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引力神话的根源——解释惯性力学三定律

时间:2006-11-23栏目:物理论文

提要
引力神话的根源还是牛顿力学隐含的绝对空间等狭隘的观念、概念及其第一二定律。有两个测量事实与“所有的物体之间都有引力”的结论有矛盾,说明有产生重力场的物体与不产生重力场的物体之区别。以几个经验事实为基础的牛顿力学与广义相对论就决定了它们的适用范围,超出了其适用范围的理论部分就成了垃圾理论。


前言
只知道用所学到的知识思考世界,而不思考我们的知识本身,是不能很好地认识世界的。知识是用一种观念及一系列概念来建构的,我们的科学研究的一个重要方面,就是还要探索这些观念及概念的产生的根源及其它们之间关系的合理性。产生错误认识的许多因素中,除了受到所获得的客观事实的不全面而带来的局限性一面外,还有我们思维的缺陷而带来的因素。我们在研究科学(包括理论研究)过程中,所遇到的许多困难及无意义的研究方向,往往是由于我们思维的缺陷所造成的。完善我们的思维,也是我们科学研究的很重要的方面。目前关于“引力理论”的研究所遇到的所有困难中,很多的因素是由于我们思维的缺陷所造成的。在我发表的文章中(包括本文),许多内容就是在探讨哪些困难是由于我们思维的缺陷所造成的结果。
请读者注意:在看我写的文章的时候(包括本文),我是假定读者已经浏览了我已经在杂志与在网站上发表的所有的文章。而在一些文章里,有些内容有重复的地方,这不是有意的在浪费读者的时间,而一是因为每篇文章的侧重面不同;二是由于要弄清“引力”问题要涉及到哲学(认识论、方法论等方面)、逻辑学、科学史、理论的一些观念、概念及命题、数学公式、现象等等方面,我不得不分头去论述。我会在适当的时候写一篇“精练的有头绪”的文章的。但是,根据认识过程的“规律”,我还是分头写一些文章,会先给读者一个“感性”的认识的。然后,再看我最后的“精练”的文章,会有更深的理解与体会的。


(一)牛顿力学“力概念”的双重涵义


1、直接作用与超距作用的双重涵义(误区1)


人类是从对改造自然界的过程中来认识自然界的,是人类的感觉器官的感觉直接获得外界的“信息”而有“感性”认识的。从原来物理学科的分类角度,就充分地说明了这一点,说物理学是关于“力”、“热”、“声”、“光”、“电”、“磁”的学问,除了电与磁的因素,其力、热、声、光四大因素,恰恰是与人的触觉、听觉、视觉相对应的。而力概念最初是人类的肢体对外在物体的“直接作用”(推、拉、拽、抛等作用)的过程中建立起来的。当把具有感觉性质的“力”外化为客观(理性)的概念性质后,力概念最初的涵义是“物体对物体的‘直接’作用”。但是,在今天的教科书里,说“力”概念时,已经把“直接”作用性取消了,变成了“力是物体对物体的作用”的定义了。也就是说,还有“超距”作用情况也包含在内了。其概念的内涵被无意地扩大了。然而,今天的绝大多数的人在运用“力”概念时,都还有回归到“直接作用”性上的理解才感到“塌实”的心理趋向。所以,就引起了一个要把一切“超距作用”回归到“直接作用”性(接触力,也是作用方式力)上的研究意向。此意向的研究“假说”在过去与今天,随处可见。比如,到今天,还有人在假设什么“微粒子”(有各种各样的名称)或什么连续媒质(什么以太等不同的名称)变为“直接作用性”来解释“引力”的“超距作用”,在“场”的概念出现后,也出现了把引力场变为弥漫在场空间里无数的无形的飞来飞去“微粒子”或是无形的连续媒质对物体的直接作用的解释。此类的解释性的“假说”的实质就是此“意向”的产物。这是一个无形的“陷阱”,是一个误区。是在无形地无情地消耗浪费无数人的才华和精力。
实际上,所谓的“超距作用”力概括来说(仅指宏观现象范围),就是引力、电场力、磁场力这三类力(非接触力)。我对“引力”与“引力场”已经在我的惯性力学三定律里已经取消了超距作用性的解释。有了实实在在的解释。而对电场力与磁场力,可以借鉴我对引力(或引力场)的解释(属性力的解释)。在具体一起运用惯性力学三定律与电场、磁场有关的数学公式时,是把它们的强度加在一起来计算合理还是分别转化作为“外力”角度来计算合理,我在此方面没有深入地研究。这是惯性力学的基本命题与电磁性力学的基本命题合理衔接的问题。


本节结论:
所以,如果避免理论思维的混乱,就应该把“力是物体对物体的‘直接’作用”涵义当作力概念的唯一的定义。 2、力是作用与力是物体加速运动的原因的双重涵义(误区2)


