万有引力是怎么产生的?

发布时间:2012-03-07 17:12:44

在探讨万物的平衡恢复力(平衡趋力)时本人已经阐明:任何一种驱使物体运动的力,包括牛顿的万有引力,其本质都是一种平衡恢复力,都是物体平衡系统中存在的某种不平衡(量)的结果(有关“平衡趋力”论述的细节请参照《快乐科学原理》一文中万物追求平衡部分的内容)。那么,万有引力又是宇宙万物中一种怎样的不平衡所造成的呢?牛顿虽然在很年轻时就发现了万物普遍存在着引力,并且创立了伟大的万有引力定律,但他至死都解释不了引力的本质,不知道引力究竟是如何产生的。过了200多年之后,爱因斯坦才试图对引力的本源给予解说。然而,与其说爱因斯坦是对牛顿引力的“解说”,还不如说是对牛顿引力的否定。因为在他看来,与自然界中的电力、磁力不同,牛顿所说的那种使万物相互吸引的引力根本就不存在,而所谓的“引力”,只不过是一种时间-空间的弯曲而已,换句话说,引力只是物质在时-空方面发生弯曲时所产生的一种效应或作用。

然而,爱因斯坦关于“引力即时空弯曲”的说法却很难让人理解,因为在现实生活中,我们还从来没有看到物体会自行发生弯曲而产生力的事例,相反,我们所看到的却总是另外的一种情形:即物质或物体总是事先在某种力的作用下发生弯曲和扭曲。为了帮助人们理解他那极其抽象且令人费解的引力本质理论,爱因斯坦举了一个十分著名和形象的例子——“床垫上的铅球”。

比如,若在一张十分松软的床垫放上一个500克的小铅球,铅球就会在它的周围压出一个弯曲的凹陷或凹坑。如果放上一个更重的铅球(如2500克的铅球),压出的凹坑就会更大、更深,总之,质量越大的铅球在床垫上造成的凹陷或弯曲面也会越大。这时,如果我们把一个小玻璃球放到凹坑的边缘上,玻璃球无需任何推力就会顺着凹坑的弯曲面滚到坑底。爱因斯坦因此认为,弯曲面无需借助任何外部的作用力就能把物体拉(吸引)到坑底的这一事实足可说明:弯曲面本身就是一种力。宇宙中任何存在着物质的地方就像上述床垫上的铅球一样,它们无需借助任何外力会本能地使它周围的时空发生弯曲,而且,质量越大的物体(如巨大的天体)所造成的时空弯曲面越大,因此,所产生的吸引力也越强。爱因斯坦据此推论:天体或万物之间普遍存在的引力之本质最终不过是时空的弯曲面而已,即引力是时空发生弯曲的结果。

然而,如果我们稍微注意一下就会发现,爱因斯坦用上述例子来做比喻是不很恰当的,因为他忽略了或有意地避开了床垫发生弯曲的一个先决条件——地球的引力作用,也即是说,他以上所举的例子是在地球引力作用存在的前提下进行的。在上述例子中,无论是铅球造成床垫的弯曲现象,还是弯曲面产生的拉力或吸引力,都是地球引力作用的结果。如果事先没有地球的引力作用(比如把该床垫原封不动地移到远离地球引力作用的太空中做同样的实验),那么,即使是一个500公斤重的铅球也不会把床垫压出任何凹陷或产生任何弯曲面,再者,即使床垫上存在一个很大的弯曲面,该弯曲面也不会产生任何拉力或吸引作用。这时,如果把一个小玻璃球放到凹坑的边缘上,它也不会自行地顺着弯曲面往坑里滚,因为,此时的床垫已经远离地球的引力作用,再也没有引力把小玻璃球往凹坑里拉(其实,凭人类目前现有的科技能力,在太空中用“床垫和铅球”的实验来证实这一观点并不困难)。这一事实说明“时空弯曲”本身并不会产生任何力,若事先没有某种力为前提条件,再大的“时空弯曲面”也不能吸引任何物体,即引力≠时空弯曲面

