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惯性力是“虚拟力”吗？已有19人参与
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我们知道，整个物质世界都是在运动的，大到星系、恒星、行星等天体系统；小的如分子、原子、电子和光粒子等等。惯性力是伴随着物体（或者说物质）的加速运动而产生，它的传播不需要时间和媒介。如果说所有的物体或者物质都是在做加速运动，也就是现实中并不存在所谓的匀速直线运动，那么，惯性力就是真实存在的（虽然是通过质量和加速运动抽象出来的），并且是一种最广泛的存在！！为什么还有人认为惯性力是一种虚拟力？——难道就是因为它的传播不需要时间和媒介，性质不同于其它4种力？除引力之外，其它的3种相互作用的产生都伴随着微观粒子的加速运动，而引力只要有质量即可，所以说引力是最神秘和特殊的。 即便是在微观世界，电子环绕原子核运动所产生的惯性离心力也不可小觑！有兴趣的网友可以试着计算一下。 由于参与运动的对象（可以是宏观的物体，也可以是微观世界的粒子）不同，试图用一个方程式来精确地描述整个物质世界的运动是不可能完成的任务，只能是具体问题具体分析，所谓的“大统一”是个虚假命题。 [ Last edited by 孟兆三 on 2013-9-22 at 21:11 ] |
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现在这里贴一个“引力真的存在吗？”之修正补充稿，有兴趣的可以浏览一下。 万有引力本质的新探索 摘要 本文首先明确了物质的运动是永恒的。同时，给“力”重新下了一个明确而清晰的概念，并在这个基础上揭示了“引力”的本质，即天体的所谓“引力”都是它们自身匀加速膨胀和匀减速收缩的结果。地球就像是一颗跳动的心脏，跳动的加速度为g。引力其实就是惯性力，在地球上就是F=ma=mg。g是地球的固有属性，产生的原因不明。 关键词 运动 力 加速度 惯性力 跳动 1，在人类的认知中，既不存在绝对静止的物体，也没有绝对的匀速运动。物体（或者说物质）的运动只能在它们之间传递或者从一种形式转变到另外一种形式，而永远不会灭失，也就是说物体（或者说物质）的运动是永恒的。物质的运动是一个循环往复永不停息的过程，并且在现阶段回答不了物质运动的起源是什么，这是我们探索的未知领域。 2，“力”是什么？现代教科书认为“力是物体对物体的作用。”那么我们要问：物体对物体的作用又是通过什么来实现的呢？毫无疑问是通过物体之间加速运动来实现的，因为如果没有物体的加速运动就没有力的表现。运动才是根本，“力”只是表现形式。力是物体改变运动状态的原因其本质就是用一种运动来取代另外一种运动。 实践表明---力是物体（或者说物质）加速运动的表现形式。也就是先有物体的加速运动而后才有力的表现。加速运动包含直线运动加速度和向心运动加速度。从以上观点出发，牛顿第二定律应该描述为：一个物体，它在运动时的加速度a和它的质量m的乘积就是该物体表现出来的力，即F=ma。由此可见，力是用来描述物体运动变化量的单位，一个物体运动的变化量越大则表现出来的力也就越大。 力是物体（或者说物质）加速运动的表现形式，这是力的普遍定义，从宏观到微观任何一种性质的力都可以此来考察。牛顿第二定律的数学表达式F=ma是完全正确的，它是整个动力学进行定量研究的基础，是物理学中最基本的方程式。力是一个我们在考察物体的运动时抽象出来的概念，试问：如果没有m和a，F还会存在吗？ 3， 综上所述（1,2），现在简单的讲一下地球上重力的来源：地球是一个近似于球形的实体，有坚硬的外壳和复杂的内部结构。构成地球球体的物质反向地心和向着地心时刻不停地做周期性的膨胀和收缩，膨胀和收缩的规律是膨胀快（匀加速），收缩慢（匀减速）。加速度的方向始终是反向地心的，而在地球上的物体此时所表现出来的力的方向却总是指向地心的，这就是地球上重力的源泉。引力其实就是惯性力，地球以地心为中心匀加速膨胀，当速度和体积都达到最大值时立刻改变方向匀减速收缩，（加速度的大小g和方向都没有改变，改变的只是运动的方向）这样就完成了一个周期……然后重新开始进入下一个周期，类似于钟摆的运动。地球就像是一颗跳动的心脏。假设地球是一个均匀球体，既然它在做周期性的膨胀和收缩，那么它的半径就会有一个最大值和最小值。