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场物质或物质的场不存在的理由
[楼主] 作者:郭连成  发表时间:2011/05/13 13:35
点击:2515次

场物质或物质的场不存在的理由

本文中的场指引力场和电磁场,场物质即许多教学参考书中说的构成场的特殊物质,场与特殊物质合称物质的场。从场的表现上看,电磁场是实在的但不是物质的,而静电场、静磁场和引力场是虚拟的。场物质的提出在于力的传递问题,而被传递的力主要涉及基本力中的万有引力、电磁力和人工的机械力,基本力与机械力的性质有许多不同之处。机械力可在固体或状如固体的物体中传递,靠中介物体的弹力转换,但各种力都不是一个实在东西均不能在物体中移动。引力不能在固体介质中传递,更不能在所谓的场物质中传递,而场物质本来就子虚乌有,场物质的实质还是以太的改头换面。万有引力是物体整体的对外作用,是不需要煤介传递的超距作用,作用中不产生所谓的引力波及引力子,各种形式的引力场都是虚构的。

关键词:场物质,机械力,力传递原理,力不移动,超距作用,引力场,引力波,引力子。

一、关于以太的历史回顾

(一)以太大事记

17世纪,笛卡儿最先把以太引入物理研究。他认为物体之间的所有作用力都不存在超距作用,必须通过某种中间媒介物质来传递,空间不可能是空无所有的,它应该被以太这种媒介物质所充满并且传递力的作用。

17世纪中后期,牛顿认识到天体跟地球一样由物质构成并遵循相同的物理定律。这时天体不再被认为是由以太组成的,但是太空中充满以太这个观念却得到了强化。牛顿认为应该有一种煤介来传递引力,他和许多人都假定这种媒介物质就是以太。牛顿还认为以太不止能传递力,还能传递其他作用。

与牛顿同时期,惠更斯从光的衍射现象联想到水波的衍射;他从真空中声音不能传播,光却能传播,声波传播要有介质,联想光波也要有某种介质来传播。因此他提出,传播光波的以太应该充满包括真空在内的全部空间,并能渗透到通常的物质之中。惠更斯除了将以太作为光波的荷载物外,也用以太来说明引力的现象。

18世纪初,托马斯?杨提出光波为横波的观点,成功地解释光的偏振现象。同时期菲涅耳用波动说成功地解释了光的衍射现象,而且能够解释光的直线传播现象。至此,光的波动说又占了上风。但现实中的波大多需要传播介质,于是人们又想起了以太,认为只有它才能在宇宙中到处存在,能给光充当传播的介质。

19世纪前期,法拉第在电磁的实验研究中,用直观的“力线”描述磁极之间和带电体之间的相互作用,这种力线就是今天的磁场线和电场线。由于力线在空间是一些曲线,所以电或磁的相互作用就不会是直线的超距作用。他曾提出用力线来代替以太,但又想象有光以太存在,它可能是力线的荷载物。
  
19世纪后期,麦克斯韦建立了电磁理论的麦克斯韦方程组,他计算出电磁波在真空中的速度等于真空中的光速,表明光就是特定频率范围内的电磁波。麦克斯韦同样坚信以太的存在和作用,他认为光就是产生电磁现象的媒质(指以太)的横振动;他还设想用以太的力学运动来解释电磁现象。

19世纪80年代起,麦克尔逊和莫雷为测出地球相对以太参照系的运动的作了无数次的实验,最后达到很高的精度并取得了公认的成功。麦克尔逊—莫雷实验的结果否定了地球相对以太运动,也就间接地否定了以太的存在。然而,迈克尔逊和莫雷仍然相信以太的存在,认为或许地球在运动时带着周围的以太一起运动而检测不到。

19世纪90年代,洛伦兹认为物质中的以太,同真空中的以太在密度和弹性上都并无区别,物体运动时并不带动其中的以太运动。在洛伦兹的理论中,以太仍是电磁振动荷载物。他试图解释迈克尔逊-莫雷以太风实验的零结果,提出了物体内的电磁力会让运动方向上的物体长度缩短并推出了计算公式。

20世纪初,爱因斯坦依据光速不变原理和运动相对性原理创立了狭义相对论,彻底抛弃了以太。他在解释光电效应时把光看成是由粒子组成的能量流,而且认为光可以当成是具有波的性质的粒子,粒子是不需要靠媒介来传播的,光波的传播也就不需要以太这种介质了。

(二)以太的兴衰演变

以太是希腊语,原意为上层的空气,是指天上的神所呼吸的空气。古希腊哲学家认为世界由水、气、火、土四种元素组成。柏拉图认为还有第五种元素,宇宙和天体即由这种元素构成。后来亚里斯多德把这第五种元素称为以太。这时的以太主要是构成物质的功能。

17世纪,是以太在自然科学领域兴起的时期,人们指望以太传播引力和电磁力,抛弃了以太的构成物质功能,想象发挥其作为煤介传播的功能。这主要是人们无法接受引力和电磁力的超距作用。再者,机械振动和机械波都靠介质传播,人们想象光波也不例外,因此以太又在很大程度上作为光波的荷载物而被赋予新的使命。

18世纪是以太论没落的时期。这时期,牛顿的万有引力定律在天体力学上应用取得成功,同时期光的波动说不完善又处于劣势,微粒说得到广泛的承认。到18世纪后期,证实了电荷之间作用力的库仑定律同样在应用上成功,于是电磁以太的概念也被抛弃,超距作用的观点在力学和电学中都占据了主导地位。 

19世纪,以太论又获得新生,首先是确立了以太在光的传播中作用,然后使以太在电磁学中得以复活并发展。这时的以太说到了一个极盛期,然后又走向了衰落。到19世纪末,洛仑兹试图挽救以太,但还是回天乏术,而他挽救以太的办法被爱因斯坦拿去制造了相对论。随着相对论的兴起,以太说逐渐淡出科学的学术殿堂。

以太的发生发展过程:早先是构成物质的元素;后来有传播引力和电磁力的作用;再后充当光和电磁波的荷载物;最后不能证明以太的存在和种种作用,以太的生命自然地终结了。回顾历史看以太的来龙去脉,我们不难得出如下结论:人们自说或听说有以太这种东西,但谁也没有看见以太,大家在一遍遍重复那个古老的传说。然而,要人们彻底地扬弃沿用已久的传统观念并不那么容易,在以太被主流科学抛弃后仍有人试图复活并发扬光大。