所以,在引力的成因这一点上,笔者的看法与爱因斯坦的正好相反,即不是时空的弯曲造成引力,而是物质之中事先存在的引力作用造成了时空的弯曲。那么,引力又是由于什么原因造成的呢? 笔者认为,引力的产生可能与万物之中引力子方面存在的某种不平衡有关,具体一点说,引力可能是由于宇宙物质中引力子含量的普遍缺乏(不平衡),造成物质对引力子的普遍需要所产生的。但物质的内部为什么又会出现引力子匮乏的情况呢?这或许要追溯到宇宙大爆炸开始的那一刹那。

在宇宙发生大爆炸之刻,宇宙的物质中存在着数量众多的正、负引力子,这两种引力子的质量大小相等,但性质相反,而且它们在数量上几乎完全相等。这时,由于两种粒子的相反作用在物质中相互抵消,宇宙中的物质就几乎不存在引力的作用,就如正、负电子或电荷相等的物质不存在或几乎不存在电力作用一样。但很快,在极其短暂的时间内,宇宙中的正、负引力子发生湮灭,由于正、负引力子在数量上并不是绝对地相等,正引力子比负引力子稍微多出一点点,结果,在湮灭发生后的宇宙物质中,会十分均匀地残留微量的(正)引力子。引力子在物质中的含量虽然极少,但它对物质的稳定或理想存在却可能十分有用、甚至是必不可少,就如某些痕量元素对于机体的存在必不可少一样。这样一来,宇宙物质在引力子的数量方面就必定会有一个平衡规定值(尽管我们目前还无法知道该规定值的大小具体是多少)。由于物质中存在的引力子的数量或含量达不到该规定值的要求,于是,物质在引力子方面的平衡系统中就会普遍出现一个缺乏量或不平衡量,而根据万物不平衡第二定律的原理,存在着引力子不平衡量的物质或物体就必定会产生一种相应的平衡恢复力——引力,其原理就如同缺少电子的原子、分子或任何物质必定会产生相应的(正)电力一样。

现在,如果我们假设每公斤(1000克)物质的理想存在状态在引力子方面的平衡需求量是5亿个引力子,那么,物质在引力子方面的平衡规定值就可设定为“【5亿】”引力子。然而,假设目前的物质中却普遍只含有约4.8亿个引力子。这样,根据万物不平衡第一定律公式“D=V+ ±Q”或求不平衡量等式“±Q = DV】”,物质在引力子的平衡系统里就会出现一个缺乏量或不平衡量“0.2亿(=4.8亿-【5亿】)”。根据万物不平衡状态的表达通式“BV+ ±Q”,上述引力方面的不平衡状态就可具体写成“1000g5亿】+0.2亿”。又根据万物平衡恢复力公式“T= ±Q / B”,上述情况所产生的引力(即引力子方面的平衡恢复力)的大小“TG= 0.0002亿/克(=0.2亿/1000克),也即是说,物质此时的引力强度等于每1克物质缺少“20,000”个引力子时具有的平衡恢复力或相互吸引力。将来,如果我们能够确切地知道每缺少多少亿个引力子可以产生1牛顿的作用力或吸引力,那么,我们还可以用“X亿引力子/牛顿”来表示引力的大小。(注:“TGTaxis of Gravity)”表示引力方面的平衡趋力或平衡恢复力。)

但是,引力为什么总是表现为相互吸引,而不是像电力那样,时而相互吸引,时而相互排斥呢?这主要有两方面的原因:其一,物质中只有正引力子而没有负引力子;其二,物质内部(正)引力子普遍匮乏。众所周知,在物质的电力或电荷方面,处于电平衡或电中性的物质的正、负电荷总是对等地存在的,这时,原子和物质也就不存在电荷的过多和过少的问题。但当两个电性相同(++或-、-)的物体在一起时,必定会造成净电荷(不平衡量)的进一步增加和过多,这显然不利于恢复和维护电荷的平衡状态。为了避免双方不平衡状态的进一步加剧,故它们总是相互排斥和退避。然而,当两个电性相异(+、-或-、+)的物体在一起时,由于对方过量或多余的净电荷正好是自身平衡所缺乏和需要的反净电荷(即反不平衡量),有利于消除双方的不平衡量并恢复电子数或电荷的平衡状态,故它们总是相互趋向和吸引。简言之,带电物体之所以会发生“同性排斥”,是因为同性电荷的过多和过量,而“异性相吸”是因为异性电荷的过少和不足。

