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引力场是暗能量和星体相互作用的产物。引力场中某一点的引力与暗能量的虚拟质量和星体的质量的乘积成正比,与该点到旋转中心的距离的平方成反比。

简介

任一物体在空间任一点的引力影响用一个表示该
点引力‘强度’的数来代表的一种观念。严格讲,一个物体的引力场延伸到整个宇宙,但实际上它的影响只在它的近邻区域才是显著的(尽管一个类星体星系的‘近邻区域’可能延伸数百万秒差距)。
场论是詹姆斯·克拉克·麦克斯韦在19世纪最先提出来描述电磁现象的。20世纪初阿尔伯特·爱因斯坦发展了他的引力场论(即广义相对论)。这两大场论的重要特点都是用一组场方程式描述场的性质,而这些方程式既确定了场在任一点的数值,又表明场的数值从一点到下一点的变化是连续的。
在场论提出前,物理学家把粒子的相互作用看成是某种东西越过粒子之间的距离而直接作用于粒子——即所谓的超距作用。但场论则认为,作用都是局部现象,每个粒子在其自身所在地点与场发生相互作用;尽管场的整体结构依赖于全体粒子的性质和分布,场却能与每个粒子发生作用。按照广义相对论的说法,引力场的四维黎曼时空度规依赖于物质的密度分布和四维速度(能量——动量张量)。
另见马赫原理

动力

科学家们一再通过各种的观测和计算证实,暗能量在宇宙中占主导地位,约占73%,暗物质占近23%,我们所熟悉的物质仅约占4%。所以宇宙的运动不是由我们所熟悉的物质来推动的,而是由暗能量来推动的。太阳系和银河系的运动都是旋涡型的,所以,暗能量必定以一种旋涡运动的形式存在,以便推动它们的这种运动。结果,在暗能量运动的范围内就会形成一种旋涡场,我们称之为暗能量旋涡场,简称为旋涡场。
旋涡场存在如下三种状态:膨胀、收缩和平衡。当太阳系旋涡场处于膨胀状态时,所有的行星都会远离太阳而去。当太阳系旋涡场处于收缩状态时,所有的行星都会向太阳靠近。当太阳系旋涡场处于平衡状态时,行星绕太阳运动的状态就会保持不变。就这情况来看,太阳系旋涡场处于平衡状态。在这种状态下,太阳系的暗能量将全部转化为太阳和行星运动的动能。换言之,太阳系的暗能量和太阳系物质运动的总动能是相等的。以En来表示太阳系的暗能量,以Ep来表示太阳系物质运动的总动能,则En=Ep。

引力

引力简介

既然太阳系的运动是由暗能量来推动的,那么
,当暗能量为零时,太阳系将失去运动的动力,它将会象一盘散沙,而不会连结成一个整体。所有的行星都不会绕太阳运动。在这种情况下,将不会存在太阳的引力,即太阳与行星之间不存在引力。所以,太阳的引力是由暗能量和太阳的质量共同产生的。由于暗能量总是以一种动能的形式出现,所以,可以用一条动能的公式来代表暗能量:En=MnVn2/2。该公式中,Vn代表暗能量的平均速度,Mn代表暗能量的虚拟质量。经此简化,就可以认为,太阳的引力是由虚拟质量Mn和太阳的质量共同产生的。
Vn与太阳系中暗能量的分布有关,它等于4293.40米/秒。由于太阳系旋涡场处于平衡状态,所以,En=Ep1=1640.189×108×M0焦耳,公式中,Ep1代表太阳系运动的总动能,M0代表地球的质量。详情请看“暗能量的衰退”。把数据代入动能公式,可求得太阳系中暗能量的虚拟质量:
Mn=2En/Vn2=2×1640.189×108×M0/(4293.40)2=17796×M0
计算结果表明,太阳系中暗能量的虚拟质量是地球的17796倍。而太阳的质量却是地球的133769倍。

