谁能给一篇大学物理论文?关于力学!非常感谢!
(1)广义惯性使牛顿力学进化。
爱因斯坦独具慧眼,从普遍现象和自由落体运动与质量因子无关的经验事实中总结出等价原理,并根据不同情况明确准确地说物体的同一性质不是“惯性”就是“引力”([3]第55页)。这种同一性就是广义惯性,这种情况就是空间。牛顿第二定律的本质是其第一定律的数学表达。所以广义惯性的发现,其革命性的意义在于动摇了牛顿第一定律的核心地位。广义惯性包含了牛顿的惯性,所以是它的演化。同时也说明有必要建立一种新的力学理论来取代牛二定律进化性质的核心命题体系。广义惯性导致两种空间及其差异。这个新问题困扰了爱因斯坦的一生。经过漫长的弯路,在晚年,他看到了解决这个问题的曙光——物体具有空间的广泛性(在[3]第十五版中有解释),由此“广泛性”向前迈了一步,即[2]中的ρ空间及其差以其梯度值为标志。这说明我们还需要一个新的关于空间的基本概念和一个新的在原来的等效原理中没有涉及到的经验事实:物体质量部分的压力梯度现象(注:在坚固的具体物体中,这个“压力梯度”表现为“应力”),这是爱因斯坦空间广泛性的具体体现。同时也导致了对象的非刚性及其具有内在空间结构的抽象性(第六章[4])。所以,“万事俱备”,只需要建立一个新的核心命题体系。可以说,习惯三法就是这个体系。广义惯性与牛顿惯性归于同一物体属性,所以它的革命性意义主要体现在“引力”上。“引力”是对引力本质的错误理解。广义惯性和场的概念把两个在原引力中重量相等的物体分开:一个是只表现广义惯性的一般(非积分)物体;另一种是具有产生重力场特殊性的中心物体。一般对象和中心对象之间没有“力”的关系。但通过重力场存在一种“能量”的关系(重力场和旋转的惯性离心力合成的重力场的本义需要改变)(见本文“ρ空间与能量”一节)。至此,广义惯性完成了它的逻辑任务,即取消重力,导出中心物体的特殊性(当然也有广义惯性的一般性)。这种特殊性的中心对象是整个天体。由此,广义惯性和整个天体构成了理论的内在逻辑(即“自证”)。广义惯性取消了惯性质量和引力质量的区别。当然,没有质量产生引力场的第三个属性。说引力场是一个特殊的ρ空间有其对应的经验事实,即引力场质量部分的天体一般都存在密度和压强(以及温度和磁场因子)与中心距(会聚度)近似成反比的现象。同时,它的现象也说明了这个天体(中心天体)的特殊性。趋同度的现象已经是诚信的表现。
(2)再看牛顿力学。
为什么人们回避牛顿第二定律中“力”(外力)的反作用力是物体的惯性力这一事实?是因为当引力被视为外力(重力)时,物体本身没有反作用力——惯性力(重力加速度与物体质量无关),这正是牛顿的力学理论无法“自圆其说”的地方,也是爱因斯坦所关注的地方。为了避免这种矛盾(无意识),我们不得不让它的“外力”承担“广义”力的重任。“力是物体加速运动的原因”,这是一个无条件的概念,是牛顿力学最重要的思维定势。无论是相对加速度还是绝对加速度,人们脑海中立刻反映出,要乘以物体的质量,使力成为物体运动的原因。因此,直接的错误后果是,物体在非牛顿惯性系或重力场中的“自由”或“非自由”加速运动,也被视为有外力(不包括阻力)作用于其上。非牛顿惯性系中的外惯性力之所以称为虚力,说明牛顿力学中还有第二个概念:“力是物体对物体的直接作用”——这是作用力的模式,但有些教材把作用力的模式除了摩擦力几乎都归结为弹力,这是错误的。从这第二个概念出发,当我们看它的外惯性力时,确实没有其他物体可以表达,为了方便起见,只好称之为虚力。当引力被视为外力时,发现确实有另一个物体(中心物体)与之对应,这是一个“真实的”外力。麻烦又出现了。这种引力是一种具有超距作用性质的力,从作用方式力的概念角度来看是很难理解的。为了让引力回归到可以理解的直接函数,从牛顿时代到现在的很多人都要虚构出各种各样的“粒子”在两个有距离的物体之间飞行,从而承担起引力成为直接函数的重任。万有引力也是一种虚构的力,要为这个虚构的“东西”补点什么,那就麻烦大了。因为所有有质量的物体都有广义惯性,也可以说是“万物”惯性。惯性力学之所以在力学体系中起着主要的、重要的作用,而其他性质(如弹性、磁性)力学起着次要的作用,并且以“惯性力”作为力的物理单位,也是由于它的“万有”。但代表广义惯性力的引力的空间(重力场)和场源物体(整个天体)并不是“一切”。这两个角度是不可分的,引力(重力)会被认为是“一切”,这又会回到为什么它在远处起作用的不可理解的怪圈。广义惯性使得探索“万有引力的机制”这一研究方向变得毫无意义和徒劳,因为万有引力本身就是一种源自牛二定律局限性的虚构力。
