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挑战相对论物理学会课题之四:什么是力
[楼主] 作者:wangyanqiang  发表时间:2009/06/06 01:58
点击:917次

在物理学研究中,物质是基础,是我们研究的对象。空间和时间,以及数理逻辑是我们采用的数学工具。

有一个极为重要的概念,始终贯穿于物理学研究的方方面面,这就是“力”。力是物质运动变化的根源,如果没有力,物质将处于死寂状态,生动鲜活的世界就不会存在。

既然力如此重要,那么它的定义是什么呢?除了牛顿的循环定义之外,我们至今还没有找到更为合理的定义。

对于力的概念,我认为可以从宏观和微观两个方面来考虑。

从宏观方面来说,力是改变物体的运动状态、赋予物体某种运动趋势以及阻碍物体原有的运动趋势所施加的外界影响。

从微观方面来说,力是物体借助于极其微小的物质粒子,实现能量传递和动量转移的碰撞过程。离开了微观粒子的碰撞,力就不会存在。

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 [2楼]  作者:lisanqing001  发表时间: 2009/06/06 08:25 

朋友,这样的问题,这样的根本性问题,不是靠猜想就能得到的.
你首先得知道:理论的本质,然后,你就知道如何理论.

理论本质:1,首先,说了什么?总结了什么规律.
2,认识规律(推论或者定理)
3,实践.

我来给你总结一次:
传统经验:力是物质之间的作用影响.
所以,研究力,首先研究物质.
物质:客观存在.经验告诉我们:物体,就是客观存在,是物质组成的.
疑问:我们怎么知道了物体?
答案:感知.
思想实验:我们摸到了墙.经验结论:墙是物质.
客观点说:我们受到了阻力,然后,经验的说:这个阻力有源,源头叫墙.
也会有人说:我们摸到的不是墙,我们摸到的是无数原子,我们将这些原子集合,命名为墙.
更严格的说:我们摸的是电子,无数电子共同作用,我们将这种作用,凭经验理解为原子或者墙.
还能严格吗?
能:
我们摸到了电场.被电场作用了.
但是,我们仍然死抱着传统思维模式,说,硬要说:电场有源,源是电子.可以比如为:电子是爷爷,电场是儿子.
依据?
这里就出现了一个伦理性关键问题:到底谁是爷?
明明感受到了电场,为什么一定说,它是孙子?
没有电场,根本就没有电子这个概念.
电场才是爷,电子,才是猜想.是孙子.

用哲学语言可以这样描述:电场,是第一性,电子是第二性.电场才是真正的源头是本质,电子是表象.
研究电场,把这个乱七八糟的表面现象,电子或者物体仍掉,直接研究电场这种作用力,自然就是新天地了.


我们不要在把物质当成物体或者粒子了,也不要把力或者力场当成孙子了.力场才是爷.
然后,公设力场,公设时空,公设它们之间的关系.然后推理,自然就推导出电磁场的定义,自然就推导出所谓的电子,质子原子,颗粒或者物体了.
 [3楼]  作者:mocaizhi  发表时间: 2009/06/06 09:16 

力就是能量
[楼主]  [4楼]  作者:wangyanqiang  发表时间: 2009/06/06 09:30 

当我们用手指推物体时,我们会感觉到物体给手指的反作用力,那么,我们的手指接触到物体的原子核了吗?答案是否定的,我们的手指与物体的原子核之间,存在巨大的空间,我们的手指根本不具有那么大的力量,去接触原子核。要接触原子核,利用火药爆炸产生的力量(或能量)是可以的。如果要进入原子核内部,则需要用粒子加速器或核反应堆。
现在的问题是,手指与物体之间的作用力是如何产生的。研究表明,所有的原子核周围都存在巨量的场物质,这些场物质在较大距离呈现出引力,在较小距离呈现出斥力。原子核外的电子在电场力的作用下,向原子核靠近,当电子与原子核之间的距离小到一定程度时,电子会迅速地远离原子核,电子的这种运动是很随机的,由此可以判断出原子核周围的场物质是由极其微小的粒子(我们称其为“极子”)构成的,电子的随机运动是在这种微小粒子的随机碰撞下产生的。我们的手指与物体之间的距离越小,所受到的极子的往返碰撞作用就越强烈,斥力就越大。
 [5楼]  作者:123.97.152.*  发表时间: 2009/06/06 09:48 

对【4楼】说:

你是在凑数吗?

