陳獻(xiàn)友

云南昭通 657313

萬有引力是怎樣產(chǎn)生的呢？我們的思維是微觀物質(zhì)的正負(fù)電荷只要中和就不會對外產(chǎn)生力。但從分子力，摩擦帶電，原子得電子或失電子成為離子，都可以可以證明中和后的電荷仍對外產(chǎn)生力。當(dāng)按由電荷產(chǎn)生萬有引力對微觀和宏觀物質(zhì)進(jìn)行畫圖分析，分析結(jié)果與現(xiàn)象相符。還有當(dāng)扭秤的大球旋轉(zhuǎn)起來后光標(biāo)會發(fā)生變化（這里要注意大球旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流對小球的影響）。所以可以證明萬有引力是由電荷產(chǎn)生的，也就是說任意一個夸克對宇宙中的每一個夸克和每一個電子都產(chǎn)生同性排斥和異性吸引的力。雖然這些力隨著距離的增大小到可以忽略，但眾多力之和又變得很大很大。那么從微觀到整個宇宙的組成是：夸克組成中子或質(zhì)子，質(zhì)子和中子組成原子核，原子核和電子組成原子，原子組成分子或物質(zhì)，分子組成物質(zhì)，物質(zhì)組成物體，物體組成星球，星球組成星系，星系組成星系團(tuán)，星系團(tuán)組成宇宙。從摩擦帶電物體能吸引輕小物體的實驗和黑洞的形成，我們提出另一種力，就是維持平衡力，維持平衡力公式：F=MK/R^n,根據(jù)公式我們可以大約計算出黑洞產(chǎn)生的引力。

牛頓曾說過：“我沒能力從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)這些重力的原因?！边@些年從許多科學(xué)家的成果，現(xiàn)象和實驗中找到了產(chǎn)生這些力的原因。它的發(fā)現(xiàn)解決了宇宙中很多未解之謎，對人類探索宇宙提供了方向。

我們先來做這樣一個實驗，卡文迪許的扭秤實驗。把扭秤作一些改變，讓扭秤的兩個大球可以以不同的速度旋轉(zhuǎn)。由于大球旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生氣流，所以必須把大球與扭秤隔離開來，讓大球旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的氣流不影響小球。要么直接把扭秤放到真空的房間里進(jìn)行實驗。先讓大球靜止，看清反射到刻度上的光標(biāo)的位置，再讓大球以不同的速度旋轉(zhuǎn)起來，用放大鏡或顯微鏡觀察光標(biāo)在刻度上有什么變化。由于實驗器材不夠完善，很多現(xiàn)象不敢確定，但可以肯定的是當(dāng)大球旋轉(zhuǎn)起來光標(biāo)在刻度上會發(fā)生細(xì)微的變化。我們再來作一個對比，用現(xiàn)在我們已知的數(shù)據(jù)計算出星球之間的萬有引力，離心力。結(jié)果離心力總大于萬有引力。這與實際發(fā)生了偏差，實際應(yīng)該萬有引力大于或等于離心力。因為被束縛的星球會受到其他星球的吸引，產(chǎn)生的大多數(shù)引力的方向與離心力方向相同。為什么萬有引力總小于離心力？又為什么扭秤的大球旋轉(zhuǎn)起來刻度上的光標(biāo)會有變化？我們就帶著這兩個問題來分析萬有引力究竟是怎樣產(chǎn)生的？

