萬有引力真的失靈了嗎!

論文類別:理學論文 > 物理學論文
論文作者: 馬英卓
上傳時間:2003/3/18 13:34:00

提要
美國科學家質疑“萬有引力定律”,中國科學家的反映是“基本定律”不容質疑。問題是“引力定律”是否是基本定律?基本定律又是什麽涵義?基本定律就一定精確嗎?
北京青年報2001年5月18日有一篇名為《萬有引力失靈了嗎?》的報道(见網站《當代物理——物理論文集》的“國外新聞”欄目),我看了此報道之後,有感而發此篇議論。我認為從表面意義上的角度,美國的科學家與中國的科学家的提法都對。實際上美國與中國的科學家都把引力定律當作了“基本定律”,如果不把它當作“基本定律”,美國科學家也就不質疑它了;既然是確定的“基本定律”,中國科學家當然認為不容質疑了,而要尋找其他的解釋。[人的思維有一个缺點,一旦在現象事實方面有与原來理論有沖突(反常)的地方,為了保護原来的理論——也就是被科學哲學稱为“範式或科學研究綱領”,就必然要尋找其它的理由來解釋。]問題在於引力定律是不是基本定律,如果不是,那我們為什麽把它當作基本定律來運用。
基本定律就是理論體系的“公理”定律,是思考的出發點,是邏辑的原始出發點——原始大前提,不是由其他定律推導出来的定律。而我認為引力定律不是基本定律,理由有二:
其一,牛頓力学理論體系的基本定律是其三定律。而其三定律沒有包含“重力”方面的內容,作為“重力”方面內容的补充,不得不把引力定律當作基本定律來運用了。實際上,引力定律是牛頓三定律的(概念上的)“導出”定律,因为由於自由落體是加速运動,從其第一第二定律為出發點(牛頓力學理論真正的“範式或科學研究綱領”。一定要註意,牛頓第二定律是其第一定律的數學表達式。),從而認為自由落體運動的原因也是由於外力造成的,於是,就“發現”了萬有引力。所以,引力定律不是基本定律。
其二,僅從引力定律公式產生的過程角度來看,在牛頓時代以前及同時代,其他許多人已經得出了“太陽系”(僅僅在此範圍)行星公轉的向心加速度依距離太陽平方反比分布規律(真正的經驗公式,不是基本定律)。由於牛頓發现了地面上的重力(重力加速度)與“太陽系”中的衛星及行星公轉的“向心力”(還是牛頓三定律的“範式”)是同一性質(是偉大的發现),(然而把此同一性質當作同一種“力”——錯誤的轉化開始了。)再下一步,又依重力大小還與表現重力的物體(地面上的)的質量有關系,同時又把“平方反比律”人為“加”上了質量(中心质量,實際上是太陽的質量。),引力定律產生了。然後,问題又轉化了,拋開了“中心質量”与地面上的“質量”的區別后,引力開始“萬有”了。于是,在我吃飯的時候,我飯桌上的“燒雞”與我也就有了“引力”(可不是因为我餓了,燒雞對我有吸引力的“力”)。引力定律中的“平方反比律”本來是“宇宙”(太陽系)中的現象範圍,就無形地被人為地扩大到了“一切”的範圍,這是人的思維的錯誤。僅從此角度,就說明了“引力定律”仍是經驗公式,不是基本定律。把一定範圍的經驗規律人為地無限扩大,有時可以產生“偉大”的發現,但是,同時又是風险極大的“發現”,非常容易造成極大的認識錯誤。這也就是科學哲學家波普爾“證偽主义”能夠可以成立且有“用武”的地方。因為,我们人的思維的歸納(經驗)語言(不僅僅是語言,也是認識。)一般都用“所有格”。
美國科學家說在宇宙尺度水平上,牛頓的“萬有引力定律”就不再有效,也就是說“萬有引力定律”存在局限性,只在一定條件下成立。实際上是說反了,“万有引力定律”恰恰是在宇宙尺度(太陽系尺度)上有效。在我們與我們飯桌上的“燒雞”之間,恰恰沒有一點“效”。有效不等于精確,因為“引力定律”是經驗公式。引力定律僅在“九大行星”範圍內“精確”(也不是絕對的),因為“平方反比律”就是由此得出的。在“冥王星”軌道之外,或在“水星”軌道之內,就不一定絕對按平方反比律。所以,“先驅者11”、“伽利略”以及“尤利西斯”等探測器偏離按照“萬有引力定律”計算的軌道,是很正常的。如果把此“偏離”現象當作另外的什麽莫名其妙的“力”在起作用,則是不正常的,這是我們思維的“不正常”。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