 [6楼]  作者:hudemi  发表时间: 2009/06/06 13:13 

力是表征物质之间相互作用强度大小及方向的物理量。
[楼主]  [7楼]  作者:wangyanqiang  发表时间: 2009/06/11 14:01 

牛顿用“ 作用”来定义“力”,又用“力”来解释“作用”,很多人认为这种循环定义法不合理,但也有很多人认为这是无奈的选择,在刨根问底的情况下必然会产生循环。
我在1楼的论述只是对力的认识,谈不上定义。组成物体的最小物质粒子就是原子,但原子并不是自然界最小的物质粒子。物体中的原子核之间存在巨大空间,两个物体之间不论产生多大的力,它们的原子核不会碰在一起,仍然存在很大距离。
 [8楼]  作者:219.148.86.*  发表时间: 2009/06/15 12:33 

对【5楼】说:

 

对【4楼】说:

你是在凑数吗?

不明白什么意思
 [9楼]  作者:125.126.74.*  发表时间: 2009/06/15 22:03 

“由此可以判断出原子核周围的场物质是由极其微小的粒子(我们称其为“极子”)构成的,电子的随机运动是在这种微小粒子的随机碰撞下产生的。”

------为什么要有“极子”,为什么极子的运动是随机的,不是由别的微粒碰撞下产生的,为什么电子是随机运动,为什么电子是极子随机碰撞才随机运动的???????????????
 [10楼]  作者:wangyanq64  发表时间: 2009/06/18 00:34 

对【9楼】说:

这个问题将在 电动力学 以及 物质作用定律 等课题讨论

 [11楼]  作者:120.86.39.*  发表时间: 2009/06/24 23:11 

自然界本来不存在一种叫做“力”的东西,当然,“力”也不是因碰撞而产生,因为所有的物质粒子都不可能存在真正意义的碰撞,“力”是什么?若有兴趣,请您参阅http://www.tongyiwuli.com/hjl1/aaa91.htm之后的相关文章。
 [12楼]  作者:123.97.130.*  发表时间: 2009/06/24 23:18 

不懂得物理中的哲理,永远就只会凑数
 [13楼]  作者:120.86.39.*  发表时间: 2009/06/24 23:31 

对【12楼】说:

说得不错,不懂物理中的哲理,只能是凑数。

 [14楼]  作者:58.252.206.*  发表时间: 2009/06/26 10:32 

当您稍微留意,您就会发现从亚里斯多德到伽利略,到牛顿,最后到爱因斯坦……从“力是使物体运动的原因”,到“力是改变物体运动状态的原因”,最后到牛顿第一、二、三定律,甚至还有其万有引力定律……人们都在说“力”,可见“力”在物理学的发展进程中占据了多么重要的位置。然而您又是否发现,尽管“力”是如此重要,可是,又有谁真正地分析过“力”产生的机理,谁能真正的给“力”一个定义。如果您细心一点,您将发现“力”至今为止还停留在人们的感性认识的层面上!您不信?请您打开有关“力”学的最基础的论述吧,我就翻阅了人民教育出版社出版发行的《高中物理读本》第一册(1993年2月第1版,1999年5月第4次印刷),在第一章第一节(第8页)中就是这样描述的——

人们对力的认识,最初是从日常生活和生产劳动中得到的,是和人力相联系的。用手推动小车,提起重物,拉长或者压缩弹簧,肌肉会感到紧张,我们就说,人对小车、重物、弹簧用了力。后来,人们把力的概念加以扩展,把凡是能和人力起相同效果的作用都叫做力。机车牵引列车前进,机车对列车施加了力,汽锤锻打工件,汽锤对工件施加了力。这样,人们建立了这样的认识:力是物体对物体的作用。

“肌肉会感紧张”,不是吗?不正是人类的感性认识吗?人们把这种感性认识称之为力,后来人们的扩展,是在与“肌肉会感紧张”相比较,认为效果相同,就有力作用。人们根本没有分析过这些具有相同效果的物体内部发生了什么变化,这些变化是不是使物体产生那种效果的原因。所以人们无法揭示物体运动变化的本质原因所在,这当然不能更好反映物体的运动规律了,这也难怪人们因“力”的概念而走上了唯心主义道路。牛顿也只能请出上帝才能推动天体运动。

这与物理学取得举世瞩目的成就是极不相称的!

