假設引力子存在分析太陽系行星

曾 聰

（河源職業技術學院 老隆師范學院，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果，力的變化改變了物體的運動狀態[1]。在太陽系中的行星都在繞著太陽運轉，很明顯是有引力在作用，但我們肉眼無法觀察到太陽與各個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果出發，文章假設引力子來解釋這轉繞現象，即引力的存在不是兩個物體出現才有，而是任何有質量的物體都會發出引力子，兩物體的力是通過引力子的作用而體現出來。同時多方查找相關文獻，并參考了人民教育出版社，趙景員，王淑賢主編的《力學》，第372頁中的關于萬有引力場的強度公式g=-（GM/R2）*r0，由該公式進行延伸假設建立引力子密度的物理模型，再從這個物理模型形成一個關于引力子的數學公式。文章仍然以牛頓的萬有引力公式的數據為參考數據，假設引力子存在而得到的數據是用來探討太陽系行星。

1 事物的因果關系決定其變化的連續性

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

原因和結果有幾個特性：第一個是相互依存。沒有無因之果，也沒有無果之因。第二個是相互作用。原因引起結果，結果反作用于原因。第三個是相互轉化。在因果鏈條中，同一現象在一種聯系中是原因，在另一種聯系中是結果。第四個是交錯結合。因果關系的多樣性[4]。

2 假設引力的物質化

我們現在所接觸到的以及所研究的幾乎全是存在的物質，即這物質是有質量的，質量可以認定為事物的固有屬性。為了方便大家對此論文中假設引力的物質化的理解，特此假設將物質分為實物質和虛物質。所謂的實物質就是具有質量的物質為實物質，所謂的虛物質就是不具有質量的物質，且必須依賴實物質為載體的物質為虛物質。對于實物質我們再熟悉不過了，我們生存的這個世界隨處可以看到與觸摸到。但是我們對于虛物質的研究就很少，而且是一片等待我們去拓荒的天地。此處可以舉一個這樣的例子，此例子可以讓我們對虛物質有初步的認知。比如我們熟悉的聲音。目前科學上認定聲音沒有任何質量，也沒有任何形態，但是我們都知道這聲音是確確實實存在的。聲音必須是兩個物體發生作用，借此產生振動，而且還需依賴空氣中的粒子物質作為媒介，傳遞到我們耳膜，引起耳膜振動，再產生腦信號，從而讓我們感知其存在。假如沒有兩個物體發生作用，那么就不會產生聲源，或者沒有空氣的粒子物質，聲音也不會傳遞到我們耳膜，再是耳膜不振動也就無所謂腦信號了。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物質的。那聲音有質量嗎？到目前為止，聲音從來都沒被科學家認定是有質量的一種物質，因此此處將其歸類為虛物質。

同樣此處還可以舉出一些虛物質的東西。我們眼睛能看到的電視、電腦等物質畫面，里面的物質根本不具有質量，但這些事物必須通過電信號、顯示器等實物質媒介來讓我們感知；人的意識也是這類事物，人腦的腦死亡也就意味著人的意識將不存在；網絡空間里面的任何信息也是如此，沒有網線、路由器、存儲器和交換機等硬件設備，這些信息將無法存在這個世界上。在這里假設引力場是實物質或者是虛物質，先假設引力場是虛物質，則引力場不可能有所謂的引力子[5]存在。那么其與虛物質必然有共同的屬性，即引力的產生必然是有兩個實物質的相互作用才產生效果。單獨的實物質無法體現引力，而且引力的傳播是需要依賴其他實物質。可是我們都知道黑洞這個事物，其具有非常巨大的引力，在其周圍任何有質量的實物質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量的實物質。但這顯然是矛盾的，因為只要有一個有質量的實物質靠近黑洞，就會被吸住并被拉到黑洞里面。黑洞已經讓周圍沒有任何實物質介質，那引力就不可能再傳播出去吸住其他物質。因此在這個邏輯上可以否定引力場并非是虛物質，應該是實物質。

引力場是實物質所構成，那么必然有所謂的引力子存在，且具有質量這一固有屬性。引力越強的空間，其引力子密度則越大，通過物物作用而產生引力效果。

3 建立引力子密度物理模型

從上面說明事物的因果關系決定其變化的連續性，我們就可以知道，正是物質有了質量這個因，才會有物質這個引力的果。所以可以認定引力不可能是突兀產生，并且在其存在的區域內不會存在引力斷崖區。也就是說引力場就像大海，引力子就像是海水的分子。海水產生浮力，引力子能產生吸附力。那地球質量非常龐大，產生的引力子數量十分驚人，我們可稱為引力海，引力海包裹著這個地球，且如同地球那樣是圓的。將引力創建成與液體相似的物理模型，那么相應就會有一個值，即引力子密度ρ。

