根據萬有引力定律,如果兩個物理之間的距離無限趨近於零,那麼引力就會無窮大嗎?

扛把子張無忌


根據萬有引力定律,如果兩個物理之間的距離無限趨近於零,那麼引力就會無窮大嗎?

對於萬有引力定律,大部分朋友應該非常熟悉,兩個天體之間的引力和它們的質量成正比,與它們之間距離的平方成反比,用公式表示如下:

其實各位應該早有這個疑問了,因為與天體之間距離的平方成反比,假如兩個天體之間的距離為0,那麼引力是不是就無窮大了呢?我們應該如何來理解這個公式呢?

請注意上圖,左邊為距離不為0的條件,理解起來並不難,因為r是有一個不為零的正值,所以計算起來也很簡單!右邊是兩者距離為“0”的特殊條件,但請各位注意了,儘管已經靠在一起,但對於兩個天體的質心來說,距離並不為零,而是兩個天體半徑之和!所以必須要釐清這一點!

就如我們在計算地球的環繞速度時以地球表面為起點計算的,r取值為6370千米(即地球半徑)!假如真的要在r=0,其實兩者已經成為一體,質心重合處的引力是平衡的,會處在失重狀態!

有興趣的朋友可以自行計算下加深印象哈!

當然各位注意了,牛頓力學體系並不普適,比如在引力極大天體周圍或者超高速條件下,或者處在原子半徑內,牛頓同志就得靠邊站了,比如距離太陽最近的水星進動現象,牛頓力學是算不清楚的,引入了廣義相對論才搞清楚水星進動的真正原因!而在超高速條件下,則會因狹義相對論中描述的質增效應與鐘慢效應等,牛頓估計也要暈了,而在原子半徑內則是量子力學的世界,牛頓也是鞭長莫及!

上圖所示,如果在原子核內的質子與質子以及中子之間,那是強作用力的世界!如果是在它只作電子、夸克層子以及中微子等費米子之間,那麼是弱作用力的,而其他則是電磁力作用!天體之間則唯有引力!以上描述並不是說牛頓是錯誤的,我們要了解的是牛頓在十七世紀就去得了如此成就,也許應該頒給他至少三次諾貝爾獎:

一、牛頓三大定律 分別是慣性定律、第二定律(F=ma)以及第三定律(F=-F');這三個定律奠定了牛頓經典力學基礎。

二、萬有引力定律 這個就是本文所說的

三、光學 牛頓是近代光學之父,他用三稜鏡將陽光分解成七色光譜,並且提出了光的微粒說,從理論上解釋了光的傳播與反射以及折射等等現象,其影響是極其深遠的。

但牛頓去世時諾貝爾的爺爺都還沒出生呢!當然牛頓在科學史上的地位也算是對得起他的成就了哈,也許有人要將愛因斯坦排在第一位,或者並列第一咱都沒有意見,實在無法用言語描繪他們兩位對於近代以及現代科學的影響!


星辰大海路上的種花家


萬有引力公式是牛頓在前人觀測和總結經驗的基礎上歸納出來的,是一個經驗公式。

該公式有兩點疑問,其一該公式的常數是一個實驗值,缺乏具體的物理機制;其二是該公式中引力與距離的平方成反比,當距離趨近於零時,引力為無窮大。

在現實世界中,不存在無窮大,無窮大隻是一個抽象的概念。因為,人類的認識有一個基本原則,即凡是具體的都是有限的,只有抽象的才是無限的。

在人類認識的過程中,但凡出現無窮大,就說明該理論是不完備的,其只是某一局部範圍的近似理論。

比如,普朗克建立黑體輻射公式之前,關於熱輻射☢️的公式有兩個,分別適用於紅外端和紫外端。一旦超出適用範圍,上述兩公式就會出現無窮大。後來被證明,這兩個公式分別是黑體輻射公式在紅外端和紫外端的近似公式。

