万有引力的本质是什么?

人穷就要多读书呀


万有引力的本质是质量对周边时空的扰动,这种扰动是把周边的时空进行弯曲。曲率与质量成正比,影响范围与距离成反比。

也就是说,质量越大的物体,对自己周边的时空造成的曲率越大,小质量物体经过大质量物体身边时,就会受到这种曲率的影响,顺着曲率的漩涡往下掉,最终掉到大质量物体的身上。

这种时空曲率从宏观上表现出来的现象是引力,看起来是两个物体相互吸引。但引力是这个世界已知存在的四种基本力里面最弱的一种力,因此小质量物体的引力很小,甚至小到可以忽略不计。比如两个人,或两辆汽车,甚至两座大山,你能感受到他们的引力吗?

因此一般来说,只有在天体的运动中,引力才能够成为考量的对象。

比如我们地球的引力主要表现为重力,就是物体由于地球的吸引力而受到的力,物体受到的力与质量成正比,我们就感到质量越大的物体越重。

在太空无重力状态下,物体质量再大也没有重量(失重状态)。

根据天体质量的大小,可以计算出其重力加速度。速度是与引力抗衡的条件,适当的速度可以与引力相互抵消,叫环绕速度,就是不被大质量天体引力陷阱所陷落,但也逃不出引力的牵扯。在环绕速度下,小质量物体围绕着大质量天体在轨道上旋转,双方会保持一种平衡状态;超过逃逸速度,则可摆脱引力束缚飞向远方。

地球的环绕速度为7.9千米/秒,逃逸速度为11.2千米/秒。

质量越大相对体积越小的物体,导致的时空曲率也就越大。太阳的质量虽大,但直径有139.2万千米,表面的逃逸速度为617.7千米/秒;白矮星虽然质量在太阳以下,但体积只有地球大小,逃逸速度需要5000千米/秒左右;中子星质量超过太阳,半径却只有10公里左右,逃逸速度最高达到150000千米/秒。

黑洞奇点无限小,视界里面的逃逸速度超过光速。所以靠近黑洞的史瓦西边界逃逸速度就要接近光速了,那里的引力漩涡无可阻挡,以后大家若有机会前往黑洞附近可要当心!

这些质量很大体积却很小的天体在自己周围导致的时空曲率很大,就如漩涡很急陷阱很深很陡峭,靠近的物体就很难逃脱。

但这种时空扰动形成的引力现象与距离成反比,离开越远消散的越快,呈指数级递减。但就是到了天边也还有,所以引力又是超长力,理论上无限远。但一般出了天体的引力圈(希尔球半径)就可以忽略不计了。

这个距离并不大,地球的希尔球半径约150万公里,也就是说地球对时空扰动导致的时空漩涡影响到150万公里远;太阳的希尔球半径约1光年左右。

引力的希尔球半径计算涉及到周边天体,比较复杂,这里就不多扯了,有兴趣的可以看时空通讯过去发过的相关文章。

时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题,欢迎大家探讨。


时空通讯


牛顿认为引力是质量产生的,至于为什么有质量的物质会产生引力,牛顿并不知道。后来,一个人站在了牛顿的肩膀上,他就是爱因斯坦。爱因斯坦认为引力的本质就是空间的几何扭曲导致的,引力其实并不是一种力。



到了爱因斯坦这里,引力似乎简单明了的多了。当然了,既然相对论有对引力的描述,作为物理学两大支柱的量子力学,当然也有对引力本质的描述。量子力学认为引力它是引力子交换导致的,不过可惜的是,科学家们并没有发现引力子的任何踪迹。



虽然科学界的各位前辈以及给出了引力的定义,但似乎距离我们认为的引力本质还有很多差距。为什么质量会产生引力?为什么时空弯曲了物体就有一个往“下”的力?为什么找不到“引力子”?一些列的问题直指引力的本质。

