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?

金and土


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


根據牛頓老爺子的觀點,事情當然是這樣的。

啊哈!你可能已經高興得笑出了聲,終於抓到大科學家的把柄了,我把兩個玻璃珠緊緊靠在一起,它們的距離已經為零了,它們的引力不就無窮大了嗎?請牛老爺子起來遛兩步?

放心,牛老爺子的棺材板不是那麼容易掀翻的。萬有引力定律說的是兩個質點之間,引力與質量成正比,與距離的平方成反比。所謂質點,就是隻有質量,沒有大小的點,是假想的理想的點,現實生活中是不存在的!

現實生活中你把兩個玻璃珠緊緊靠在一起,它們之間還有兩個半徑的距離,根據萬有引力的公式:

其中常數G的值大約是6.67×10^−11牛頓.米平方/公斤平方,你把兩個玻璃珠的參數代進去算算,引力不為無窮小兩個玻璃珠上輩子就已經算積了大德了!

有人說,那我把玻璃珠縮小啊,縮得很小很小,它們就可以靠得很近了,引力總可以無窮大了吧?

聰明!問題是縮小之後,兩個玻璃珠的質量也會減小,而且質量的減小是和半徑的立方成反比的(體積與半徑的關係),引力減小得更快,所以還是不可能。

你又說了,那我把這兩個玻璃珠縮小到原子、原子核、質子、夸克的大小總可以了吧?極度聰明!問題是縮得再小,它們也不是質點,總還有個尺度,在這個尺度下是電磁力、強力和弱力的世界,引力和它們比起來,小了三十多個數量級,就更起不到任何作用了!

你可能還不死心,我要把它們質量加得很大很大,尺寸縮得很小很小,它們之間的引力不就無窮大了嗎?

你已經聰明絕頂了!事實的確是這樣的,這兩顆玻璃珠就變成了兩個黑洞——被視界遮住的兩個質點——奇點,無須靠得很近——只要達到它們的史瓦西半徑,它們之間的引力就已經大到超越友情的界限了,然後的結果,你懂的,2015年9月14日,科學家們第一次探測到了這兩個“玻璃珠”的幸福結合,一個玻璃珠36倍太陽質量,另一個29倍太陽質量,13億年前,引力把它們拉在一起後,合成了一個62倍太陽質量的玻璃珠。

62?36+29等65,還有3個太陽質量的質量到哪兒去了?嗯,這3個太陽質量的質量完全轉變成了能量——相當於3個太陽質量的物質和反物質相遇了,湮滅了,它們產生的所有能量直接撞擊宇宙的時空基底,在時空中激起一陣陣漣漪,終於在13億年後傳到了我們地球,把地球“大大地”扭曲了——一個質子直徑的萬分之一!


徐德文科學頻道


答案:不會,因為萬有引力不適用於微觀世界,並且它是四大基本力中最弱的。

萬有引力公式

萬有引力公式大家在高中物理課本上都學過,兩個質量確定的天體,它們之間的萬有引力只和距離有關,距離近引力大,距離遠引力小。

從公式中能看出如果距離r,變得無限小,引力F豈不是變得無窮大了嗎?但其實生活中一個例子就能反駁。例如,人站在粗糙的地球表面,和地表接觸時就可以看成r無限小,但並沒有出現引力無限大的情況。

這種矛盾的現象是因為:萬有引力的使用前提是,物質之間必須能看成質點才行,換句話說就是物質之間的距離要遠遠大於物體本身的大小,例如天體之間。牛頓提出的萬有引力適用於宏觀物體,而無限小已經涉及到了原子的微觀世界,經典力學不再適用。

為什麼萬有引力不能用於微觀世界?

這恐怕才是問題的核心,愛因斯坦的廣義相對論中對引力本質做出瞭解釋:任何有質量的物體都會對時空造成扭曲,這種扭曲的表現形式就是萬有引力。所以萬有引力在微觀世界中依然存在,原子和原子之間依然存在引力。但微觀世界中還存在其它三種基本力,強核力,弱核力,電磁力,這三種力才是微觀世界的主角,引力則屬於最弱的力,不值一提。

如果引力的強度為1,那麼電磁力的強度為10的37次方,弱核力的強度為10的24次方,強核力的強度為10的39次方。

如此看來,牛頓的萬有引力在原子的世界裡完全可以忽略,用萬有引力計算會受到極大干擾,等同於失效。

微觀世界的三種力

雖然分子整體呈電中性,但兩個分子非常靠近時,外層電子雲會重疊產生排斥作用;遠離時,分子中電子的運動產生瞬時偶極矩,能極化臨近的分子,相互耦合表現出吸引,這種力就是電磁力。