萬有引力公式之所以有問題,會在距離很小時趨近於無窮大,是因為基於空間是連續的,無論在多小的尺度上,空間都是沒有變化的。

這種連續的空間觀,首先在哲學上就是不對的。因為自然界是不連續的,存在著質的變化。其次,在物理上也是有疑問的。由於普朗克常數h的被發現以及該常數適用於所以的自然現象,因而我們的宇宙是由不可再分的量子構成的。

離散的基態量子構成空間,受到激發的量子成為光子,由高能量子組成的封閉體系就是物質。

於是,當距離縮小至空間量子間距以內時,空間就不再連續,萬有引力公式在此處就會失效,以指數的形式迅速隨距離的減小而衰減為零。

由於在空間量子間距附近,空間量子的密度會有較大變化,因而強相互作用力的適用範圍與量子間距相近。由此可以推斷空間量子的間距為原子核的下限,根據計算該間距為2.913x10-14釐米。

從這個意義上來說,萬有引力與強相互作用力是同一種相互作用力,都是由空間量子的不對稱碰撞💥產生的。

當作用距離大於空間量子間距時,表現為萬有引力;當作用距離在空間量子間距附近時,表現為強相互作用力;當作用距離小於空間量子間距時,由於失去了空間的意義,從而作為空間效應的相互作用力也就不再存在了。

總之,萬有引力公式只是宏觀範圍的經驗公式。當相互作用距離接近或小於空間量子間距時就不再適用了,需要由一個完備的相互作用力公式來取代。


淡漠乾坤


答案是肯定的,根據萬有引力定律公式F=GmM/r^2,當兩個物體中心的距離r趨近於0時,它們之間的萬有引力會無窮大。

我們的地球雖然是一個物體,但我們可以把地球和地球上的任意一個物體(如一個鉛球、一塊石頭、甚至一個原子核)看成相互作用的兩個物體。當地心和這個物體的中心距離無限接近時,地心和這個物體間會有無窮大的引力。

由此可見,地心和地心附近的任何物質都存在著無窮小的距離r,根據萬有引力定律公式F=GmM/r^2,地球中心和地球中心附近物質存在著無窮大的萬有引力。

也可以從另一角度說,地心的物質不僅對地球內部的所有物質存在萬有引力,而且地心對地球外部的太陽、月亮、各大恆星、暗物質,黑洞以及宇宙中的所有天體都有萬有引力,也就是說,地球中心物質承受著來自地球內部以及宇宙中各個方向的所有天體無窮大的萬有引力(壓力)。反過來,各種天體也承受著地心對它的萬有引力(反作用力)。

不僅地球中心、太陽中心以及各大恆星的中心位置點也承受著來自恆星內部以及全宇宙中的無窮大的萬有引力(壓力)。而且原子核、質子、中子等微觀粒子中心位置點也存在著無窮大的強核力。

關鍵是任何兩個物體碰撞後形成一個物體時,它們之間的距離只能無限趨近於0,但永遠不可能達到0。越大的物體和越微小的物體碰撞(如地球和鉛球碰撞),它們一大一小的兩個物體之間的距離越趨近於0,就是一個原子核和地球碰撞,原子核和地心之間的距離也不可能真正等於0。

由此可見,兩個物體中心位置點無限靠近時會產生無窮大的萬有引力,當這兩個物體相互碰撞合二為一時,中心位置距離最小,會釋放出極大的能量。也就是說,宇宙中有限的物質(不論多少),在體積無窮減小的情況下,可以釋放出無窮大的能量。

這也是我們的太陽,宇宙中的各大恆星幾十億年長久不熄,長久發光發熱的根本原因。

進入地球內部(均勻球殼內)的任何物體,都受到地球內部對這個物體表面各個方向的壓力,這個壓力的合力指向地心。越接近地心,這個壓力越大,合力越小。到達地心時,對這個物體各個方向的壓力都相等,都是無窮大,合力為零。物體可以靜止在地心。

如果設想把地球內部放物體的地方挖空,物體就不會受到地球內部各個方向的壓力,也就不存在合力。只存在地心對這個物體重心的萬有引力作用,當這個物體到達地心時,地心對這個物體的引力無窮大。

