论文：万有引力与离心力 【转载】

伤我心太深

摘要：在地球地面上的物体，作圆周运动时，会有离心力，离心力是引力子综合作用的结果，离心力与万有引力一样，都是引力，离心力与向心力共存，向心力是非引力，太阳、地球、月亮在宇宙空间中，只受到引力子的作用，没有受到非引力的作用，它们在作自由运动，Ｆ合外力＝Ｆ引力＝－Ｆ非引力＝0，Ｆ合外力＝Ｆ离心力＝－Ｆ向心力＝0，太阳、地球、月亮之间没有万有引力及离心力，它们没有受到任何外力的作用。 爱因斯坦在“物理学的进化”一书“力学的框架”一节中，举了这样一个例子： 我们的故事说到这个阶段时，必须回溯到开始的地方——伽利略的惯性定律。我们再把它引下来： 一个物体，假如没有外力改变它的状态，便会永远保持静止的状态或匀速直线运动的状态。 一旦了解了惯性的观念，似乎对于这个问题已经没有什么可说的了。虽则我们已经全面地讨论过这个问题，但是却没法把它讨论彻底。 设想有一个很严格的科学家，他相信惯性定律可以用实际的实验加以证明或推翻。他在水平的桌面上推动小的圆球，并设法尽量地消除摩擦。他注意到桌面与圆球愈加平滑，运动便愈加均匀。当他正要宣布惯性原理时，有人突然开他的玩笑。这个物理学家是在一个没有窗户的房子里工作，井且与外界完全隔绝的。开玩笑的人装置一种机械，可以使整个房子绕一根穿过它的中心的轴而旋转。旋转一开始，这个物理学家立刻得到新的、出乎意料之外的经验。原来是匀速直线地运动的圆球，现在尽量离开房子的中央而靠近房子的墙壁。他自己感到有一种奇怪的力把他推向墙去。他所体验到的感觉和在一个急转弯的火车或汽车中的人所感到的相似，和坐在回旋木。。。。马上所感到的更相似。他过去所得到的一切成果现在都粉碎了。
这个物理学家若要放弃惯性定律，必须同时放弃所有的力学定律。惯性定律是他的出发点，假如这个出发点改变了，那么他的一切结论也都改变了。一个观察者如果他的一生都是在一个转动的房间内度过，并且在它里面进行各种实验，那么他所得到的物理学定律跟我们的是不同的。另一方面，如果他在进入房间以前对于物理学的原理已经有了很深的知识和坚定的信念，那么他就解释力学定律之所以被推翻，是因为房子在转动。用力学的实验，他甚至能决定它是怎样转动的。 我们为什么对这个旋转的房间内的观察者发生这么大的兴趣呢？道理很简单，因为我们在地球上在某种程度上也是处于同样的地位。从哥白尼时代以来，我们便知道地球是绕着它自己的轴旋转并环绕着太阳运行的。在科学发展中，甚至这个任何人都很清楚的简单观念也不会不受触动。但是我们暂且丢开这个问题，而接受哥白尼的观点。假使那个旋转着的观察者不能确认力学定律，那我们在地球上自然也不能确认它。但是地球转动得较慢，所以转动的影响不很明显。可是有许多实验都证明跟力学定律有些偏差，这些偏差的一致性可以看作是地球转动的证明。 可惜我们不能置身于太阳与地球之间，在那里去证明惯性定律的绝对有效性以及观察一下转动着的地球。这只有在想象中才做得到。我们所有的实验都只有在我们所居住的地球上进行。这句话我们常常更科学地说成：我们的坐标系是地球。 (摘自物“理学的进化”作者爱因斯坦、英费尔德1938年出版，1947年刘佛年译) 牛顿运动定律及万有引力定律，牛顿力学框架体系及经典理论，都是人们在地球环境中，选地球为参考物、坐标系，得出的理论，虽然，它统治着整个科技领域，但是，随着科技的发展，也暴露出一些问题。 哥白尼（1473～1543年波兰天文学家）创立了科学的日心地动说，写出自然科学的独立宣言——“天体运行论”，在研究太阳系中的天体运行时，选用日心天球作为参考物，建立日心天球坐标系，用日心天球坐标系，描述太阳系内的天体运动，这是最为简明、清楚地表达太阳系内的天体相对运动关系，假设，宇宙中的所有恒星几何中心点，它们之间的距离始终不变，即各个恒星几何中心点，始终相对静止，各个恒星几何中心点，在日心天球坐标系中的坐标始终保持不变，太阳几何中心点是坐标原点，是(0,0,0)，所有恒星都有自转，其它天体，例如，行星、卫星等，不但有自转，还有公转，如果，研究银河系中天体的运动，选用日心天球坐标系就不合适了，因为，太阳系是银河系中微不足道的小恒星系，日心天球坐标系无法描述银河系整体的运动状态，只有选银河系外另一个星系为参照系，才能描述银河系整体的运动状态，好比用地球、月亮、北极星作为参照系，无法清晰地描述太阳系内天体的运动状态。 