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力的作用。有两种不同的方式。其一。是物体之间的直接传递;其二。是物体之间的超距传播。
前一种情况。是两物体彼此的相互接触。因而不需要介质。比如。两个物体的直接碰撞。
而后者。则是非接触的。所以。两者之间的相互作用。是需要借助于第三方的介质来间接实现的。
比如。两艘同向行驶的轮船。会受到海水的挤压。表现为相互的吸引。
比如。由于机翼的上下不对称。当飞机✈️快速运动时。会由空气产生升力。表现为向上的吸引力。其本质是。作为介质的气体分子。对飞机上下不对称的碰撞。
在自然界中。真正的超距作用是不存在的。因为。我们实在是无法想象。两个互不接触的物体。是如何发生相互作用的。
因此。两个非接触的物体如果具有相互作用的话。一定是借助于第三者间接实现的。其本质仍然是直接接触的相互作用。只不过从受力的双方看来。它们之间的作用力是超距的。
所谓第三方。在通常的情况下。是指两物体存在的物理背景。这一物理背景的本质。是由离散的粒子构成的物理空间。作为介质。不同的粒子。构成不同的空间。它们对物体的影响是不同的。
比如。由水分子组成水。其会对鱼的游动产生影响。当鲸鱼拍打水面时。水的波动会对附近的小鱼产生极大的震动。
比如。当火车疾驶而过时。站在旁边的人会感受到风的影响。如站在较远时。会被火车吹开;而站在较近时。又有被火车吸入的风险。
由于我们的宇宙仅只是自然界的一部分。是一个相对独立的封闭系统。所以。对于我们的宇宙来说。一定存在着不可再分的最小粒子。并由该粒子构成了宇宙最为基本的物理背景。即存在着由普朗克常数h定义的量子构成的量子空间。
因此。任何物体的存在及其运动。都会受到量子空间的影响。都取决于空间量子对该物体碰撞的集合。
根据宇宙的背景辐射温度绝对温度2.7k。我们可以计算出每个空间量子的能量;根据强相互作用是借助于量子空间在其量子间距附近的密度急剧变化而产生的。可以推断空间量子的间距近似地等于原子核的最小半径。约为10-14厘米。
由此。我们可以计算出量子空间的密度。即每立方厘米约含有10的40次方个空间量子。用这一密度乘以单个量子的能量。就得到了每立方厘米所含有的空间能量。大约相当于80公斤的质量。
这是一个非常巨大的能量。只要其中空间的量子具有一定的不对称碰撞。就会对存在于其中的物体产生明显的影响。从而改变该物体的运动状态。
比如。每个物体都是由粒子高速运动所形成的封闭体系。都会对量子空间产生热的辐射☢️。从而使其附近的量子空间形成热的梯度分布。
于是。当两个物体相近时。它们之间的量子空间就会形成热的梯度分布叠加。从而使两物体之间的空间量子具有较高的能量。而能量越高的量子。穿过物体的概率就越大。
所以。两个物体的存在。会引起量子空间的对称性破缺。使空间量子对两物体的碰撞是不对称的。由此产生的空间压力差。就是我们熟知的万有引力。
所以。万有引力的本质。是空间量子的不对称碰撞。如果用数学的语言来表达。就是空间的几何弯曲。其实质是。由于物质的存在。导致空间量子的能量是不一样的。
总之。在我们的宇宙中。存在着由最小粒子构成的物理背景;而物质的存在。会引起量子空间的不对称分布。
于是。当两个物体相近时。会感受到空间量子的挤压。形成万有引力。所以。不同物体之间的万有引力。是借助于作为介质的空间量子来实现的。
其他观点:
力到底是什么?
如今对我们来说。“力”这个概念似乎是很自然存在的。好像它就像是桌上的纸和笔一样实在。但是你想过没有。你看到过“力”吗?或者说。你摸得到力吗?
