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“万有引力 ”为17世纪科学家牛顿所发现,科学的发展经历了四个多的世纪,至今, “万有引力”的存在原因尚未得到揭示。 (一)“万有引力 ”的探索之路 17世纪的牛顿,从苹果落地的自然现象中得到了启示,发现了 “万有引力”。他对这种力是这样概括的:这个力使地球上的物体具有重量,并使之在自由下落时作加速运动;地球把这种力施于月球上,使之沿着轨道运行;月亮和太阳把这种力共同作用在海水上,使之产生潮汐运动;牛顿通过对这种力的作用的研究,得出了 “万有引力定律”,使我们今天的科学实现了遨游太空的梦想。 在过去的科学发展进程中,对于万有引力这种远距离发生作用的控制力,科学界是很难以接受的。为了揭示万有引力存在的原因,科学家们提出了很多关于 “万有引力”作用原理的假想。其中影响较深的是笛卡儿的以太旋涡的理论。以太理论认为,空间中存在着一种起介质作用的物质叫做 “以太”,万有引力是通过以太粒子而发生作用的。天体运动因 “以太”而形成旋涡,推动星球运动。笛卡儿的以太理论从 17世纪一直到20世纪,是科学上的主要学说,到了 20世纪爱因斯坦的“相对论”问世后,爱因斯坦在相对论中指出 “空间是弯曲的”,笛卡儿的以太理论由此而被否决了。其后 “万有引力”产生的原因就从17世纪带进了 21世纪,成为了一个跨越几个世纪的科学未解之谜。 在科学发展探索的过程中,总是不可避免地会产生出一种影响科学发展进程的“潮流 ”。这种“潮流”是随着人类认识自然不断总结经验,从而上升为理论后而自然形成的。从亚里士多德(前 364-公元前322年)至托勒密(约公元70- 168年)的天体运行体系,到哥白尼(1473- 1543)的日心论出现;从牛顿(1643- 1727年)的“万有引力”到爱因斯坦的《相对论》的产生。其间科学的进步,在人类进化的科学史上,被美国哲学家科恩高度概括为《科学革命》,而科学革命的最终目的,就是改变历史 “潮流”,将科学研究推向前进。在科学的发展中,为什么会出现影响和阻碍科学发展的 “潮流”呢?这是因为人们在不断消除“封建迷信 ”的同时,而自身却产生着“现代迷信”。人们最容易自觉和不自觉地接受。从根本上来说,对于科学的发展和创新的危害, “现代迷信”比“封建迷信 ”危害大很多。我们用“万有引力”探索的艰难曲折,足以说明这种 “现代迷信”的危害。 1、空间引力波的测量 爱因斯坦的《广义相对论》是研究宇宙空间引力场的理论。 1915年爱因斯坦向世人昭示了空间与引力的全新概念。广义相对论告诉人们:空间不仅是一个存在的实体,而且还是弯曲的。宇宙就像一个茫茫的大海,无时不受到波的侵扰。也就是说引力波就在大空中回畅。于是 20世纪60年代西方世界掀起了一个空间引力波的探测高潮。 1969年,美国物理学家约瑟夫·韦伯及其引力波探测小组建造了两个引力波探测器,每个都由重达几吨的铝棒和连接在上面的压电传感器组成。他将它们安装在真空舱中,并尽量使其免受外界振动的干扰。一个探测器被安放在马里兰大学高尔夫球场中的洞穴里,它的长度正好可探测频率约大于 1000赫兹,旨在用其探测来自相当几个太阳质量的黑洞在形成时传来的引力波。第二个探测器建造在芝加哥的阿贡国家实验室。两个探测器相隔 1000公里,安置完好,并在两地间设立专线电话,记录下长长的振动图形,以显示两个探测器所感受到的振动。严阵以待,时刻等待着引力波的经过。 1969年底,韦伯在权威杂志《物理评论快讯》上发表了他的第一批数据,在这些数据中他列出一系列零晨延迟事件的超出值,并声明这是真正的引力波迹象。这个结果引起了前所未有的兴奋。此后,实验学家也群起复制韦伯的探测器,浩浩荡荡地加入探索这个天文学新领域的阵容。 70年代初期,韦伯继续报告更多的信号,他的证据表明,这些波的确是从银河系中心来的。但到1972年,其他研究者开始报告他们的发现。