微觀物質(zhì)，科學(xué)家們提出了以光子，膠子為媒介來傳遞力的。根據(jù)我們現(xiàn)在對宇宙的掌握有三點是可以肯定的：第一，萬有引力確確實實存在；第二，萬有引力不是平空產(chǎn)生的，它一定源于微觀粒子間產(chǎn)生的力；第三，萬有引力決不是以任何媒介子來傳遞的力（因為微觀粒子中有再多的媒介子來源，也滿足不了浩瀚的宇宙，也就形不成萬有引力）。不管光子,膠子會不會傳遞力，我們先不考慮。那萬有引力究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？我們還是從微觀粒子中來找答案。以夸克為單位，夸克具有分?jǐn)?shù)電荷，是電子電量2/3 或-1/3，自旋為1/2 或-1/2。質(zhì)子由兩個上夸克和一個下夸克組成。中子由兩個下夸克和一個上夸克組成。質(zhì)子帶正電荷，中子顯中性不帶電，質(zhì)子與中子組成原子核。質(zhì)子與中子之間的作用力是怎樣產(chǎn)生的呢？我們假設(shè)中子中的上，下夸克的正，負(fù)分?jǐn)?shù)電荷雖然中和了，但正，負(fù)分?jǐn)?shù)電荷本身并未消失，對外仍然產(chǎn)生同性排斥和異性吸引的力，才使中子和質(zhì)子組合在一起成為原子核。我們繼續(xù)分析，原子核帶正電荷，核外電子帶等量負(fù)電荷，原子核與電子組成原子。但電子并沒有和原子核緊貼在一起，而是在一定距離外繞原子核高速旋轉(zhuǎn)。難道上，下夸克，電子的正，負(fù)電荷雖然中和了，但正，負(fù)電荷本身并未消失，仍對外產(chǎn)生同性排斥和異性吸引的力，才使電子不能靠近原子核，而是在一定距離外繞原子核高速旋轉(zhuǎn)。

是不是這樣呢？我們擴大原子的比例畫出電子與上，下夸克的受力圖來進(jìn)行分析。按以上的假設(shè)，觀察圖可以知道，電子在繞原子核旋轉(zhuǎn)的過程中，大多數(shù)的上，下夸克與電子產(chǎn)生的排斥力，吸引力都是合力。在電子正對上夸克或下夸克時，電子與該夸克就變成了正對著受力了。這與電子不按軌道旋轉(zhuǎn)相符。當(dāng)電子正對上夸克時，由于吸引力增大了，電子會靠原子核近一點。當(dāng)電子正對下夸克時，由于排斥力增大了，電子會離原子核遠(yuǎn)一點。既然大多數(shù)的力都是合力，合力就與合力的角度，力的大小有關(guān)。根據(jù)同性相互排斥，異性相互吸引，夸克之間會產(chǎn)生排斥力和吸引力。由于中子可以轉(zhuǎn)換為質(zhì)子，說明上，下夸克并不是緊貼在一起的，也就是說吸引力并不大于排斥力，而是上，下夸克保持一定距離，沒有外力的情況下吸引力等于排斥力。所以相鄰兩個同性夸克之間，電荷大的，相距的距離要大。雖然不能測出相距的實際距離，但只要取一個比例，找出規(guī)律就可以了。這里就按電荷，上夸克之間的距離是下夸克之間距離的兩倍。這樣電子在同一距離時，上夸克與電子產(chǎn)生的吸引力合力的角度要大于下夸克與電子產(chǎn)生的排斥力合力的角度。經(jīng)過電子在不同距離時，測得產(chǎn)生吸引力的合力，產(chǎn)生排斥力的合力統(tǒng)計得出，電子越靠近原子核，產(chǎn)生排斥力的合力越大于產(chǎn)生吸引力的合力。這時電子與原子核表現(xiàn)為排斥，這個力是排斥力的合力與吸引力的合力相互消后的力。為了方便敘述，我們把兩物體表現(xiàn)為排斥的力叫斥力。電子在一定距離時，吸引力的合力等于排斥力的合力。隨著電子與原子核距離的不斷增大，吸引力的合力越來越大于排斥力的合力。這時電子與原子核表現(xiàn)為吸引，這個力是吸引力的合力與排斥力的合力相互抵消后的力。為了方便敘述，我們把兩物體表現(xiàn)為吸引的力叫引力。當(dāng)電子與原子核之間的距離不斷增大時，產(chǎn)生的吸引力，排斥力都會不斷減小，所以當(dāng)引力到了最大值后，又會隨著距離的不斷增大 而逐漸減小。由于電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生離心力，所以電子與原子核始終保持相互吸引。根據(jù)以上對上，下夸克與電子的受力分析可以知道，原子核束縛電子的能力與電荷的多少，原子核的體積的大小，距離的大小有關(guān)。

