理论创新——对牛顿力学的再思考

理论创新——对牛顿力学的再思考

陈中祥

陈中祥（清华大学深圳研究生院文理学部，深圳518055）

摘要：自从有了牛顿力学体系，近代工业文明才开始，如此重要的牛顿力学体系，一直到了爱因斯坦的相对论出现才实现更进一步的飞跃，这时又该思考些什么呢，在地球表面的物体为什么会受到引力的作用，在引力作用下的物体为什么会有速度，时间可以改变一切，时间也可以产生一切，研究引力的本质要从时间着手。

关键词：自然；时间流；引力；时空弯曲

中图分类号：O301文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）10-0147-02

0引言

人类是高等的动物，是具有能动性的，能够能动地适应自然，改造自然。人类只不过是大自然的一个元素，大自然千变万化，无奇不有，这是大自然作为一个整体，它的运行方式，大自然不会因为人类的出现与否而停止运动，但是当人类出现时，大自然的运行方式才慢慢被揭示出来，这是人类和大自然的一种交流，其实科学理论也不过是大自然运行方式的一种表述，当这种表述与大自然运行相符合时，就会认为这个理论是正确的，当这种表述与大自然的运行不相符合时，就会认为这个理论是错误的，所以实践才是检验真理的唯一标准，而科学理论也就是在试错中前进的。

1科学理论是对大自然运行方式的表述

1.1人类的意识高于大自然的“意识”大自然的运动，就是大自然作为它那一等级的一种适应，一种自然运行，与人类相比，它的意识不够高级，人类具有很高的能动性，而大自然却几乎很少具有能动性，但是有一点可以肯定，大自然肯定具有意识，否则整个自然系统早就崩溃了，人类也不会产生了，大自然只所以现在还基本运行良好，是它那一种低级意识的一种适应，一种调整，大自然不像人类一样，能动性比较强，当外界干预人类的生存时，人类可以及时很好地调整自己以适应外界环境，或者改变外界环境来适应人类，而自然则不同，由于它的能动性特小，当它的运行方式受到干扰时，它不能及时地调整，有时甚至是崩溃，这也就是我们现在的生存环境出现这么多问题的原因，我们人类的不合理利用大自然，造成了大自然运行方式的紊乱，而大自然又不能及时地调整，那么灾难自然而然就降临了。大自然的意识和人类的意识相差太大，所以我们人类能够认识大自然，改造大自然，而大自然不能反过来认识人类，这也是人类特别要注意的，人类对大自然的行为是什么，人类该为自己对大自然的行为付出什么代价。

当然，人类为了生存，为了更好地生存，就不得不与大自然打交道，因为生存本来就是一件残酷的事情，有时可能为了人类自身的利益而打乱了大自然的运行方式，使一些灾难来临，不过幸好人类还是理性的高等动物，这就需要在与大自然打交道时，一定要用理性的头脑去发现大自然的运行方式，然后遵循这个运行方式进行能动性的活动，这样我们就会与大自然和谐相处了。

1.2物质运动方式要经得起实践检验大自然中包含了万事万物，而这些物质运行的方式大多数情况下也不一样，这就给人类在认识大自然时带来了很大的挑战，话又说回来，想认识大自然的运行方式也不是一件容易的事情，认识大自然的运行方式是一件充满智慧和艰辛的事情，所以，回顾历史上的科学家和现在的科学家，他们用自己的智慧和辛勤发现了大自然的运行方式，然后被我们所用，我们是幸福的，但同时我们又是无知的。因为那种发现大自然运行方式的心酸历程我们永远也体会不到，所以说，作为现在的我们，一定要努力学习，开发智慧，启迪思考，努力发现大自然的运行方式，这样才会有所建树，不可一味地享用他人的成果，更不可抱残守缺，墨守陈规，因循守旧，要有新思考，新想法，因为大自然的运行方式太多了，无论谁发现这些运行方式，都只是对大自然运行方式的一种表述，一种接近运行方式的表述，如果对一种运行方式有多个理论，这只能说明这几个理论殊途同归，前提条件这几个理论是经得起实践检验的，所以我们不要对一个理论顶礼膜拜，神圣不可侵犯。

2牛顿引力观和爱因斯坦引力观之比较

2.1牛顿力学体系自然辩证法相关书籍上有这么一段科学史，就是关于牛顿的那部分，牛顿力学不论是在过去还是在现在都是非常辉煌的，牛顿的力学集成了前代人，影响了后代人，很多人都大受裨益，尤其是爱因斯坦，就是爱因斯坦对牛顿力学体系的批判再思考，才有了相对论的诞生。苹果向下落了几千年，只有牛顿能看出来它是在讲述万有引力的故事。牛顿是一个很富有天才性的人物，他洞察万物，著名的牛顿三大定律和万有引力定律，很具有历史性地奠定了经典物理学的基础，牛顿第二定律F=ma在爱因斯坦的相对论没有出现以前，这个公式绝对是神圣不可侵犯的，因为不论在什么方面这个公式得出的结果总是与现实相符和，谁也没有想到物体的质量是可变的，与物体的运动的速度有关，但是爱因斯坦的相对论出现以后，牛顿力学的坚固大厦彻底被动摇了，它不在是神圣不可侵犯的，而是在某种情况下，它直接就是不正确的，爱因斯坦的相对论把它限制了，把它做了一下修改，给出了自己独到的引力观。

