9引力与斥力问题

9、引力与斥力问题《自然杂志》１９卷４期的‘探索物理学难题的科学意义'的９７个悬而未决的难题：１．自然界是否存在五种以上的基本作用力？５．负引力存在吗？1998年12月29日《科技日报》评选出世界十大科技新闻之一：宇宙中存在反引力，1998年美国《科学》杂志评选出世界十大科技突破之一：宇宙中存在反引力。谈到广义相对论时，爱因斯坦说：“这理论主要吸引人的地方在于逻辑上的完备性。从它推出的许多结论中，只要有一个被证明是错误的，它就必须被抛弃；要对它进行修改而不摧毁其整个结构，那似乎是不可能的。”北京天文台胡景耀研究员讲：“在数学，天文和物理等学科高度发展的今天，理论界无法解释的天文现象还很多”。南京大学曲钦岳院士讲：目前研究主流是采用已知的物理规律去解释新的天文观测现象，很有必要弘扬由已知的天文现象综合新的物理规律的科学方法。对于公转角速度大于或等于其绕转行星自转角速度的卫星或者逆向卫星就不一定成立，如火卫一公转周期，正在每周1毫秒的速度缩短，就无法解释。2003年2月11日，美国太空总署公告当时探测到的宇宙学参数，证明宇宙中确实存在“反引力”，因为观测结果表明许许多多的星系正在“加速远离”，而不是在引力作用下减速。美国著名的《科学》杂志也把“宇宙反重力”的发现列为二十世纪几项重大科学发现之一。在物理学上往往因为看出了表面上互不相关的现象之间有相互一致之点而加以类推，结果竟得到很重要的进展。(1)经典物理对于引力和斥力的研究牛顿在论及引力时所说：“我谈到吸引与推斥，正如有同一意义上使用加速力和运动力一样……对这些力不从物理上面而只从数学上加以考虑……把力归因于某个中心（它只不过是数学点而已）。”【1】康德（1724—1804）说：“不去钻研而满足于直接提出上帝的意志来，是一个苦恼的决断，牛顿对于斥力没有象对引力说得那么清楚，应当只用引力、斥力来说明大自然的秩序发展。”黑格尔（1770—1831）说：“‘一’的否定的自身关系就是排斥，这排斥作为多个一的建立。”黑格尔又说：牛顿“既然假定排斥为非有，对于斥力的规定也就得不到更多的结果。”马赫（1838—1916）说：吸引和排斥就是运动的根据，“当我们谈及物体的吸引和排斥时，不必想象其它更深刻的原因。”但牛顿那里没有排斥，他颇失望。康德在《宇宙发展史概论》中，用引力和斥力的观点描述天体的发展变化：构成太阳系星球的物质，在最初时都分解为基本微粒，充满整个宇宙空间。这些微粒具有促使它们相互运动的基本能力，密度较大而分散的一类微粒，凭借引力把周围密度较小的微粒聚集起来。这种情况一直继续下去，直到形成诸团块天体。在这同时，斥力使凝聚起来的团块天体发生旋转运动，并且逐渐向一个垂直于其转动轴的平面集中，最后形成行星绕太阳运行的圆盘状结构的天体系统。辩证唯物论的伟大导师恩格斯明确地指出了牛顿引力理论的缺陷，他说：“吸引和排斥就象正和负一样是不可分离的”、“只以吸引为基础的物质理论是错误的，不充分的，片面的。”现代物理学认为引力引起的引潮力则有排斥作用。地球与月亮的吸引使月亮绕地球公转，引潮力的排斥使月亮越来越远离地球（同时地球的自转越来越慢，直到其自转与月亮的公转同步，过程再逆转），不仅引起面对月亮一面的地球水层涨潮，也同时使背向月亮一面的地球水层涨潮。所以，每个天体周围的时空流形不是单纯由引力的吸引，还有引潮力的排斥，再加电磁场的排斥作用，这种排斥类似于反引力（另外，根据我的多宇宙理论，与我们的宇宙对应的反物质宇宙对我们有反引力作用），所有这些综合效果形成各个天体时空的洛希面层层叠叠，成为疏密相间的天体集团的分层结构。笔者认为引潮力的本质就是弱相互作用。恩格斯曾有过这样的表述：“一切运动都存在于吸引与排斥的交替之中。然而运动只在每一个吸引被别处的一个之相当的排斥所抵偿时，才会发生。……所以，宇宙中的一切吸引和一切排斥，一定是互相平衡的。……宇宙中一切吸引的总和等于一切排斥的总和。”。