-
1 # 冥想妄語
-
2 # 曼軍1
初中物理和高中物理中都會學習到重力的概念,初中物理給出的定義是地球對物體的吸引力;高中物理認為重力是萬有引力的分力,施力物體不再侷限於地球,而是拓展到宇宙中所有大質量的天體。
根據愛因斯坦《廣義相對論》可知,重力是萬有引力的一種表現,重力是由於引力場產生的。力是透過場來傳遞的,場與場之間有相互作用。
像萬有引力、彈力、摩擦力還有電場力、磁場力等,這些力都是客觀存在的真實力,它們的定義是在無數次實驗的基礎上建立起來的,又經過無數次實驗證明了它們的正確性。但是重力定義的建立卻沒有這些過程。重力是在已經存在的理論基礎上,經過科學思維,人為地想象出來的虛擬力。跟那些實際力定義的誕生完全不一樣。這就是重力定義多次重建的內在因素。
既然重力定義是人為想象出來的,那麼重力的定義也可以人為地改變。萬有引力、彈力、摩擦力等那些真實力沒有這麼隨便。
隨著科技的發展,近代對重力的認識如下:
科學家對物質層次結構的描述始於20世紀60年代初。當時. 粒子物理學家巳知道自然界存在4種基本力。按力的強弱排序, 它們分別是強作用力、 電磁 力、 弱作用力和引力。強作力是短程力. 用於說明原子核中的中子與質子 的結合、 它也是基本粒子之間的主要相互作用力。電磁力要比強作用力弱得 多,大約只有後者的千分之一。它是一種長程力. 用以說明原子中原子核與 電子之間的約束,也用來解釋各種宏觀電磁現象,如光、 無線電波等。弱作 用力也是一種短程力,其強度大約只有強作用力的 10 萬分之一,除非在特殊 情形下,其影響基本可忽略不計。這些特殊情形是指原子核和基本粒子的某 些放射性衰變以及某些恆星的產能過程。最後是引力,像電磁力一樣, 引力 也是長程力。它用於說明宏觀引力現象,蘋果從樹上落下來,地球的繞日 軌道運動, 等等一一但這種力要比強作用力弱上 10的38次方倍,在基本粒子世界裡其 影響可認為完全微不足道。
與力的分類相對應的是基本粒子的分類。受強作用力支配的粒子稱為強 子。強子有很多種, 包括原子核的成分一一質子和中子。那些不受強作用力支配的粒子, 如電子和其他少數粒子, 稱為輕子。但這一粒子分類影象在 1964 年開始發生變化。有假說認為, 這些成分粒子也是可分的: 強子就被認為是由更基本的實體一一夸克一一組成的。雖然這一假說留有許多問題有待 回答, 但夸克模型確實能夠解釋實驗觀察到的強子質量譜和強子衰變過程的 某些規律性。此外, 在 60 年代末和 70 年代初, 人們看到, 夸克可以解釋所 謂標度無關性(scaling)現象, 人們已在最近的輕子與強子的相互作用實驗中 發現了這一標度關係。因此, 在科學家那裡, 夸克代表著一種新物質層次上 的基本實體。夸克的存在最初並沒有被認為得到確證, 主要原因是實驗上未能發現明顯具有所宣稱性質(即具有分數電荷)的這類粒子。輕子不存在這種平行的本體論上的轉變:與強子不同,它們仍被視為真正意義上的基本粒子。
早在2O世紀70年代, 有關夸克之間、 輕子之間相互作用的新理論已開 始制定。人們首先認識到. 弱相互作用和電磁相互作用在所謂規範理論的處 理下可以統一為單一的電弱作用力的不同表現。這一統一理論大有 19 世紀麥克斯韋統一電與磁的遺風,它預言的弱中性流在 1973 年得到確認, 預言的粲粒子也於1974年得到驗證。此外, 人們在 1973 年還認識到, 可能存在一種 特殊的規範理論, 稱作量子色動力學(或簡稱為QCD), 可以用來解釋夸克的 強相互作用。