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受力的物体内部到底发生了什么情况——解释惯性力学三定律

时间:2006-11-23栏目:物理论文

提要
物体在受到外力(去掉外力性质的重力—引力及合外力不为零的情况下)的时候其内部到底发生了什么情况?这才是区别物体是否是广义惯性运动状态的根本标准。这涉及到牛顿力学物体概念内涵的改变。如果把熵状态(熵空间)作为力学思维的出发点,许多纠缠不清的问题都好解决。


前言
——把简单的事情搞复杂了,太累;把复杂的事情搞简单了,贡献。——摘自某电视广告词。


无论是维护还是反对广义相对论的人,其实都面对的是一团“乱麻”,说它对,也说不清对在哪,说它错,也说不清错在哪,那是因为没有一个“对的理论参考系”。我的惯性力学三定律,也许提供了此“参考系”。相对论的产生,就是把空间问题(也是场的问题)引进到物理学里来,无论如何,这是一个进步。但是,仅把“运动”当作出发点,来定义空间,总觉得有点犯了循环逻辑错误的嫌疑,因为运动(速度)本身就是由时间与空间(距离)来定义的。用时间与空间来定义时间与空间,就好象是自己拽自己的头发把自己拽起来一样,不解决问题。因为“运动”仅是物体对它物的位置关系,而位置关系仅是物体属性对外关系体现的一方面,不是全部。反过来,又仅以运动与空间角度来认识“属性”,就犯片面性的错误了。广义相对论还是正在“探索”过程中的不成熟的不能算作真正理论的理论。
我在我以前的文章里说过,物体的广义惯性的对它物关系的体现有两种,一个是力(作用关系),一个是运动(位置关系)。而许多人总是在运动(机械运动)上来思考什么惯性啊、引力啊、什么等效原理啊、什么参考系等等,这是片面的,是许多问题纠缠不清的根源之所在。又把“运动”关系当作出发点来思考,或仅以“运动”角度以为就可以解决什么属性问题,就是本末倒置了。通常说“标”与“本”的关系,在力学里,仅从“运动”角度来解决力学问题,就是“治标”,不是治本。广义相对论就是如此错误之大成者。永远要值得注意的是,关系是某物属性的体现,不是属性本身。抛开了某物及某物的属性,而要解决属性问题,是解决不了的。广义相对论就是抛开了物体这一最基本的前提,仅用什么度规什么坐标系(参考系)的变换来解决惯性及“引力”等问题,引得许多人到如今还在争论不休,就是此原因。我们还是回到“物体”本身上来,回到体现其属性的另一个关系——力作用关系上来。就容易解决许多纠缠不清的问题。在我这里,同样的物理常识,就有了不同的思维方式。我在此是在重新调整力学的思维方式。 


