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  • 1 # 譚宏21

    能答出你這問題的,應該能得諾獎!

    引力的存在不是你說、我說、他說存在或不存在的事,那是你實實在在感受到的事,是你每時每刻都站在地球上的事實,是太陽、月亮、星星天天出來,你都看的見的事,瞪眼不承認、胡說八道說是“萬有斥力”,“斥”到一起,“推擠”到一起的?!

    物質間相互作用、相互吸引聯絡,這在星際宇觀世界是顯而易見的事實,且其力的屬性就是相互吸引、聚集,而不是相互排斥、相互推擠。物質,有形、有時空拓撲結構的物質,它們之間存在引力,而且是不能“遮蔽”的、“萬有的”吸引力。

    目前人們對物質間的萬有引力,僅限於“知道”,外在的、一般的量化屬性上應用,即牛頓萬有引力公式給出的量化屬性,至於萬有引力的“源泉”,不得而知,還是“戰國時期”的“摸象萬家言”。

    這裡“摸象”最好的,還得說是廣義相對論,是“正宗官科”,其它無論是有博士帽的,還是隻有“童生帽”的,全都是“民科摸象者”。

    廣義相對論認為,物質與時空就是“骨肉”關係、“骨肉沒法分離”的關係,時空與物質沒法分離,既沒有無物質的時空,也不存在無時空的物質。宇宙大爆炸理論胡說,宇宙起源的奇點上,既沒時間,也沒空間,還沒有有形物質,奇點就是一個無限小、“沒影”的、莫名其妙的“能量”存在。這完全不是廣義相對論的說法,純粹就是狗扯羊皮!

    廣義相對論認為,物質間的相互作用力、萬有吸引力,是時空的拓撲性質,是物質建立或賦予的、時空拓撲屬性或本性。物質在時空中的分佈,就“瞬間”構建起其(內外)時空的時空曲率分佈的、拓撲性質。物質的慣性是由於物質要沿著時空拓撲不變屬性,或叫運動守恆“軌跡”運動。物質要沿著“已建時空曲率線”“拓撲慣性運動”,並且還隨著物質運動而引起的“時空曲率瞬變”,不斷“自洽守恆運動”;物質在時空中的運動正是在這種“時空拓撲慣性”和“時空拓撲慣性瞬時調整”的,“自洽”形式下運動。這也正是物質都是在時空中,以自洽形式地,拓撲存在和運動;物質運動與其存在是自洽、守恆而穩定的。星際空間的引力“瞬時”特徵,正是這種“時空拓撲慣性”或叫“時空拓撲守恆慣性”的表現。星系中的星球互繞運動,結成的拓撲結構,正是這種“時空拓撲守恆慣性”的結果;星系中的所有星球運動,就像是稠粥裡的米粒,隨著“星系時空大鍋”的,拓撲運動而運動。

    所以說,物質間的萬有引力,不僅決定於時空中的物質質量的多少,而且決定於其在時空中的分佈,隨著時間運動而產生的物質分佈變化,也就是說,萬有引力還有“速度分量”、或“能流分量”,或者說,存在著“引力資訊共軛空間”,可以將引力時空拓撲,變換到共軛引力資訊拓撲,正如時域與頻域的共軛函式變換。

    引力的更深層的、“骨髓”本源,目前沒人知道,但這並不妨礙我們對引力規律的應用。我們現在只要把引力的“皮毛”規律應用好了再說,以後的事,交給我們的子孫探索發現去吧。

  • 2 # 陳轉運

    摘要:艾薩克•牛頓發現了萬有引力,然後又發現了運動三定律,亨利•卡文迪許用 扭秤 證明了萬有引力 定律正確性,並算出了地球的“質量”,但都沒對引力的來源給出明確的解釋。阿爾伯特•愛因斯坦更是玄之又玄的把引力的來源解釋為物質對空間造成的凹陷。本文將根據一些小實驗和理論推導對以上的某些觀點進行糾正與反駁。

    關鍵詞:內能(熱力學能),引力,地球質量,扭秤,重力加速度,。

    引言:耳熟能詳的定律,質量越大,引力越大,但還有一個被人類忽視的資料,那就是內能。天體的質量越大,引力越大,內能越大(此文的內能是拋開 所有化學反應,核反應的 熱力學能)。那麼引力的來源是不是高能量體與低能量體的溫差效應呢?看下面的實驗。

    三個質量相同鋁球,用液氮把兩個鋁球分別散熱到零下150℃與零下50℃,還有一個與室溫溫度相同20℃。觀測三個鋁球近距離的水氣有什麼反應。觀察到的結果是零下150℃的鋁球對附近水氣有很大的吸引力,有明顯的重力加速度現象,末端水氣落體速度大約是零下50℃鋁球的三倍。而與室溫相同的鋁球對水氣毫無反應。5分鐘後終止實驗,零下150℃鋁球結霜質量大約是零下50℃鋁球的三倍。

