新运动定律
定律1所有物体只有通过与另外的物体进行动量的交换来改变自身运动状态,否则自身运动状态不会发生改变。即原来静止或运动的物体,如果没有与其它物体进行动量的交换,将永远保持静止或匀速直线运动状态。
踢出去的足球(为简化问题,在此只讨论足球在水平方向上的动量及其交换过程),不断将自己的动量传给地面(实际上应该是传给地面的分子或原子),最终使自己的动量逐渐减少,直到它再也没办法将自身的动量传给地面,或者说它们之间动量的交换停止。此时,足球相对于地面保持静止状态。
水上原来静止的帆船,不断将自己的动量传给吹到帆上的风(实际上应该是撞击帆的空气分子),而风也不断将自身的动量传给帆船,从而使帆船相对水的速度不断增加,但相对风的速度却不断减小。假如帆船离开水并且不受重力的作用,那么帆船与风之间动量的交换会持续到两者相对静止时才会停止。
定律2
物体间动量交换的过程在宏观时空上所表现的就是一种作用,也就是我们现在所谓的力的作用。所以,力是物体动量交换快慢的一种度量。
一个物体在与其它物体进行动量交换的过程中,如果动量的增量不为零,则物体的最终运动状态将发生改变。否则,该物体的最终运动状态保持不变。
假如一个物体与另一个物体之间进行均匀的动量交换,设时间t内,它们交换的动量为
则在时间t内,两者之间的宏观作用力的大小为:
定律3
物体间动量的交换是一种同时进行的、直接的、等价的交换。
等价性是指:物体间交换的动量大小相等。即
但由于物体的动量是一个矢量,受交换对象的影响,所以物体间动量交换的方向是相反的。即
直接性是指:物体间只有通过相互碰撞才能进行动量的交换。我们用手推物体时,微观上是构成我们手的分子与物体的分子之间的相互撞击将动量进行交换的。当然,在日常生活中,我们不需要考虑得这么复杂,依然可以按现有的描述来理解:手对物体施加了一个推力F。
同时性是指:物体间通过相互碰撞进行动量的交换是同时进行的。所以,远距离不接触的物体间不可能产生任何动量的交换,也就是说不可能产生力的作用。
我们在推物体的过程中,不接触到物体是不可能对物体施加推力作用的。至于磁力、静电力和万有引力等作用力的实质请参考后面的相关章节(实际上:推力、压力、支持力、弹力、摩擦力等微观上都是静电力,它们只不过是静电力的一种宏观时空表象。因此后面的章节中就不再讨论这些力)。
释疑
“力的作用”与“物体运动状态发生改变”,就如“鸡蛋”与“鸡”一样。我们经常会自问:是先有鸡再有蛋呢?还是先有蛋,然后才有鸡?同样地:是先有力的作用再有物体运动状态的改变呢?还是先有物体的运动状态发生改变,才会有力的作用?
严格地说,上面的问题属于哲学问题,本不应该在此展开解释,但为让读者能更好的理解笔者为什么需要对运动定律进行这样的修正,不懂哲学的我,不得不在此说一些哲学的话题,如有表述不当之处,还请大家见谅!
在没有修正前。
力的定义是:力是物体对物体的作用。如推、拉、压、支持、托举、摩擦等物体与物体之间的相互作用,这些作用对我们来说是如此的熟悉,是毋容置疑的事。因此,对应地就有推力、拉力、压力、支持力、浮力和摩擦力等影响我们的生活起居与工农业生产的常见的各种力。
物体的运动状态只有受到外力的作用才会发生改变。就是说,先有力的作用,才有物体运动状态的改变。所以,力的作用是促使物体运动状态发生改变的原因,物体运动状态发生改变是物体受到外力作用的结果。
在因果律的大前提下,面对以下几种情况下,物体运动状态发生改变的外因是啥?或者说这里的作用力是什么力?成为了完善当时的科学理论的绊脚石!
地球绕日运转,运动状态时刻在发生改变,说明它们之间存在某种作用力,这个作用力是什么力?
磁体能远距离吸引磁体和磁性物质,使它们的运动状态发生改变,说明磁性物体间存在某种作用力,这里的作用力又是什么力?
与毛皮摩擦后的橡胶棒或与丝绸摩擦后的玻璃棒能远距离吸引轻小的物体,使轻小物体的运动状态发生改变,说明它们之间也存在某种作用力,这个作用力又是什么力?
受前面力的定义的影响,我们自然而然地将这些力定义为:万有引力、磁力和静电力。
很多科学家对这些力进行了大量的系统的实验,使人类掌握了这些力的作用规律,并将这些规律应用到我们的日常生活与工农业生产上,极大限度地提升了人类的科技水平与生产力水平,大大地改善了人类的生活质量。
在如此辉煌的成就面前,任何的质疑者,简直是在找死,维护者的唾沫星就足够淹死他。
而我,一位无知而无畏者,本着求真之心,在此提出一种修正我们的认识的新观点,希望您本着对科学尊重之心,先耐心地聆听我完我的观点与辩解,再做出您公正的裁决也不迟!
