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关于质量及引力场变化的讨论(兼回纪先生)
[楼主] 作者:ruimin  发表时间:2002/10/13 09:00
点击:551次

一、关于引力问题,我们从牛顿说起,牛顿的引力理论是以平直时空为基础的平方反比定律,其中重要的一点就是质量(质点或刚体)是不变的。  但是牛顿引力理论遇到了一些不能解释的现象(引力红移、光线在太阳附近偏折、水星近日点进动、雷达波的时间延迟)。对这些问题当时提出了许多理论和解决方案,主要是对平方反比定率进行修改,但都不能圆满的结束上述引力现象。

二、爱因斯坦重新定义了同时性,以弯曲时空筑基础,建立了新的引力理论,这就是相对论(当然流行看法认为,相对论并不仅仅是个引力理论)。我们知道,爱因斯坦的引力理论,存在了争议,这从本留言板都可以看出。我们暂且不讨论谁是谁非,探索一种新的解决方法应该是有意义的(无论它是正确还是错误的探索),这都有利于科学的发展。

三、从不同的角度看待这一问题,有不同的方法。我们现在讨论质量及引力场的变化这一新思想。我们假定物体的质量是变化的(这一点与牛顿的质点、钢体不同)这种变化应该有两个原因引起。第一,质量随速度的变化(这一实验结论)。第二点是因为物体之间的万有引力而引起的(这一点也可能就是纪先生的想法)。我们从这两点出发可以得出一套新的理论。

四、现在存在的问题是:第一,这种质量及引力场的变化需不需要引进一个新的物质来对应(比如,沈博士提出引力磁荷的概念),或是把它定义为变(动)引力场,我的意见倾向于后一种。第二,还有一些尚未解决的问题:物体的自转与引力场变化的关系,沈先生在这方面做过有意义的研究。第三 ,如果这样看待引力场,它与电磁场的关系到底如何?这方面逆子先生进行过有意义的探索。

五、总之,从这个角度看待引力,物理思想、概念将是完全不同的,不能用相对论的标准来衡量这一理论。关于质量及引力场的变化的本质应该是能量变化的结果。我想这一点是没有问题的。

关于这方面的讨论,希望各位同仁积极发表看法,可惜的是本留言板发贴太多,所以在页面上保持不了很久,如果哪位同仁有兴趣可以到我的留言板讨论。jinruimin.xilubbs.com

                                                          靳瑞敏

 

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 [2楼]  作者:纪黎明  发表时间: 2002/10/13 17:41 

回复:我真该死!我的邮编是 257334 再谈一点我对引力的认识

    非常同意您“质量及引力场的变化的本质应该是能量变化的结果”我认为引力场同电磁场一样,也是有能量的,并且这个能量就是质量给予的,也可以认为它本身就是物质在空间上的延续。在一个封闭系统内的任何变化,应满足质量及能量守恒定律。

       我们来考虑以下问题,如果有两个物体在引力作用下从远处靠近,这时他们的速度将会越来越大。那么按相对论,他们的质量都应该增大,但这将会违反质量守恒定律。如果不变又会违反相对论。我们该如何来解决这个矛盾,我认为应该是引力场的质量转化成了物质的质量,既然引力场可以具有能量,那么它也应该具有质量。我们可以把它同电场相比,我们知道,电场是有能量的,相应地,它也会具有质量。如果两个电荷从远处靠近,按相对论,他们的质量都应增大,但是我们却从来没有观察到这一现象,并且如果放出光子的话,还会出现质量亏损。我认为这其实就是电场的质量转化成了电子的动质量,所以总质量仍守恒。

     再一次对您的不吝赐教表示感谢!

                                                       纪黎明

 [3楼]  作者:逆子  发表时间: 2002/10/13 17:54 

我不赞成质量可变的说法。

质量是物质量的多少,这是恒量。是不随座标的变换而变换的。质量恒定性来支撑整个牛顿力学。如果认为质量可随座标变换论。那么,我们必须从牛顿力学为起点来否定之。当然了,如果得到确立,整个牛顿力学体系将发生整体的坍塌。

在牛顿力学中,质量可以分为,引力质量与惯性质量。这两种质量都是物体所含物质量的多少所对外显示出的特性。我们可以通过物体的物质量越多,它的引力越大;物体所含的物质量越多,它的惯性越大这两个物质性出发再断定或比较物体的质量大小。也可以理解为牛顿发明了两套方法来测定一个物体质量的大小。也就是说,物体的引力质量与惯性质量仅是测定物质质量的方法不同,故而用不同的名称而已。打个比方说,这好比说物体的弹簧称质量为10G,它的天平质量为10G道理一样。