4 量化分析假設的引力子密度

這個引力子密度ρ與物體質量M有關，且成正比關系。我們將地球作為量化分析的物質，那么引力子就會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量越大，越遠離地球表面其引力子數量越小，即引力子密度肯定跟距離成反比。在這個物理模型中，此處認為引力子密度應該是地球的量子化質量鋪蓋上去，就是像洋蔥那樣一層一層不斷由量子化質量堆疊而成。這樣我們可以得到物體的引力子密度為：

引力子密度是個矢量，其方向是指向物體的質心。K是修正系數，M為物體的質量，R為物體質心到任何地方的直線距離。

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

以下是各個星球的修正系數列表，見表1。

表1 太陽系中各個星球的修正系數K值

5 用假設引力子來探討分析太陽系內的行星

我們對牛頓創造的萬有引力公式已經非常的熟悉，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這星球引力探討一下。以太陽為引力發出源，那么太陽會有自己的引力海，并對任何有質量的其他物體進行吸附，吸附力的方向是太陽質心。處在太陽系范圍內的星球肯定會處在太陽的引力海范圍內，那么太陽到星球的引力子密度為：

K1是太陽的修正系數，M1是太陽的質量，R是太陽與星球的質心距離。將這些已知的數字代入可得ρ1，通過這個引力子密度與星球的質量M2相乘，可得引力F。以星球為引力發出源，那么星球同樣會有自己的引力海，并對任何有質量的其他物體進行吸附，吸附力的方向是星球質心。太陽肯定會處在星球的引力海范圍內，那么星球到太陽的引力子密度為：

K2是星球的修正系數，M2是星球的質量，R是星球與太陽的質心距離。將這些已知的數字代入可得ρ2，通過這個引力子密度與太陽的質量M1相乘，可得引力F。那么我們可以發現，這求得的引力F是質心引力。

從表2中我們可以進行對比，這質心引力相互之間是很近似的，同樣根據萬有引力公式求得數據也與上面的質心引力求取的數據近似。同時我們也發現了表2中有太陽與星球之間的實際引力，這個主要是由于不同的距離，其引力子密度會不同，質心引力只是將整個星球的理想化為一個質點，且太陽的質點與星球的質點距離就是兩個相互間的距離L，那么其引力子密度就是這個質心距離L。而實際引力是考慮到不同距離引力子密度不同，那么對于整個龐大的星球要將其直徑也算進去。其實際引力的公式如下：

其中ρ引為引力子密度，M1為被吸引的星球質量，M2為發出引力的星球質量，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為兩星球的質心距離。從表2中我們可以發現太陽對星球的實際引力F有一個值是負數，即太陽對冥王星的實際引力F=-9.0082302E+20 N。這個主要是實際引力公式中有個對數，其兩星球距離L和被吸引星球半徑R的值對這個數有很大的影響，如果L遠大于被吸引星球半徑，則這個對數值必然趨近于零，由于引力是矢量，那么得出的值是負值，所以得出一個結論就是說明冥王星不受太陽影響。從另外幾個正數值可以發現，比起其他行星來說，冥王星小了4個以上數量級，即小了大于1萬倍的引力。兩個方面交叉說明了冥王星不是圍繞太陽公轉的行星，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，這個在計算的時候，引入的是平均值。其實該密度可以是實際的密度，這樣的話對被吸引的星球進行橫切面，每個切面的密度不同，就會有不同的引力，這可以顯示出在星球發生自轉時其橫切面的密度不斷在變化，或者是星球內部由于地質不同而造成的橫切面密度不同，兩者都會造成實際引力在發生范圍變化，也即太陽系里面的行星繞太陽轉動肯定不是完美的圓形遠動而是橢圓運動。

表2 太陽系中太陽與星球之間的質心引力和實際引力值

6 結束語

此論文假設引力子的存在來探討太陽系行星引力，兩兩物質之間力的作用由引力子在產生作用效果，不同質量的星球產生的引力子密度是不同的，且引力子密度與其物質質心距離R的平方成反比，與物質的質量成正比。引入一個修正系數K，K的求取此論文是用太陽系中的星球各種數據求得。對于其他星系的星球及遠小于星球質量的物質，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量大的物質。是否任何有質量的物質其修正系數K都是近似的，目前只能猜測，但是科學是嚴謹認真的，必須用實驗或準確的數據來證實這一猜測。