法拉第引入了力线来描述磁作用和电作用没有成功,他又引入场的概念。麦克斯韦的电磁场理论的成功使场的理论有了大发展,场物质的观念随之发展起来并深入人心。人们根据电磁理论又接受了电磁场本身就是物质存在的一种形式的概念,从而用场物质取代了以太。直到今天人们给各种力的场穿上特殊物质的外衣,描述上也与以太说不尽相同,但本质上是依样画葫芦。

现在,场的概念发展成系统的场论,成为重要的数理方法。而电磁场可以在真空中以电磁波的形式传播,似乎为场物质的存在和传递作用提供相应的佐证。然而,电磁场和电磁波无法确定是物质,也无法确定它们能直接传递电磁力,这就表现为关于场物质还有许多问题没有解决,
其中首要的是场物质究竟有没有。

二、关于场物质的问题

(一)场物质的设想和质疑

假设有场物质,并且能传递力,那么我们不能不说有如下疑问:

如果场物质在宇宙中均匀分布,而天体的运动使场物质不均匀,就会影响引力的传播。如地球的运动一定穿过场物质,运动前方的场物质受挤压而稠密,运动后方会造成局部的暂时稀薄。以太在地球表面从运动前端向两侧及后端流动,恐怕也对地球表面有影响。

如果场物质在宇宙中非均匀分布,那么场物质不均匀分布就会影响引力的传递,造成两物体间的引力时大时小甚至中断。这种情况在太阳系内好像还没有出现过,也许场物质在太阳系内分布是均匀的。

如果宇宙中存在一种分布均匀的场物质,它是运动的还是静止不动的?其实它不论是否运动,各天体在其中穿梭都要使它受到扰动,受到扰动的场物质还能保证依旧分布均匀吗?

如果场物质能传递天体之间的引力,那么这种物质应该是有弹性的整体而不散漫流动,其传递引力的效果就应该像两手拉紧一根的绳子,场物质能够像绳子一样拉紧而不断裂吗?

如果引力必须由场物质传递,那么当火星、地球、太阳在一线时,地球就隔断太阳与火星之间的引力传递,火星的运动轨道就要发生变化,这种现象存在吗?太阳的引力若穿过地球内的场物质作用到火星上,如何一如既往地分配给地球和火星?

如果有场物质,那么这个场物质是万能的什么力都能传递,还是电场力、磁场力、万有引力各有对应的场物质传递?此物质只给相互作用的物体传递力而不参与其中的作用还不影响物体的运动,其神奇性简直不可想象。

如果真有场物质,此物质是否有密度和状态,粒子是否也有结构,可不可以用现有的物质结构来类比?

如果有物质的场存在,是物质自己制造了场还是利用了附近空间早已存在场物质?

如果有场物质传递引力,是一次性传过去一劳永逸,还是需在源源不断地传过去?

以上这些疑问,也许早有人提出,但肯定没人回答,因为没人研究探索这些问题。

(二)特殊物质说不妥

主张场里有一种特殊的物质,这个“特殊”似乎具有不被发现、能传递各种场力、不与通常的物质发生作用的超强涵盖,可适应一切形式的作用。至于这个特殊物质具体是什么,由什么“特殊子”构成,主张者不再展示。对应万有引力、电磁力、强力、弱力等四种基本力,即有四种场,可能只要一种特殊的场物质就行,若这样统一场论或许有点希望。

关于特殊的场物质,有人说无形态,可理解为这种东西与现有的物质都不同,物质有的它没有,物质没有的它才有;有人说极微小粒子,极微小可能要多小有多小,起码比电子要小,或者与所谓的光子相仿。这可谓真正的特殊,特殊到令人无法认识和认可的地步。所谓的暗物质就够特殊的,但还不及场物质的特殊。这种特殊,说存在就存在,你发现不了我也发现不了它还是存在,符合自欺欺人的逻辑。

由于物质在微观上不是浑然一体,组成物质的粒子有空隙而不实密,特殊物质说推测有一种目前不被人知的微粒子,可从物质中自由通过,于是设想运动的微粒子传递引力。这种设想可描述为:像货车运货物一样,微粒承载着引力运动,在物体内穿行时把引力卸下交给物体上的微粒,引力就传递给物体了。这种猜想很巧妙,但没有可能性。还有说微粒向物体传递动量再转化为引力,但解释不了微粒的动量外向冲击如何转化为内向的引力,更不靠谱。再有说受作用力的双方发射出某种粒子相互交换传递力,明显也是想当然。

假设有一种煤介构成场物质及万有引力靠物质的场传递,说这种介质是构成场的特殊物质,还是一笔糊涂帐。特殊物质与正常物质都在物质的范畴内,它再另类,也只是有其特殊性但还要有通常物质公共属性。若特殊的物质与正常物质截然不同,没有丝毫类似和共性,那就不能用某物质命名了。

现在找不到这种特殊的物质,就寄希望于将来,等科技发展一定能找到的观念并不可取。因为这与研究宇宙多大、粒子多小的问题不同。场物质就在我们身边,甚至就在我们身体内穿行,哪能不可研究呢。场物质若存在,尽管它不同于现有物质,总会有蛛丝马迹,不可能虚无缥缈,神龙不见首不见尾。

(三)别无他用的场物质

场是什么?场就是物质表现作用的空间。场的概念来源与电、磁的特性和作用。现在看来场有实在和虚拟两种特性:场的实在性,表现为能量运动的电磁场;场的虚拟性,表现为超距作用的静电场、静磁场和引力场。人们利用场,利用的是一种计算方法,并不须要指明有场物质及它起到何种有效作用。从这种意义上说,在各种场中添加场物质反倒碍手碍脚。

人们对天体间远距离的引力作用难以接受,于是就主观臆想有这样那样的东西充当煤介在两物体间给传递力,尽管拿不出场物质存在的证据,但仍然顽强地坚守传统的观念。人们设想场物质传递引力,却不设想以什么方式传递,传递时哪种阻碍作用使引力衰减。其实,人们仅限于以讹传讹地说有这种东西,计算时用到“场”也没人把场物质当作依托条件,原因是所谓场物质并没有实际的用处。