开普勒(1571～1630年)继承了第谷(1546～1601年)的衣钵，通过天文的观察、分析了长期天文资料后得出了开普勒行星运动三定律： ①行星围绕太阳运行的轨道是橢圆，太阳在橢圆的一个焦点上。 ②连接太阳和行星的向径，在相同的时间间隔内扫过相等的面积。 ③行星绕太阳运行的周期的平方同它们轨道长轴的立方成正比。 第谷、开普勒长期积累的天文资料，创立开普勒行星运动三定律，创立了理论天文学，为牛顿三大运动定律和万有引力定律在太阳系中应用及创立天体力学奠定了基础。 从亚里士多德——托勒密的地球中心说，到哥白尼的日心地动说，到日心天球坐标系，地心天球坐标系，再到爱因斯坦的洛伦兹坐标变换，说明，描述各个的物体运动状态，与人为选定的参照系、参考物有关，与以参照系、参考物为依据，人为建立的坐标系有关，从观察角度出发，地球中心说没有错，在地球上的人，都可以认为地球是静止不动的，以地球为参照系、参考物，建立地球坐标系，太阳、月亮、太阳系内的天体、天球上的恒星，几乎都是24小时绕地球公转一周，在卫星没有上天前，做的物理实验，参照系选的都是地球，爱因斯坦的洛伦兹坐标变换结论，提出坐标系的空间是相对空间，坐标系中时间是相对时间，牛顿力学框架体系在惯性坐标系中是正确的，在非惯性坐标系中不适用，而在1916年提出了广义相对论，认为，可以使牛顿力学框架体系，成为在任何坐标中都是可以应用的理论。 “狭义相对论”假设： ①在所有的相互作匀速直线运动的坐标系（惯性系）中，自然定律都是相同的(相对性原理)。 ②在所有的相互作匀速直线运动的坐标系（惯性系）中，光在真空中的速度都是相同的ｃ(光速不变原理)。 “广义相对论”假设： ①广义相对性原理：定律在任何参照系中都具有相同的数学形式。 ②等效原理：引力的局部效应和加速度参考系的效应等效。 “明义相对论”假设： ①主观意识相对性假设：客观存在是绝对的，主观意识是相对的。 宇宙中空间、物质、时间三元及宇宙中的自然规律是客观存在，这是绝对的，宇宙三元不受人为选定的参考物、参照系及观测者所处的运动状态而改变，人类对周围环境及宇宙的观测结果与认识，以及经过思维得出的各种理论是主观意识，是虚拟的、表面的、片面的、局部的，有时甚至是不真实的、错误的，这是相对的。 ②光速相对性假设：光速相对感光体(观测者)不变，光速的参考物是感光体(观测者)，这符合光速测量结果不变，光速与光源运动无关的物理实验结果。 ③引力相对性假设：在任何坐标系中，引力与斥力是相对的，这也与人为选取的参考物有关，如果，指向地球的力(地球上物体受到的重力)称为引力，当这物体在地球与月亮之间，这力对月亮上的观测者来说，这力是斥力，当这物体在地球与月亮同侧，这力对月亮上的观测者来说，这力是引力，同一个力，由于观测者相对这力的位置不同，得出的结论是不同的，也可以说，引力、斥力是相对的，一个力是引力，还是斥力，与人为选定的参考物有关，因为，力是矢量，它有作用点、大小、方向，在空间中，力的位置确定，也必须要有人为选定的参考物，或者在人为建立的坐标系中才能描述，引力及斥力与观测者相对这力的位置有关，引力与斥力是相对的，所以，引力子也是斥力子，引力子、斥力子是相对的，引力子与斥力子是同一种粒子，物体受到的引力与物体受到的非引力大小相等，方向相反，物体受到的合外力总是为零。 实际上，空间坐标系是在欧几里得几何学基础上，建立的几何图形，客观上并不存在，只存在于人的主观意识中，空间坐标系只有固定在客观存在的物体上(被人为选定的参照系、参考物)，才能用到实践中，描述宇宙中存在的物体，在这空间坐标系中的位置。 选用不同的参照系、参考物，可以建立无数个空间坐标系，由于各个参照系、参考物的相对运动，所以，各个空间坐标系定位确立的空间也相对运动，各个空间坐标系描述的是同一个无限大的、客观存在的宇宙空间，空间坐标系有自己的空间(参照系、参考物、坐标系定位确立的空间，是相对空间)，没有自己的时间，因为，宇宙中客观存在的无数个物体及主观意识中的各个空间坐标系，享用的是宇宙中，客观存在的、统一的流逝的时间，空间坐标系的空间是相对空间，空间坐标系不能描述时间，空间坐标系只能描述同一时刻，各物体在空间坐标系中位置，空间坐标系只能用于运动学，在一个空间坐标系中，描述各个物体，在不同时刻时，在空间坐标系中的位置是不同，体现在，各个物体在坐标系中的坐标变化，坐标是空间坐标系的语言，几何参数无法输入到空间坐标系中，因为，几何参数不是坐标系的语言，随着时间的流逝，各个物体在空间坐标系中的坐标变化，从而通过计算，得出各个物体在这个空间坐标系中，它们在不同的时刻的瞬时速度及瞬时加速度，空间坐标系只能描述各个物体占有的空间，各个物体相对参照系、参考物的位置，各个物体之间的相对位置，并且，是瞬时性的，即时性的，空间坐标系无法描述时间与物体的质量，空间坐标系只能示意相对空间，不能描述时间与物体的质量，一个物体在不同的空间坐标系中，它的坐标、瞬时速度、瞬时加速度是不同的，在不同时刻，同一个物体，在同一个空间坐标系中，它的坐标、瞬时速度、瞬时加速度也是不同的，物体、物质在空间坐标系是的位置，是相对的，因为，不同时刻，物体、物质在空间坐标系中的坐标是不同，同一时刻，物体、物质在不同的空间坐标系中，坐标也是不同的，物体、物质在空间中的位置只能相对地描述，物体、物质在空间中的位置、速度、加速度的描述，得出的都只能是相对值，物体、物质在空间中的位置是相对参照系、参考物、空间坐标系而言。 某一光速，即某一个光源发出的光波，被某一个感光体(测量者、观测者)接收到，如果，这光源与这观测者相对有运动，这光速只能相对观测者是ｃ，因为，光速ｃ测量结果不变，光速ｃ与光源运动无关，已经被大量地球坐标系中所做的物理实验所证实，依据运动学，如果，光源与观测者有相对运动，实验证明，光速ｃ测量结果不变，即光速ｃ相对感光体、测量者、观测者不变，光速相对光源是ｃ＋ｖ(矢量加法，ｖ是观测者相对光源的速度)，光速相对光源可变，所有物体、物质的速度，都是相对参照系、参考物、坐标系而言，宇宙中没有绝对运动的物体、物质，也没有绝对静止的物体、物质，狭义相对论中光速不变原理假设，把光速ｃ假设为宇宙中的绝对速度，光速ｃ没有参考物，两个相对作匀速直线运动的光源，选它们作为参考物，建立两个作匀速直线运动的空间坐标系，这两个光速发出的光波的光速，相对这两个光源，作匀速直线运动的观测者，或相对一个光源静止的观测者，都是光速ｃ，在宇宙中，一切都是相对的，只有光速ｃ是绝对，明义相对论中光速相对性假设，光速相对感光体(观测者、测量者)不变，光速的参考物是感光体(观测者)，这符合光速测量结果不变，光速与光源运动无关的物理实验结果，光速相对性假设，与牛顿力学框架体系、运动学、欧几里得几何学、数学、逻辑学没有任何矛盾。 在地球空间坐标系中，地球上的物体受到地球引力场的作用，处于静止状态时，它所受到的引力Ｆ引力＝ｍｇ，受到其它的外力，即非引力Ｆ非引力＝－ｍｇ，这个物体受到的合外力为零，Ｆ引力＝－Ｆ非引力，Ｆ合外力＝Ｆ引力＋Ｆ非引力＝0，如果，没有非引力Ｆ非引力＝－ｍｇ的作用，这物体将作自由落体运动，此时，这物体受到的引力等于零(物体失重)，Ｆ引力＝0，Ｆ非引力＝0，这物体受到的合外力也为零，Ｆ合外力＝Ｆ引力＝－Ｆ非引力＝0，明义第二运动定律公式： Ｆ非引力＝ｍ(ａ－ｇ＋2ｖ2/tｃ)＝－Ｆ引力 说明物体受到的非引力与物体受到的引力是共生的，转动的房子相对地球静止时，即相对地球没有转动时，这房子中人与物没有向心加速度，也没有受到离心力的作用，也不需要向心力，当这房子转动时，房子中的人与物，会有向心加速度，会受到离心力的作用，如果要在这转动的房子中的人与物静止不动，需要对它们施加非引力的外力向心力，平衡这离心力，可以认为，转动的房子中的人与物与这转动的房子，此时，它们切割了地球引力场的引力线，所以，产生了引力子综合作用的离心力，物体作圆周运动时，引力子对物体综合作用，物体会受到引力子的引力，即离心力，要使物体继续作圆周运动，必须要对这物体，施加非引力的外力向心力，平衡这引力子的引力，即离心力，所以，物体转动时受到的离心力是引力，维持物体作圆周运动，所需要的向心力是非引力。 转动的房子中的人与物和这转动的房子，它们受到离心力的作用，向心加速度ａ＝ｖ2/Ｒ＝ω2Ｒ，物体受到的离心力Ｆ离心力＝Ｆ引力＝－ｍａ＝ｍｖ2/(－Ｒ)＝ｍω2(－Ｒ)，转动房子的非引力，即向心力，是转动房子的材料结合力，转动房子的材料结合力能提供转动房子转动时所需要的向心力(非引力)，如果转动房子的自转速度无限加大，转动房子受到的离心力大于这房子材料的结合力，这房子就会四分五裂，转动的房子中的人与物，在这房子转动时，静止在这转动的房子中，它们受到离心力，当这离心力小于它们与这转动房子之间的静摩擦力(非引力)，它们在这转动的房子中，静止不动，随着转动房子的转速加大，人与物体的离心力加大，当这离心力大于它们与这转动房子之间的静摩擦力(非引力)，人与物体将滑到这房子的四壁而静止不动，这房子的四壁提供给人与物体向心力，平衡引力子对人与物体离心力，Ｆ离心力＝Ｆ引力＝－ｍａ＝－Ｆ向心力＝－Ｆ非引力，物体作圆周运动时，物体会受到方向背离转轴的离心力，这是引力子作用的结果，要维持这物体的圆周运动，必须要有其它物体、物质对这个物施加非引力，与引力子作用的引力平衡，物体受到的合外力永远为零。 在日心天球坐标系中，地球与月亮都在运动，在地球上看月亮，月亮24小时绕地球公转一周，在月亮上看地球，地球在月亮上空静止，没有公转，只是24小时地球自转一圈，应用牛顿力学框架体系计算，通过引力常数Ｇ0＝6.67×10-11米3/(秒2·千克)，及重力加速度ｇ，应用万有引力定律，可以计算出地球的质量，在日心天球坐标系中，月亮27.5绕地球公转一周，在月亮上测量出月亮的重力加速度，应用万有引力定律，可以计算出月亮的质量，依据地球质量、月亮质量、地球与月亮的距离，应用万有引力定律，可以计算出地球与月亮之间的万有引力，在日心天球坐标系中，我们可以说月亮绕地球公转，也可以说地球绕月亮公转，即可以假设，地球在日心天球中静止不动，月亮绕地球公转，也可以假设，月亮在日心天球中静止不动，地球绕月亮公转，实际上，地球与月亮都在作自由运动，它们只受到引力子的综合作用，没有受到任何非引力的作用，所以，Ｆ合外力＝Ｆ引力＝－Ｆ非引力＝0，地球与月亮的万有引力，都是依据物体在地球上作圆周运动，会有离心力，同时，必须对这物体施加非引力的向心力，才能使这地球上的物体作圆周运动，因此，设想出地球与月亮受到对方相同的万有引力，但是，它们的离心力是不同的，月亮绕地球公转，现在公认的月亮的离心力，是按月亮公转角速度27.5天绕地球公转360°计算出来的，如果，设想地球绕月亮公转，公转角速度是地球27.5天绕月亮公转360°，由于地球质量ＭM＝7.35×1022千克，月亮质量ＭE＝5.98×1024千克(＝0.0123ＭM)，由于地球与月亮受到对方相同的万有引力，在地球上看月亮与在月亮上看地球，在日心天球坐标系中，它们之间的相对的角速度都是27.5天转360°，只是角速度方向相反，但是，月亮的离心力只是地球的离心力的0.0123，牛顿万有引力定律又受到责难。 