【转】万有引力常量G的不确定问题

科学家在精确测定万有引力常量时发现，G在一定精度上会随测量物体的物质结构的不同而发生变化。在用万有引力考察宇宙时发现，随着宇宙的膨胀G值会减小。而G值在不断的变化中，万有引力定律还能成为一个真正的定律吗？另外，与万有引力有极大关系的重力所产生的重力加速度g即使在地球同一地点也会因使用不同的物体而有所变化，这是为什么呢？在科技飞速发展的今天，美国发射的宇宙探测器也会常常丢失，这是什么原因造成的呢？ 以上都是值得我们深思的问题，又考虑到，万有引力定律和库仑定律之间具有极大的相似性，它们各自的公式为，，让人们联想到其中有本质的联系。但他们常量之间或力之间的差异却是巨大的，例如电子和质子之间库仑力与万有引力之倍数差为，似乎难于寻求它们的融合点。 我们知道，万有引力是作用于宏观物体之间的长程力，而电磁力也属于长程力，并且两者都遵循迭加原理。如果考虑不带电的宏观物体之间的电磁力会是多少呢？也许人们认为他们会互相完全抵消为零，可事实并非如此，也正因为这之间的差异才造就了我们这多彩的世界。任何物体都是由原子或分子构成的，让我们就从构成物质的最基本微粒原子入手，了解一下宏观物体之间的电磁力。例如，拿两个氢原子来比较，它们中间既存在斥力又存在引力，斥力有两个原子的质子和质子之间的库仑力以及电子和电子之间的库仑力，引力有第一个原子的电子和第二个原子的质子之间及第一个原子的质子和第二个原子的电子之间的库仑力；又由于电子在运动着，它们之间彼此还存在磁力（包括电子自旋产生的）作用，可能是引力，也可能是斥力。这里的引力之和和斥力之和绝对相等吗？不是的，与它们之间的距离有关系，在一定距离它们会吸引并结合成氢气分子；所有由原子结合成分子的形式都与原子和原子之间的电磁力有关，这在分子化学中很清楚，正因为电磁力的存在，物质微粒结合形式不同，才造成了物质分子的多样性。那么分子和分子（包括有些原子和原子）之间的力是怎样的？由于既存在电磁斥力又存在电磁引力，分子力有时表现为引力有时表现为斥力。参照下图，距离小于r0时，随距离的减小斥力和引力同时增大，但斥力增大快，对外表现为斥力；距离大于r0时，随距离的增大斥力和引力同时减小，斥力减小快，对外表现为引力。一般认为，大于10r0可忽略其为零。但我认为虽然随距离的增大其表现出来的引力非常微小，可仍不可忽略，因为万有引力是比电磁力小1039的力。我们有理由认为虽然一个物体中的分子和另一个物体中的分子之间的电磁引力在宏观距离是非常微小，但考虑到宏观物体由大量数目的分子组成，电磁力又是可迭加力，其作用效果可能并不小。例如地球和地面上的人，构成一个普通的人的质子电子对就约为个，而地球的质量大约是人的1023倍，能认为这个人和地球之间的电磁力在经过1051倍的叠加后仍为零吗？我认为，由于人们的粗心，误将宏观物体之间的微弱电磁力认为是万有引力。或者说，所谓的万有引力实际是宏观不带电物体间电磁力的外在表现。根据以上的理解我提出以下观点：