    我們用這個實驗是不是能說明兩物體的引力大小與兩物體內能的大小相關呢?內能差越大,引力越大,與質量無絕對關係。那麼在地球上為什麼質量越大的物質,引力越大呢?這麼說吧,地球是個巨大的能量體,她對所有的低能量體都有 熱平衡 需求,她會根據 低能量體所能承載的熱量產生引力,也就是說相同溫度(內能)的1千克水與1千克油分別放到地球地心,地心下降的溫度是一樣的。

    根據此實驗說明兩個物體沒有 熱平衡需求就沒有引力,那麼亨利•卡文迪許的扭秤又是怎麼算出“地球質量”的呢?他的扭秤為什麼出現扭力呢?還準確推匯出引力常量。5.965*10^24到底是地球的內能還是地球的質量?我們根據 F=GM m/r^2計算出了太陽系的大部分行星的 軌道與速度,衛星的均速圓周運動,這足以說明F=GMm/r^2正確性,那麼一個天體的內能值與質量值一定很接近。為什麼會很接近呢?是根據質量有了內能?還是根據內能的大小有了質量?看下面的實驗與理論推理。

    亨利•卡文迪許的扭秤為什麼使兩個沒有熱平衡需求的兩對鉛球出現引力呢?

    看實驗,準備兩個磁力不同的磁鐵,一根鐵絲,一些細鐵砂,釋放靜電,先用鐵絲吸鐵砂,肉眼觀察下是毫無吸引力。然後把強磁鐵放到鐵絲底端,整根鐵絲會吸住很多鐵砂,距離磁鐵越近吸住鐵砂越多,換上弱磁鐵,鐵絲吸引的鐵砂要少的多。根據這個小實驗去理論推導下個實驗,我們把引力看作成弱磁現象,扭秤的兩對鉛球之所以會互相吸引,完全是因為在地球的引力磁場上。小實驗裡我們可以輕鬆的把磁鐵放到一旁,以現在的科技我們也可以輕鬆的把扭秤送到太空,送到月球,那時你會發現扭力與此區域 重力加速度 值成正比。引力越小,扭秤的扭力越小。月球上表面的扭力只剩下地球上的1/6。

    我也做了個簡陋的扭秤,在只有4個質球實驗下,加大兩對質球的溫度差,會得到不同的扭矩。我也猜測是不是空氣對流加劇造成的,但一直沒有找到真空實驗室而擱置。(具體的溫度差與扭矩比例,由於扭秤的簡陋,就不一一敘寫了)。實驗過程:四個相同質量的實心鋁球,一根木棒,先把兩個鋁球固定在木棒兩端,一根細銅絲拴在木棒正中間,懸掛在一個橫架中間,保持平衡。銅絲底端固定一個小鏡子,再用一個鐳射燈射照鏡子,射線與折線最好調到90度左右,光點會射在牆上,牆上固定個尺子。依銅絲正下方為點用圓規畫個圓圈,邊是兩個球的球心,再用兩個支架把另外兩個球託平,分別放在秤砣的左右側,球心對準圓線。不同溫度的球放到托架上,光點會出現在不同的位置。(也就是說溫度差越大,扭力越大,兩物體之間的引力越大)。

    此理論的最有力的證據還是需要把扭秤送到太空,送到月球。

    那麼太陽系天體的質量值與內能值為什麼如此相近呢?太陽除外。因為太陽是中心,在太陽系中是懸浮不動的,即使內能值與質量值差距很大也測不出來,又點燃了核聚變。理論上來講,內能值遠高於質量值。所以我們現在根據引力算出的太陽質量(其實是內能)遠遠大於真實質量。大家都知道太陽是氣態的,而密度竟然是地球的0.26倍,這是荒謬可笑的,他的意思也就是說一立方氫氣與一立方土的質量比是0.26 : 1,就算把氫氣壓縮到液態,這個比值也相差甚遠。太陽的平均密度1.4克每立方厘米,氫液態才0.07克每立方厘米,矛盾嗎????(別害怕,目前太陽質量不可測,看下面實驗)。

    每個天體都有一個心核,太陽的心核最大,我們根據心核大小比例,做出九個鋁球,分別代表太陽與八大行星。全部冷卻到零下200℃,把太陽放到實驗室中心,按照距離比把八大行星擺好,懸浮運轉,2個小時後結束實驗,結霜質量比與太陽系天體質量比一致。水氣代表分子云,心核是宇宙所有天體的種子。遇到肥沃土壤(分子云)就會根據大小演變成恆星或行星(沒有心核的分子云是一團死雲,不會孕育出任何天體,否則違反熱力學第二定律)(這個僅僅是邏輯推理,猜測)。

