自然界仍然有一个新的领域和一股新的力量_引力波论文

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目前,人们认为自然界只存在四种力:引力、电磁力、强力和弱力,相应的四种力场为:引力场、电磁场、强相互作用场和弱相互作用场。但作者通过研究发现,自然界还应存在一种新的场及新的力,现简述如下。

一、自然界存在一种新的场—动量场

人们知道,任何事物的产生均有自己的源,力有力源,场有场源。电磁理论认为:电场的场源是电荷,磁场的场源是运动的电荷(电流);牛顿引力理论认为:引力场的场源是物质的质量或能量;而广义相对论认为:引力场的场源是物质的质量—动量,即能—动张量。由此可见,场源不同所产生的场(或力)也不同。因此本文主要从分析场源(或力源)入手,通过类比来提出一个惊人的结论—自然界还存在一种新的场及新的力。

下面笔者从分析人们最熟悉的电磁场的场源入手来讨论这一个问题。

众所周知(由电磁理论知),电场的场源是电荷,磁场的场源是运动的电荷(电流)。对于一个电荷为q的带电粒子,当其以速度v(v <<c)运动时,其周围存在电磁场,电场与磁场强的数学表达式为:

下面通过对①、②式的分析,笔者将从一种新的角度对电场的场源及磁场的场源作出解释,从而提出一种新的观点。

由①式知,电场的场源是带电粒子的电荷q,由②式知, 磁场的场源是qv,电磁理论认为,qv表示的是运动的电荷,是电流,即电流是磁场的场源。这里笔者对电场的场源是电荷q无异议, 但对磁场的场源是电流有不同的看法,笔者认为,磁场的场源qv可以解释为电流,但更确切地说,磁场的场源qv应是带电粒子的电荷q与其运动速度v之积,其形式与质点的动量mv类似,故笔者称qv为带电粒子的荷动量。这样根据以上观点,笔者认为电场的场源是带电粒子的电荷q, 磁场的场源是带电粒子的荷动量qv。

电荷q是电场的场源,荷动量qv 是磁场的场源这一新观点虽然与电磁理论的观点只有微小的差别,但就是这微小的差别体现了对问题本质看法的不同,这不仅对电磁学具有新的意义,而且更重要的是它将促使人们对质点的质量m(或能量)及动量mv有更为深刻的认识。

根据以上观点,将启发我们思考这样一个问题:既然带电粒子的电荷q及荷动量qv是电场及磁场的场源,那么对于质点而言, 由于质点的质量m与带电粒子的电荷q类似,质点的动量mv与带电粒子的荷动量qv类似,所以质点的质量m及动量mv也应是两种不同场的场源, 这就意味着如果我们将质点的质量m与电场的场源q类比,将质点的动量mv与磁场的场源qv类比,我们将得到如下极富启发性的结果。

(1)质点的质量(能量)m像带电粒子的电荷q一样是一种场源,相应场场强的数学表达式与由电荷q 产生的电场场强的数学表达式①式类似,即:

象只在动态仪器(如锥摆、扭摆等)上才表现出来,静态仪器(如弹簧重力计、地震仪、干涉仪等)上无此现象,以致人们对此现象非常惊讶,但对其成因又无法解释,故称为“引力异常之谜”(《一万个世界之谜》物理分册,作者,魏凤文)。其实无论是“科里奥里力”还是“引力异常之谜”均从客观上进一步说明了自然界确实还存在一种与质点运动有关的力—动态力,动态力不是一种特殊情况下的力,而是普遍存在的一种力。

三、动量场与引力场的关系

由上面的讨论知,动量场与引力场是不同的,动量场的场源是质点的动量,而引力场的场源是质点的质量或能量,所以二者有着根本的区别,但是动量场与引力场并非是相互孤立的,而是有着密切的联系。由闵科夫斯基的四维动量知,质点的动量和能量是一个统一体,统一于四维动量矢量,所以与之对应的动量场与引力场也应是一个统一体,像电场与磁场统一于电磁场一样,动量场与引力场统一于引力—动量场,简称引动场,引动场的源是质点的四维动量,即能量—动量的统一体,而引力场与动量场只是引动场的两个不同方面,且变化的引力场与变化的动量场会相互激发产生引力—动量场波,简称引动波,引动波以光速在空间传播。

引动波与目前所谓的引力波不同,引动波是引力场与动量场相互激发而产生的波,而引力波只是引力场自激发产生的波,所以,二者有着本质的区别。

四、结论

综上所述,自然界还存在一种与质点运动有关的新的场——动量场及新的力—动量力。

动量场为:

动量力与动量场的提出具有极其重要的意义:

(1)动量力的提出, 使质点间存在的力与电荷间存在的力完全对应又对称,引力对应电力、动量力对应磁力,这就打破了长期以来只有牛顿万有引力对应于电力和磁力这种一对二的局面,并且像电力与磁力是一个统一体,统一于电磁力一样,引力与动量力也是一个统一体,统一于引力—动量力,简称引动力。所以在不考虑动量力存在的前提下,只将引力与包括电力和磁力在内的电磁力的统一是不可能的。

(2)动量力的提出使长期以来困扰人们的牛顿万有引力定律的超距作用和非洛仑兹协变性问题将得以解决,使牛顿万有引力定律有了新的意义。

(3)动量场的提出打破了长期以来只有引力场对应于电场和磁场这种一对二的局面,引力场对应电场,动量场对应于磁场,且引力场与动量场是一个统一体,统一于引动场。所以在不考虑动量场存在的前提下,只将引力场与包括电场和磁场在内的电磁场的统一是不可能的,也是难以实现的。

(4)动量场与引力场的统一, 指出了引力—动量场波(简称引动波)的存在性,从而对引力波提出了质疑。人们知道,变化的电场与变化的磁场相互激发产生电磁波,同样,变化的引力场与变化的动量场相互激发产生引动波。而目前所谓的引力波是指引力场自激发产生的波,所以,引动波与引力波有着本质的区别。从电磁波的产生来看,似乎变化的引力场与变化的动量场相互激发产生的引动波更具体、更客观些,而只由引力场的自激发产生的引力波似乎不尽人意,因为至今人们还未发现只由电场自激发产生的电场波。所以,实验物理学家不妨用动态仪器来探寻一下引动波的存在或许会有意想不到的惊人的收获。

(5)动量场与引力场的统一, 使目前引力场难以量子化的问题将得以解决。

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