關於牛頓第一定律和慣性（廣義慣性使牛頓力學進化）

2023-05-18 10:26:56

愛因斯坦獨具慧眼，從司空見慣的現象中及自由落體運動與質量因素無關的經驗事實，總結出了等效原理，且明確與準確地說：物體的同一性質按照不同的處境或表現為"慣性"，或表現為"重性"（[3]第55頁）。這個同一性就是廣義慣性，這個處境就是空間。牛頓第二定律實質是其第一定律涵義的數學表達式。所以，廣義慣性的發現，其革命意義是指動搖了牛頓第一定律的核心地位。廣義慣性包含了牛頓慣性，所以，又是其進化。同時，也說明了需要建立一個取代牛二律的進化性質的核心命題系統的新力學理論。

廣義慣性又引出了兩種空間及其區別的新問題。這個新問題困擾了愛因斯坦的一生，走了一大圈"彎"路後，在他晚年時，才看到了解決這個問題的曙光--物體具有空間的廣延性（[3]第十五版說明），由此"廣延性"再往前走一步，就是[2]文說的ρ空間及其區別的標誌是其梯度值的有否。這說明還需要一個新的涉及空間的基本概念及與其相對應的原來等效原理所沒有涉及到的新的經驗事實：物體質量部分的壓強梯度現象（註：在固態的具體物體內部，此"壓強梯度"表現為"脅強"），也就是愛因斯坦的物體的空間廣延性的具體體現。同時也引出了物體的非剛性及其具有內部空間結構的抽象性質（[4]第六章）。於是，"萬事俱備"，只欠建立一個新的核心命題系統了。可以說，慣三律就是這個系統。廣義慣性是由於把"重性"也歸於同牛頓慣性一樣的物體屬性，所以，其革命意義也主要體現在"重力"方面。"引力"是對重力本質的錯誤認識。廣義慣性與場概念把原來引力中的兩個平權的物體分離開來：一個是僅表現廣義慣性的一般（非整體）物體；另一個是具有產生重力場的特殊性的中心物體。一般物體與中心物體之間已經沒有"力"的關係了。但通過重力場（原來引力場與自轉慣性離心力合成的重力場涵義需要改變）有"能"的關係（見此文的"ρ空間與能"一節）。到此為止，廣義慣性已經完成了其邏輯任務，即取消了引力及導出了中心物體的特殊性（當然也具有廣義慣性的一般性）。這個特殊性的中心物體就是整體天體。於是，廣義慣性與整體天體就構成了理論的內部邏輯性（也就是"自圓其說"）。廣義慣性取消了慣性質量與引力質量的區別。當然，更沒有質量的第三個屬性--產生引力場。說重力場是特殊的ρ空間，也有其對應的經驗事實，即具有重力場的質量部分的天體，一般都具有密度及壓強（也有溫度及磁場因素）與中心距離近似反比分布（中聚度）的現象。同時，其現象也表明了這個天體（中心物體）的特殊性。中聚度現象已經是整體性的一種體現。

（二）再看牛頓力學

為什麼人們迴避牛頓第二定律中的"力"（外力）的反作用力就是物體的慣性力的道理呢？就是因為把重力也當作外力（引力）時，物體本身沒有反作用力 --慣性力（重力加速度與物體質量的大小無關），這正是牛頓力學理論內部的不能"自圓其說"的地方，這也正是愛因斯坦所注意的地方。為了迴避這矛盾性（無意識的），不得不讓其"外力"擔當"廣義"的力的重任。"力是物體加速運動的原因"這一沒有條件限制的觀念，是牛頓力學最主要的思維定勢。不管是相對的加速運動還是"絕對"的加速運動，人們都在頭腦中馬上反映出來要乘上物體的質量，使力成為其運動的原因。於是，其直接錯誤後果就是把非牛頓慣性系內或重力場內的物體"自由"或有阻力的"不自由"的加速運動，也當作有外力（不包括阻力）正在作用之。之所以把非牛頓慣性系中的外力慣性力叫做虛構力，是說明牛頓力學中還有第二個觀念："力是物體對物體的直接作用"--這是作用方式力，但有的教材除了摩擦力外，把作用方式力幾乎都歸結於彈性力則是錯誤的。又從這第二個觀念來看其外力慣性力時，真的不存在另一個物體來表現之，只得權宜稱為虛構力。當把重力也當作外力時，發現確實有另一個物體（中心物體）與之對應，這可是"真實"的外力了。麻煩又出現了，這個引力是超距作用性質的力，從作用方式力的觀念角度來看時，又難理解了。為了讓引力回復到可理解的直接作用性，又引起了從牛頓時代起至今的許多人去虛構在兩個超距的物體之間飛來飛去的各種"微粒子"，以此物來擔當引力成為直接作用性的重任。引力本來也是虛構力，還要為這虛構的"東西"再虛構一些東西，麻煩可就大了。因為凡是具有質量的物體都具有廣義慣性，也可以說是"萬有"慣性。之所以慣性力學在力學體系中佔有主要及重要的地位，而其他屬性（如彈性與磁性等）力學佔次要地位，且以"慣性力"作為力的物理單位，也是由於其"萬有"的原因。但作為表現廣義慣性力的重力的空間（重力場）及場源物體（整體天體）可不"萬有"。這兩個角度分不開，還會認為重力（引力）"萬有"，這又會回到為什麼會超距作用的難理解的怪圈。廣義慣性使探索"引力作用機制"的研究方向成為毫無意義的方向，是徒勞無功的方向，因為引力本身是由牛二律的局限性而派生出來的虛構的力。