只要是物质,就会与别的物质有相互作用,不与别的物质发生作用专为别的物质传递力的场物质属超常另类。另类物质的概念已有暗物质、反物质、虚物质等多种,不管它们有无却都被认为可与通常的物质发生作用。场物质只有传递非接触的力的功用,又充满宇宙等待给作用的天体传递引力,本身就说不过去,再说它不影响各种天体的运动及光的传播,就更说不过去。

由于新兴的场物质的性质和作用依然没有实质的进步意义和存在证据,只是人的主观意志的一厢情愿。尽管宣扬场物质既在无物体的空间存在,又在任何物体中都存在,但又看不见摸不着,基本上是一个神话般的故事。没有人让场物质的形象更具体一些,大家只是用粗线条勾画它,传承依旧说其然说不出其所以然。
 
(四)电磁作用中找不到场物质参与的迹象

场物质说的起源于电磁场理论的确立和应用。电场力的计算利用库仑定律,即电场力等于两电荷电量的乘积再除两电荷距离的平方。当把两电荷中的一个化为电场,求另一个电荷受电场力的作用,与应用为库仑定律有同等效果甚至还要简捷,电场便应运而生,成为静电力的研究与计算主要理论方法。从库仑定定律演变到电场是数学的抽象,没有用到电场物质也没有发现电场物质的行踪。

手拿两块磁铁,异性磁极相对在一定的距离处就能感到相吸的磁力,是磁场物质从中给传递吗?两磁铁吸到一起时,磁场物质被压缩了还是象空气一样被挤走了?同极性相对的两块磁铁,用力压到一起会感到两磁铁间象有一根弹簧似的在排斥,这是磁力作用还是场物质的弹性?磁悬浮列车用的是同磁极磁力相斥的原理,列车停时车轮与铁轨接触,列车运行时车轮与铁轨离开一定距离,无法想象有磁场物质钻到车轮与铁轨间传递磁力。

特别地,无论同性相吸还是异性相斥,两磁铁由远到近都是明显的磁力越来越大,其中磁场物质的密度有无变化?若有变化(设想场物质被压缩密度变大),两磁铁之间又不是一个封闭的空间,磁场物质如何保持在距离变小的磁铁间不往外流动使密度增大;若无变化,意味着磁场物质能自动适应磁力增大的变化而与密度的大小无关。

电视机的显象管颈上有两个偏转线圈,通电产生磁场使电子束偏转扫描屏幕内壁的莹光点,以形成一帧帧画面。偏转线圈的磁场要透过玻璃管壁进入管内真空把磁力作用在电子束上,若必须有磁场物质给传递磁力,这种磁场物质能在玻璃管内外(特别是管壁中)都存在且密度不变,这是不可能的。以上问题可以看出,磁场物质或电场物质之说都没有存在的根据。

某物质处于电中性,当人们用摩擦或感应方法使物体带电后,电荷便形成电场。这个电场中如有电场物质显然是凭空产生的,因为原先的物质周围并没有电场,也就无从谈起电场物质。正电荷能形成的正电场,负电荷形成负电场,等量电荷中和后电场消失,电场物质亦不复存在,难道这种特殊的物质又凭空消失了?

三、力可传递但力不能在物质中移动

(一)力是什么

千百年来,人们研究力使用力,解决了无数有关力的问题。对于力,可谓司空见惯习以为常,但却忽略了“力是什么”。这是因为解决力的问题不需要指明什么是力,也就不需要讨论“力是什么”。本文在这里提出,是因为解决场物质问题涉及到“力是什么”。

力的定义是:物体对物体的作用,或者说力是物体间的相互作用。

本文中的“力是什么”,是说力的这种作用是什么,能否移动和怎样被传递。

力的定义说明力是一种作用,这种作用依赖于物质。

力不是某种物,它是物质作用效果的量。

力是一种现象,不能以独立的形态存在。

力是纯粹的抽象,从物体的相互作用中抽象出来的概念和符号。

力的作用就是一物体对另一物体“怎么样”,属于“事”的性质。

(二)直接作用的物体在微观上不接触。

两物体相接触,看似严实合缝,但在微观上并不能实在的接触。在重力或机械力的作用下两物体的接触,仍不能无间隙地接触,是因为两物体的接触面上有静电斥力的缘故。直接作用的不接触,磁力、万有引力作用的物体不接触,于是人们便主张有煤介物质给传递力,进一步推论所有的力都是靠场给传递,而场中的煤介物质即场物质。

宏观的物体不接触,特别是天体间有大于天体直径的许多倍的距离,天体间有引力的作用,不经过介质传递似乎说不过去。然而,煤介物质从微观上也应该是粒子,它与被传递力的物体还是没有相接触的理由。物质是由原子构成,原子又是由原子核和电子构成,原子中的原子核和电子,很像太阳和行星,原子内部有巨大的空虚,两物体接触面上振动的原子核不能接触,运动的电子不相接触。两物体的作用,无论是物体间隔空隙小还是物体间隔距离大,在引力作用上性质相同,均是超越空间间隔表现作用。

长期以来,人们在力的作用及传递上,一方面把力物质化了,似乎不自觉地把力的传递理解为力像导体中的电流或水管中的水一样从这端到那端;另一方面把力的传递非物质(非通常的物质)化了,认定在非接触物体间力的作用要通过非常见物质的媒介传递。但人们对于这种煤介物质只谈它的传递用处,而讳莫如深地避开传递煤介的本质和性质。

牛顿认为引力的作用实质上还是接触的(那时他还不知道原子结构),他认为要通过某种细小微粒的物质与物体接触才得以实现。麦克斯韦认为电磁力是通过光子使物质产生相互作用的。爱因斯坦则主张引力场中存在引力子,并由引力子构成了引力波给传递引力。用未命名的微小粒子、光子和引力子充当力的传递使者,都是把物体与物体接触作用迁移到物体与松散物质的接触作用,但这种接触即使没有静电斥力真的无间隙接触上,松散物质就能传递作用吗?