除引力质量与惯性质量外我们还可以叫出许多质量来。如比较数量质量,一升水比两升水的质量小。这是从同样物体的数量不同而得出它们的质量不同的。]

再如分析质量,同样大小的一快石头与金块,我们就知道石头的质量会远小于金块的质量。我们仅是从比重或物体的密度来比较,还可以通过所该构成物体原子数目中来作出微观领域分析,物体共有多小的电子,多小的质子,又有多少的中子。

说白了,质量概念就是物体所含物质量的多小,如何来测定一个物体所含物质量的多小呢,人们发明了许多方法,方法不同,叫法也不同,无论你采用哪种方法,目标是一致的,都为为了测定一物体所含物质量的多少。结果也是一致的。不然的话,就说明这种测定方法有问题。应发现其中的问题,而不是怀疑质量会改变。

如果在质量可变的基础上作文章,最终是不会有结果的。当人们发现带电粒子在电场力的作用下趋于光速时不再加速就认定是质量增大了。这类人是死搬教条,好象说牛顿力学无法解释此类现象。这类人学的是牛顿力学中的数学关系式。真正的牛顿思想并没有学到。因为,牛顿也就过,当一个物体合力为零时,它的表现为匀速直线运动。电荷没有加速也就说明它此时所受到的合力为零。至于说电场中的电荷为何不受电场力的作用呢?这是涉及到电场属性的问题,不应是牛顿力学所回答的,应由电场专家来回答,来发现其中的缘由。

也就是说,牛顿告诉我们为何么电荷趋于光时不再加速的原因,是由于该电荷所受到的合力为零缘故。为何行合力为零这应在电场的属性中找原因。总之,不加速不违背牛顿力学原理。



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逆子
[楼主]  [4楼]  作者:ruimin  发表时间: 2002/10/13 19:42 

回复:应该分清两个基本问题

1.质量(能量)是一个客观的量,所谓客观,指的是无论我们是否观察,它都是自然的实在。它本质上不随不同的坐标系的变化而变化,所谓坐标系的变化也就是指选择不同的观察(参考)标准。这一点上我与逆子先生的观点一致。而认为质量随不同的坐标系而发生变化,只是一个数学上的方便的描述形式而已(当然不同坐标系之间的变换形式是协变的)。物理本质上它的质量和能量是不变的。

2.但是质量是客观的,并不指它不会发生变化,比如:一个物体受到外力场的作用,它的能量(质量)就要发生变化,因为场本身也是具有能量的。另一种变化形式质量随速度而发生变化(这里的速度并不是因不同的观察而人为描述的速度),这一点由1903年的电子质量随速度的变化实验验证,这是个实验结果。

3.当然在牛顿力学中认为质量是不变的,所以再这个体系中解释不了引力红移、光线再太阳附近偏折、水星近日点进动、雷达波的时间延迟,如果我们考虑物体质量的变化,我们就可以解决这些问题。当然如果不考虑质量的变化的因素,我们就自然的回到了牛顿力学体系。这与牛顿力学体系并不矛盾,而是包容了它。