如果引力真的是空间的几何弯曲导致,那么是否说明存在一个更高维度,因为只有高维度存在,空间才可以扭曲,才可以向“下”。物质有一个落向“下”的力,且这个力并不是大质量物体给的,而是空间凹陷的原因。所以,必然在高维空间中存在一个类似于“地面”的存在,可以对所有有质量物质产生一下“向下”的力。故而,质量越大就会导致空间被往“下”撕扯的越厉害,空间曲率就越大。这样,高维空间的存在也解释了引力子为什么找不到,因为引力子是在高维空间存在,我们三维找不到。我想,或许这才是引力的本质吧。



当然了,想要知道这种想法对不对,只有我们真的进入高维空间了,才有资格一窥究竟。


科学探秘频道


按照爱因斯坦广义相对论的诠释,引力的本质就是时空弯曲。在上世纪初期,爱因斯坦通过广义相对论给出了引力的本质,并描述了时空,物质与运动之间的关系,这就是著名的爱因斯坦引力场方程:

简单说,方程的左边是时空弯曲情况,右边是物质及其运动情况,用一句话总结:物质告诉时空如何弯曲,而时空告诉物质如何运动!

广义相对论解释了牛顿万有引力的本质。虽然牛顿发现了万有引力定律,但他不知道为什么万物之间会有引力,直到爱因斯坦的出现,他异于常人的思维让广义相对论呼之欲出,彻底打破了人们的传统思维方式!

那么既然引力的本质是时空弯曲,也是时空弯曲的表象,为何多数时候我们仍用到万有引力定律而不是时空弯曲呢?为什么不用时空弯曲彻底代替引力呢?

万有引力可以看做时空弯曲的近似表达,而这个近似表达对于我们生活的世界来说已经足够精确,同时万有引力又非常简单,更容易理解和操作,如今科学家发射火箭等用万有引力定律已经足够精确了!

但万有引力并不能解释所有天体之间的作用问题,比如说水星的近日点进动问题,万有引力就解释不了,而广义相对论能完美的诠释!

而如今广义相对论已经被越来越多的科学家证实,很多种宇宙现象都完美地符合相对论的预测,而相对论也成为现代物理学的两大基石之一,另一个就是量子力学!


宇宙探索


爱因斯坦在广义相对论当中明确地提出了,万有引力的本质是时空的几何。一种作用力是一种几何,这种宣称完全颠覆了我们对“力”的认知方式。这也使得看待其他基本力的本质有了新的可能——或许所有力的本质都是某种能量造成的几何结构。


如何来理解万有引力是时空的几何?

先用平面来比喻我们的宇宙,那么时空的几何就可以简单比喻为纸面上的褶皱,扭曲。但经常科普作品当中的那种用凹陷平面来演示引力扭曲时空的图示容易造成误解,让我们误以为实际宇宙中的引力也是这样的凹陷。例如下面这个:

上图:我们在科普作品上经常见到的说明物质形成时空扭曲的示意图,常常引起误解。


实际上,真实的宇宙中的引力应该理解为一种时空的密度,应该类似下面的这种三维的示意——质量导致时空的密度增大,时空的网格被扭曲,向内变得密实,因此才有了大质量物体附近的时间流逝相对缓慢的结论——这个是被实验证实的,例如GPS定位卫星网格中不同的卫星上的原子钟的时间会发生偏差,因此GPS卫星的原子钟必须定期校时;此外,科学家曾经计算过地球的地核因为处于引力中心,实际上比地壳要年轻5岁。

上图:实际上的时空扭曲应该以这样的方式来展现,时空在质量周围是变得更密实了。


质量与引力的关系

一切有质量物体周围都有引力,这个事实似乎也透露了质量的某种本质。既然质量与引力的关系如此密切,或许质量本身也是时空的某种几何。个人认为,质量可能就是蜷缩的高密度时空,是时空因能量的作用在小体积内以特定方式蜷缩形成相对稳定状态的一种形式(比如打了一个结)。所有有质量的物体,包括微观粒子,最终都会衰变为没有质量的纯能量形式,这是大量实验所反复发现的客观情况,虽然目前尚未有观察到质子自然衰变的情况,但科学家认为质子必然也会衰变(平均寿命> 2.1×10^29 年)。在这种意义上讲,引力可能只是质量本质的外溢表现,它与质量可能就是同一种东西!

