引力產生的機理

田 冰

（遼寧祥安制藥機械有限公司，遼寧 丹東 118000）

1 物質的結構形式與構成

無論是量子力學還是弦理論都把構成物質的基本粒子以一種結構形式表現出來，也可能是點粒子，包括電子、光子、中微子和夸克之類的粒子以及在宇宙射線和高能原子核實驗中發現的一系列粒子；也可能是弦理論中描述的那樣，看起來像粒子的東西，實際上都是很小很小的弦的閉合圈（稱為閉合弦或閉弦），弦論中的弦尺度非常小，閉弦的不同振動和運動就產生出各種不同的基本粒子。在兩種主流理論中最基本的點粒子和弦都是有結構的，物質結構在不同的能量尺度上有不同的層次。

2 物理對萬有引力的解釋

（1）牛頓力學里是任何兩個有質量的物體之間都存在引力，而沒有給出產生引力的基本道理。牛頓描述宇宙中的每個質點與其他質點之間，都存在著一種由質量引起的引力性交互作用，其引力的大小與兩質點質量（m1和m2）乘積成正比、與其間的距離r的平方成反比，這種交互作用稱為重力。上述關系稱為牛頓萬有引力定律，公式如下：

式中G為萬有引力常數，其值為6.673×10-11N·M2/kg2。

（2）愛因斯坦的廣義相對論將引力的產生解釋為大質量的物體對時空的彎曲，使得在人們看來物體之間產生了吸引力。但如果追問：為什么質量會使時空彎曲？最后的回答還是只有：它就是會使時空彎曲。引力跟質量有關，所以質量越大的星球引力也越大。換句話說，只要有質量的東西就會在空間里壓出一個曲面，就會有引力。

（3）引力的量子性尚未能用量子力學來描述，因為實驗物理學家還沒能找到引力子存在的實證，同時隨著人們接近點狀的量子粒子，引力也還是增長為無窮。在幾十年的時間中，費曼（Feynmam）以及其他人發明了一系列難懂的規則，想把這些奇異處理掉。但是對于量子引力理論，即使費曼設計了很多招數也不足以去除這個理論中所有的超位數。關鍵在于，由于點狀粒子是無窮小的，這就意味著他們的力和能可以變為無窮大。

（4）由于弦理論認為，宇宙最基本的單位是“弦”，量子力學中遇到的問題就不存在了，具體解釋如下：由于弦有確定的長度，這就意味著，當人們接近弦的時候，各種力都不會猛增至無窮。在靠近弦的地方，各種力只以l/L2的方式增長，其中L是弦的長度，是10-33cm的普朗克長度。這個長度L就起到消減奇異的作用。由于弦不是個點狀粒子，它有確定的長度，人們就可以證明，各種奇異都沿著弦“銷”掉了，于是所有的物理量值都變為有限度的了。

（5）《引力的動態理論》是基于牛頓的萬有引力去延伸出來的，提出速度是在寄生重力之下的基礎所產生的相對概念，宇宙重力是整體的，沒有速度概念。這個觀念適用于多數的實證派科學，但是不適用在愛因斯坦的相對論，也包含任何理論派都不適用，因為全世界的理論派科學，幾乎都是寄生在相對論的基礎之上去發展出來的理論。《引力的動態理論》指出只有旋轉概念，卻沒有速度，速度的參數必須被銷毀，不存在速度。而旋轉從小到大是無止盡的，每一個引力的誕生都會歸附到旋轉之上，成為重力場。至于個體系統的“引力段”才有速度概念，且有大段與小段之分，但是最小的引力段速度也必定略快于光速，直到銜接入重力場成為旋轉，引力段消失，速度也消失。簡而言之，重力是構成宇宙的盤石，引力則是各種小磐石，依次再形成各系統的重力場，之后產生的各種粒子及輻射都是依附在這些磐石之上而得以寄生。直到整個宇宙的能量釋放終了，輻射全部消失，成為一片死寂，但是宇宙重力卻依舊存在，只是沒有產生引力段的變化而無法起到作用。

以上5種對引力的科學解釋并不能從理論上說明引力是如何產生的。

3 觀點

無論是量子力學還是弦論都把粒子以一種形式表述，或是點粒子，或是尺度更小的弦。也就是說物質是有結構的，那么在最小基本粒子的最小間隙處，就是所謂的真空，在這個量級，已經沒有其他的粒子再可以進到這個間隙中了。①在這個最小間隙處的外面所有的空間范圍內都會存在物質及物質的框架。②沒有物質的態稱之為真空，所有的物質量子化后在最小的間隙處存在真空，這種真空對物質的吸引力就是萬有引力。例如，在用真空包裝的食品時，當打開包裝時，是什么力使包裝在打開瞬間時將空氣充滿包裝袋內？大多數人會回答是大氣壓力，袋內是負壓，袋外是一個大氣壓。也就是說壓進去的，就是吸進去的，而吸進去的這個力就是真空對物質的吸引力，也就是萬有引力，同樣托里拆利真空在20℃時，有0.001 201 mmHg的水銀蒸氣，相當于六十三萬分之一大氣壓。1 mL體積中還有425萬億個Hg原子，這是真空對水銀液面里原子的引力所造成的。因為只有真空才可以不計較物質其他屬性對物質產生吸引力，而不像電磁力那樣有局限性地吸引一定性質的物質。

不論在宇宙的哪個角落，自然界中都沒有絕對的真空。但量子化后，真空無處不在，宇宙中天體間的引力正是由于有了構成星體的物質，使真空的比表面積增大，也就是為什么質量越大引力越大的原因。

綜上所述，在三維空間中，只有真空和物質兩種態，中國的哲學對宇宙的解釋，就是無和有（陰和陽），無代表真空，有代表物質。物質的相互吸引力靠的是真空完成的，所以真空是引力產生的原因。

[1]米切奧·卡庫，詹妮弗·湯普遜著，陳一新，陸志成譯，Beyond Einstein，吉林人民出版社.2001.10.

[2]沃爾特.艾薩克森著.張卜天譯.愛因斯坦：生活和宇宙湖南科學技術出版社.2009.4.

[3]許良英，范岱年譯，愛因斯坦文集.商務印書館.1976.

[4]勞倫斯.克勞斯著.陸劍豪譯.一個原子的時空之旅.中信出版社.2003.9.

[5]李國棟著.當代磁學.中國科學技術大學出版社.1999.8.

[6]東南大學等七所工科院校編.物理學.高等教育出版社2009.11.

[7]埃米里奧·賽格雷著.楊建鄴.楊渭譯.原子舞者—費米傳世紀出版社.上海科學技術出版社.2006.4.