引力与电磁力、弱相互作用力及强相互作用力一起构成自然界的四大基本相互作用。在这四种基本相互作用中,引力是最弱的一种,但同时也是一种长程有效作用力。在现代物理学中,引力现象一般由广义相对论来精确描述,认为引力反映了物体的惯性在弯曲时空中的表现。而经典力学中的牛顿万有引力定律则是对引力在通常物理条件下的极好的近似描述。
万有引力定律
编辑在1687年,艾萨克·牛顿在他的《自然哲学的数学原理》一书中发表了万有引力定律。牛顿的万有引力定律的陈述如下:
宇宙中每个质点都以一种力吸引其他各个质点。这种力与各质点的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。Every particle in the universe attracts every other particle with a force that is directly proportional to the product of their masses and inversely proportional to the square of the distance between them. — 艾萨克·牛顿,自然哲学的数学原理
聚变介绍
编辑暗物质与物质的聚变暗物质是物质的一种特殊形态,暗物质的基本单元,称之为元粒子,即吸引又排斥,以超微混沌状态存在,无法被人类观测到。暗物质存在质量,所以具有能量、动量,暗物质的混沌运动,对物质天体运行产生影响。暗物质在普通环境中不能和物质发生直接变化,在高温、高压、高场环境中暗物质和物质产生反应,是衰变的发生原因之一。
天体自转
编辑物体吸收暗能量时会产生引力扰动,距离物体越近暗能量流动速度越快。其表象就是引力越强。
引力[万有引力新假说]
引力扰动引发天体自转,是漩涡星系的形成原因之一。
恒星介绍
编辑物质吸收暗能量形成引力,引力带动更多的物质聚合在一起。
引力[万有引力新假说]
物质质量越大,收暗能量速度越快,引力就越强。当物质质量足够大时,物质中心开始聚变,恒星诞生。物质聚变状态下吸收暗能量非常强,形成巨大辐射,辐射越强物质喷射速度越快。恒星因为物质喷射最终会衰老死亡。恒星随着物质的减少收暗能量速度减慢,物质喷射最终达到行星状态。
星系介绍
编辑星系中心物质非常丰富,物质补充速度和辐射喷射物质速度达到平衡。接近星系中心因为物质相对丰富会产生大量恒星,但是无法达到平衡。
———银河高 纷落一庭星雨
引力的强度取决于星系吸收暗能量的速度,但不会无限制的增加,存在临界点,意即当星系的质量达到临界点时,引力的强度增加将变得很慢,所以万有引力新假说不支持黑洞,奇点是不存在的。星系引力场的强度随距离的平方递减,所以星系引力场是广域的,即作用距离不会是无限远,超出一定的距离,就会被宇宙背景辐射的噪声淹没。
空间介绍
编辑物理空间是三维的,不存在四维或者以上空间,数学意义上的理论计算除外。
形成机制
编辑我们可以把宇宙空间看成是一个无边无际的海洋,组成海洋的水分子都处于相互挤压之中,假如我们有一部海水压缩机,它可以不断地把海水压缩成小体积的固体颗粒发射出去,压缩后这里的海水少了,自然而然地周围的海水就会流过来补充,而漂在水中的东西如鱼、悬浮物等都会向这里涌来。那么给我们的感觉就是这里对周围的东西都有吸引力,所以所谓吸引力其实就是海水不对称运动的一种外在表现。当然,这种压缩机在现实中是不存在的,这是一种理想实验,可以很好的帮助我们理解万有引力,不同的是水分子是可以观察的,暗物质暗能量是不可观察的,不过道理是一样的。暗物质空间缩小了,连续在周围空间中的暗物质就会向这里不对称流动,引力本质上不是物质间的吸引,而是物体吸收暗能量产生了一个空间低势点造成的暗能量的不对称流动而已。在自发破缺规范原理下电弱相互作用取得了统一,但在引力问题上却因存在物理上难以接受的奇性以及量子化后不可重整的数学上的困难导致无法和电弱作用相统一,这是因为引力的产生机制与电磁相互作用和弱相互作用不同。
引力子之谜