而质量又与希格斯玻色子关系密切,那么我们似乎可以继续推测,希格斯玻色子与引力子的关系。但希格斯玻色子不是度规玻色子,因此不是传递引力的粒子,而只是原位产生质量的标量粒子。目前科学界仍然没有办法对引力子的特征进行确定,如果能够将确认引力子的存在,那么对于质量和引力的本质或许会有更清楚的认识。


小宇堂


万有引力定律的另类解读:(与时俱进的放飞一下思想吧)

万物的存在是由“阳性的世界”和“阴性的智慧”共同构成的!这就是最新由量子力学所引发出来的“人物分合论”,即:

“阳性的世界”组成了“物体链”,即“人类、自然、社会、网络和宇宙”,这个“物体链”用M来代替;

“阴性的智慧”组成了“人体链”,即“基因、遗传、意识、灵魂和兴趣”,这个“人体链”用m来代替!



万物之间最主要的变化就是“物体链”(M)与“人体链”(m)之间的融合与碰撞,继而衍生出一种能量或力(F)。

所以,牛顿万有引力定律还有另外一层意思,即在宏观与微观存在的空间里,还有另外一种存在,它的表现形式仍可用:

F=G^Mm/r^2来表达,但其中的系数和距离另有描述!

可见,万有引力定律的本质是人与物之间的关系!也就是说,只有人体与物体之间的关系,才算得上是“主关系”,或者是“强关系”,而物体与物体之间的关系,只能是“次关系”,或者是“弱关系”……

(未完待续,更多的交流,可关注“定慧堂”及《智慧科学的虚学原理》-主编 胡宝钢)


定慧堂


时间会弯曲?空间会弯曲?光束会弯曲?谁见过?光束的弯曲是光的影子,对了光的影子也不会弯曲?能弯曲的只有光的折射或者是光谱、光晕、光波。但又是矛盾的,空间本无直线运动的方式方法,空间所有物质运动是广义回路的,简单理解为从哪里来,又回到哪里,质量之总和不变,能量之总和不变,引力之总和为“零” ,这样引力才能权衡、平衡空间的物质、物体、运动,关于他们之间的关系,用数学公式表述:Fo=O。引力是不明物质,引力的存在依赖于物资与能量的存在,没有物质,没有能量,引力就形成不了气候,引力与其他不明物质抗争着宇宙,协调宇宙,平衡宇宙的空间运动。比如飞机起飞是脱离重力,还是引力作用,我们不能用简单的其他原理来说明这个事。因为引力以不规则惯性紧密相连,说引力平衡宇宙,不如说引力在平衡不规则惯性,空间的星际、星球哪一个不是在惯性运动中,如何保持这种永久性的惯性运动,只有引力,引力与其他不明物质配合、协调、红移、平衡 ,引力是有“呼吸”功能的。我们要尊重自然,尊重客观,能直的就让它直,能弯的就让它弯,不要强词夺理,结果对谁都没有好处,浪费资源、浪费时间。


聊天选手九段


关于.引力的本质、计算公式和引力边界论述

1、共核自转原理:

共核自转原理:自转体核心外存在自转速差而产生自转动能差,它等于核心自转动能与核外点的自转动能之差,也等于核外物体质量、重力加速度和球心距离的积的引力势能。

任何一个自转星体,核心外各处与核心点的距离是不相等的,距离核心较远和较近的点,自转线速度是不同的,这就存在自转速差,而存在自转速差就存在自转动能差。

这个自转动能差在数值上与核外引力势能是相等的,由引力势能与自转动能差相等,可以得到一个能量平衡方程。

为了更好说明,以地球为例说明:

如果把地球看成是一个质点,没有半径的质点地球自转,此时的自转速度称核心自转速度,设为V0。

而在实际地球上,若设地球球心外任一点A,有质量为m的物体,与球心的距离为d,该点的自转线速度为V1,重力加速度为g,则根据上面分析,有能量平衡方程:(如图)

E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)