引力方程

下面让我们来建立太阳系引力场方程。用R来表示太阳系引力场中任何一点到太阳系中心的距离,用M来表示太阳的质量,用Mn代表太阳系中暗能量的虚拟质量。用F来表示太阳系引力场的引力。则可以得到如下公式:
F=G1MnM/R2=G3/R2 …………(1)
G3=G1MnM
公式(1)中,G1是引力场的引力常数,它与万有引力常数G的值不相同。公式(1)的意思是:太阳系引力场中某一点的引力与虚拟物质的质量Mn和太阳的质量Mp的乘积成正比,与该点到太阳系中心的距离R的平方成反比。在太阳系引力场,G1、Mn、M三者都是恒定值,G3也是一个恒定值。但对于不同的引力场,G3值是不同的。所以,公式(1)实际上就是关于引力F和距离R的关系方程式,称之为引力场方程。相应地,我们称G3为引力场方程的常数。
引力场中的引力与物体的质量无关。这个道理很明显,因为引力场不是由这个物体产生的。例如,在离地面100米的A点处,不管A点处是否有物体,它都存在地球引力场的引力,而且A点处的引力值是不变的。A点处的引力并不因为物体的不存在而消失。只要地球不消失,地球引力场就会永远存在。
当物体在旋涡场内运动时,物体的质量相对于星体来说要小到忽略不计。如果物体的质量很大,它的运动对旋涡场的动力平衡产生很大的影响,那么,旋涡场就会发生收缩或膨胀。在这种条件下,虚拟质量Mn和引力F都会发生变化,公式(1)不适用。
可以做一个实验来检验公式(1)的正确性。实验方法如下:在真空状态下,两个质量不同的物体处于同一高度,让它们自由落下地面。如果它们同时到达地面,那么,就可证明自由落体到达地面所需的时间只与引力场有关,而与物体的质量无关。同时,它也证明了星体引力场的引力与物体的质量无关。
很显然,实验的结果是支持上述理论的,即支持旋涡场理论,也支持着万有引力的理论

重力

物体的重力是在引力场的作用下才产生的。没有引力场,物体就不存在重力。所以,重力不是物体本身的属性,但它也不是引力场本身的属性。物体本身不会产生重力,引力场本身也不会产生重力。物体的重力是引力场中和物体的质量共同作用的产物。万有引力理论实际上把重力和引力等同了起来,它把物体的质量也当做了产生引力场的主要因素,从而分不清楚什么是引力,什么是重力。换言之,它无法解释物体的重力现象。可以用如下公式来计算物体的重力:
P=G2mF …………(2)
公式(2)中,P代表物体的重力,m代表物体的质量,F代表物体在旋涡场中所处的体置的引力,G2是一个重力常数。
公式(2)的意思是:物体的重力与物体的质量和引力场的引力的乘积成正比。
重力方程
引力G1和重力G2
地球绕太阳运动的平均速度用V1来表示,它的平均轨道半径用R1来表示。则有V1=29790米/秒,R1=1.49597870 × 1011 米,地球的质量为M0。根据地球绕太阳运动的向心力等于它的离心力的原则,可得如下公式:
G1G2M0MnM/R2=M0V12/R1
R1V12 1.49597870 ×1011×(29790)21 2.209146×1010
G1G2=———=————————————=———————
MnM (17796M0)×(337691M0) M0×M0
地球的质量M0=589×1024kg,代入上式,计算后得:
G1G2=6.36786×10-38…………(4)
引力F的单位为kg/m2,它的意思是引力场中的引力是按高度的平方来递减的。引力单位中不能有时间的单位,因为引力场中的引力与时间无关。G1的单位是kg-1,G2的单位是m3kg-1s-2。
把重力P=mg代入公式(3)后得:
G2=F/g …………(5)
引力场中的引力是一个相对概念,不是一个绝对概念。我们应该定出一种衡量引力的标准。这个标准可以按如下方法来定义:把太阳表面的引力定为274kg/m2,以此作为衡量引力场中的引力标准。太阳表面的重力加速度为274米/秒^2。根据这个标准以及公式(5),可得重力常数G2=1m3kg-1s-2。把它代入公式(4)后得:
G1=6.36786 ×10-38kg-1

向心力

以太阳系为例来说明行星的向心力。太阳系引力场中的引力可按照公式(1)来计算。行星在太阳系引力场中的重力P可按公式(2)来计算。把公式(1)代入公式(2),可得如下公式:
P=G2mF=G1G2mMnM/R2 …………(3)
在太阳系引力场中,行星重力的方向是指向太阳的,所以,行星的重力又可以称为行星绕太阳运动向心力。所以,公式(3)就是计算行星绕太阳运动的向心力公式。

万有引力

科学家们可以用万有引力公式来计算地球绕太阳运动的向心力,其计算结果用F0来表示。也可以用上述公式(3)来计算地球绕太阳运动的向心力,其计算结果用P0来表示。通过比较会发现,F0=P0。为什么两种不同的理论会有相同的结果?原因很简单:理论上的不完善往往可以用公式中的常数来修正。因为这种常数是科学家们通过大量实验和计算得出来的结果,是正确的。
在同一个引力场中,如在太阳系引力场中,万有引力常数G是一个恒定值。但在不同的引力场中,G值是不相同的。当暗能量发生变化时,G值也会发生变化。
结论:公式是对的并不等于它的理论是完全对的。

化合引力

在原子组合成分子的过程中,两个或多个原子核引力场(图46)相互吸引,首先克服原子外围负电子间的库仑斥力,使原子紧密的粘合在一起,分子中原子都是非球形的,象被压扁了似的(图2),这是一种强大吸引力,传统理论已无法给出正确的回答,实际这就是原子核引力场,它们在彼此靠近中形成“化合引力场”。化合引力场实质上只是多个原子核引力场(图46)的相互作用,原子核引力场、化合引力场是离子键、共价键金属键色散力、氢键的主要成分。
金属键最能说明强大“原子核引力场”的存在。金属原子结构的特征是最外层价电子数目少(通常1-2个),而且价电子与原子核间的结合力很弱,极易脱离原子核成为自由电子,金属原子失去价电子后成为正离子。在金属晶体中大部分都是正离子,其余都是中性原子,这些正离子之间的库仑静电排斥力(M)远远大于正离子对自由电子的库仑静电吸引力(K)(参见图1及表1,在§1.2中),因为原子核与自由电子(原来的价电子)的结合力很弱,而且金属原子外围有着很多负电子,因此金属原子间的库仑静电排斥力是很大的,按照传统理论推演,金属晶体本应该是最不坚固的,或者根本不能使两个金属正离子靠近,金属晶体根本无法存在。而实际上恰恰相反,金属键结合力最强,组合成的金属非常坚固,这是为什么?笔者指出,这是因为金属原子的原子核引力场强,组合成的“化合引力场”也最强,表现为金属键的结合力强。在金属晶体中,是金属原子的“原子核引力场”的引力与原子外围的众多负电子之间的库仑静电斥力形成平衡。当金属原子相互靠近,形成“化合引力场”,由于金属原子最外层的价电子极易受到其它金属原子的原子核引力场的吸引,因此这些“价电子”极易成为“共享电子”,就象有机分子的“共享电子”。
离子键的特点是没有方向性和饱和性,那么与此有关的传统理论就存在很大漏洞。Na、Cl都是电中性的,Na+和Cl-组合后必然是电中性的,那么在NaCl晶体中,每个Na+离子就不可能用库仑静电吸引力吸引着6个Cl-离子,同样每个Cl-离子也不可能用库仑静电吸引力吸引着6个Na+离子,这显然与事实不符,因此其中必然还有一种未知的强大吸引力,那就是原子核引力场。传统理论将正离子与负离子之间库仑静电吸引力描绘得很强,其实正离子的“正电”之源在原子核,它对负离子外围的负电子的库仑吸引力(K)远远小于正、负离子外围的负电子之间的库仑斥力(M),因为后两者距离近,且正、负电荷同量级,因此用“库仑静电力”根本无法使正、负离子结合在一起。
