之所以要在上述解释上述现象和要讨论上述问题,是为了最终能得到一个梦寐以求的物质产生与存在,运动与发展模型——以后简称“准运动模型”。笔者一直认为,我们所了解和认识的这个世界上应该有一个“运动模型”的存在,而用它应该能够把我们所了解和认识的这个世界解释清楚也。既然如此,笔者为何不把它称为“运动模型”而称为“准运动模型”?这是因为,笔者将要阐述的这个“运动模型”仅仅是一个“雏型”,还达不到“模型”。既然如此,笔者凭什么又把它称为“准运动模型”?所谓“准运动模型”必须得具有“标准模型”的意义也。难道作者不怕而后有更标准的模型产生?是的,因为笔者的模型建立在“对称宇宙观”的基础上,而一切模型都有应该具备“对称”性质。也就是说,由于笔者的模型具有对称性,所以有资格称“准运动模型”。
第01节·“万有引力定律”的模型意义
如果传统力学定律、定理具有模型意义笔者也就没有在这里涂鸦的必要。那么,凭什么说传统力学定律、定理不具有模型意义?谈到万有引力定律人们自然会想到有一天牛顿正在苹果树下看书,发现有一个苹果落到地地上,他便从中得到启发,因而最终发现了万有引力定律的故事。其实,可以肯定地说,这个故事是不真实的。严格地说,万有引力定律的发现决不是一种偶然,而是包括刻卜勒、惠更斯、胡克、牛顿在内的众多天文、物理、数学家们共同努力的结果。换言之也就是说,如果没有上述天文、物理、数学家们共同努力,也就不会有牛顿之万有引力定律的发现了。
01·牛顿“万有引力定律”的发现过程
刻卜勒之后,具有模型意义的“运动模型”就要数牛顿和他的“万有引力定律”,而牛顿的贡献又在于,他能够从“万有引力”的深度来深入研究、探讨刻卜勒“三个定律”形成的原因。牛顿认为,上述天体之所以能够周而复始地保持某种运动状态与趋势,其根本原因是因为这些天体存在着一定的重力,正是由于存在着重力,才使它们能够持续保持某种运动状态与趋势。换言之也就是说,刻卜勒是从磁力的角度去行星的运行状态与运动趋势的,而牛顿则是从重力的角度去认识行星的运行状态与趋势的。可惜的是,他们均未能把上述两个角度结合到一起认识行星运行定律。
除了刻卜勒的贡献之外,我们不能不说的是,既是天文学家,又是物理学家的惠更斯的贡献。惠更斯经研究发现有这样的一种现象的存在,那就是,他发现任何一种物体要想保持一种圆周运动,都需要或者说都离不开一种叫做“向心力”的力的作用。也就是说,如果没有向心力的作用,任何一种物体都难以作圆周运动。但是,使惠更斯搞不清楚的是,向心力一般会呈现加速度的,即月球终将被地球所吸引,结果必然是,到了一定的时候,其运动就失去周期性。
可以说胡克是最接近发现万有引力定律的人。1674年,胡克在他的《从观察角度证明地球周年运动的尝试》一文中指出:任何天体都有一种朝向自身中心的力;所有物体只要它们作一个方向的简单运动,都会保持一种直线的运动状态,直到受到其他有效力的作用时,其固有的运动状态方可改变;显然,天体在不受外力的作用下,其轨道是不会改变的。胡克的上述,说明天体之所以作圆周运动而非作直线运动,并非是在外力的作用下而一定是在内力的作用下。
1665-1666年,牛顿通过地球对月球引力的研究,发现了天体之间的引力与其距离的平方成反比的关系,并且认识到,这一引力并非像刻卜勒认识的那样,是一种磁力,其本质其实是地球自身的重力,是地球把它自身的重力传导于月球上的。而这种能够被传导于月球上的力,被牛顿和后来的物理学家们称为引力。后来,经过计算,牛顿又发现“引力与两星体质量的乘积成正比,与两星体距离的平方成反比”的关系。这样,“万有引力”便能得到了比较好的解释。
02·牛顿“万有引力定律”的经典意义
