導讀:引力和慣性之間的關系,我們予以重視。就像愛因斯坦相信,引力質量和慣性質量嚴格相等絕對不是偶然。那麼物體具有慣性,到底是如何産生的,一直以來這個問題,沒有得到解決。教科書的通用解釋是慣性是物體的固有屬性。當一個學生問為什麼會有這個屬性呢?老師說就是這麼規定。你就這樣學就行了。
那麼慣性與引力的關系,是如何的呢?靈遁者從相對論,馬赫原理等知識出發,得到引力是慣性的源泉這一認識。希望大家去思考這個問題。慣性問題是物理學的基石問題,物理大廈是否堅固可靠,與此問題息息相關。
引力與慣性内容如下:
慣性和引力被我們認為是完全不同的兩種物理屬性,但是它們之間既然存在着普遍的、嚴格的正比關系,是否有可能它們不過是物體同一本質在不同方面的表現呢?這一問題的回答是肯定的。
愛因斯坦建立的廣義相對論指出,物體的慣性和引力性質産生于同一來源。在廣義相對論裡,有一些參量一方面表現為物體的慣性,另一方面又自然而然地表現為引力場的源泉。這個結論成功地經受了十分精确的實驗檢驗。
這類實驗經曆了三百年的曆史,直到目前尚在繼續進行中.從牛頓時代的精确度為10-3發展到1922年愛德維斯提高到3×10-9。到1964年狄克把精确度提高到(1.3±1.0)×10-11,1971年,勃萊根許和佩諾又将實驗的精确度提高到10-12數量級。所有這些實驗,統統均證實了等于常數。
因此,目前普遍認為物體的兩種不同屬性——慣性和引力性質,是它的同一本質的不同方面的表現。也就是說,物體的慣性和引力性質導源于物體的同一本質。
愛因斯坦就曾把這兩種質量的等同作為他建立廣義相對論的出發點。故從現代物理學看來,這兩者的等同決非偶然,其中包含着深刻的物理意義。
那就很顯然了,困擾衆多物理學家的問題是這兩者究竟有什麼深刻的物理意義?
答案是:引力是慣性的源泉!!該如何解釋這句話呢?無論是哲學還是物理都必須“精确”的解釋。
上面我們讨論了慣性系。在現實宇宙中找不到慣性系,無論從全局宇宙還是局部空間來說都是。這也是愛因斯坦為什麼說牛頓第一定律有循環論證的原因。
而我以為問題本身恰恰就是答案。我們不能在宇宙中找到一個真實的慣性系。而引力質量又與慣性質量嚴格相等,這已經是公認的。但這絕不是巧合。所以解釋慣性系的答案還是引力,必須是引力。當然最根本的東西還是物質,物質時空。因為物質具有引力,因為物質時空産生引力。
也就是說時空的引力才使得物質具有慣性,這就是我的觀點。這樣為什麼在宇宙中找不到慣性系的問題就解決了,因為引力。牛頓第一定律也就沒有循環論證的嫌疑了,因為根找到了。
引力如何使得物質具有慣性?是我要接下來分析的。這時候我要引出另一個大家熟悉的關鍵詞——引力場。
我們知道任一物體在空間任一點的引力影響用一個表示該點引力‘強度’來代表。嚴格講,一個物體的引力場可以延伸到整個宇宙,但實際上它的影響隻在它的近鄰區域才是顯著的。這點通過萬有引力公式便可以看出。
也就是說一個物體,它受到四面八方的萬有引力的影響,處于密集的不均勻的“引力場”中。而這個引力場顯然是由宇宙中的四面八方的物質所産生的。正是這樣的引力場,使得物體具有保持原來運動狀态的性質,即我們所說的慣性。而且物質質量越大,保持這樣的運動狀态的能力就越強。這與質量越大引力越大不謀而合。
而要改變物體的運動狀态,必須克服慣性。準确的說是克服引力場慣性。而物體的運動狀态改變後,便會處于“新的”引力場中,“新的”引力場依然有保持它繼續處于當前運動狀态的性質。我們可以把這樣的情況稱之為:引力場均衡。
而且我将同一個物體的相對靜止“引力場均衡”轉變為相對運動的“引力場均衡”的轉換速度定為光速。也就是說引力作用的速度是光速!