但在引力子方面,由于宇宙在发生大爆炸时负引力子已被正引力子完全中和或淹灭,整个宇宙的物质中只剩下正引力子而没有负引力子。不仅如此,物质中尽管残留下来了一些正引力子,但其含量对宇宙物质的稳定存在也显得普遍不足。因此,整个宇宙之中只会存在引力子不足,而绝对不会出现引力子过多或过量的情况。由此可见,在电(荷)力方面,存在着电荷或电子的“过多”和“过少”两种情况,而在引力子方面,却只有引力子“过少”这一种情况。所以,物质在引力这一点上,也就只会发生相互吸引的现象,而不可能出现引力相互排斥的情况。

此外,引力方面的相互吸引与电荷方面的异性+、-或-、+相互吸引又有所区别。异电性物质的吸引是双方为了获得各自缺乏的不同种类的资源或条件而发生的相互吸引,是一种“互通有无式”或“交换式”的吸引,比如正离子是想获得对方的负电荷,而负离子是想得到对方的正电荷。但是,引力方面的吸引却是双方或多方为了获得同一种类的资源或条件而发生的相互吸引,是一种“共享式”的吸引。由于引力子是有利于万物存在的“滋补品”,但是,因为整个宇宙之中处处都缺乏引力子,于是,宇宙万物就只好对有限的引力子资源实行“共享”。而为了实行“引力子共享”,物质之间就只好进行相互靠拢和相互吸引,以便于更加有效地利用短缺的引力子资源,为此,物体在引力方面总是倾向于相互吸引,而不会相互排斥。为了加深对“引力子共享”这个概念的理解,我们不妨先来看看大千世界中一些与“共享”有关的几种现象。

例如,有两个贫穷的农民兄弟,每人都想建一间房子,但由于资金和材料的不足,于是,他们在建房时把两间房子靠着建在一起以共享一面墙,这样,他们俩只用了7面墙就建起了需要8面墙才能建起的两间房子,因此,节省了一面墙的费用。在生物界,一些在夏天里相互争斗,甚至相互吞噬的不同蛇类,在寒冷的冬季却会共同走到一起,互相紧紧地扭抱成一团,以便能够更加有效地共享它们身体的热能。在物理和化学领域,一些原子常常会为了稳定的存在而进行电子共享,结果,形成了比较稳定地存在的分子,比如两个、甚至三个氢原子共享它们的电子以组成较稳定的氢分子,两个氧原子共享它们的电子以组成较稳定的氧分子,两个碳原子共享它们的电子以组成双键的不饱和脂肪分子等等。

从以上事例我们不难发现,任何形式的“共享”都具有以下几个特点:1、事物的“共享”总是因为某些共同的资源和条件的缺乏而发生的;2、共享虽然不能完全地,但却可以不同程度地消除不平衡量(缺乏量),能给共享的双方或多方的平衡和稳定带来好处;3、“共享”的双方或多方总是表现为相互吸引或相互靠拢,而不是相互排斥。由此可见,从本质上讲,万有引力的产生也并不神秘,它不过是宇宙万物中形形色色的共享力之中的一种。

现代科学家们目前认为,引力只是与物质的质量有关,而且总是与质量成正比,即物体的质量越大,其引力或引力场也越大,但为什么会这样呢? 笔者认为,这与物质中引力子的平均不平衡量(或平均缺乏量)有关。比如,在一个闹饥荒的社会中,如果每个社会成员每天都缺乏其身体平衡所需要的二两粮食,那么,一个社会的成员越多,它所缺少的粮食量也越大,而一个拥有10亿人口的社会每年所缺乏的总量就大得惊人。同样道理,如果每一份质量的物质都缺少一点引力子,那么,质量越大的物体(如那些巨大的天体)所缺少的引力子就越多,其引力场自然就越强,其引力也越大。

