如果水桶中的水不转动，你转动，这时谁相对你转动，水面会凹吗？牛顿运动定律F=ma相对你（所在的系）成立吗？
我转动,水不转动,当然是不会发生上述现象的!因为我并不构成影响水运动的物质环境,影响水运动的物质环境是存在的,这种环境由我们看不见的暗物质粒子---中性子构成,这也就我说我们要考虑的因素.
您可以参考
论牛顿桶中的液体旋涡及液体湍流的形成
广东省博罗高级中学（516100） 林海兵
摘要：非惯性参照系中的离心力与科里奥利力并不是惯性力，它们与其他所有的一样，都是因环境的不平衡而产生。牛顿桶中的液体旋涡与液体湍流的形成与这些力有关。
关键词：牛顿桶，液体，旋涡，湍流，环境，不平衡，属性运动
1 林海兵定律与物理学属性定律
笔者在前面一系列的论文论述之后，终于准确而科学地定义了力，在此，笔者把这个定义称为林海兵第零定律，并且与前面笔者所总结的林海兵第一定律与林海兵第二定律一起构成了林氏三定律：
“力”是环境不平衡程度的反映，物体在不平衡的环境中必然地产生加速运动，“力”就等于物体质量与其属性加速度的乘积，它是研究环境的不平衡程度与物体在相应环境中的属性加速度的关系的中间物理量。这是林海兵第零定律。
一切物体在平衡的环境中总是处于平衡状态，直到环境由平衡向不平衡转化迫使物体改变其原来的平衡状态为止。这是林海兵第一定律。
一切物体在不平衡的环境中总是做加速运动，其加速度取决于各种环境不平衡的程度。这是林海兵第二定律。
以上林氏三定律加上笔者对场环境的研究而得到的几个重要结论共同构成了暗物质物理理论体系的基础，这几个结论在此笔者把它称为物理学属性七定律：
1、在自由粒子密度梯度场环境中，自由物体将做由密度梯度决定的属性运动，属性加速度与密度梯度成正比 ，其中 等于在这种粒子中横波的传播速度的平方， 是自由粒子的密度， 是物体内部同种自由粒子的密度。这是物理学属性第零定律。
2、自由粒子在空间某一固定点的运动速度变化产生某点的速度变化率场环境中，能够自由粒子自由穿透的并且由这种粒子构成的自由物体在这种场中的运动加速度决定于物体所处位置的自由粒子的运动速度的变化， 。这是物理学属性第一定律。
3、空间存在自由粒子的速度旋度场环境中，自由运动的物体将做由空间粒子速度旋度与其物体的运动速度共同决定的属性运动，属性加速度分别与空间粒子速度旋度 和物体的速度 成正比 。这是物理学属性第二定律。
4、在自由的原子、分子温度梯度场环境中，自由的物体将做由温度梯度决定的属性运动，属性加速度与温度梯度成正比 。这是物理学属性第三定律。
5*、在电性子密度梯度场环境中，自由电荷将做由密度梯度决定的属性运动，属性加速度与密度梯度成正比 。对于电荷而言，这种场是一个库仑电场或者是电压分配电场，电场强度为 。这是物理学属性第四定律。
6*、自由电荷在电性子空间中的加速势决定于电荷所处位置的电性子速度 的时间变化率 。这是一个静生林氏电场，场强为 。这是物理学属性第五定律。
7*、自由运动电荷的属性加速势将由电性子的速度旋度 与电荷的运动速度 共同决定 。这是一个动生林氏电场，场强为 。这是物理学属性第六定律。
笔者相信，使用以上的林氏三定律与物理学属性七定律，可以解决所有的物理学问题。由上述的十个定律可见，暗物质物理理论体系所描述内容都是与环境有关，所以，暗物质物理理论体系的物理理论又称为物理学环境论。