強核力可以將質子和中子束縛在一起,作用力程在10的負15次方米到10的負16次方米之間,一定範圍內力的大小恆定,是最強的力,原子彈就是利用鏈式反應釋放原子核中的強核力,才能產生如此巨大的威力;弱核力能夠制約放射現象,是造成放射性原子核衰變的短程力。

這三種力在微觀世界中遠比萬有引力強大,物質之間無限靠近時,是這三種力在主宰。


科學薛定諤的貓


提這個問題的可能是個高中生,所以完全沒有必要把問題弄得太複雜,更何況所謂的什麼微觀世界對於絕大多數人來說,只是停留在"聽說過"。

產生這個問題的原因是因為學得不夠紮實,只要弄明白幾點,就會豁然開朗。

首先,萬有引力相對來說非常小,就拿相對於人的地球這個巨無霸來說,萬有引力就是重力,而不管是人、動物、或者植物,磁力、張力、甚至是風、浪、地震等等都可以輕而易舉地在一定程度上一定時間內克服重力。

其次,萬有引力公式:GMm/RR,這裡的R是質心間的距離,而不是外殼之間的距離,這個概念不能弄錯。

最後,就是要對這個公式進一步理解。舉個最簡單的容易計算的例子。密度為P,稜長為2的兩個正方體和稜長為1的兩個正方體,都面對面貼著,距離相差一倍吧,那萬有引力分別是多少?G·P·P·8·8/(2·2),和G·P·P·1·1/(1·1),說明什麼問題?就是在已經緊挨著的時候,想要繼續縮小質心距離的時候,其實兩個質量體的體積會以更大的比例在縮小,密度不變的情況下(事實上通常我們也無法改變密度),質量和體積的變化一致。所以實際上,如果保持形狀不變,密度不變,兩個物體的質心越近,必然意味著質量越小,萬有引力反而是越小。

所以很顯然,雖然理論上可以以改變形狀的方式使兩個物體在質量不變的情況下質心距離有所改變,但是很有限,實際要想"趨向於0"無可操作性。


笑看風雲淡悠然天地間


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


如果只是孤立地看牛頓的萬有引力定律,確實我們能發現,引力與物體質量成正比,與距離的平方宸哥反比,也就是說,如果兩個物體能做到距離無限小,引力應該無限大!

但事實上並不是這樣!因為自然界裡不僅僅有引力,還有強力,弱力和電磁力,而我們每天都能感受到的引力其實是四種力中最弱的力!

舉個例子就明白了!整個地球的質量吸引住一塊鐵塊,但你可以輕鬆地對抗整個地球的引力,因為你隨手就可以把鐵塊扔到很遠的地方!還有,一塊磁鐵就可以輕鬆地吸起鐵塊,也就是說對抗整個地球的引力,可見引力有多大小!

引力究竟有多小?假如強力為1,那麼引力的大小隻有10的39次方分之一!小到無法想象!

更重要的一點,萬有引力定律中的半徑其實是質心之間的距離,並不是物體之間的距離,也就是說把一個物體看成一個點!比如說,你讓地球和月球緊挨著,這並不是說它們的距離就是0,而是地球半徑加上月球半徑!

即使你能做到讓兩個物體之間的距離很近,比如讓兩個中子靠得非常近,這意味著什麼?意味著如今近的距離強力開始發揮作用,而強力是自然界中最強大的力,這時候的引力相對強力早就可以忽略不計了!你需要極大的能量才能讓兩個中子靠得無限近!而讓中子靠得很近的結果不就是形成中子星嗎?想象中子星是如何形成的!

牛頓的萬有引力定律只適用於宏觀低速低引力世界,高速強引力世界需要用相對論詮釋,而微觀世界也有量子力學!所以,如果只看萬有引力公式很容易走進死衚衕!

說得再直白點,牛頓的萬有引力定律就是一個近似值,是相對論在低速低引力世界的近似值,是一個特例!因為在相對論概念裡,引力根本就不存在,只是時空彎曲的一個表現形式而已!在我們生活的低速世界,可以用牛頓的萬有引力定律,比如發射火箭衛星時,萬有引力定律足夠用了,已經足夠精確了!但在高速世界和微觀世界,萬有引力定律就完全失效了!


宇宙探索


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


所謂的萬有引力、庫侖力和畢一伐定律都是與距離的平方成反比,當質量、電荷和運動電荷產生的電流為常量時才會出現r→0時,力趨於無窮大。但問題在於當r→0時,質量、電荷和運動電荷產生的電流以比r→0更快的速度趨於O,因此不會出現力趨於無窮大的問題!以質量均勻分佈的球體為例:質量以r的3次方趨於0,所以在球體內部的萬有引力值與到球心的距離成正比,而不是反比。因此r→0或等於0時,萬有引力也趨於或等於0!不是無窮大!











彭曉韜


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




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。


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