高中物理教學論文 萬有引力真的失靈了嗎！

1、萬有引力真的失靈了嗎！提要美國科學家質(zhì)疑"萬有引力定律"，中國科學家的反映是"基本定律"不容質(zhì)疑。問題是"引力定律"是否是基本定律？基本定律又是什么涵義？基本定律就一定精確嗎？北京青年報2001年5月18日有一篇名為萬有引力失靈了嗎？的報道（見網(wǎng)站當代物理-物理論文集的"國外新聞"欄目），我看了此報道之后，有感而發(fā)此篇議論。我認為從表面意義上的角度，美國的科學家與中國的科學家的提法都對。實際上美國與中國的科學家都把引力定律當作了"基本定律"，如果不把它當作"基本定律"，美國科

2、學家也就不質(zhì)疑它了；既然是確定的"基本定律"，中國科學家當然認為不容質(zhì)疑了，而要尋找其他的解釋。人的思維有一個缺點，一旦在現(xiàn)象事實方面有與原來理論有沖突（反常）的地方，為了保護原來的理論-也就是被科學哲學稱為"范式或科學研究綱領(lǐng)"，就必然要尋找其它的理由來解釋。問題在于引力定律是不是基本定律，如果不是，那我們?yōu)槭裁窗阉斪骰径蓙磉\用?；径删褪抢碚擉w系的"公理"定律，是思考的出發(fā)點，是邏輯的原始出發(fā)點-原始大前提，不是由其他定律推導出來的定律。而我認為引力定律不是基本定律，理由有二：其一，牛頓力學理論體系的基本定律是其三定律。而

3、其三定律沒有包含"重力"方面的內(nèi)容，作為"重力"方面內(nèi)容的補充，不得不把引力定律當作基本定律來運用了。實際上，引力定律是牛頓三定律的（概念上的）"導出"定律，因為由于自由落體是加速運動，從其第一第二定律為出發(fā)點（牛頓力學理論真正的"范式或科學研究綱領(lǐng)"。一定要注意，牛頓第二定律是其第一定律的數(shù)學表達式。），從而認為自由落體運動的原因也是由于外力造成的，于是，就"發(fā)現(xiàn)"了萬有引力。所以，引力定律不是基本定律。其二，僅從引力定律公式產(chǎn)生的過程角度來看，在牛頓時代以前及同時代，其他許多人已經(jīng)得出了&q

4、uot;太陽系"（僅僅在此范圍）行星公轉(zhuǎn)的向心加速度依距離太陽平方反比分布規(guī)律（真正的經(jīng)驗公式，不是基本定律）。由于牛頓發(fā)現(xiàn)了地面上的重力（重力加速度）與"太陽系"中的衛(wèi)星及行星公轉(zhuǎn)的"向心力"（還是牛頓三定律的"范式"）是同一性質(zhì)（是偉大的發(fā)現(xiàn)），（然而把此同一性質(zhì)當作同一種"力"-錯誤的轉(zhuǎn)化開始了。）再下一步，又依重力大小還與表現(xiàn)重力的物體（地面上的）的質(zhì)量有關(guān)系，同時又把"平方反比律"人為"加"上了質(zhì)量（中心質(zhì)量，實際上是太陽的質(zhì)量。），引力定律產(chǎn)生了。然后，

5、問題又轉(zhuǎn)化了，拋開了"中心質(zhì)量"與地面上的"質(zhì)量"的區(qū)別后，引力開始"萬有"了。于是，在我吃飯的時候，我飯桌上的"燒雞"與我也就有了"引力"（可不是因為我餓了，燒雞對我有吸引力的"力"）。引力定律中的"平方反比律"本來是"宇宙"（太陽系）中的現(xiàn)象范圍，就無形地被人為地擴大到了"一切"的范圍，這是人的思維的錯誤。僅從此角度，就說明了"引力定律"仍是經(jīng)驗公式，不是基本定律。把一定范圍的經(jīng)驗規(guī)律人為地無

6、限擴大，有時可以產(chǎn)生"偉大"的發(fā)現(xiàn)，但是，同時又是風險極大的"發(fā)現(xiàn)"，非常容易造成極大的認識錯誤。這也就是科學哲學家波普爾"證偽主義"能夠可以成立且有"用武"的地方。因為，我們?nèi)说乃季S的歸納（經(jīng)驗）語言（不僅僅是語言，也是認識。）一般都用"所有格"。美國科學家說在宇宙尺度水平上，牛頓的"萬有引力定律"就不再有效，也就是說"萬有引力定律"存在局限性，只在一定條件下成立。實際上是說反了，"萬有引力定律"恰恰是在宇宙尺度（太陽系尺度）上有效。