笔者认为:症结出在我们对力的定义与理解上。
我们人类,作为一种有意识的物质实体,在对自然的感知与观察的过程中,依靠在亿万年进化过程中获得的各种感觉器官,接受并依靠各种感觉信息来探知并认识我们所生活的自然界的运行规律。
我们在推物体的过程中,肌肉收缩所产生的疲劳感、手部挤压物体时所产生的挤压感等感觉器官所感受到的各种信息使我们的大脑建立了“推”的映像,进而形成“推力”或者说“推”这种作用的概念。再结合眼睛所感知的物体运动状态信息,在我们的脑中,建立起物体运动状态发生改变是因为我们在推物体的原因的因果关系,这是最正常不过的。
但随着我们人类认识的逐渐深入,后来知道,所谓的推力,实际上是电磁力,它是手的分子与物体的分子之间的电磁力的宏观表现。从微观上看,我们的手并没有与物体真正地接触,也就是说,“推力”跟万有引力一样,实际上也是一种“远距离”的作用。是我们的感觉使我们形成“推力”需要两个物体相互“接触”才能产生的错误认识,实际上推力的作用并不需要两个物体相互接触。
至于拉力、压力、支持力、浮力和摩擦力等,情况跟“推力”一样,在此就不再阐述。
随着后来人类对各种力的认识加深,已经知道平常的推力、拉力、压力、支持力、浮力和摩擦力等力的作用都属于电磁力,都不需要两个物体直接接触就可以产生力的作用。
这意味着宇宙万物间只存在万有引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用这四大基本作用,根据对这四大基本作用的实验观测发现:从某种意义上,四大基本作用都不需要物体相互接触,可以“远距离”产生。
但一旦承认远距离作用,最终势必会陷入“超距作用”的陷阱,这是很多科学家所不愿意接受的观点,因此,我们为能自圆其说,引入场的概念,引力场和电磁场是万有引力和电磁力的传播媒介。或者说:万有引力和电磁力是通过引力场和电磁场来传递物体之间的相互作用的,因此这两个力的作用是一种间接作用。也就是说,作用不是物体间直接作用的结果。
地球绕太阳公转,不是因为太阳与地球之间存在相互吸引的万有引力作用,而是太阳对其周围的引力场(物质)产生作用,这个作用再以光的速度传播(传递)到地球,从而使地球受到引力场施加的一种作用。因此,我们现在所说的:“太阳吸引地球的万有引力”的施力物体不是太阳,而是地球周围的引力场,受力物体是地球。同理,“地球吸引太阳的万有引力”的施力物体不是地球,而是太阳周围的引力场,受力物体是太阳。
电子绕原子核运动,不是带正电的原子核对带负电的核外电子施加了一个吸引作用,是原子核对电磁场产生了一种作用,这个作用以光速向外传播,并影响带负电的核外电子,使核外电子受到一个指向原子核所在位置的一种作用。因此,电荷A对电荷B的作用力的施力物体不是电荷A,而是电荷B周围的电磁场,而电荷B对电荷A的反作用力的施力物体不是电荷B,而是电荷A周围的电磁场。
最终,使我们绕进了所谓的“场”中。“电磁场”、“引力场”等等,这些神秘的场,成了科学家与普通百姓之间的鸿沟。是我们人类的认知一步一步将我们带进这样一个虚幻的场世界之中的。
在本书的理论中,所谓的场只是一种特殊的物质的运动形式的表现,具体介绍,请参看怎书后面的相关章节,在此不再展开。
所以,笔者为了能让我们人类的认知重新回归到正确的道路上来,才将牛顿的三大运动定律进行修改,将“力的作用”与“物体运动状态发生改变”的因果关系进行正确的定位。
重新定位后的因果关系是:
物质运动状态维持不变是根本;
运动状态发生冲突是因;
交换动量是策略,力的作用(碰撞)是具体的措施与过程,运动状态发生改变是途径,最终解决运动冲突才是最终结果。
这种因果关系及其解决的过程,在我们日常生活中经常出现。举个简单的案例:
我们经常碰到在狭小的空间相遇的情况,此时我想从这通过、你也想从这通过,这就是运动矛盾与冲突;
因为我们人类能提前感知,并在意识的干预下,进行礼让,才避免了你我之间相互碰撞的尴尬。
而对自然界客观物质来说,它们没有“先见之明”,所以,最终的结果就是它们之间的“碰撞”,即用武“力”解决冲突,最终矛盾与冲突得以解决。
为能让大家更好地理解新的运动定律,所以我依然采用现有的概念来描述新的运动定律。而实际上,新的运动定律可以用更为简短的话进行描述,并且完全是推理出来的定律,而不是事先设定的。
具体的论证过程,请参考本书第五章《空间惯性》。