在 IBM研究实验室,贝尔电话实验室和巴黎、慕尼黑、罗马、格拉斯哥和莫斯科的探测器,都重复着韦伯的寻找工作,但他们什么也没有发现。该年年末,科学家们在麻省理工大学召开了为时一天的引力波理论研讨会议,在激烈的争吵声中,宣告了引力波探测的失败。这次引力波探测耗资巨大,韦伯失败的教训,至使此后很少有科学家热衷于对引力波的探测。 “万有引力”的不解之谜,也就象摸错了开大门的钥匙锁一样牢固得无法打开。 2 、发现双星脉冲提供引力波的间接证据 “1974年,美国科学家泰勒与他的学生赫尔斯用一架大型望远镜发现了一颗会发射出极有节奏的射电脉冲的奇异脉冲星,它象极准确的钟发射出周期为 59秒的射电脉冲信号。这是一颗脉冲双星,它是由一颗快速自转着的致密的中子星和另一颗也是非常致密的星体组成。他俩经过 4年辛勤观察,积累了成千上万个数据通过分析处理,公布了研究结果:在4年内这个脉冲双星的周期缩短了 750万分之一。这个微小周期变化就是由于脉冲双星发射引力波而能量减少所引起的。观察结果与爱因斯坦广义相对论的引力理论计算完全一致。他俩发现的脉冲星,提供了引力波存在的间接证据,为引力波的研究开启了新领域,对天体物理和引力物理学具有重大意义。 ”引自《百年诺贝尔奖·物理卷》,由此,赫尔斯和泰勒获得了 1993年诺贝尔·物理学奖。 从“引力波”的大空探测的失败到双星脉冲引力波的间接证据。 “万有引力”究竟是怎样产生的呢?20世纪世界科学家们为了完成爱因斯坦的遗愿,进行了 “大统一理论探索”据科学家们宣告已完成了,强力、弱力、电磁力的三种力学的统一,但就是没有将 “万有引力”纳入其中。就是没有揭开“万有引力 ”产生的原因。“万有引力”究竟是怎样产生的,脉冲双星微小周期变化是引力波的间接证据吗?让我们用最新 “质子模型”的原子理论剖析“万有引力 ”产生的奥秘。 (二) “万有引力”产生的原因
根据牛顿给出的万有引力定律
:F=G 现在让我们用《一能大论》的原子理论来分析“万有引力 ”产生的原因。
根据玻尔的氢原子理论:①、原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子虽然做加速运动,但并不向外幅射能量,这些状态叫做定态。
②、原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它幅射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定。即
hv=E2-E1。③、原子的不同能态对应于电子的不同运行轨道,由于原子的能量状态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的,即电子不能在任意半径的轨道上运行,只有满足下列条件的轨道才是可能的:轨道半径
r跟电子的动量mv的乘积等于h/(
2π)的整数倍。即mvr=n
我们来分析一下第一条“定态
”理论的假定原理。“定态”在量子力学中称为基态。基态就是在自然状态下,原子处于最低能级。这时电子在离核最近的轨道上运动。根据玻尔的假定,原子在这状态下是不幅射能量的。但根据量子力学测定,原子在基态时,基态能量不为
”0”而是定态能级
En<0,总能量为负值表明Ek<V,称为束傅态;电子要从原子中电离,总能量是
E≥0,Ek≥U,称为自由态。原子的基态能量为什么是负能量呢?我们可以通过
“一能大论”的最新“原子模型