(三)力传递原理

力传递原理:一物体通过中间物体向另一物体施力,中间物体要发生变形而产生弹力,弹力再作用到受力物体上,从而实现力的传递,这叫做力传递原理。忽略物体变形时将物体视为刚体,就不必通过弹力转换看作两物体直接作用。将力的传递概念提升为力传递原理,就为了彻底解决关于力传递的认识混乱和胡乱猜测用什么东西来传递力的理论问题。

相互接触的一物体对另一物体的作用,集中在力的作用点上,但影响到整个物体。这个影响并不是力可移动到物体各处,而是力使受力物体运动或变形。运动物体受的外力作用在表面,变形物体上也没有外力从表面移动到内部。力的传递是通过中间物体的转化而不是力在中间物体中移动过去。

力的传递只能发生在机械力的作用上,机械力有集中的力作用,即力可以实际的不是简化需要的假设集中到一点,而万有引力简化看作一集中的力是纯粹的假设,并不是实际的引力发自物体质心。可集中的力可以通过中间物体传递,中间物体有弹性是力传递的必要条件,不产生弹力的松散煤介物质不能传递力。
 
有一力与一木棒共线且作用在一端上,无论木棒是否运动(木棒因摩擦力静止),作用力都在这一端上,并没有移动到另一端。如果木棒另一端抵在一静止物体上,这个静止物体就要受到作用力,看作力从木棒上传递过去的。力通过刚性体传递(绳子等柔性物只能传递拉力),因为刚性体被看作不变形,等效于施力或受力物体的延长,这在受力分析中可看作力的平移,但实质上并没有力从刚性体中移动过去。

一个人用绳子从井里提一桶水,手握在绳子上,通过绳子把提重物的力作用在重物上,绳子在手和水桶之间能传递力,是因为绳子在一端人手的拉力和另一端水桶的重力中产生了弹力,是整条绳子的弹力把手的作用力与水桶的重力联系起来。不计绳子代表距离的因素,则既可看作手上力通过绳子传递到水桶上,也可以看作水桶上的重力通过绳子传递到人手上。这种力的传递,在受力分析上也是忽略绳子,看作力直接作用在水桶提梁上。

上面的例子说明,两物体不接触通过中间物体传递力,用的是中间物体的弹性,这种弹性将外力转化为弹力把力从一端传递到另一端。机械力作用的两物体端微粒互相靠近有电磁的斥力传递施力物体对外的力,分散的微粒与物体端部的微粒谁也不能对对方施力。气压和液压机械利用介质传递力,同样不是力从气缸或液压缸中介质的一端移动到另一端,而是压力缸中的气体或液体分子在不可再压缩时能像刚体一样传递力。

气缸或油缸能传递力是在封闭的体系(能通过油管传进气压或油压)进行的,开放的体系中气体和液体都不能传递力,你用手推周围的空气或水,并没有力传到身体外边的空气或水中,更不用说空气或水中的物体了。同理,任何开放体系中的极小微粒都不能传递力。开放体系中松散的微粒即使有一定密度,就算力能从物体进入微粒群体,也不能传递靠近效果的拉力,一拉微粒便就散开;也不能传递推开的效果的压力,一推微粒就向周围流动。

(四)引力作用不同于机械力作用

地面上的物体间有力作用必须表面接触,这种接触作用的力属于机械力。风力、水力等自然的力,人力、畜力等生物的力,动力机械的力,可统称机械力。机械力作用的两物体上仍有万有引力,但其微弱的程度连“忽略”二字都不必提及。有力作用的物体间并没有物质的交换和损耗。

人们有力的概念后,最先知道的作用力,是机械力,后来才发现万有引力等基本力。可能因为机械力可通过物体传递,联想引力也能通过物体或粒子物质传递。尤其是天体之间有极远的距离,给人的感觉和理解是无法有力的作用,但天体间确实存在引力作用,便不可避免地设想有某种尚未发现的物质(以太)充满其间给传递力。这在开初是一种简单的经验猜想,后来越演越烈地赋予了特殊性和专门功能。

人站在地面上,人的身体上每一部位都受到地球的引力,但决不会是场物质渗透到身体里向各个细胞传递引力。若是场物质自由穿行在人体中,那简直太恐怖了!相信最主张场物质的人都不希望,因为这样场物质可能比伽马射线更厉害。人站在地面上,人身体各部分受到地球的引力通过脚作用到地面上,是物体的接触作用使分散到人体上的引力合力看作集中到脚上。

引力与机械力不同,机械力是一般意义的力,有大小、方向、作用点,而引力没有固定方向和大小,也不作用在一点上。引力若能传递,就应该像上述的机械力一样,需要将分散到整个物体上的引力集中到物体的一端。机械力是接触作用,物体不接触,物体上的机械力就无法施加对方。用机械力的性质衡量引力的性质,忽视了二者不同的产生机理和作用方式。机械力发生在物体端部,它的作用在于力的方向和作用点;引力作用发生在物体的整体,引力不能集中到物体端部,它以整体对外吸引。机械力平衡后,不能再对别物体施力,引力可同时对多个物体,不为增多物体受遏制而竭尽。

(五)引力不可传递

大气层受地球引力包裹在地球表面上,引力怎么传递?大气层是气体分子的集合,不是一个整体,横向的风和气体上下对流使气体分子横向和竖直长距离而非一致的运动,而地球的引力要分配到每个分子上。引力传递说恐怕无法解释分子无规则乱动,引力怎样保持始终联系每一个分子,而保持这种联系的引力就如同一根风筝线拴在分子这个风筝上,无数个风筝的线不能保证不发生缠绕但引力却不纠结。

从作用效果比较而言,引力颇似物体间的拉力,斥力颇似物体间的推力。两个不接触物体通过介质传递力,介质是要有弹性的,无论是拉是压都是介质受力后产生弹力把施力物的力传递到受力物,但提供拉力作用的介质要与施受力物体连在一起才行,否则一拉介质与物体就分离。地球与月球之间若充满现有的如空气、水、沙子、粉尘等介质,肯定都不能传递引力,因为引力的作用状如用绳子往回拉。如果说引力像大海中的船从此岸到彼岸一样,首先通过松散的场物质从一天体到另一天体,然后两天体再相互作用,那样的话力就可移动成为实在物了。

一个流星闯入地球的引力场,它不具有与地球一同转动的趋向;它下落的运动轨迹是一条非标准抛物线的曲线。流星的下落过程,地球的引力在流星上始终指向地心,而某流星在某一高度引力对应地面上的点不是流星的落地点,流星落地时地球已经转过一个角度。这应该不是原先的引力自动地转一个角度,而是“新的引力”。流星受天体吸引靠近距离在变化,天体对它的引力大小和方向都变化,引力方向始终在两天体质心连线上。若在流星下落过程划定一些位置,流星与地球就会产生对应位置的“新引力”,此情况正说明引力不能移动和传递。