经典力学是典型的机械唯物论物理学，它的最大失误最割裂了物体与环境共存的关系，使人们在思维过程中只看到物体的存在，而看不到环境的存在，而把环境的作用变异式的用“力”进行取代，这使人们一旦发现物体作加速运动而找不到施力物体时，人们表现得惊慌失措，最终在没有退路的情况下选择了“惯性力”来进行解释。但是，“惯性力”并不是万能，人们想不到在惯性参照系中也会出现象“惯性力”一样的找不到施力物体的“力”，“洛仑兹力”就是典型的代表，然而，人们似乎对“洛仑兹力”的这种情况漠不关心，当人们一再在惯性参照系遇到这样的情况时，人们的思维终于发生的突变。为了“光电效应”与“光压效应”而产生“光子”假说以及在此基础上建立起来的量子力学就是这种突变的典型代表。
人类的工业化时代以来，大规模的工业化生产，对自然界大规模的开发利用，可以说这是牛顿经典力学指导的结果，正因为牛顿力学中漠视环境的存在，漠视环境的作用，这使人们的生产、开发过程大肆地破坏了自然环境。当自然环境的恶化终于对人类的生存构成威胁的时候，人们这才认识到“环境”的重要，于是提出“环境保护”的口号、方法与措施。
可是，直到人们已经意识到“环境”之重要性的今天，物理学中却依然没有给“环境”一个相应的位置，这难道不是我们物理工作者的失职吗？是给“环境”以一个名正言顺的物理学地位的时候了！
2 参照系的选择与物理规律的适用
由于物体的运动总是相对的，只有与其他物体比较，我们才能知道物体到底是否发生了运动，所以，研究物体的运动时，选取参照系是必然的也是必需的，选择的参照系不同，对物体的运动的描述情况也有相应的区别。可是，尽管如此，人们所有关心的是，我们总结出来的物理规律在不同的参照系中的物体运动过程中是否相同。
牛顿力学因为忽略了参照系中的环境物质粒子的存在与运动情况，这造成了牛顿力学规律只能在惯性参照系中的适用，一到非惯性参照系，就会多出了找不到施力物体的“惯性力”。
爱因斯坦因为忽略了惯性参照系中光波传播媒质中性子的匀速运动，这使他认为“光在所有的惯性参照系中的传播速度都相等”，引出了他的“光速不变”原理，产下“相对论”这一怪物。同时，他同样还是忽略了中性子在参照系中的加速运动，这使他认为“加速运动是引力场产生的根本原因”。
同样还是爱因斯坦，因为他根本看不到绝对惯性参照系中存在有中性子运动速度的旋度，这使他无法正确解释“光电效应”，于是“光子”假说又催生了另一个怪物——“量子力学”。
有谁知道，当我们选择了不同的参照系，构成环境的物质微粒对于这些不同的参照系的运动情况不同？这实际应该相当容易理解的，因为这正如我们坐在一辆敞蓬车上，我们知道的环境物质粒子有空气分子，对于地面的观察者而言，作为环境物质的空气分子是静止不动的，对于车上我们而言，作为环境物质的空气分子却又是运动的，当我们以车为参照系时，难道这些运动的环境物质粒子对车上物体的运动不会产生任何影响吗？
现在，我们终于知道了我们生活生存的环境中存在着大量的暗物质中性子与电性子微粒，这些微粒可以自由穿透任何物体，那么，当物体发生运动时，这些暗物质粒子理所当然地要穿过物体而发生相对的运动。所以，当我们选择某一物体作为参照系时，我们也理所当然地要考虑暗物质粒子相对于这个物体的分布及其运动情况了，这些情况了解清楚了，我们也就清楚了我们要研究的物体的存在与运动的环境，也才能正确地分析环境是否对物体的存在与运动造成的影响。
这种考虑参照系中环境粒子分布与运动的情况，评估环境对物体存在与运动的影响的过程，就是暗物质物理理论体系中的物理过程，这种过程与参照系的选择无关，以上的林氏三定律与环境物理学属性七定律都适用。