2.分子力与万有引力

第一，宇宙中只有三大相互作用，弱力、强力、电磁力。正如《老子》所言，“道生一，一生二，二生三，三生万物”，这三种相互作用不仅彼此有联系，而且造就了这繁华而多彩的物质世界。所谓“万有引力”无非是电磁力在宏观不带电物体间的表现。电磁力在宏观不带电物体间既存在引力又存在斥力，在分子尺度表现为分子力，在宏观距离及星体间表现为引力，在更大宇观距离如星系间可能表现为斥力。电磁力在宏观不带电物体间力的大小除与它们之间的距离有关系外还与物体的结构有极大关系，如质子、电子、中子、亚核粒子的个数，排列方式，运动状态，是否自旋等。 第二，不存在“万有引力”，万有引力定律不过是一种近似的巧合规律，更精确的规律与物质结构有关。重力实质是电磁力在地球和地球表面物体间的宏观表现，重力加速度并不完全决定于所在地球的位置，还与所研究的物体的组成物质微粒（分子、原子、电子、质子、中子等）的个数、排列情况、运动状态等有关。不存在所谓的“引力质量”，不因为物体有质量而存在引力，不能用天平或电子秤准确测物体的质量，也不能用所谓的“万有引力定律”准确测天体甚至宇宙的质量，只能用牛顿第二定律测物体惯性质量的方法来测物体的质量。不存在“引力子”，宏观物体间的相互作用完全是通过光子进行的。也不存在“引力场”、“重力场”，都是电磁场的作用。一切与万有引力有关的规律都是电磁力作用的结果，万有引力来源于电磁力，包括光在引力场中的弯曲都是电磁场对电磁波作用的结果。 可能有人要说，万有引力是理论总结和实践相结合的产物，并被证明是正确的。但要认识到它有文章开头所说那许多缺陷，而电磁力就没有；相反，电磁力更符合中国古代的太极图思想，老子说：“万物负阴而抱阳，冲气以为和。”电和磁不就是阴阳统一体吗？有时为斥力有时为引力，不正符合阴阳中又有阴阳的思想。而且，宏观物体间的电磁力理论不仅能解释何以此力与质量的乘积成正比，并能解释更多万有引力理论所不能解释的问题。具体如下： 1． 从库仑定律中可看到，向外辐射的场本来就与距离的平方成反比，与距离的关系不必解释。与质量的关系：由于每个宏观物体的质量粗略的和它中间所含的质子个数成正比，故人们将本应是由于质子电子对个数增多而迭加的与质子电子对个数成正比的电磁力误认为是万有引力。由电磁力的迭加原理可推出宏观物体间电磁力的粗略计算公式为，其中k’ 是一待测的常量，其中N1、N2表示两个物体中各自所含的质子或电子个数，r表示它们质心间的距离，F表示宏观物体间电磁引力和电磁斥力之差或外在表现力。这个公式适用于不带电的宏观物体在宏观距离下的作用。可以看出，这个公式能适用的地方“万有引力定律”恰好适用。由于在分子尺度电磁力表现为分子力，故由此理论可预测分子或量子尺度的粒子之间不会有所谓的“万有引力”，也不会有因“万有引力”在小尺度上无限迭加而形成的黑洞，除非电磁力在宏观物体间的迭加能有这样的效果。要解释的一点是，宏观物体间的电磁力与物质结构有很大关系，要知原子中的中子也有自旋，和另一物体中质子电子中子也可能有一定的作用，因此上式是忽略了它的作用而得出的式子，要精确可能还须改进。另外，由于在宏观尺度上物体自身有不同的物质结构，物质微粒的排列方式、运动状态等发生变化都可能引起电磁力的变化，故说明上式是一“粗略”计算式，因此也没有给出其常量数值；而宇宙空间也有不同的星体结构，上式在宇宙大尺度上如遥远的星系间可能已不适用。 2． “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，认为宇宙中存在“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。”这是引用某网站的原话。当人们观察到不符合万有引力定律的现象时，总喜欢另外寻找其它力的影响，以为是“反引力”或是“第五种力”甚至是“第六种力”的作用，却不重新认识已有的定律是否还能经住实践的考验。按照新理论（万有引力来源于电磁力）理解宇宙学规则认为，由于在分子尺度以上宏观物体间的电磁力表现为引力，而其中电磁引力和电磁斥力同时存在，在宇宙更大尺度上构成星系的天体结构同我们宏观物体或星球的物质结构有巨大的不同，不能认为其间还会表现为引力。中国先贤哲学《易经》思想中有“物极必反”、“此消彼长，此长彼消”的道理，由于组成星系的分子数目极多，已远超过了带电粒子间的电磁力对“万有引力”的强度倍数，在分子数目多到极致的情况下预测，星系间正如分子尺度的r0以内，表现为“万有斥力”。如此，则可以解释何以遥远的星系加速远离我们而去，并且越远越快。当年爱因斯坦在宇宙方程中引入斥力项也就找到可以存在的依据了，不过这个斥力项只能在大尺度的星系间才能表现出来。

3分子力与万有引力

1986年初美国物理学家费希巴克（E. Fischbach）和四位同仁在著名的「物理评论通讯」刊物上发表文章表示自然界可能有第五种力存在，他们所根据的就是「重力加速度值」（g）的异常现象——在同一地方不同物体之重力加速度值不同。据新的理论可看出，这正是万有引力来源于电磁力的一个推论，不同的物体的物质微粒个数不同、排列方式不同、运动状态不同，虽然相对于地球的物质微粒各方面影响要少得多，但总可以产生出可观察的效应，那就是引力不同。即使是相同质量的物体因物质结构的不同在同一地点测量引力也会有差异，而造成我们认为「重力加速度值」（g）的异常。刘武青做了许多这方面的实验[ii]，其中一个实验是用电子天平测两个圆柱形磁体的质量的对比实验，把它们竖直磁极对磁极叠放在一个金属筒中，发现处于排斥叠放位置时其质量要小于吸引叠放时的质量；另外一个实验是测定电容器在充电和放电时质量的变化，发现有些质量增加而有些质量减少。刘武青认为这是被屏蔽的电磁力影响万有引力的效应，并将此申请成发现专利。殊不知，自然界的长程力只有电磁力一种，这不过是同一物体的物质微粒（如电子、质子、中子）的排列结构、运动状态（如绕核旋转或自旋）发生改变而引起地球和物体间电磁力发生改变的一个例证而已。而且宏观物体间的电磁力不能屏蔽，因为任何宏观物体都是由原子分子构成的，其中必定含有电磁力能够作用的物质微粒电子质子等，其中包括屏蔽物体。由以上实验可知，不能够通过测物体间引力（宏观物体间的电磁引力）的方式准确测定物体的质量，也不能够准确测定某地的重力加速度；否则，如要认为质量不变则重力加速度有异，要认为重力加速度不变则质量有异。

4.狄拉克于1937年提出了著名的大数假说，其内容是：“自然界出现的任何两个很大的无量纲数是彼此相关的，他们都由一个简单的数学关系相联系”，[iii]他描述了从粒子世界导出的极小和从宇宙太空导出的极大数之间的必然关系。由于宇宙太空和粒子世界都是同一个相互作用电磁力的作用结果，故它们之间的联系是必然的，大数假说必能在新理论的基础上成为大数定理。其中提到万有引力常数G值随时间将变化，由新理论可知，本不存在这么一个相互作用，必然这个假想的常数会因时间、地点、物质结构而变化。