离子键的本质:金属原子之所以容易形成正离子,是因为金属原子的原子核引力场强,束缚了大量的负电子,而使外围的负电子间存在较强库仑静电斥力,加之当中有大量负电子阻挡,使原子核引力场输出的引力子对最外围的负电子的束缚力降低,在负电子间库仑斥力作用下,金属原子最外围的负电子较易脱离原子核引力场,形成正离子,与太阳引力场对外围行星的束缚力低的情况相似。在离子型化合物中非金属原子的情况恰恰相反,非金属原子的原子核引力场相对弱,外围的负电子少,负电子间的库仑静电斥力也相对小,非金属原子的原子核引力场较易吸引一个额外的负电子,形成负离子。由于正离子的引力场强,能与负离子形成较强的“化合引力场”,因此离子型化合物一般都是固体。这其中当然也有过去认为的正负离子库仑静电吸引力的作用,但绝不是主要作用,因为正负离子的库仑吸引力还远不及正反离子间最外围的负电子间库仑斥力,因为后两者距离近。
共价键的本质:两个原子(A、B)在彼此原子核引力场的吸引下靠近,当下列吸引力与斥力形成平衡,即成键,吸引力:A(B)原子核引力场对B(A)原子核与B(A)负电子的引力,A(B)原子核对B(A)负电子的库仑吸引力;斥力:A负电子与B负电子的库仑斥力,A原子核与B原子核之间的库仑斥力。如两个氢原子互相靠近时,氢原子核引力场之间的引力克服负电子间的库仑斥力,当它们渐渐靠近直到两电子的波函数发生叠加,两电子由原来各从属于一个质子变成两个质子所共有,成为一个氢分子。两个质子组合成的“化合引力场”束缚着两个电子。
有机分子中一般都具有自旋相反的成对电子,这些负电子都有相同的左右引力场和左右反引力场,之所以看上去自旋相反,是因原子在组合成分子的过程中,原子核引力场中的引力子运行路线有所改变,形成“化合引力场”,在这种引力场的作用下,其中一个负电子被倒置,就象两个人分别处于直立态和倒立态。
在分子中有一种规律,即大质量的原子居于分子的核心(图47,48,49,50,51),如血红蛋白,原儿茶酸根3,4—双加氧酶,细菌核苷酸还原酶的R2蛋白质中都是以铁原子为核心,这是为什么?这是传统理论无法解释的。笔者提出,这是因为铁原子的引力场强,能束缚较多轻原子在它周围,如铁等重原子引力场能束缚15-20个原子直径范围内的原子。铅、铊、汞等重原子之所以对生物体有害,是它们的引力场过强,使周围分子的主链断裂,如汞离子对硫醇类化合物具有较大的亲和性,这种相互作用以及伴随所形成化合物的稳定性,使得许多蛋白质和酶结构中的必需硫醇类失去活性。
分子间作用力可分色散力静电力诱导力三种,其中色散力是其中主要成分,它存在于所有的分子之间,是一种吸引力,没有方向性和饱和性,作用范围约几百pm,属于长程作用力。色散力就是原子核引力场或化合引力场形成的。分子间相距较远时,主要表现为引力(万有引力),而当分子靠近时,就会出现排斥力,这是一种短程力,正是负电子间的库仑静电斥力。

引力强度

根据万有引力定律(平方反比定律),引力场强度是描述引力场的性质的基本物理量,是个矢量。它与电场强度完全等效。
在引力场中某观察点的引力场强度E,等于置于该点的静止质点m所受的引力力F与质量m的比。
引力场强度的单位应是牛(顿)每千克。在国际单位制中,符号为N/kg。如果1kg的质点在引力场中的某点受到的万有引力是1N,这点的引力场强度就是1N/kg。如果拿地球表面为研究对象,它的引力场强度则为g,即重力加速度大小。但是,引力场强度并不等于加速度。
广义相对论中,引力场被描述为因质量而弯曲的时空,因此引力场的“强度”可以用方程左边的度规张量描述。度规张量唯一确定了时空的几何性质。对于闵可夫斯基时空(没有引力的时空,即狭义相对论研究的四维时空),度规g(11)=-c^2, g(22)= g(33)=g(44)=1,其余g(ij)=0。
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- 来自原声例句
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