编辑力是物质的相互作用,引力是普适的,因而引力的传播子引力子是必定存在的。引力子同其它媒介子例如光子,光子是一种传递电磁波能量的媒介子一样,是传递能量的粒子。引力子以传递引力能量而存在。宇宙中天体的旋转,坍[tān]缩,相撞等方式都会产生引力扰动,因而必定存在引力子,这是引力子存在的一个理由。
引力[万有引力新假说]
在广义相对论中,宇宙中质量和能量的分布是由一个 4×4 的矩阵所描述,数学家称之为二阶张量。如果张量是引力的来源,我们就会发现引力子必须是一个量子自旋为2的粒子(温伯格已给出了证明)。如果你观测到一个无质量、自旋为2的粒子,那么你就找到了引力子。那为什么还没有人找到引力子?是引力太弱了的缘故吗?1、是的,引力子的确是普遍存在的,之所以没有找到我想它大概是太普遍太普遍了,是因为它可以日常轻易的“观察”得到,因而是熟视无睹的,你看那落地的苹果,那无声的细雨,不都是在昭示引力、引力场的存在吗,谁说看得见摸得着才是真实?我们看到了光,我们也同样感受到了引力!引力子和光子相伴相生,有光子的地方,必有引力子,有光的地方,必有引力;2、我们知道,正负电子的湮灭过程一定产生至少两个光子。正负电子转化为光子一定是物质形态之间发生了转化,电子是电运动的承担者,光子是光运动的承担着,正、负电子湮灭后,以光子辐射方式释放出能量,能量转换,物质形态转化,正、负电子结合成对,正负电子的电荷中和,电磁场相互抵消,形成了一种新的物质形态,这种新的物质形态是什么,我们可以把它叫做虚光子,而这就是我们苦苦找寻的引力子!3、引力子的运动形态有以下三种形式:波动形式,流动形式和混沌运动。引力子的波动,在可见光波段,就是我们常见的光子,显而易见,光子根本不是什么稳定的粒子,仅仅是引力子的横向波动而已;引力子的流动(趋向物质体的质量中心),就是万有引力;引力子的混沌运动,就形成了我们所说的2.725K宇宙背景辐射。
微观机理
编辑我们已经假设,物体吸收暗能量,暗能量的空间梯度场就是引力场,暗能量流动的方向(趋向物体的质心)就形成了引力现象,暗能量就是虚光子,暗能量被吸收以后,会和物体发生一系列的反应,以各种辐射的形式释放出来,那么,我们的问题是:物体是如何吸收暗能量的?我们已经知道,物体是由大量原子组成的,考察物体吸收暗能量的机理,最简单的是从一个原子开始,原子是由原子核和核外电子组成的,原子核是由质子和中子组成的,这是原子的微观组成,一个原子如何吸收暗能量?是核外电子吗?电子带负电,围绕原子核旋转,属于轻子类,电子不吸收暗能量,因为电子与正电子会发生湮灭,创生光子,生成虚光子;所以能吸收暗能量的就只能是核子了。我们知道,原子核的衰变有两种,放出α粒子的衰变叫α衰变,放出β粒子的衰变叫β衰变,γ射线是随着α射线或β射线的放出而产生的,无需考虑。我们先来看α衰变,α衰变实质是高速的氦核,两个中子和两个质子结合成团从原子核中放 出,不会吸收暗能量。剩下的就只有β衰变了,β衰变的半衰期分布在接近10秒到10年的范围内,β衰变不仅在重核范围内发生,在全部元素周期表范围内都存在β放射性核素。因此,β衰变吸收暗能量的可能性最大,我们就对β衰变进行解析。β衰变中,原子核发生下列三种类型的变化:X→ Y+e-+v-e(β-衰变)X→ Y+e++ve(β+衰变)X+e-→ Y+ve(EC)式中X和Y分别代表母核和子核; e-、e+为电子和正电子,v-e、ve为反电子中微子和电子中微子,第三种轨道电子俘获排除。剩下的β-衰变和β+衰变就是我们要找到的原子吸收暗能量的机理。如果真的是这样的吸收机理的话,我们还必须有一个前提假设即原子核内的的质子和中子在不断地相互转化。我们做这个假设,有着充足的理由:根据费米提出的β衰变的电子中微子理论,β衰变中放出的β粒子的能量连续分布,这个理论认为:中子和质子可以看作是同一种粒子(核子)的两个不同的量子状态,它们之间的相互转变,相当于核子从一个量子态跃迁到另一个量子态,在跃迁过程中放出电子和中微子。β粒子是核子的不同状态之间跃迁的产物,事先并不存在于核内。