（三）再看廣義相對論

愛因斯坦特有的知識結構（馬赫哲學、狹義相對論、四維時空、光、場及黎曼幾何），決定了他走上了一條充滿荊棘的理論之路。馬赫的功績是看到了牛頓力學體系中有一個缺陷，就是物體的運動狀態依參考系的不同而有所不同，於是，作為判斷牛頓慣性運動的前提也就成為不確定的了（相對性）。不得已，馬赫把現象世界的遠處的恆星當作其絕對參考系了。馬赫的錯誤就是把牛頓慣性定律中的物體的屬性（保持性）與其運動狀態問題混在一起了。愛因斯坦受馬赫哲學的啟發，又發現了等效原理，但同時又繼承了馬赫的錯誤。被誇大為改變人們時空觀念意義的四維時空，只不過是用"運動"（還是光運動）角度來規定空間的一種方法。規定有結構的空間可有各種方法，其各種方法是平權的。用什麼方法來規定空間則取決於理論與實踐的需要。如果去掉了"光速"的彎曲時空還有力學意義的話，與牛頓引力定律正是互為補充的關係本體性的場的描述：一個是以廣義慣性"運動"的角度的描述；一個是以廣義慣性"力"的角度的描述。而牛頓引力勢所包含的空間意義，正是中心結構的ρ非均勻空間（重力場）的經驗性的描述。終究是"描述"，都不能代替核心命題性質的"表述"。沒有明確的命題表述，其描述也就沒有明確的理解前提。慣三律與廣義相對論都以等效原理為其經驗基礎。只不過愛因斯坦又走上了光速的等效原理之路。而光速的等效原理是由"思維"實驗得來的，且唯一能驗證其理論的星光在太陽附近偏轉現象，愛因斯坦在具體計算其偏轉角度時，實際上是"非常謹慎地用惠更斯原理"（[5]第23頁）。而慣三律所依據的" 低速"等效原理，連幼兒園裡的兒童都可以感覺到坐滑梯時的加速度與坐汽車時的汽車加速度的區別，因其身體內有脅強的有否或大小之區別。戰鬥機飛行員已經體驗了低速等效原理的所有內涵。所以，任何脫離與迴避"低速"等效原理的力學理論，肯定是不會成功的理論，因為其現象普遍存在於客觀世界，且與力學密切相關。愛因斯坦之所以對"光"情有獨鍾，也許是無意識的迴避其理論中的一個內在矛盾："產生"引力場的中心質量（中心物體）必須很大，而體現彎曲時空（引力場）作用的物體必須很小且產生與不產生引力場無關緊要，這與引力中的兩個平權的物體涵義是矛盾的。而"光子"正好是最小的物體，也就迴避了這個矛盾。只有"整體天體才產生重力場"的結論，才可以解決這個矛盾。

引力波、黑洞與四種相互作用力的統一的課題，來源於愛因斯坦。引力已經不存在了，當然"引力"波也不存在了；如果重力場有邊界，重力場就與電磁場不同，當然引力"波"也不存在了。如果以光線在重力場中彎曲的角度而導出的"黑洞"，黑洞不存在，因為光線在重力場中彎曲的原理不是由於"引力"；如果是由於"彎曲時空"原理而導出的"黑洞"，黑洞也不存在，因為本來彎曲時空是由光線的彎曲（光子的廣義慣性運動）而規定出來的，反過來又認為光線的彎曲是由彎曲時空所造成的，這是什麼邏輯？如果光線在重力場中有紅移效應，那麼，由此原理而導出的黑洞，黑洞有可能存在。引力都不存在了，也就無所謂四種相互作用力的統一的問題。目前的"大統一理論"僅剩下"引力"沒有被統一進去，也正說明了這個問題。

經歸納的現象）再變為抽象層次的基本概念的過程，是人們最不習慣的過程，總不容易擺脫"具象"。之所以不習慣，其原因之一也是因為人們先有了原來理論的抽象及已經習慣了的思維方式，即使有了"具象"也看不到其抽象意義。而由抽象變為"具象"的過程，那可容易多了，但也往往"具象"出來客觀世界不存在的東西。

從邏輯學角度，基本概念是不能被其它概念來定義的概念，其內涵具有一定的模糊性。ρ空間也是如此，只能用"感覺"到的物體質量部分的壓強梯度現象來說明之，但又不是壓強梯度本身。"真空"是具象空間，真空裡照樣存在"重力場"的ρ梯度值的有否，可用具象的壓強梯度來檢驗之。但不能認為真空是ρ均勻空間。ρ空間與壓強梯度的關係可類比鐵粉末直觀表現磁場結構的關係。擺脫不了具象，不能變為一個基本概念，也是愛因斯坦的"一無所有"的空間怎能分出兩種空間的困惑原因之一，而用"運動"規定出來的彎曲時空又不能區分出是表述了物體的廣義慣性還是表述了場的屬性。特別強調的是：物體內部空間只能指物體質量部分所佔據的空間，也是愛因斯坦晚年醒悟的"物體具有空間廣延性"的涵義；而重力場空間不僅包含質量部分（整體天體）的空間，也包含沒有質量部分的空間。這樣就避免了變為"一無所有"的無邊界的抽象參考系而帶來的"相對"不清的問題。總的說來，ρ空間僅在數學形式上是標量場（其梯度為矢量場），但在物理意義上，則包含了表述廣義慣性、可變為物體內部空間及重力場的本體性場、勢、能、熵與質量部分的壓強梯度等涵義。