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对物理学的思考(二)
2019-06-13
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    质点的适用范围(二)

    前面提出经典物理规律所适用的范围只能是蘋果落到地面上的范围,而不适用蘋果落到地里面后的相互作用。现在就从蘋果落到地里面后的相互作用分析起。

    现在假设地球是一个质地均匀的大球,其半径为R,质量为MR,这个大球对质量为mδ蘋果的引力为:。其中r为地球质心(球心)到蘋果的距离,对这一规律按上面的分析,只适用于r>R的情况下 ,由此这种引力作用的最大值也就是蘋果到地面时所受到的力:,但当蘋果进入地面后,蘋果所受到的引力就是地球内部物质作用的一种合力。由于球对称这种合力的结果最后成为两个方向相反的作用力F1与F2之合,这两个力的方向都是地球心与蘋果的连线方向,其F1是在过蘋果并垂直它的平面S分割开的大球缺所有物质对蘋果所形成引力的合力,F2为小球缺所有物质对蘋果形成的引力,但这时这两个力恰恰是方向相反的,即这时蘋果所受合力为F1-F2,这时引力的合力不是增大反而变小了,且当r越来越小时这个合力变得越来越小,如当r变小到零时,即蘋果到达球心,所受到的合力也就变为零了,即在球心引力不仅不是达到最大,反而是达到了最小,变为零了。之所以会如此,是因为当蘋果进入地球后,这时所赋予质点(球心)的质量MR已不再存在,而是地球内部的物质对蘋果的吸引作用了。也就是说在进入物体后,并不可能存在一个奇点(球心),这个有质量MR的奇点是由于人为的将全球的质量赋予质心的结果。

    这种分析是否成立,是可以用物理实验来证实的。地球上有很多矿井,只要在矿井口秤一下体重(地球对人的引力),再下到深的矿井中秤一下体重,尽管地球不是一个质地均匀的球体,其内各处的质地有所差别,但还是可能发现这种重量(引力)变化的,当然地球的半径很大(6400公里),但只要矿井足够深,如矿井深为1公里,这时体重差将在万分之一以上,这时80公斤的人应有约10克力以上的差异,这是能够测量到的,但这时的测量是不能用天平秤来测量的,因为虽然进入了球内,引力大小发生了变化,但被称量物(人体)的质量却是没发生变化的。

    从这一实验可见,从数学公式是可能得到一个引力无穷大的奇点,在此处曲率和密度可能无限大,但在物理学上,不论这个物体的质量有多大,但只要它并不是一个数学点,是有一定空间限度的,在这个物体内的质心处,引力的合力其实都只能是零,即不会出现奇点的,不会出现一个曲率和密度无限大的点。而事实上现在的实物质的质点,都是有边界限度的,大到恒星小到基本粒子,都有空间限度,尽管恒星的体积很大,基本粒子的空间限度很小,但它们都是有边界的,是内外有别的边界。用质点去进行计算,是必须注意这种边界两边的不同。只所以会出现这种奇点的认识,是理论家们深深陷入数学方程的思考与计算中去了。物理学不应陷入无物质无时空的思考中,而是应当以物质在时空中的运动为基础,充分注意物质运动的时空限度,即引力的奇点是人为造出来的,这是今后物理学应仔细疏理,进行全面深入思考的问题。

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草根简介


1938年7月15日生。北京大学毕业,分配到中国工程物理研究院核物理与化学研究所工作,直到退休。研究员。现居住北京海淀区。
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