當然人們早就用微積分證明了,地球內部的合力等於以那個點和地心為半經的小球的引力。物體越到地心球越小,合力越小,到達地心時,球半徑為零,合力也為零。但地心的引力是無窮大的。

很多人把均勻球殼內的壓力的合力錯誤理解為引力,導致地球中心引力為零的錯誤。

本人的上述觀點可以徹底糾正人們長期對均勻球殼內引力和壓力的錯誤理解。

本人的上述觀點可以統一四種作用力中的萬有引力、強相互作用力(強核力)、弱相互作用力。僅剩電磁力暫時無法統一。也就是說萬有引力、強弱相互作用是一回事。

本人的上述觀點可以徹底改變人們對地球上金、銀、鈾等重元素來源問題的認識。

本人的上述觀點和傳統觀點相悖,看完後不理解的人請勿亂噴,歡迎提出完善和改進的意見。現在不理解的人總有一天會理解的。


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在1687年,艾薩克·牛頓在他的《自然哲學的數學原理》一書中發表了萬有引力定律。這個定律指出了使蘋果掉落的力實際上和使天體運動的力是一個力,統一了天上和地下的力。

萬有引力公式如下:

從這個看出,只要兩個物體質點的距離r無限接近於零,那麼萬有引力F就會變得趨近於無窮大。

事實上是這樣的嗎?

萬有引力定律經受了無數實驗的檢驗,在絕大部分情況下都是正確的。但它會在某些情況下失效,例如:水星近日點進動。這就需要廣義相對論了。牛頓的萬有引力定律只是通常情況下對廣義相對論的近似,它本身也只是一個經驗公式,而不是數學推導得出來的結果。

在物體質點間距離無限接近時,萬有引力定律就已失效。這種接近會產生一個後果:物體被壓縮成為一個奇點,從而產生黑洞。此時就應該採用廣義相對論來進行計算了。

所以,無窮大引力是不存在的。


講科學堂


引力屬於很弱的力,是四種基本力中最弱的力。因此,雖然引力和距離成反比,距離的無限縮小也不會造成引力的無限增大。

如果把引力的強度定義為1,則則弱力的強度為10^25,電磁力為10^36,強力為10^38。由此可見,引力相對於其它三中力是多麼的微弱。隨便找一個小磁鐵,都可以輕鬆地把一個小鐵釘吸走。這說明。這塊小磁鐵輕鬆地對抗了地球的引力場,即便地球質量這麼大。所以,在微觀領域,粒子間的相互相互作用力,基本可以把引力忽略掉。

而兩個物體之間的最小距離,應該是組成原子核之的質子、中子之間的相互作用力。但其實,這個時候強力才是主要力。核子之間的引力相對於強力,基本上可以忽略不計了。如果距離在短,那就變成了夸克和夸克的距離了,這個時候引力仍然不是最強的力。

所以無論從哪個方面來看,引力都不會因距離短而變得無窮大。不過,如果是兩個黑洞無限相互靠近,那麼二者之間的引力確實可以無限大。但是其它常規物體,根本無法做到距離無限靠近。最近的距離也比核子之間的距離遠。


科學探秘頻道


不會的,這種情況是不會出現的,不管是理論上還是實際上,都不會出現萬有引力無窮大的情況。

先說一下我個人的想法:首先,從萬有引力的公式來看,萬有引力等於GMm/r²,如果r無窮小,那麼萬有引力應該無窮大。但我們不妨大膽假設一下,無窮小到可以為零,那這時候這個公式的分母就成0了,這個公式就沒有意義了。這只是簡單從公式上想象一下,並沒有什麼實際意義。

其次,兩個物體之間的距離怎樣無窮小呢?我們計算萬有引力用的是質心之間的距離,只要物體有體積,兩者之間的距離就不可能無限小。即便分子原子,也不能忽略。這是什麼意思呢?比如我們計算一下地球和月球之間的引力,在不考慮洛希極限和星球形變的情況下,兩者之間距離最近的時候是什麼?就是兩者表面接觸的時候,宏觀上兩者接觸了,但兩者之間距離並不為0。兩者之間的最小距離是地球的半徑加上月球的半徑,大概有八千多公里!事實上,因為自然界不存在質點(黑洞內部不考慮)所以根本不可能兩者間距離無限接近,否則這兩者就融為一體了。

再者而言,不說考慮無限接近,單說考慮距離很近時,也許佔據主導的就是強相互作用力和弱相互作用力了,到那時萬有引力都不夠格參與了,還談何引力無限大?

