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宗荣：
找出自然界结构与统一原理是人们梦寐以求的事，你对此有何见解？ 葛新： 找出自然界结构与统一原理是非常困难的事。下面就谈谈个人浅见。 一、自然界的结构 按照中国人的理解，自然界也就是宇宙。大约在2500年前后，老子曰：“往古来今谓之宙，四方上下谓之宇。”庄子认为，四方上下是无边无际的，古往今来是没有穷尽的，也就是说，宇宙在边界上是无穷无尽的，在时间上是无始无终的。世人见到的只是宇宙变化的一个个瞬间，在这一个个瞬间中，到处是有形可见，有物可感的实体。这些物体千姿百态，形象各异。上面是天，下面是地，天地之间，有万事万物。 四方上下就是前后、左右和上下三个方向。古往今来是过去、现在和将来一个顺序。古人把广阔无限的三维空间称为“宇”；把无始无终的一维时间名为“宙”。宇宙是时间与空间密切相连的一个整体，也就是自然界是由时间和空间构成。空间是一个个瞬间的客观存在，时间则是把这一个个瞬间的客观存在按照某种顺序运动起来。 二、物质的结构 物质也是由实空和虚空所组成，物质是空间的一部分，物质和空间一样也是无限可分的。 物质的结构有一个重要的特点，那就是物质以不同的层次分布，这种分布是不连续的。通常把物质分为微观、宏观和宇观三个层次。微观是指目前已知的分子、原子、原子核和基本粒子所构成的物质系统；宏观包括地球上的物体、卫星、行星和恒星所构成的物质系统；宇观是由星团、星系、星系团、超星系团和总星系所构成的物质系统。 物质的层次是互相联系和无限可分的。任何一个物质层次无不都是上有更高的层次，下有更深的层次。层中有层，层层相联。任何一个物质层次只是无穷层次系列中的一个“关节点”，从而形成层次的等级性。某个层次总是由下一个或下几个层次所组成。 三、自然界量化原理 质量是物质的量化，长度是空间的量化，速度是运动的量化，时间是运动过程的量化，动量和能量是运动物质的量化。因此时空是可以量化的，也就是说具体的时空是可以用数学的方法来描述的。可以量化也是时空的重要属性之一。物质不灭，动量和能量守恒，这就是自然界中最基本的量化原理。 任何方程的解，可归结为是一些特殊的点线面。实际上，任何物质都是有大小的，严格地说，数学上没有大小的点，没有粗细的线和没有厚薄的面，在物理世界中都是不存在的。因此，点、线、面的概念甚至数学方程，在物理学上是建筑在沙滩上的，只能近似地去分析和理解它们。它不过是一种数学的抽象。除了那些计数值的测量以外，任何计量值的测量都不是绝对精确。因此任何过程是不可绝对精确地测量的。绝对精确的物理方程是不存在的。可以这样说，物理方程只是对具体过程的近似和模拟。那种认为物理方程的解一定是精确的看法是错误的和有害的。可以这样说，自然界是可以量化的，但是自然界是不能精确地量化的。 四、物质相互作用原理 物质是对空间的占有，空间已被一种物质占领，它就会阻碍另一种物质对同一空间的占领。由于物质是运动的，物质经常会运动到一起，也就是说，两种物质要同时占领同一空间。但两物质又不允许同时占有同一空间，即是说两物质不能互相通过，于是一个碰撞过程就会随之发生。物质避免占有同一空间的方法是相互让开，这一让开的结果是改变了原来的运动状态。于是我们说，物质受到了力的作用。因为只要物质的运动状态有改变，它就一定受到力的作用。我们完全有理由认为物质间的相互作用就是碰撞，力就是物体间的相互碰撞，碰撞是物体间唯一的相互作用，这就是物质相互作用原理。下一章马上就会接着详细讨论。 五、自然界统一原理 人们普遍认为世界是物质的，物质是运动的。列宁认为除此以外再也没有其它东西了。显然，这种对世界的认识是不完整的，因为还有碰撞。碰撞不是物质，它是物质间的相互作用；碰撞不是运动，它是运动的干涉。碰撞并不完全属于物质或运动的范畴。显然，在碰撞过程中会产生新的运动或新的物质。因此碰撞是世界发生变化的唯一动力。 因为物质是由实空和虚空组成的。