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王为民分析刘武青实验验证了爱因斯坦的广义相对论
王为民 四川南充龙门中学
根据广义相对论不论正负电荷，还是正负磁荷对地球产生的都是斥力，斥力的大小与不论正负电荷，还是正负磁荷的符号无关，并与地球的质量成正比，也与电荷或磁荷的平方成正比，而与电荷或磁荷与地球质心的距离的立方成反比。带电和带磁物体对地球的吸引力为 F＝－m'ә (g00－1)c2/2әr＝ m'（ e2＋q2）c2/r3－ Gm'M/r2 这一公式叫王为民带电和带磁物体对地球的吸引力公式。 一、磁铁实验 刘武青实验是将两块磁铁在相互吸引或相互排斥的情况下捆绑在一起，把它放进用多层塑料瓶中屏蔽磁场，然后放在茶叶筒中，将这两种状态下的茶叶筒放在电子称上称重，发现重量不同，于是得出结论：万有引力定律被推翻，万有引力定律需要修正的结论。 根据我的分析，刘武青实验恰好证实了广义相对论的引力理论。 根据广义相对论静态球对称带电带磁质量源激发的电磁场充满整个空间，作为物质存在形式，同样激发引力场，质量的的外部能量动量张量不再为零，即Tμν ≠ 0，而应该具有电磁场的能量动量张量 Tμν＝(1/4π)[(1/4)gμνFαβFαβ－gνρFμλFλρ] (1) 利用爱因斯坦方程 Rμν－gμνR/2＝Tμν (2) 和球对称度规 ds2＝eνc2dt2－eλdr2－r2(dθ2＋sin2θdφ2) (3) 和Maxwell方程 Fμν；ν＝0 （4） 可求出度规分量 g00＝1＋kQ2/（8πr2）＋C/r (5) 其中C为积分常数。为了确定C，只要令Q＝0，并和Schwarzschild外部解对照，可知 C=－2GM/c2≡－2m （6） 可得 g00＝1＋（e2＋q2）/r2＋－2m/r （7） 其中 e2＋q2＝kQ2/8π （8） 这里，e代表电荷，q代表磁荷。 由于含电荷e和磁荷q的项与含质量m的两项之比为 [（e2＋q2）/r2]/（2m/r）~ 1/r （9） 可知，在r→∞时，含电荷e和磁荷q的项（e2＋q2）/r2的数值与含质量2m/r相对较小，可以忽略不计。对于电子，（9）式的比值约为10－13/r，这在电子的经典半径附近，这两项才可以相互比较大小，在较大距离处，含电荷e和磁荷q的项（e2＋q2）/r2的数值非常微小。但是，这里考虑的是含电荷e和磁荷q的项（e2＋q2）/r2的对引力场的贡献，而不代表电磁场的相互作用。 在（7）的规分量g00＝1＋（e2＋q2）/r2－2m/r代表引力势的大小。 由此可求出带电和带磁物体对地球的吸引力为 F＝－m'ә (g00－1)c2/2әr＝ m'（ e2＋q2）c2/r3－ Gm'M/r2 (10) 这就是王为民带电和带磁物体对地球的吸引力公式。 在刘武青实验中，由于磁铁不带电，所以e＝0，两块质量为M的磁铁在相互吸引时所带磁荷设为q，引力势为g00；两块质量为M的磁铁在相互相互排斥所带磁荷设为q'， 引力势为g'00。所以，它们的引力势分别为 g00＝1＋q2/r2－2m/r （11） g'00＝1＋q'2/r2－2m/r (12) 地球位于这两块磁铁产生的引力场中,而地球的质量设为m',地球受到两种情况下的磁铁的引力分别为: 两块质量为M的磁铁在相互吸引的情况下，对质量为m'地球的吸引力F为 F ＝ m' c2q2/r3－ m'M/r2 (13) 显然，第一项是正号，与第二项代表的引力不同，它是排斥力。 两块质量为M的磁铁在相互排斥对地球的情况下，对对质量为m'地球吸引力F为 F'＝ m' c2q'2/r3 － m'M/r2 (14) 在同一地球同一地点测得的两种情况下的磁铁的重力差△F为 △F＝F－F'＝ m' c2 (q2－q'2)/r3 (15) 可见，在刘武青的实验中，由于两块磁铁不带电，但是，在两块磁铁在相互吸引或相互排斥的情况下捆绑在一起，它们带有不同的磁荷，根据广义相对论，不同的磁荷可以产生不同引力，所以，刘武青的实验测得的引力大小不同。 地球质量m'＝5.977×1024kg，地球半径r＝8.371×106m，磁铁的N极带正磁荷，S极带负磁荷。由于静磁荷只能分布在磁铁的表面，并且不论正负磁荷，它的平方项符号都相同。所以，刘武青实验中，相互排斥并列在一起的两块磁铁的表面正负总磁荷将比相互排斥在一起的两块磁铁的表面正负总磁荷大，对地球产生了一个排斥力，抵消了一部分重力，所以，变轻。 根据本人的以上分析，刘武青的实验应该是广义相对论的一个新的验证实验。吸引状态下捆绑在一起的两块磁铁重力较大，排斥状态下捆绑在一起的两块磁铁重力较小，因为磁荷对地球产生的是斥力。 二、电容器充电实验 刘武青的另一项实验是给电容器充电，发现充电前和充电后质量不一样。充电后，电容器的质量减小，这也同样证实了爱因斯坦的广义相对论。 因为（7）式中没有磁荷，机q＝0，而电容器不论它的两个极扳上是带负电还是带正电，由于（7）式与电荷相关项是平方项，所以，正负电荷可分别产生引力势，这样，充电后产生的引力势只计算总的正负电荷数量，不能正负抵消。 所以，（7）式变为 g00＝1＋e2/r2＋－2m/r （16） 结果充电后的电容器，对地球的引力为 F＝ m' c2e2/r3－ m'M/r2 (17) 其中e代表电容器增加的正负电荷绝对值的和。 由于（17）式第一项为正，所以，和（17）式的吸引作用不同，电容器充电后产生的不是引力，是斥力，所以，电容器充电后电容器的重力变小了。 因为磁铁带有磁荷，如果把S极的负磁荷看成零，那么，磁铁就只有N极带有正磁荷了。把两块同样的磁铁排斥并列捆绑在一起，磁荷加倍。把两块同样的磁铁吸引并列捆绑在一起，磁荷抵消。根据广义相对论，磁荷产生排斥力的道理，所以，把两块同样的磁铁排斥并列捆绑在一起，磁荷加倍，重力被抵消一部分，所以，变轻。 同样道理，给电容器充电，把负极看成零电荷，那么，在电容器平行板之间就只有正极带正电荷，根据广义相对论，电荷产生排斥力的道理，所以，充电后的电容器重力变轻。这些力，可以根据王为民带电和带磁物体对地球的吸引力公式进行计算。 为什么球状闪电（带电雨球）能够漂浮起来？ 根据前面的王为民带电和带磁物体对地球的吸引力公式，球状闪电（带电雨球）所带电荷对地球的排斥力和质量部分产生的引力大小差不多，所以，重力为零，甚至为负，所以能够飘浮。 由于王为民带电和带磁物体对地球的吸引力公式带有反引力部分，所以，只要人类制造的飞行器带有大量的磁荷或电荷就可克服飞行器的质量部分产生的重力而飞行起来。 对于带电、带磁、并且旋转的物体可采用克尔-纽曼（Kerr-Newman）度规求出这样的物体对地球的吸引大小，由于克尔-纽曼度规带有时间微分的一次项，求解过程较复杂，这里就不再具体说明。 |