第一,牛顿根据刻卜勒的行星运行第一定律和伽利略的惯性定律,得出了行星应该是在一个椭圆形的轨道上行驶而不应该是在一条直线上作匀速直线运动的结论。如果是这样,它就必然需要有一种连续的而不是有间隙的力作用于其上,而这样的一种力,应该来自星系的内部。第二,牛顿用数学的方法证明了刻卜勒的第二定律,即如果面积、速度是常量,行星与太阳的连线,在相等的时间内,它们所扫过的面积相等的话,那么,那个连续作用于行星的力,就应该是沿着向径方向的向心力,而与行星运动之惯性分量,就应该是垂直的。第三,牛顿还根据刻卜勒第三定律,联系惠更斯向心加速度公式,证明了向心力的大小与行星到太阳距离的平方成反比。第四,这一引力的大小不仅与行星到太阳距离的平方正反比,而且与两物体质量的乘积成正比,就是说两物体质量越大引力越大,距离越远引力则越小。
除上之外,牛顿还把上述发现推广到了一切物理学领域,并因此而综合出他的经典力学。1687年,在哈雷的支持下,牛顿出版了他的《自然哲学的数学原理》一书,把地面力学与天体力学给统一了起来,完成了近代自然科学历史上的第一次大综合,并在该书中第一次给出了力学上的一些基本概念——质量、动量、惯性、力以及向心力等,说明了绝对时间和绝对空间的含义。并在此基础上,陈述、总结、揭示了属于牛顿自己的运动三定律和他的矢量合成原理。
第一定律。其表述是:任何物体都有保持其静止状态或匀速直线运动的能力,直到外力的作用迫使其改变固有状态为止。也就是说,任何物体在不受外力的作用下或所受外力为零时,其静止状态或匀速直线运动状态将保持不变。
这个定律告诉我们:力是改变物体运动状态或产生加速度的原因,当我们发现有一物体的运动偏离直线方向或它的加速度之大小在不断地改变时,那么,我们就可以基本断定,期间必然存在着一个难以使其状态保持平衡的作用力。
第二定律。其表述是:运动的变化与其所受的力成正比,并沿着作用方向而发生。为此,为了解释的需要,牛顿把物体的运动量规定为质量和加速度的乘积。其物理意义就在于:作用于物体的力的大小与物体的加速度成正比,力的方向与加速度的方向相同。这样一来,第二定律就为我们揭示出了质量的物理,即物体质量(m)为力(F)与加速度(a)的比例常数。说明常数越大,需要有一个很大的力才能使其产生加速度,反之,很小的力就能使其产生加速度。
第三定律。其表述是:每一个作用总有一个相等的反作用和它对抗,即两物体之间的相互作用永远都是相等并指向对方。也就是说,当某一物体施于另一物体一个力时(作用力),另一个物体会将同样的一个力施于对方(反作用力)——作用力与反作用力的大小相等且方向相反,并且作用在同一条直线上。第三定律告诉我们:在自然界中,压根就没有一种孤立存在着的力,力总是存在于两个相互作用的实体之间,无论通过什么方式,其大小相等,方向相反。
第02节·“万有引力定律”的非模型意义
笔者以为,我们的宇宙如果只有“引力”而没有的“斥力”的话,那么它肯定是一件十分可怕且可怕得不能再可怕的事情。大家知道,“引力”是一种使包括星球、星系在内的天体紧密“亲吻”或“拥抱”在一起的力,而非是一种能够使我们的宇宙、星云、星系变得十分有秩序的力。而事实上是,不要说宇宙的“大爆炸”是在斥力的作用下,就是在宇宙发生了“大爆炸”后的这近百亿的时光里,我们的宇宙、星云、星系也不只是在“引力”的作用下,否则人们将无法解释在“大爆炸”后的这数十亿且近百亿年的时光里,它们非但没有“亲吻”或“拥抱”,且十分地有秩序。
01·只有引力而无斥力的世界是十分可怕的
通过上述可以使我们认识到,牛顿的万有引力定律,其实是建立在物体质量之基础上的一种力,即两物体的质量越大,其引力就越大;反之,亦成立。但是,牛顿并没有为我们把两个物体——如地球和月球,在数十亿年的时光里为什么既没有“拥抱”也没有“亲吻”在一起的道理给大家讲清楚,而只说“引力与两物体距离的平方成反比”。请问,什么叫“引力与两物体距离的平方成反比”?既然是“引力”又怎么能能产生“成反比”的“距离”?谁赋予的?