7、在我們與我們飯桌上的"燒雞"之間，恰恰沒有一點"效"。有效不等于精確，因為"引力定律"是經(jīng)驗公式。引力定律僅在"九大行星"范圍內(nèi)"精確"（也不是絕對的），因為"平方反比律"就是由此得出的。在"冥王星"軌道之外，或在"水星"軌道之內(nèi)，就不一定絕對按平方反比律。所以，"先驅(qū)者11"、"伽利略"以及"尤利西斯"等探測器偏離按照"萬有引力定律"計算的軌道，是很正常的

8、。如果把此"偏離"現(xiàn)象當作另外的什么莫名其妙的"力"在起作用，則是不正常的，這是我們思維的"不正常"。經(jīng)驗公式不一定精確，是不是理論的基本定律就一定精確了？這要從什么角度來看了。基本定律是"人為"規(guī)定的，當然在理論內(nèi)部是精確的了。但是，基本定律如果要運用到實踐中去，一般的來說，必須經(jīng)過"經(jīng)驗命題"這個中間環(huán)節(jié)，才能與現(xiàn)象世界建立"聯(lián)系"，所以，同樣不會是"精確"的。牛頓慣性定律是基本定律，產(chǎn)生它的"經(jīng)驗命題"是"同一質(zhì)量同一初

9、速度的物體阻力大則運動的距離短，阻力小則運動的距離長。"所以，我們把牛頓慣性定律運用到實踐中去，就得通過此"經(jīng)驗命題"來與現(xiàn)象層次建立聯(lián)系。因為我們不可能看到"物體在沒有外力的作用下，永遠地做勻速直線運動"。說一千道一萬，產(chǎn)生這些糾纏不清的問題的根源，還是由于牛頓力學體系本身的缺陷所造成的。在沒有重力場的前提下，牛頓力學體系（牛頓第一第二定律；注：牛頓第三定律是力學體系定律，不受有沒有重力場條件的限制。）才成立。在重力場的前提下，牛頓力學體系不成立。引力是對"重力"本質(zhì)的錯誤認識。愛因斯坦認識到了"重力"

10、的本質(zhì)，但是又在"空間"的方面走了彎路，"就像他的光線在引力場中走彎路一樣"，把物體本身的"慣性與重性"同一的認識，轉(zhuǎn)化為拋開物體的"參考系變換"的問題了。我們必須把沒有重力場空間與有重力場空間作為認識的前提，才可以捋清我們的思維。而有重力場空間的參考系是確定的，因為在重力場的中心都有一個"特殊質(zhì)量（可不是什么引力質(zhì)量）的"天體，這個"天體"就是確定的參考系。如果沒有此前提的認識，我們的思維永遠是在"邏輯循環(huán)"的怪圈中打轉(zhuǎn)。比如：沒有"特殊物體&

11、quot;（整體天體）與一般物體區(qū)別的認識，就會產(chǎn)生引力場是由于其中心"質(zhì)量"，質(zhì)量又是產(chǎn)生引力場的根源，于是，質(zhì)量又是產(chǎn)生"引力"的根源，引力還是"力作用"，而"場"的存在又沒有意義了。目前在此方面的許多爭論與探討的問題，都是毫無意義的，是在引導一些人消耗一生的精力或消耗許許多多人的精力。相對論把人們"相對"得暈頭轉(zhuǎn)向。當我們問一位幼兒園里的兒童，你數(shù)一數(shù)屋子里有多少人時，這個兒童就說有六個，實際上是七個，你就會笑話他，因為他沒有把自己算進去。然而，我們在"相對論"的問題上

12、，是在犯同樣的錯誤。狹義相對論的光速不變（與光源的運動無關(guān)）的假設(shè)本身就是意味著有絕對參考系背景，否則，光速本身又是怎么判定的呢。當你在描述"相對"的時候，你別忘了你自己本身就是參考系，你自己本身就是一個物體。在這方面，可不像判斷那位兒童的錯誤那么簡單了，因為我們每個人在看別人的描述時，自己又不是"旁觀者"了，也身臨其境了。不要為沒有絕對參考系而發(fā)愁，因為我們在客觀世界里總可以找到我們需要的參考系。我們?yōu)槭裁窗?quot;萬有引力定律"當作了基本定律，就是因為牛頓力學體系（三定律）沒有對"重力"有正確的認識，不得不把&quo

13、t;引力定律"硬塞進來充數(shù)，自欺欺人地當作基本定律。我們目前缺乏的正是對牛頓力學與"重力"的統(tǒng)一的認識，否則，今天就沒有那么多的人在書上及在因特網(wǎng)上看到那么多的人在討論"引力與空間"的問題了。牛頓呀牛頓，你有了偉大的發(fā)現(xiàn)，為人類做出了巨大的貢獻，同時你的"引力"又給你身后的多少人帶來了多少的麻煩，到如今已經(jīng)三百年了，為你的"引力"怎樣變?yōu)橹苯幼饔孟牧硕嗌偃说木?，至今還有人在探討"引力的屏蔽"（把引力當作獨立存在的"東西"了）問題，真是罪過。自由落體的下落原因本不