在物质和运动这两个要素的基础上，再加上第三个要素碰撞，我们就可以得到任何层次都适用的自然界统一原理： 自然界是由物质和虚空所组成。物质在虚空中不断地运动着。运动到一起的物质之间会发生相互碰撞，从而产生新的运动或新的物质。物质不灭，动量和能量守恒，碰撞是物质间唯一的相互作用。 不难看出：有物质没有运动的世界是一个静止的抽象的世界，仅有物质和运动的世界是一个没有动力的世界。这种自然界不含有力的因素，不能解释运动状态发生变化的原因。只有包括物质、运动和碰撞三个要素的自然界才是一个简单、和谐、自洽和真实的自然界。 六、一个有中国特色的宇宙观 以上的宇宙观是由中国2500年前的老子最先提出，后由中国人不断完善的。它是一个具有中国特色的宇宙观。 这个宇宙观除了带有强烈的物理色彩外，还有以下两个特点： 1、这个宇宙观把自然界分为空间和时间。又把空间分成实空和虚空。这样一来，就把等同实空的物质和虚空同时纳入空间之中，没有绝对的实空又没绝对的虚空，把实空和虚空巧妙地结合在一起，避免了真空、绝对真空等模糊概念。其实，空间实和虚就是辩证法的物理基础。 2、这个宇宙观把物质定义为对空间的占有，其实质就是引入了物质间的相互作用——碰撞。从而使得宇宙间有了发生变化的动力，这才是一个真正的自洽的宇宙。不难理解，对心弹性碰撞的双方共处于同一时空之中，碰撞时它们相互斗争，它们的动量在向各自反面变化，这正好又是对立的统一规律。在这里，碰撞正好是对立的统一规律的物理基础。 |
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黄宝：
传统的解释也可以是这样：爆发源在爆发期间快速向太阳外层运动，以观察者对太阳中心的视线为例，在t1 时刻的A点发出的辐射和运动一段时间后的t2时刻的B点发出的辐射都有蓝移，但由于太阳引力运动是减速的，在B点发出的辐射兰移要小一些，因此在B点的辐射频率比A点发出的低，而A点的辐射先到达地球，B点的辐射后到达，于是产生了频率飘移。 葛兴： 这种解释看起来是合理的，但存在两个问题。第一，如果是爆发源在太阳上减速造成的，那么不仅仅是米波频段才有爆发的频率慢慢地向低频漂移，所有频段的爆发都在作同样的运动，都应有同样的频率慢漂移。但频率漂移只在米波和分米波频段才有，而在微波以上频段上没有。第二，按传统解释，同一耀斑应是一样的，可是对同一耀斑在不同的段上的观测发现有频率快漂移和频率慢漂移两种，传统的解释是两种漂移的速度不同（相差100倍），这就与同一耀斑速度应是一样的相矛盾。 黄宝： 真空中光速对光频的依赖性是实验物理的一个重要课题，Phys. Rev.D 5，796(1972)中有文章说：从对脉冲星的天文观测数据中得出在无线波段（100MHz至400MHz）光速不变性的精度达到10-10； Phys, RevLett. 93，043901(2004)中也有人发表文章，从自然闪电事件的观察中认识到在极低频率段（50Hz及以下）光速不变性的精度达到5×10-4。这些数据直接说明 “真空电磁波速度与频率的关系曲线”是错误的，那个曲线中光速的改变可达百分之九十以上，这也直接推翻了以太说的根据。 理论物理学不是民间科技者工作的好方向，因为它是许多受专业训练的物理学工作者长期思考和琢磨的东西，已经是好几代非常优秀的物理学家建立起来的领域，没有特别原因，一个人不应认为他比爱因斯坦和他之后的几代物理学家的总和还聪明些，能看出他们工作的重大“缺陷”。 葛兴： 人们为了维护电磁波和磁场的传播速度是光速这一金科玉律，有时不惜采用一些虚假的材料和伪造的手段。我没有时间去考证这些发表在世界顶级刊物上的文章，我是从对太阳耀斑的观测中得出这个结论的，你要反对我的观点，则必须用事实来直接反驳我，而不是回避我提出的问题，而间接用发表在世界顶级刊物上的一两篇文章来否定我的观点。 至于民科中的少数人有重大发现的在物理史上比比皆是。如爱迪生、瓦特、法拉第等等，我就不多说了。 不过，由于传统习惯势力非常强大，电磁波的速度在频率很低时比光速小的观点在现阶段是很难为人们所接受的。