实际上。各种力是在牛顿时代所奠定的。牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》当中。定义了重力。向心力等等力学概念。
而他在论述这些力学概念时。如果你有仔细研读过这本书。就会发现。他其实都用到了实验和测量的方式。换句话说。他并不是直接看到了这些力。而是一些工具测量到了。
所以。发现没有?牛顿其实是基于“现象”来定义“力”的。这就会有一个问题。你定义这个叫做“力”。别人也可以取个名字。比如就叫做:作用。你别觉得这是在胡扯。实际上这样的事情在科学史上真的发生过好几回。
真的存在万有引力吗?
就拿万有引力来说。对于牛顿来说。他先假设了绝对的空间和绝对的时间。具体来说就是时间是均匀流逝的。空间的尺度对于每个人都是一样的。并且他还认为时间和空间相互独立的。
在这样的前提假设下。他认为存在一种力叫做引力。引力是一种超距作用。可以完成瞬间地传递。当然这里并没有涉及到任何和介质有关事情。
但同样是看到“地球绕着太阳转”的现象。也就是说引力现象。爱因斯坦认为时间和空间并不是绝对的。而且它们还应该合起来对待。并称为时空。当然。这个假设并不是乱给出的。实际上。爱因斯坦是基于两条基本假设推导出的这个结果。
在这样的基础之上。爱因斯坦则认为并不存在“引力”。而引力现象的本质其实是时空的扭曲。比如。地球压弯了周围的时空。月球其实是沿着时空的测地线在运动。补充一点。这里的测地线其实类似于平面上的“直线”。
所以。你看同样的一个现象。其实不同的物理学家有不同的解决方案。那到底最后以谁为准呢?
这时候就要比拼一下谁的理论更接近现实。或者说谁的理论更准。目前来看。爱因斯坦的广义相对论要比牛顿的万有引力定律更精准一些。
所以。“万有引力”又是不存在的。当然。我们不保准。未来又有哪位大神跳出来搞出一套更厉害的理论。
用“作用”取代“力”
到了上世纪50年代左右。“力”的概念再次被颠覆了。
科学家发现。按照牛顿的理论。力可以改变物体的状态。但是他们发现了新的物理学现象。在微观世界中。就出现了“力”改变了粒子的种类。比如:衰变现象。中子衰变成质子。电子。中微子。
这是不符合牛顿对于“力”的定义的。换句话说。“力”的概念已经不太够用了。后来。科学家利用加速器发现了大量的粒子。数下来大概有100多多种。
除此之外。科学家还发现了在宇宙中存在着四种基本作用。分别是强相互作用。弱相互作用。电磁相互作用。引力。
其中强相互作用和弱相互作用实际上是在原子核层面的“力”。引力是描述两个物体之间的吸引力。由广义相对论进行了诠释。电磁力则是我们日常生活最常见的。应该说是除了引力。我们日常接触的都是电磁力。比如:摩擦力。支持力等等本质上都是电磁力。
而且科学家还发现。物体之间的作用其实是通过“场”来实现的。比如。最常见的“场”其实就是磁场。
于是。科学家用“作用”替代了“力”。基于“粒子”、“作用”、“场”这三个物理学概念构建了一套的全新的理论。这套理论被我们称为粒子物理标准模型。
把四大作用力中的三个。以及粒子。还有场统一了起来。
可能你要问了。那到底什么是“场”。实际上。“场”是空间的一种属性。所以它和“介质”完全就是两码事了。
所以。在物理学中。力的传播。用如今的物理学理论来看。实际上是用“作用”替代了“力”。而传递作用的是“场”。
其他观点:
力的传播需要介质吗。那宇宙当中的万有引力是靠什么传播的呢?为什么?