14、是由于外力作用的結(jié)果，也不是力作用的結(jié)果，難道"作用"就一定是"力"嗎！在這個世界上，難道沒有"力"，就沒有自己運動的東西了嗎。脫氧核糖核酸不是自己在復制自己嗎！我們?nèi)祟悓κ澜绲恼J識主要是由于我們是在改造世界的過程中來認識世界的，于是，就把我們?nèi)祟悓κ澜绲淖饔靡部陀^化了，當作了客觀世界的作用了。"力"來源于我們?nèi)祟愔w對世界的作用，于是，就把"肢體"的作用外化了。我們今天的人類已經(jīng)在改變著我們對客觀世界認識的角度，我們已經(jīng)把我們?nèi)祟愖陨懋斪髁丝陀^世界的一分子。那我們在"引力"

15、的問題上為什么還以"自我"為中心呢。當我寫到此處時，我自我感覺良好，因為我經(jīng)過了二三十年的艱苦探索，歷經(jīng)了多少的人間苦難，終于"發(fā)明"出了新的力學"公理化"的三定律。我自我覺得我自己的思維順暢多了。用我的"慣性力學三定律"來教我的上重點高中的孩子（她不喜歡物理），我的孩子也說：按你的定律來理解力學，來解力學習題簡單多了。我（我孩子）在考慮力學習題的時候，就總是用手拿著另一端栓著石頭的彈簧的角度來理解，原來石頭通過彈簧本身作用在我的手上的力都是石頭本身的"慣性力"（包括重力）。我的孩子又說：用你的

16、定律來解力學習題，老師不給分數(shù)怎么辦？我回答道：按我的理解來解習題，再按老師的步驟寫出來，不就得了，因為你已經(jīng)了解了力學教科書知識的缺陷了。世界上的許多事都很怪，中學的學生都能理解的事，研究生就不一定理解。我可理解為什么，因為人類的思維有一個缺陷，年齡越大，學問越高，其思維定勢越不容易改變。教科書中（大學）的"慣性力"往往是在非慣性系（非慣性系與慣性系的提法本身就是一個錯誤，因為還是牛頓力學的"范式"。）中出現(xiàn)的"虛構(gòu)力"，之所以教科書中回避"慣性力"就是物體本身對真正"合外力"的反作用力，是因

17、為"就合"造成自由落體加速運動的外力重力（引力）沒有反作用力的事實（是失重狀態(tài)，這恰恰就是不應該把重力當作"牛頓"外力的癥結(jié)所在）。問題就在于自由落體的加速運動原因不是由于外力。如果讀者感興趣，我將在下一篇文章中，專門就怎樣用我的"慣性力學三定律"來解中學及大學的"動力學"習題方面說一說。大中學生都覺得物理學中的力學部分最難，尤其是動力學的部分。究其原因不是學生的腦子笨，而是由于其"知識"的本身就有問題。不知者不怪，如果已經(jīng)知道了其"知識"的缺陷，還要用有缺陷的知識去教學生，

18、那可是真的"誤人子弟"了（浪費別人的精力等于浪費別人的生命）。當我有一次看"智力快車"電視欄目的時候，主持人在問一位中學生：空間實驗室中的人處于失重狀態(tài)，是沒有引力正在作用？此中學生回答"是"，結(jié)果被認為是錯誤的回答，沒有給分。我看到此，我真為該學生鳴不平。如此僵化的"知識"！知識的僵化！怎么提高"智力"，重要的是讓我們的學生怎樣去思考，而不是知道多少。知識的發(fā)展是"淘汰制"，不是"積累制"，否則一千年后的研究生畢業(yè)的年齡該是一百歲了。今天的"知

19、識大爆炸了"，這說明了什么？是進步還是后退？今天的"知識"該"凝縮"了。大學生畢業(yè)的年齡應該是身體發(fā)育成熟的年齡（應該是中學畢業(yè)的年齡）。（說多了，有點離題了。好在是在因特網(wǎng)上發(fā)表我的意見。）有的人說我在文章中說大話，意思是說我不謙虛。我實在是納悶，有不少人在其"著作"的前言或結(jié)尾中，總是有這樣的"套話"-我寫的不一定對。"不一定對"你還寫出它干嘛，還發(fā)表它干嘛，等你研究"對"了，再發(fā)表得了。我在此"場合"無法"謙虛"。我在我的上一篇文章中就夠"虛偽"