    引力不是絕對的,我們分別把太陽、地球、月球的內能設為1000焦耳,100焦耳,10焦耳。然後把地球加熱到500焦耳,地球與太陽引力會變小,地球與月球引力會變大。

    在此理論正確的前提下,F=GMm/r^2還能繼續使用嗎?當然可以,只不過要稍微修改一下,首先就是其中的一個M改成U。那麼以引力計算的1熱值等於多少焦耳?這就需要廣大科學家的共同計算了。

    母式:F=GUm(1-u/U)/r^2

    此公式也不是適用於任何引力場,(只有兩物體質量與半徑相同的情況下才能做到誤差為0,比如冰球實驗,你可以理解為把鋁球切割成與水氣大小相等顆粒,然後每顆粒與水氣產生的引力全部相加)。就如F=GmM/r^2無法解釋水星近日點進動,愛因斯坦廣義相對論描寫的引力與量子力學格格不入。可以說很難有一個引力公式通用於宏觀與微觀等多種引力場,只有根據不同的引力場拿出不同的公式給予計算。

    微博:小冰球

  • 3 # 語境思維

    引力問題,既有人類文明的重大進步,也是基礎物理的深水區,還是理論物理的重災區。不求甚解的回答,終不能使人從根本上釋然。

    宣告:固有勢能用“P”表示,電子固有勢能,即基元勢能,寫成“P₀”。有別於機械勢能“Ep”,教科書上的Ep是位能。為避免混淆,位能用“D”表示。

    更正一下,本題背景的不當描述

    本題背景說“地球引力是月球的兩倍”有誤,根據萬有引力定律,就地月表面而言,考察地球引力(F₁)是月球引力(F₂)的倍數k。

    假設有一個m=1kg的砝碼,分別放在地表與月表。地球與月球對砝碼的引力分別為:

    F₁=GM₁m/R₁²=G×6e24/(6.4e7)²

    F₂=GM₂m/R₂²=G×7.35e22/(1.74e7)²

    k=F₁/F₂=(M₁/M₂)(R₂/R₁)²...(1)

    k=(6e24÷7.35e22)(1.74÷6.4)²≈6倍。

    注意兩點:

    ●公式(3)本可直接寫出,引力與質量成正比,與天體半徑平方成反比,不必考慮試驗質量。

    ●公式(3)也可用於估算重力加速度(g)的倍數。例如:g₁=9.8m/s²,則g₂=g₁/6=1.63m/s²。

    引斥力原理:既然有引力,就有反引力

    牛頓第三定律亦或動量守恆定律,這是最重要的物理科學原理之一,迄今為止無任何反例。

    如果動量守恆定律不可違,那麼能量守恆定律亦不可違,與此同時,質量守恆定律不可違。

    為什麼月球不輕易墜入地球?為什麼人造衛星不會輕易墜入地球?為什麼水星不輕易墜入太陽?為什麼小行星帶不輕易墜入土星?為什麼核外電子幾乎不會墜入原子核?——這典型常規現象,只能說明存在“萬有引斥力”法則。

    反引力=徑向離心力(伸)+切向科氏力(扭)

    長期以來,應用物理界一直主張慣性離心力與科氏力(科里奧利力)是客觀存在的,但是,理論物理界一直主張離心力與科氏力是虛構的。

    孰是孰非,竊以為,基於牛頓第三定律與動量守恆定律,應用物理界的觀點是切合實際的。

    無論怎麼高估牛頓三大定律與三大守恆定律,簡稱“三三法則”都不會出問題;只要有一點違背三三法則就一定走向神邏輯與死衚衕。

    僅以簡單例項證明:汽車左轉彎急剎車,汽車在短暫時間失去向心力,反向心力之分量——科氏力立即沿剎車點的切線方向飛出。

    我們知道,就地表參照系而言,物體所受的綜合力=地球向心力(mv²/r)+反向心力(-mv²/r)。反作用向心力也叫綜合性慣性力,包括徑向慣性離心力與切向慣性科氏力。如下圖所示:

    相對於轉盤參照系,汽車(質量為m)在凹槽運動的線速度為v,轉盤自身的線速度為ωr,

    就地表參照系,汽車疊加線速度為v+ωr,汽車的疊加加速度為a=(v+ωr)²,其疊加向心力:

    F=m(v+ωr)²/r...(2),展開後,有:

    F=mv²/r+mω²r+2mvω...(3),

    ①F慣=F離(徑向慣性力)+F科(切向慣性力)

    ②F合=F車+F慣=mv²/r+(mω²r+2mvω)

    四個術語的含義與規定:

    ①反作用向心力=綜合慣性力,即:

    ②綜合性慣性力=慣性離心力+慣性科氏力;

    ④慣性科氏力⊥地球南北極,是切向外扭的。

    ▲自然常數e=lim(1+1/n)ⁿ的本質,1/n意味著切向運動的曲率半徑不斷變小直至e的對應值——代表科氏力,指數()ⁿ意味著徑向運動的伸展半徑不斷變大直至e的對應值——代表離心力。

    ■例1,離心傘雨滴的慣性力=徑向離心力(抗地球引力)+切向科氏力(抵抗而屈從地球自轉);

    傅科擺的鐵球,相當於地球的衛星;傅科擺的吊線,相當於地球對衛星的引力線。

    傅科擺鐵球隨地球旋進,相當於行星隨太陽旋進。傅科擺吊線相當於太陽對行星的引力線。

    科氏力源於旋轉體提供的扭繞慣性力。只要實體運動(v)受到天體向心力(mv²/r)就伴隨試圖出軌的①離心力(mω²r)與②科氏力(2mvω)。

    越趨向南北極出軌越厲害(故俄羅斯發射火箭比較容易),越趨向近日點出軌越厲害。

    出軌是多餘進動,故天體軌道不存在封閉性橢圓軌跡,這也是近日點進動異常的根本原因。

    如果行星引力線與太陽軸垂直,在太陽赤道正上方,那麼行星走封閉橢圓線。否則,行星走非封閉的橢圓線,是微變的螺旋線。

    課題預備:水星近日點進動異常值是科氏力造成,其中,水星近日點的線速度v₂,按測地線迴圈處理,太陽引力場在此角速度ω=2π/T,測地線迴圈週期為T₁=2πω=2πv₁/r₁,按離心力處理,多餘進動的出軌值,按科氏力處理,即:2mvωsinθ,要知道水星引力線與太陽赤道面夾角θ(≈π/2),週期T₂=T₁/sinθ。多餘出軌偏角:△θ=ω△T=43.11""/100年,向心力=太陽引力:mv₁²/r₁=GMm/r₁²,v₁=√GM/r₁。資料:水星軌道是偏心的,半徑從4600萬公里到7000 萬公里變化。水星近日點進動,根據萬有引力定律結果是每世紀=5557.62""進動﹐90%是由座標系歲差引起﹐其餘由其他行星特別是金星﹑地球和木星攝動引起﹔實際觀測值=5,600.73""﹐二者相減得每世紀43.11角秒。愛因斯坦公式△ω=24π³a²/c²T²(1-e²),式中c 為光速﹐T ﹑a ﹑e 分別為軌道週期﹑軌道半長徑和偏心率。此值與牛頓萬有引力定律所得的差值為每世紀43.03秒。這與觀測值很接近﹐據稱是廣義相對論最有力驗證之一,這裡的科氏力待研究。引力質量與超對稱,有效半徑與希爾球

    引力問題的剖析,還要待續。這裡提出慣性質量與引力質量的等效原理,但不是傳統意義上的那個,這依然要從萬有引力實驗方程談起。

    我的思路是,基於實驗方程,如果實驗方程沒毛病,那麼奧秘就藏在這個方程的蛛絲馬跡裡,關鍵是找到唯一正確無反例的解釋方案。

    正確的現象型方程——必然隱藏——正確的本質型方程,否則該方程一定有毛病。千萬不要捨近求遠與異想天開,指望冒出什麼靈感,天機被瞎貓撞見了死耗子。

    ●●●解釋萬有引力方程:F=GMm/R²。

    其1,M代表大質量天體,處於橢圓焦點的核心地位;m代表小質量天體,處於繞核運動的邊緣地位,當然M與m也可以相等,不是硬性規定。但都是天體固有的慣性質量。

    其2,R代表大質量天體的引力場半徑,也是小質量天體的反引力場半徑。

    其3,F∝1/R²表明,引力大小與場半徑平方成反比,其深層蘊涵著:

    真空場質密梯度急遽遞減,真空場介質具有“吸能·載波·傳力”三大特性:

    ①場吸能,即“場是吸納各種能的容器”;

    ②場載波,即“場是承載各種波的載體”;

    其4,M₁M₂/RR表明若引力不變,慣性質量矩陣疊加與引力質量矩陣疊加有超對稱關係。

    慣性質量是實體內部亞原子質量的總和,引力質量是空間場質量的總和,特定亞原子慣性質量(M),恆等於,特定引力場質量(M")。即:

    M=(4π/3)R³ρ...(4)

    方程(4)叫慣性質量與引力質量的超對稱方程。式中,ρ是場平均密度,R是場半徑,V叫場空間體積。

    由此可估算引力場的主控半徑,直至拉格朗日平衡點,再根據橢圓軌跡的近核點與遠核點的軌道半徑差,確定希爾球半徑:

    ▲地球的五個拉格朗日平衡點與希爾球

    R=a(1-e)(m/3M)⅓≈a×(m/3M)⅓...(5)

    式中,a是小質量天體的遠核點半徑,e是橢圓軌道扁率,大家也可以推出近核點半徑。

    ●●●希爾球半徑是本地大質量天體M與異地大質量天體M*在拉格朗日平衡點的臨界半徑。

    就天體工程學而言,希爾球半徑或拉格朗日平衡點,也是本地大質量天體引力場的有效半徑,而不是所謂的引力場無窮大。地球的希爾球半徑約150萬公里,也就是說在距離地球150萬公里處,是拉格朗日平衡點。小質量天體在地球希爾球半徑內,受地球引力場的主控範圍影響,月球距離地球半長軸為38.4萬公里。

    ▲地球的希爾球半徑約150萬千米,此處也是普朗克衛星軌道所在處,還是所謂的宇宙微波背景輻射帶,此處幾乎是絕對真空帶,充滿了7.35釐米的無線電微波,熱力學溫標只有2.725開(即-270.425℃)。

    ●●●洛希極限,是希爾球所在小質量天體不至於墜入大質量天體的最短臨界安全尺度。

    ▲紅巨星洛希極限 流浪地球中的太空知識。

    ●●●洛希極限有兩個計算公式:

    ①剛體洛希極限,用於類地天體:

    d (剛)=R(2ρ₁/ρ₂)⅓≈1.26R(ρ₁/ρ₂)⅓...(6)

    ②流體洛希極限,用於類土天體:

    d (流)≈2.44R(ρ₁/ρ₂)⅓...(7)

    d為洛希極限,r為大質量天體半徑,ρ₁為大天體密度,ρ₂為小質量天體密度。流體星球更容易被潮汐力撕碎。地球的洛希極限極限大約1萬千米。

    ▲星球達到洛希極限就會解體,月亮也一樣。

    ●●●以下列出幾個注意點,作為課題點。

    其1:當受到小質量天體的反引力或慣性(斥)力,包括慣性離心力與慣性科氏力的影響。

    其2:萬有引力=萬有斥力=萬有慣性力。

    其3:萬有斥力=慣性離心力+慣性科氏力。

    其4:真空場的引力質量=天體的慣性質量。

    其5:太陽場有效的主控半徑(拉格朗日點):

    其6:太陽風的主控半徑=星際風的主控半徑。

    其7:地球場的主控半徑=太陽場的主控半徑。

    其8:月球場的主控半徑=地球場的主控半徑。

    注意1:最近的星際風來自4.0光年的半人馬座α三合星(ABC)的A星,離地最近,質量≈太陽。C星是比鄰星,離地4.2光年。

    注意2:小質量天體足夠大,科氏力就會變得足夠小,大質量天體引力佔據絕對優勢,就有可能墜入大質量天體,有流星雨現象。

    電子vs光子超對稱≈實體vs空間超對稱

    上文談及,引力常數G是溝通強力與引力的契合點與突破口,但先要解決光速自旋問題。

    ●●●引力常數,反映亞原子間與原子間的所有亞原子南北極強力的隨機搭配——南南·北北·南北·北南——的同斥異吸的弱化效應,故引力常數也叫同斥異吸係數、強力臨界密度。

    因為,若同極相斥則兩個強力相互抵消,若異極相吸,則兩個強力之間的位驟降。這種同斥異吸效應,可用矩陣動力學模型表示。

    ΣF=Σ{F₁i}{F₂i}={F₁₁F₁₂,...}{F₂₁+F₂₂,...}

    就過程而言,這樣做似乎很嚴謹,但難免把簡單問題複雜化,因為問題的關鍵在於:強力弱化的本質是所有亞原子強力南北極之間同斥異吸的代數和模式,而不是矩陣積模式。

    ●●●量子力學有一個偽命題——粒子自旋不自轉,否則自旋超光速。迄今為止,還沒有誰能用海森堡測不準公式△x·△p≥h/2π來做嚴謹的證明。

    所謂的證明都是基於x·p≥h/2π之類的偽公式。這裡有一個典型的錯誤版本:

    若電子經典半徑:r₀=2.82fm=2.82×10⁻¹⁵m,電子的自旋角動量矩:L=mvr₀,那麼就會導致r·mvr₀≥h/2π,即:v≥h/2πr₀²m=137c。

    本該是△r₀·△L≥h/2π,被改成 r·L≥h/2π。海森堡公式是測量誤差統計公式,無可非議。可量子大神對其做了變臉手術,面目全非。

    筆者認為,狹義量子力學或者目前流行的哥本哈根學派量子力學,應當以粒子物理學的兩大實驗方程為根本遵循,才可能避開神邏輯。

    第一個實驗方程——電子湮滅方程

    ±e+2Ek(1.02M)=±γ+2Eγ(1.02M)...(8)

    下面,筆者詳細解釋這個方程(8)。其中,下標符號“₀”表示相關參量的臨界狀態。

    在方程的左邊:±e代表正負兩個電子,質量都是m₀=0.511M/c²=9.11×10⁻³¹kg,2Ek代表兩個電子分別都加速到v₀=0.999c,即臨界速度v₀≈c。則臨界動能2Ek=2×½m₀v₀²=1.02M。

    在方程的右邊:±γ代表正負兩個光子,其實代表兩個場量子亦或引力子,作為真空介質熱力學質量統計單元。2Eγ=2hf₀=2hc/λ₀是兩個光子的輻射動能,f₀是臨界頻率,λ₀是臨界波長。

    從方程兩邊看,有兩個重要結論。

    其一,±e=±γ,遵循質量守恆與轉換定律,1個電子質量轉換為1個光子質量,實體物質突變為空間介質,

    結論:電子固有質量≡光子固有質量,電子固有慣性勢能=光子固有引力勢能,即:

    P₀=m₀c²...(9)

    其二,2Ek=2Eγ,遵循能量守恆與轉換定律,1個電子位移動能≡1個光子輻射動能,電子運動推壓真空場介質,進而激發出電磁波。

    結論:光子不是被光源發射出來的,而是空間固有的介質被電子運動激發出來的。即:

    ½m₀c²=hf₀=hc/λ₀...(10)

    臨界頻率:f₀=Ek₀/h=8.2×10⁻¹⁴/6.63×10⁻³⁴,有:f₀=1.24×10²⁰赫茲,是最高的伽瑪頻率,也是電磁波的上限頻率。

    第二個實驗方程——光電效應方程

    W=△Ek=△hf,△½m₀v²=h△f...(11)

    下面,筆者詳細解釋這個方程(11)。

    在方程的左邊,W代表對陰極射線管施加的脫出功(work),轉化為電子加速運動的動能增量△Ek=△½m₀v²。

    在方程的右邊,△hf代表電子位移動能增量激發場介質而轉換的光子輻射動能增量。其中,△f=f-f₀,其f₀叫電子激發光子的極限頻率。

    從方程兩邊看,可以得出兩個重要結論:

    其一,電子進動的加速,必然導致光子頻率的擢升,即電磁波的本質是因為電子運動對場介質的推壓,導致場介質加劇湧動。進一步證明,電磁波不是電子釋放出來的,而是位移動能與輻射動能的轉換。

    其二,光電效應方程,可以簡化為電子動能激發場介質輻射動能的場效應方程,電子運動速度與光子輻射頻率有一種超對稱關係,即:

    Ek=Eγ,½m₀v²=hf=hc/λ...(12)

    場效應方程(12)與湮滅方程(8)有協同一致的動力學解析形式。對於大質量物體(m)而言,方程(14)可進一步推廣為場效應方程通式:

    ½mv²=(m/m₀)hc/λ...(13)

    由此可推,任何物體的運動皆可推壓場介質而激發電磁波,包括機械波策動源,因為機械波是光學支與聲學支的複合波。其波長通式,有場效應方程(13)變換出來,寫成極簡形式:

    λ=2hc/m₀v²=ξ/v²...(14)

    ξ=v²λ=4.67×10⁵[m³]...(15)

    ξ叫場效應體積係數。可以模擬光子是一個球型量子,光子半徑:r=λ/2π...(16),

    本節作為鋪墊,關鍵是電子固有勢能方程,把所有實體的固有勢能換算為電子固有勢能的倍數,P=(m/m₀)m₀c²=mc²。繼而把萬有引力方程變成基於電子強力的統一場方程。