因此,距離無限接近只是一種假想的情況,實際上不會出現,當然也就不會出現引力無限大的情況了。

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張家小智兒


問題的背景分析

本題涉及①強核力、②電弱力、③分子間力、④萬有引力的作用距離的極大極小的困惑。

此類“場效應問題”超越了基於唯象論的科學原理,亟需唯本論以增補(非修改)科學原理。

筆者的場效應,是指所有動力學行為或效應,都是真空場(以太)的黑手在暗中操縱的表象。

1873年麥克斯韋方程就已觸及場的神經,諸如:介電常數、磁導率、位移電流或電位移。

真空場的客觀實在被愛氏相對論否定,場的介質性/傳播性/制衡性的科學探索,阻力重重。

既有各種量子場論與規範場論,都不是真心誠意接受場效應,要麼就是半遮琵琶半遮面。

必須指出,牛頓三定律、萬有引力律、熱力學三律等經典原理,依然適合對場效應的探索。

換言之,經典動力學原理(不含愛氏相對論與哥派量子論)與真空動力學原理是互濟互用的。

唯本方法論簡介

唯本論,透過現象看本質,即:現象↹本質,把對立統一法則用於基礎物理研究。

現象與本質,是相輔相成、相互制衡、互為因果的統一體。實體是現象,真空是本質。

真空(場)也叫空間(場)。質子的內空間是超壓縮的空間,質子的外空間是超膨脹的空間。

唯本論操作:以“密度”為核心參數,以“場量子”為交換單元,用“超對稱”建立方程。

亞原子是零星分佈的;場量子是徑向推湧的,因此“密度統計法”是簡潔明快的,而“基矢積分法”是牽強附會的。

物體不是孤立的,物體是一個系統,嚴格的叫物系(body system)。

物系,既有獨立的本體,還有自己的引力場,作為自己的存在空間:物系=本體+真空場。

物體內空間是被禁閉的高密度場。禁閉力來自外部引力場的制衡力。因此物體可保持獨立而不至於高能密耗散殆盡。

電子本體是超壓縮光子,是最小獨立體,有自己的場。電子系=電子本體+電子引力場。

地球(系)≡地球本體+地球引力場(數億km)。航天工程的地球≈本體+地球輻射帶(數萬km)。

空間的基本單元,叫場量子(引力子/光量子)。規定:場量子質量≡電子質量≡光子質量。

本體密度>>真空場密度;本體慣性質量≡場的引力質量;慣性離心力≡真空場引力。即:

物體既有慣性離心力(斥力),還有制衡的真空場引力,這叫“萬有引斥力”原理。

所以:通常條件下,電子不會墜入原子核,地球不會墜入太陽,太陽不會墜入銀心。

地球慣性質量(M)=真空場引力質量(M'),即:M=M'=V'ρ',知道引力場密度ρ',可求引力場體積V'(=4.2R'³)與引力場半徑(R')。

強核力的引斥力問題

電子質量=場量子質量=9.10534e-31kg。根據湮滅反應方程,電子是場量子的交換單元。

質子質量=1.6726485e-27kg=1835個電子質量=1正電子+1834個場量子。

質子的兩大動機:給出1個正電子,參與電磁輻射;給出1834個電子質量,參與引力輻射。

中子質量=1.6749543e-27kg=1839個電子質量=1個電子+1個質子+4個場量子。

中子是很不穩定的複合粒子,其內部的電磁力(弱力)專門削弱質子的強力作用。

核力的本質是質子作用力,是質子以光速自旋所激發的真空介質進行輻射引力的場效應。

強子對撞機與各種核反應的巨大威力,本質上都是質子作用力,中子充其量作為一個過客。

根據牛頓第二定律,強核力:F=m*c²/R。其中,m*是質子質量,R是質子引力場半徑。

氕原子的質子,既有自旋導致的慣性離心力,也有自旋激發的真空場引力。這種引斥力機制,使得質子(幾乎)具有永恆的生命力。

電弱力的引斥力問題

電弱力,包括核外電子運動激發的電磁力與核內電子引發的電磁力(弱力)。

電弱力是電荷間力,是高速運動的電子電荷磁力線切割原子核正電子磁力線的洛倫茲力。

中子的β衰變表明,洛倫茲力會削弱質子強核力。顯然,中子強力=質子強力-電弱力。

質子強核力含正電子場引力,電弱力最終來自強核力。這是建立強弱力統一方程的依據。

正負電子皆有引斥力,二者不會靠近。當電子被加速到光速時才會發生湮滅變成兩個光子。

可見,即使真有反物質靠近,也不會輕易湮滅。所謂反物質,只是自旋方向相反而已。

LHC只要利用兩個反向磁場,就可以輕易把電子或質子變成“反粒子”,但中子不能。

安德森雲室實驗發現的正電子,只是高頻輻射劇烈碰撞鉛電子而反轉自旋的小概率事件。

為什麼反物質粒子很難循跡?因為反物質只是理論假設,壓根就不存在。而所謂的證據,不過是對小概率反自旋事件做了誇大解釋。

萬物的引斥力問題

萬有引力的源動力是誰?其實驗公式已經洩露了天機:F=Gm₁m₂/R²。分子m₁m₂質量乘積與分母場半徑R²,給出了超對稱關係。

物體質量是核子質量的總和,核子意味著強力,質量乘積意味著所有核子強力之間的矩陣組合。

由於同極相斥異極相吸。同極組合的綜合強力相互抵消。異極組合的綜合勢能梯度大大減弱,剩餘的強力最終表現為萬有引力。

引力常數G,正是質量乘積效應的指標,是強力“屏蔽效應”,因此也叫“屏蔽係數”。

據說強力是短程力,這是不自洽的。例如,核反應,本質上是質子強力在大範圍的裸露。

宇宙射線的質子線,以準光速運動,具有最高頻率(10²³Hz)的最強的最長力程的場效應。

既然強力有引斥力,那麼作為被屏蔽的剩餘強力,也會尤其在天體之間表現出萬有引斥力。

因此:月球不會輕易墜入地球,地球乃至太陽系塵埃也不會輕易墜入太陽。

分子間的引斥力問題

分子間的引斥力,過去叫范德瓦耳斯力,也是通過觀測實驗得出來的科學結論。

現在普遍認為,分子間力,是在分子尺度的氫鍵。氫鍵的源動力是什麼呢?歸根結底,只能是質子強力。

氫鍵相當於氫離子,就是裸露質子,其場效應就是質子引力場,其引斥力邏輯則順理成章。

不存在“∞或∞⁻¹”的場效應

物理學是一門測量科學,凡是無窮大與無窮小之類的說辭是無意義的,因為無法驗證。

上述大體解釋了強核力、電弱力(電荷間力)、萬有引力(弱化強力)、分子間力的引斥力。

質子vs質子、電子vs電子、質子vs電子,不存在裸接觸。故“引力半徑無窮近”是荒唐的。

無獨有偶,說“引力傳播無窮遠”也是荒唐的,為什麼?解釋如下。

與電磁輻射一樣,引力輻射也是場效應,是通過場量子以光速傳播的。

引力傳播中,依次推湧的場量子會吸納能量而逐漸降頻,直至背景微波λ=7.35cm而告終。

現在按超對稱法則,來求地球引力場半徑。設背景微波的密度為太陽系空間平均密度。背景微波波長λ=7.35cm,場量子半徑r=1.17cm,

場量子密度即場密度:ρ=1.35×10⁻²⁵kg/m³,地球質量=引力場質量:M=Vρ=4.2R³ρ,R³=M/4.2ρ,場半徑:R=2.2e16m=2.3光年。