我们的天文学家所观测到的是太阳半径正在不断缩短，地球半径正在不断缩短，万有引力常数G随时间不断衰减，月球随时间再逐渐远离地球，存放于法国100多年以来国际标准1千克圆柱形砝码神秘减轻50毫克。(2)宇宙飞船的轨道异常问题科学家们发现了宇宙飞船的轨道有三种不同的异常情况:(1).“先驱者10”为1972年发射，用以探测行星际介质、木星磁层和大气，1983年越过海王星轨道；“先驱者11”于1975年发射用于探测木星；“伽利略”号探测器于1989年10月发射，1990年2月飞越金星，1996年历时6年，行程3.7×10公里，终于到达木星周围，2年内绕木星11圈，对木星进行考查。“先驱者10”和“先驱者11”访问过木星和土星，两艘“旅行者号”飞船接近天王星和海王星，这四艘飞船现在都已飞抵太阳系边缘。美国反射的宇宙飞船先锋10号正在经历一种朝着太阳的神秘减速，这种力量很微弱：只相当于地球表面引力的一亿分之一，但事实证明了这种作用的持久性。而且它还在不断加大。如今先锋10号离太阳的距离是地球的80倍，比原定计划落后了40万公里，先锋11号在与航天局失去联系之前也在经历着同样的减速。先锋10号飞向金牛座,先锋11号飞向天鹰座,两者方向相反,受到的拉力都是太阳方向.美国航天局科学家对宇航器提出的减速问题对牛顿万有引力定律的质疑，科学家们排除了燃料或热量的泄露外，提出了暗物质的假说与镜物质的假说，但是他们都没有圆满解释这种现象。因此后面分析弱相互作用是引力的反作用,它与万有引力的共同作用使宇宙处于相对稳定状态，它们是矛盾的两个方面。1990年12月伽利略探测器飞掠地球时第一次发现了这一异常。当时“伽利略”距离地球大约200万千米，正以每秒8891米的速度向地球靠近。科学家们预计当“伽利略”离开地球到相当的距离的时候也应该具有相同的速度。然而，测量却发现它超速了每秒4毫米。尽管这个值非常小，但是它实实在在的就在观测数据里。观测发现，1998年1月的舒梅克近地小行星探测器也存在着加速现象。它的加速效应大约是“伽利略”的3倍，达到了每秒13.5毫米。在2005年3月的罗塞塔探测器上观测到了类似的现象，这次它的反常速度为每秒2毫米。速度测量的精确度是0.1毫米/s。这些结果着实把科学家们给难住了。是什么为探测器注入了能量并且让它们加速的呢？为什么大行星的运动都符合牛顿引力定律呢?这些都是新引力理论应该作出解释的.1．先驱者号轨迹反常前几年，美国航空航天局（NASA）报道先驱者10号、11号和尤利西斯号等航天器的运行轨道明显偏离根据“万有引力”计算出的轨道，他们说那些航天器受到了“神秘加速度”的牵引。这些都使科学家们不得不承认：万有引力理论可能存在问题。先驱者号轨迹反常还有一个令人不解之处，就是我们太阳系中自然存在的行星都没有发现这种反常加速度。难道“自然存在”的行星和人造的飞船的“万有引力”存在着某些不为我们所知的差异吗？或者“自然存在”的行星轨道有什么特殊之处？这不禁使人想起了原子中的电子轨道。在原子中，电子的“定态轨道”的确是一些很特殊的“轨道”，也许微观和宏观世界存在着某种还不为我们所知的相通之处。(2).在火星上有3个和飞机上所使用的非常相似的无线电应答器。这些应答器分别装载在“海盗”1号着陆器、“海盗”2号着陆器以及“火星探路者”探测器上。由此美国宇航局深空探测网可以测量着陆器和地球之间的距离。在分析了大量的观测数据之后，天文学家发现天文单位正在以每世纪7米的速度增长。换句话说地球正在以这个速度离开太阳。在考虑了所有已知的相互作用之后，目前天文学家依然无法解释这一现象。(3).重力异常现象相同的物体在相同纬度、相同的海拔高度的不同的地方显示的重量不同，这就是一种重力异常现象。早在1953年法国巴黎大学的科学家阿勒就发现了这样的情况，由于无法用牛顿“万有引力”和爱因斯坦的引力理论加以解释，所以一直被称为“重力异常”之谜。其实，在世界各地，有很多地理现象都可以看成是重力异常现象。