实际上,牛顿力学力概念有“力是物体对物体的直接作用”与“力是物体加速运动的原因”这双重涵义。我在我以前的名为《惯性力学与整体科学体系》的文章里,我提到过“力概念”的双重涵义所造成的理论思维的混乱,但没有详细地论述,在此我进一步地说明一下。
此双重涵义,实质上是作用与作用的原因的区别。古代人认为力是使物体运动的原因。而后来伽里略又准确地把力定义为时,实质是在客观(理性)的角度来定义的。
当初牛顿为什么会认为“自由落体运动(加速运动)与行星公转的向心加速度”有“力”正在作用之呢?把此种“力”称为“引力”。当然是由于“力是使物体加速运动的原因”的观念了。 
问题的关键:是不是所有物体(仅指宏观物体)的加速运动的原因都归于“力”(外在的作用)。力是使物体加速运动的原因是一码事;物体加速运动的原因是否都是由于力的原因,是另一码事。然而,如今的人们把此两码事当作是一码事的观念是根深蒂固的。引力错误概念的根源就在于此。
当我提出了惯性力学三定律后,“力是物体加速运动的原因”的结论是有条件的结论了,也就是说:只有在牛顿绝对空间里,此结论才成立。也可以说:在重力场里,“力是物体静止或匀速直线运动的原因”了。而自由落体的加速运动的原因是由于物体的“广义惯性”及重力场的属性,不是由于“力”。牛顿之所以用虚构的“引力”来解释,是因为当时还没有重力“场”的概念。反过来,在牛顿绝对空间里,物体的惯性运动状态是静止或直线运动状态;在重力场里,物体惯性运动状态是除了静止或平动运动状态以外的其它某些运动状态。 
牛顿第一二定律是仅适用于牛顿绝对空间的定律;伽里略自由落体定律与阿基米德浮力定律是仅适用于局部重力场空间的定律;牛顿的“引力”定律是适用于大范围整体重力场空间的定律;牛顿第一二定律、伽里略自由落体定律与阿基米德浮力定律、牛顿的“引力”定律是在我的惯性力学三定律的分别特殊条件下成立的定律,是其推论。牛顿“引力”定律的合理实质是重力场强度的平方反比率。 3、关于惯性质量与引力质量(误区3)


在引力神话没有“破灭”之前,才会有人把所谓的惯性质量与引力质量相等当作了“等效原理”(所谓的弱等效原理)本身。实质还是认为有“引力”而产生的结论。当我总结出了惯性力学三定律后,就没有了什么惯性质量与引力质量之分了。我打一个比方:一个演员在某一个剧场演一个“坏人”,又在另一个剧场演一

个“好人”,我们能说一个坏人与一个好人相等吗。而是说“一个”人由于其演员的“性质”在不同的场合可以表现坏人在另一个场合又可以表现一个好人。也就是说,应该这样认为:一个物体的同一质量由于其同一广义惯性在绝对空间里表现为“惯性质量”(牛顿惯性),在重力场空间里表现为“重性质量”。实际上,以后没有必要再分为两种“质量”了,都统一为“广义惯性”质量了。而“广义惯性力”的定义是:“物体对其合外力(合外力不为零)的反作用力。”(见我的惯性力学三定律中的“广义惯性力定律”。)在此定义中已经取消了“引力与外力性质的牛顿惯性力”了。如果承认“引力与外力性质的牛顿惯性力”存在,此定义就不成立。 4、主动作用与被动作用(误区4)

物体的广义惯性对立统一性,在我的前面的文章里提到过,但我没有强调,在此我特别强调一下。
1、力作用的主动性与被动性是相对的。当我们用手“推”一个物体时(合外力不为零时),我们会说此物体有被动性(惯性),但是,这是针对物体而言的。当我们针对我们的“手”而言,为什么不可以说物体主动作用(由于惯性属性)于我们的手呢。
2、物体处在广义惯性运动状态时(失重状态时),有被动性;物体处在非广义惯性运动状态时(有重状态时),有能动性(主动性。去掉了“引力”的理解。)。举一例:以地球重力场的角度,当我们手拿着一个铅球时,此铅球(物体)就有能动性,它有挣脱你的手(外力)而要下落的趋向。当你松开你的手时,此铅球就开始了自由落体运动。此铅球在没有到达地面之前,是处在广义惯性运动状态,是没有外力作用之(或合外力为零),又具有了被动性。 
目前教科书上解此类习题,是把手拿着铅球时,当作合外力(把重力也当作了外力)为零;而此铅球正在做自由落体运动时,当作合外力不为零。实质上,恰恰相反(可用我的惯性力学三定律来解)。


 

5、属性的原因变为外力原因(误区5) 

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