如此看来,要了解一个物体的引力强度就应该考虑两个因素:1、物质中引力子的含量(浓度);2、物体的质量。因此,如果有这样两个物体,它们的质量完全相同但引力子的含量不同,我们就可以认为,引力子含量少的物体其引力必定大于引力子含量多的物体,也就是说,引力的强度总是与物质中引力子的含量(或浓度)成反比。反之,若引力子的含量越多,或者越接近其平衡规定值所规定的状态,物质的引力就越弱。众所周知,太阳的引力要比地球的引力大的多。不过,这不仅仅是因为太阳的质量比地球的大,还因为太阳物质中引力子的平均含量与地球的相同。如果太阳上引力子的平均含量远大于地球的平均含量,那么,地球的质量即使很小,其引力也有可能等于、甚至大于整个太阳的引力。如果太阳完全得到了它平衡所需的引力子,即如果太阳处于引力子饱和或处于引力子平衡状态的话,它就会表现出引力中性状态,这时,偌大的太阳将没有一点引力。因为一个物体所具有的全部引力首先取决于引力子的平均不平衡量(或缺乏量),然后才是物体的质量。简而言之,一个引力子完全饱和或完全处于引力中性的物体,无论它的质量有多大,它都不会产生任何吸引力,这就如一个电子饱和或处于电荷平衡(电中性)的物体,无论其质量有多大,也不会出现任何电场和产生任何电力。

虽然宇宙中的每个角落都普遍缺乏平衡所需的引力子,但在不同地方,所缺乏的程度可能是不一样的。目前,天体科学家们普遍认为,白矮星、中子星和黑洞等衰老的恒星上,都存在着异常强大的引力场,并且认为这不过是因为它们拥有特别巨大质量的缘故。但笔者认为,这些衰老的恒星之所以具有超强的引力,除了质量巨大这个因素之外,还可能与这些天体之中的引力子的含量较低有关。由于这些衰老恒星的内部曾经长期发生剧烈活动,尤其是在发生引力大崩溃时,会消耗其体内大量的引力子(如大量释放引力波),致使星体物质里的引力子含量随着时间的流失而逐年减少,与引力子平衡规定值所规定之含量的差距也进一步拉大,所以,这些衰老恒星上的物质可能比年轻的恒星和行星(如太阳、地球)上的物质含有更少的引力子。比如,假设在太阳及其周围的行星上,每1000克质量的物体中含有4.8亿个引力子,但在中子星或黑洞上,每1000克质量的物质却可能只有3亿个或更少的引力子。由于引力的强度与物质中引力子的含量成反比,因此,白矮星、中子星和黑洞物质的平均引力,就有可能要比我们太阳系中的引力更强。由于这些衰老恒星上引力子的高度缺乏,为了更好地共享和利用十分紧缺的引力子,其物质就会更加紧密地互相靠拢和吸引,结果也就产生了强大的引力和密度极大的物质。

未来的引力试验

未来科技的高度发展如果能达到熟练地操纵和调控引力子的水平(就如目前熟练操纵电子一样),那么,我们就能够用一些很简单的实验来证实我们上述的引力本源理论。比如,我们可以分别往两个质量相等的物体中不停地注入引力子并不让其泄漏,这样,两个物体中的引力子的数量或含量就必定会不断增加。当引力子的含量正好达到其平衡规定值(【V】)所规定的水平时,两个物体就会处于引力中性的状态。这样,这两个物体之间就无需共享它们的引力子,两者之间原先存在的引力就会自然消失,不再发生相互吸引的作用。在这个基础上,如果再继续给两个物体注入更多引力子,使引力子的含量大于或超过其平衡规定值(【V】)规定的水平,这时,两个物体之间就有可能出现反引力的现象,即它们不但不会相互吸引,反而会相互排斥,就如两个“同性相斥”的带电物体所表现的那样。而“同电性”的物体之所以相互排斥,正是因为它们带有超过电荷平衡规定值(【V】)之电荷的缘故。

总之,笔者相信,牛顿的万有引力是由于物质中引力子方面普遍存在的不平衡(即引力子的缺乏)所产生的,它和电力一样,是一种真正的自然力,而不是爱因斯坦所说的“时空弯曲”,“时空弯曲”只是物质引力作用的结果,而非引力产生的原因。因此,爱因斯坦关于“引力本源”的解释可能只是一种“倒果为因”的说法。

万有引力是怎么产生的?

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