以原子為單位，來分析物質(zhì)間產(chǎn)生的力。畫出原子的受力圖，仔細(xì)觀察可以知道，要使原子之間受力達(dá)到力的平衡，只有兩種受力形式：一種是呈呂字形受力。也就是施力原子正對著受力原子（這里的施力原子同時也是受力原子，它們的受力是相互的，這樣敘述只是為了好理解）；另一種是呈品字形受力，也就是受力原子在施力原子之間的正上方?，F(xiàn)實中原子的受力是很復(fù)雜的，但大多數(shù)的原子受力是這樣的，最終才會達(dá)到力的平衡。

近距離時，我們可以從顯微鏡中知道大多數(shù)的原子是成品字形受力的。擴大原子的比例畫出圖來進(jìn)行測量。當(dāng)原子之間呈品字形受力時，產(chǎn)生的作用力大多都是吸引力，排斥力的合力相互抵消后的力。根據(jù)不同距離測得它們合力角度的變化是。以三個原子核組成的角度來對比，頂點是受力原子。大于90度時，吸引力合力的平均角度要大于排斥力合力的平均角度。小于90 度時，是排斥力合力的平均角度大于吸引力合力的平均角度。也就是說近距離時原子之間相互排斥，遠(yuǎn)距離時相互吸引。這與分子力相符。

當(dāng)原子之間呈呂字形受力時，正對著的原子，排斥力大多數(shù)變成了垂直受力，這時排斥力可能大于吸引力。從已知的現(xiàn)象還看不出來，因為就算產(chǎn)生斥力，產(chǎn)生斥力的距離還有大小都與引力不同。畫圖測量也很復(fù)雜，誤差很大，只有等將來有實驗或現(xiàn)象可以證明才敢下結(jié)論。但可以肯定的是，當(dāng)大多數(shù)的原子由品字形受力轉(zhuǎn)變?yōu)閰巫中问芰r，有一段距離就算排斥力不大于吸引力，引力也會減小。也就是說一個物體運動時，它受到的引力會減小。那么飛機，滑翔傘的助跑不僅增加了下面的氣流，而且可以減小地球?qū)λ囊?。有人要問為什么運動的物體受到的引力不均勻，物體和地球還能保持同步運動呢？我們都知道地球表面的引力是非常大的，在離我們那么遙遠(yuǎn)的衛(wèi)星都能保持與地球同步運動。不管物體怎么運動，受到地球的引力怎么變化，近距離時慣性會使物體與地球同步運動。

根據(jù)以上分析，結(jié)合第二段的兩個問題，我們可以肯定萬有引力是由電荷產(chǎn)生的，也就是說任意一個夸克對宇宙中的每一個夸克和電子產(chǎn)生同性排斥和異性吸引的力，隨著距離的不斷增大，這些力會越來越小，小到可以忽略，但眾多力之和又會變得很大很大，也就是萬有引力。隨著科學(xué)的不斷進(jìn)步，我們可能還會發(fā)現(xiàn)比夸克更小的粒子，總之，萬有引力就是由不可再分離的帶電粒子產(chǎn)生的。這里要注意的是扭秤的光標(biāo)在刻度上有變化，也就是說靜止時測得的萬有引力常數(shù)有誤差，但這么多年的運用可以證明,也就是說在地球上，靜止?fàn)顟B(tài)下測得的萬有引力常數(shù)與運動中測得的平均值很接近。