力的作用点在物体端上可通过弹性物体传递,整体的对外作用的引力不可传递。地球与月球间即便有场物质,地球对月球的引力也不能离开地球通过场物质到达月球。若有一条绳子连接地球和月球,这条绳子也只能传递地球上机械的或地球人的拉力,不能传递互相的引力。人们所以相信有场物质给传递引力,一个重要的原因就是缺乏对引力的性质和表现的思考。

四、万有引力定律和引力场

(一)万有引力定律的问题

万有引力定律:宇宙中任何两物体之间都存在着相互吸引力,其中任一物体所受引力的大小与两物体质量的乘积成正比,而与两物体间距离的平方成反比,引力的方向在两物体的连线上。万有引力词义是任何物体都有对别物体的引力。人们解释万有引力定律时,大都说两物体的引力是作用力与反作用力的关系,这样说是错误的。

静力学中的作用力与反作用力,是一物体对另一物体有力的作用,另一物体产生弹力或摩擦力反作用于施力物体。两物体间的万有引力不是这种作用力与反作用力的关系。两物体相互对对方的引力发自于自身,与自身的质量大小有关,质量大的发出的引力大,质量小的发出的引力小,所以不同物体向对方发出的引力是不对等的。两物体的引力相等的条件:一是两物体的质量相等,二是在两物体间的引力平衡点上。

两不同质量的物体的相互吸引,就像一个壮汉与一个小孩各自腰上拴上绳子,绳子一头交给对方,两人用力拉,结果小孩被拉动。有一颗流星运动到地球的引力范围内,地球的引力对流星作用,流星也有引力对地球作用,地球没有偏离轨道与流星对等的互相靠近,而是流星撞到地球上,说明地球的引力大于流星的引力。单论两天体吸引,原则上是相互靠近,但大天体动作辐度小,小天体动作辐度大。

太阳系的各天体,产生于同一原始星云弥漫物质,开始就有引力的作用,形成恒星、行星、卫星等天体,依然有引力作用,只是把原来到处分散的力集中到各天体上,这就像把分散的丝线拧成一条绳子。物质所以成为物体,正是引力作用的结果。一定质量物质结合成块,囫囵一体的物体内部存在引力但显现不出引力。把一块物质分成几块,各块间的引力作用就明显了。引力分布在物体中,不能集中到一处。

在流星撞地球过程中,地球和流星的质量不变,二者的距离在变化,这个引力如何像感知被吸引物体位置变化似的而自动增加呢?如何发出不断变大的引力呢?力的增加,要有能量释放的加大,两物体的距离变小了,并没有能量参与,也没有质量的变化,引力靠什么增大的?这种引力随距离的变化而变化,正是分离的物体只是形式上的,而本质的联系不能割断。

物体的引力以物体的整体对外作用,引力方向发自物体的质量中心,在受引力物体上指向引力物体。万有引力定律用于两天体或一天体一物体的引力计算,天体运动轨道取圆形或椭圆轨道的平均值,因此计算值是一个粗略值。

(二)引力场问题

引力及电磁力与机械力的性质不同,除了力的作用效果相似外,其他因素不可等量齐观。机械力作用在物体的一个点上,两物体的静力平衡后,施力物体的力不能再作用别的物体上。引力则不同,物体A与物体B有引力作用,物体A还能与物体C、物体D等N个物体有引力作用。物体A与物体B的引力并不集中到两物体相对的一端。

万有引力定律与静电场库仑定律的表达式形式相同,应该可以仿效静电场的模式建立引力场。A物体与B物体之间有引力,单拿A物体说,A物体周围有引力场,它的场强随距离由近及远而减弱,而且与B物体的存在与否无关。一个单位质量的B物体放入引力场中某位置,它所受的引力等于A物体的引力场场强。若B物体的质量成倍加大,则A物体对B物体引力也成倍加大。

点电荷能在其周围形成静电场,物质也在其周围形成引力场。引力场存在引力势能,距引力场源不同距离有不同的场强,其公式可表示为E=GM/rr,令mE=F,于是F=GMm/rr,即万有引力定律表达式(M为引力场源物体的质量,m为受引力场作用的物体的质量)。为什么不用这种形式建立一个万有引力场,是因为这样的引力场只能是静态的场,对于运动的天体的并不合适(椭圆轨道运动的天体上不光有引力还有惯性力)。尽管如此,静态引力场的观点还是有用的,它可用来求解天体在某位置的引力,也有助于更好地理解和应用万有引力定律。

牛顿发现万有引力定律时,还没有场的概念,也就考虑不到引力场问题,所以万有引力定律只是表示两物体间的引力。用静态引力场概念研究物体的引力作用,能够彻底解决引力的传播时间问题。一物体周围的引力场,随物体的存在而存在且延伸到无限远处,别物体放入此引力场中某位置,此位置的引力场强与放入物体间形成引力作用,故此不需考虑两物体如何作用和传播时间问题。这种引力场只用来表征引力但不用来传递引力。

现有的物质都是宇宙中所固有的,空间里并没有无中生有地产生新的物质。人类的宇宙飞船,从开矿中选出矿石再经冶炼成型,再经机械加工等生产手段制造和装配,所用物质都是地球上原有的。如果说原来的引力作用在原料的物质上,现在转移并集中作用在飞船的各零件上,人们计算时又将各引力集中到飞船质心上一个力。此种情况表明,不存在一个新的物体与地球之间产生出新引力问题,那么也不存在引力传递的时间问题。

最搞笑的是爱因斯坦,他为建立广义相对论,先用引力与惯性力局部等效弄出个空间弯曲,然后又毅然决然地用空间弯曲否定了万有引力,再后又出尔反尔好意思地检回引力建立引力场方程,最终由引力场方程推论出黑洞、引力波和引力子等离奇事物。

(三)不存在引力波和引力子

根据电磁波联想引力波,便说引力(引力场)是由引力波传递的,与其说是广义相对论的一个重要结论,莫如说是无端臆测。显而易见,这是用电磁力与电磁波的概念作类比,凭空想象有引力也有引力波。且不说电磁力与引力有不同的本质,单从形式上说也不可混为一谈。电磁力与电磁波的关系是电磁力产生电磁波,而引力与引力波(想象的)关系是引力波传递引力,二者本末倒置、头尾对应,无类比处。