    萬有引斥力的根源,強力與引力的統一

    萬有引力與輻射動能無關,故可基於電子湮滅方程。萬有引力來自亞原子以光速自旋的基底強力。據說強力是短程力。筆者認為,

    1. 強力是電子光速自旋以維持自我獨立存在的基底力。質子強力是高能正電子(uud=e⁺)+高能負電子(μ⁻)+高能場量子(g)的疊加強力。

    2. 強力對應的固有勢能,是絕對自私的基底能量,服從能量轉換定律,但不能為人類利用。人類只能利用高能密或高能位的廣義動能。

    3. 萬有引力的本質,是因為大量亞原子南北極之間具有同斥異吸效應而極度弱化的強力。

    4. 地球輻射帶的等離子態亞原子,幾乎不存在同斥異吸效應,其強力表現為引力勢能。

    5. 天體固有的引力場或引力波,是天體所有亞原子光速自旋,擾動場介質的引力波(場)。

    幾個定義與符號規定

    固有勢能,必有光速自旋,寫成P=mc²。規定亞原子(e⁻,p⁺,μ⁻)有光速自旋。

    電子勢能,P(e)=m(e)c²=0.511M[eV],簡寫成:P₀=m₀c²=0.511M。

    其它勢能,寫成n倍:P=nP₀=(m/m₀)P₀。如,質子P(p)=1836P₀,中子勢能P(n)=1840P₀,

    強力,必有光速自旋,寫成:F=mc²/R=P/R。電子強力是最基本的,簡寫成:F₀=P₀/R。強力根源是光速自旋產生南北極的巨大負壓差。

    強相互作用力,是幾個亞原子強力因同斥異吸弱化效應的代數和,寫成:F₁+F₂<|F₁|+|F₂|,亞原子的個數越少,強力被弱化越少。

    中子內部質子與電子的弱化最小叫弱力。原子內部的電子與核子的弱化較小叫電磁力。宏觀體內部的大量亞原子弱化最大,叫萬有引力。

    光子勢能,基於電子湮滅,寫成:P(γ)=P₀。光子勢能不涉及輻射動能:E(γ)=hf。

    地球的固有勢能:Λ(E)=mc²=(m/m₀)P₀,不同於重力勢能(或位能),因為參照系不同。

    試驗質量:為簡化起見,本文只研究大質量天體(M)的引力場方程,故設在引力場半徑上某一點有一個質量(m)為1kg的試驗質量。進而,萬有引力方程F=GMm/R²可簡化為萬有引力場方程F=GM/R²,但量綱不變。

    基元參量:由於電子是關聯實體與空間的唯一特殊的邊界粒子,故以電子為基元,把電子質量m₀叫基元質量;把電子勢能P₀=mc²叫基元勢能;把電子強力F₀=m₀c²/R叫基元強力。

    基元倍數:用“n”倍的電子參量,來代表相應的參量。例如,質量M=nm₀,勢能P=nP₀。

    弱化倍數:用“Ω”表示某個參量連續性遞減的倍數。例如,初頻↘末頻的Ω=f₀/f。強力↘弱力的Ω=F₀/F。

    用“強力”表示的“萬有引力”

    實體質量由n個亞原子質量構成,其萬有引力是n個電子強力的代數和,即:

    F萬=Gnm₀/R²=n·P₀/RΩ...(17)

    U萬=Gnm₀/R=n·P₀/Ω...(18)

    R萬=Ω·Gm₀/P₀...(19)

    Ω萬=R·P₀/Gm₀...(20)

    結論:場半徑(R)只與弱化倍數(Ω)成正比。

    將“引力場方程”變成“強力方程”

    當Ω=1時,引力方程變成強力方程:

    F強=n·P₀/R...(21)

    這裡的R是臨界密度(1/G)對應的粒子間距。

    R強=n·Gm₀/c²...(22)

    ●●●用“強力”表示“電磁力”

    庫侖定律F=ke²/R²的物理背景:兩個等量電荷e₁與e₂。其中e₁是中心電荷,最簡單的是核電荷(Ze)或質子(p)或氫離子(H⁺),e₂是在距離e₁為R作為軌道半徑的試驗電荷,最簡單的是核外電子(e)。

    電磁力的第一種解釋:試驗電荷e₂繞中心電荷e₁運動,兩個電荷的磁力線相互切割,發生電磁感應或電動勢,服從法拉第電磁感應定律,相當於洛倫茲力,這是唯象方法論的解釋。

    電磁力的第二種解釋:電荷的本質,是亞原子光速自旋產生南北兩極之間負壓差,繼而激發真空介質能密梯度。電磁力是試驗電荷強力與中心電荷強力因為有同斥異吸的弱化性強力。

    所謂弱力,只是原子核內部的約束中子內部的質子與電子之間,因電子軌道半徑過窄,產生抗簡併壓力,相應的電動勢過高而急於釋放電子的電磁斥力。

    弱力現象——對於中子數佔比偏大的元素、恆星內部的超高壓、諸如電焊等的超高溫——表現尤其突出。可用光電效應方程來解釋。

    F電=ke²/R²=nP₀/RΩ...(23)