原子之間產(chǎn)生的力由相互排斥到排斥力等于吸引力，再增大原子之間的距離，引力越來越大，當(dāng)?shù)竭_(dá)引力的最大值后，又會隨著距離的增大而 逐漸減小。星球，星系之間產(chǎn)生的力又是怎樣的呢？這里隨著距離的變化有兩個變量，第一由于距離不斷增大，排斥力，吸引力都在不斷減??；第二原子之間引力最大值時形成的夾角，與星球，星系之間的大多數(shù)原子產(chǎn)生的引力最大值時形成的夾角相同。所以這里我們把星球，星系產(chǎn)生的引力分為自身引力和束縛引力。自身引力就是能把物體吸引來與自身成為一體的引力。束縛引力就是束縛其他星球圍繞自身旋轉(zhuǎn)的引力。自身引力必備的條件是與中心天體同步運動。也就是說地球的自身引力在地球同步衛(wèi)星以內(nèi)的距離，以外就是束縛引力了。自身引力隨著距離的不斷增大越來越小，不太受原子之間角度的變化控制。束縛引力的大小同時受原子之間角度的變化和受距離的增大排斥力，吸引力都在減小所控制。也就是說星球，星系的體積越大，產(chǎn)生引力最大值的距離也會越大。

自身引力就不用多說了，大家日常生活中就感受到了。那束縛引力是不是這樣的呢？以太陽系為例，大體按行星的質(zhì)量，體積作比較，這里要注意的是，行星的衛(wèi)星與行星是一個整體。依次是水星0.4 天文單位，0.055 地球質(zhì)量。金星，0.7 天文單位，0.86 地球質(zhì)量。地球，1 天文單位，衛(wèi)星是月亮?；鹦?，1.5 天文單位，0.17 地球質(zhì)量，衛(wèi)星2 個。木星，5.2 天文單位，318 倍地球質(zhì)量。土星，9.5 天文單位，98 倍地球質(zhì)量。天王星，19.6 天文單位，14 倍地球質(zhì)量，衛(wèi)星17 個。海王星。30 天文單位，17 倍地球質(zhì)量，衛(wèi)星9 個。也就是說星球束縛行星也是由小到大再到小。因為引力隨著距離的變化由兩個變量控制，這樣行星的軌道是一條很寬的橢圓軌道，加上兩者不同步運動，引力會不斷來回變化，這樣會不斷調(diào)整行星的位置，所以是相當(dāng)穩(wěn)定的。星球，星系能束縛其他物體，星球，星系都離不開星球，星系的自轉(zhuǎn)。夸克有自旋，形象地說，單個原子就像一個轉(zhuǎn)呼啦圈的美女，而物體，星球，星系就像眾多人在彈簧上蹦迪一樣，運動的方向總向著力大的方向。物體，星球，星系自轉(zhuǎn)的方向也總向著大部分原子運動的方向。被束縛的物體，星球，星系在什么距離會有自己的自轉(zhuǎn)呢？我們都知道近距離時，被束縛的物體是同中心星球一起自轉(zhuǎn)的。應(yīng)該說在自身引力以內(nèi)，也就是和中心星球同步運動的距離，是不會有自己的自轉(zhuǎn)。也就是說這個距離它們都還在同一個彈簧上蹦迪，還是一個整體。束縛引力，物體，星球，星系就有了自己的自轉(zhuǎn)，但自轉(zhuǎn)的速度也受中心星球引力的控制，離中心星球越遠(yuǎn)自轉(zhuǎn)速度越快。

