對萬有引力、能量守恒及宇宙膨脹等科學現象的解釋

杭州恒鼎建設集團有限公司 浙江 杭州 310051

目前科學中對萬有引力、能量守恒及宇宙膨脹等現象，雖然有描述、公式等，但是對本身的解釋卻極少或沒有，所以我們有必要探討、解釋這些重要的科學現象。

一、萬有引力公式及庫倫定律的解釋

兩個可看作質點的物體之間的萬有引力，可以用牛頓引力公式計算：F=GM1M2/R2，即引力等于引力常量乘以兩物體質量的乘積除以它們距離的平方。但牛頓沒有解釋為什么，通過開普勒三大定律推導，也是基于觀察基礎上。愛因斯坦相對論認為，物體之間的萬有引力是時空彎曲的表現，物質的存在使得它周圍的時空發生彎曲，而物體在彎曲的時空中沿測地線運動，就自然地表現為相互吸引。萬有引力是質量的特征，與質量正相關容易理解，除以它們距離的平方沒有解釋，也難以理解。而實際上，引力向四周通過引力波光速發散。引力的發散以質點為中心，呈球面發散，引力顯示出如光波向外發散時能量是守恒的類似的性質，所以球面上一點的引力要除以球面面積4πR2，從而在使R2在引力公式中出現。

庫侖定律(F=KQ1Q2/R2)的解釋以此類推。

二、能量守恒應該修改為質量和能量守恒

能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體傳遞給另一個物體，而且能量的形式也可以互相轉換。這就是人們對能量的總結，稱為能量守恒定律。但根據愛因斯坦質能方程E=MC2，質量可以轉變為能量，太陽通過核聚變減少質量產生能量。E=MC2可推出M=E/C2，說明能量可能通過某種方式也轉變為質量。所以能量守恒應該改為質量和能量守恒：質量和能量可以以E=MC2或M=E/C2互相轉換，但總量既不會憑空產生，也不會憑空消失。

三、宇宙膨脹

天文觀測到：所有星云都在彼此互相遠離，而且離得越遠，離去的速度越快，整個宇宙在不斷膨脹。宇宙大爆炸認為：宇宙最初是由一個體積之小、能量和質量密度之大均難以想象的“粒子”突然爆炸，擴展開來，向四處噴發出放射線，后來凝固成質點，經過約137億年的發展變化而成了這個樣子。弗里德曼還建立了三種宇宙演變模型。我們知道，所有的物質運動，一定受到力或慣性支配。宇宙受到大爆炸能量的斥力，也受到宇宙邊緣的真空吸力，當然也受到引力的影響，所以星系運動是合力作用的表現。推測能量斥力時，可以把能量通過M=E/C2看成物質，計算此時的引力，斥力則與此引力大小相等，方向相反，即通過質能方程E=MC2和引力公式F=GM1M2/R2推導能量與物質或能量之間的斥力公式：F=GE1M2/C2=GE1E2/C4。宇宙應該是以大爆炸點為中心，以約137億光年為半徑的球體。宇宙邊緣只有大爆炸光線和大爆炸的能量波，宇宙整體是以光速等速膨脹。宇宙大爆炸時，類似炸彈爆炸，炸出的部分物質和能量受的力不均勻，所以有些物質運動快，有些慢，從而保持了慣性：運動的越快，自然運動的越遠，反過來，運動的越遠，表現出運動的越快，在這種情況下，站在任何一個物體上觀察周圍，物體彼此互相遠離，而且離得越遠，離去的相對速度越快。按目前宇宙能量與物質比例約2：1看，斥力是引力的2倍左右，所以要膨脹。當宇宙膨脹到某個時刻，質量、能量越來越分散，宇宙內部也接近真空，斥力、引力和真空吸力越來越小。而如果能量通過某種方式生成物質，使物質比能量多，則引力大于斥力，宇宙將收縮。所以宇宙最終是繼續膨脹還是收縮取決于物質與能量的比例大小，當物質比能量多時，宇宙將收縮，此時元素周期表完全可以無限排序下去，輕元素合成重元素，最后合成無限重的元素-宇宙原點。而宇宙最終回到原始狀態，最后收縮成一個體積之小、能量和質量密度之大均難以想象的重元素“粒子”的可能性很大，這樣可以解釋宇宙起源的問題：宇宙就是這樣周而復始的。

其他還有如波粒二象性，人們對一個光子、一個電子等產生干涉感到難以理解，但其實量子具有波粒二象性，一個量子也是波，它仍然具有波的性質。

總之，我們在學習或科研過程中，應該結合綜合知識及最新的科學發現、發明，對過去的科學觀念及時更新，對過去的知識作出適當的修訂和新的解釋。