例如有人认为，天文上观测到的超新星爆发是各个波段都同时观测到辐射突然增强，特别是Ⅰb型和Ⅱ型超新星观测到强射电辐射。但超新星大多在银河系外，距离我们在十万光年以上，如果电磁波传播速度与频率稍有关系，是决不可能同时观测到射电辐射的。这就与太阳耀斑的观测发生了矛盾。 但太阳离我们很近，太阳耀斑又能频繁地重复爆发，仪器测量也能精密地重复，其可信度应很高。超新星离我们太远，其中的变数很多，我们无法确切知道它爆发的具体时刻，同时它的可信度远没有太阳耀斑高。物理学是一门实验科学，任何理论必须接受实践的检验。 无独有偶，不但太阳耀斑能证明低频率电磁波速度较小，低频雷达回波也能证明同一问题。雷达波的频率也有低到米波频率的，事实证明，用这样的雷达波对准月球（或行星）反射的回波就比激光往返月球（或行星）的时间有所延迟。这就从另一个角度证明了低频电磁波的速度比光速要慢。虽然不能从太阳耀斑测出电磁波精确的速度与频率关系，但可以从月球（或行星）的雷达回波比较准确测出某种频率的电磁波的速度。 如果以太中的光和水中的超声波在传播时有同样的使它们各自介质变硬的特性，那么就从物质相互作用的角度上证明了以太是一种能变硬的物质，它的确是存在的。这正是踏破铁鞋无觅处，得来全不费功夫。又因为只有波才能使传播它的介质变硬，粒子在介质中的运动不可能使介质变硬。因此，我们同时又证明了光的确是一种波。 好了，这些问题以后还要详细讲到。就到此为止吧！ 回复 引用 |
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黄宝；
力的物理本质，你能说清楚吗？ 葛兴： 力的物理本质，实际上是一个选择统一力的突破口问题。爱因斯坦把统一力的突破口建立在几何化的世界——统一场论上。事实证明这一突破口的选择是不成功的。 1916年爱因斯坦完成广义相对论以后，基于物质世界的统一性和内在和谐性信念，认为广义相对论只能描述引力场是不够的，应该将广义相对论加以推广，使它不仅能够描述引力场，同时也能够描述电磁场。既然广义相对论已经揭示引力场是一种弯曲空间，可以用几何化的方法来描述。那么，电磁场也应该可以用同样的几何化方法来描述。另外，爱因斯坦还认为，实物与场也应是统一的，实物与场没有本质的区别，它们之间的区别只是定量的。实物便是能量密度特别大的地方，场便是能量密度小的地方，场是唯一的实在。基于这种认识，爱因斯坦认为可以建立一种新的理论，它的最终目的就是要用随时随地都能有效的结构定律去解释自然界中的一切现象，亦即它不仅能够描述引力场，同时也能够描述物质和电磁场（在爱因斯坦提出统一场论时，人们只知道存在引力场和电磁场），这就是爱因斯坦的统一场论思想。 爱因斯坦于1922年1月完成第一篇关于统一场论的论文后，在他后半生的三十多年时间里，除了关于量子力学的完备性讨论以外，几乎把全部的精力都用于统一场论的探索。开始的前几年他非常乐观，以为胜利在望，但后来却发现困难重重。他认为现有的数学工具不够用，转而进行数学研究，但一直都没有取得真正具有物理意义的结果。但他不气馁，毫不动摇地走他所认定的路。由于他远离了当时物理学研究的主流—量子场论，使得他晚年非常孤立，但他无所畏惧，直到临终的前一天，他还在病床上准备继续他的统一场论的数学计算。爱因斯坦在临终前叹息说：“我完成不了这项工作了，他将被遗忘，但是将来会被重新发现” 。 爱因斯坦基于物质世界的统一性和内在和谐性信念，无疑是正确的。但是物质世界的统一性和内在和谐性，只能从物理世界中去寻找，不应该从几何中去寻找。那么，我们应该怎么样从物理世界中去寻找统一力的突破口呢？ 在前面我们已经谈到：物质是对空间的占有，空间已被一种物质占领，它就会阻碍另一种物质对同一空间的占领。由于物质是运动的，物质经常会运动到一起，也就是说，两种物质要同时占领同一空间。但两物质又不允许同时占有同一空间，即是说两物质不能互相通过，于是一个碰撞过程就会随之发生。物质避免占有同一空间的方法是相互让开，这一让开的结果是改变了原来的运动状态。