3 牛顿桶中的液体旋涡
对于“牛顿桶”实验，可能我们都很清楚吧，这个实验装置与实验过程都很简单，只是用一只桶装有一些水，然后使桶绕其轴心旋转起来，如图1所示。图1（a）所示的桶中装有水，桶没有转化时，水面呈水平状态。（b）图中，桶以角速度 转动，同时桶中的水也随着桶一起转动。这时，我们观察到水面不再水平，而是呈四周高中间低的旋涡状态。什么原因使水面发生了这样的变化呢？
我们如果选择地面这参照系，由于地面是相对于中性子静止的绝对参照系，当桶在转动过程中，并不影响中性子在桶空间内部的分布与运动，中性子依然与地面保持相对静止状态。所以，中性子并不影响桶与水的运动。由于这时桶与水绕着轴线作匀速圆周运动，故必须由某种不平衡因素提供其圆周运动的向心力，通过分析，我们知道这种不平衡因素只能是液体内部的密度梯度。
我们先取桶在没有转动时的水进行研究，由于这时的水只有竖直方向的中性子密度梯度使水在竖直方向发生密度梯度不同的分布，从上至下水的密度与深度的关系为：
其中， 是液面处水的密度值， 是中性子密度梯度产生的重力加速度， 是在水中传播的横波波速， 是水的深度。由此关系可知，液面处水的密度处处相等，都为 ，根本不存在密度梯度。当水一旦随桶而转动，每个水分子都必须在环境中得到指向圆心的属性力，而液面的分子却无法得到这种力，故液面的水分子纷纷向外作离心运动，直到水分子能够在密度梯度环境得到这种指向圆心的属性力为止，于是形成外高内低的旋涡状。旋涡纵截面如图2所示，其中O为旋涡中心。由于竖直方向的环境并没有改变，所以，任何一个竖直线上的水密度分布仍然满足 ，而此时的液面为倾斜平面，液面处的水密度仍为 ，故在同水平面上的水密度已经不再相同，如图2中黑色小液块的密度取决于其竖直方向的深度h。由于水的旋转，使水在半径方向的密度也产生了密度梯度，以提供其向心力，所以，水在半径方向上的密度分布函数同样为：
是向心加速度， 。因水在同一处的密度值相等，故有 ，即：
故倾斜液面与水平面的夹角的正切值为：
如果我们选择旋转中的桶为参照系，这时，参照系内竖直方向的中性子分布与运动并不受到影响，然而，桶相对于地面的转动却使得参照系内水平方向的中性子的运动受到影响，中性子已经相对于参照系发生角速度为 转动，其转动方向与桶的方向相反，即环境角速度矢量的方向是竖直向下的，同时又使该参照系具有中性子速度的时间变化矢量 ，这使相对于这个参照系静止的物体都会产生一个属性加速度 。也就是离心加速度。
在转动前的水平面上，由于水平方向各处密度相等，所以，水平方向的水分子无法产生一个与这个加速度相平衡的属性力，水分子纷纷作离心运动，直到液体面倾斜，在水平方向上产生了水密度的重新分布，可以产生一个与离心加速度相平衡的属性力。此后的计算方法与计算结果都和前面相同。
可见，无论选择哪一个物体为参照系，只要正确的分析了中性子相对于参照系的分布与运动情况，我们就可以得到正确的结论。
另外，如果我们在上述的牛顿桶实验中，在液体内加入一些细小的沙粒，然后，在桶的转动过程中观察沙粒的运动情况。我们将发现，在桶、水还没有转动时，沙粒全部散落在桶底部的任何一处；当桶、水一旦加速转动起来，沙粒也随之转动，同时从桶底上扬，并向桶的四周散开；在桶的转动速度逐渐减小到停下的过程中，沙粒却又向着桶轴心方向聚集并开始下落，最后都落在桶底的中心处。这是什么原因呢？