引力只与静电力相似,与磁力不同。磁力集中在磁物体的两端,其他部位磁力小,磁体中点甚至为零。所谓电磁力,是交变电流产生交变磁场产生的力,本质上还是磁力。电磁波是电磁作用的辐射,传播能量但不产生电磁力,用它类比即便有引力波也谈不上引力。引力与电磁力的发生机理与作用形式均不同,仿效电磁力、电磁场和电磁波推论的引力、引力场和引力波并不可行。

电磁振荡产生电磁波,并没有电磁物质运动出去,而是有能量即电磁能量在运动。电场中没有电子,磁场中没有磁子,电磁场中没有电磁子。静电场和静磁场并没有电磁波,只有交变电磁场才有电磁波,电磁波也不传递电磁力。再用引力对比,引力与引力场跟电场力与静电场类似。电磁波中没有电磁子,就算存在引力波其中也不会有引力子。

广义相对论认为引力场中存在引力子,并由引力子构成了引力波。这种说法明显的荒唐。电磁波由变化的电场和磁场构成,光被认为属于电磁波,还被认为有波粒二象性,即光既是粒子(光子)又是波(电磁波)。引力子就是参考、仿照光子说而臆造的虚拟粒子,没有客观存在的逻辑性,况且光子本身的存在都有问题。

光波有波长、频率等各种参数。引力波只是个笼统的概念,没有人说出引力波的波长大小,频率高低。光子说本身就有问题,光子若存在,光子就属于物质,跟电子、质子等粒子大小不同但物质的本质相同。光若是物质,一个发光体持续发光,发光体就要有损耗,这种现象若存在就不可能不被发现。伽马射线的频率比可见光高,粒子性比光更明显,说明光的粒子性强弱与光的频率有关。光波有波峰和波谷,频率越高,波峰与波谷越“尖锐”。所谓光子,可能就是这种峰谷的“尖锐”显示出粒子性,这是与猜想以太相似的猜想。

引力不能移动,一物体内部有引力作用,两物体无论接触还是非接触都有引力作用,而两物体间并没有微观的直接接触,这足以说明引力不为间隙或距离而隔断。引力场也就是数学意义的仅在计算上应用,也没有涉及所谓的引力波及引力子。科学研究的寻找引力波及引力子,从某种意义上说是在捕风捉影,做徒劳无功的活动。

(四)暗能量引力场有点玄

近几十年出现一种暗能量引力场。它的根据是;“科学家经过观测和计算证实,暗能量在宇宙中占主导地位,约占73%,暗物质占近23%,我们所熟悉的物质仅约占4%”[1],这些数据费思量,现在不可能有证据确定宇宙多大,物质和能量多少,生给弄出个比例数,令人难以置信。如果说这是局部的测算,同样无理,因为宇宙中的物质不是均匀分布的,即使测算对了,此一斑也不可窥全豹。

暗能量引力场说认为“太阳系的运动是由暗能量来推动的,当暗能量为零时,太阳系将失去运动的动力,它将会象一盘散沙,而不会连结成一个整体”[2],这种论断是打着引力的旗号反引力,或者说是将人们通常理解的引力丢弃,用所谓的暗能量取代引力。然而即便有暗能量还得表现为力,终归要充当引力的角色。实际上太阳和各天体的存在正是依赖引力,是引力将物质聚集成恒星和行星,并不需要什么暗能量来帮忙。

说没有暗能量的暗中帮助,太阳系就成为一盘散沙,有点耸人听闻。行星运动靠暗能量推动,意味着引力消失了或不够用了。太阳对各行星的引力,从太阳系天体形成时就存在,怎么就减少或消失了呢?这可能来源于爱因斯坦否认引力强调空间弯曲的思想,但也不对,因为计算式还是叫引力场方程。尽管暗能量好像没事找事,但却有另类意义,即暗能量冲击了相对论的空间弯曲,似乎有矫正被弯曲的空间的功用。

太阳系各行星围绕太阳的运动,从原始的星云物质时就转动,形成天体后依然在转动,当然行星的自转和公转不是一成不变的。行星的转动是惯性运动,不需要什么能量推动,如果有一种能量(准确说是力)推动行星运动,太阳系倒真的要解体了。试想有种力暗中推动行星运动,行星的圆周速度要有加速度,会越转越快;这时惯性离心力随之增大且大于引力,使行星远离太阳并同时减小引力,最后行星不受太阳的引力约束,太阳系真的要分崩离析了。

说行星作惯性运动,肯定有许多人反对,这是人们将惯性和惯性运动混淆所致。物体的惯性是保持物体静止或匀速直线运动一种性质。惯性运动是物体受某种约束但没有阻力的运动。地球所以绕太阳运动,是太阳的引力约束所致,而地球受引力不落到太阳上且能够绕太阳作长久的转动正是惯性运动(近似的),其原因是地球受太阳的引力与地球曲线运动产生的惯性离心力平衡且不阻碍运动。

诚然,宇宙中可能有人类尚未发现的能量,有无限的未发现的物质。人类的科学技术不断进步,但也只能探索宇宙某一有限范围内,就算人类在时间上与宇宙共存,也不能认识整个宇宙的全貌和所有规律。

(五)超距作用

关于力的作用方式,历史上主要有两种观点:一种认为物体之间除了通常的接触作用(挤压、冲击、摩擦)之外,还存在超距作用;另一种认为物体之间的所有作用力都是煤介作用,两物体间的作用力,无论接触还是有一定的距离都必须通过某种中间媒介物质传递。超距作用,是指相隔一定距离的两个物体之间存在直接的、瞬时的相互作用,不需要任何媒介物质传递,也不需要传递时间。煤介作用,是指两个接触或远离物体之间的作用力必须通过某种中间介质(以太)传递,不存在超距作用。

有一定距离的两物体间的作用力,不需要以太传递的超距作用观点,在牛顿以前就有。牛顿的万有引力定律面世后,由于引力定律在计算太阳系内天体的运动证实成功,而当时也有人探索以太并未取得期望的结果,所以超距作用的观点得到认可并传播开来。早期的电磁力也被认为遵循超距作用。尽管牛顿本人反对超距作用,但整个18世纪和19世纪的大半年代,大多数物理学家都支持超距作用。

19世纪前期,法拉第在电磁现象的实验研究中取得了重要成果,他强烈反对超距作用。后来麦克斯韦总结前人的成果,建立起完整的电磁场理论,使超距作用观点在电磁学领域内为多数物理学家所抛弃。随着场的理论的兴起并发展,相对论的引力场观点及理论的建立,超距作用原来的和后扩展的领地都被挤占掉,这个观点就差不多销声匿迹了。近时期,随着越来越多的人对相对论作出质疑和批判,该重新审视和研究超距作用了。