在宇宙中，由于其它天体离我们都很远，我们如果看不到其它星星，我们只看到地球、太阳、月亮存在，人类就只有太阳日，没有恒星日，一年四季依然存在，但是，在地球上看太阳，太阳27天自转一周，太阳与月亮一天，绕地球公转一周，在太阳坐标系中，地球与月亮27天绕太阳公转一周，地球上产生一年四季的原因，是地球赤道，相对太阳365天摆动一次造成的，摆动角度是23°27′×2，也可以说，地球自转轴，相对太阳自转一周，地球自转轴与转轴的角度是23°27′，这种运动形式，好比25800年地球在日心天球中的进动一周，选择不同的参考物、参照系、坐标系，各个物体的运动状态是不同的，地球与太阳，地球与月亮，在几十亿年来，距离基本上保持不变，如果它们之间有引力，它们之间的距离将不断地缩小，它们早就碰撞了，成为太阳的燃料，实际上，它们之间有引力，斥力的微小波动，当地球从近日点过渡到远日点时，地球与太阳之间存在斥力，当地球从远日点过渡到近日点时，地球与太阳之间存在引力，这些引力与斥力都是引力子作用的结果，引力子也担当斥力子的作用，宇宙空间中的天体，它们只受到引力子的作用，没有受到其它非引力的作用，它们都在作自由运动，Ｆ合外力＝Ｆ引力＝－Ｆ非引力＝0，除非它们受到其它天体、物质的碰撞，受到非引力，同时引力子也会产生相应的引力，平衡非引力，Ｆ引力＝－Ｆ非引力，Ｆ合外力＝Ｆ引力＋Ｆ非引力＝0，地球受到太阳的万有引力，地球在日心天球坐标系中，绕太阳几何中心公转，都是在地球环境下，得出的物理实验结论，联想、推理出来的，表面看上去很有说服力，仔细分析、推敲后，将会发现很多不能自圆其说问题。 地球同步卫星的轨道，是在地球赤道上空36000公里处，这说明，地球同步卫星停在该处没有受到地球的引力，月亮距离地球38万公里，更加没有理由说，月亮受到地球的引力。 地球产生的引力场，认为是相对日心天球相对静止，相对地球24小时自转一周，太阳的引力场，也认为是相对日心天球相对静止，相对太阳27天自转一周，好像，地球的引力场与太阳的引力场是天球产生的，而不是地球、太阳产生的，它们的引力场相对它们自己是转动的。 我们没有这么大的天平秤，可以测量月亮、地球、太阳的质量，也没有这么大的弹簧秤可以测量月亮、地球、太阳受到的万有引力，我们只能用在地球环境中做的物理实验，用牛顿力学理论框架体系，去计算出它们之间受到的引力及它们的质量，牛顿力学理论框架体系用在天体的运动上，用在量子力学上都存在一定的问题，在宇宙天体问题上，因为大得看不清楚，无法做物理实验测量，在微观世界中，粒子小得看不清楚，也无法做物理实验测量，我们只能在地球坐标系中，在地球环境下，做物理实验，进行测量，用这些结果去推理、遐想，得出理论，去应用，出现问题很正常，哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿、爱因斯坦…不是神，它们是我们的先辈，他们所处的时代，科技比当今的时代落后，他们创立的理论，能被大家广泛的应用，这说明他们有超过常人的智慧，他们是科学的巨人，但是，不等于他们的理论完美无缺，是绝对真理，物理理论的正确与否，只有用物理实验结果及实地测量结果来证明，得出的这些结果，还必须用科学的方法去分析。 本文主要说明，在地球地面上的物体，作圆周运动时，会有离心力，离心力是引力子综合作用的结果，离心力与万有引力一样，都是引力，离心力与向心力共存，向心力是非引力，物体作圆周运动的向心加速度ａ＝ｖ2/Ｒ＝ω2Ｒ，Ｆ离心力＝Ｆ引力＝－ｍａ＝ｍｖ2/(－Ｒ)＝ｍω2(－Ｒ)，Ｆ离心力＝－Ｆ向心力，即Ｆ引力＝－ｍａ＝－Ｆ非引力，Ｆ合外力＝Ｆ离心力＋Ｆ向心力＝0，太阳、地球、月亮在宇宙空间中，只受到引力子的作用，没有受到非引力的作用，它们在作自由运动，Ｆ合外力＝Ｆ引力＝－Ｆ非引力＝0，Ｆ合外力＝Ｆ离心力＝－Ｆ向心力＝0，地球没有受到太阳的万有引力，地球也没有受到作圆周运动的离心力，月亮没有受到地球的万有引力，月亮也没有受到作圆周运动的离心力，它们都在作自由运动，它们没有受到任何外力的作用，Ｆ合外力＝Ｆ离心力＝－Ｆ向心力＝0。

接天

万有引力与"万无引力"