5條萬有引力定律的局限性

2020-12-04 初中化學大師

牛頓發現的萬有引力在科學發展史上具有裡程碑式的意義,但是隨著科學技術的不斷發展,其局限性也不斷地凸顯出來。

局限性之一:適用範圍的局限性。在現代物理學中,經典力學只適用於低速、宏觀、弱引力,而不適用於高速、微觀與強引力。並且暗物質,暗能量主導了宇宙,萬有引力似乎本身擴大了範圍。四大基本作用力的定性只適合地球上的觀察實踐,而若將其推廣到宇宙空間時,其邏輯上還存在諸多的質疑空間。

局限性之二:預言的矛盾性與艱難的求證問題。愛因斯坦相對論雖然預言存在引力波、引力子,但是要確認引力輻射的存在則相當艱難。目前,引力子是否存在仍是物理界的一個神聖話題。各個國家支持的許多科學家試圖用儀器來探測它存在的真實性。雖然科學家通過觀察兩個繞轉的中子星,間接驗證了引力波現象,但是其仍然沒有讓人絕對信服的說服力,至今充滿種種謎團。引力波及其存在仍然是一個謎。

局限性之三:引力波傳遞能量問題。部分科學家對於「引力波是否會如同電磁波那樣可以傳遞能量」感到困惑,這樣的困惑來自於一項事實:引力波沒有局域能量密度,對於引力、能量張量的量值不會造成貢獻。不像牛頓引力,愛因斯坦引力不是一項力理論,引力在廣義相對論的時空彎曲中不是一種力,而是一種幾何,因此這樣的場被認為不含能量。

局限性之四:超距離的作用原理。按照萬有引力定律,兩個物體不管相距多遠,都會產生萬有引力。這個萬有引力從一個地方傳到另一個地方,假如以光速傳播到幾億光年之外的星體,那麼作用力的是否堅守持續性是個問題,否則必然是一個離散的宇宙,萬有引力如何約束宇宙法則,成為宇宙的決定力量呢?如果承認萬有引力的超光速問題,這又違背了現代物理學的基礎。

按照萬有引力定律,在現實中卻很難把萬有引力理論延伸到遠距離,比如兩個距離十公裡之外的人,根本沒辦法測量他們之間的萬有引力。無論對於什麼人來說,簡單地認為距離十公裡的兩個人來說擁有引力,這聽起來也不符合邏輯。而現實中也許這種力根本不存在,因為按照科學實驗邏輯的嚴肅性,目前沒有試驗驗證距離十公裡的兩個人擁有萬有引力,也沒辦法檢測,所以從這個角度來講,萬有引力本身存在嚴肅的邏輯缺陷,或者需要新的定義,或者萬有引力的定義本身就是錯誤的。

而如果按照萬有引力的邏輯,假如在地球上,製造一個能容納萬噸重的空心圓球,加滿水。然後瞬間打開殼體下部,使其以最快的速度把水洩完,那麼我們是否能追蹤到萬有引力波呢?是否能測量到這個萬噸水球與幾十億光年外某個星球之間的引力變化呢?是否能檢測到萬有引力波不斷地向外以光速傳播呢?很顯然,萬有引力是失效的。對於遙遠的星系來說,首先感應到作用力的應該是我們的銀河系,或者是銀河系星系團,其次才是太陽系,絕對不會是水球。對於地球來說,水球的水洩完後,地球重量沒有變化,太陽系、銀河系也沒有質量變化。也就是說,水球沒有單獨的對外作用系統,製造一個一噸重的鋼球,那麼按照萬有引力邏輯,一百億光年之外的一個恆星必然要與這個鋼球單獨發生引力作用,但是你很難相信這是事實,而且你也根本無法驗證它們之間真的有萬有引力,這種引力的說服力非常地差,而對外部遙遠星系來說能承受龐大銀河系中地球的單獨作用力系統已經是不錯了。

局限性之五:萬有引力的不是宇宙的決定力量。大型星系團中的星系,具有非常高的速度,要求星系團的質量是其中恆星數量值的100倍以上,否則星系團根本無法束縛住這些星系。後來逐漸引入暗物質概念,並計算得出暗物質是普通物質的五倍以上,大約佔宇宙物質的23%,而科學家發現另一種能量,推動宇宙的膨脹,大約佔宇宙的73%,而普通物質只佔不到總物質的4%,萬有引力並不是宇宙的決定力量,而暗物質圍繞星系說明,力的作用存在問題。

牛頓創立萬有引力理論的時候,是以當時的天文觀測為基礎的,後來因為很多的事實,包括太陽系在內的天體的運動,幾乎都符合萬有引力規律以及在此基礎上建立的公式,使萬有引力本質被神聖化了。而相對論的建立,使很多預言更加精確,顯示完美性,以至於很多物理學界的權威都無法給予一個漏洞的挑剔,這恰恰掩飾了相對論時空彎曲本身的邏輯缺陷。比如宇宙的外殼結構及其質量,在多宇宙狀態下,我們所屬的宇宙與外部宇宙的聯繫,能量交換等。我們應該重新系統性地認識宇宙及其形成以及運動的規律。而本書用聚合運動中的力弦粒子概念,來代替萬有引力相互作用力,同時指出萬有引力搞錯了方向。

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