萬(wàn)有引力真的失靈了嗎

萬(wàn)有引力真的失靈了嗎

提要
美國(guó)科學(xué)家質(zhì)疑“萬(wàn)有引力定律”，中國(guó)科學(xué)家的反映是“基本定律”不容質(zhì)疑。問(wèn)題是“引力定律”是否是基本定律？基本定律又是什么涵義？基本定律就一定精確嗎？
北京青年報(bào)2001年5月18日有一篇名為《萬(wàn)有引力失靈了嗎？》的報(bào)道（見網(wǎng)站《當(dāng)代物理——物理論文集》的“國(guó)外新聞”欄目），我看了此報(bào)道之后，有感而發(fā)此篇議論。我認(rèn)為從表面意義上的角度，美國(guó)的科學(xué)家與中國(guó)的科學(xué)家的提法都對(duì)。實(shí)際上美國(guó)與中國(guó)的科學(xué)家都把引力定律當(dāng)作了“基本定律”，如果不把它當(dāng)作“基本定律”，美國(guó)科學(xué)家也就不質(zhì)疑它了；既然是確定的“基本定律”，中國(guó)科學(xué)家當(dāng)然認(rèn)為不容質(zhì)疑了，而要尋找其他的解釋。[人的思維有一個(gè)缺點(diǎn)，一旦在現(xiàn)象事實(shí)方面有與原來(lái)理論有沖突（反常）的地方，為了保護(hù)原來(lái)的理論——也就是被科學(xué)哲學(xué)稱為“范式或科學(xué)研究綱領(lǐng)”，就必然要尋找其它的理由來(lái)解釋。]問(wèn)題在于引力定律是不是基本定律，如果不是，那我們?yōu)槭裁窗阉��?dāng)作基本定律來(lái)運(yùn)用。
基本定律就是理論體系的“公理”定律，是思考的出發(fā)點(diǎn)，是邏輯的原始出發(fā)點(diǎn)——原始大前提，不是由其他定律推導(dǎo)出來(lái)的定律。而我認(rèn)為引力定律不是基本定律，理由有二：
其一，牛頓力學(xué)理論體系的基本定律是其三定律。而其三定律沒有包含“重力”方面的內(nèi)容，作為“重力”方面內(nèi)容的補(bǔ)充，不得不把引力定律當(dāng)作基本定律來(lái)運(yùn)用了。實(shí)際上，引力定律是牛頓三定律的（概念上的）“導(dǎo)出”定律，因?yàn)橛捎谧杂陕潴w是加速運(yùn)動(dòng)，從其第一第二定律為出發(fā)點(diǎn)（牛頓力學(xué)理論真正的“范式或科學(xué)研究綱領(lǐng)”。一定要注意，牛頓第二定律是其第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。），從而認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)的原因也是由于外力造成的，于是，就“發(fā)現(xiàn)”了萬(wàn)有引力。所以，引力定律不是基本定律。
其二，僅從引力定律公式產(chǎn)生的過(guò)程角度來(lái)看，在牛頓時(shí)代以前及同時(shí)代，其他許多人已經(jīng)得出了“太陽(yáng)系”（僅僅在此范圍）行星公轉(zhuǎn)的向心加速度依距離太陽(yáng)平方反比分布規(guī)律（真正的經(jīng)驗(yàn)公式，不是基本定律）。由于牛頓發(fā)現(xiàn)了地面上的重力（重力加速度）與“太陽(yáng)系”中的衛(wèi)星及行星公轉(zhuǎn)的“向心力”（還是牛頓三定律的“范式”）是同一性質(zhì)（是偉大的發(fā)現(xiàn)），（然而把此同一性質(zhì)當(dāng)作同一種“力”——錯(cuò)誤的轉(zhuǎn)化開始了。）再下一步，又依重力大小還與表現(xiàn)重力的物體（地面上的）的質(zhì)量有關(guān)系，同時(shí)又把“平方反比律”人為“加”上了質(zhì)量（中心質(zhì)量，實(shí)際上是太陽(yáng)的質(zhì)量。），引力定律產(chǎn)生了。