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0314f引力的作用机制与力的统一

引力的作用机制与力的统一

——现代物理学中三大难题的解决

彭亚峰，pengyf5@，2017年3月，中国北京，100123

【摘要】

万有引力的作用机制、惯性质量与引力质量等效的根本原因、广义相对论引力的物理本质、量子引力理论的建立问题、力的统一理论都是关于引力的问题。

本文发现了引力的作用机制，找到了惯性质量与引力质量等效的根本原因，完善了引力作用的性质，揭开了广义相对论引力理论的物理本质；深化了电磁相互作用的物理机制，否定了量子引力理论的存在，进而统一了各种作用力。

【Abstract】

Theeffectofgravitationmechanism,theinertialmassandgravitationalmassequivalentoffundamentalreason,thephysicalessenceofgeneralrelativitygravitation,theestablishmentofquantumgravitytheory,theunifiedtheoryofforce,allofthesequestionsareaboutgravity.

Thispaperfoundthemechanismofgravity,foundtherootcauseofinertialmassandgravitationalmassequivalent,improvethepropertiesofgravity,revealthephysicalessenceofthetheoryofgeneralrelativity;deepeningthephysicalmechanismoftheelectromagneticinteraction,denytheexistenceofquantumgravitytheory,andthenunifiedthevariousforces.

【关键词】

万有引力，作用机制，广义相对论，量子引力理论，力的统一，暗物质，湍流

【Keywords】

Universalgravitation,mechanismofaction,generalrelativity,quantumgravitytheory,unityofforce,darkmatter,turbulence

一．引言

众所周知，牛顿于三百多年前发现了万有引力的作用规律；但对于引力是如何产生的之问题，牛顿却未能给出答案。

20世纪初，爱因斯坦在广义相对论中给出了引力的另外一种描述，指出引力是物质存在影响了空间形变的结果，物体沿弯曲空间中的“直线”运动。

量子理论已经提出了近一个世纪，然而量子引力理论仍然未能建立。

各种弦理论被认为是最有可能解决四种相互作用的统一理论，但目前仍然未能解决理论面临的各种问题。

引力问题与这四大理论都相关。

如果一套引力理论是完善的，那么它至少应该满足以下条件。

（1）解释引力质量与惯性质量等效的根本原因。

广义相对论的引力理论只是运用了这一结果，但未指出原因。

（2）揭示引力的作用机制及其本质，完善引力的性质。

解决与万有引力对称的斥力是否存在，在什么条件下存在的问题。

（3）解决力的统一问题。

（4）解决量子引力理论的建立问题。

（5）解决暗物质引力问题。

（6）协调各个引力理论，解决理论之间的相融性、兼容性问题。

（7）获得并通过实验的检验。

显然，目前还没有任何一套理论能全部解决引力的各种问题并获得实验的肯定。

引力问题仍然是物理学的首要问题。

引力问题的核心其实是引力的作用机制问题、引力的本质问题。

如果发现了引力的作用机制、发掘了引力的本质，那么引力的相关问题应该迎刃而解。

探寻万有引力的作用机制、物理本质，探寻作用力的统一，全面而系统地解决引力问题，正是本文的写作目标。

既然现有理论不能解决引力的全部问题，所以本文并不从现有理论出发去逐一解决各个问题；而是另辟蹊径，根据各种相互作用现象探寻相互作用的共同规律。

二．相互作用中的特殊现象

相互作用中表现出来的一些特殊现象无法用现有的理论得到圆满的解释。

这些问题是否与力的作用机制或本质相关呢？

相互作用理论必须解决这些问题。

1.机械振动中的输运现象

在薄板上任意放置一些米粒或小豆子，将偏心马达振动源靠紧薄板，通电运转时，颗粒物体在振动作用下向振动源集中或围绕振动源作圆周运动。

输运机械正是根据这种现象而制成的设备。

这说明振动源对颗粒物体产生了某种作用。

该作用是向心的，可以视为是引力而不是排斥力。

这种引力具有某种条件下的共性吗？

2.磁力的选择性

磁力与万有引力、库仑力都不同，磁体仅对铁磁性材料产生作用力，而对非铁磁性材料无作用力，表现出了显著的选择性。

这是为何呢？

是否每种力都有类似的选择性？

3.茶叶佯谬

搅动茶杯中的茶水，茶叶也旋转。

按照转动物体受到离心惯性力的作用，茶叶应该向四周分散；但茶叶在多数情况下是向中间靠拢。

这就是茶叶佯谬。

根据茶叶的向心运动说明，流体介质对茶叶产生了某种向心作用。

这种向心作用是如何产生的？

产生这种作用的条件是什么？

这种作用具有普遍性吗？

4.静电作用中的反常现象

当摩擦带静电物体靠近并极化一个不带电也不导电的轻质小颗粒物时，二者接触后表现出反常吸引现象；当二者分开后再次靠近但不接触时才表现出排斥现象。

如果仅仅是因为同种电荷的排斥，二者接触后就不可能表现出吸引现象。

是否有一种更为强大的近距离吸引作用存在？

这种吸引力的作用机制如何？

5.磁体断开后的南北极问题

按照电磁理论，条形磁体沿南北极的中间断开后，其断裂端应该是相互吸引的，但现实中的强磁体断开后却是相互排斥的。

通电螺线管断开后并分别按照原有电流方向通电，其断裂端才是相互吸引的。

形成这种差异的原因是什么？

这是否意味着强磁体与通电螺线管的磁场结构不同？

三．能量波的作用规律

万有引力、库仑力这二者都有一个共同点，都是由能量波产生的。

由于其作用距离相对较远，习惯上把这类作用力称之为“远程力”。

这二者的计算公式在形式上是一致的，意味着它们有着相似的作用机制。

这一机制是什么呢？

根据机械振动导致颗粒物体向着振源运动或者围绕振源运动的现象，可以认为这是机械波对颗粒物产生了某种作用导致的。

根据琴弦的共振现象，可以认为有共振才有作用力的产生，没有共振就没有作用力。

由此得出能量波的共振作用规律。

1.能量波的共振作用规律

能量波的共振作用规律：

在介质中振动的振子通过介质向外辐射能量波。

处在此辐射范围中的振子，如果在能量波的作用下共振，则共振振子将受到作用力，其大小正比于辐射源的辐射能力、共振方的接受能力，还正比于辐射波在振子处的强度分布率、以及多普勒效应下的接收率。