然而,力是什么?当我们撇开我们人类那种感性认识的成见,我们把目光把投放到自由粒子的运动中去时,我们将发现,只要自由粒子的系统空间内存在密度差,自由粒子就会发生运动,那么是谁推动了粒子而运动呢?一旦空间内的粒子密度差消失,自由粒子的这种扩散运动就随之结束,又是谁使粒子停止了运动?难道粒子的扩散运动与其密度差没有相应的关系?这不就是力吗?然后,我们再回到我们的对“力”的感性认识,当我们推车时,为什么我们感到紧张呢?这不正是我们的肌肉发生密度的变化吗?当我们继续深入地研究下去时,几乎所有(当然有例外)的物体在存在密度梯度时物体才可能发生加速运动,于是力的本质便显现在人们眼前了。

人们的错误在于选择了不正确的研究对象——力与物体运动的关系,正确的研究对象是——环境与物体运动的关系。之所以把环境提高到研究对象的层面上,是因为上述物体的加速运动是环境粒子的密度梯度的必然结果。环境,一个多么重要的生存概念,一个多么重要的社会概念,一个多么重要的哲学概念,为什么没有人把当成一个物理概念来研究?物体是什么?环境又是什么?当人们还没有弄清楚物体与环境的关系时,人们又谈什么研究物体的运动呢?这就难怪会出现一个“宇宙悖论”!

笔者通过细细地思索之后,认为一定要先给“物体”与“环境”进行定义,然后才能解决所有的问题。于是,笔者认为——物体就是被人们当成研究对象的运动实体,它是具有相同运动状态、结构相对稳定、与周围物质粒子具有较为明显的分界面的物质微粒子的集合。环境与被当成研究对象的物体相对,是物体之外所有的物质粒子的集合,这是广义的环境,狭义的环境则是在研究对象(物体)周围局部空间的对研究对象的存在与运动构成影响的物质粒子的集合。

物体与环境的总体是什么?它将构成宇宙的物质成份,但并不能构成宇宙的全部,宇宙还有时间成份与空间成份,宇宙由物体、时间、空间三个互不影响各自独立的要素构成。于是,所有物体的集合并不是宇宙,宇宙也不是一个物体,宇宙悖论也就自然不成立了!

通过对环境与物体的诸多的分析之后,笔者终于可以给“力”一个科学的定义:“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。

3 林海兵第一、第二定律

在给“力”一个科学的定义之后,笔者在想,既然“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可以产生加速运动,那么,如果物体处于平衡的环境中又将如何呢?通过一翻的思考,笔者认为应该是建立新的运动定律的时候了——

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。

林海兵第一与第二定律改变了人们的思想观念,把环境的地位提高到前所未有的物理地位之上,并指出了环境对物体运动的影响。这是物理学史上重要的转折点。

4 林海兵定律与牛顿定律

从表面上看,林海兵第一定律与牛顿第一定律非常相似,但是,我们应该看到它们的本质的区别——林海兵定律中承认了环境的作用,否认了“力”是独立了环境之外的客观存在,指出环境与“力”具有相同的实质,应该说,我们所说的“力”其实等价于一个不平衡的环境;牛顿定律中虽然没有否认环境的作用,却也没有指出环境的作用,而在环境(物体)与物体之间凭空地增加一个虚无的概念——“力”,这个第三者增加,很明显带有人类意识的唯心性质,这最终使物理学在唯物与唯心之间艰难地跋涉难于抉择,难免使物理学理论带有唯心主义的性质。

在笔者给出了力的定义之后,我们可以知道,如果物体所处的环境是平衡的环境,则物体的属性加速度零,物体的属性力大小也为零。所以,林海兵第一定律与牛顿第一定律所描述的情景是一样的,但是,我们不能说牛顿用力代替了环境,因为牛顿根本不知道力是什么,环境又是什么,更不知道力与环境的关系。

在找到了使物体改变运动状态的真正因素之后,这似乎让我们有了可以放弃“力”这个概念的理由,但是由于力的精确定义的给出,又使我们可以继续使用力这个概念,只要我们在使用时还原其原来的面貌就行了,而绝对不能把它再当成是环境与物体之外的第三者的客观实在。

林海兵第一定律给出的环境是平衡的环境,这是一种理想的环境模型,然而宇宙中根本不存在这样的理想环境。那么,自然界是否就不存在处于平衡状态的物体呢?答案是存在的!原因很简单,因物体存在与运动的环境并不单一的不平衡环境,而是由多个或者多种不平衡复合而成的复杂环境,这些构成复杂环境的各个各种不平衡环境笔者把称为微观环境,而由微观环境复合成的复杂环境笔者称为宏观环境。

或者说,一个宏观环境中可能包含着多个微观环境,而且每个微观环境都会使其中的物体产生一个属性加速度,物体的实际加速度是所有微观环境所产生的属性加速度的矢量和,那么,当物体的所有的属性加速度的矢量和为零时,物体不就处于平衡状态了吗?