引力作用不受阻隔和屏蔽穿透物体,是力的传递和传播观念所无法解释的,应是启发和联想超距作用的有利因素。力不能移动,宏观物体不接触的作用,就是一种超距作用;在微观上,量子力学中的量子纠缠也证明超距作用的存在。正是有超距作用,弥散的物质才能聚集,形成大的物体乃至天体。超距作用是物体内和物体间引力存在的必要条件,是物质能够形成物体乃至天体前提和根本。对于超距作用,如果要一言以蔽之的话:它是物质的根本属性。

力必须通过煤介物质的思想可能是来源于机械波的传播或物体的接触作用,也与人们的生活经验有关,从没有船或桥难以渡河之事,联想并认为有间隙或距离的两物体之间的力同理不能越过。当我们接受力的传递原理,明确引力不能传递和移动,应该能够打开这个表面现象较强的认识上的心理情结,承认引力等基本力是超距作用。

引力与物质共存,两物体间有引力,单个物体内部仍存在引力,引力不能传递,构成新超距作用说,不仅继承历史上的超距作用观点,更进步的是消除了引力传递时间的疑难和纠结。


(六)抛弃场物质需要更新观念

人们对客观世界的认识的更新和进步,总要抛弃不合时宜的旧思想,建立新观念。宏观天体的引力都是超距作用,非得加上某种介质只能是画蛇添足。认为力的作用必须是直接接触,接触不上要有介质传递的思想,还是一种直观的表面的感性认识。提升这种感性认识,建立突破传统观念束缚的理性认识,就会发现有些问题本来是简单的,是人们自己设置了障碍。

由于权威的理论教条的禁锢,让人们放弃这个无影无踪的场物质很难很难。有的人会说,场物质是比电子光子还要小的粒子,现今科学技术还不能发现和检测这种场物质粒子。当代科学在微观上已经到了所谓“夸克”粒子,宏观上到了星系及一百多亿光年的宇宙距离,还找不到在我们周围甚至身体里的场物质,这不能不说是科学的悲哀!

万有引力存在于物质层次,电磁力存在于原子层次,强力和弱力存在于原子核层次。这三个层次各有特点和性质。如要四种力统一(统一场论),不排除要三个层次的物质某种性质的统一。若不同层次的物质性质是独特的不兼容的,则统一场力的努力将是徒劳的。即便通过数学手段将两种力实现某种形式上统一,可能在应用上更麻烦甚至没有使用价值。

其实没人把场物质的传递当一回事,人们不过把场物质当作一个没有理由的理由,用来敷衍解释物体的非接触作用。自从以太难登大雅之堂后,人们对场物质做过不少猜测,而且仅限于猜测,谁也没有做观察和实验。静电力计算中用到电场;静磁力的计算用到磁场;万有引力计算用的是万有引力定律:这些计算都不牵涉场物质,因而我们没有必要非得假设有场物质暗中相助。

我们为什么不能大胆地说,根本没有只供传递力的场物质。万有引力的存在和相互作用,是物质与生俱来的天性或本能,而且不能在物体中传递或移动。这样说,肯定有人问,物体间为什么有超距作用?这应该是宇宙的本原问题,就是说物质、空间、宇宙等最基本的为什么,我们无法回答,找不出因为所以。

结束语
本文所以用较大篇幅介绍以太的来龙去脉,展现科学大师对以太的认识和描述,目的是接受前人的经验教训,让人们知道,就是大师也都在作无根据的猜测和想象,而取得成功的正确的猜想可能是无数猜想中的一个。现在还有人主张复活以太,有人用场物质取代以太,尽管研究者的精神值得赞扬,但研究的理论可能重蹈以太的覆辙。我们的猜想若是错误的,没什么羞愧和烦恼,因为大师们的猜测也有许多错误。

注:[1]、[2]中的引号内的话来自网络。

作者:郭连成
2011年5月12日 于哈尔滨

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[楼主]  [2楼]  作者:郭连成  发表时间: 2011/09/07 09:57 

怎么找不到发贴开关呀?
 [3楼]  作者:马国梁  发表时间: 2011/09/07 16:30 

"根本没有只供传递力的场物质。万有引力的存在和相互作用,是物质与生俱来的天性或本能"——真是胡说八道。物质的属性之一就是彼此间的相互作用。不存在没有物质的力。这是唯物主义的基本立场。
[楼主]  [4楼]  作者:郭连成  发表时间: 2011/09/27 15:25 

马科学家先说我胡说八道,我回敬马科学家胡说八道。现在把马科学家的大作贴到下面,让大家看看谁胡说八道。

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我所认定的宇宙物质大循环
[楼主] 作者:马国梁 

 

  现实的宇宙空间内是充满基态物质的。因为它们之间具有相互排斥力或扩张力,所以它们能够充满所有的宇宙空间。

基态物质的结构肯定是非常细腻的,其尺度远远小于电子。这也许是我们永远无法分辨清楚的。但它们的性质可以发生变化,如密度的改变、可被被磁化和极化等等。

基态物质的结构状态不大可能象空气分子(或空气中的灰尘)或线状网(鱼网)、膜状网(塑料泡沫)一样,因为它们都有绝对真空区域。从哲学上讲宇宙中不可能存在没有物质的空间,所以其结构应当象连续的有弹性的橡胶一样。

但它们在空间各处的物质密度并不相同。它们间永远进行着动荡运动和密度的涨落变化(就象海水的动荡一样)。其剧烈程度与空间中所拥有的能量有关:能量越多,其动荡和涨落就越剧烈(就象水分子的运动与动能的关系一样)。

动荡的基态物质是一切实物粒子产生的土壤。在密度涨落中,当局部物质的密度达到一定程度时,起内部的一种近距离凝聚力即开始起作用,于是实粒子即形成了(这就象稀粥中面疙瘩的形成或大海中浪花的形成一样)。实粒子是一种高能状态。它的形成吸收了空间中的能量(就象水分子的蒸发要吸收热能一样)。所以稳定的实粒子实际上只是一种亚稳定状态。

