假設(shè)引力子存在分析太陽系行星

曾 聰

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院 老隆師范學(xué)院，廣東 河源 517000）

牛頓的三大定律中第一定律慣性定律：力是物體之間相互作用的結(jié)果，力的變化改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)[1]。在太陽系中的行星都在繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)，很明顯是有引力在作用，但我們?nèi)庋蹮o法觀察到太陽與各個(gè)行星之間有物體連接著，那力是如何作用在太陽和行星之間呢？從力是物體之間相互作用的結(jié)果出發(fā)，文章假設(shè)引力子來解釋這轉(zhuǎn)繞現(xiàn)象，即引力的存在不是兩個(gè)物體出現(xiàn)才有，而是任何有質(zhì)量的物體都會(huì)發(fā)出引力子，兩物體的力是通過引力子的作用而體現(xiàn)出來。同時(shí)多方查找相關(guān)文獻(xiàn)，并參考了人民教育出版社，趙景員，王淑賢主編的《力學(xué)》，第372頁中的關(guān)于萬有引力場(chǎng)的強(qiáng)度公式g=-（GM/R2）*r0，由該公式進(jìn)行延伸假設(shè)建立引力子密度的物理模型，再?gòu)倪@個(gè)物理模型形成一個(gè)關(guān)于引力子的數(shù)學(xué)公式。文章仍然以牛頓的萬有引力公式的數(shù)據(jù)為參考數(shù)據(jù)，假設(shè)引力子存在而得到的數(shù)據(jù)是用來探討太陽系行星。

1 事物的因果關(guān)系決定其變化的連續(xù)性

關(guān)于因果關(guān)系這個(gè)哲學(xué)問題，想必大家已非常熟悉。從小都會(huì)受到大人的影響，朦朧知道有原因才有結(jié)果。上學(xué)之后更能從書本了解因果關(guān)系的解釋，大學(xué)更是論述過這因果關(guān)系的哲學(xué)問題。一般來說，因果關(guān)系的復(fù)雜性辨證唯物主義[2]認(rèn)為，客觀事物之間聯(lián)系的多樣性決定了因果聯(lián)系復(fù)雜性。原因與結(jié)果是唯物辯證法的一對(duì)基本范疇，其能揭示事物緊密相連，彼此制約的關(guān)系。原因是指引起某種現(xiàn)象的現(xiàn)象，結(jié)果是被某種現(xiàn)象引起的現(xiàn)象[3]。一般來說，原因在前，結(jié)果在后，但這不能得出結(jié)論，因果關(guān)系都具有時(shí)間上的順序性，有些因果關(guān)系不是前后相繼的，而是同時(shí)發(fā)生的，不過無論如何必然是先有原因后有結(jié)果這一順序。

原因和結(jié)果有幾個(gè)特性：第一個(gè)是相互依存。沒有無因之果，也沒有無果之因。第二個(gè)是相互作用。原因引起結(jié)果，結(jié)果反作用于原因。第三個(gè)是相互轉(zhuǎn)化。在因果鏈條中，同一現(xiàn)象在一種聯(lián)系中是原因，在另一種聯(lián)系中是結(jié)果。第四個(gè)是交錯(cuò)結(jié)合。因果關(guān)系的多樣性[4]。

