万有引力索源
??加入到相對論聯誼會,見許多朋友都在探討萬有引力問題,于是,把我早年《物理新視點》中的“萬有引力索源”一章發表到博客,與大家共同研討。
??萬有引力牽系著宇宙天體均衡運轉,萬有引力是星球上的重力之母。
??牛頓看見蘋果垂直落下,感悟到地球的引力,產生了萬有引力的聯想。后來人們通過精密的實驗,測得了引力常數,建立了萬有引力的公式。
??人們把萬有引力、弱力、電磁力、強力稱為宇宙間物質的四種基本相互作用力。
萬有引力:表現為物質重力、宇宙天體間的吸引力(構成宇宙星系的力)。
弱力:???使原子、分子相聚并使之構成物質的力(構成物質的力)。
電磁力:原子核(質子)與電子間的相互吸引力(構成原子的力)。
強力:??使原子核內物質緊密結合在一起的力(構成原子核的力)。
???這樣,形體從大到小,力從小到大,構成一級物質就有一種力。
???愛因斯坦先生的直覺告訴他,大自然不會把事情弄得這么復雜,先生后半生致力于四種力的統一,可是因為受到“核外電子運轉無規律的電子云理論”、“金屬內充滿自由電子理論”等背離自然事實理論的阻礙,未能作出建樹。
???弱力是使原子、分子相聚構成物質的力。在物體的構成中已經論述(見我博文3、4),使原子相聚,構成物質的力是價和電子運轉的價和力及電子運轉伴生的價磁力。價和力及價磁力實質上是原子核(質子)與電子間的相互吸引力所派生出的力,證實了弱力實質上就是電磁力。
于是自然界就剩下三種基本相互作用力——強力、電磁力、萬有引力。
1、引力索源
遠在1.5億公里之遙的太陽如何牢牢的牽引著地球,地球又怎樣穩穩的牽引著38萬公里外的月亮。
萬有引力是如何產生、怎樣相互作用?一直是科學探索的課題,人們用超距、以太等各種理論試圖作出解釋,但終難自圓其說。
愛因斯坦認為萬有引力是物質的存在使時空發生彎曲所致。時空彎曲的理論很獨特,也很令人費解,物質的存在如何使時空發生彎曲?又如何產生引力?萬有引力來自哪里,怎樣相互作用?成了自然之謎。
??大道至簡,大自然總是用最簡法則構成自身。在探索了物質核外電子有規律的運轉之后,再來看萬有引力,發現萬有引力的本源非常簡單:萬有引力就是原子核對電子的吸引力——庫侖力,萬有引力就是原子核(質子)與電子間電磁力的外延。
大家知道,原子是由原子核和繞核旋轉的核外電子組成,原子核(質子)帶正電荷,質子吸引帶負電荷的電子,才有這電子饒核高速旋轉。
??原子核對電子的引力不會到了原子的邊緣嘎然而止,質子對電子的引力是沒有邊界的,遠遠地超出了原子、超出了物體之外,并且向外無限延伸,誰也沒有理由把這種無限的作用限制在一個原子范圍內。那種把原子核對電子的引力孤立在一個原子之內,是毫無道理的;認為原子間沒有相互作用、對外沒有交流的思想是形而上學的。
??所有原子核的電磁力都延伸在外,所有的質子引力都向外延伸,為什么沒有形成電子爭奪戰?這是因為相鄰原子的外電子相距較遠,引力的大小與距離的平方成反比,距離遠了引力大打折扣。再者,每個原子的核外電子都是在一定的能級軌道規律運轉,都有各自的歸屬,是十分穩定的,而不是電子云理論所描述的散亂無規律。核心多吸引來了電子也沒有其軌道,沒有其位置原子也留它不住。
???雖然外延的引力沒有奪得相鄰的電子,但是質子的這種引力是實實在在的,是沒有邊界的。單個原子核的外延引力是微不足道,可萬億億個原子核的外延引力就成了天體運行的纖繩,成了重力之母。
2、三大特性??????????????m1m2
萬有引力用公式表示為:F=G-----
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其中:?F: 兩個物體之間的引力??????G:?萬有引力常數
?????m1: 物體1的質量???????????m2: 物體2的質量
?????r: 兩個物體之間的距離
??萬有引力有三大特性:1)引力的大小與物體的質量成正比;2)與距離的平方成反比且對距離沒有限制;3)難以屏蔽。
??原子核的電磁力外延形成引力是與萬有引力有三大特性完全相符的。
1)萬有引力公式表明,引力的大小與物體的質量成正比。而以上論述說引力是質子與電子間電磁力的外延,質量難道等于質子?
物質的質量的99.9%以上都集中在原子核。一般物質的原子核是由質子和中子構成。質子的質量不到原子核的一半,余下的是中子。可中子是由一個質子和一個電子組成,中子中的這個質子同樣產生著庫侖力。所以,原子核中的質子與核中組成中子的質子加起來,其質量就近似等于原子的質量。
其二,以上論述說引力是電磁力的外延,電磁力與電荷量相關,電荷單位是庫侖,而質量是物體所包含物質的數量,質量的單位是千克,二者如何聯系?