大家知道,牛顿的贡献就在于他发现了引力的来源,即两物体之间之所以会产生引力,是由于两物体均存在着一定的质量,质量的大小不但决定了其引力的大小,而且还决定了它们之间业已存在的引力之大小——这正是“大物质为什么能够吸引小物质,小物质为什么能够吸引比它更小的物质”的原因之所在。但是,有一个问题人们无论如何不能视而不见,那就是,一个只有引力而没有斥力的世界绝对不符合辩证法,否则也就不会有万有引力定律的存在了。
我们所了解和认识的这个世界难道只是在万有引力的作用下形成的吗?否,回答一定是否定的。请问,使宇宙发生“大爆炸”的是一种什么力?难道是引力?大家知道,“同性相斥,异性相吸”是一个十分具有普遍性的定律,它难道在星体的运行过程中就不存在了?如果说向心力是由质量引起的一种重力,那么,离心力又是怎么产生的?难道还是由质量引发的吗?如果是,那不就否定了所谓的万有引力定律?既然万物都有引力,那万物为何就不存在斥力?
可以肯定,像刻卜勒的“三个定律”一样,牛顿的“万有引力定律”也存在着缺陷。如果要问其缺陷在哪里,我的回答是,就在于它只是认识到了重力的存在而忽视了斥力的存在。这正是晚年的牛顿,当认识不到巨大的切线力来自何方时而去“求教上帝”的一个原因。而事实上是,行星运行之轨迹或着说行星模型的形成,系上述两种力共同作用的结果。可惜的是,我们的物理学家、天文学家、天体物理学家迄今为止也没能把上述两力的共同作用表达清楚也。
02·牛顿之“万有引力定律”的非模型意义
首先要说的是,只有“引力”而无“斥力”的世界是十分可怕的。这是因为,如果只有“引力”而无“斥力”的话,那么不同的星球、星系之间势必会紧密地“拥抱”或“亲吻”在一起,且为我们呈现出一副十分没有秩序、没有规律的状态。而事实上是,我们并没有见到有这样的一种状态出现。这又是怎么会事呢?是所谓的“万有引力定律”出了问题还是客观事物的运动出了问题?毫无疑问,只有所谓“万有引力定律”出了问题而非客观事物出了问题也。
客观事物又不是人,又怎么怎么会“出问题”?出问题的,一定是由牛顿等人揭示出来的万有引力定律。至少可以肯定,如果没有斥力、斥力场而只有引力、引力场的世界是不可能存在的,也是肯定存在不下去的。请问,不同星云、星系、星团之间的距离是怎样形成的?难道仅用一个所谓的“离心力”就能够说得清楚吗?再问,“离心力”又是怎么形成的?用所谓“万有引力定律”就能形成的吗?回答当然是否定的。既然如此,凭什么只有“万有引力定律”?
有引力、引力场,为什么就没有斥力、斥力场?这符合辩证法吗?有万有引力定律为什么就没有万有斥力定律?这符合辩证法吗?如果不符合,那我们又该如何来解释我们所了解和认识的这个世界?在尚未最终解释清楚之前,有一点是可以肯定的,那就是,我们所了解和认识的这个世界决不会是一个单极的世界?关于这一点,可以说是十分肯定的。因此,笔者断定,在所谓“万有引力定律”之外还应该有一个“万有斥力定律”的存在,这样才算“讲全了”。
当然,这个所谓的“万有斥力定律”也不应该像“万有引力定律”一样,是个孤立的定律,它也应该有一个像万有引力定律一样的描述。但是,它肯定不是像有些理论家、学者说的那样,是一种“被万有引力给综合掉了,不呈现斥力的特征”。这是因为,笔者断定,万有斥力与万有引力应该是对称、对应存在于宇宙万物之中的一种东西才对。这更是因为,斥力与引力如何不能对称、对应存在的话,那我们所了解和认识的这个世界仍然不会呈现出和谐有序性质。
之后,笔者将给我们的读者揭示出万有斥力定律,和能够将引力定律、斥力定律一并统一起来的“远引近斥定律”。