2 假設(shè)引力的物質(zhì)化

我們現(xiàn)在所接觸到的以及所研究的幾乎全是存在的物質(zhì)，即這物質(zhì)是有質(zhì)量的，質(zhì)量可以認(rèn)定為事物的固有屬性。為了方便大家對(duì)此論文中假設(shè)引力的物質(zhì)化的理解，特此假設(shè)將物質(zhì)分為實(shí)物質(zhì)和虛物質(zhì)。所謂的實(shí)物質(zhì)就是具有質(zhì)量的物質(zhì)為實(shí)物質(zhì)，所謂的虛物質(zhì)就是不具有質(zhì)量的物質(zhì)，且必須依賴實(shí)物質(zhì)為載體的物質(zhì)為虛物質(zhì)。對(duì)于實(shí)物質(zhì)我們?cè)偈煜げ贿^了，我們生存的這個(gè)世界隨處可以看到與觸摸到。但是我們對(duì)于虛物質(zhì)的研究就很少，而且是一片等待我們?nèi)ネ鼗牡奶斓?。此處可以舉一個(gè)這樣的例子，此例子可以讓我們對(duì)虛物質(zhì)有初步的認(rèn)知。比如我們熟悉的聲音。目前科學(xué)上認(rèn)定聲音沒有任何質(zhì)量，也沒有任何形態(tài)，但是我們都知道這聲音是確確實(shí)實(shí)存在的。聲音必須是兩個(gè)物體發(fā)生作用，借此產(chǎn)生振動(dòng)，而且還需依賴空氣中的粒子物質(zhì)作為媒介，傳遞到我們耳膜，引起耳膜振動(dòng)，再產(chǎn)生腦信號(hào)，從而讓我們感知其存在。假如沒有兩個(gè)物體發(fā)生作用，那么就不會(huì)產(chǎn)生聲源，或者沒有空氣的粒子物質(zhì)，聲音也不會(huì)傳遞到我們耳膜，再是耳膜不振動(dòng)也就無所謂腦信號(hào)了。通過這一連串的傳播途徑，我們可以清楚地知道聲音是需依賴實(shí)物質(zhì)的。那聲音有質(zhì)量嗎？到目前為止，聲音從來都沒被科學(xué)家認(rèn)定是有質(zhì)量的一種物質(zhì)，因此此處將其歸類為虛物質(zhì)。

同樣此處還可以舉出一些虛物質(zhì)的東西。我們眼睛能看到的電視、電腦等物質(zhì)畫面，里面的物質(zhì)根本不具有質(zhì)量，但這些事物必須通過電信號(hào)、顯示器等實(shí)物質(zhì)媒介來讓我們感知；人的意識(shí)也是這類事物，人腦的腦死亡也就意味著人的意識(shí)將不存在；網(wǎng)絡(luò)空間里面的任何信息也是如此，沒有網(wǎng)線、路由器、存儲(chǔ)器和交換機(jī)等硬件設(shè)備，這些信息將無法存在這個(gè)世界上。在這里假設(shè)引力場(chǎng)是實(shí)物質(zhì)或者是虛物質(zhì)，先假設(shè)引力場(chǎng)是虛物質(zhì)，則引力場(chǎng)不可能有所謂的引力子[5]存在。那么其與虛物質(zhì)必然有共同的屬性，即引力的產(chǎn)生必然是有兩個(gè)實(shí)物質(zhì)的相互作用才產(chǎn)生效果。單獨(dú)的實(shí)物質(zhì)無法體現(xiàn)引力，而且引力的傳播是需要依賴其他實(shí)物質(zhì)?？墒俏覀兌贾篮诙催@個(gè)事物，其具有非常巨大的引力，在其周圍任何有質(zhì)量的實(shí)物質(zhì)都將被其吸引到里面，也就是說黑洞周圍將是真正的高真空，附近將沒有任何有質(zhì)量的實(shí)物質(zhì)。但這顯然是矛盾的，因?yàn)橹灰幸粋€(gè)有質(zhì)量的實(shí)物質(zhì)靠近黑洞，就會(huì)被吸住并被拉到黑洞里面。黑洞已經(jīng)讓周圍沒有任何實(shí)物質(zhì)介質(zhì)，那引力就不可能再傳播出去吸住其他物質(zhì)。因此在這個(gè)邏輯上可以否定引力場(chǎng)并非是虛物質(zhì)，應(yīng)該是實(shí)物質(zhì)。

引力場(chǎng)是實(shí)物質(zhì)所構(gòu)成，那么必然有所謂的引力子存在，且具有質(zhì)量這一固有屬性。引力越強(qiáng)的空間，其引力子密度則越大，通過物物作用而產(chǎn)生引力效果。