这里,E=1/2m( V0^2- V1^2)(1.2)和 E=mgd(1.3),就是引力势能的两种数学表达式。

其物理意义是:具有自转惯性的星体,其任意点上的物体所受到的引力势能等于核心和核心外的动能差,或者等于该点的重力加速度g、物体质量m和核心距离d的积。



2、引力势能与重力势能的区别

在E=1/2m( V0^2- V1^2)(1.2)和 E=mgd(1.3)中,表述为引力势能,那么,引力势能的解说如下:

1、引力势能是粒子或星体自转产生的,自转体核心内外存在自转速差,因而产生自转动能差,这是引力势能的本质,也是引力的起源。

2、由E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)可得:

E0=1/2mV0^2=1/2mV1^2+mgd (2.1)

在(2.1)中,把E0叫做自转惯性动能,那么,自旋粒子或星体上,任意质量为m的物体,都具有E0的惯性自转动能,其大小是由自转体的核心自转速度V0决定的。

自转惯性动能与引力势能的区别是:

自转体上的物体并不是在核心自转,而是在核外自转,核外自转速度与核心自转速度存在速度差,因此,核外物体的自转惯性动能被分解成物体所在点的自转线速动能和引力势能,即:

E=1/2m V1^2(1.2)和引力势能E=mgd(1.3)两部分。

它们之和与自转惯性动能刚好相等。

3、引力势能与牛顿意义的重力势能的区别是:

牛顿意义的重力势能是引力作用下产生的,引力是地球对物体的超距作用,重力势能是物体质量m,离地高度h和重力加速度g的积,即:G=mgh (2..2)




3、引力的本质

牛顿理论对引力的解释是物体与物体的超距作用力,而其本质和起源从来就没有诠释,而爱因斯坦则解说引力是时空弯曲。

牛顿的引力理论是先有引力作用,然后才有引力现象的重力势能。

而在这里将指出,引力的起源于星体和粒子自转,是自转动能差而产生的引力势能,引力势能产生了趋向自转中心的引力作用和引力现象。

因此,引力的本质是星体和粒子自转的结果,自转不停止,引力势能就会存在,这样,引力作用和传输是不需要时间的,因为星体上的一切物体都随星体在同时自转。

假如星体停止自转,引力也会立即消失,同样,任何旋转的物体、星体和粒子都将产生引力势能。

一只盛水的碗旋转,水不会溢出来,就是水有趋向旋转中心的引力势能,你千万不要用向心力来解释,因为惯性圆周论是指圆周运动是惯性和属性,不存在也不需要向心力,只有直线惯性的牛顿理论才认为圆周运动会需要和产生向心力。

一个在太空中的物体或卫星,是可以不需要任何能量施加,就可以永恒自转,并能产生引力势能,发射一颗自转的太空飞船,就可以实现太空不失重。

牛顿意义上的引力作用和这里的引力势能是部分等效的,但产生的机制和物理意义则完全不同,这也决定了牛顿引力定律不是普适物理原理,也决定了它的适用范围,特别是不适用量子物理就是必然,无法统一牛顿意义的引力也是必然。

因此,引力的本质是因为自转体自转而产生了引力势能,具有指向自转核心的引力效应。




4、重力加速度和共核自转常数

把E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)稍变形,

可得到重力加速度g的数学式:(如图)

g =(V0^2-V1^2)/2d (4.1)

(4.1)式表示:自转体上核外任意点的重力加速度:等于核心自转速度与该点线速度的平方差与核心距离两倍的比值。

仍以地球为例来说明:取地球上任一点的自转线速度是V1=465m/s,该点的重力加速度是g=9.8N/s^2,距离地心的距离d=640 0000m,代入(4.1),则可以得到:

V0=√(2gd +V1^2)≈11.179km/s (4.2)

这样,地球的核心自转速度V0≈11.179km/s,又叫地球的共核自转常数,任何自转星体或粒子都有一个确定不变的共核自转常数。

g =(V0^2-V1^2)/2d (3.4.1)中,V0是常数,所以,重力加速度的大小,取决于自转体核心外物体与地心的距离、及该点的自转线速度。

很显然,重力加速度是一个变量,这就很容易解释地球上重力加速度为什么与纬度和海拔有关?因为自转速度越快的地方,重力加速度就越小,同样,距离地心越远,重力加速度也越小。

