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惯性力的本质是时空反弯曲
发布时间:2019-05-19
 

引力和惯性力不是一种物体之间的相互作用,两种力都与物体的质量有关,物体的质量大,引力和惯性力也大;物体的质量小,引力和惯性力也小。质量是物体的固有属性,引力和惯性力却不是,引力不是一种真实存在的力,惯性力同样是一种虚设的力,引力和惯性力符合哲学虚拟论的“等效原理”。牛顿和其他经典物理学家通常会认为,引力是物体之间固有的相互作用,它是一种真实存在的力,惯性和惯性力存在于一切参考系中,其实不然。牛顿在1666年初步发现了万有引力定律,他在1684年公布了这一定律的经典表述,另一位英国的科学天才胡克在1679年给牛顿写了一封信,提出了引力与物体之间距离的平方成反比的观点,胡克和牛顿几乎在同一时期发现了万有引力定律,由于“牛顿霸权”的影响力和他在开普勒行星运动“三大定律”的基础上用微积分的数学工具推导了万有引力定律的表达式,科学界于是将万有引力的发现权交给了牛顿。1915年,在狭义相对论发表后的第十年,爱因斯坦在1915年发表了广义相对论,新的引力理论否定了牛顿和胡克对引力的哲学解释和数学表述,根据被誉为物理史上最伟大成就的广义相对论对引力本质的解释,在两个物体之间不存在任何“引力”的作用,牛顿认为,“苹果落地”是由于巨大的地球对微小的苹果产生了“引力”,爱因斯坦认为,“引力”是一种表象化、表面化的认识,引力的实质是有质量的物体对时空产生了弯曲,“苹果落地”是由于苹果沿着一条我们不能辨认的“弯曲线”落在了地上。

惯性力的本质是时空反弯曲

万有引力定律和广义相对论符合哲学引力论的“等效原理”,而广义相对论在万有引力定律的基础上实现了突破,广义相对论在经典物理的条件下“下落”到万有引力定律,而万有引力定律在相对论的条件下“上升”到广义相对论,我们因此将牛顿的万有引力定律称之为“旧引力理论”,而将爱因斯坦的广义相对论称之为“新引力理论”。引力在星系和宇宙的尺度上成为一种起主要作用的因素,星体和星系的形成,行星和恒星、星系和星系团的运动离不开引力的牵引。天文学家通过引力定律预测星球运行的轨迹,就像电磁力将电子束缚在原子核周围并绕原子核旋转一样,引力将地球束缚在太阳的周围并绕太阳旋转,电子在原子核周围和地球在太阳周围获得的旋转向心力符合哲学力学论的“等效原理”,然而,电磁力是一种真实的、实在的力,而引力则是一种假设的、虚拟的力。地球和太阳以巨大的质量扭曲了周围的时空,我们假设时空是一个“绝对均匀”的纤维结构,这是爱因斯坦广义相对论成立的一个前提,就像光速不变性是狭义相对论成立的一个前提一样,时空纤维的均匀性和光速的不变性符合哲学前提论的“等效原理”。尽管爱因斯坦没有将时空的绝对均匀性单独列为“一个原理”或一个前提条件,但是,我们可以从科学语言和逻辑分析中推出广义相对论成立的“第三个前提”、或“第三个条件”,如果时空是什么也没有的“虚空”,那么时空弯曲和扭曲的概念不能成立。引力的本质不是太阳对地球产生的吸力,而是地球的质量达不到太阳的0,01%,地球在太阳周围的弯曲时空中作一种“测地线”、或椭圆式的运动。

惯性力的本质是时空反弯曲

任何有质量的人物体都对周围的时空产生了弯曲作用,我们的身体对周围的时空产生了无法检测的微小弯曲,人们在“抖音”的舞台扭摆身体时产生了可以忽略不计的“引力波”。行星和恒星对周围时空的弯曲通过诸如:月球围绕地球旋转、地球围绕太阳旋转表现出来,由于水星和金星比地球距离太阳更近,水星和金星因此受到太阳周围时空弯曲的效应更明显,多数科学家之所以接受了爱因斯坦对引力的时空弯曲本质的解释,原因之一是广义相对论很好地解释了水星在更剧烈的时空扭曲中产生的“进动”,金星和地球的“进动”没有那么明显,牛顿的万有引力理论则不能解释水星的“进动”现象。万有引力理论和广义相对论的一致性至少体现在两个方面:小质量的物体产生的引力小、或产生的时空曲率小,大质量的物体产生的引力大、或产生的时空曲率大;两个近的物体产生的引力大、或受到的时空“弯曲力”大,两个远的物体产生的引力小、或受到的时空“弯曲力”小。爱因斯坦预言了光线在大质量天体周围产生的弯折现象,他的预言得到了天文观测的反复证实。我们的身体对经过的光线产生了不可观测的弯曲效应,但是,我们的身体能够感受到惯性力的作用,当乘坐的车辆经过一段弯道时,我们会感到一种离心力的作用,当乘坐的车辆在平直的道路上突然急停时,我们的身体会在一种“前倾力”的作用下向前冲去,离心力和“前倾力”实质上是一种惯性力。就像万有引力理论不能揭示引力的本质一样,牛顿的动力学定律不能很好地揭示惯性力的本质。