3 建立引力子密度物理模型

從上面說明事物的因果關(guān)系決定其變化的連續(xù)性，我們就可以知道，正是物質(zhì)有了質(zhì)量這個(gè)因，才會(huì)有物質(zhì)這個(gè)引力的果。所以可以認(rèn)定引力不可能是突兀產(chǎn)生，并且在其存在的區(qū)域內(nèi)不會(huì)存在引力斷崖區(qū)。也就是說引力場(chǎng)就像大海，引力子就像是海水的分子。海水產(chǎn)生浮力，引力子能產(chǎn)生吸附力。那地球質(zhì)量非常龐大，產(chǎn)生的引力子數(shù)量十分驚人，我們可稱為引力海，引力海包裹著這個(gè)地球，且如同地球那樣是圓的。將引力創(chuàng)建成與液體相似的物理模型，那么相應(yīng)就會(huì)有一個(gè)值，即引力子密度ρ。

4 量化分析假設(shè)的引力子密度

這個(gè)引力子密度ρ與物體質(zhì)量M有關(guān)，且成正比關(guān)系。我們將地球作為量化分析的物質(zhì)，那么引力子就會(huì)如同液體那樣分布在地球球面上，且越靠近地球表面其引力子數(shù)量越大，越遠(yuǎn)離地球表面其引力子數(shù)量越小，即引力子密度肯定跟距離成反比。在這個(gè)物理模型中，此處認(rèn)為引力子密度應(yīng)該是地球的量子化質(zhì)量鋪蓋上去，就是像洋蔥那樣一層一層不斷由量子化質(zhì)量堆疊而成。這樣我們可以得到物體的引力子密度為：

引力子密度是個(gè)矢量，其方向是指向物體的質(zhì)心。K是修正系數(shù)，M為物體的質(zhì)量，R為物體質(zhì)心到任何地方的直線距離。

從這個(gè)公式我們可以求出地球的修正系數(shù)K，近地球的引力子密度ρ等于地球的引力系數(shù)G=9.807 m/s^2，地球質(zhì)量M=5.96 5×10^24 kg，地球半徑R=6 371.393 km。將這些數(shù)字代入式子中，可以得到地球的修正系數(shù)K=8.347×10^-10。

以下是各個(gè)星球的修正系數(shù)列表，見表1。

表1 太陽系中各個(gè)星球的修正系數(shù)K值

5 用假設(shè)引力子來探討分析太陽系內(nèi)的行星

我們對(duì)牛頓創(chuàng)造的萬有引力公式已經(jīng)非常的熟悉，描述的是任何兩兩物體之間的引力量化。我們可以利用引力海這物理模型對(duì)這星球引力探討一下。以太陽為引力發(fā)出源，那么太陽會(huì)有自己的引力海，并對(duì)任何有質(zhì)量的其他物體進(jìn)行吸附，吸附力的方向是太陽質(zhì)心。處在太陽系范圍內(nèi)的星球肯定會(huì)處在太陽的引力海范圍內(nèi)，那么太陽到星球的引力子密度為：

K1是太陽的修正系數(shù)，M1是太陽的質(zhì)量，R是太陽與星球的質(zhì)心距離。將這些已知的數(shù)字代入可得ρ1，通過這個(gè)引力子密度與星球的質(zhì)量M2相乘，可得引力F。以星球?yàn)橐Πl(fā)出源，那么星球同樣會(huì)有自己的引力海，并對(duì)任何有質(zhì)量的其他物體進(jìn)行吸附，吸附力的方向是星球質(zhì)心。太陽肯定會(huì)處在星球的引力海范圍內(nèi)，那么星球到太陽的引力子密度為：

K2是星球的修正系數(shù)，M2是星球的質(zhì)量，R是星球與太陽的質(zhì)心距離。將這些已知的數(shù)字代入可得ρ2，通過這個(gè)引力子密度與太陽的質(zhì)量M1相乘，可得引力F。那么我們可以發(fā)現(xiàn)，這求得的引力F是質(zhì)心引力。