至于牛顿第二定律,实际上牛顿已经从数量上找到了力的定义,而牛顿却不知道,所以把它当成一个定律来看待,而错误地认为“力”是物体加速大小的决定因素。林海兵第二定律这才从真正意义找到了物体加速度的决定因素。

5 牛顿第三定律

牛顿正是不明白力是什么,才会从自身的感性认识出发,认为“力是物体对物体的作用”,认为力必定有施力物体也有受力物体,认为力必定有作用也有反作用力。当人们在不断的生产实践中发现了一些找不着施力物体的力(如洛仑兹力)的时候,人们便彷徨不安起来,牛顿定律正确吗?

我们现在有了力的定义,我们已经知道力并不是物体对物体的作用,而环境对物体的作用,单独的一个物体又如何可以成为环境?所以,牛顿第三定律的错误是必然的!那么原来由牛顿第三定律解释的问题又该如何解释?

笔者认为,凡是牛顿第三定律所能解释的力的现象一定具有以下两个特点:①物体的直接接触而形成的力,②具有几乎对称性质的场力,如果不满足这两个特点的力一定也不满足牛顿第三定律。在此,笔者就第一种进行讨论。

如图1所示,假设因某种因素使相接触的A与B两个物体均发生了拉压形变,我们A受到了B的压力,B也受到了A的压力。由力的定义我们知道,A受到的力并不是B直接施加的,而是由B与A右侧空间共同构成的环境施加的,对于物体B,设其特征密度为 ,其形变后密度为 ,故A的环境对A的属性力为:


同理,我们可以得到B的环境对B的属性力为:


其中, 是A、B两物体的接触面积, 取向右为正方向的单位矢量, 、 分别是物体A与B中传播的横波波速。

根据笔者《论不同物体的边界条件》的结论,两个物体在其接触面满足关系:


故有:


这不就是牛顿第三定律?!可见,牛顿第三定律只是暗物质物理理论体系中的一个推论而已。
 [15楼]  作者:58.255.5.*  发表时间: 2009/06/27 23:43 

力是环境物质分布或物质运动不平衡的表现。
 [16楼]  作者:平阳睡狮  发表时间: 2009/06/28 04:17 

力,就是我打了你一个嘴巴,然后你感觉你的脸疼了。

※※※※※※
平阳睡狮的博客http://blog.sina.com.cn/u/1590468423
 [17楼]  作者:58.255.23.*  发表时间: 2009/06/28 08:56 

楼上,这样的讨论研究态度能得到什么结果?
 [18楼]  作者:phpjia231  发表时间: 2009/06/28 12:01 

支持!!!
 [19楼]  作者:julia132  发表时间: 2009/06/28 15:21 

所谓力就是物质之间的联系,具有反对称性.
 [20楼]  作者:tywlhjl  发表时间: 2009/06/28 17:31 

楼上:物质粒子或者物体根本没有“力”这种联系!!!
 [21楼]  作者:123.97.142.*  发表时间: 2009/06/28 22:01 

力就是对称的破缺,平衡态的丢失
 [22楼]  作者:tywlhjl  发表时间: 2009/06/28 22:32 

楼上的观点基本上正确。
[楼主]  [23楼]  作者:wangyanqiang  发表时间: 2009/08/16 09:25 

对【14楼】说:

你将传递能量的粒子定义为环境,颇有新意,比沿用以太的名称好得多。你将我的后续(其它专题)讨论内容提前推出,看来你是一位很有实力的学者。

 [24楼]  作者:qstt  发表时间: 2009/08/16 11:23 

这里大部分说法正确。
尤其6楼黄德民先生言简意赅!
楼主也基本正确,而且从宏观和微观表达了正确的看法;基本的意思是说,力不是某单方面的付出!而是物质运动相互作用,但是牛顿力学力的表示,仅是表达了相互作用的一种现实状态,例如:
f=ma就只是一种现实状态,(即未能表达相互作用的另一、另几方面,)因为那个现实状态是相互作用表现,而且该现实状态还必须有持续的相互作用在维持!所以是正确的。

有人曾经问一个无法回答的问题:首先有物质运动,才谈得上物质运动相互作用,那么宇宙中存在的物质运动(或者说运动总“量”)是从哪里来的?那么只能说宇宙之物质运动“量”就是那种存在!科学总不能说是上帝赋予。
 [25楼]  作者:tywlhjl  发表时间: 2009/08/16 16:53 

对【23楼】说:

“环境”一词,在我的论文体系中早已使用,宏观来说,物体与物体之间其实并没有什么力的作用,微观来说,粒子之间也没有什么碰撞,如果一个物体所处的环境不存在不平衡,那么,物体的运动状态一定不会发生变化。

 



※※※※※※
统一物理理论环境论 http://www.tongyiwuli.com/
 [26楼]  作者:tywlhjl  发表时间: 2009/08/16 16:55 

对【23楼】说:
谢谢!

※※※※※※
统一物理理论环境论 http://www.tongyiwuli.com/

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