而且物體的運動不是絕對空間中的絕對運動,而是相對于宇宙中其他物質的相對運動,因而不僅速度是相對的,加速度也是相對的;在慣性系和非慣性系中物體所具有的慣性是一種宇宙物質引力場的表現,即是宇宙中其他物質對該物體的作用;所以物體的慣性不是物體自身的屬性,而是宇宙物質空間産生的引力場作用的結果。但與物體的質量有關,引力場是根據物體的質量“智能”作用物體的。這就是為什麼慣性質量與引力質量是嚴格相等的原因。
也可以這樣表述:慣性是物體自身的屬性【物質與時空是一體的】的延伸,與物體本身不可分。但是本質是物體引力的作用。假設引力消失,那麼慣性将不複存在!顯然這是不可能出現的情況。
馬赫是第一個批評牛頓的經典力學時空觀的人。而愛因斯坦正是吸取了馬赫原理的精辟理論,創立了廣義相對論。而馬赫原理的觀點是宇宙整體物質決定慣性。馬赫強調了宇宙物質的整體對于慣性的作用,卻忽略了物體本身。這将導緻慣性作用的超距情況。但他的觀點很先進。
事實上牛頓是将慣性看作物體的内禀屬性;而馬赫則認為慣性是宇宙物質整體作用于物質的結果。而愛因斯坦贊同了馬赫的關于慣性的認識。那麼應該是這樣的,馬赫批評了牛頓的絕對時空,那麼就應該想到了物質作用的傳遞速度是有限的。不是牛頓認為的超距作用。
我在網絡上看到一個叫殷業的大學生的論文《馬赫原理及其物理模型》中贊同馬赫的這種觀點。他寫道:如果慣性與近場宇宙物質有關,近場宇宙物質又是不停運動的,也就是分布是變化的,如太陽相對地球上的物體,一年四季太陽到地球的距離變化很大。在冥王星上,近日點和遠日點要差1.68倍,所以必然得出慣性是變化的,但我們一般認為如果物體相對慣性參照系靜止,則相對于該參照系的慣性是不變的,這就産生了矛盾,所以慣性隻能與遙遠宇宙物質有關。
如果慣性隻看作遠場宇宙物質的話,反而大錯了。遠距離傳遞的滞後性,于我們現在所觀測到慣性現象嚴重不符。這樣滞後性表現在相對于一個物體的運動狀态的改變,物體抵抗運動狀态的改變是立刻體現的,而遠場宇宙物質考慮到傳遞速度有限則不能。如果不考慮傳遞速度,那麼又回到了牛頓的超距作用,這與之前的馬赫批判矛盾。那麼該大學生到底是支持牛頓呢,還是支持馬赫呢?
而作者在上面所說矛盾,我覺得恰恰應該是支持了引力是慣性源泉的論點,也是慣性質量嚴格相等于引力質量的原因。
其實上面作者的問題,可以轉化為地球表面的情況。比如地球表面100KG的物體,在不同緯度,所受到的引力不同,重力加速度就會有小波動。也就是說考慮引力不僅要考慮它的質量和距離,而慣性目前隻認為與質量有關,與距離沒有關系。
所以引力是慣性的源泉,并不意味着慣性的大小也需要考慮距離。事實上我們可以這樣想,引力無論在地球哪個位置,有變化,都改變不了同樣質量的物體的引力質量與慣性質量嚴格相等的事實。而引力作為慣性源泉,引力的變化,對于慣性質量是不變的。所以上面大學生關于慣性與近場和遠場宇宙物質是不同的,這個觀點是錯誤的。首先這和馬赫把宇宙總物質的作用對于物體産生慣性是同理的。
一定要理解引力是物體與物體的作用,而慣性強調當物體引力延伸的性質。所以他受引力場影響,卻不遵從距離反比定律。其實涉及慣性的概念時候,可以不受任何力的概念影響。慣性力不是真實的力。牢牢記住一個觀點,慣性質量是不變的。這樣就可以解決馬赫問題了。
關于這樣的引力場是慣性的源泉所涉及的傳播問題,我還會在下面文章中介紹。
在這裡提前介紹一下。馬赫原理強調整體宇宙物質對物體的作用構成慣性。在愛因斯坦眼裡,首先想到的宇宙物質所構成的空間!這就是馬赫對他的啟發。而這樣的空間是彎曲的,正是引力的産生根源!!愛氏一定是這樣的思路。
引力場是物質的整體,是物質空間的整體表現。物體與物體的作用卻需要以物體質量本身在引力場中發揮作用。這就是我的觀點。
那麼我上面說的,引力是慣性的源泉。據于此,愛因斯坦以等效原理,建立廣義相對論,這個前提是正确的。但是顯然是不夠深刻的,需要修正。
可能你會問了,為什麼不反過來說慣性是引力的源泉??我認為是不能的。引力是一種具體可以測量的力,而慣性本身不是力。它與物質本身有關,更與他周圍所有物質形成的引力場有關。宇宙物質引力場作用與具體物體使得物體具有慣性。而且物體的質量與引力場的作用力成正比,所以質量大的物體慣性大。但不能說引力大,慣性大。
愛因斯坦提出“等效原理”,即引力質量和慣性質量是等效的。根據等效原理,愛因斯坦把狹義相對性原理推廣為廣義相對性原理,即物理定律的形式在一切參考系都是不變的。
這與上面所說宇宙物質引力場使得物體具有慣性是一緻的。這樣的一緻性不會因為參考系不同而不同。别忘了引力作用速度是光速,光速是恒定的。不因參考系不同而不同。
摘自獨立學者,科普作家,藝術家靈遁者科普書籍《變化》。
,更多精彩资讯请关注tft每日頭條,我们将持续为您更新最新资讯!