自然界基本力量的根源(3)

2025-11-23

G,和现有的数据,地面上1000kg物体所受太阳的引力值为5.9牛顿,这已经是一个相当明显的受力了,并不是象人们所认为的那样可以忽略不计。由于地面在面对太阳和背向太阳时,地球对物体的引力方向,同太阳对物体的引力方向正好是相反的,因而物体在面对太阳时的重力,应当减去5.9牛顿,在背向太阳时的重力,应当加上5.9牛顿,其正反差距为11.8牛顿。但是,由这种正反差距对物体的重量所带来的变化,从来都没有在地面上出现过。并且,太阳在东边升起和在西边落下时,对地面上的物体所产生的引力,也应当存在相反方向上的差别,但在地面上也没有发现这种差别存在的任何迹象。比如,对地面上水平面的水位影响等等。太阳没有根据牛顿的万有引力公式和现有的数据,正在对地面上的物体产生吸引作用,说明这种吸引作用要么是不存在的,要么所使用的数据与事实相差甚远。这种情况表明了现有的G值,是为了同时满足地面上物体的重力同地球引力的相等、和太阳对行星的引力同行星离心力相等的要求,刻意估算并进行调整而得来的。对于除了上述两种情形之外的其它情形,如太阳对地面上物体的引力,现有的G值和以此计算出来的太阳质量值,就不再是适合的。如果卡文迪许在实验室中真的测出了两个物体之间万有引力的大小,并以此计算出基本准确的G的值,那么,这一G值和太阳的质量值,对于太阳同地面上物体之间的万有引力作用,也应当是同样适用的,但事实并非如此。

行星绕太阳的公转运动,是近似的匀速圆周运动,其向心加速度为

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V2a=R,根据F=ma,可确定行星的向心力为F向=m

4?2向=

kV2行·R,变形后得

到F×

m行R2 。向心力是物体在作圆周运动时所受到的单向作用

力,当将这种单向力的方向反过来,将其理解为离心力时,太阳对行星的引力,正好可以作为平衡行星离心力的反方向拉力。在这里 ,运动力与万有引力持续相等的情形,再次出现了。由F动=F引×G,可得m

V2行·Rmm=太2行R4?2R3×G,经化简和变换为2T=Gm

T2太,由于3R=K(开普

4?2勒常数),则有

k= Gm太的形式。因此,Gm

4?2太=

k不是为了建立

万有引力公式,而有意设置后用来进行“黄金代换”的,它是太阳对行星的引力同行星的离心力相等时的必然结果。如果用Gm来代换F

m行R2太

4?2向=

km×行R24?2中的

k,Gm

4?2太恒等于

k,就会是F向=Gm太

公式成立的必要条件,当G不变时,公式中至少要有一个质量

4?2的乘积恒等于

k因素m不能是变量,它需要同G。所以,用黄金

代换得到的万有引力公式,不是对于任意两个物体都成立的。而且,用黄金代换得到的F向=Gm力计算公式,其中,m

m行太2R公式,在事实上仍然是行星的向心

行是作圆周运动的行星的质量,它不是一个

无条件存在的物体的质量,R是行星作圆周运动时的半径,它不是任意两个物体之间的距离。在特殊条件下成立的物理学计算公式,是不能无条件地推广到一般情形的。同运动力F=ma一样,万有引

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力也是用定义来表述的作用力,其理论公式不可能从其它的前提条件中推导出来。只要抓住万有引力的定义,和万有引力的物理量单位同运动力的物理量单位,在基本性质上的不同,常数G在万有引力公式中所起的作用,是不难理解的。既然用黄金代换得到的万有引力公式是不成立的,用该公式反导出来的G的物理量单位牛顿·米