实粒子的密度远远大于周围的基态物质,所以它可以在其中自由的运动(就象鱼在水中游动一样)。但它的运动不是严格的直线运动,而是直线中再叠加上一定的波动(就象蝌蚪的游动一样),且粒子质量越大、运动速度越快,那么其波动频率就越高,波长就越短(就象一个人穿过集市上的人群一样)。

实粒子和实粒子之间也可以相互作用。其运动和斥力作用可以使它们均匀分布,而引力则可以使它们形成更高级的粒子及物质体系。实物质体系的结构是非常稀疏的,所以它可以在基态物质中运动起来畅通无阻(就象一群鱼穿过芦苇荡一样)。

实物质通过光辐射和热辐射而转化成基态物质,并将之和能量一起散发到各方空间中。在正常情况下,实物质的生成与转化是守恒的。所以宇宙中基态物质的平均密度也是一定的。故它传播空间波的速度也是一定的,如引力波和光波的速度等。

宇宙是无限大的。大爆炸宇宙模型只能是局部的。即使我们周围的星系真的正向四面八方散去,那么在更远处的星系也许正向我们这边扩散过来。宇宙膨胀决不可能是一味单向的。整个宇宙内部的物质运动是动态守恒的。

在万有引力的作用下,宇宙中的物质所应能形成的团体都已经形成了。在更大的空间范围内,来自各个方向的万有引力基本上是相互平衡的。其不能平衡的微小差值,由星系的自由运动也足以和它对抗,所以不大可能再形成更高级的物质团体(这就象汽化了的物质一样)。

 [5楼]  作者:michaelguan1973  发表时间: 2011/10/06 22:56 

仔细阅读完郭先生的大作,总体上写得很不错,基本赞成楼主的观点。

[[两不同质量的物体的相互吸引,就像一个壮汉与一个小孩各自腰上拴上绳子,绳子一头交给对方,两人用力拉,结果小孩被拉动。有一颗流星运动到地球的引力范围内,地球的引力对流星作用,流星也有引力对地球作用,地球没有偏离轨道与流星对等的互相靠近,而是流星撞到地球上,说明地球的引力大于流星的引力。单论两天体吸引,原则上是相互靠近,但大天体动作辐度小,小天体动作辐度大。]]


关于引力的大小,作者的观点我认为是有错误的。地球的引力与流星的引力大小应该是一样的。

[[点电荷能在其周围形成静电场,物质也在其周围形成引力场。引力场存在引力势能,距引力场源不同距离有不同的场强,其公式可表示为E=GM/rr,令mE=F,于是F=GMm/rr,即万有引力定律表达式(M为引力场源物体的质量,m为受引力场作用的物体的质量)。]]

根据你上面的公式,你自己也可以算出地球对流星的引力与流星对地球的引力是一样大小,呵呵。

郭先生认为呢?
[楼主]  [6楼]  作者:郭连成  发表时间: 2011/10/23 20:54 

5楼网友,一看您也是个民科,不像有的科学家,一张口就“你胡说八道”。

说两物体间的万有引力是作用力与反作用力是不对的。若说不同质量的物体对对方的引力不同,用万有引力定律公式解决不了。我认为应用引力场(仿点电荷电场)分析可解决。

 [7楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2011/10/23 23:17 

不错的行文风格(先不说内容的正确与否:-))——论坛鼓励不同意见之间的理性交流,而如果没有正确的对待真理与对待他人的态度,这样的交流与探讨几乎注定要走向歧途。所以希望楼主在理性交流方面为大家树个榜样。

~无忧仙人

 [8楼]  作者:老鹰110  发表时间: 2011/10/25 19:14 

郭连成文章我看过,比哈尔滨王亚平的文章早看到的。但是我都知道这两位都在惯性力的问题上有与我相同的认识。但是在引力的问题上,我的角度来看这两位还没有认识到位。
1、引力场问题,既然是用场的角度,那么,就不涉及“引力场对其内的物体有力作用”,同时传统的认为引力定律里的两个物体质量之间有引力,所以是属于“互相作用”力的认识也该取消了。比如自由落体运动已经是失重的了。从这个引力场角度,这个物体仅是与引力场内相应的空间位置有关,与超距离的另个引力场中心质量无“力作用”关系。所以,关于引力问题,只是属于宇宙宏观的问题,而且引力定律里的两个质量之间只有主客体关系,不是引力定律里的力关系。这是需要改变的认识。这个主客体关系就是在一些主流的物理学家那里也有认识(有具体的资料证明)
2、牛顿引力定律要从场的角度,就不是相互作用力的关系了。因为引力场的公式:引力=场强乘客体质量m。引力定律是经验公式,所以引力场角度的引力定律是:引力=(GM/rr--场强)乘客体质量m。这个引力物理含义是物体在相对场中心静止的条件下,质量m对另一个阻碍它自由落体运动的直接作用。就是重力。而自由落体运动时,这个F=0.失重了,没有力在作用了。

……不再贅述。

总之,郭连成先生还是没有弄清这个引力问题。虽然惯性力问题弄清楚了,这是我以前看他文章的看法。当把爱因斯坦的“惯性与重性”(客体质量的惯性与重性)同一的认识理解后。会知道这是可以很简单的事。总之,把引力当做相互作用力的认识是错误的。经验事实也可以说明这一点。否则没有“弱等效原理‘了。……

马英卓写。
 [9楼]  作者:老鹰110  发表时间: 2011/10/25 19:20 

接楼上,所以,天体力学里的所谓的二体三体的牛顿引力定律计算属于该作废了。实际的宇航计算也不是如此计算的,是简约方法计算的。而简约方法就是“场”的角度。(引力势场)
 [10楼]  作者:老鹰110  发表时间: 2011/10/25 19:21 

所以,我认为郭连成先生别浪费打字的精力了。你还是没有脱离开传统的观念,同时又想突破,这是矛盾的。
[楼主]  [11楼]  作者:郭连成  发表时间: 2012/01/07 10:43 

马先生的话里话外好像别人都不明白引力,或者说只有你才有发言权。
[楼主]  [12楼]  作者:郭连成  发表时间: 2012/12/30 14:37 

力不能离开物体在空间移动。说验证了引力以光速传播,不过是制造验证相对论人忽悠。
 [13楼]  作者:无忧仙人  发表时间: 2012/12/30 14:58 

对【12楼】说:

同意郭先生所说。其实只要认真推敲一下他们的东西,就会发现不少的问题。

~无忧仙人

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