而重力加速度决定了引力大小,显然,引力的大小决定于自转体的自转速度和自转核心的距离,再次证明了引力本质是自转产生的结果。



5、引力边界

在g =(V0^2-V1^2)/2d (3.4.1)中:

以地球为例,V0≈11.179km/s是常数,d越大,V1也越大,g值则变小,当V0=VI 时,g值为0,即引力势能消失,这时d值就是引力边界。

我们可以试着求出地球的引力边界:

设地球任意两点的自转线速度是V1和V2,地心距离是d1和d2,因为任意点的自转周期T是相等的,所以有:

2πd1/V1=2πd2/V2 即有:

V1/ V2 = d1/ d2(5.1)

若地球上一点线速度是V1=0.465km/s, 地心距离是d1=R地=6400km,而当V2=11.179km/s时,代入(1.9)得:

d2≈154150km(3.5.2),这就是地球的引力边界值。

这就是说,假如地球的半径包括大气层,达到154150km时,地球边界的自转线速度将达到11.2km/s,此时g值为零,即地球自转引力势能消失,处于完全失重状态,或者说地球对于这一距离范围外的物体不再具有引力作用,这就是地球引力边界。

显然,地球大气层是处于引力边界内的,要受到引力束缚,而月球则处于地球引力边界外,月球是不受地球自转引力作用的。

但并不是说月球与地球没有关系了,月球与地球是共核公转的地月系,要遵守共核公转原理,要被地月系的共核公转常数束缚,地月系的共核公转常数等于:

RV^2= 407982m/s^2(5.3)

这就涉及共核公转原理。



6、共核公转原理

共核公转原理:在不受其它体系干扰的前提下,绕同一核心公转的多个星体,其轨道半径与公转速度平方的积等于共核公转常数q。即

R1v1^2=R2v2^2=R3v3^2=…q(6.1)(如图)

其轨道半径与公转速度平方的积始终等于共核公转常数q。


所以,无论是地月系的月球和人造卫星、还是太阳系的行星、土卫系或木卫系等,只要是绕同一个核心点公转的天体系均成立,每一个共核系都有自己独立不同的共核公转常数q=RV^2。

在太阳系里,所有行星都是绕太阳核心公转的共核系,因此,所有行星的公转轨道半径与公转速度平方的乘积是相等的,都等于太阳系的共核公转常数。即:

R1:R2:R3=v1^2:v2^2:v3^2=…q(6.2)

这可以参看下图表验证。

同时,我们知道,太阳系的行星公转轨道是椭圆,因此,每个行星的公转速度是变速的,但是:

所有行星在椭圆轨道上任意点的速度平方与太阳核心距离的积,都是等于太阳系的共核常数。

而关于共核公转原理,可以用开普勒定律证明:(如图)


假如人造地球卫星变更轨道,无论是远离地球还是靠近地球,其轨道半径与速度平方的积一定要等于地月系的共核公转常数,人造地球卫星的自由轨道一定符合地月系的公转常数。

在天体运动中,把共核公转的星体的轨道半径与速度平方的乘积,即:RV^2=q,叫着共核公转引力常数,

地月系和所有人造地球卫星都绕地球中心公转,就是共核公转的地月系,其共核公转引力常数很容易算得:q=RV^2= 407982m/s^2(5.3).

这样,已知任何人造地球卫星与地心的距离,就可计算出该卫星的轨道速度。

例如贴地卫星:取地心距离是d=R地=6400km,很快就可算出贴的卫星的速度是V=7.9km/s.