2/千克2,同样也是无意义的。

物体的匀速圆周运动状态,事实上是物体在受到大小一定的持续作用力下,所体现出来的速度不变的运动状态,虽然物体所受到的外来作用力,没有使物体的运动速度获得增加,但它却在始终改变着物体的运动方向,使物体围绕着一个固定中心作旋转运动,并使物体不断消耗的“动量”,以持续的“角动量”形式存在。同时,由于物体在作匀速圆周运动时,始终在消耗动量,物体在运动时的切线方向上,就必然同时存在着一个持续的推力,以补充物体损耗的动量,维持物体原有的运动速度,使物体的匀速圆周运动能够继续下去。这就需要在切线方向上对物体的推力,和物体所受到的向心力始终相等,以使物体增加的动量和损耗的动量保持平衡。例如,当一个作匀速直线运动的物体,它受到一个与运动方向成135度夹角的外来持续作用力时,这个外来作用力会分解为两个分力。其中一个分力为垂直于切线方向的法向力即向心力,它将起着改变物体运动方向的作用,另一个分力为切线方向上的推力,它将会使物体持续地获得动量的增加或补充,以维持物体原有的运动速度。在这样的物理条件下,这个物体将以原有的惯性速度,做匀速圆周运动。

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据此,从行星绕太阳作公转运动的状况来看,虽然目前还没有直接的事实证据,能够显示行星所受到的向心力,究竟是某种从外部将行星向太阳方向的持续推力,还是太阳从内部对行星的吸引力,但行星在切线方向上所受到的持续推力,是必须存在的,因为它是没有第二种可能性的单向作用力。所以,解释行星作公转运动时的动力平衡问题,首先要以能够解释切向推力的存在为前提,然后再考虑行星所受到的向心力作用,究竟是来自于太阳方向,还是外部方向。传统的观点,是认为行星在作匀速圆周运动时,行星首先受到离心力的作用,为了克服这种离心力而不使行星脱离轨道,就必须要有一种向心拉力来平衡行星的离心力,太阳对行星的吸引力,就是基于这样的考虑而假设它存在的。但是,当太阳对行星的引力平衡了行星的离心力时,引力就不能成为改变行星运动方向的向心力,使行星不断消耗的“动量”,以持续的“角动量”形式存在,从而使行星处于圆周运动状态。行星在上下两个方向上所受到的作用力,处于平衡的情况下,应当沿着直线方向运动,而不是作圆周运动。从这一情况可以看出,认为行星在作公转运动时受到离心力的作用,肯定是错误的,真正同假设的太阳与行星之间的引力,在大小上始终对等的,是切线方向上对行星的持续推力。这种持续的推力,是来自行星公转轨道外部的作用力,它与太阳对行星的吸引力是毫无关系的。当需要一种与切向推力在大小上始终等同的向心力时,这个向心力,绝对不是与切向推力无关的来自太阳方向的引力,因为两种来自相反方向上毫无关联的作用力,是不会无缘无故地始终相

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等的。根据太阳与行星都是由原子所组成的、以及原子与原子之间只存在短距离相互作用的事实,行星在作公转运动时所受到的向心力作用,应当是真空对行星中所有原子共同作用的结果,它同地面上物体重力存在的物理原因,是完全相同的。

实际上,牛顿所定义的质量,是不能在现实中对它进行直接测量的,人们也不可能根据牛顿对质量概念所作出的定义,先测量出物体的物质密度,然后根据物体体积的大小,来计算出它的质量。理论上说物体质量的大小,是由物体的体积和密度来规定的,但在实际中,物体质量的数值,仅仅是可以测量的重力同重力加速度之间的比值,它并不是同时间和空间一样的、是对一个已知的物理因素所事先设定的基本物理量。在物理学意义上,这种通过重力和重力加速度来给出的质量数值,只能被理解为一种同力的大小成正比、同加速度的大小成反比的物理因素,而不能毫无根据地将这种未知的物理因素,直接理解为物体所含物质在量度上的多少。当物体处在不同的空间条件下,物体的受力同加速度的比值,是会发生改变的,对于这种改变,就更加不能被理解为物质在量度上的增多或减少。以公式F=ma所代表的动力学理论,只能在空间条件一定的情况下才会成立,因为公式中的质量m,并不是一个具体物体所含有的不变的物质量,它是由原子和真空条件来共同规定的一种物理因素。在这样的真空中,能量是从外部向内部同一个固定中心,按照有序的阶梯方式来进行分布的,其中所有的原子都处于具体的能量位置上,并且同时受到朝向同一个中心方向的作用力。当将原子理

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解为高度密集的能量个体时,通向真空领域的认识之门,便被打开了。

王 德 春 著 2015年7月30日于马鞍山

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