最大值和最小值之差就是地球膨胀和收缩的幅度（猜测应该很小）；最大值和最小值之间的时间间隔就是周期；自由落体加速度g就是它膨胀和收缩的加速度。在宇宙中较大的天体都近似于球体是它们在膨胀和收缩的过程中不断修正的结果，并且膨胀和收缩的加速度各不相同，加速度的大小与天体的质量密切相关。真实存在的是F=ma，在地球上就是G=mg，即通常所说的“重力”。 g是地球的固有属性，产生的原因不明。 4， 由于天体的膨胀和收缩运动，天体上的物体就会获得一个指向天体中心的加速度，并且与这个物体是否已经离开该天体无关（如人造卫星的发射），这个加速度就表现为指向天体中心的“引力”。正是这个所谓“引力”提供了环绕运行的向心力。 在地月系中，考察月球的运行必然要认识到这是和它的初始运动状态是分不开的。月球本身就曾经是地球的一部分，地球是它的“母星”。在它们分离之后为什么仍然表现为“吸引”呢？这是由它和“母星”分离的那一刻“母星”的运动状态决定的（母星在“心跳”），月球运行的第一推动源于地球。本节是理解的难点。 5， 地球在自转的过程中速率也是呈周期性的变化的，尽管这个变化很小，但就目前的技术水平而言是可以观察和测量的，潮汐现象的主要成因即源于此。在地球上观测它发自地心的匀加速膨胀和匀减速收缩运动是困难的，因为我们没有参照物。在太空中所有的天体都是在高速运行中的，膨胀和收缩的幅度又很小，所以也不容易。国际空间站是一个最好的观测平台，在国际空间站上对地进行精确地激光测距，结果怎样？会有一个周期性的最大值和最小值吗？ 6， 在地球形成和存在的历史中，g的值是一个变化的过程—初期很小—逐渐变大—最后趋于稳定。在一个较短的时期内g的值迅速增大使那些体型巨大的恐龙难以承受而最终灭绝，它们是被自己的身体压垮的。再以后，体型巨大的动物只能存在于海洋中，如鲸，这是生命适应自然环境的结果。 7， 关于万有引力的实验验证（引力恒量实验），那应当是一个被外界所干扰的结果。尽管2个多世纪以来科学家们为此竭尽全力，但G的测量精度仍然是物理学基本常数中最差的，这不是我们实验科学家的错，因为G是一个根本就不存在的值。 8， 牛顿拒绝谈论万有引力的原因，关于“引力”从何而来的问题，他实际上是这样回答的：“不知道。”但它必定产生于一个原因，爱因斯坦试图解决这个问题，他在开始的时候也是走在正确的道路上，“等效原理”的提出就是他的得意之笔。但不知道是为什么，后来却得出一个玄妙的结果。 9， 探寻地球跳动的脉搏，谁能给地球把把脉呢？我们现在只知道它跳动的加速度，那么它跳动的周期、半径的最大值和最小值是多少呢？它如此跳动的原因又是什么？谁能告诉我们？地球环绕太阳运行—在近日点较快，远日点较慢；而它的自转速度是不是在近日点较慢而远日点较快呢？也就是说用自转来调节公转，有观测数据支持吗？为什么没有（或者说不可以有）环绕卫星运行的“次卫星”呢？是巧合还是必然？如果说是必然，那么用现有的理论又如何解释？ 10, 地球上“重力”加速度g的方向是严格指向地心的，依据引力定律，就好像是地球的质量完全都集中在地心一样，而实际上并不是这样的。牛顿是使用他所创建的“流数法”来解决这一问题的，但数学不可以决定物理，定性不准，定量就失去了意义。牛顿力学的生命力体现在F=ma以及由它推导出来的向心力公式、动量和动能公式（包含E=mc2）等等，并不是F=GMm/r2。F=GMm/r2在推导的过程中，前半部分是正确的，后半部分因为过于牵强而出现错误。为什么要说牵强呢？因为这一推导过程之所以成立的前提条件是行星环绕太阳运行，只有这样我们才可以认为太阳对行星有一个所谓的“引力”。因为太阳“吸引”行星，所以就顺理成章地认为行星同样在“吸引”太阳吗？难道实际情形是这样的——太阳与它的行星之间互相环绕运行？实际上，在这里并不存在什么作用力与反作用力，而是“引力”与行星环绕运行的惯性离心力二者平衡的结果。牛顿第三定律是一个作用力与反作用力的关系，用在这里显然并不恰当，这与库仑定律中的正负电荷相互吸引具有本质上的不同，二者不能相提并论。万有引力公式F=GMm/r2是把那些已有的东西牵强地融合在一起，试图描述整个世界，显然是力不从心。 11，是否存在“捕获”一说？ 人类在进行探月活动的过程中，探月飞行器要做到被月球“捕获”——成为月球的卫星。首先必须在近地点加速，使其在环绕地球运行的同时也在环绕月球运行。这样，它既是地球的卫星，也同样可以看做是月球的卫星。