传播不需要介质。但需要媒介。这是两个不同概念。
所以这个问题本身是矛盾的。前半部分“力的传播需要介质吗”。可以回答不需要。比如太阳电磁辐射。就是电磁力的传播。在真空中是光速。为299792458m/s(米/秒)。在任何介质中。这个速度都会变慢。在空气中慢一丢丢。一般忽略不计。但在水中。就只有2.25亿m/s。在酒精中为2.2亿m/s。在玻璃中为2亿m/s。
这些都是介质。比如电流需要在金属导线中传输。这就是介质。但力的传播并不需要这些介质。没有介质。传播得越顺畅越充分。但力的传播需要媒介。媒介是力本身一个组成部分。不是置身力以外的介质。所以后半部分问。“万有引力是靠什么传播的呢?”。与前面问题有些驴唇不对马嘴。
现代物理学认为。这个世界上存在着四种基本力。即强力、弱力、电磁力、万有引力。这四种力都需要传播媒介。强力的传播媒介是胶子。弱力的传播媒介是中间玻色子。电磁力的传播媒介是光子。引力的传播媒介是引力子。
引力是弱力。是四种基本力里面最弱的一种力。只有强力的10^38分之一。也就是100万亿亿亿亿分之一;是电磁力的1万亿亿亿亿分之一;是弱力的亿亿亿亿分之一。因此引力虽然作用距离很长。但引力太弱了。小物体甚至测量不出来。且随着距离成指数衰减。到了一定距离就没有真正的影响力了。
引力大小遵循万有引力定律。表述为:F=GMm/r^2
式中。F表示引力大小值。G为引力常量。M和m为引力作用双方物体质量。r为作用物体之间质心距离。
这个定律说明。引力大小是与质量成正比的。与距离平方成反比的。引力常量G是两个1公斤物体质心相距一米的引力值。G=6.67259×10^-11N·m^2/kg^2。也就是约0.0000000000667N·m^2/kg^2。这个有多弱?除非精密仪器。能够感受出来吗?可见当年卡文迪许的扭秤实验为了测得这个G想了多少办法。
但引力是长程力。理论上无限远。就比如一个人的引力也可以在真空中传递到无限远的。但由于引力是弱力。随着距离衰减很快。出了一定范围。就可以忽略不计了。
爱因斯坦在广义相对论中。揭示了引力的本质是质量对时空的扰动。任何物体只要有质量就会对时空发生扰动。就像一块石头丢进水里。不管多小。都会发生波动和涟漪。即便一个灰尘掉入理论上也会对水有扰动。只不过能以测量罢了。所以。对时空扰动影响大小是与物体质量成正比的。也是与距离平方成反比的。这与引力定律是一致的。而且这种扰动是以引力的表象出现的。
因为时空扰动是在物体四周形成时空旋涡或者叫陷阱。物体之间被这种陷阱影响。就会相互掉向对方陷阱。就像是相互拉扯。这就是万有引力的来源。而越大质量物体形成的时空旋涡或陷阱就越大。小质量物体经过大质量物体附近时。就会掉落到这个陷阱里。就像这个大物体把小物体吸引到了自己身上。
虽然时空扰动的涟漪会以引力波的方式传播到很远很远。但每一个物体作为一个引力源作用距离是有限的。
比如太阳的引力影响范围半径约1光年。地球的引力影响半径约150万千米。再远。这种影响就很微弱了。而宇宙中充满了各式各样的天体。出了这个天体的引力范围。很可能就靠近了另一个天体的引力范围。
综上所述。引力传递是有媒介的。这个媒介就是引力子。但引力子还只是量子力学的一种猜想。迄今并没有得到证明;而引力传递是不需要介质的。任何有质量的所谓“介质”实际上都是引力源。
就是这样。欢迎讨论。感谢阅读。
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评论(2)
引力,物体,量子,空间,介质,万有引力,粒子,相互作用,作用,时空
没想到大家都对力的传播需要介质吗,那宇宙当中的万有引力是靠什么传播的呢?为什么?感兴趣,不过这这篇解答确实也是太好了
力的作用。有两种不同的方式。其一。是物体之间的直接传递;其二。是物体之间的超距传播。前一种情况。是两物体彼此的相互接触