    式中,n=n₁+n₂,n₁代表中心電荷的電子當量數,可以正電子e⁺=1m₀擔當,n₂代表試驗電荷的電子質量當量數,可以核外電子e⁻=1m₀擔當。故n₁=1,n₂=1。

    R,是兩電荷的間距,其實是中心電荷的引力場半徑,但不得接近電子最大抗簡併壓的臨界半徑,即:R<R*=1.4費米(下文有推導)。

    Ω,是兩個電荷強力因同斥異吸弱化的倍數。

    F電=ke²/R²=2P₀/RΩ...(24)

    當Ω=1,電磁力方程迴歸到強力方程:

    F強=2P₀/R...(25)

    分析Ω=1時的電磁與強力參量之間的關係式:

    若Ω=2Λ₀R/ke²=1,則:ke²=2Λ₀R,

    強力方程,有電荷間的最小間距:

    R強=ke²/2P₀...(26)

    =9×10⁹×2.56×10⁻³⁸÷(2×8.2×10⁻¹⁴)

    =1.4×10⁻¹⁵[m]=1.4費米,

    R₂=1.4費米,相當於中子的半徑,是脈衝星、磁星與黑洞等中子星內部亞原子之間的平均間距,也是強力或核力的最短作用距離。

    1.4費米間距的庫侖力就是強力,即:

    F=ke²/R₂²=2P₀/R₂

    =2×8.2×10⁻¹⁴÷(1.4×10⁻¹⁵)

    =1.2×10²[N]

    對比原子半徑R=5.3×10⁻¹¹[m]的電磁力

    F=ke²/R²=9×10⁹×2.56e⁻³⁸/(5.3×10⁻¹¹)²

    =8.2×10⁻⁸[N]

    強力對電磁力的倍數:F₂/F=1.4×10⁹。

    解:假設M87內部所有亞原子都參與強相互作用,其平均間距,按照公式(26)得知R₂=1.4費米=1.4×10⁻¹⁵米。換句話說,每個電子當量的粒子活動空間的微元體積:

    V₂=(4π/3)R₂³=4.2×(1.4×10⁻¹⁵)³

    =1.15×10⁻⁴⁴[m³]

    M87所含總電子當量的粒子數

    N₂=65億×太陽質量÷電子質量

    =65×10⁸×2×10³⁰÷(9.11×10⁻³¹)=1.756×10⁸⁰

    M87總體積=微元體積×電子當量總數,即

    V=V₁N₁=1.15×10⁻⁴⁴×1.756×10⁸⁰=2×10³⁶[m³]

    最後一步,求出M87的半徑:

    R=³√(V/4.2)=³√(2×10³⁶/4.2)

    =7.81×10¹¹[米]=7.8億千米=5.2天文單位。

    用“引力波”表示“引力場”

    思路:根據“慣性質量=引力質量”的超對稱原理,即公式(7):M=4.2R³ρ,

    其中,R是引力場半徑。引力子質量=電子質量(m₀),引力子半徑r=波長λ÷2π,

    ρ是引力場平均密度=引力子平均密度,即:ρ=(3/4)m₀/πr³=(3/4)m₀/π(λ/2π)³,有:

    引力場平均密度:ρ=6m₀/π²λ³...(27)

    由於①降頻紅移的速度極其緩慢、②外圍體積>>附近體積,因此,可近似以指定波長(λ)作為此範圍引力場的平均密度。

    進而有此範圍的部分引力質量。故公式(32)可直接參與操作。繼而可如下推導引力波方程:

    F=GM/R²=GVρ/R²

    =G(4π/3)R³6m₀/π²λ³R²,有

    引力波方程:F=(8Gm₀/π)·R/λ³...(28)

    該方程的物理意義:引力場的強度(F)與引力波傳播距離(R)成正比,與波長立方成反比。

    引力波與電磁波一樣,隨著場半徑的不斷延伸而不斷降頻紅移。

    λ₂=(200/1.5)³λ₁=2.4×10⁶×3×10⁻⁷=72釐米。比較離地150萬千米的普朗克衛星軌道附近的微波背景輻射的波長7.35釐米,相差10倍。

    可見:由於都是場效應,歸根結底,“電子光速自旋引發的引力波”與“電子低速位移引發的電磁波”的降頻紅移之變動幅度很小。

    結語

    請大家欣賞這幅圖片:

    ▲這個涉及電弱統一理論的超級方程,在理論物理的總體框架下處於什麼意義的地位?在應用物理的技術細節上處於什麼意義的地位?——嚶嚶其鳴求其友聲。

    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。

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