所以,引起β衰变的是电子-中微子场同原子核的相互作用,这种作用属于弱相互作用。这个理论成功地解释了β谱的形状,给出了β衰变的定量的描述。放出正电子的称为“正β衰变”,放出电子的称为“负β衰变”。在正β衰变中,核内的一个质子转变成中子,同时释放一个正电子和一个中微子;在负β衰变中,核内的一个中子转变为质子,同时释放一个电子和一个反中微子。费米理论认为,β粒子是核子的不同状态之间跃迁的产物,事先并不存在于核内。这种说法是正确的,总有人疑问β衰变的电子、正电子从哪里来的?在这里解释一下:其实,不光是电子、正电子,就连中微子和反中微子也都事先不在核内,这也根本不是量子力学所谓的测不准的缘故(测不准只是现象而已,是不能称其为原理的,应该叫测不准关系),这是因为在核子场下,发生了正负电子湮灭的反向过程即一个虚光子转化为正负电子,如正β衰变中质子褫[chǐ]夺电子电荷,放出中微子,质子变为中子,放出正电子。在这个假设的基础上,我们给出原子吸收暗能量的反应过程:核内中子通过弱作用吸收虚光子衰变为质子,放出一个电子和一个反中微子;核内质子通过弱作用吸收虚光子衰变为中子,放出一个正电子和一个中微子;物体是由大量原子组成的,大量的原子的这种吸收暗能量过程的累积效应,宏观上形成了引力现象。物体质量越大吸收暗能量越多、吸收速度越快,引力越强,暗能量的空间梯度场就是引力场. 这就是引力形成的微观机理。
新解说明
编辑正负电子湮灭光子说新解爱因斯坦晚年认为光量子概念是他一生中所发现的最具革命性的思想,的确如此,爱因斯坦一生的大部分时间都在思索量子的本质,并试图建立一种更完备的量子理论,但爱因斯坦晚年坦承:“整整50年有意识的思考仍没有使我更接近‘光量子是什么’这个问题的答案”。今天,对光到底是什么依然不能给出令人满意的答案,所以站在巨人的肩膀上的我们没有丝毫理由自满,爱因斯坦孜孜不倦的探索精神和科学理性论的深邃[suì]思想仍将一直激励并指引我们前进。我们前文指出,光子根本不是稳定的粒子,仅仅是引力子的横向波动而已,在可见光频段,就是我们看到的光;而且光子也不是光源发射的,光源仅仅是扰动源,光是引力子的波动导致的现象。水波的介质是水分子,声波的介质是气分子,那么光的传播必有介质,这种介质到底是什么?是以太吗?探究光,以太的概念是无论如何也绕不开的。我们的观点是引力子就是以太,以太就是引力子,这个结论估计很多人会惊讶!爱因斯坦用广义相对论来解释万有引力:引力是质量体引起的时空弯曲。如何理解爱因斯坦对引力的解释?如何领悟弯曲时空的意义?物理学早已证实,宇宙间没有物质性的媒介,任意两个物体之间是不可能发生相互作用的,即不存在超距作用,这是科学上的定论,广义相对论以几何论的观点诠释引力,其抽象性是显而易见的。在我看来,抽象性的迷离在于混淆了数学演算和物理真实,在于把抽象的时空和物质性的时空本身混为了一谈。我们前面已指出,正负电子的湮灭是物质形态之间发生了转化,正、负电子结合成对,这种新的物质形态我们可以把它叫做虚光子,作者断言其实这也就是我们苦苦找寻的万有引力的传播子:引力子!基于粒子反应的helicity守恒假设,已经有人给出了正负电子对湮灭过程中发生的真实过程。详见参考资料。当然,这还有待于试验确证。正负电子的湮灭过程一定产生至少两个光子,原因是在质心系下电子和正电子组成的系统总动量为零,由于能量守恒定律,产生的光子的总动量也必须为零;由于单个光子总具有不为零的动量,系统只能产生两个或两个以上的光子来满足总动量为零。产生光子的频率,即它们的能量,则由能量-动量守恒定律(四维动量守恒)决定。而从能量-动量守恒可知,电子和正电子湮灭的逆过程,即双光子生成电子-反电子对的过程不可能在真空中自发产生,必须在在高温、高压、高场环境条件下才能够发生。所以我们认为:原子核内的的质子和中子不断地通过吸收虚光子(引力子)而相互转化,大量原子的这种转化效应的累积,造成周围空间引力子的流动(趋向物质体的质量中心)宏观上就是万有引力效应。
真空不空