(3)再看广义相对论
爱因斯坦独特的知识结构(马赫哲学、狭义相对论、四维时空、光、场和黎曼几何)决定了他走上了一条布满荆棘的理论之路。马赫的功绩是看到了牛顿力学体系有一个缺陷,就是物体的运动状态根据不同的参考系而变化,所以判断牛顿惯性运动的前提就变得不确定了(相对论)。不得已,马赫把现象世界中遥远的恒星作为自己的绝对参照系。马赫的错误在于混淆了牛顿惯性定律中物体的性质(保持力)与其运动状态。受马赫哲学的启发,爱因斯坦发现了等效原理,但同时也继承了马赫的错误。而被夸大来改变人们时空观念的四维时空,不过是从“运动”(或光的运动)的角度来定义空间的一种方式。定义结构化空间的方法有很多种,所有的方法都是平等的。用什么方法定义空间,取决于理论和实践的需要。如果没有“光速”的弯曲时空仍然具有力学意义,它与牛顿引力定律是互补的:一个是从广义惯性“运动”的角度对本体场的描述;一种是从广义惯性“力”的角度描述。牛顿引力势的空间意义是对中心结构ρ非均匀空间(重力场)的经验描述。毕竟是“描述”,不能代替核心命题性质的“表述”。没有明确的命题陈述,对其描述就没有明确的理解前提。惯性定律和广义相对论都是基于等效原理。只是爱因斯坦又走上了光速等效原理的道路。光速的等效原理来源于“思考”实验,唯一能验证其理论的现象是星光在太阳附近发生偏转。爱因斯坦在具体计算其偏转角时,其实“非常谨慎地使用了惠更斯原理”([5]第23页)。但是,根据“低速”等效原理,即使是幼儿园的孩子,也能感觉到坐在滑梯上的加速度和坐在汽车里的加速度的区别,因为他们体内压力的存在或大小是有区别的。战斗机飞行员已经体验了低速等效原理的所有内涵。所以,任何背离和规避“低速”等效原理的力学理论,都是肯定不会成功的,因为它的现象是客观世界存在的,并且与力学密切相关。爱因斯坦对“光”的情有独钟,可能是在不自觉地回避他理论中的一个内在矛盾:“产生”引力场的中心质量(中心物体)一定很大,而反映弯曲时空(引力场)作用的物体一定很小且引力场产生与否无关紧要,这与引力中两个等重的物体意义相矛盾。而“光子”恰好是最小的物体,就避免了这个矛盾。只有“整个天体产生重力场”的结论才能解决这个矛盾。
引力波、黑洞、四种相互作用力的统一来自爱因斯坦。重力不再存在,当然“重力”波也不存在;如果引力场有边界,那它就和电磁场不一样,当然引力“波”也不存在。如果“黑洞”是由引力场中光弯曲的角度导出的,那么黑洞是不存在的,因为引力场中光弯曲的原理不是由于“引力”;如果从“弯曲时空”原理推导出“黑洞”,那么黑洞是不存在的,因为弯曲时空原本是由光的弯曲(光子的广义惯性运动)定义的,反过来,人们认为光的弯曲是由弯曲时空引起的。这是什么逻辑?如果光在引力场中有红移效应,那么由此原理衍生出的黑洞就可能存在。引力不存在,所以不存在四种相互作用力的统一问题。目前“大一统论”只剩下“引力”,也说明了这个问题。
是人们最不习惯的过程,总是难以摆脱“具象”。人们之所以不习惯,其中一个原因就是人们有着原始理论的抽象性和习惯的思维方式,即使有“具体性”,也看不到它的抽象意义。从抽象到具体的过程要容易得多,但往往会把客观世界不存在的东西“具体化”。
从逻辑上看,基本概念是一个不能被其他概念定义的概念,其内涵具有一定的模糊性。ρ空间也是如此,只能用物体质量部分的压力梯度现象来解释,但不是压力梯度本身。“真空”是一个具体的空间,真空中“重力场”ρ梯度值的存在可以通过具体的压力梯度来检验。但真空不能认为是ρ均匀空间。ρ空间与压力梯度的关系可以类比铁粉与磁场结构的关系。也是为什么爱因斯坦的“无”空间可以区分两种空间,而“运动”定义的弯曲时空无法区分它表达的是物体的广义惯性还是场的性质的原因之一。特别强调了物体内部空间只能指物体质量部分所占据的空间,这也是爱因斯坦晚年所醒悟的“物体具有空间延展性”的含义;重力场的空间不仅包含质量部分(整个天体)的空间,还包含无质量部分的空间。这样就避免了成为一个无边界的、一无所有的抽象参照系所带来的“相对模糊”问题。一般来说,ρ空间在数学形式上只是一个标量场(它的梯度是一个矢量场),但在物理意义上,它包含了本体场、势、能量、熵、质量部分压力梯度的含义,可以表示广义惯性,成为一个物体的内部空间和重力场。