”中得到解释。见图(1) 由此我们也可以推出,每当轴向能量扫过电子自旋磁矩时,电子一定会产生出角动量的变化,而由此释放出能量。但玻尔模型为什么假定为定态时不幅射能量,而量子力学测定则为负能量呢?这就是 “万有引力”形成和产生的最根本的理论所在。我们必须回到 17世纪“万有引力”争论的焦点上,牛顿发现了 “万有引力”后,科学家不能接受的原因,就是认为 “万有引力”不可能在空无一物的空间进行远距离的控制,所以,笛卡儿提出了 “以太”理论,认为“万有引力 ”是通过“以太”的传播而产生作用。但牛顿又不接受笛卡儿的 “以太”理论,自已又解释不了“万有引力 ”的产生和形成作用的原理,因此只好在其著作中写道:“但我迄今为止还无能力于从现象中找出引力的这些特性的原因 ……。”“引力一定永远按照某些定律作用的元素引起的。 ”20世纪爱因斯坦的“《广义相对论》在研究引力时也没有解释出 “万有引力”产生的原因。只是通过数学的手段将引力和麦克斯伟的电磁理论进行了洛伦兹变换的演算手法,提出空间是一个弯曲的实体。运动的物体一定会产生出引力波,所以就引发了 20世纪60年代的空间引力波探测的失败。因此 “万有引力”产生的原因,到今天为止也还是一个无人解开的谜。所以,我们认为要解决 “万有引力”的产生和氢原子定态能量的负值问题,关键还是要解决 “引力”的传输媒介问题。宇宙中没有传输电磁波的载体,光线是不可能等同于导线中的运动电子,每秒钟 30万公里的传输速度,电磁波万有引力,也不可能会具有同样的传输效能,所以我们认为宇宙空间一定存在着一种质量和形状等同于电子能量的 “引力子”在起媒介作用。由于这些“引力子 ”象运动着的电子一样充满在宇宙空间,形成一个均匀的同步量子引力场,所以任何电子的振动都将随着这些 “引力子”的作用力的方向直线传输。这样既解决了 “万有引力”的传输媒介,也满足了爱因斯坦空间物质不为 “0”的《相对论》原理。当我们引入了 “同步量子引力场”以后,就很容易解释原子能量的幅射和能级跃迁的特性。当原子在自然状态下处于基态运行时,核外运动电子由质子轴向能量产生的微小振动,只能使场中的 “引力子”产生出一种微小的波,而不能形成能级的跃迁。所以玻尔认为原子不幅射能量。但电子运动时又受到轴向能量和场中的 “引力子”的吸力作用,产生出微弱的振动。所以量子力学测量得出总能量为负值。因此《一能大论》推演得出: “万有引力”的产生,就是原子的基态能量的作用。由于宇宙中的物质都处在同步量了引力场中,所以物质与物质之间永恒地存在着万有引力。因为万有引力是微弱的,是无处不在的,是永恒的,所以形成了原子定态的能量传输系统。这就是 “万有引力”产生和形成的原因。 (三)量子引力场的形成 由于宇宙空间充满由“引力子”构成的同步量子引力场,所以宇宙间的一切由原子构成的物质,在因基态能量的作用下而形成一个永恒的微弱的振动的完整系统。所以 “弦理论”从中发现了一点物质世界中的微妙。 “引力子”的路径传输就是象一根弦一样将两物质中的原子的核外运动电子连结起来,因此引力的大小与物质的质量成正比。由此我们可进一步推演到,重力的大小就是地球万有引力对物质中原子的作用。而原子在外能量场的作用下形成能量的幅射,这些幅射的能量也是通过场中的 “引力子”产生振动而形成路径的传输,这就是电磁波的传输原理。由于宇宙空间运动的物质演化成球状的星系,从而形成星状分布的引力场。因此天体行星沿着量子引力场的形状作圆周运动,所以爱因斯坦说 “空间是弯曲的”。但为什么光线又是直线传播呢?爱因斯坦解释不出来,就提出了当光线经过太质量的星球时,会产生弯曲,是引力的吸引作用使光线产生了偏折,后世科学家们致力为爱因斯坦寻找偏折的证据,作了大量的工作。实质上,光线在 “引力子”的路径传输中是不会受大质量引力场的吸引而产生偏折,而这种偏折是因大质量星球,在自转时,其星球的引力场是 “太极旋场”,其拖曳作用使场中的引力子路径产生了扭曲,所以造成了光线传输中的偏折。由此,我们可以圆满地解释出:电磁波是在欧几里德的平直空间中传输,而天体运动则是爱因斯坦的弯曲空间中运动, “万有引力”就是宇宙物质原子核外电子运动中的基态能量,这就是《一能大论》中的 “量子引力理论”。同时我们也可预言:检测引力波最简单有效的方法,就是将时、空、质连续统坐标点上的重力场进行精确测量到 “量子态”,就是万有引力能量波变化的“量子信息 ”。
二00七 年 九月 三日
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