于是我们说，物质受到了力的作用。因为只要物质的运动状态有改变，它就一定受到力的作用。我们完全有理由认为物质间的相互作用就是碰撞，力就是物体间的相互碰撞。 显然，这里是把碰撞作为统一力的突破口了。碰撞是物体间的排斥作用，力也是物体间的相互作用，在这一点上它们是非常吻合的。同时，碰撞不是几何问题，正好是一种司空见惯的物理现象。而且，研究碰撞问题不需要高深的数学知识，只需要描述动量守恒定律的一次方程就足够了。 黄宝： 你想得太简单了，如果这样人家早想到了。碰撞？静力是什么碰撞？支承力和压力是什么碰撞？万有引力又是什么碰撞？ |
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宗荣：
力是物体间碰撞的定义能不能证明牛顿三大定律呢？那怕是说明一下也是好的，只要符合牛顿三大定律就行。 葛兴： 证明牛顿三大定律不是神话，用力是物体间碰撞的定义来证明它一点也不难。 牛顿在《自然哲学之原理》中提出的力，牛顿本人已经申明是数学力不是物理意义上的力。因此牛顿三大定律也是一种数学上的抽象，从这种意义上讲，牛顿三大定律是无须证明的。 实际上，人们现在的力不再是数学的力，而是物理上的力。例如人们认为力是物体间的相互作用，这种力就一定是物理力。物理力是物理学和力学的基石，因此对力这一概念和牛顿三大定律，就必须特别关注。 我们知道，牛顿第二定律只有在惯性系中才成立。因此，牛顿力学体系需要有一个绝对惯性系存在。所以惯性系的存在，是牛顿力学的基础，否则牛顿力学就变为谁也无法理解的空话。 现在的问题是能不能用试验来找到一个惯性系？若找得到，惯性系就是有科学内容的概念了，牛顿力学就有了坚实的基础；若找不到，那么我们设想的惯性系以及整个牛顿力学只是一种虚构。 实验能否判断出某一参照系是不是惯性系呢？粗略地看，是可能的： 1、判断物体是否不受力；2、判断物体是否作匀速直线运动。如果都是，则该参照系是惯性系。于是现在的问题就转化成能否独立地判断这两点呢？ 事实表明是不能够。 因为物理力的存在没有独立的判断方法。牛顿没有给出物理力的定义。 例如，在地球上观察物体自由落体运动这是唯一可以独立测量的。地球是不是惯性系，取决于下落的物体是否受力的判断。而我们又没有方法来判断这一点。 有人说，因物体加速下落，所以受力。这种说法是有问题的：在这里如果不把地球作为惯性系，怎么能判断物体加速下落？因此这一判断隐含了一个前提，就是首先承认地球是惯性系，所以牛顿定律才成立，有了加速度也就有了力。这样，就把要证明的东西（地球是不是惯性系）当作已知的东西引入了前提，造成逻辑上的循环。 因此，一个参照系是不是惯性系，是不能通过力学试验来检验或确认的，是我们的经验所无法达到的。我们根本无法知道连结某一物体的空间是不是惯性系。 一个严重的问题发生了：惯性系的概念是一个与经验没有关系的虚构，而整个牛顿力学的基础又是依赖于惯性系的存在，可以这样说：作为牛顿力学基础的惯性系是建筑在沙滩上，无异于物理学和力学的基础也是建筑在沙滩上。 有人责难：既然实验不能判断出某一参照系是不是惯性系，牛顿定律就没有证明，它为什么正确？ 看来，我们必须解决惯性系的问题，并给牛顿三大定律提供一种证明，才能去掉人们心中的疑团。 我们的思路是这样的，把力定义为物体间的碰撞，再根据碰撞是物体间的唯一相互作用，把所有的碰撞过程迭加在一起，在碰撞结束后使用动量守恒定律，不用理会这一参照系是不是惯性系。在这里，不需要力，不需要牛顿第二定律，也不需要绝对惯性系，只需要碰撞过程和动量守恒定律就可以了。因此，力的碰撞定义，就自然而然地解决了绝对惯性系问题。 牛顿三大定律是经典力学的三大支柱。一个精确的力的定义应该能证明牛顿三大定律。力的碰撞定义正是如此。 具体证明如下： |
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牛顿三大定律就能自动地把力锁定在碰撞过程之中！在这里我们不得不由衷地敬佩牛顿的高明。因此，牛顿三大定律不愧是力学和物理学的基础。不难看出，力不过是碰撞的代名词。