2.2爱因斯坦引力观爱因斯坦打破了牛顿的绝对时空观，提出了相对的观点，他把引力引起物体的曲线运动看成是空间弯曲的效果，引力引起空间弯曲，爱因斯坦把惯性系和非惯性系看成是平等的，而不是哪个更优越，爱因斯坦对引力的这种新解是很具有洞察力的，但是唯一不足的是；在三维空间，两点之间距离最短是直线，而在四维空间这种最短则表现为曲线。这是爱因斯坦的观点。

3引力的背后是时间在起作用

3.1引力是时间分布不均匀的结果可以想一下，如果把物体的运动看成是三维空间弯曲的结果，那么为什么物体在做自由曲线运动时速度会增加？既然力没有作用在物体上，为什么？也就是可以提出这样的问题，一个在地球表面高处的物体为什么要往下落？真的是引力的作用吗？往下落的同时物体的速度为什么要增加？这个动能是哪里来的？真的是重力做功吗？这些问题的解答，可以从研究时间入手，时间是一种场，时间是一种流体，时间具有场流二向性，时间流、质量、能量之间有关系，时间流流经物体的速度变慢，能量转化为质量，反之则质量转化为能量，地球表面从低到高时间流的分布是随着高度的变化时间流的速度在变化，变化的方式是时间流对高度的一阶导数是逐渐减小的，物质的能量越高，物质就越不稳定，物质的自由运动趋势就是从能量高的地方运动到能量低的地方，从而进入一种更稳定的状态。对这句话一定要有一个深刻的理解，把物体放在地球表面不同的高度，由于地球表面从低到高时间流的速度是依次加快的，也就说时钟往上升，钟面时间会越走越快，由于时间流的速度不同，所以穿过物体时，物体的固有质量和固有能量的量就会有所不同，把物体放在地球表面不同高度时，物体的固有质量的量就会有所不同，并且越往上，物体的固有质量就会越小，物体的固有能量就会越大，而物体的固有能量又是物体所包含的能量，放在地球周围的物体，其高度相对于地球表面越高能量就越大，而物质的自由运动趋势就是从能量高的地方运动到能量低的地方，从而进入一种稳定状态，而这种运动的趋势表现出来就是牛顿力学体系的力。当我们手托一个物体一定高度时，由于物体有向下运动的趋势，而我们的手又是阻碍这种运动的趋势，所以手会有一种压力感，而这种压力，就是这种运动趋势产生的效果。引力是时间流的分布不均匀而产生的结果，而爱因斯坦的引力观是空间弯曲的结果。

3.2自由落体物体速度为什么会增加？物体往下落速度为什么会增加呢？这个动能是哪来的？继续分析下去，放在地球表面的物体会有往下落的趋势，并且时间流的速度相对于高度的一阶导数越大，这种趋势就越强，那么当松开手时，物体就会顺着这个趋势往下落，但在往下落的同时，由于越往下时间流的速度就会越慢，由时间流、质量、能量之间的关系可知，越往下时间流的速度就会越慢，这时物体的固有能量就要发生转化，这个转化有两个方向，一是向固有质量方面转化，使固有质量增加，二是向外在动能方面转化，使隐能转化为显能，从而外在动能增加，并且越往下落，这种转化的效果就会越多，物体的质量也就会越大，物体的宏观动能也就会越大，物体往下落所表现出来的动能是物体自身固有能量给的，而不是重力做功引起的。而在爱因斯坦的相对论中，对做曲线运动的物体的速度问题，并没有给出根本性的解释，只是用新的观点解释一下物体为什么会做曲线运动，其实在爱因斯坦的新引力观中，本身存在一些矛盾，依照他的说法，物体的曲线是这样形成的，引力作用于空间，空间发生弯曲，使三维空间变成四维空间，在弯曲空间中运动的自由运动物体，其外在表现是曲线。也就是说力没有直接作用于物体，而是直接作用于空间，而物体不过是在弯曲空间中做自由运动而已，既然力没有作用于物体，为什么做曲线运动的物体它的速度会增加呢？这不是很矛盾吗。

4结论

（1）引力是时间流的分布不均匀而产生的结果；

（2）物体只所以有速度是时间流、物体固有质量与物体固有能量三者之间作用的结果。