V=7.9km/s.被称第一宇宙速度或第一逃逸速度,其实是地球卫星的最大公转速度,它与卫星质量无关,即使月球落到这里,也会以V=7.9km/s.绕地公转,如果没有大气摩擦,都会永远运动下去。

这就是共核公转引力常数的作用。

月球虽然处于地球引力边界外,没有受到地球自转引力作用,但受到共核公转引力常数束缚。所以月球有确定的公转轨道绕地公转。




7、逃逸速度

1、共核自转体逃逸速度

在E=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd (1.1)中表明:

一个处于自转体上的物体,始终受到E=1/2m( V0^2- V1^2)或E=mgd的引力势能束缚作用,即引力作用,要实现逃逸该自转体,必须获取能量克服引力势能,实现能量平衡,同样以地球为例:

设逃逸速度为V逃,则有能量平衡方程:

1/2m V逃^2=1/2m( V0^2- V1^2)=mgd(7.1)

解得: V逃=√(V0^2- V1^2)=√2gd(7.2)(V0=11.179km/s)

(7.2)就是自转体的逃逸速度公式。

这里,在V逃=√(V0^2- V1^2)=√2gd (7.2)中,逃逸速度是一个变量,而牛顿引力定律推导式V逃=√2gR是常数,只有当 d=R时,两者才等同,显然,(7.2)式适用更为准确和广泛。

由于V0是地球的共核自转常数,因此,逃逸速度只与逃逸点的自转线速度有关,或者与逃逸点的重力加速度和核心距离有关。

任何一个人造地球卫星发射,必须获取能量,达到逃逸速度,才能克服引力进入相应轨道绕地公转,任何卫星在符合地月系常数的轨道上绕地公转,就叫自由轨道,自由轨道不需要消耗能量。而任何卫星改变轨道,也必须获取能量,克服该点处的引力势能,才能进入另一个自由轨道。


华龙新观点



“万有引力”是牛顿的概念,他认为引力是万有的,也就是说任何物体都有引力,区别只是大小不同而已,并且引力小的物体会被引力大的物体所捕获,可以说牛顿万有引力出现到现在为止都是非常好用的理论,宇航员登月和卫星发射全靠它。

不过牛顿属于知其然不知其所以然,他并不知道引力的产生机制,好在这一问题被数个世纪后的爱因斯坦广义相对论“解决”了。

爱因斯坦在完成狭义相对论之后就一心想把引力也放进去,为此他经过数年的苦思冥想得到了“引力就是时空扭曲”的广义相对论,并且解决了牛顿万有引力所不能解决的近光速与强引力场下的运动问题。

在爱因斯坦看来所谓的引力不过是质量扭曲时空产生的几何跌落,太阳就是凭着巨大的质量扭曲了太阳系的时空,才让地球等天体不断向着太阳跌落,不过由于太空中的地球公转产生的离心力与太阳引力抵消,因此地球一直没有跌落到太阳中。

细心的读者肯定注意到了第二段最后的“解决”,之所以要加上引号是因为量子力学并不认同广义相对论时空扭曲产生引力说法,事实上量子力学中一直假设了一种被称为“引力子”的存在,量子力学认为引力子的交换才是引力产生的根本原因。

广义相对论与量子力学的互相矛盾说明我们人类对引力的本质认识还存在着错误和偏差,这种错误和偏差只能寄希望于未来的物理学家们了。


宇宙探索未解之迷


人们站在地球上感受到的引力就是宇宙背景辐射和地球辐射对冲的结果。

引力新解

一、开普勒定律的分析

开普勒第一定律:所有行星都沿各自的椭圆轨道运行,太阳位于这些椭圆的一个焦点上。人们只知道行星运行轨道是椭圆的,而不知道它为什么是椭圆的。我们知道地球在7月份的时候离太阳最远,而且这时候的它正好处在银河系中心与太阳之间。由此我们初步判断地球处在太阳辐合力场中,受宇宙背景辐射和太阳的辐射存在着,当它运行到银河系中心方向与太阳之间时,来自宇宙背景辐射方向的一部分背景辐射被银河系遮住,变为银河系辐射,从而改变了太阳辐合力场的等势面,变为椭圆等势面。地球处在这个椭圆等势面附近运行是自然而然的事。如果我们把银河系辐射换成宇宙背景辐射,那么太阳的辐合力场的等势面一定是圆球形的。地球在7月份的时候它处在银河系中心与太阳之间,正处在相对高辐射的宇宙环境中,也是地球在7月份的时候平均气温比1月份高的原因。通过观测我们发现太阳系中所有行星、彗星的远日点都在银河系中心与太阳之间。