美国著名的“俄勒冈旋涡”，对人体有巨大的引力；加利福尼亚的圣塔斯镇“神秘地带”，会使树木倾斜生长，游人无法直立；中国沈阳的一处称为“怪坡”的地方，上坡省力，下坡费力；中国台湾的一段河流呈现“水向高处流”的奇观……此外，登月宇航员还发现月球上的个别地区存在着“重力瘤”现象。特别是五十年代以来，一些国家的科研部门分别在四次日全食期间观测到了“重力异常”现象，这使人们不得不用怀疑的目光重新对待万有引力理论。这些引力反常现象是推翻“万有引力”的突破口。这些怪异现象有的被科学界解释为视觉误差，有的被解释为密度差别，这实在不能令人信服。（4）．反重力效应反重力这一概念最先由爱因斯坦提出，他发现宇宙中恒星间的关系无法用万有引力来解释，为此，他把后半生的大部分精力都放在这方面的研究上，并且创立了广义相对论。为了能用自己的理论合理解释恒星间彼此远离现象，他曾经给宇宙方程加了一个常数，直到“宇宙大爆炸”理论的提出，他才取消了这个常数。1923年一位科学家发现充电7万伏以上的电容器会沿正极板方向向上移动，但不明其中原理，因此没有引起科学界重视；1980年英国的一个叫约翰·西尔的人发现，把一个圆盘形的电容器（正极在中心，负极在边沿）充电至10万伏时，整个电容器会快速旋转并飞向空中，这就是一直让人莫明其妙的“悬浮盘”。——两位前辈都已经发现了反重力，他们的实验装置都是强负电场对重力产生了影响。1987年，中国四川的刘武青先生通过实验发现，电磁力对重力有影响，他于当年向中国专利局提交了名为“建立电磁力减轻物体重量概念的教具”的发明申请，他的实验结果已被许多人的重复实验所证实。其后不久，一位在芬兰坦佩雷大学就职的俄国物理学家欧仁．波德克勒特诺夫也声称自己的一项试验表明电磁力对重力有影响。与此同时，美国一位叫做雷宁（音译）的女科学家也在多家科学杂志发表论文，阐明可以通过实验证实电磁力能够影响物体重量。经过近两年的等待，位于美国阿拉巴马州(Alabama)杭茨维尔市(Huntsville)的NASA马沙尔太空飞行中心(MarshallSpaceFlightCenter)即将迎来有希望挑战万有引力定律的仪器。NASA的这个实验起源于1992年物理杂志C(PhysicaC)上俄国物理学家EvgenyPodkletnov的一篇论文。Podkletnov在论文中宣布他发现了“引力屏蔽”效应。他把引力减小了0.05-0.3%。虽然听起来不怎么样，但对于物理学界来说，却象爆炸了一颗炸弹。因为万有引力定律是现代科学最神圣的原理之一，对它的任何违背都是对现代理论框架的威胁。如果Podkletnov的实验被证实的话，那无疑会给它的发现者带来诺贝尔奖金。虽然仪器可能很复杂，但其基本的原理却是很简单的。它有一个直径6英寸、厚度转时，置于盘上的物体就开始失去重量。Podkletnov在论文中对他的发现是这样解释的：“重量的部份减小可能与低温下超导体晶体结构内存在的某种能量态有关。这种不同寻常的能量态可能改变了固体内电磁力、核力和引力间的相互作用，从而产生了引力屏蔽效应。”在Podkletnov之后，有一些物理学家重复了他的实验，有的说成功，有的说失败。还有一些物理学家从理论上论证了“引力屏蔽效应”的可行性，也有的认为不行。虽然大多数物理学家对NASA的实验不抱乐观的态度，但NASA“突破推进物理项目”(BreakthroughPropulsionPhysicsProject)的负责人航空工程师麦克·米立斯(MarcG.Millis)说，“NASA将会保持一个开放的思想。历史告诉我们，新的发现可能来自看起来最不可能的方向。”牛顿的万有引力理论完全忽视了斥力的存在，他认为物质的质量产生了引力，这种引力不仅存在于物质与物质之间，而且普遍存在于宇宙各星体之间。万有引力是一个古老的话题，也是近代物理的一个理论基石。然而从最近的研究和观测结果来看宇宙天体是受到限制的，是由拮抗重力的神秘高能量所主宰的，并非象哈勃(Hubble)所提出的那样：大爆炸(BigBang)及以后的膨胀进而产生宇宙。附录：1999年，美国宇航局