一、受力的物体内部到底发生了什么情况?
有人说受力(接触力,像磁性力另说,而外力性质的重力与虚构性质的惯性力是在此我要重新认识的“作用”。)物体发生了形变,但这是外在的问题,此外在的形变也有因为物体内部的情况的变化引起的因素。受合外力为零(接触力)的物体也形变。我们要看看在受到合外力为零与不为零情况下的物体的内部到底发生了什么情况。我现在举几个现象方面的例子:先用水性质的物体来说明一下。
1.有“重”的情况:
(1)在地面上的装满水的容器,当该容器在水平方向上,受外力的作用(也有加速度),此容器中的水里就压强梯度情况发生。 
(2)在离心机中的装满水的试管,在离心机转动的情况下,其水里也有压强梯度情况发生。
(3)静止在地面上的装满水的容器,在垂直发生方向上,其水里也有同样的压强梯度情况的发生。此容器的外力就是地面对其支撑的力。
2.“失重”的情况:
(1) 在地面上以静止或匀速直线运动的装满水的容器,水平方向上,水里没有压强梯度情况的发生。此情况没有外力作用之。
(2)处在自由落体运动状态下的装满水的容器,其水里没有压强梯度情况的发生。此情况没有外力作用之。
(3)在公转的太空实验室里装满水的容器,其水里没有压强梯度情况的发生。此情况没有外力作用之。 
(4)在车厢里的地板上,有此装满水的容器,假设此容器与其地板之间没有摩擦力,当此车厢突然在水平方向上加速时,在车厢里的人看来,此容器有加速运动(在地面上的人看来,此容器还是静止的),但其容器里的水在水平方向上没有压强梯度情况的发生。此容器没有外力作用之。
说明:
(1)在原来的力学里,有“重”的情况的(1)与(2)的压强梯度被解释为虚构的惯性力(也被称为没有来源的力)造成的。其(3)的压强梯度被解释为“引力”(也是虚构的力)造成的。在我这里,其压强梯度不被解释,是认识的出发点(公理化。如果除了虚构的惯性力与引力的原因的解释,而有其他的原因的解释,我的此出发点不成立。)。是表示其物体有外力作用之,也是表示对此外力有反作用力,其反作用力就是其物体的广义惯性力。反过来,其物体有外力作用之,必有物体内部的此“压强梯度”情况的发生。其外力或其广义惯性力与此“压强梯度”在量上有正比关系。“失重”的情况也“统一”理解为没有外力作用之。
(2)气体也有此“压强梯度”情况的发生;固体的此“压强”表现为“胁强”。
(3)离心机里的此“压强梯度”的二阶导不为零。
(4)把此“压强梯度”的“唯象”性,变为抽象的ρ梯度(就是我的惯性力学三定律里的P内),是新的物理量,物理单位名称为“坦”。
(5)于是,原来牛顿力学的“刚性”的与“没有内部结构”的物体概念就变为有不是“绝对刚性”与有“内部结构”内涵的物体概念。
(6)当一辆汽车突然撞在“刚性”障碍物上时,此汽车就撞坏了,是由于其负加速度突然非常变大,依我的广义惯性运动定律,其汽车的P内也突然变大,也就是其质量部分的胁强变化突然变大,就造成了车体的破坏。其前面(被撞的部位)之所以被破坏得厉害,是因为汽车不是绝对刚性的物体(有一定的弹性)。
(7)在实践上,人们在说战斗机里发生的“失重”与“超重”时,已经没有了所谓的“引力与惯性离心力”原因的区别,已经都统一为“重力”的说法了。所以,我的“理论”容易被一般人理解,不是“超玄”的。完全可以直接代换中学力学里的“牛顿相应的定律”。在中学力学教材里独立的“失重与超重”问题,就不必讲了,此内容已经包含在惯性力学三定律里了。
(8)在爱因斯坦的“等效原理”里说什么“在惯性系(所谓的自由空间等)里与在引力场里的局部惯性系(某加速值的)里的所有的物理规律是相同的或所有的实验结果是相同的等同类不同方式的说法,比形而上学还形而上学。实际上只有一个“现象”是相同的,就是此“压强梯度”现象。如此的比形而上学还形而上学的“等效原理”,带来的直接错误后果就是把“光束与升降机的运动速度合成思维实验”带到了“动力学”里,也随带着把狭义相对论的理论带到了“动力学”里,于是,就繁衍出了什么“一级近似、强引力场、光线引力弯曲、引力透镜、黑洞”等劳什子。而爱因斯坦实际上是用“广义惯性”(用度规)在重力场里的“广义惯性运动”(测地线) 
来定义引力场(弯曲时空),本来是“同一关系”,其定义结果——弯曲时空的前提(广义惯性)已经解释了“引力”,结果被人(爱因斯坦本人在此也糊涂)错误地理解为几何性质造成了引力的因果关系。如果还有人以为我的惯性力

学三定律是什么广义相对论的什么级近似情况的定律,那实在是为广义相对论的继续存在找借口。不能为了“光”一定存在在力学里,把我们的认识搞混(昏或浑)了。我的惯性力学三定律是已经吸取了广义相对论的合理内核的结果。 
(9)参考系是“观察”及“失重与有重”是体验,但这都是感性表达,而理论必须是客观性与理性的表达,于是,用此“压强梯度”现象与“ρ梯度”来说明与表达,这就是客观性与理性。(牛顿第一定律的物体的状态也是表示物体的失重状态)


二、空间问题
1.物体的内部空间问题
物理意义的空间与物体的内部空间的涵义是什么?这是困扰爱因斯坦一生的问题,(见爱因斯坦晚年对他的早年著作《狭义与广义相对论浅说》第十五版的附录)当物体有体积的时候,就应该说有内部空间。但是,爱因斯坦就在此问题上拿不定主意。比如一只两头没有盖(有盖也可以)的大油桶,你说此大油桶占据了什么空间,是圆柱体积?我想通了,是油桶的质量部分占据的空间才是物理意义上的物体内部空间。 爱因斯坦的“物体具有空间的广延性”,应该就是此涵义。P内就是指此空间结构。
爱因斯坦之所以没有总结出此惯性力学三定律,其原因是把注意力用在了参考系的变换,而忽略了物体的内部空间性,而他到了晚年认识到“物体(不是物质)具有空间的广延性”时(见《狭义与广义相对论浅说》第十五版的附录说明),就已经说明了他开始注意到了物体的内部空间(物体质量部分所占据的空间)性问题,但他已经来不及总结出此惯性力学三定律了。 


2.物体的外部空间的问题
地球有重力场,地球也是物体,地球的内部空间也可以定义为物质质量部分占据的空间。地球的此空间,也有此质量部分的“压强梯度”现象(中聚度,如在地球的大气层与海洋中也有此压强梯度。),也可以说P内,但是,具有物理性质的重力场(空间)可以延

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