在大引力場條件下,慣性運動物體是否沿著直線方向運動呢?7-1

在大引力場條件下,慣性運動物體是否沿著直線方向運動呢?

基於相對論,這個問題的答案很明確:這種條件下,慣性運動的物體並不沿著直線運動,而是一種特殊的曲線方式運動。原因很簡單,大引力場的影響作用。

那麼是否牛頓的慣性定律出現了問題呢?並不是,慣性定律也是有前提條件的--基於“假設沒有任何外力施加或所施加的外力之和為零”這種條件。

如果我們把引力當作一種力

,這實際相當於對運動物體施加了外力,那麼改變運動狀態也就正常了。

但是讀者請留神,“

如果我們把引力當作一種力

”這句話的這個前提條件是不成立的。牛頓不承認引力是一種力,認為引力是一種區別於力的特定的慣性力;愛因斯坦也不承認引力是一種力,他認為引力是一種時空彎曲效應的表現。

即然引力不是力,僅僅是一種效應,那麼為何在大引力場條件下,慣性運動物體改變了運動方向呢?

另一種解釋:引力等於離心力,離心力也不是力,這樣相當於達到力的效應的平衡,也就是沒有外力,所以運動物體保持原運動方式。那麼原運動是彎曲的,會如何?基於相對論已經明確的推論,這會推匯出運動物體將保持彎曲運動的特徵。那麼,牛頓的慣性定律錯了嗎?

基於相對論,這種彎曲並不是簡單的慣性彎曲,而是特殊的彎曲曲線。牛頓的慣性定律解釋不了這種無外力,但是有影響效應的慣性運動物體的運動問題。

那麼,基於以上論述,出一道語文題:

以上的論述表達哪裡出現問題了?有沒有邏輯問題呢?問題在哪?

物理是基於數理方法的,而數理的一部分是“理”,屬於語文範疇,所以用物理表達出語文題,這並沒有問題。

以上的論述與邏輯部分,都是成立的。讀者可以找其中是否有毛病。筆者尚未發現語文問題,那麼就是牛頓的慣性定律出了問題。

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牛頓慣性定律的廣義化

牛頓第一運動定律(Newton‘s first law of motion)表明,除非有外力施加,物體的運動速度不會改變。根據這定律,假設沒有任何外力施加或所施加的外力之和為零,則運動中物體總保持勻速直線運動狀態,靜止物體總保持靜止狀態。物體所顯示出的維持運動狀態不變的這性質稱為慣性。所以,這定律又稱為慣性定律。

基於在大引力場條件下的慣性物體運動的特徵,慣性定律實際也是要補充的:

在大引力場這個條件的作用下,

慣性運動物體將保持角速度方向的運動。

這是在大引力場條件下的廣義慣性定律的結果。這,即是基於相對論的推理,也是基於現象的統計分析總結。那麼,傳統的牛頓慣性定律,實際是無大引力場效應條件下的簡化解。

筆者將這個論點稱為

廣義慣性定律

。因為物理書中沒有這種表達,外國人也沒有這種表達。那是否就意味著筆者錯了呢?不要著急,待物理驗證吧。這是物理學家們的事情,筆者僅僅研究數理。或者可以幫物理學家創造數理假說。西方通常稱這類東西叫理論物理假說。(暗爽,有他們忙活的了。)

這個廣義慣性定律理論物理假說,由筆者首次提出,並命名。有現在天文學觀察和現代太空實踐的事實真相支撐,還有牛頓的引力和愛因斯坦的相對論的理論支撐。想證偽,有的忙活了。

天文學觀察證據:基於銀河系引力中心的存在,銀河系旋臂上的星系、星體保持角速度方向執行。當然,這裡沒有提速度的大小(因為涉及類似近日點、遠日點一樣的引力影響速度的問題),而且不考慮微小的宇宙塵埃的阻力影響。沒有外力推動情況下的星系、星體的運動,星系、星體基於慣性保持運動。

現代天文實踐證據:火箭發射衛星,到達目標高度之前,就不再提供動力。利用慣性,衛星並不是垂直地球飛走,而是在一定的線速度前提下,在引力場效應的影響下,將線速度變為角速度,從而變成圍繞地球旋轉。

牛頓引力和愛因斯坦相對論的理論支撐:這方面就不用解釋了,物理書中有,物理學家也很明白,否則衛星就跑偏了。

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重新廣義化慣性定律的原因

一、引力的物理本質暫時並未發現

由於引力很特殊,牛頓就知道它並不是通常所說的力;而愛因斯坦將其解釋為時空彎曲的效應。

也就是引力的物理本質,現在並不清楚。而且,引力子並未被證實,這使這個問題變得複雜。我們現在僅僅搞定了引力的計算以及這種效應的解讀表達以及應用的問題。引力怎麼來的,其物理本質,現在通常依然是基於愛因斯坦的時空彎曲效應的解讀。但是,他解讀的實際是彎曲時空效應相關的內容,並不是引力的物理本質。如果存在引力子,這事情也就明朗了;但是,引力子並未存在!

解釋清楚這個語文邏輯很麻煩,我們可以看看聲音這個物理現象。

聲音是存在的,否則我們聽不到聲音。基於對聲音效應的數學擬合,產生了聲波這種物理解讀方法。聲波這種擬合數學方法,很好地解讀了聲音的各種現象,如傳播速度、共振、聲障等聲音現象。但是聲波存在嗎?並沒有聲波子這種粒子沿著聲波來傳遞聲音。那麼聲波僅僅是對聲音有效的數學擬合方法,並不是聲音的物理本質。因此,聲音的物理本質採用了一套另外的解讀方式:聲音是聲源的震動透過介質傳播的現象。這才是聲音的物理本質!而聲波僅僅是解釋、計算這種聲音現象的數學擬合方法,解決了聲音效應的計算和現象的解讀問題,我們通常稱這種聲音的物理性質,而不是聲音的物理本質。

牛頓的引力和相對論時空彎曲實際都是對引力現象或者說引力效應、時空彎曲效應現象的數學擬合方法,就如聲波。這是引力的物理性質。如果不存在引力子,引力或者時空彎曲的物理本質必須用另外一種本質性的原因來解讀,就像“聲音是聲源的震動透過介質傳播的現象。”而引力或者時空效應,暫時並沒有這種本質性的物理解讀。我們雖然可以利用引力和時空效應了,這相當於使用聲波這種數學擬合方法一樣,解決了引力的物理性質問題,但是引力的物理本質至今依然還在探索。

愛因斯坦也並未解決引力的物理本質問題。僅僅是他的方法比牛頓的方法在數學擬合上增加了一個影響因素(維度),才導致他的方法在計算上更精確一些,解讀上能夠解讀更多的一些引力效應的現象。

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二、引力效應、彎曲時空效應等效於力的效應

雖然引力不是力,但是其影響效應存在,且影響效應等效於力的作用。我們可以用力的方式來描述、計算它,但是它並不是力。

彎曲時空是虛數擬合意義的系統,並不可觀測性的存在,但是我們可以透過它對實際存在的物質的影響效應來間接證明它的影響。這種效應也是以力的效應方式來表達、計算。

三、如果廣義的慣性定律成立,將影響我們對總時空星系的認識,重新解讀哈勃所說的紅移現象,重新構建總時空。

在大引力場條件下,傳統物理定論的升級問題

相對論之後,一些未考慮引力場效應的傳統物理理論被直接應用到相對論的應用範疇,這造成了一定的解讀錯誤。

我們既不能簡單的將無相對的大引力場作用條件下的物理定律隨便、簡單、直接的擴充套件、泛化應用到有大引力場的條件之下,這可能會導致錯誤解讀;

例如對在大引力場條件下的大級別星系整體的未來的運動方向的思考,是沿著現在的線速度方向運動,還是沿著角速度的方向螺旋運動呢?

現在的天文學、宇宙學通常是按線速度方向考慮,結果就是遠方的大星系的紅移運動居然超光速了。西方的物理學家們並沒有深入探討這種計算方式的物理問題,沿著哈勃的思路繼續思考,給哈勃的思路打補丁,試圖用數理解讀方法為這種超光速運動現象找到理由。這樣的解讀,基於相對論的同時又置相對論的光速藩籬於不顧。這樣也就引出暗物質、暗能量的數理解釋方案。可是,至今並沒人能夠能夠給什麼是暗物質、暗能量下準確的定義,也就從來沒有驗證過這兩樣東西。天文學竟然也是如此尷尬。

相對論在升級牛頓的引力計算方法的同時,在計算方面,僅僅是解決了牛頓的引力計算誤差的問題。並不會出現這麼大數量級別的理論漏洞。如果一種時空現象都需要這麼大數量級別概念為相對論打理論漏洞的補丁,那麼實際上相當於推翻相對論了。

這樣的數理矛盾為什麼不考慮呢?筆者基於數理方式,用螺旋總時空可以輕易解決上述這種數理問題。

遠方星系運動是基於角速度方向的,不可能超光速!

而螺旋總時空是基於相對論的推導結果。這樣推導的結果就是,沒有必要給相對論打這麼大的理論補丁,在總時空中無需暗物質、暗能量這種概念。

因為基於廣義的慣性定律,

遠方的星系是沿著角速度的方向執行,

而非線速度方向。當然,筆者思考這種數理的時候,是基於天文學的觀測現象,之後才推匯出廣義慣性定律的性質。

這是基於數理邏輯的推導,假設相對論是正確的,不補充其他理論概念,是否可以解釋現在的天文觀察現象。結果是,可以正常解釋。那麼數理推論的另一方面就是:基於暗物質、暗能量概念的西方的一些物理學家和筆者肯定會有一方是錯誤的。

好在西方近幾十年依然有一派物理理論家,堅持使用牛頓和愛因斯坦的引力解讀方式,試圖解決這種基於觀測現象“似乎超出”理論解讀範圍的問題,僅僅是幾十年來並未找到數理解決方案而已。筆者是幫這一派試圖找到數理答案。不免驚出一身冷汗,差點就被民科了。那麼假設、如果、或者西方沒有這麼一派物理理論家呢?是否就不該談這個問題呢……

也不該將大引力場下的定律泛化到相對引力場效應可以忽略的場合,即便不考慮這會導致計算和應用很麻煩,也甚至會導致錯誤解讀。

基於我們通常生活的場景,傳統物理是普遍性意義的,可以解釋通常的普遍現象;而大引力場條件下的理論是特殊意義的,用來解決、解釋特殊現象,例如發射衛星、洲際導彈、一些特殊的軍事科技等;

而基於星系、總時空級別的情況下,大引力場條件下的理論是普遍性的;而傳統物理的一些理論不再適用或者需要修正。

基於適用場合、使用場合考慮普遍性與特殊性以及物理定律的適用性,這是有必要的。現在天文學、宇宙學出現的一個問題就是,在大引力場條件下,直接使用傳統的物理定律,這可能會存在問題。解釋星系紅移現象居然推論出遠方星系的運動速度超過光速,這就是問題之一。

而在數理文化方面,基於普遍性,基於傳統物理可以解決的現象,卻被無聊地、不適用地使用大引力場條件下的理論,以致成為數理玄學或者數理迷信。

下文繼續連載

《在大引力場條件下形成螺旋結構的動力來源7-2》以及遠方星系如果沿角速度方向執行與線速度方向執行導致的推論差別。

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