因為每個質子的質量是相等的,并且所帶電量相等。所以物體的質量正比于質子的數量、正比于其電量、正比于其電磁力、正比于萬有引力。加之有一個引力常數的修正。引力是質子與電子間電磁力的外延之說,就有了這內在的聯系。電磁力外延之說之所以與公式符合得很好,正是因為有了這內在的依據。
2)萬有引力在太空中傳播長達幾十光年,為何作用如此遙遠?于是就有人用到“超距”這個詞。現在我們證實了萬有引力實質上就是一種電磁力,那么,電磁波能傳多遠,萬有引力也就能傳多遠。不過引力與距離的平方成反比,引力作用到遙遠的星球,其力已非常小了。
在2005年十大科技成果中有一項:證明了萬有引力的傳遞速度等于光速。這也從側面證實了萬有引力實質上就是一種電磁力,因為只有電磁力(由電磁波形成的力)才能有電磁波的速度。
3)由于萬有引力是質子對電子的電磁力的外延,任何物質只要有原子核就能產生引力;任何物質只要有核外電子就能被引力所牽引。而所有物質都是由原子核與核外電子組成,所以任何物質置于引力中間只能是對引力的疊加,而不能形成屏蔽。所以引力能從各種物質中延伸出來,任何物質都不能對萬有引力形成屏蔽。萬有引力的形成內因,就決定了其難以屏蔽。
3、百年困惑
???三百年來,有那么多人探索萬有引力,而今的結論竟是這么簡單——萬有引力就是質子與電子間電磁力的外延。為什么別人就沒有想到?
??百年來肯定有不少學者首先就想到過這個原由,肯定提出過假說,但是提出這個新假說與學界奉行的電子云理論、自由電子理論相悖,而無數次被迅速地否定了。
??一百年來,學界認為原子的核外電子是雜亂無章的電子云,而新假說是原子核吸引了電子,還有庫侖力外延,所有原子核的電磁力都延伸在外,吸引原子以外的電子。那豈不成了不可收拾的電子爭奪戰!
??百年來,學界認為金屬內彌漫著自由電子,而新假說認為萬有引力是原子核吸引了電子后還有庫侖力外延。這種外延力構成了地球的重力,吸引住了地球上的山川、河海、大象和人,那么對自由電子的吸引更是輕而易舉。事實上臆想中的自由電子沒有受到萬有引力的制約,于是新假說就被就地否決了。
??從中大家不難看出,就是電子運動散亂的電子云理論,蒙昧了人們對萬有引力探討,就是電子運動無規律的自由電子理論,使萬有引力成了自然之謎。
??拚棄了核外電子無規律的電子云理論,拋棄了金屬內彌漫著自由電子的理論,注意到核外電子有規律的運動,認識到核外電子都準確的在一定的能級軌道規律運轉,都嚴格的從屬各自的核心。再來看萬有引力,它就這么簡單!
??萬有引力的存在也輔證了核外電子是規律有序的:萬有引力吸引著萬億噸的山川、海洋、高樓、大壩。那么,吸引散漫輕小的電子云、吸引自由雜亂的自由電子應該是輕而易舉,然而事實是萬有引力對于如此輕小的電子沒有明顯的作為,證明原子外的電子是各有歸屬的,不是散漫、自由的。那些電子云理論、自由電子理論是糟粕,是應該拋棄的。
4、實驗證明
??實驗是理論的本源,有什么實驗來證實萬有引力、證實質子對電子的引力之外還繼續外延?
有!這個實驗在200多年前就做了,做這個實驗的人叫伏打,實驗的內容就是大家熟知的伏打電池。
??把銅片和鋅片疊起來,每一對銅鋅片之間放上一塊用鹽水侵濕的麻布片。這時只要用兩條金屬線各與頂面上的鋅片和底面上的銅片焊接起來,則兩金屬端點就會產生幾伏的電壓。如果把銅片換成銀片,則效果更好。
把銅片和鋅片疊緊,為什么能產生0.2伏的電壓?這是因為銅的原子核的質量較大(質子多)對電子的吸引力較強,質子對電子的引力之外還繼續外延,與鋅緊密接近時,外延的引力吸引到鄰近鋅的核外電子,使銅片帶負電、鋅片帶正電,銅內多出的電子沒有歸屬在外表面受排擠,鋅內少了電子于是就到處挪用,形成了電壓。
如果把銅片換成銀片、金片,其原子核的質量更大(質子更多)對鄰近鋅的電子的吸引力更強,產生的電壓更高,則效果更好。
價和電子也是證明,正是因為有引力外延,才有兩原子相互吸引外電子,才能形成外電子共享、形成價和電子。
當然還有更多的實驗可以驗證質子對電子的引力之外還繼續外延,在此就不一一例舉。
5、還有猜想
???通過以上論述,可以看出萬有引力實際上是質子對電子的引力之外延,實質上就是電磁力。那么,萬有引力就應該與電磁力合并。這樣一來,自然界的四種力中的弱力、萬有引力都屬于電磁力了,合并后自然界就剩下兩種相互作用力了,即強力和電磁力。
強力是使原子核內物質緊密結合在一起的力,因為這種結合非常牢固,必須用非常高速的質子猛烈轟擊才能使原子核破裂,因而原子核內的結合力就叫強力。
因對原子核內結構知之不多,不敢妄論,只能提出一點猜想,(這種猜想與許多數學猜想一樣,提出者感到它的存在,但無力證實,就以猜想的方式提出,讓世上有識之士予以證實、證偽。)猜想強力也是一種電磁力。
這是因為電磁力和萬有引力公式都有一個顯著的特征——與距離的平方成反比。原子核的直徑非常小,僅是原子的萬分之一,按平方反比,萬的平方是億,即原子核內的電磁力比核心的核外電子的作用力要大一億倍!(與事實相符)所以顯現為強力。
如果強力也是電磁力的猜想被證實,那么60年前的四種相互作用力將得到統一,全部統一到電磁力范疇。人們將再一次領略到大自然的神奇——和諧、簡單。
總結