然后，問(wèn)題又轉(zhuǎn)化了，拋開了“中心質(zhì)量”與地面上的“質(zhì)量”的區(qū)別后，引力開始“萬(wàn)有”了。于是，在我吃飯的時(shí)候，我飯桌上的“燒雞”與我也就有了“引力”（可不是因?yàn)槲茵I了，燒雞對(duì)我有吸引力的“力”）。引力定律中的“平方反比律”本來(lái)是“宇宙”（太陽(yáng)系）中的現(xiàn)象范圍，就無(wú)形地被人為地?cái)U(kuò)大到了“一切”的范圍，這是人的思維的錯(cuò)誤。僅從此角度，就說(shuō)明了“引力定律”仍是經(jīng)驗(yàn)公式，不是基本定律。把一定范圍的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律人為地?zé)o限擴(kuò)大，有時(shí)可以產(chǎn)生“偉大”的發(fā)現(xiàn)，但是，同時(shí)又是風(fēng)險(xiǎn)極大的“發(fā)現(xiàn)”，非常容易造成極大的認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤。這也就是科學(xué)哲學(xué)家波普爾“證偽主義”能夠可以成立且有“用武”的地方。因?yàn)�，我們�(nèi)说乃季S的歸納（經(jīng)驗(yàn)）語(yǔ)言（不僅僅是語(yǔ)言，也是認(rèn)識(shí)。）一般都用“所有格”。
美國(guó)科學(xué)家說(shuō)在宇宙尺度水平上，牛頓的“萬(wàn)有引力定律”就不再有效，也就是說(shuō)“萬(wàn)有引力定律”存在局限性，只在一定條件下成立。實(shí)際上是說(shuō)反了，“萬(wàn)有引力定律”恰恰是在宇宙尺度（太陽(yáng)系尺度）上有效。在我們與我們飯桌上的“燒雞”之間，恰恰沒有一點(diǎn)“效”。有效不等于精確，因?yàn)椤耙�力定律”是�?jīng)驗(yàn)公式。引力定律僅在“九大行星”范圍內(nèi)“精確”（也不是絕對(duì)的），因?yàn)椤捌椒椒幢嚷伞本褪怯纱说贸龅�。在“冥王星”軌道之外，或在“水星”軌道之�?nèi)，就不一定絕對(duì)按平方反比律。所以，“先驅(qū)者11”、“伽利略”以及“尤利西斯”等探測(cè)器偏離按照“萬(wàn)有引力定律”計(jì)算的軌道，是很正常的。如果把此“偏離”現(xiàn)象當(dāng)作另外的什么莫名其妙的“力”在起作用，則是不正常的，這是我們思維的“不正常”。
經(jīng)驗(yàn)公式不一定精確，是不是理論的基本定律就一定精確了？這要從什么角度來(lái)看了�；�本定律是“人為”規(guī)定的，當(dāng)然在理論內(nèi)部是精確的了。但是，基本定律如果要運(yùn)用到實(shí)踐中去，一般的來(lái)說(shuō)，必須經(jīng)過(guò)“經(jīng)驗(yàn)命題”這個(gè)中間環(huán)節(jié)，才能與現(xiàn)象世界建立“聯(lián)系”，所以，同樣不會(huì)是“精確”的。牛頓慣性定律是基本定律，產(chǎn)生它的“經(jīng)驗(yàn)命題”是“同一質(zhì)量同一初速度的物體阻力大則運(yùn)動(dòng)的距離短，阻力小則運(yùn)動(dòng)的距離長(zhǎng)。”所以，我們把牛頓慣性定律運(yùn)用到實(shí)踐中去，就得通過(guò)此“經(jīng)驗(yàn)命題”來(lái)與現(xiàn)象層次建立聯(lián)系。因?yàn)槲覀儾豢赡芸吹健拔矬w在沒有外力的作用下，永遠(yuǎn)地做勻速直線運(yùn)動(dòng)”。
