Physics 版 (精华区)

发信人: zjliu (秋天的萝卜), 信区: Physics
标  题: 引力常数之谜
发信站: 哈工大紫丁香 (Fri May 16 19:21:08 2003) , 转信

引力常数之谜

张自然

牛顿所发现的万有引力定律，在基础物理理论的重要地位，以及在现代科技中使用
的广泛，不用笔者多讲。然而，我们在继承并使用万有引力定律时，可曾考虑过这
样一个问题：其中的万有引力常数，究竟是自然界生而就有的？还是前人认识上的
一个错误？笔者经过深入的分析研究，找到的答案是肯定后者！
我们可以首先选择一个物体，把它作为惯性质量的标准器，并用字母A来表述，用
字母组合M A表示它所具有的惯性质量，用Q A表示它所具有的引力质量。那么，如
果我们将该标准量器所具有的引力质量的量值归定为1kg（千克），根据牛顿第三
定律可知，当该物体以1m/s2（米/秒秒）的加速度运动时，其所受到的外作用力，
应为1n（牛顿）。
很好！如果我们继续用该物体在地球表面上作重力实验，用MO表示地球的惯性质量
，用QO表示地球的引力质量，用RO表示地球的半径，并设所有物体的惯性质量与引
力质量的量值比为常数。那么，通过实验，我们可测得该标准量器受到的地球引力
约为9.8 n（牛顿=千克·米/秒秒）。
至此，我们面临这样一个问题：两物体间的万有引力作用的强弱，决定于两者的引
力量质和彼此间的距离？还是决定于两者的引力量质量、彼此间的距离和万有引力
常量？笔者的选择是肯定前一答案，因为我想象不出有谁能在自然的引力作用中放
入一个常数，更想象不出这种作法有什么自然意义。如果读者也这么认为，那么，
我们可共同将旧有的万有引力定律修正为：
F = Q 1 Q 2／R 2 。
具体到上面的实验，若用F A表示A物体所受的地球引力，相应有：
F A = Q A Q O／R O 2 。
考虑到前面已经设定所有物体的引力质量与惯性质量的量值比为常数，标准量器与
地球的惯性质量比等于两者引力质量比，又可将上式化成如下形式：
F A = K O Q A2 ／R O2 。
其中K O为地球与A物体两者引力质量的比值，其与地球的惯性质量的量值相等。将
FA= 9.8 n、K O= 5.98×10 24、R O=6.4×10 6 等有关数值代入，可解得Q A的量
值为：
Q A = [ F A R O 2 ／K O ] 1／2
≈ 8.193×10 - 6 。
也就是说：惯性质量为1kg的物体，其所具有的引力质量的量值不为1，而是等于
8.193×10 - 6 ；万有引力常数的真正物理背景，是自然物体引力质量与惯性质量
数值比常数（这里简称引惯定比常数）。由此又可进一步推知：前人由于错误地设
定惯性质量与引力质量的量值相等，所以在埋没引惯定比常数的存在的同时，弄出
了一个莫明其妙的万有引力常数来。
看到这儿，可能有人要问：你把万有引力常数分解成引惯成定比常数，并用它强行
区分引力质量与惯性质量的量值，这一作法有什么实际意义呢？
其实，引力质量与惯性质量的区别，不仅仅只在两者的量值的不同，更主要的是两
者所表现的物理实在的级别不同，就象几何学中的线和面一样。从牛顿第三定律，
入一个常数，更想象不出这种作法有什么自然意义。如果读者也这么认为，那么，
我们可共同将旧有的万有引力定律修正为：
F = Q 1 Q 2／R 2 。
具体到上面的实验，若用F A表示A物体所受的地球引力，相应有：
F A = Q A Q O／R O 2 。
考虑到前面已经设定所有物体的引力质量与惯性质量的量值比为常数，标准量器与
地球的惯性质量比等于两者引力质量比，又可将上式化成如下形式：
F A = K O Q A2 ／R O2 。
其中K O为地球与A物体两者引力质量的比值，其与地球的惯性质量的量值相等。将
FA= 9.8 n、K O= 5.98×10 24、R O=6.4×10 6 等有关数值代入，可解得Q A的量
值为：
Q A = [ F A R O 2 ／K O ] 1／2
≈ 8.193×10 - 6 。
也就是说：惯性质量为1kg的物体，其所具有的引力质量的量值不为1，而是等于
8.193×10 - 6 ；万有引力常数的真正物理背景，是自然物体引力质量与惯性质量
数值比常数（这里简称引惯定比常数）。由此又可进一步推知：前人由于错误地设
定惯性质量与引力质量的量值相等，所以在埋没引惯定比常数的存在的同时，弄出
了一个莫明其妙的万有引力常数来。
看到这儿，可能有人要问：你把万有引力常数分解成引惯成定比常数，并用它强行
区分引力质量与惯性质量的量值，这一作法有什么实际意义呢？
其实，引力质量与惯性质量的区别，不仅仅只在两者的量值的不同，更主要的是两
者所表现的物理实在的级别不同，就象几何学中的线和面一样。从牛顿第三定律，
以及万有引力定律所表现的引力生成机制可以明显看出，在以力（F）为衡量基准
的情况下，两方面的引力质在一定程度上，等效于单方面的惯性质。明确讲，在物
理实在的等级系列中，引力质所处的等级低于惯性质。
引力作用质、电作用质、磁作用质和惯性作用质，分别属于自然衍进过程的不同层
次，是不同层次的物理实在。象几何体中含有几何面、几何面含有几何线一样，高
级别的物理实在，含有低级别的物理实在，正因如此，引力作用质和惯性作用质可
以同存于一体，可以同体而不同质，不同量。
设定引力质量与惯性质量等值，弄出万有引力常数是一个错误；赋予万有引力常数
具体的物理量纲，是一个更大的错误。因为它把不同级别的物理实在，放到了同一
级别，堵死了深入追究各种物理质生成机制的道路！


2001年10月18日



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