最后再通过减速和变轨，让它最终成为月球真正的卫星。这是一个“移花接木”的过程，月球是它的“继母”。如果“捕获”说成立，那么当它在飞跃月球表面的时候就会被月球“捕获”，而不需要通过减速来实现。 后记 本文所阐述的内容并非只是在解决“引力”究竟是什么，而是整个体系的问题。从力的基本概念到牛顿第二定律都要做出修正，也就是要与牛顿换一个方向看问题—牛顿看前台，现在看幕后。我想，当年的牛顿并没有认真思考“力”的概念的问题，也没有充分认识到F=ma的价值。在这里，并不需要创建一个什么新的方程来取代万有引力定律，只需对那些已有的东西重新认识即可。面对一个三百多年形成的完整体系，现在要重新认识，理解起来难免困难，最后恳请读者能够认真研读…… 如果地球真的在“跳动”，那么这个“跳动”一定是来自“地心”。至于“地心”是怎样一种情形，我们不得而知，只能推测——“地心”的“跳动”（匀加速膨胀和匀加速收缩），在改变运动方向的时候不需要时间。乒乓球自由落体反弹运动和单摆的运动只是一种近似。推测是当天体的质量和体积都足够大的时候，这个天体的中心就会产生这种效应。 以下毫无依据，纯属个人看法： 1，关于“力”的概念，当年的牛顿并没有深入思考，而是从前人那里简单的继承。如果他当年能够换个方向看问题，即ma=F（首先看到的应当是物体m和物体的加速运动a，而不是“力”F。实际上，我们也看不到“力”），并且给g作出合理的解释（这个解释太大胆），那么“重力”在地球上其实就是F=ma=mg，同时也给解决行星和卫星的起源问题（甚至是宇宙的起源）铺平了道路。历史没有“如果”，他太想创立万有引力定律了！！ 2，早在1907年爱因斯坦就已经认识到——“物体的加速运动所产生的效果与引力并没有什么区别”。既然已经到了这一步，为什么就不可以更进一步认为“引力就是物体加速运动的表现形式”呢？他也是痴迷于创建属于自己的“引力场方程”。 参考文献 1，自然哲学之数学原理 （英）牛顿 著； 王克迪 译 袁江洋 校 北京大学出版社，2006.1 2，涂良成，黎卿，邵成刚，胡忠坤，罗俊。万有引力常数G的精确测量 中国科学：物理学 力学 天文学 2011年第41卷 第6期 691-705 |
15楼2013-09-24 21:00:01
yiluwangxi
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2楼2013-09-22 22:10:04
3楼2013-09-22 23:34:04
walk1997
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- 专业: 粒子物理学和场论
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1. "惯性力是伴随着物体（或者说物质）的加速运动而产生，它的传播不需要时间和媒介" --- 这说的太含混了吧. 惯性力是牛顿力学下的概念,不是伴随着物体加速运动而产生,是牛顿力学下非惯性系中描述运动需要引入的"力". 另外：牛顿力学下，引力的传播也不需要时间和媒介,其他种种摩擦力什么 也不需要时间吧? 惯性力什么的也没有特殊 2.“除引力之外，其它的3种相互作用的产生都伴随着微观粒子的加速运动，而引力只要有质量即可，所以说引力是最神秘和特殊的。” --- 看不太明白，能否再说明确些，引力只要有质量就可，难道电磁作用不是只要有电荷就有库伦相互作用么? 3.“即便是在微观世界，电子环绕原子核运动所产生的惯性离心力也不可小觑！有兴趣的网友可以试着计算一下。" --- LZ应该已有计算或者估算的结果 能否贴出来看看. 这个问题可以做为project给学生讨论 追究起来 牛顿力学是非相对论量子力学的近似 你可以"硬"定义一个微观理论下的"惯性离心力" 去算算 不过不知道是试图说说明什么 如果是试图在非惯性系中讨论微观的量子力学 可能就需要实验的验证了 现有的理论对此无结论. 4. “现有的“力”的概念含混不清。“力”究竟应当如何定义呢？ 习惯的力量太强大！！俺啥也不说了。” ---- 在基础物理里面 力不是一个很基本的概念了 讨论追究它的定义不是什么让人感兴趣的问题 既然啥也不说了 就不用再说了 说到做到很重要 不然一切的讨论都失去其自身的意义 |
4楼2013-09-23 08:40:22