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引力是什么?引力是如何传播的?引力是如何作用于其它物体的?

时间:2011-01-05 19:41:26  来源:  作者:

引力是所有理论物理体系都不能回避的一个问题,下面我针对引力问题在谈谈我的一些观点。

我所认为的“引力”——①对几种引力观点的批评

引力是什么?引力是如何传播的?引力是如何作用于其它物体的?

在牛顿的引力思想中,他认为一个物体不论是什么组成的,它总能吸引别的物体,也总能被别的物体所吸引。牛顿的引力定量方程告诉我们:两个物体间的引力正比于物体质量的乘积,反比于物体间距离的平方。这个“引力定律”与事实的相符令人无可置疑,因为通过这个定律,我们证实了许多物体的运动轨迹和空间位置。

但是,爱因斯坦根据任何事物的运动不可能超过光速的论断,对牛顿的引力思想提出了质疑。因为在牛顿的“引力定律”里,引力和时间是没有关系的。那么,假设太阳发生爆炸,它的原有质量不存在了,根据定律它对地球的原有引力就应在同一时刻改变。但是,爱因斯坦认为,根据太阳光要在8分钟才能到达地球,而引力的传递速度又不能超过光速,那么我们地球所受到的引力改变,即不应小于8分钟。就算是等与8分钟,这也和牛顿的“定律”存在矛盾。

于是,爱因斯坦从时间和空间的角度提出,引力就是空间和时间的弯曲。什么意思呢?

爱因斯坦假设了一个“平直空间”模型,就像我们睡的“席梦思”床垫。当一个存在质量的物体落在了这个“平直空间”上时,就像我们躺在了“席梦思”床垫上一样。就会使“平直空间”的“膜”在“质量”的作用下出现空间结构的弯曲,就像我们的身体将“席梦思”床垫压出一个“坑”来那样。

太阳这个大质量的天体,将它所处“平直空间”的“膜”压出一个“坑”后,就在它的一定范围内形成了一个“引力场”,在这个“引力场”范围内的一切物体就会产生一个方向指向太阳的“滚动作用力”,这就是“引力”的产生原由。就像当我们将“床垫”压出一个坑以后,在“坑”的一定范围里置放一个小球,这个小球就会自动滚向我们身体一样。

由于在爱因斯坦眼里,空间的弯曲,就是时间的弯曲,所以,在太阳爆炸8分钟以后,地球上的我们才知道太阳熄灭了,而在这同一时刻我们也才能感到太阳引力的消失。也就是说:引力的扰动是和光同步的,它不会超过光速。

爱因斯坦的模型,问题出在它是“二维”的,因为我们观察和测量到引力的空间是“三维”的。虽然爱因斯坦也对“三维”状态下的这种“空间弯曲”给出了一个解释,但是,它却解释不了为什么地球会和其他行星一起恰巧出现在三维中的同一个平面上,而不单另在这个面的垂面上。

量子力学则给我们描述了“引力”的另一种模型:空间越小,引力场起伏越大。惠勒以“量子泡沫”来描述超维空间里的“时空卷曲”。在这个模型里,“引力”失去了方向,处于一种“混沌”的状态,这是量子力学的“不确定性原理”告诉我们的。那么,“引力”又是如何从这种微观的“混沌”状态,过渡到宏观的“向心”状态的呢?量子力学没告诉我们。

“弦理论”对引力的处理就显得简单多了,持这种理论的物理学家们干脆将量子力学里所主张的“引力子”拿来,给出一个论断:哪里出现引力子,哪里就有引力。但是却没有说明“引力子”的动因。

“M理论”(超弦理论)注意到“微扰”是不同类型的“弦理论”的共性,它紧紧把握住这一点,令人信服地将5种不同的“弦理论”统一起来。最重要的是“M理论”将微扰的原因直指向“引力”,但是“M理论”没有让思维钉在“引力究竟是什么”上,而是可惜地利用了“近似”的数学概念(即忽略不计),提出了一个“超引力”的第11维空间。在这个空间里,引力的地位被粗暴地剥夺了,各种不同理论基础的“弦”在这个引力没有地位的箱子里,自由地进行“数学表现”。这种对待“引力”的做法是交待不过去的,它无法解释“引力质量”为什么在量级上等同于“惯性质量”,都是10的负40次方量级。难道在这个“箱子”里的“弦”在发生形变时会不受惯性的干扰?这说不通。

我认为:

牛顿所给出的“定律”,只是把握住了引力的“量”的表面特征,并没有解释引力是如何产生的这个实质性问题。“引力常数”在被广泛应用时,并没有人给出产生这个“常数”的动因是什么,只是将实验的精确结果直接当成了“真理”,强迫人们先接收下来而已。这种做法没错,因为“引力常数”是对的,用起来就不会出错,但是毕竟是没有交待它的客观由来,这对物理学界来说是很尴尬的。

而爱因斯坦的“空间弯曲”模型,给我们得到的仅是一个引力指向,其它一点新东西也没有,反之还给我们带来了对“空间”的疑问——既然任何物体间都存在引力(万有引力),那么,我们自己又是如何将自己所在的“平直空间”的“膜”给压弯了的呢?我们每个人所在的平直空间是同一个吗?和太阳所在的是同一个吗?物体在引力场运动时,的确存在一个“加速运动”,为什么呢?爱因斯坦将它解释为是“时空弯曲”的缘故。他注意到引力与加速运动密切关联着,但是它将“匀速”和“加速”纳入一个平等的构架(即在加速的无引力场的观点与非加速的有引力场的观点之间不存在任何差异)的做法,其实是在“强奸”客观!

量子理论注意到当我们的视野像更小的距离尺度逼近时,那里的引力场表现出极强烈的空间弯曲,到处是混沌的卷曲,根本不像是爱因斯坦所描述的那样规范。

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