万有引力的双力悖论:辐射压力模型与广义相对论模型

Stanley V Byers

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摘要

本文比较了万有引力产生的三个模型:1)辐射压力模型; 2)广义相对论模型; 3)万有引力模型。

本文认为,辐射压力模型是唯一能够准确计算作用在轨道上的物体万有引力的模型。其他引力模型得到的值都是维持稳定轨道力的二倍。正如文章所说,双力悖论表明,引力和广义相对论模型不能合理的解释或准确得出万有引力和惯性的值。

关键词:引力,双力,万有引力,辐射压力

 

1.万有引力模型回顾

词典、百科全书、维基百科、大学物理书等资料将万有引力定义为物体之间相互吸引的作用,或物体产生扭曲空间的吸引力。引力模型应用到地球和月球之间的力可得到:

  • 地球的万有引力平衡了月球的离心力。
  • 月球的万有引力平衡了地球的离心力。

这看似一个平衡有序的引力系统。然而,此系统存在以下悖论:如果引力源于每个物体的内部,那么为了达到平衡,引力将产生二倍于月球系统离心轨道力的力。“引力”的概念要求每个物体的力既作用于远处物体又作用于其本身。平衡系统的另一个例子是处于拉力下的绳索:绳子两端具有大小相等,方向相反的力。正如牛顿第三运动定律:“相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。”

上述双力悖论可直接用于引力定律,广义相对论及其他类似引力理论。
以下例子也能说明双力问题:
让两个相等的木筏X和Y自由漂浮在静止湖面上,木筏由绳子连接。木筏间距与绳长相等,保持静止。
绳子一端系于木筏Y,木筏X上站立一人拉绳子另一端。
木筏两木筏相向移动,木筏X沿绳长向Y移动,木筏Y沿绳长向X移动。
两艘筏受大小相等,方向相反的力和运动。
作用力和反作用力……木筏X不能保持静止且作为力的作用源。

2.质量引力模型
引力的概念符合牛顿的平方反比定律:
F = G x ( M1 x M2 ) / r^2  (1)
物体表面的万有引力(g)可以通过万有引力常数(G)和物体的质量、半径计算得出。利用该方程可计算出每个物体受到的和作用于另一个物体上的假想的引力。
根据引力的概念,地球的引力作用于月球,同时大小的力反过来作用在地球上。同时,月球的引力作用于地球上,同时大小的力反过来作用在月球上地球。
利用(1)中的方程,辅以基础数学常识及力学知识,可以推算作用在地球和月球上的引力完全相等,且是离心力的二倍。

 

3.相对论模型[1]
悖论也存在于万有引力的广义相对论(GR)模型中。广义相对论认为万有引力扭曲了“时空结构”,而时空扭曲以“引力“作用于其他物体上。由于在广义相对论中,所有引力都作用在行星的中心……“和月亮的……”位置,故而也需要两倍于地月系统的离心力。
Louis Essen以下文章中回顾了广义相对论:Essen L 1971 “Special Theory of Relativity: A Critical Analysis[1]。

4.辐射压力模型[2]
在各向同性的辐射压力系统中,力不作用在在物体的质量中。物体的每个原子遮蔽辐射流,导致不平衡的外界辐射压力将物体“推”向彼此。由于不涉及互相吸引,该模型不需要双倍于引力的力。辐射压力是宇宙各向同性辐射的属性,与惯性,电场,电磁辐射和所有远程力的主要辐射介导的方式相同。辐射压力模型中,行星和物体本身并不具有“万有引力”,而是通过过滤宇宙中的辐射流而受到万有引力作用。因此,该模型不存在万有引力的吸引。利用辐射和屏蔽概念计算物体之间的力的举例可见于该网站:energy-gravity.com
关于万有引力导致的小行星解体,以下引文为常见的错误[3]:

“行星潮汐力可以解体卫​​星或更小的星体。对于圆形轨道无拉力作用且与恒星密度相同的物体,希洛极限恒星的2.46倍。在地月系统中,临界距离为地球半径的2.89倍(18400km)。”
万有引力的辐射压力模型的起因需要新的理论。次模型缺少中使物体万有引力减小的引力。

 

5.牛顿的观点[4]

在一封信中,牛顿曾坚决地反对了万有引力(引力)是物体固有属性、并可通过真空空间作用这一说法:
“……物体可通过真空远距离作用于另一个物体而不需要任何介质,将运动和力从一个传递给另一物体这一说法,在我看来十分荒谬,我相信一个能够进行哲学思考的人不可能会陷入其中。”

牛顿在17世纪提出运动定律,用平方反比定律描述了万有引力随着距离的变化。但他并没有在任何出版物中提到万有引力或惯性产生的原因。他曾在一封私信中设想了引力的原因,提到万有引力本质上是引力的原始辐射或是阴影模型。牛顿的曾在文中混用“主要辐射” 和“空灵” 两个概念[5],说明两个概念之间的相似之处:

“……地球引力可能是由于其他类似的空灵[主要辐射]不断凝结而引起的……以某种方式……从上到下凝结(此空灵)[主要辐射]以极快的速度下降;下降时它可以散布物体,其[压力]力与它所作用的所有[原子]的表面成比例。”
括号中的术语是方便比较而加入的,并不在原文中。如上所述,牛顿并未提出由颗粒材料的振动或流动组成,也没有给出引力的原因。而牛顿在17世纪后期确实曾将非微粒辐射和遮蔽系统作为引力的原因。

 

6.结果
本文并非意在阐述牛顿引力方程存在不准确性。只有假设力是万有引力的起因,并且作用于行星或物体质量内(或物体位置)时,计算结果才会产生双力误差。因为力的作用点和作用源在外部且单独作用在行星和卫星上,所以牛顿方程适用于辐射和阴影系统。根据此理论,吸引力或一定距离外的张力不需且不能存在于远程力和近程力的辐射压力和屏蔽系统。
本文不是对已知的万有引力数值的准确性提出怀疑。不需要进行计算便可以得出,数值计算的结果应该是实际结果的二倍。本文借助基本逻辑推导和简单计算排除了物质是引力的作用点这一观点。

7.结论
同远程力的辐射压力模型预测结果相同,万有引力源于并作用于在行星外部。地月之间的相互吸引力产生的力是是物体稳定在当前轨道实际所需的力的两倍。物体之间的相互吸引也导致了力是实际质量的二倍。表明力的位置不存在于行星或物体中,也不存在于它们所处位置上。派出了这两个模型,各向同性辐射和屏蔽模型成为了仅存两个正确预测引力和惯性的模型。辐射和屏蔽模型可详见于题为“引力常数和压力” 的相关文献:energy-gravity.com [6]。

致谢:作者声明所写的内容均中立及客观,不会因个人利益在写作方面有特定引导(倾向或反对)。

 

参考文献:
[1] Essen L 1971 “Special Theory of Relativity: A Critical Analysis”
(Oxford University Press) https://www.scribd.com/document/360703796/

[2] Byers S V 1975 “Radiant Pressure Model of Remote Forces
http://energy-gravity.com/index.html

[3] Oxford Reference Roche limit (Available from
http://www.oxfordreference.com/view/10.1093/oi/authority.20110803100425354

[4] Newton I 2006 Attractive Force, Stanford Encyclopedia of Philosophy
https://plato.stanford.edu/entries/newton-philosophy/

[5] Newton I and Burt E A 1923 The Metaphysical Foundations of Modern Science
(New York, NY: Harcourt, Brace & Co., Inc.)
https://www.hrstud.unizg.hr/_download/repository/Burtt,_The_Metaphysical_Foundations_of_Modern_Science.pdf

[6] Byers S V 2014 “Gravitational Constants and Pressures”
http://energy-gravity.com/DerivConst.htm

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