请注意，牛顿三大定律与碰撞过程并不完全等价，严格地说，牛顿三大定律只是碰撞过程的主要部分，例如牛顿三大定律不能解决力的作用点问题，但碰撞过程就可以。因此把力还原为碰撞过程，就弄清了力的本质，解决了力的所有问题。 同时用碰撞过程和动量守恒定律证明了牛顿三大定律，就把牛顿三大定律融洽到碰撞过程之中，就使得力的碰撞定义有很强的说服力。 我们无法用力学的方法判断一个参照系是不是一个惯性系，因为惯性系所受的合力为0。用碰撞的方法从理论上可以不需要惯性系，但存在一个速度测量的问题。速度是相对的，也就是说运动要相对于一个参照物才有意义。那么这个参照物是不是惯性系呢？我们无法知道。如果参照物不是惯性系，速度的测量就有误差，会导致动量也有误差。 我们可以采取如下有效措施，把误差减小到可忽略不计。1、尽量选取大质量的物体作参照物，如太阳。在短时间里其速度难以变化，可近似看成是一个惯性系。2、碰撞前后对速度测量，尽量地选择在靠近它们发生碰撞的时候，碰撞前后测量的时间越短，参照物速度变化就越小。3、必要时，可以多选取一些参照物，然后取它们的平均值。由于参照物运动变化的随机性，也可减小这种误差。总而言之，要想绝对测准速度是不可能的，但总可以减少这种误差。 以上，我们仅讨论了两个物体相互碰撞。具体的碰撞过程不仅是两个物体的相互碰撞，而是非常复杂的。但无论怎样复杂的碰撞过程，只要测出碰撞前后各个部分的动量，运用动量守恒定律，就可求得对象的动量。 |
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宗荣：
按照你的逻辑，肯定是把分子之间的碰撞归在一类，摩擦力是一种分子之间的作用力。下一种力应是摩擦力了。 葛兴： 是的。摩擦力是一种非常复杂的力。摩擦现象，包括润滑现象，归根结底是固体和液体的表面现象。不论哪一种表面，以我们现有加工能力来说，不可能绝对地平，总是存在着凹凸。目前最精密的加工表面，其凹凸高度仍有0.0001mm上下。即使十分干净的固体表面，其实是由各种物质的薄膜复盖着。大约有如下几层：普通的脏污物质包括手指的油污或灰尘等各种脏污；来自大气中的分子吸附层组成的吸附分子膜；金属表面与空气中氧分子化合而形成的金属氧化膜；因车削或研磨而使金属发生的加工变质层。 库仑于1736年生于法国的昂古列姆。他的名字由于在静电学方面导出了著名的“库仑定律”而为人们所熟悉。但在他的后半生，在物理学和机械学的领域里又确立了“库仑摩擦定律”，这比起前者是有过之而无不及的业绩。当时的法国科学院对他出色的摩擦研究给予了奖励。由于他在罗什福尔港进行的摩擦研究——以“简单的各种机械理论”为题发表于1875年——而第二次受到了法国科学院给予的奖励。 以下三条被命名为库仑摩擦定律： （1）、摩擦力与作用于摩擦面的垂直力成正比，与外表面的接触面积之大小无关。 （2）、摩擦力（动摩擦的场合）与滑动速度的大小无关。 （3）静摩擦力大于动摩擦力。 关于摩擦力的机理主要有凹凸说和粘合说。凹凸说认为二面的凹凸部分主要是彼此以啮合的状态相接触。当一个面在另一个面上滑动时，上边的一个面被拱起，有些类似于斜面的摩擦。粘合说则认为二面的凹凸部分主要是彼此在凸部上以互压在一起的状态相接触。在接触面内，产生塑性流动。因高压和变形，少数脏污膜被子破坏、剥离或被贯穿，两表面的基质本身产生粘合。 凹凸说和粘合说长期得不到统一。在这里我们提出的碰撞说，就能把凹凸说和粘合说统一起来。以下就作详细的论述。 |
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宗荣：