地球引力場被禁閉在太陽系內。太陽系場半徑:R³=⊙/4.2ρ,R=3.3×10²¹m=35萬光年。

結語

1. 處理動力學的數學策略有基矢微分法與密度統計法兩個。基矢微分法會帶來無窮變量的困惑。密度統計法尤其適合場效應難題。

2. 強核力(質子場力)、電弱力(電荷間力)、萬有引力(物體間力)、分子間力(氫鍵力),都是真空場效應力,都有引斥力。

3.標準粒子模型,請思考:①質子含夸克,質子0.938G,桀1.27G,頂172G,為什麼?

②膠子質量0,繆子105.7M,若質子是uud,少了的938-105.7-9.6=822.7M,為什麼?

Stop here。物理新視野與您共商物理前沿與中英雙語有關的疑難問題。


物理新視野


現在許多科學家都承認,萬有引力不是兩個物體直接相互吸引而產生的,而是由其它物質做媒質起的作用,比如引力子,引力場,引力波等等,那麼就得改改名稱,不然所有學者都一直認為萬有引力是由兩個物體相互吸引而產生的,如果說是兩個物體相互吸引而產生的力,就不需要用引力場,引力波,引力子來闡述物體之間的吸引力了,那麼也就是物體具有相互吸引的屬性,如果任何兩個物體之間不能產生相互吸引,而是由其它媒質的作用,那麼就不應該用萬有引力來命名物質的屬性,


永動機45


萬有引力定律公式F=GmM/r^2,兩個物體中心的距離為r,這個定律中,兩個物體之間的距離,是指代表物體重心的兩個點之間的距離,不會無限接近並趨近於零的。兩個無限接近的物體距離趨近於零,萬有引力無窮大,不適合牛頓萬有引力定律,是對萬有引力公式的誤解。牛頓的萬有引力理論認為,物體的重心是一個點,在物體後中心。兩個物體之間的最短距離,是這兩個物體的半重心之間的距離。,這也是萬有引力的侷限性:適用於宏觀物體,在微觀物體上,理論與實踐正相反。這是萬有引力的侷限性,導致了牛頓從研究科學誤入到神學。

理論上,根據萬有引力定律,兩個無限接近的物體距離趨近於零,它們之間的萬有引力無限大,應該這到不可分割,可是很多東西,不費力就可一分為二。。

現實中,如果兩個物體距離趨近於零時,這兩個物體已合併成一個,萬有引力是存在於兩個物體之間,一個物體自己對自己是沒有萬有引力的。一個物體,一分為二,事實上成了兩個,這兩個物體之間引力如果無窮大會怎麼樣

這就成了矛盾,無窮大,即是無窮小(零),到底大就是小,還是小就是大。有和無之間什麼關係。轉來轉去,又轉進了神學裡面。

科學的盡頭是神學嗎?


南極冰火


我認為任何事物間,一切都不是孤立的!只從引力一個角度看問題,必然產生偏見!一臺機器只有合理組裝,才可能發揮作用!系統功能才可體現!科學分化性認知於唯物性本質!乎視於系統形態體系的特效性!否則一堆廢銅爛鐵發揮不了任何奇玄之功效!科學性認知缺乏系統功能性而不識生態!引力中存在斥力這才能讓天地間的星球不會重疊,乃至相撞!其實科學相撞星球!只能因斥力不足抵消形態動勢能!人類充分認智事物間!能與量,形與態,空與間內關聯!與外關係雙層面!多視角認智世界!就象悟空有七十二般變化!而佛更有千萬般改變!才能用神,心,身三為一體的感悟世界!才可能明智天地間萬事萬物間的差異性!理解各種感悟!明智世間百態!駕馭自我命運!及生態演化之道!天地人演義之法!行走宇宙間之術!一一一引航者!愚人釋道!愚人牟志法真直之言!無知之處敬請多包函!謝謝!


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