开普勒第二定律:太阳与行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。从本定律看出行星离太阳越近运行速度越快,也可以讲太阳离行星越近对行星的辐射力越大。

开普勒第三定律:任一行星绕太阳公转的周期T的平方与它离太阳的平均距离R的立方成正比,即R3∕T2=k,其中R为椭圆轨道的长半轴、T为公转周期,比值k是一个与行星质量无关的常量。从本定律看出行星离太阳越远其运行周期越长,下面我们分析一下:

设:当太阳距离行星为R时,公转周期为T,根据定律得

R3∕T2=k

当太阳距离行星为2R时,那么公转周期为:81∕2 T

(2R)3∕8T2=k

因此行星离太阳越远其运行周期越长,当太阳离行星的距离增加为2R时,那么公转周期增长为81∕2 T。

设:当太阳距离行星为R时,行星的半径为r,那么太阳的辐射量比太阳对行星的辐射量为(以⊙为圆心,R为半径的天球表面积比以行星的半径r为半径的圆表面积):

4πR2/πr2=4R2/r2

当太阳距离行星为2R时,那么太阳的辐射量比太阳对行星的辐射量为:

4π(2R)2/πr2=4(2R)2/r2

由两式之比(4R2/r2)/【4(2R)2/r2】=1/22得:当太阳离行星距离增加2倍时,那么太阳对行星的辐射量减少为1/4,说明太阳离行星距离增加2倍时,太阳对行星的作用力也减少为1/4,即1/22。也可知以R为半径的天球表面积(4πR2)和太阳的辐射量成一定的关系,可以用天球表面积(4πR2)来表征太阳对行星的辐射量。当太阳离行星距离增加2倍时,太阳对行星的辐射量减少为1/22,太阳对行星的作用力也减少为1/22,即牛顿引力中距离平方反比的真正意义。

下面我们变化一下该公式:

R3∕T2=k

R×(2πR)2∕T2=4π2k

R×V2 =4π2k

由该变化公式可以看出距离R反比于速度V2,因此在太阳辐合力场中,离太阳越近太阳辐合力对行星的速度越大,离的越远则速度越小。当距离增加4倍时,太阳对行星的速度减少为1/2。

开普勒第一定律中椭圆轨道的物理意义是,行星处在太阳辐合场与银河系辐合场中的必然结果。从开普勒第二定律看出,行星离太阳越近运行速度越快,也可以讲太阳离行星越近对行星的辐射力越大。从开普勒第三定律可以看出行星离太阳越远其运行周期越长,也可以导出距离R反比于速度V2,在太阳辐合力场中,离太阳越近太阳辐合力对行星的速度越大,离的越远则速度越小。同样也可以导出,牛顿引力中距离平方反比的真正物理意义是太阳对行星的辐射力与它们距离平方成反比。

三大定律也描绘出了太阳辐合力场的一些特征:首先是一个椭圆的等势场。其次越离太阳远处太阳辐合力场的场强越弱,即距离平方成反比。再次太阳对处在太阳辐合力场中的行星有一个向外的辐射力,这个辐射力与行星的半径平方成正比,与距离平方成反比。

二、万有引力的本质

牛顿把行星绕日的宇宙像与重物在近地空域下落的宇宙像等同了起来,称它们都是万有引力的结果。他认为太阳对行星有个吸引力,这个力指向太阳的中心,同样地球对物体有个吸引力,这个力指向地球的中心。我们通过开普勒定律的分析发现万有引力的解释显然不是真理。行星绕日的宇宙像是由于,行星受宇宙大背景的一个背景辐射,同时受太阳的一个向外的力而存在着。而重物在近地空域下落的宇宙像是由于,它几乎一半受天空方向辐射来的宇宙背景辐射力和一半地下方向辐射来的地球辐射力,这两种辐射力对它的作用力的合力指向地球的原因。

我们通过开普勒定律的分析发现太阳对处在太阳辐合力场中的行星有一个向外的力F,这个力F与行星的半径r的平方成正比,与它们之间距离R的平方成反比。

即F=kr2/R2 (k为比例常数)