说去说来，你这些碰撞力都不过是分子之间的碰撞力。你干脆把所有分子力都集在一起作一番说明。 葛兴： 好！那就把分子有关的力都集在一起，作一简要说明。 一、密封气体的弹性力 气体的弹性力产生原理都是相同的。其典型的基本模型是一个气缸活塞单元。 把一个顶部封闭有一定量空气的气缸活塞结构水平放置，且气缸在左活塞在右。如果活塞向左移动，则气缸体积缩小，气体密度增大，使得同样时间内部空气分子向右碰撞活塞的次数多于外部空气分子向左碰撞活塞的次数，它们的合力就使得活塞产生一个向右压力。如果活塞向右移动，则内部体积扩大，气体密度减小，使得同样时间内部空气分子向右碰撞活塞的次数少于外部空气分子向左碰撞活塞的次数，它们的合力就是活塞所受的向左的压力。气缸中活塞的弹性力是气体对活塞的碰撞力。 很明显，活塞所受的弹性力与活塞位移方向相反。而且位移越大，气缸体积变化也越大，活塞两边气体密度差别也越大，产生的弹力也越大。 设气缸的体积为V，大气压为P，压缩（或扩张）后的体积为V’，压强为P’，由气态方程 PV=P’’V ’ 这就是说，在温度不变时，活塞所受压强与其体积成反比，将活塞的压强乘以活塞的面积就是活塞所受的力。因此活塞所受的弹性力与其体积成反比，也可以说活塞所受的弹性力与其体积的变形成正比。在活塞的长度和其直径相比较要大得多的情况下，可近似认为弹性力的大小与位移的大小变化成正比。这就是虎克定律。 二、固体的弹性力 不难想象，一个密封的气球具有和气缸活塞结构同样的弹性功能。即当气球体积缩小时，气球就会受到向外的压力；当气球体积增大时，气球就会受到向内的压力。如果把一个个密封的小气球粘起来，就相当于把一个个小型气缸活塞结构相互串联或并联起来。显然这种粘在一起小气球也具有弹性功能。 物质是由分子组成的，有些物质的分子比较特殊，它的分子外表面有一层密封的分子膜，分子膜内密封有更小层次的粒子(分子气)，把它放大来看就象一个气球。这种具有分子膜结构的固体就是弹性体，当这种弹性体受压或受拉而产生形变，它自然地要反抗这种变形而产生弹性力。不难分析，这种弹性力也是产生于分子膜内或分子膜外的分子气对分子膜的碰撞。因此，弹性力也起源于碰撞。 三、表面张力 分子之间存在着引力和斥力共同作用。分子之间为什么会产生引力？可以想象分子外层有一层分子气，就象地球的大气层那样。当两个分子靠近，分子气相互碰撞时便会产生斥力，当两个分子进一步靠近到排开它们之间的分子气后，两个分子便会被两边的分子气紧紧地压在一起。就象两个合在一起中间抽空了的马德堡半球一样。这里的分子气是指分布在分子周围的高速运动着的比分子小得多的微观粒子。（如此类推，中子外层有中子气，电子外层有电子气，光子外层有光子气……。物质层次都是被两边的“气体”压在一起的。） 分子之间的力，是一个非常复杂的碰撞过程，涉及到许多物质层次的运动和碰撞。一般而言，当分子间的距离发生变化时，分子斥力的变化总比分子引力的变化来得快。在两个分子的距离为几个埃时，分子之间的斥力和引力达到平衡，从该距离开始，当分子间的距离减小时，分子间的斥力和引力都将增大，但直接碰撞的分子数量增加得更快，斥力的增大比引力的增大快，表现为斥力；当分子间的距离增大时，斥力和引力都将减小，但直接碰撞的分子数量又减少得更快，斥力减小得比引力快，表现为引力。这就是分子力的特点。 液体分子之间的距离较大，表现为引力。液体表面相邻两部分之间相互吸引的力，使液体表面有一种收缩到面积最小的趋势。表面张力之所以发生在液体和气体接触时的边界部分，是由于表面层的液体分子处于特殊情况决定的。液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫做表面层。表面层里的分子比液体内部稀疏，单位体积中气体的分子数比液体少几千倍，它们对液面上的液体分子的吸引力可以忽略不计。因此，一个液体分子在表面层中主要是受到来自液体一方的吸引力。由于各个方向上对液体表面分子的吸引力不能平衡，会受到一个指向液体内部的力，这个力相当于对液体表面的附加压力，也称为内聚力。 假设在液体内部任取一个分界面AB，那么AB两侧的分子在分界面上既有相互吸引的力，又有相互排斥的力，由于液体既没有自动扩张的倾向；也没有自动压缩的倾向，所以AB两侧分子间的引力和斥力大小相等，处于相对平衡状态，而表面层的情况就不同了，由于表面层里分子间的平均距离较大，于是分子间的引力和斥力比液体内部的分子引力和斥力都有所减小，但斥力比引力减小得快，所以在表面上划一条分界线MN时，两侧的分子在分界线上相互吸引的力将大于相互排斥的力，也就是液面上分子之间的吸引力要大于液体内部分子之间的吸引力。宏观上表现为分界线两侧的表面层相互拉引，使表面层像张紧的橡皮膜一样，这种液面各部分间的相互拉引的力就叫表面张力，表面张力使液面的任何部分跟相邻的部分相互拉引，所以液体表面有收缩的趋势。 表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直。表面张力的大小与液体的性质、纯度和温度有关。水银和水的表面张力较大。荷叶上的露珠，桌上的水银小滴等往往呈圆球状就是表面张力的作用。 表面张力是表面层内分子力作用的结果，它使液体表面犹如紧张的弹性薄膜具有收缩的趋势。表面张力的方向总是与假想直线垂直，其大小f与直线长度l成正比，这是因为直线越长，两边的分子也越多，表面张力也就越大。即 f ＝al 式中比例系数a称为表面张力系数，等于液面单位长度线段上的表面张力。 在等温条件下使液体表面面积增加时，外力必须克服表面张力作功，转变为表面层的内能，称为表面自由能。 分子之间的引力，不仅能产生液体的表面张力，而且也是形成固体、液体和气体的原因。如果分子之间的引力比较大，一个分子不能脱离相邻分子的束缚，这就是固体；随着温度的升高，分子间的距离增大，分子之间的引力减小，引力减小到有一部分分子能够脱离相邻分子的约束，就是液体；到了每一个分子都能脱离相邻分子的约束就是气体了。 |
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黄宝：
你列出的力是碰撞的例子都无外乎是分子间的作用力。当今公认的四种力你一种力也没有沾边。所以你的论据是片面的没有什么力量的。 葛兴： 因为我不认为力是物体间交换粒子，而是物体间的相互碰撞。而分子力是人们能感受到的，先把这些力搞清楚了，再来理解四种力就很容易。好了，下面就开始讲万有引力。 一、万有引力的历史回顾 关于万有引力的起源，历史上有多种说法。惠更斯提出过旋动说，伽利略在《关于两种新科学的对话》一文中说:“许多哲学家对这问题（重力）发表了许多不同的见解，有的说，是由于向心的吸引，有的说，是由于物体内各个极小部分彼此之间的推斥，有的则认为，是由于落体周围媒质的某种应力，它驱使落体从一个位置移到另一个位置。这些幻想以及其他的见解，本应予以检查，可是，现在实在不值得去做。” 牛顿在不公开的场合认为重力的本质是以太流对物体表面的轰击。在公开的场合则是这样讲的：“我已经用……重力解释了天体现象和海洋的运动,但还未有把这种力量归之于什么原因。……直到现在，我还未能从现象中发现重力所以有这些属性的原因。我也不想作任何假说。……而假说在试验哲学中是没有地位的，……重力实际上是存在的。它是按照我们已经阐明的定律在起作用，它对说明种种天体及海水的运动是很有用的，能达到这一点对我们来说已够满意了”。 爱因斯坦认为物质的存在引起空间弯曲，他用弯曲的“曲率张量”来反映空间弯曲的性质，把描述物质性质的能量、动量和质量等合并在一起，建立一个描述物质的“能量张量”，在空间的曲率张量和物质的能量张量之间建立一个引力场方程，它是爱因斯坦的引力理论的核心，被称为广义相对论。 法国科学家乔治•利萨如在万有引力实质问题上表示了如下看法。他认为，物体的万有引力是由看不见的微小粒子——一种充满着空间的“超粒子”对物体的碰撞结果。具体地，物体从四面八方遭受到这些看不见的粒子大量撞击。倘若宇宙间只有一个物体，它受到来自各方的推力互相均衡，就保持静止。但在有两个物体的情况下，其中的每一个便变得象掩护另一个的挡箭牌那样。在彼此面对的表面上撞击必然较少，而在朝外的表面上，撞击则开始占有优势，于是均衡受到破坏，两个物体便被推向靠拢。这就是万有引力的起因。 |