開始時人們發現它可以解釋標度無關性, 後來它又被用來描述 實驗觀察到的對標度無關性的偏差。它說明了粲粒子和其他粒子的一些有趣 性質, 還可以說明各種強子現象, 由此量子色動力學成為公認的強相互作用 理論。孤立夸克仍然沒有能觀察到, 但電弱理論和量子色動力學都預設了誇 克影象的有效性, 因此夸克的存在與規範理論對它們之間相互作用的描述是同時得到確立的。在70年代後期, 粒子物理學家們一致認為, 基本粒子世界是由夸克和輕子相互作用主宰的世界, 它受兩種規範理論一一電弱理論和量子色動力學一一的支配。最後, 人們注意到, 既然電弱統一理論和量子色動 力學都是規範理論, 那麼它們之間應當也可以統一起來。這最後的統一帶來了更加迷人的預言, 並從1979年開始引起實驗工作者的興趣。這些預言雖然 沒能立即得到證實, 但許多物理學家堅信總會有確認的這一天。因此, 有了夸克之後, 人們不僅發現了一個新的物質基本結構層次, 而且看清了: 以前 被認為是彼此完全不同的三種力一一強力、 電磁力和弱力一一其實只是一種 力的不同的具體表現。
-
3 # 孔梅枝
自然界的基本力與能及重力
什麼叫能
能也就是同性質的多個並且處於外表雜亂無章其內有規律的含力物質叫能,第一種是純能存在形式,第二種是實體與純能結合存在形式。如旋風、颶風等等各種形狀的風力,它們都是純動能。又如所有粒子上的包裹電力線,隨粒子運動不停的產生又不停的將達到飽和狀移動出去,只要粒子不停的運動,就不停的產生包裹電力線並移動出去,這些移動出去的電力線個個都是完整的電場,它內部有一定規律的力線,力線有力的大小和方向,這些不同方向的力線固定在一起,就是一個單體核能(離子、夸克這些粒子都是這樣的產生核能的)這種核能是純電能;如電子上包裹著的飽和高溫電力線即光子上的透明體,有規律的移動(甩掉)出去多個並且體積遞減性變小的蜂窩形狀單體火,體積變小的實質是,這個單體火上除了蜂窩孔是空的,其餘部分都是很細的高溫電力線構成立體漁網形狀的,火既然是有規律排列成的漁網形狀高溫電力線,它的高溫是特高溫的發光球在內起的加溫作用,所以火就是含高溫的電場,從火裡分離出的熱同樣也是含較高溫度的電力線,但比發光球溫度低的多,這些較低溫度的漁網形電力線構成的蜂窩熱,它自然也是電場,發光球是高溫球交電力線,所以發光球是高溫電場,這就說明熱相對於發光球是低溫度的電場,發光球是高溫電場,火是它們兩個電場的合體電場,所以說電子產生的火、熱、光統一為電能,其它粒子上產生的或者移動出去的能仍然是電能,所以說自然界所有的粒子產生的純能都是電能。
光子釋放火規律
光子釋放出單體火體積上的漁網眼相對一次比一次縮小,火體積自然一次比一次變小,但火裡米粒大的發光球自始至終保持原狀,漁網形狀的蜂窩單體火,它是高溫電力線構成網形狀,釋放出的火體積上的網眼一次比一次縮小,那個蜂窩孔也隨之一次比一次稍微減小,但不影響孔裡含的發光球所佔有的位置,構成漁網形狀火用的高溫電力線量不變,這就是漁網形狀內有蜂窩孔的火體積,若發光球從蜂窩孔移動出去餘下部分就是單體熱,火、熱都有擴散性。火或者熱具有的擴散性就是一種力,這種力的方向是自由的,它也像核能一樣,內部有規律含高溫電力線(電力線本身是有方向的力)結合在一起,它的力方向是自由不定的,這就是單體火或者單體熱,也叫火能或者熱能,單體火分離出單體熱和高溫球交電力線即發光球。由於蜂窩形狀的單體熱是從單體火裡分離出的,所以單體熱內部也是有規律高溫電力線結合在一起的,它是自由不定方向的單體,這就是它具有的擴散性,這些單體熱能與粒子產生的核能不同,核能可以結合成串即各種線,但熱能不可以結合成串。發光球是高溫球交電力線,它是高溫純電能也叫光能,所以說電子產生熱能和光能,這個發光球即光能特別不穩定,瞬間就會消失,它具有點燃普通電力線的作用,它的電量與原來電子上飽和的包裹電力線電量相等,溫度比熱高的多,特別危險,這就是發光球的特點。這就是電子上的包裹電力線產生的兩種能即熱能和高溫電能,由於發光球是自由的高溫球交電力線,所以也叫高溫核能或者叫光能。從這裡看到,電分顯性電(電力線)、隱形電(以前所說的磁力線、重力線)、高溫電即光,這就是說電力線、磁力線、重力線、光都屬於純電能類;旋風屬於唯一的無電純動力,它可以與各種粒子和粒子的結合體產生各種電能或電力線,它與離子結合產生離子核能或離子核能電力線和磁力線,它與夸克結合產生夸克核能或夸克核能電力線和重力線,它與電子結合產生包裹透明體的光子或光線,再由光子或光線產生自由的單體火能、自由的單體熱能、自由的單體光能。所以說旋風力是自然界最基本的力或最基本的純動能,單體的多個漏斗形狀的旋風可結合成各種形狀的風力,達到個億數目的單體旋風組成的是龍捲風的風力,達到五個兆以上數目的單個旋風組成的風力可重造天體。在自然界裡,對於相對穩定力來說,旋風力是從下某點直到上,是平行遞增的圓周旋轉力,它屬於自然界第一基本力,所有的粒子上隨它模樣的包裹電力線上的電力屬於自然界的第一基本力,所以說旋風動力和所有的粒子上包裹著的電力,它們兩個都是自然界的第一基本力;其次就是旋風力結合粒子產生穩定的重力、穩定的磁力屬於自然界的第二基本力,對於火力、熱力、光力(高溫電力),它們三個同樣屬於第二基本力;再向下排列,就是第二基本力重力線與磁力線結合運動的導體,產生的導體電流力,它屬於自然界第三基本力,在重力裡做自由落體運動,落體運動的重物上產生一種特殊的重力能,這些重力能有規律的卷在重物上,成為隨運動方向和運動軌跡增大而增大的彙集核能力,這個力是第二基本力即重力產生的,所以叫第三基本力,當這個重物砸到地面上時,這個核能力將地面砸成坑狀,這就是第三基本力散發成平面地面變為坑狀。若重物砸到水力形成水波,水波的傳力是靠重力線在水裡向四面八方以水波形式傳出的這個砸水力,由於這力是靠重力線產生的水波所以也叫第三基本力,所以說地震波和水波的傳力是第三基本力。聲波是靠重力線產生的,所以它的傳力也是第三基本力。由導體電流產生運動力是第三基本力,如電風扇上的旋轉力就是第四基本力等等。
上述是自然的四種基本能即動力能、核能、熱能、高溫核能或高溫電力線(光能),其中熱能就是單體熱,它的形狀像蜂窩,它實質上是特別細的電力線,電力線的直徑與高溫球交電力線相同,這些漁網絲電力線,形成上下多個漁網平行平面,有規律的連成立體的漁網形狀,它的上下厚度相當於電子上的包裹電力線,蜂窩孔是空的,這就是單體熱,它的體積比高溫球交電力線即發光球大的多,當發光球處在這個蜂窩單體熱中心時,就叫火,所以說單體火、單體熱、發光球,這三種單體都叫電力線,只不過它們的溫度不同。這裡說明,火是單體熱與發光球的合體,它的溫度是二者之和,發光球溫度最高,比火高出二倍,比熱高出十幾倍,這就是發光球起到點燃作用的原因。概述下來,電子產生的火、熱、發光球統一都是電力線,但是它們的電性隨光子狀態的電性,若光子處於中性的光子對或中性的光線,它產生的火、熱、發光球是不顯電性的電力線,此時它們屬於隱形電,但發光球稍微的顯出不定的那種電,但電不太明顯,這是發光球的特點。所以說除旋風為純動能,所有粒子的包裹電力線產生的都是純電能即最大原子上的包裹電力線、離子上的靠邊能移動的包裹電力線、夸克上的能移動包裹電力線、電子上能甩掉的包裹透明電力線,變成蜂窩形的網絲電力線(熱)和高溫球交電力線(發光球),這些統一為純電能,這就是自然界的基本能即旋風動力能和粒子上的包裹電能。