编辑爱因斯坦广义相对论导出了一组引力方程式,爱因斯坦当初根据他的场方程给出的宇宙解是膨胀的,但他认为宇宙应该是平直的,所以又人为的加入了一项宇宙学常数项,使得给出的结果是平直的宇宙。后来随着哈勃定律的发现,证实了宇宙的膨胀,爱因斯坦去掉了这个常数项,并宣称这是他“一生犯的最大的错误”。然而今天,科学家重新引入了宇宙学常数项,不过这和当初爱因斯坦引入以给出平直宇宙模型不同,现在的宇宙学常数项代表了暗能量和暗物质项。探究前沿物理,没有科学的哲学的世界观和方法论指导是不行的,世界是物质的,物质的根本属性是客观实在性,客观实在属于“有”的范畴,“有”是绝对的,其对立面“无”则是相对的。不存在超距作用,不存在绝对空无意义上的真空,这是关于有和无的辩证。从哲学的角度讲,现代物理学的空间观念中仍然保留了某些和以太相似的看法。例如,不存在超距作用;真空不空。量子力学的建立更加强了这种观点,物质的原子以及组成它们的粒子的运动也具有波的属性。波动性、粒子性已成为物质运动的基本属性的既对立又统一的一体两面。到20世纪中期以后,量子场论使人们又认识到真空存在着不断的涨落过程,真空具有更复杂的“内涵”。我们指出了这种随机的涨落就是虚光子的产生及湮没过程。我们所说的真空是物理学里面的一个概念,注意真空或者空间的物理概念和数学概念是不同的,数学概念是物理概念的抽象,不能混淆了物理机制和数学运算,比如物体的压缩,从数学理论上,任何一个物体都可以压缩成黑洞,只要把它体积算的足够小即可,但那是不考虑物理条件或物理机制的数学推演下的结论,根本不是物理真实。真空按其词源本义是虚空,即一无所有的空间。物理学所指的真空则特指不存在任何物质的空间状态,我们前面已经指出什么都没有的空间是不存在的,所以准确的说法是指没有任何实物粒子存在的空间。假设你把一个空间的气体都抽尽,会发现还是不时有基本粒子在真空中出现又消失,无中生有。从现代量子场论的观点看,每一种粒子对应于一种量子场,粒子就是对应的场量子化的场量子。当空间存在某种粒子时,表明那种量子场处于激发态;反之不存在粒子时,就意味着场处于基态。因此,真空是没有任何场量子被激发的状态,或者说真空是量子场系统的基态。关于真空的近代认识已经可以通过实验来检验的,例如氢原子能级的兰姆移位和电子的反常磁矩,实验上已经以非常高的精度证实了真空极化的效应;高能正负电子对撞湮没为高能光子,反之高能光子可使真空激发出大量的粒子(共振态),也是很好的明证。现在对于真空的认识不断深入,如真空的自发破缺和真空相变理论等等,必将推动真空物理的进一步发展。狄拉克于1930年为了摆脱狄拉克方程负能解的困境,提出真空是充满了负能态的电子海:当负能态的电子吸收了足够的能量跃迁到正能态即成为普通电子时,电子海中才能留下可观测的空穴,即正电子。从体系的能量角度考查,这种情况比只有电子海的真空状态要高,因此真空就是能量最低的状态。负能态的电子海源于狄拉克天才般的想象力!两个0.511Mev的正、负电子相遇发生湮灭,正、负电子结合成正负电子对(虚光子),以光子辐射形式释放掉能量。其逆过程的发生即正负电子对(虚光子)获得能量,正、负电子运动分离。所以,我们认为当正、负电子发生湮灭,形成了一种新的物质形态即正负电子对,它是客观存在的,而且它就应该在我们周围,并为我们熟视无睹,之所以迟迟没有被发现,一方面是因为我们对正、负电子湮灭光子说的错误解读所致,另一方面,这种新物质形态即正负电子对我们看不见、摸不着,难以通过寻常手段观察得到,也就是说它在“暗”处。暗是相对于明来说的,如果把在一般情况下能用眼睛或借助工具看的见、摸得着的东西,小到原子、大到宇宙星体,近到身边的各种物体远到宇宙深处的各种星系,诸如此类的东西看做明物质的话,那么暗物质就是除明物质之外的东西,但现在种种迹象表明,它们也是客观存在着的,并无时无刻不在影响着我们……我们不妨再换一种角度来看,这其实意味着正负电子的结合能是1.022Mev,正负电子对的分离能1.022Mev,结合能是能量,分离能也是能量,结合能是明的,分离能是暗的。如果空间中存在着大量的正负电子对,那空间蕴含的暗能量将相当惊人的!这个巨大能量的客观存在我认为就是暗物质和暗能量,其基本的物质构成单元就是正负电子对(虚光子),虚光子就是真空的“细胞”,就是真空组成的元粒子。正负电子对弥漫构成了我们整个宇宙空间, 2.7K热力学温度宇宙背景辐射效应就是其无规则运动的表象。