微觀到整個宇宙的組成是：夸克組成中子或質(zhì)子，質(zhì)子和中子組成原子核，原子核和電子組成原子，原子組成分子或物質(zhì)，分子組成物質(zhì)，物質(zhì)組成物體，物體組成星球，星球組成星系，星系組成星系團(tuán)，星系團(tuán)組成宇宙。所以微觀的受力與宏觀的受力原理大體相同。黑洞可能是人類非常關(guān)注的。我們都知道恒星自身發(fā)生裂變，聚變會使自身質(zhì)量越來越小，但該恒星束縛的行星對這個位置需要的束縛引力不會變。我們可以做這樣一個實驗來說明，用多塊磁鐵圍成一個圓，把磁鐵固定，磁鐵的一級對著圓心，在圓心的直線上的一定距離放一塊鐵會產(chǎn)生一個向圓心的引力，這就與黑洞形成的原理一樣。還有這顆恒星所在的星系可能被更大的星系束縛，這個更大的星系對這個位置產(chǎn)生的束縛引力也會很大，就像微觀得到電子的原理一樣會產(chǎn)生引力。當(dāng)恒星質(zhì)量變小了，引力達(dá)不到平衡，這個位置就會產(chǎn)生很大很大的引力成為黑洞。為什么會產(chǎn)生這樣的引力呢？我們來做一個熟悉的實驗，摩擦帶電物體能吸引輕小物體的實驗。我們都知道不管是交流電還是直流電，導(dǎo)體帶電都是電子或離子的移動而帶電的，帶電物體內(nèi)部組成并沒有力的不平衡，所以就算達(dá)到幾百伏的電壓也不能吸引輕小物體，也就是說摩擦帶電的物體吸引輕小物體不是因為帶電吸引輕小物體，而是因為某個范圍的組成達(dá)不到力的平衡而產(chǎn)生的引力。我們把這個力叫作維持平衡力，如果物體組成達(dá)到了平衡產(chǎn)生的就是萬有引力。維持平衡力與失去或得到的電荷成正比，與產(chǎn)生維持平衡力到失去或得到電荷的距離成反比。如果用字母F 表示維持平衡力，把失去或得到的電荷轉(zhuǎn)換成質(zhì)量，用M 表示，把產(chǎn)生維持平衡力到失去或得到電荷的距離用R表示，常數(shù)用K 表示。那么，F(xiàn)=MK/R^n。同樣我們可以用扭秤來測量產(chǎn)生的維持平衡力，只要在兩個距離測得維持平衡力，列出兩個等式就可以解出未知數(shù)K 和n。這里要測得失去或得到的質(zhì)量M 很困難，誤差也很大。我相信有大家的共同努力，在不久的將來我們可以大約計算出黑洞產(chǎn)生的引力。還有天空看到漂亮的流星雨，根據(jù)彗星的運行軌道可以斷定它不只受到一個星系對它的束縛。也就相當(dāng)于微觀的共用電子對，所以彗星容易被撕裂，最終消亡，但不久又會有新的彗星出現(xiàn)來達(dá)到力的平衡。

結(jié)合前面的分析可以推斷出：宇宙的組成形式可能由兩 種之中的其中一種形式組成，一種可能是宇宙是一個龐大的星系團(tuán)，所有的星系，星系團(tuán)都圍繞宇宙中心旋轉(zhuǎn)；另一種可能是星系團(tuán)到了足夠大時，相互都不能束縛對方，就像原子，分子之間的狀態(tài)一樣。但我個人認(rèn)為第二種可能性要大些，等人類真正進(jìn)入太空就知道了。總的來說，宇宙的空間是無限的，而物質(zhì)是有限的。物質(zhì)是否無限只與單位的大小有關(guān)，如果以微觀為單位，那么一小塊物體就已經(jīng)是無限了。我們可以擴大單位，用列舉法，列舉出宇宙中所有的物質(zhì)，所有物質(zhì)都列舉出來了，那所有物質(zhì)以外就只有空間了。

[1]李樹成主編.分子力.湖南教育出版社，2012.

[2]李樹成主編.摩擦起電.湖南教育出版社，2012.

[3]李樹成主編.扭秤實驗.湖南教育出版社，2012.

[4]楊小明主編.離子.湖南教育出版社，2012.

[5]黑洞.世界圖書出版公司出版（宇宙的奧秘）中的（黑洞之迷），2009-11-1.