說(shuō)一千道一萬(wàn)，產(chǎn)生這些糾纏不清的問(wèn)題的根源，還是由于牛頓力學(xué)體系本身的缺陷所造成的。在沒有重力場(chǎng)的前提下，牛頓力學(xué)體系（牛頓第一第二定律；注：牛頓第三定律是力學(xué)體系定律，不受有沒有重力場(chǎng)條件的限制。）才成立。在重力場(chǎng)的前提下，牛頓力學(xué)體系不成立。引力是對(duì)“重力”本質(zhì)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。愛因斯坦認(rèn)識(shí)到了“重力”的本質(zhì)，但是又在“空間”的方面走了彎路，“就像他的光線在引力場(chǎng)中走彎路一樣”，把物體本身的“慣性與重性”同一的認(rèn)識(shí)，轉(zhuǎn)化為拋開物體的“參考系變換”的問(wèn)題了。我們必須把沒有重力場(chǎng)空間與有重力場(chǎng)空間作為認(rèn)識(shí)的前提，才可以捋清我們的思維。而有重力場(chǎng)空間的參考系是確定的，因?yàn)樵谥亓��?chǎng)的中心都有一個(gè)“特殊質(zhì)量（可不是什么引力質(zhì)量）的”天體，這個(gè)“天體”就是確定的參考系。如果沒有此前提的認(rèn)識(shí)，我們的思維永遠(yuǎn)是在“邏輯循環(huán)”的怪圈中打轉(zhuǎn)。比如：沒有“特殊物體”（整體天體）與一般物體區(qū)別的認(rèn)識(shí)，就會(huì)產(chǎn)生引力場(chǎng)是由于其中心“質(zhì)量”，質(zhì)量又是產(chǎn)生引力場(chǎng)的根源，于是，質(zhì)量又是產(chǎn)生“引力”的根源，引力還是“力作用”，而“場(chǎng)”的存在又沒有意義了。目前在此方面的許多爭(zhēng)論與探討的問(wèn)題，都是毫無(wú)意義的，是在引導(dǎo)一些人消耗一生的精力或消耗許許多多人的精力。相對(duì)論把人們“相對(duì)”得暈頭轉(zhuǎn)向。當(dāng)我們問(wèn)一位幼兒園里的兒童，你數(shù)一數(shù)屋子里有多少人時(shí)，這個(gè)兒童就說(shuō)有六個(gè)，實(shí)際上是七個(gè)，你就會(huì)笑話他，因?yàn)樗麤]有把自己算進(jìn)去。然而，我們?cè)凇跋鄬?duì)論”的問(wèn)題上，是在犯同樣的錯(cuò)誤。狹義相對(duì)論的光速不變（與光源的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)）的假設(shè)本身就是意味著有絕對(duì)參考系背景，否則，光速本身又是怎么判定的呢。當(dāng)你在描述“相對(duì)”的時(shí)候，你別忘了你自己本身就是參考系，你自己本身就是一個(gè)物體。在這方面，可不像判斷那位兒童的錯(cuò)誤那么簡(jiǎn)單了，因?yàn)槲覀兠總�(gè)人在看別人的描述時(shí)，自己又不是“旁觀者”了，也身臨其境了。不要為沒有絕對(duì)參考系而發(fā)愁，因?yàn)槲覀冊(cè)诳陀^世界里總可以找到我們需要的參考系。
我們?yōu)槭裁窗选叭f(wàn)有引力定律”當(dāng)作了基本定律，就是因?yàn)榕ｎD力學(xué)體系（三定律）沒有對(duì)“重力”有正確的認(rèn)識(shí)，不得不把“引力定律”硬塞進(jìn)來(lái)充數(shù)，自欺欺人地當(dāng)作基本定律。我們目前缺乏的正是對(duì)牛頓力學(xué)與“重力”的統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，否則，今天就沒有那么多的人在書上及在因特網(wǎng)上看到那么多的人在討論“引力與空間”的問(wèn)題了。牛頓呀牛頓，你有了偉大的發(fā)現(xiàn)，為人類做出了巨大的貢獻(xiàn)，同時(shí)你的“引力”又給你身后的多少人帶來(lái)了多少的麻煩，到如今已經(jīng)三百年了，為你的“引力”怎樣變?yōu)橹苯幼饔孟�耗了多少人的精力，至今還有人在探討“引力的屏蔽”（把引力當(dāng)作獨(dú)立存在的“東西”了）問(wèn)題，真是罪過(guò)。