当然,请物理学家给予验证本公式。

我们知道地面和大气辐射波长主要为3-120微米,其中最大辐射波长平均为10微米;宇宙背景辐射波长主要为300微米-75000微米,其中最大辐射波长平均为7350微米。越往外太空地球的辐射数据范围会越小,宇宙背景的辐射数据范围会越来越覆盖着部分地球的辐射范围。在地球近地空域辐合力场中,地球辐射以3-120微米的波长范围占优势,宇宙背景辐射以300-75000微米范围的波长占优势,尘埃(直径约50- 60微米)会上升、雾粒(直径大小1-120微米)会漂浮,雨点(直径500-5500微米)会下落、人体(高约1000000-2000000微米)在低空会跌落。

我们就以半径大于1米的一定密度的重物为例,分析它在地球空域辐合力场中受力情况:

设:物体的半径为r(r≧1),地球的半径为R。

当物体在地面时,我们可以想象地球与物体为两个相接球体,以物体的中心为球心,以(R+r)为半径的天球,得表面积:

4π(R+r)2

我们用天球表面积4π(R+r)2来表征物体受来自各个方向的辐射。这时地球对物体的辐射面积为:

2π(R+r)R

那么,宇宙背景辐射对物体的辐射与地球对物体的辐射面积比为:

[4π(R+r)2-2π(R+r)R]/2π(R+r)R

如果r的大小忽略不计时,计算得1:1,因此我们可知当物体在地面时,宇宙背景辐射对物体的辐射与地球对物体的辐射面积几乎相等,一半是来自宇宙背景方向的宇宙背景辐射,一半是来自地球方向的地球辐射。此时宇宙背景的辐射对物体向下的有效作用力最大,占物体受辐射总面积的1/2。

当它们的距离增加为2倍,即2R时,那么以2R为半径的天球,得表面积:

16πR2

我们用天球表面积16πR2来表征物体受来自各个方向的辐射。这时地球对物体的辐射面积为:

πR2

那么,宇宙背景的辐射对物体向下的有效作用力占物体受辐射总面积的1/16。我们再说明一下,这时宇宙背景辐射对物体的辐射面积虽然增加了,但是7/8辐射面积的宇宙背景的辐射是,大小相等、方向相反相互抵消了。

当它们的距离增加为3倍,即3R时,那么以3R为半径的天球,得表面积:

36πR2

我们用天球表面积36πR2来表征物体受来自各个方向的辐射。这时地球对物体的辐射面积为:

πR2

那么,宇宙背景的辐射对物体向下的有效作用力占物体受辐射总面积的1/36。

当它们的距离增加为4倍,即4R时,那么以4R为半径的天球,得表面积:

64πR2

我们用天球表面积64πR2来表征物体受来自各个方向的辐射。这时地球对物体的辐射面积为:

πR2

那么,宇宙背景的辐射对物体向下的有效作用力占物体受辐射总面积的1/64。

物体在地面时受宇宙背景辐射力分别比物体在2R、3R、4R、nR时,分别得1/8、1/18、1/32、1/2n2。我们看出当它们的距离增加为2倍时,宇宙背景辐射对物体的作用力减少为1/8,即1/2×22。因此在地球辐合场中宇宙背景辐射对物体的有效辐射力F与它们之间的距离R平方的2倍成反比。我们可知这个力F与物体半径r的平方成正比。

即F=kr2/2R2 (k为比例常数)

当然文中两个比例常数k不是同一个值,请物理学家给予验证本公式。

我们通过开普勒定律的分析发现太阳对处在太阳辐合力场中的行星有一个向外的力F,这个力F与行星的半径r的平方成正比,与它们之间距离R的平方成反比。在地球辐合场中宇宙背景辐射对物体的有效辐射力F与它们之间的距离R平方的2倍成反比。可见万有引力的本质就是万有辐射力综合效应的结果,万物具有辐射力而并非具有引力。

说明一下其中的2一般都是平方。


全能玻璃


我个认为,万有引力的本质是大气压强,与地球质量相互,协同作用的结果。

它好像又是一种质量的活性。在宇宙中,有空隙的地方,也同样存在。这种质量的物质特征,相互作用的拉力场,或运动的时光。


分享到:


相關文章: