登录站点

用户名

密码

运动力场的基本原理

1已有 934 次阅读  2011-10-10 16:22   标签运动  xml  office  style  class 

第二节 运动力场的基本原理

在物理学的发展进程中,随着人们对自然界现象及其规律的认识不断深入,不同的学科领域会变得密切相关,甚至会融为一体。电学和磁学本是两个独立的学科,在发现了运动的电荷产生磁场和变化的磁场产生电场以后,它们形成了一个统一的学科:电磁学。受电与磁统一的启发,法拉第曾研究过引力与电磁的统一。他作了关于落下重物能否感生电流的实验,报告了负结果。爱因斯坦多年致力于引力与电磁理论的统一,未获成功。

那么,引力与电磁力能否统一?若能统一,又是怎样一种统一?要解决这一问题,必须先解决另外一个统一问题,即万有引力与惯性力的统一。

在人类居住的地球表面,一切物体都受到两个力:万有引力和惯性力。万有引力是由物体的质量引起的,惯性力是因地球转动引起的,这两个力的产生都与地球的质量和物体的质量有关。在电磁学中,静电力是由物体所带的电荷量引起的,磁场力是因带电体在运动电荷周围运动引起的,这两个力的产生都与相互作用的两个物体所带的电荷量有关。

电与磁的统一是因为有同一根源:电荷。惯性力和万有引力也具有同一根源:物体的质量。那么,我们是否可以确定惯性力和万有引力像电与磁一样是统一的呢?

为了验证这一猜想,我们首先必须定义几个物理量:1、物质流强度:单位时间内通过某一横截面的物质质量;2、运动力场:物体由于运动在其周围空间产生的一种看不见、摸不着而又真实存在与磁场相似的物质;3、运动力线:存在于运动物体周围,为了描述运动力场而假想的与磁感线相似的曲线;4、运动力:物体在运动力场中做切割运动力线运动时受到的力。

电与磁的统一是因为它们都与电荷量有关,而万有引力和惯性力都与物体的质量有关,这种相似性启发我们用类比的方法来寻找答案。

从自然界的对称性出发,我们知道,原子的结构与太阳系的结构相似。在原子中,电子绕原子核公转和自旋,原子核也自转,并且原子的质量绝大部分集中在原子核中,原子核集中了原子的全部正电荷,电荷之间的相互作用满足库仑定律;在太阳系中,行星绕太阳公转和自转,太阳也自转,并且集中了太阳系的绝大部分质量,天体之间的相互作用满足万有引力定律。库仑定律的表达式:与万有引力定律表达式:相似。

关于库仑定律和万有引力定律在现在高中物理课本中有这样的描述:库仑定律和万有引力定律都遵从二次方反比规律,人们还不能说明这两个定律为什么如此相似。它们有没有内在的联系,会不会是某一种力的不同的表现形式呢?物理学家还在致力于这方面的研究。

正是由于物质世界的对称性、相似性,启发我们进行下列类比及推理:

1、在点电荷Q的周围空间存在电场,电场强度的表达式为:;与此相似,在质量为M的物体周围空间存在着万有引力场,万有引力场强度的表达式为:。从以上两场强度表达式可以看出,电荷之间相互作用的强弱与电量、距离有关,而物体之间的相互作用与质量、距离有关。由于物体在引力场中要受到引力的作用,因此除了运动方向与引力场方向在一条直线上以外,一切物体在引力场附近时,都不可能走直线。这与电荷在电场中运动的情形类似,电荷有正负两种,因此在电场中电荷的运动有两种情况,一种是偏向场源,另一种是偏离场源;在目前可观测的宇宙中,只有正物质,物体在引力场中只有偏向场源一种情况(运动力场的存在也许正是使宇宙中正反物质分开的原因)。作为物质,光线也不例外,在引力场附近通过时也要发生弯曲,且离场源越近弯曲的程度越大。当然,作为运动物质,光还要受到运动力的作用。

2、电荷的振动产生电磁波。即变化的电场产生变化的磁场,变化的磁场产生变化的电场,由此形成了电磁波;与此相似,物质的振动产生引力波,即变化的万有引力场产生变化的运动力场,变化的运动力场产生变化的万有引力场,由此形成了引力波。麦克斯韦方程组同样适用于引力波,只是内涵不同而已。“尽管引力波还不像电磁波那样为人们所熟知,而且科学界还在进行激烈的争论,但是检出引力波的实验已多次获得成功。”11这一结论与现在流行理论假定引力波在特性上完全类似于电磁波一致。

对于引力波的检测,我们可以借鉴变化的磁场对闭合线圈的作用方式进行。如图11,当有变化的磁场正面通过线圈时,线圈会伸缩。与此类似,当有变化的运动力场正面射到圆形物体的圆面时,它会由圆形变成椭圆形,来回振荡,如图12。韦伯接收引力波的天线正是这样设计的。

     

   图11                                           12

其它接收方式:如将水银(或其它液体)装在韧性很好的软管里,把软管盘成图11形状,观察软管的运动情况。或用一个密封的大玻璃圆筒装上适量的水银(或其它液体),在排除其它干扰的情况下,观察水银(或其它液体)的运动情况(类似韦伯接收引力波的天线)。

3、磁场实际上就是一种运动力场,它是由于电荷的运动产生的。电荷的定向移动形成电流,在电流的周围空间存在环形磁场,通电螺线管产生的磁场与条形磁体类似,磁力线是闭合曲线。与此对应,物质的运动产生运动力场。物质的定向移动形成物质流,在物质流的周围空间存在环形的运动力场,涡流物质产生的运动力场通过涡流的中心且垂直于涡流平面。运动力线也是闭合曲线。对于运动力场及其对运动物体的作用性质,与磁场及其对运动电荷作用的性质相似,判断磁场方向的右手螺旋定则和运动电荷在磁场中受力的左手定则,对运动力场也适用。

运动力场的检测实验,除了下节要介绍的实验依据外,我们还可以做一个更简单的实验,实验过程如下:用一根橡胶软管,巻成螺旋形状,每圈之间用两根细线对称相连,以便确定它们之间的相对位置。将螺旋管套在玻璃管或光滑的金属棒上,管的一端与自来水龙头相连。用手固定螺旋管的一端,打开水龙头,将会发现螺旋管的自由端向固定端靠拢(如图)。这一现象说明运动物体之间的相互作用与运动电荷之间的相互作用相同,与线圈通电时会缩短一样。

入水口

出水口

通过上述类比推理,我们可以得出以下结论:

1、运动力场的基本内容:

一切运动物体的周围空间都存在着运动力场,运动力场是运动物体周围空间存在的一种物质,它看不见,摸不着。它的基本性质是对进入其中的运动物体产生运动力的作用。物体运动的速度越大,质量越大,距离运动物体越近,运动力场越强。运动力场在特性上完全类似于磁场,有关磁场的计算公式,完全可以应用于运动力场,判断磁场方向的右手螺旋定则,以及判断运动电荷在磁场中受力的左手定则,都适用于运动力场。

2、万有引力场和运动力场像电场与磁场一样是统一的。

3、引力与电磁也是统一的。但是,它们的统一不是根源的统一,而是规律的统一,它们都统一在麦克斯韦方程之中。

4、引力子可根据麦克斯韦方程来寻找。

分享 举报

发表评论 评论 (2 个评论)

  • 钟杏生 2011-10-11 10:18
    赞赏你的思维能力。不同点在认识看不见物质上。科学界已经认识到看不见物质占宇宙物质总量的99%以上,我认识到看不见物质总量是看得见物质的10个数量级。依据是常数G,倒数是看不见物质的密度。天体之所以能够悬浮于宇宙太空,全赖空间存在看不见的高密度物质。光、电、磁、都是在同一种看不见物质中运动。万有引力的本质也是这同一种看不见物质包围宇宙万物的压力所产生必然现象。能否关心一下我的博文。
  • 邱有良 2011-10-11 10:45
    好的,谢谢!也许我们的理论属于不同体系,我是对现有理论的完善
涂鸦板