由基本能即同種正或負任意核能連線成正或負電力線是第二基本純能,離子核能連成的磁力線屬於第二基本純能,夸克核能連成的重力線是第二基本純能,它們的特點是粒子上移動出去的包裹電力線直接連成的線,所以都屬於第二基本純能。
線形純能連結法
如果同種核能並且是同電性,它們靠核能上的平行部分正負力線異性相吸成的串,叫正或負電力線,同種正電與負電核能側面同向異性相吸成幾乎中性的核能對,然後核能對首尾異性相吸成完全不顯電性的核能串,這就是自然界的兩種力線即磁力線(離子核能)和重力線(夸克核能)。含有一種是粒子與能的結合體(正或負電子變成正電或負電光子),它們側面同向異性相吸成幾乎不顯電性的粒子對,然後首尾異性相吸成完全不顯電性的粒子串,這就是自然界的光線,它的熱能與光能從光線上釋放到空間,最後成無力的電子對連成的串,自然分解成廢電子盪漾到空間。所以說自然界存在多種粒子,每種粒子都對應著它的核能、單核能連成的電力線、雙核能連成的穩定力線(重力線與磁力),還有粒子與能的結合體即光子,它不能用同性質的光子連成串,只能先結合為光子對再連成串即光線,這是光子與核能不同之處,它們的結合線方式幾乎相同。由於能是多個力的總合體,所以能組成的各種形狀也叫某形狀的力,如同性電性夸克核能結合的串叫電力串或電力線;正負夸克核能對結合的串叫重力串或重力線;同電性離子核能結合的串叫電力串或電力線;正負離子核能對結合的串叫磁力串或磁力線。這些核能串只有離子結合的磁力線和夸克結合的重力線,其它的核能各有各的功能,原子核上的包裹電力線形狀是圓柱平行電力線和外套的球交電力線包裹電力線,它只是吸別的粒子成分子,這種包裹電力線是用來結合物質的。總體來說都是上一類基本力產生下一類基本力的,但它們總歸屬於最基本的力力是旋風力和各種粒子上的包裹電力線結合產生出的力。像大的宇宙天體的橢圓軌道運動力是一定直徑的平行重力線;造成天體用的力是颶風旋轉力結合舊天體物質分解成的夸克粒子,造成天體軸、天體核、滿天體的球交重力線和兩極的一定直徑的平行重力線。產生橢圓軌道的力就是那些專門造成平行重力線的天體,用來與別的天體繫結好,使別的天體運動力達到行駛橢圓軌道的力。這些力就是兩項基本力結合產生的,所以說天體運動力是第二基本力。
力的歸納
自然界的第一基本力是單體旋風力或者多個旋風結合的其它風力,所有粒子上的包裹電力線力,這兩樣同屬於第一基本力,靠第一基本造成天體。第二基本力是大的宇宙天體運動力,即所有的天體行駛的橢圓軌道用的力、所有的粒子產生的各種核能、火、熱、光、磁力、重力、都屬於第二基本力。第三基本力是自由落體運動的重物,隨軌跡長度加大並且與重物運動力是同向的力;另一種是運動的導體結合重力線、磁力線產生的電流力;其它是重力結合媒介形成波的傳力,即水波傳力、地震波傳力、聲波傳力,這三個波產生的力都是重力和動力的合力接觸媒介靠重力線傳出的力,上述這些力都是靠第二基本力產生出的力,所以它們都屬於第三基本力。第四基本力是第三基本力產生出來的力,如電風扇旋轉力,是靠第三基本力電流產生的,所以電風扇的旋轉力是第四基本力,等等。
物質穩定狀態的分極