靳锐敏

 [5楼]  作者:马国梁  发表时间: 2002/10/13 20:56 

英雄所见略同,我也这么考虑——
关于物质的质量
“质量”按其本义应该是指客观存在的各物质系统所含物质的多少。但是任何测定质量的方 法都必须根据物质所表现出来的某种性质进行。各物体在同一状况下,测量结果有所不同, 这反映了它们的质量;而同一物体在不同状况下测量结果也可能有所不同,这是对物体所具 有的某种性质的量度。由于测量所依据的物质性质不同,因此也就产生了不同意义上的质量 。我们应当充分认识到这一点。各种质量分别如下所述:
1、物质密度。物质密度反映了在一定的空间内所拥有的物质多少。密度越高说明在该处空 间内所含的物质就越多。由于在不同密度的空间内,同种波的传播速度、折射率、吸收率都 有所不同,所以它们在一定程度上都能反映物质密度的大小。
另外各种场的强度也在一定程度上反映了场物质的密度。在没有场物质的地方场强一定是零 ;而随着场物质的增多,场强也一定会逐渐增加。必须指出:电场和磁场是性质不同的两种 物质,它们各有确定的独特性质,各有各的密度。虽然在一定的条件下它们可以相互转化 ,但绝不是同一事物的两个方面。仅由于观测者的状况不同就发生性质上的变化。
由于引力场与实物质不可分割,引力场强与离开实物体的距离的平方成反比,所以在实物 体内及其附近,引力场的密度要大些。
真空场的密度我们暂且无法测量。但根据物体在其中运动毫无阻碍的事实我们估计其密度可 能是非常的小。
2、物质的体积。体积反映了同种物质或同一密度下物质的多少。体积越大,它包含的物质 当然就越多。用体积代表质量在我们人类的社会生活中已经得到了广泛的应用。
广义的质量是包括场物质的。但场物质是漫布在空间中的,彼此没有明显的界限,因此它们 也就没有确切的质量。而实物质则与此不同。狭义的质量是单指实物质的质量。
广义的质量守恒定律应是包括场物质的。它的成立条件是在封闭的系统内。不论在什么时候 ,也不论在什么情况下,都不会违背这一定律。而狭义的质量守恒定律则是单指实物质的。 如果涉及到它和场物质的相互转化,则该定律就不成立。如在释放能量的原子核反应中,就 常常伴随出现“粒子质量亏损”的情况。
3、物质的数量。实物质都是量子化的,从基本粒子到总星系都是粒子系统。对于同种粒 子来说,它的数量反映了该种物质的质量。粒子数越多,所含有的物质当然就越多。
对于性质相近的粒子混合系统来说也可以用统一的粒子数量来表示系统的质量。
物质的天然数量单位是“1”。对于大量的粒子来说有一个很大的计量单位:“摩尔”。1摩 尔所表示的是6.02×10 ^23个粒子的质量。
4、惯性质量。一切物质都具有惯性,这种惯性是物质固有的规律性的表现。在时间上,就 是物质自身及其状态能够持续存在,一切变化都是连续的渐变过程。在空间中的物体在运动 状态上所表现出来的保守性叫做运动惯性。运动惯性能够反映物体的质量。在同一状况下, 物体的惯性越大,说明它含有的物质就越多。在物理上一切与惯性有关的量都可以反映物体 的惯性质量。如加速度、惯性力、动量、动能等。关系式是
     a = F / m F′= — ma P= mv E = mvv / 2
同一物体在不同的运动状况下也可能具有不同的惯性质量。但此时物体所含的物质量如粒子 数并没有变化,所以变化的只能是它的惯性量。关于物体在运动过程中其惯性量究竟是变还 是不变应该靠实验事实来回答。可是目前的实验结果还不能明确这一点;至于今后怎样还有 待于新的实验观察。
在原狭义相对论中,爱因斯坦为了保持动量守恒定律在动静惯性系中的形式不变性,提出了 物体的质量随速度增大的关系,并将该质速关系应用到光子上,得出了光子的静质量为零的 推论。可是按照我们前面新述的原理,惯性质量并没有随速度增大的必然性。至于在磁场中 ,电子在高速运动时曲率半径额外增大,行星在近日点发生“进动”现象,从物体受力随运 动速度减小的角度也可以得到充分的说明。
光子也有惯性质量,但极小难测,且动静不分。其它量子的质量都是光子质量的整数倍。光 子的简并度很高,目前发现可达10 ^17。按照目前所能测到的最低电磁波频率υ=0.1 赫 兹计算,光子的质量不会超过
m = hυ/cc= 6.626×10 ^ ( —34 ×0.1 / [ (3×10 ^8) ] ^ 2 
           = 7.36×10 ^ (—52)千克
如果将电磁波类比空气声波,那么真空子的质量是.
∵ c = SQRT(γRT / μ)
∴ m = μ/ N。= γRT / N。cc
取 γ= 5 /3    R =8.3 焦/摩·开    T=2.7开,则得
m = 5×8.3×2.7 / [ 3×6.02×10 ^23 ×〔 (3×10 ^8) 〕^2 ]
  = 6.89×10 ^ (—40)千克
  = 7.57×10 ^ (—10) m。( 电子质量 )
可见非常小。这样算近乎荒谬,可也并非全无道理。
5、引力质量。所有的实物质间还有相互作用的万有引力,且引力大小与两物体质量的乘积 成正比,所以用引力可以反映物体的质量。在一定的位置点上,物体所受的引力越大,就说 明该物体所含的物质就越多。物体质量越大,它产生的引力场就越强。关系是
     F = GMm / rr
对于一定的物体来说,在不同运动状态下所受的引力可能有所不同,但引力质量并不变化。 
 [6楼]  作者:逆子  发表时间: 2002/10/13 22:23 