經驗公式不一定精確,是不是理论的基本定律就一定精確了?這要從什麽角度來看了。基本定律是“人為”規定的,當然在理論內部是精確的了。但是,基本定律如果要運用到實踐中去,一般的來說,必須經过“經驗命題”這個中間環節,才能與現象世界建立“聯系”,所以,同樣不會是“精確”的。牛頓慣性定律是基本定律,產生它的“經驗命題”是“同一質量同一初速度的物體阻力大則運動的距離短,阻力小則運動的距離長。”所以,我們把牛頓慣性定律運用到实踐中去,就得通過此“經驗命題”來與現象層次建立聯系。因為我們不可能看到“物體在沒有外力的作用下,永遠地做勻速直線運動”。
說一千道一萬,產生這些糾纏不清的問題的根源,还是由於牛頓力學體系本身的缺陷所造成的。在沒有重力場的前提下,牛頓力學體系(牛頓第一第二定律;註:牛頓第三定律是力學體系定律,不受有沒有重力場條件的限制。)才成立。在重力場的前提下,牛頓力學體系不成立。引力是對“重力”本質的錯误認識。愛因斯坦認識到了“重力”的本質,但是又在“空間”的方面走了彎路,“就像他的光線在引力場中走彎路一樣”,把物體本身的“慣性與重性”同一的認識,轉化为拋開物體的“參考系變換”的問题了。我們必須把沒有重力場空間與有重力場空間作为認識的前提,才可以捋清我們的思維。而有重力場空間的參考系是確定的,因為在重力場的中心都有一個“特殊質量(可不是什麽引力质量)的”天體,這個“天體”就是確定的參考系。如果沒有此前提的認識,我們的思维永遠是在“邏輯循環”的怪圈中打轉。比如:沒有“特殊物體”(整體天体)與一般物體區別的認识,就會產生引力場是由于其中心“質量”,質量又是產生引力場的根源,於是,質量又是產生“引力”的根源,引力還是“力作用”,而“場”的存在又沒有意義了。目前在此方面的許多爭論與探討的問題,都是毫無意義的,是在引導一些人消耗一生的精力或消耗許許多多人的精力。相對論把人們“相對”得暈头轉向。當我們問一位幼兒園裏的兒童,你數一數屋子裏有多少人時,這個兒童就說有六個,實際上是七個,你就會笑話他,因為他沒有把自己算進去。然而,我們在“相對論”的問題上,是在犯同樣的錯誤。狹義相對論的光速不變(與光源的运動無關)的假設本身就是意味著有絕對參考系背景,否則,光速本身又是怎麽判定的呢。當你在描述“相對”的時候,你別忘了你自己本身就是參考系,你自己本身就是一個物體。在這方面,可不像判斷那位兒童的錯誤那么簡單了,因為我們每個人在看別人的描述時,自己又不是“旁觀者”了,也身臨其境了。不要為没有絕對參考系而發愁,因為我們在客觀世界裏總可以找到我們需要的參考系。
我們為什麽把“萬有引力定律”當作了基本定律,就是因為牛頓力學體系(三定律)沒有對“重力”有正確的認識,不得不把“引力定律”硬塞進來充數,自欺欺人地当作基本定律。我們目前缺乏的正是對牛頓力學與“重力”的統一的認識,否則,今天就沒有那麽多的人在書上及在因特網上看到那麽多的人在討論“引力与空間”的問題了。牛顿呀牛頓,你有了偉大的發現,為人類做出了巨大的貢獻,同時你的“引力”又給你身後的多少人帶來了多少的麻烦,到如今已經三百年了,为你的“引力”怎樣變為直接作用消耗了多少人的精力,至今還有人在探討“引力的屏蔽”(把引力當作獨立存在的“東西”了)問題,真是罪过。自由落體的下落原因本不是由於外力作用的結果,也不是力作用的結果,難道“作用”就一定是“力”嗎!在這個世界上,難道沒有“力”,就沒有自己運動的東西了嗎。脫氧核糖核酸不是自己在復制自己嗎!我們人類對世界的認識主要是由於我們是在改造世界的過程中来認識世界的,於是,就把我們人類对世界的作用也客觀化了,當作了客觀世界的作用了。“力”來源於我們人類肢體對世界的作用,於是,就把“肢體”的作用外化了。我們今天的人類已經在改變著我們对客觀世界認識的角度,我们已經把我們人類自身當作了客观世界的一分子。那我們在“引力”的問題上為什麽還以“自我”為中心呢。 免費論文下載中心 http://www.hi138.com
當我寫到此處時,我自我感覺良好,因為我經過了二三十年的艱苦探索,歷經了多少的人間苦難,終於“发明”出了新的力學“公理化”的三定律。我自我觉得我自己的思維順暢多了。用我的“慣性力学三定律”來教我的上重點高中的孩子(她不喜歡物理),我的孩子也說:按你的定律來理解力学,來解力學習題簡單多了。我(我孩子)在考慮力學習题的時候,就總是用手拿著另一端栓着石頭的彈簧的角度來理解,原來石頭通過彈簧本身作用在我的手上的力都是石頭本身的“慣性力”(包括重力)。我的孩子又說:用你的定律來解力學習題,老師不給分数怎麽辦?我回答道:按我的理解來解習題,再按老師的步驟寫出來,不就得了,因為你已經了解了力學教科書知識的缺陷了。世界上的許多事都很怪,中學的學生都能理解的事,研究生就不一定理解。我可理解為什麽,因為人類的思維有一個缺陷,年齡越大,學問越高,其思維定勢越不容易改變。教科書中(大學)的“慣性力”往往是在非慣性系(非慣性系與慣性系的提法本身就是一個錯誤,因為還是牛顿力學的“範式”。)中出现的“虛構力”,之所以教科書中回避“慣性力”就是物體本身對真正“合外力”的反作用力,是因為“就合”造成自由落體加速運動的外力重力(引力)沒有反作用力的事实(是失重狀態,這恰恰就是不應該把重力當作“牛頓”外力的症結所在)。問題就在於自由落體的加速運動原因不是由於外力。如果讀者感興趣,我將在下一篇文章中,專門就怎樣用我的“慣性力學三定律”來解中學及大學的“動力學”習題方面說一說。大中学生都覺得物理學中的力學部分最难,尤其是動力學的部分。究其原因不是學生的腦子笨,而是由於其“知識”的本身就有問題。不知者不怪,如果已經知道了其“知識”的缺陷,還要用有缺陷的知識去教學生,那可是真的“誤人子弟”了(浪費別人的精力等於浪費別人的生命)。當我有一次看“智力快車”電視欄目的時候,主持人在問一位中學生:空间實驗室中的人處於失重狀態,是沒有引力正在作用?此中學生回答“是”,結果被認為是错誤的回答,沒有給分。我看到此,我真為該學生鳴不平。如此僵化的“知識”!知識的僵化!怎麽提高“智力”,重要的是讓我們的學生怎樣去思考,而不是知道多少。知識的發展是“淘汰制”,不是“積累制”,否則一千年後的研究生畢業的年齡該是一百歲了。今天的“知識大爆炸了”,這說明了什麽?是進步還是後退?今天的“知識”該“凝縮”了。大學生畢业的年齡應該是身體发育成熟的年齡(應該是中學畢業的年齡)。(說多了,有點離題了。好在是在因特網上發表我的意見。)有的人说我在文章中說大話,意思是說我不謙虛。我实在是納悶,有不少人在其“著作”的前言或結尾中,總是有这樣的“套話”——我寫的不一定對……。“不一定對”你還寫出它幹嘛,還發表它幹嘛,等你研究“對”了,再發表得了。我在此“場合”無法“謙虛”。我在我的上一篇文章中就夠“虛偽”的了,因為我把我發明的“慣性力学三定律”稱為“嘗试”,實際上我認為我已經基本上完成了愛因斯坦的目標。我既然找到了“真理”,我就應该有責任去宣傳它,努力去讓人们去理解它。如果一位賣藥的人(可不是賣假藥故意騙人的人)說他的藥不一定治病,誰還買他的藥?這不是那麽回事。
總的來说,“萬有引力失靈”的說法本身就是錯誤。我们應該把“萬有引力”與“萬有引力定律”分開來認識。其定律本身是對的,而對其定律的物理意義的理解則是另一碼事,不要混在一起。美國科學家與中國科学家對“先驅者11”、“伽利略”以及“尤利西斯”等探測器偏离“萬有引力定律”計算的軌道事實的看法都是基於“引力定律”是基本定律的認識。問题是,引力定律在我的“三定律”里是導出“定律”,已不是基本定律,是經驗公式。嚴格地說来,引力定律不應該再叫了,引力定律不存在了。真正的經驗公式是“平方反比律”(就是重力場的強度公式,就是重力場空間),其“中心質量”僅具有重力場初始量的物理意義,不是真正的中心天體的質 免费論文下載中心 http://www.hi138.com
量。而“非中心質量”(原來叫引力質量)也還是“慣性質量”。


參考文獻

[1]馬英卓:引力是產生出來的,〈科學〉(科學美國人中文版)雜誌,1998年第五期。
[2]馬英卓:引力與廣義力學、整體天体,〈科學〉(科學美國人中文版)雜誌,1999年第三期。
[3]馬英卓:慣性力學與整體科學體系,《科學》(科學美國人中文版)雜誌,2000年第七期。
[6] 美科學家質疑牛頓“萬有引力”定律,http://tech.china.com/zh_cn/news/tech/154/20010518/179249.html

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