该规律比原规律多了共振这一作用机制，还增加了多普勒效应对作用的影响，并涵盖了能量波衰减对作用的影响。

该规律适用于所有能量波对物体的作用；对能计算场强的相互作用具有实际应用价值。

2.作用的性质

（1）机械波、电磁波在相互作用中平等，都可产生作用力。

（2）能量波是纵波时，作用力为振荡力；纵波的波密相位到达振子处时产生斥力，波疏相位到达振子处时产生引力。

能量波是横波时，作用力也表现出引力、斥力；不同性质的波产生不同性质的力。

（3）共振条件改变，力的大小也随之改变。

（4）满足条件的两振子都辐射能量波，振子之间的作用才是相互的；如果只有一方辐射波，力的作用是单向的。

牛顿第三定律中的作用力与反作用力只适用于物质之间的碰撞作用，不适用于物质通过能量波对物质的作用。

3.能量波的传播、辐射与吸收

（1）能量波的传播速度可以视为是作用的传递速度，瞬时作用不存在。

（2）能量波传播距离的远近决定作用距离的远近，超距作用不存在。

（3）振子辐射能量波以后，其势能减弱振动能力降低；共振振子接受波的能量后共振，其势能增加，振动加强。

（4）场强是辐射波在空间上分布强度的描述。

（5）辐射波在传播过程中有两种衰减：

一种衰减是空间分布衰减，例如引力波以的比例衰减。

另一种衰减是波在传播介质中的能量耗散衰减。

（6）某些情况下，辐射方的辐射波在空间上的分布可能会存在方向性；接受方对辐射波的频率、相位等可能存在筛选现象。

筛选的结果就是共振。

这种筛选性、力的作用结果可能导致有序化的结果，使熵减小。

在波的传播过程中，熵趋向于增加；在波的作用过程或者作用后的结果中，熵有可能减小。

“热寂说”只看到了现象的前部分。

这是宇宙在某些方面表现出有序性的原因，也是宇宙中能进化出智慧生物的重要原因之一。

4.多普勒效应对作用的影响

（1）对于相对于传播介质静止的静态振子，在不考虑波的衰减等情况下，其万有引力、库仑力的计算方式可以简化为万有引力公式、库仑公式。

（2）对于相对于传播介质运动的动态振子，应考虑多普勒效应的影响。

引力公式、库仑公式还需要增加一项多普勒效应因子，由于电磁波能量与频率成正比，该因子就是多普勒效应公式的频率因子。

计算多普勒效应时，应将参考系建立在传播介质上。

（3）根据地球的公转与自转可以预见，电磁作用、电磁现象将表现出年差、日差、方向差现象。

（4）电子在回旋加速器中，随着电子速度的提高，多普勒效应就越来越明显，其加速效果就越来越微弱。

这就解决了惯性质量趋近于光速时，狭义相对论中的运动质量趋近于无穷大的问题。

根据以上分析，原万有引力公式、原库仑力公式都需要补充两个变量，分别为与。

其中为能量传播衰减系数；为多普勒效应下的接收率，，其中c为能量波相对于介质的速度；v为观测者相对于介质的运动速度；向着波源时，v前的运算符合取正，背离波源时取负。

u为波源相对于介质的运动速度；向着观测者时，取负；背离观测者时取正。

该公式在介质参考系中成立。

四．万有引力的作用机制

牛顿的引力理论未能给出引力的作用机制。

广义相对论的引力理论未能指出惯性质量与引力质量等效的根本原因；也未能指出对称斥力是否存在；对于暗物质引力问题也束手无策。

万有引力究竟是怎么产生的，其作用机制如何？

引力质量与惯性质量为何等效？

与万有引力对称的斥力是否存在？

1.横波与引力

根据机械振动源对颗粒物体产生作用的现象，本文认为机械横波、电磁横波都产生引力。

如何证明机械横波、电磁横波都产生引力呢？

机械振动源对颗粒物体产生向心作用，已经是机械横波产生引力的证明。

电磁横波产生引力的验证实验：

用卡文迪许扭秤，静止平衡后，分别用发散的红外线束、发散的可见光束、平直的激光束在垂直于摆臂的方向上照射扭秤某一边的小球，如果扭秤向着光源扭转，则证明了该光束对小球产生了引力。

分别用收敛的红外线束、收敛的可见光束在垂直于摆臂的方向上照射扭秤某一边的小球，如果小球背离光源，则证明了该光束对小球产生了斥力。

注意，发热的光源应远离小球，以免热气流影响小球的偏转。

本文预言，发散的红外线束、发散的可见光束都将导致扭秤向着光源偏转；收敛的红外线束将导致小球远离光源。

这是因为红外线横波产生引力、可见光既产生横波引力也产生库仑引力、收敛的红外线束产生斥力的原因。

在收敛的可见光束照射下，小球的偏转方向将由横波产生的斥力、库伦引力共同决定。

在平直的激光束照射下，小球的偏转方向将由横波产生的引力、光压共同决定。

如果实验得到验证，这就证明了发散横波产生引力，收敛横波产生斥力。

2.万有引力的作用机制

横波是如何产生引力的呢？

对于弹性连接的两个近距离粒子形成一个质量系统。

有一横波的波源处于BA的延长线上，横波传播到粒子A处使粒子A共振。

横波传播到粒子B处，使B也共振；由于横波能量减弱，其共振强度低于粒子A。

这看上去就形成了以粒子B为中心，粒子A为振子的一个摆。

此