否定质量可变论是解决相对论问题的根本。

我完全认同你对质量的看法。质量的问题完全可以由经典力学的分析方法给予解决。既是某此实验与经典力学中所定义的质量有所出入,退一万步讲,这只能讲明经典的质量测定方法有其局限性,而不能由此说明质量是可以随速度变化的。

当然了,如果说有人可以证明一个静止的铁块加速后就能变为金块、一粒种子加速后就何变为千吨的粮食的话,质量可变论不得不服。所以说,我们应先定认什么样是质量,然后再去探讨它会不会随速度变化。不要把称不准理解为质量变大了。



※※※※※※
逆子
 [7楼]  作者:_聊天室_  发表时间: 2002/10/14 08:42 

回复:质能方程从来没说过质量随速度变化,变化的质量与正比能量的变化同出一处
关于质量及引力场变化的讨论(兼回纪先生)
 [8楼]  作者:逆子  发表时间: 2002/10/14 22:19 

你的贴子不再回复,请见谅。


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逆子
 [9楼]  作者:纪黎明  发表时间: 2002/10/14 23:39 

回复:对质量是否可变的一点看法,兼复逆子先生的帆船模型

      您说质量是物体所含物质量的多少,那么这个物质量的多少是指什么呢?是指它的分子数有多少还是指它的原子数有多少?还是指它的电子,质子中子数?当然,现在我们知道,在化学反应和核反应中,分子数与原子数是可以不守恒的,那么电子,质子等基本粒子数就一定守恒吗?从高能粒子加速器的结果我们知道,两个高能质子相撞,它的结果是有三个质子及一个反质子产生,如果质子的质量不增加,质子反质子对怎么会产生出来?

      对比于您的帆船模型,我设计一个抛球模型来说明质量为什么会增加,假设在光滑的平面上有一小车,车上有某甲,车与甲质量为M0 ,地面上有某乙,不断地把许多小球一个一个地抛向甲,小球被甲接住放在车上,设小球质量为m,速度为C。显然,车的速度不会超过C,而它的质量会随速度增加而增大,因为又加上了小球的质量。而我们知道,光子也是有动质量的,我们只要把小球换成光子,就会得出物体质量随速度增加而增大的结论。当然这个例子与实际相比是有很大差距的,只不过帮我们有个粗浅认识。

 [10楼]  作者:_聊天室_  发表时间: 2002/10/15 08:59 

回复:无所谓,本是一非专业闲聊场所
关于质量及引力场变化的讨论(兼回纪先生)
 [11楼]  作者:逆子  发表时间: 2002/10/15 22:58 

你的观点也算是一种质量恒定论?

下雨天背稻草,越背越重。不是稻草的质量增大了,而是雨水下进去了。

可以这样讲,无论是一粒米,还是一粒花生米。它的质量是绝对的。不因参考系的选取不同产生变化。这就是质量。质:质地、品质或成份;量:数量。如果认同质量可变论,也就是说一个物体的品质会随速度变化,或者说品质没有变化有数量上的变化。如果两者都不是,那就另当别论了,你说的就不是质量。最好给它另起一个名子。以免引起误解。



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逆子
 [12楼]  作者:纪黎明  发表时间: 2002/10/16 17:47 

回复:逆子先生,你已经悟到了相对论的玄妙之处,但还应该有进一步的理解

     我所指质量皆为物体的惯性质量,我不知您所指为何物?

     应该说,我的观点确为一种质量恒定论,但是是一种广义的质量恒定,在一个封闭系统内,如果我们把各种场的质量,光子的动质量都算上,那么他的质量应该是守恒的,但是对其中各个元素来说,却可以是不守恒的。

   你说,质量“不因参考系的选取不同产生变化”非常对,如果一个物体相对地球高速运动,按相对论,他应看到地球的质量会增大,这显然是违背封闭系统内质量守恒的观点的。但是物体的惯性质量又确实会增加的,这是一个事实。我们该如何理解?我认为应该是他同其他物质发生了作用,而吸收了其他物质的能量,所以引起了质量增大。这个物理变化应该是绝对的,而不会因为 相对某个参考系运动就会使质量增大。相对论的荒谬之处在于无视这个事实,把质量增大当成纯粹相对运动的结果,这也是您所认识到的。

     现在我该走了,有些事情以后再同您探讨吧

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