惯性力的本质是时空反弯曲

1632年,作为“科学之父”的意大利人伽利略为了解释地球的恒久运动提出了惯性定律的设想,最早的现代实验物理学家伽利略做了一个小球在光滑木板滚动的实验,小球先从一段斜板上滑下,然后在一段平板上滑行,假设木板是绝对光滑、或没有摩擦力的作用,那么从斜坡上滑下来的小球将在“无限长”的平板上永恒地滚动下去,小球在平板上保持匀速直线运动的特性被伽利略称之为惯性,牛顿将伽利略发现的“惯性定律”定义为“牛顿第一定律”,即:一个不受任何外力作用的物体将保持静止或匀速直线运动的状态。伽利略和牛顿总结的惯性定律冲击了欧洲天主教会“天体运动是上帝推动的”错误观念,力学从此摆脱了宗教迷雾的束缚。一个静止或作匀速直线运动的物体有惯性,我们可以将惯性理解为物体的“内在惯性力”,但是,由于这个物体在运动的方向上没有受到任何外力的作用,因此,它没有惯性力、或没有受到“外在惯性力”的作用。物理学家将一个静止或作匀速直线运动的参考系称之为“惯性系”,而将作加速或减速运动的参考系称之为“非惯性系”,他们发现,在惯性系中不存在导致物体静止或匀速直线运动的“惯性力”,而“惯性力”或某种“外在惯性力”却真实地存在于“非惯性系”。比如:当乘坐的车辆经过一段弯道时,我们能够感到一种离心力的推动,当乘坐的车辆在平直的道路上突然急停时,我们的身体在一种“前倾力”的推动下向前冲去,反之,当静止的车辆在平直的路面突然启动时,我们的身体在一种“后倾力”的推动下向后翻到,离心力和“前倾力”、“后倾力”都是一种惯性力。我们将作加速或减速运动和在“大转盘”作转动的车辆看成是“非惯性系”。

惯性力的本质是时空反弯曲

人体或物体在非惯性系获得的“惯性力”与人体或物体自身的惯性有关,却不是自身固有的惯性带来的,之所以说“惯性力”不是一种真实的、或虚拟的力,这是因为它不是由任何外在的物体施加的,我们在急转弯的道路上受到“离心力”的推动,这不是汽车对我们“推了一把”,同样,我们在急停、或急启的车辆上受到“前倾力”、或“后倾力”的推动,这不是汽车向前、或向后对我们“击了一掌”,物理学家认为,我们在车辆的“非惯性系”受到的“惯性力”来自于非惯性系,这种假想的、虚构的惯性力不是人体或物体自身的惯性带来的,而是来自于非惯性系对原先惯性系的“补偿作用”,补偿作用的表现形式就是惯性力。既然没有任何外在物体对我们的身体施加“离心力”、“前倾力”和“后倾力”,乘坐车辆的我们感受到了惯性力的推动,那么牛顿运动定律的“第二定律”和“第三定律”就不适用于描述惯性力、或不适用于描述物体在非惯性系的运动,反之,为了在非惯性系保持牛顿运动定律的适用性,物理学家引进了“惯性力”的概念,只要在惯性力的符号前加上一个负号,就可以将“惯性力”看成是一个负向的外力,外力F=ma,而惯性力I=--ma,加上了负号的惯性力和合外力符合哲学力学论的“等效原理”,或惯性力和合外力符合哲学效用论的“反等效原理”。什么是宇宙哲学的“广义等效原理”?举上述的经典例子,惯性力绝不是外力、或外力的合力,“虚拟的”惯性力和实在的外力具有力的作用的同等效果。惯性力不是外在物体施加的,而外力则是外在物体或能量施加的。

惯性力的本质是时空反弯曲

就像真空不是“空无一物”的绝对虚空,惯性力也不是真正意义的“假想力”或“虚假力”,真空和惯性力的实有性符合哲学实在论的“等效原理”。惯性力不是来源于物体与物体之间的交换作用,物理学家将惯性力的本质解释为非惯性系对加速运动物体的“补偿力”,当对抽象的非惯性系的“实在作用”作进一步的考察时,我们获得了一种深刻的认识,即:非惯性系实在作用的本质是“时空反弯曲”、或“反时空弯曲”。就像与两个天体的相互作用无关的引力来源于时空的弯曲效应,与物体的外来作用无关的惯性力同样来源于时空的弯曲,我们将引力理解为时空的正弯曲效应,而将惯性力理解为时空的反弯曲效应,引力和惯性力符合哲学属性论的“反等效原理”,同样,引力的正时空弯曲和惯性力的反时空弯曲符合哲学性质论的“反等效原理”。“时空反弯曲”是一个物理哲学的新概念,它的存在性有待物理实验的检验。可以从惯性力的本质属性推导时空反弯曲的可能,惯性力的实在性和来源的“虚无性”也许证明了时空反弯曲的存在。既然真空的正弯曲产生了“引力”,那么真空的反弯曲为什么不能产生“惯性力”?惯性力确实具有一种“反引力”的表现形式,我们要想在地球和其它星球的引力场中“屏蔽”掉引力,创造出一种“失重”的非引力场,那么我们必须创造一种平衡引力的惯性力。在地球绕太阳旋转的情形中,地球实际上处于“失重”的状态,我们在地球上“走来走去”、“跑来炮去”时感觉不到任何的旋转离心力和太阳的向心力,人体和地球的向心力和离心力产生了平衡,这种力的平衡的真实含义是,以引力或向心力表示的时空弯曲和以离心力表示的时空反弯曲产生了平衡,结果是我们的地球既没有靠近太阳,也没有远离太阳,它始终在一条椭圆的轨迹上运动。

惯性力的本质是时空反弯曲

(宇哲手稿:邓如山

时间:2018-12-31)