太阳围着银河系中心转。我们想离开地球异常艰难。这说明地球上确实具有引力。但是,这个引力是地球本身具有的还是地球之外的?如果引力不是“万有”的,而是地球之外的呢?如果地球处于一个旋涡中,旋涡的力量会使地球和地球上的物体都向旋涡中心旋进。结果,地球被旋进中心,地球上的其它物体包括月球就只有围绕中心的地球旋转了。

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图6 旋涡里的地球

如果地球能够停下来,它还有万有引力吗?未必有。可惜地球暂时不会停下来。但火车可以停下来。急速行驶的火车会把人吸走,所以,不能离它太近。但你可以靠近停下来的火车,上下火车,火车不会把人吸走。为什么呢?因为火车没有运动。

记住:运动的物体才体现吸引力。牛顿运动三定律就是这么说的。这是力的本质,也是引力的本质。引力的本质就是物体运动时产生的裹挟力。

众人寻他千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处。

2008年,《旋涡里的宇宙》一书出版。它阐明了旋涡的形成和发展的机理,指出引力只是旋涡涡面上的一种旋聚力,另外还有两极的暗能量(斥力)。而引斥力场里的物质就类似于流体。并且以此解释了众多宇宙现象。旋涡力使物质的分布呈弯曲的涡面状。爱因斯坦说时空弯曲了,也是不错的。但不是物体的质量或者引力使时空弯曲,也不是时空弯曲产生了引力,而是旋涡场就是这个样子,既有引力场,也有斥力场。说白了,旋涡场就是时空中的旋聚物质的力场。物体或者物质就是在旋涡中生成、演化的。

量子力学研究微观,直指物质最小微粒和物质的起源。当然它专注于事物的整体。于是薛定谔方程就是描述旋涡侧面的最好的工具。物质粒子的运动是波浪式的或者叫螺旋式的,星球的运动也是波浪式的或者叫螺旋式的。阿基米德螺旋线是旋涡横断面的特征体现。物质粒子和星球的绕心运动都是这种旋转运动。引力就是这种绕心运动的力。它的大小只与旋涡的自转角速度有关,与旋涡里的介质质量有关。与旋涡拖拽的物体质量没有直接的关系。当然拖拽的物体质量越大,也就证明旋涡力越大。

引力在旋涡里找到了老家。它还有个兄弟叫暗能量(斥力)。虽然两人各司其职,互不干扰,但暗地里的斗争时时在进行。引力想把旋涡里的全部物质都旋聚到中心去。而暗能量则把旋涡分成几个壳层,把物质分隔在各自的壳层里;有时,还把已经旋聚到中心的物质又从两极喷发出去,撒向整个涡面。

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图7 旋涡星系喷发

至此,我们回答了引力的本质问题:引力就是旋涡里的一种旋聚力,一种能够把原子旋聚成星球的旋聚力。

详见《旋涡里的宇宙》、《旋涡悠悠》

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