反引力介绍
编辑我们前文说过,对物质和反物质而言,引力是普适的。由于引力是质量聚集效应,我们说引力发生在物体之间更为准确,物体与物体之间是引力,物体与反物体(由反物质组成)之间,反物体与反物体之间也是引力。那么,有没有反引力?我们上文指出,引力子的运动形态有以下三种形式:波动形式,流动形式和混沌形式。引力子趋向物质体的质量中心的向心流动方式,就是万有引力;自然而然我们就想到,如果引力子反向物质体的质心的流动方式,会出现什么现象?这种远离物体质心的发散运动方式,就是反引力现象!引力子远离物体质心的发散运动,形成的是反引力场,物体在反引力场的运动,形成反引力现象,显然,反引力场不是反物质形成的,呢么,反引力的形成机制是什么?仿照引力,我们做以下的假设:物体基于某种反应机制释放暗能量越多、释放速度越快,反引力越强,暗能量释放的空间梯度场就是反引力场. 这就是反引力形成的机理。物体基于哪种反应机制才能释放暗能量?我们前文已给出正负电子的湮灭过程解读,正负电子湮灭是物质形态之间发生转化,正、负电子结合成对,这种新的物质形态我们可以称虚光子,它的自旋态就是引力子,引力子趋向物质体的质心的流动方式,是引力现象;引力子远离物体质心的发散运动方式,就是反引力现象!当然不只是正负电子,只要是正反物质的湮灭,都是一样的道理,只不过释放能量大小不同(按E=hv=mcλν=mc^2释放出巨大能量),如果是大质量的正反物质体发生湮灭,会源源不断地释放虚光子、释放速度越快,形成较强的反引力场,这就是反引力形成的反应机理。如果是正反物质星体相遇发生湮灭过程,短时间内释放出的巨大能量比太阳的巨变反应释放的能量要大得多得多,那将是是宇宙中发生的最剧烈的爆炸。根据我们的反引力产生机制假设,正反物质星体相遇发生的湮灭过程跟普通星体相撞或合并情形是不同的,一是能量释放的层次不同,正反物质的湮灭按照E=mc^2当量释放,是最强的能量爆发;二是正反物质星体相遇发生的湮灭过程中产生的是极强的反引力,参与湮灭的正反物质星体质量越大,能量释放越多,反引力强度越大,强大的反引力反而使正反物质星体相互背离,从而削弱正反物质星体湮灭过程,正反物质星体背离不再发生湮灭过程,正反物质星体在引力作用下相向,这样就会形成正反物质星体湮灭分离的往复震荡过程,也就是说,这种湮灭能量爆发是有持续时间和间隔的,不管是长爆和短爆,要取决于正反物质星体本身的质量、体积等,而且随着正反物质星体的这种湮灭震荡进程,正反物质星体的质量、体积随之而变,因此能量爆发的持续时间和间隔也随之变化,也就是说湮灭能量爆发的的持续时间有长有短,而且它的亮度也是多变的。太空观察表明,我们周围空间乃至银河系并没发现反物质星体,这种正反物质星体的遭遇湮灭只可能发生在遥远的宇宙学距离,如果来自遥远的宇宙空间的这种短暂的强烈的γ射线爆发现象能为我们检测到的话,我们认为这也是伽马射线暴的一种。
引力[万有引力新假说]
关于伽玛射线暴的成因,能量来源机制,目前提出的伽马射线暴中心能源机制模型已有200多个,但似乎还没有一个模型能够完美解释所有的观测事实。中心能源机制仍是伽马射线暴最重要,也是最令人迷惑不解的难题。本文的万有引力新假说不支持黑洞,所以伽马射线暴中心能源机制黑洞模型是不支持的。是什么天体能在如此短时间里产生和释放如此巨大的能量?伽马射线暴爆发后其能量是如何辐射出来的?这些都是目前没有搞清楚的问题。本文提出了伽马射线暴中心能源机制正反物质星体湮灭模型,作为一家之言,抛砖引玉。
参考资料
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