自由落體的下落原因本不是由于外力作用的結(jié)果，也不是力作用的結(jié)果，難道“作用”就一定是“力”嗎！在這個(gè)世界上，難道沒有“力”，就沒有自己運(yùn)動(dòng)的東西了嗎。脫氧核糖核酸不是自己在復(fù)制自己?jiǎn)幔∥覀內(nèi)祟悓?duì)世界的認(rèn)識(shí)主要是由于我們是在改造世界的過(guò)程中來(lái)認(rèn)識(shí)世界的，于是，就把我們?nèi)祟悓?duì)世界的作用也客觀化了，當(dāng)作了客觀世界的作用了�！傲Α眮�(lái)源于我們?nèi)祟愔�體對(duì)世界的作用，于是，就把“肢體”的作用外化了。我們今天的人類已經(jīng)在改變著我們對(duì)客觀世界認(rèn)識(shí)的角度，我們已經(jīng)把我們?nèi)祟愖陨懋?dāng)作了客觀世界的一分子。那我們?cè)凇耙�力”的�?wèn)題上為什么還以“自我”為中心呢。
當(dāng)我寫到此處時(shí)，我自我感覺良好，因?yàn)槲医?jīng)過(guò)了二三十年的艱苦探索，歷經(jīng)了多少的人間苦難，終于“發(fā)明”出了新的力學(xué)“公理化”的三定律。我自我覺得我自己的思維順暢多了。用我的“慣性力學(xué)三定律”來(lái)教我的上重點(diǎn)高中的孩子（她不喜歡物理），我的孩子也說(shuō)：按你的定律來(lái)理解力學(xué)，來(lái)解力學(xué)習(xí)題簡(jiǎn)單多了。我（我孩子）在考慮力學(xué)習(xí)題的時(shí)候，就總是用手拿著另一端栓著石頭的彈簧的角度來(lái)理解，原來(lái)石頭通過(guò)彈簧本身作用在我的手上的力都是石頭本身的“慣性力”（包括重力）。我的孩子又說(shuō)：用你的定律來(lái)解力學(xué)習(xí)題，老師不給分?jǐn)?shù)怎么辦？我回答道：按我的理解來(lái)解習(xí)題，再按老師的步驟寫出來(lái)，不就得了，因?yàn)槟阋呀?jīng)了解了力學(xué)教科書知識(shí)的缺陷了。世界上的許多事都很怪，中學(xué)的學(xué)生都能理解的事，研究生就不一定理解。我可理解為什么，因?yàn)槿祟惖乃季S有一個(gè)缺陷，年齡越大，學(xué)問(wèn)越高，其思維定勢(shì)越不容易改變。教科書中（大學(xué)）的“慣性力”往往是在非慣性系（非慣性系與慣性系的提法本身就是一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)檫�是牛頓力學(xué)的“范式”。）中出現(xiàn)的“虛構(gòu)力”，之所以教科書中回避“慣性力”就是物體本身對(duì)真正“合外力”的反作用力，是因?yàn)椤熬秃稀痹斐勺杂陕潴w加速運(yùn)動(dòng)的外力重力（引力）沒有反作用力的事實(shí)（是失重狀態(tài)，這恰恰就是不應(yīng)該把重力當(dāng)作“牛頓”外力的癥結(jié)所在）。問(wèn)題就在于自由落體的加速運(yùn)動(dòng)原因不是由于外力。如果讀者感興趣，我將在下一篇文章中，專門就怎樣用我的“慣性力學(xué)三定律”來(lái)解中學(xué)及大學(xué)的“動(dòng)力學(xué)”習(xí)題方面說(shuō)一說(shuō)。大中學(xué)生都覺得物理學(xué)中的力學(xué)部分最難，尤其是動(dòng)力學(xué)的部分。究其原因不是學(xué)生的腦子笨，而是由于其“知識(shí)”的本身就有問(wèn)題。不知者不怪，如果已經(jīng)知道了其“知識(shí)”的缺陷，還要用有缺陷的知識(shí)去教學(xué)生，那可是真的“誤人子弟”了（浪費(fèi)別人的精力等于浪費(fèi)別人的生命）。當(dāng)我有一次看“智力快車”電視欄目的時(shí)候，主持人在問(wèn)一位中學(xué)生：空間實(shí)驗(yàn)室中的人處于失重狀態(tài)，是沒有引力正在作用？