所有的穩定狀態物質都會出現兩極,這就是它的正負電極,包括實體粒子組成的點、線、面、體,也包括所有的純能組成的單體或線,這是物質的普遍規律,分析實體粒子的電極性,首先看物質的來歷,比如鹼性物質分子越強,說明正隱形電極越強,酸性物質的分子酸性越強,說明負隱形電極越強,任何物質分子都帶有不同程度的酸或鹼性,說明任何物質分子出現的正負隱形電兩極,顯出的那一極電量大,若正隱形電極電量大,這是鹼性分子,若負隱形電極電量大,這是酸性分子,用鹼性代表正隱形電,用酸性代表負隱形電。對磁力線這種純能,它是正負電相鄰排列的球交隱形電力線,它不存在同性電的平行隱形電力線,它造不出同隱形電性的平行磁力線。對於重力線都在天體上,天體兩極是圓柱形狀的平行重力線,但兩極的重力線也是隱形電力線,它們一端是正隱形電力線另一端是負隱形電力線,這兩種正負隱形電力線相遇就會全部抵消,若兩個同性質的隱形電力線即重力線相遇就會加大密度,力相應的變大,這就說明隱形電的重力線與顯性電性質不同,顯性電是同性相斥,異性相吸,而同性隱形電的重力線相吸密合加大力,異性隱形電重力線相互抵消為零,這是隱形電的重力線與顯性電的電力線區別;對於球交重力線它是正負相鄰排列的隱形電力線,包裹在天體上,若有正或負隱形電平行重力線接觸球交重力線,並且它們的強弱程度相等,根據異性重力線相抵消規律,它們只抵消了那部分異性的重力線的強弱程度,當抵消後強重力線減弱,強重力線仍然存在,若重力線消失,這對於重力線的正或負隱形電和方向有直接的關係。它們的規律是兩個天體重力線相同,若將兩個天體的異性隱形電平行重力線接觸,兩個個平行重力線就會全部消失,這對方向無關,若將兩個同性隱形電平行重力線同方向接觸就會加密重力線,它們的力隨之加大,若將兩個同性隱形電平行重力線相交,它們之間存在不同角度接觸包括反向接觸,若角度小於90度它們的合力都大於原重力線的力,角度大於90度,它們的合力就小於原重力線的力,其中反向(角度為180度)接觸的合力全部消失,這是兩個同樣天體重力線的關係對於球交重力線與平行重力線之間同樣也適應。若兩個不不相同天體異性隱形電平行重力線接觸,這就是強重力線與弱重力線抵消後,弱重力線完全消失,而強重力線減弱,若將兩個同性隱形電重力線接觸,它們符合上述規律,這就是重力線的力特性。
-
4 # 想法捕手
重力的實質是什麼?引力嗎?似乎是,但並不完全。它只是引力的近似理解。
普通人理解的重力地球上的任何物體在任何地方,都會受到一個朝向地球的中心方向的力,這就是我們常說的重力,然而這並不是重力的全部事實。
地球是旋轉的,裹挾著依附於它的萬物生靈一起。所以地球上的萬物由於做著圓周運動,而受到一股離心力,我們之所以沒有被這股離心力甩出去,是因為引力的一個分力剛好將其抵消,而剩下的另一個分力就是重力。當然也可把重力理解為引力與離心力的合力,這就是重力的實質。
因此,嚴格來說重力並不指向地球中心,而略微有點偏差,只是這個偏差微乎其微。因為地球上的離心力相對於引力來說,太弱了。
我們感受到的重力不僅受引力影響,還受地球自轉產生的線速度影響。在地球不同地方線速度的不同,會對重力產生細微差異。
根據球體旋轉的線速度計算公式:V=COSθ*(R+h)*2π/T(V是線速度,T是自轉週期,R是赤道半徑,h是海拔高度,θ為地理緯度),可以算出球面上各個位置的線速度。
赤道地區線速度最大,大約為466 米/秒,超過了標準大氣壓下340米/秒的音速,是毫無疑問的超音速,我們就像坐在一個超音速的“地球號”超音速飛船中,但這樣的速度產生的離心力僅約為引力的1/290。
所以通常來說,“重力等於引力”的結論並不算錯。