從表2中我們可以進(jìn)行對(duì)比，這質(zhì)心引力相互之間是很近似的，同樣根據(jù)萬有引力公式求得數(shù)據(jù)也與上面的質(zhì)心引力求取的數(shù)據(jù)近似。同時(shí)我們也發(fā)現(xiàn)了表2中有太陽與星球之間的實(shí)際引力，這個(gè)主要是由于不同的距離，其引力子密度會(huì)不同，質(zhì)心引力只是將整個(gè)星球的理想化為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，且太陽的質(zhì)點(diǎn)與星球的質(zhì)點(diǎn)距離就是兩個(gè)相互間的距離L，那么其引力子密度就是這個(gè)質(zhì)心距離L。而實(shí)際引力是考慮到不同距離引力子密度不同，那么對(duì)于整個(gè)龐大的星球要將其直徑也算進(jìn)去。其實(shí)際引力的公式如下：

其中ρ引為引力子密度，M1為被吸引的星球質(zhì)量，M2為發(fā)出引力的星球質(zhì)量，ρ1為被吸引的星球密度，V1為被吸引星球體積，R為被吸引的星球半徑，L為兩星球的質(zhì)心距離。從表2中我們可以發(fā)現(xiàn)太陽對(duì)星球的實(shí)際引力F有一個(gè)值是負(fù)數(shù)，即太陽對(duì)冥王星的實(shí)際引力F=-9.0082302E+20 N。這個(gè)主要是實(shí)際引力公式中有個(gè)對(duì)數(shù)，其兩星球距離L和被吸引星球半徑R的值對(duì)這個(gè)數(shù)有很大的影響，如果L遠(yuǎn)大于被吸引星球半徑，則這個(gè)對(duì)數(shù)值必然趨近于零，由于引力是矢量，那么得出的值是負(fù)值，所以得出一個(gè)結(jié)論就是說明冥王星不受太陽影響。從另外幾個(gè)正數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)，比起其他行星來說，冥王星小了4個(gè)以上數(shù)量級(jí)，即小了大于1萬倍的引力。兩個(gè)方面交叉說明了冥王星不是圍繞太陽公轉(zhuǎn)的行星，太陽系只有八大行星。從公式我們還可以知道引力的大小還跟被吸引的星球密度ρ1有關(guān)，這個(gè)在計(jì)算的時(shí)候，引入的是平均值。其實(shí)該密度可以是實(shí)際的密度，這樣的話對(duì)被吸引的星球進(jìn)行橫切面，每個(gè)切面的密度不同，就會(huì)有不同的引力，這可以顯示出在星球發(fā)生自轉(zhuǎn)時(shí)其橫切面的密度不斷在變化，或者是星球內(nèi)部由于地質(zhì)不同而造成的橫切面密度不同，兩者都會(huì)造成實(shí)際引力在發(fā)生范圍變化，也即太陽系里面的行星繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)肯定不是完美的圓形遠(yuǎn)動(dòng)而是橢圓運(yùn)動(dòng)。

表2 太陽系中太陽與星球之間的質(zhì)心引力和實(shí)際引力值

6 結(jié)束語

此論文假設(shè)引力子的存在來探討太陽系行星引力，兩兩物質(zhì)之間力的作用由引力子在產(chǎn)生作用效果，不同質(zhì)量的星球產(chǎn)生的引力子密度是不同的，且引力子密度與其物質(zhì)質(zhì)心距離R的平方成反比，與物質(zhì)的質(zhì)量成正比。引入一個(gè)修正系數(shù)K，K的求取此論文是用太陽系中的星球各種數(shù)據(jù)求得。對(duì)于其他星系的星球及遠(yuǎn)小于星球質(zhì)量的物質(zhì)，此論文并沒有探討，這也是此論文的不足之處，只探討已知太陽系行星中質(zhì)量大的物質(zhì)。是否任何有質(zhì)量的物質(zhì)其修正系數(shù)K都是近似的，目前只能猜測(cè)，但是科學(xué)是嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的，必須用實(shí)驗(yàn)或準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來證實(shí)這一猜測(cè)。