此中學(xué)生回答“是”，結(jié)果被認(rèn)為是錯(cuò)誤的回答，沒有給分。我看到此，我真為該學(xué)生鳴不平。如此僵化的“知識(shí)”！知識(shí)的僵化！怎么提高“智力”，重要的是讓我們的學(xué)生怎樣去思考，而不是知道多少。知識(shí)的發(fā)展是“淘汰制”，不是“積累制”，否則一千年后的研究生畢業(yè)的年齡該是一百歲了。今天的“知識(shí)大爆炸了”，這說(shuō)明了什么？是進(jìn)步還是后退？今天的“知識(shí)”該“凝縮”了。大學(xué)生畢業(yè)的年齡應(yīng)該是身體發(fā)育成熟的年齡（應(yīng)該是中學(xué)畢業(yè)的年齡）。（說(shuō)多了，有點(diǎn)離題了。好在是在因特網(wǎng)上發(fā)表我的意見。）有的人說(shuō)我在文章中說(shuō)大話，意思是說(shuō)我不謙虛。我實(shí)在是納悶，有不少人在其“著作”的前言或結(jié)尾中，總是有這樣的“套話”——我寫的不一定對(duì)……�！安灰欢▽�(duì)”你還寫出它干嘛，還發(fā)表它干嘛，等你研究“對(duì)”了，再發(fā)表得了。我在此“場(chǎng)合”無(wú)法“謙虛”。我在我的上一篇文章中就夠“虛偽”的了，因?yàn)槲野盐野l(fā)明的“慣性力學(xué)三定律”稱為“嘗試”，實(shí)際上我認(rèn)為我已經(jīng)基本上完成了愛因斯坦的目標(biāo)。我既然找到了“真理”，我就應(yīng)該有責(zé)任去宣傳它，努力去讓人們?nèi)ダ斫馑�。如果一位賣藥的人（可不是賣假藥故意騙人的人）說(shuō)他的藥不一定治病，誰(shuí)還買他的藥？這不是那么回事。
總的來(lái)說(shuō)，“萬(wàn)有引力失靈”的說(shuō)法本身就是錯(cuò)誤。我們應(yīng)該把“萬(wàn)有引力”與“萬(wàn)有引力定律”分開來(lái)認(rèn)識(shí)。其定律本身是對(duì)的，而對(duì)其定律的物理意義的理解則是另一碼事，不要混在一起。美國(guó)科學(xué)家與中國(guó)科學(xué)家對(duì)“先驅(qū)者11”、“伽利略”以及“尤利西斯”等探測(cè)器偏離“萬(wàn)有引力定律”計(jì)算的軌道事實(shí)的看法都是基于“引力定律”是基本定律的認(rèn)識(shí)。問(wèn)題是，引力定律在我的“三定律”里是導(dǎo)出“定律”，已不是基本定律，是經(jīng)驗(yàn)公式。嚴(yán)格地說(shuō)來(lái)，引力定律不應(yīng)該再叫了，引力定律不存在了。真正的經(jīng)驗(yàn)公式是“平方反比律”（就是重力場(chǎng)的強(qiáng)度公式，就是重力場(chǎng)空間），其“中心質(zhì)量”僅具有重力場(chǎng)初始量的物理意義，不是真正的中心天體的質(zhì)
量。而“非中心質(zhì)量”（原來(lái)叫引力質(zhì)量）也還是“慣性質(zhì)量”。


參考文獻(xiàn)
[1]馬英卓：引力是產(chǎn)生出來(lái)的，〈科學(xué)〉（科學(xué)美國(guó)人中文版）雜志，1998年第五期。
[2]馬英卓：引力與廣義力學(xué)、整體天體，〈科學(xué)〉（科學(xué)美國(guó)人中文版）雜志，1999年第三期。
[3]馬英卓：慣性力學(xué)與整體科學(xué)體系，《科學(xué)》（科學(xué)美國(guó)人中文版）雜志，2000年第七期。
[6] 美科學(xué)家質(zhì)疑牛頓“萬(wàn)有引力”定律，http://tech.china.com/zh_cn/news/tech/154/20010518/179249.html

論文出處(作者):
受力的物體內(nèi)部到底發(fā)生了什么情況
論慣性

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