與重力相關的一個概念:重量隨著科學認知的提升,重量這個詞的運用實際變得十分含糊,因為我們基本把它等同於質量。
中學課本里將重量解釋為物體受到重力的大小,但我們日常生活中被問到一個東西多重,回答的卻是描述質量的詞:公斤、斤、千克、克……或者在質量單位後加一個“重”字來代表重量。
我們直觀地形成了一種:“重力+質量=重量”的錯覺,但這樣的感知會給人造成認知偏差。重量真正的單位是以牛頓命名的N。
在地球上,1牛頓等於102克重。但102克無論在哪都應該是102克,即便在月球上也是如此。質量是物體的內稟屬性,不隨環境的變化而變化。而重量則不同,比如在月球上同一物體重量大約只要原來的1/6,這是因為月球的表面重力只有地球上的1/6。
另外,即便在地球上,如果我們僅以秤來測量我們體重,其實也是不恰當的。因為在秤絕對標準的情況下,在地球上我們同樣可以測得只有1/6的體重,甚至是0體重。
與重力相關的另一個概念:失重重量為0,也就是重力為0,我們常說的失重狀態。在你的觀念裡,或許只有在太空的宇航員才能享受到這一待遇,但在國際空間站的宇航員之所以能懸浮,其秘訣並不在於他們身處太空中,而在於空間站以7.9千米/秒的第一宇宙速度——環繞速度——在運動。
國際空間站圍著地球公轉產生的離心力剛好抵消了引力,才產生了重力為0 的效果,這讓空間站裡的所有東西看起來懸浮在空中。如果地球自轉使地表的線速度也到達這個速度,你在地面上也能漂浮起來,當然地表也就開始解體了。而只要地球在保證質量不變的情況下,再大約17倍就會出現這樣的狀況。
另外,如果只是像感受一下失重狀態,還有一種更簡單且刺激的方式。在自由落體的電梯中,或緊急下降的飛機中,只要達到9.8m/s^2的向下加速度就行了,這個速度也就是地球上的重力加速度。
加速度能抵消你對重力或引力的感知,也能造成你受到引力的錯覺,這就是愛因斯坦在失重現象中領悟到的引力的一個最基本的物理性質——引力與加速度等效,如今被稱為等效原理。
思考總結整體說來,重力這概念在現在來說有點多餘,它更像是人們至今的一個使用習慣。
或許隨著科學認知的進步,越來越多的舊有概念,都會慢慢失去它原有的價值,舊的概念被新的概念取代是科學發展的必然。不過只要我們的生活環境沒發生本質上的變化,這些概念依然會成為我們的日常用語。
不過,如果你要進一步的思考關於世界的未知秘密,就必須拋棄舊有的概念,或者主動去革新對世界認知,創造新的概念去囊括原有的認知體系,這才是真正的科學思考。
回覆列表
重力,本質上就是引力,但是反過來,我們不能說引力就是重力。比如說我們站在地球上,我們與地球之間存在引力,這個引力一部分用於提供我們繞地心旋轉的向心力,另一部分才是我們所感受到的重力。
引力或者說重力到底是什麼?最早,是牛頓提出了萬有引力定律,他提出大到天體,小到微塵,任何兩個有質量的物體之間都會存在一種吸引力,即萬有引力。
不過,牛頓只是揭示了引力的存在,並沒有解釋引力為什麼存在。直到20世紀初,愛因斯坦提出了廣義相對論,創造性的把引力解釋為時空的彎曲,即任何有能量或者質量的物體都可以讓時空產生不同程度的彎曲。換句話說,有質量的物體(尤其是大質量物體)會讓他所在的時空“凹陷”下去,被吸引的物體只好在這個“凹陷”的“坑”裡運動,也就跑不出去了。
不過,關於引力,還有另外一種基於量子力學的解釋——即標準模型,這種理論認為自然界四大基礎力(強力、弱力、電磁力、引力)都是透過傳遞某種玻色子粒子來相互作用的,比如說引力就是兩個物體之間透過傳遞引力子來實現。
這也算是現代物理學兩大支柱(相對論和量子力學)之間難以調和的矛盾吧。