实际上，发生这种现象的原因十分简单，最关键的是我们在分析了以桶为参照系时的中性子的运动情况后，我们还要分析沙粒的运动速度。我们知道，由于各种因素，沙粒在水中转动速度一定小于水（桶）的转动速度，也就是说，当我们取水（桶）参照系时，沙粒与中性子在参照系中的转动方向是相同的，如图3所示，逆时针转动的中性子角速度的环境角速度矢量的方向垂直于纸面指向外，根据环境属性第二与第三定律可知；沙粒在这样的环境中其属性加度为 ，用右手定则可以判断，这个加速度的方向正好指向圆心；还具有 ， 是中性子相对于水（桶）的速度， 是径向加速度。这时，沙粒在桶中的加速度等于两个速度之和：
由于两个分加速度方向相反，设 ，则 ，故有：
可见，沙粒的实际加速度的方向取决于 的数值，如果 ，它将做离心运动； 时，沙粒相对于桶保持相对静止； 时，则做向心运动。水（桶）开始加速时，沙粒与水（桶）的实际转动速度基本上相同，即使有所差别，其相对速度 也很小，所以有 ，即这时粒子做离心运动；在水的转动速度逐渐减小时，沙粒相对桶旋转相反方向的速度 很大， 还一个比较大的数值，于是有 ，这就使沙粒子向着圆心而加速运动。
至于粒子上浮及下沉的运动，我们还有必要分析水（桶）在旋转过程中，在竖直方向的水的速度大小变化，因为这个变化又将在沙粒运动的空间产生了另一个速度旋度空间。笔者认为，水桶在开始转过程中，在桶底部的水先转动，然而象波动的传播一般向上传递相同的运动方式，，这种传递并不能使上下层水分子的转动速度完全相同，使得上层的水分子的转动速度比下方的小，于是，这产生了沙粒运动的速度旋度环境空间，如图4所示。可见，因上下层水的转动速度不同产生的速度旋度矢量 的方向是从纸里指向外的，而沙粒与水的速度方向相同，所以，因此产生的环境属性加速度 的方向向上，也很可能大于重力加速度 ，这就是使沙粒子在水桶加速运动过程中上浮的原因。当水桶转动速度逐渐减小时， 也将逐渐减小，沙粒下沉则是必然现象。
4 液体湍流
在流动的河水中，我们看到河面上常常会泛起一个个的旋涡，即使船在平静的水面上行驶，也会在水面泛起一个个的旋涡，人们把这种现象称为湍流。湍流是如何形成的？
细心一点，我们将发现，河水的流动速度并非处处相同，河中央的水速一定大于河两岸的速度，正是在这样的情况下，我们将一木块放入水中随波逐流，那么，我们将发现木块会向着岸边作曲线运动。这实际上，也是因为木块运动的水环境存在着速度旋度，如图5所示。通过分析，我们知道水环境的速度旋度是垂直于纸面向里的，再通过右手定则判断，木块A的加速度 是指向河岸的。
湍流的形成原因与木块运动的原因相同，必须注意的是，不但其他物体在环境中会产生相应的属性运动，环境粒子在其自身的环境中运动也会发生相应的属性运动。
5 光电效应
笔者在许多论文已经详细的论述了光电效应的产生原因，本文不再细述，只是在此强调，光电效应并不是什么光子碰撞的结果，而是电子运动于中性子波动即光波形成的空间角速度环境的结果。这说明，空间角速度环境不只是非惯性参照系中才存在的！
完稿于2005年12月2日星期五
6 参考文献
[1]林海兵 《论地球周围的物质密度分布》
[2]林海兵 《论参照系》
[3]林海兵 《论原子核外电子在中性子波动环境中的共振》
[4] 林海兵 《论非惯性系中的科里奥利惯性力》
以上公式无法贴上,请参考http://www.tongyiwul.com 中相同论文, |