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现代生命科学真知探索卷 虚空之探索 (五)

    真空之所谓真空,顾名思义就是真正空无的意思;所以人们一般认为真空就是没有物质更没有物质作用存在的空间,但是随着科学技术的不断发展,科学家们越来越发现真空不是原来人们所理解的那个既没有物质又没有作用的空间,真空里面似乎、好像存在着一种目前还不被人类所知道、所了解的某种东西,具体是什么科学家们无法回答也无法解释,只好以“真空不空!”来诠释这种尴尬局面。

    真空之迷和物理学界这种尴尬局面引起作者极大的兴趣,经过近10年的实验研究后作者最终发现真空里面的确存在着一些不为世人所知道的秘密,原来它就是……

    要知道真空里面究竟存在着那些不为人知的秘密,这些秘密究竟又是些什么?就请阅读以下这篇文章,这篇文章将为你较为详细地论述有关真空的一些显为人知的秘密,同时也将为你揭开蒙在真空之上的层层神秘面纱……

    论真空和以太、暗能量与第五种力!

    论真空和以太、暗能量与第五种力!

    ——关于真空属性和效应的最新发现!

    真空,一个空无一物的空间里各种粒子竟然可以不断的产生和消失,看似虚无却蕴藏着能量的迹象,被现代物理学美誉为能破解物理学里和宇宙中千年谜团的“金钥匙”和“万金油”;以太,它曾经一度辉煌而风靡整个世界并主宰着物理学,后来又被物理学无情的抛弃而从此销声匿迹,但近几年又有反复的迹象,所以被物理学界称之为一个挥之不去的“幽灵”。“第五种力”被物理学界预测为是继引力、电磁力、强力和弱力这四种基本作用力之后在自然界中普遍存在着的又一种还未被发现的基本作用力;“暗能量”,一个不具备物质实体但又具备物质能量的不可见、又不可测量的神秘东西,它在整个宇宙中约占73%以上的份额我们人类却对它一无所知,有人预言“暗能量”就是宇宙的本源、“暗能量”就是产生天体运动、星转斗移的“原始动力”。

    真空以太第五种力暗能量

    张哲大学本科

    陕西西安

    e-mail:yangxzh0000@hotmail.com.

    目前的物理学已经发展到了非常高的程度和规模,其每一次的重大发现和每一个新理论的出台,都将推动和促进社会的进步和发展。从亚里士多德到伽利略、再从牛顿到爱因斯坦,每一个人的出现和每一个理论的生成,都使人们对客观世界的认识观念发生一次革命性的变化,但是伴随着旧问题的解决新问题又接重而来,牛顿作为一代大师虽然解决并统一了他上一个时代所遗留下来的地上的力学现象和天上的力学现象的关系问题,但也为后人遗留下来引力本质问题、惯性本源问题、质量、重量等根源问题、还有天体为何能“悬浮”在虚无的真空中并有序运行而不相互碰撞等问题,再如现代物理学所面对的对称性自发破缺、夸克禁闭、希格斯子、希格斯场的本质等这些悬而未解的谜团。这些谜无时无刻不困绕着后来的每一个物理学家、每一个天文学家、每一个宇宙学家,也给这些科学笼罩上层层阴影而尽失其光彩。

    一、真空,一个非常神奇的领域

    真空,一个看似虚无缥缈、无色无味的空间,天体竟然会在其中“悬浮”而有序运动,根据力学相互原理,如此巨大的天体物质若没有另外一个施力存在它是不会呈现悬浮状态的,那么那个施加力给天体的物质又是谁呢?它们之间又是如何相互作用的、相互影响呢?这些谜至今也无人能够知道,至今也没有人能够解释的清楚而具有条理,真空看似是一个空空如也、无形无体的空间其内部的粒子却不断的涌现和消失,其表象上没有明显的作用存在却有着强烈的波动和振荡,根据物理学力能原理,如果没有能量这个前提条件存在这在物理学上是不可思议的事情?!所以现代物理学量子场论又认为,真空可能是能量的一种基态而并不是指没有物质存在的空间,这就意味着真空不空!真空既然不空,那么真空里面究竟暗藏着什么玄机?既然有能量又为什么至今不被人们所觉察?这就给真空笼罩上一层神秘的面纱?!

    真空,一个即古老又新鲜的话题,它对现代人来说其客观实在性已根本不再陌生但在过去对于其客观实在性人们还长期存在着怀疑和争吵,真空本质是什么人们至今对此一无所知。自17世纪意大利的托利拆利实验以来人们才普遍接受真空的客观实在性,但因其独特的属性使人们一直难于认识其本质,这就给人的头脑中无形的增添了一份神秘的色彩,也因此吸引着众多物理学者的浓厚兴趣。

    真空,按现代物理学量子场的观点来看是量子场的一种特殊状态、是量子场系统的一种基态,真空中的量子场不断的振荡、运动、变化并且相互作用使各种虚粒子不断的产生和消失,甚至还存在着某种粒子束缚的相干凝聚,因此说从某种意义上来看真空很像是一种媒介、媒质。57年诺贝尔奖得主李政道教授也曾提出此观点并且还指出,真空是粒子物理微观世界的一些奇妙现象的本源,并对宏观物质与能量的分布起一定的作用。由于真空无所不在、无时不有,所以李政道教授还认为,微观与宏观是密不可分的,二者是一个密切联系的有机整体。

    真空内部的量子起浮及其强烈的波动和粒子的涌现、消失,无不说明它可能是宇宙中一个永久性的非零能量源。根据爱因斯坦的狭义相对论的要求,真空特性对任何观测者来说都是相同的,所以导致最终真空的压力与其能量密度相对抵消,也就是说,一个给定的真空能量区域,不管其如何膨胀,它总保持同一的能量密度,这相对于气体性质及其能量密度随体积膨胀而减小来说却实已经相当古怪了,因此可以认为真空完全可以被当作一个不变的、清洁的、无污染的能源。此外新墨西哥的密路尼(p.milonni)曾设想可以利用真空神奇的各种效应特征来提供一种能源。在当今世界能源日近枯竭、能源危机频繁发生和环境污染(指空气污染和核污染)严重的今天,真空能源的发现和利用对整个人类来说无不是一种振奋和兴奋之事。

    鉴于以上种种迹象使人不由自主的联想到曾经风靡世界几经起落、几经波折的神秘物质—以太。

    二、“以太”,一个幽灵般的概念

    一个曾使物理学界发生混乱、一个曾使部分物理学家醉生梦死、梦寐以求的东西,它一直伴随并贯穿着物理学的发展史,像幽灵一样缠绕着物理学界并盘旋在物理学上空,使物理学家们难以摆脱它在脑海中所遗留下来的阴影。曾经大起而红极一时万人敬仰、曾经大落而被人遗忘又无人问津。以太是什么?为什么总是挥之不去?又为什么有以太存在的物理学界曾经一片混乱,没有以太的物理学界又举步艰难呢?

    以太,一提起这个名字物理学界无人不知、无人不晓,毫不客气的说,经典物理学说史就相当于一部以太学说史,它伴随物理学几经兴衰,被誉为一个“黑色幽灵”。它历经哲学以太、力学以太、光学以太、电磁学以太等阶段,当时在某些方面获得了很大成功,但同时也遇到了不少阻碍和不小的困难和困惑。

    哲学中的以太起源于希腊,被用来指代青天或最高层大气和大气的上层是宇宙万物的本源万物皆因它而生且靠它相互作用、相互影响。近代宇宙学又用以太指代占据天体空间的一种物质,并且认为以太无形无体、无色无味、看不见摸不着且非常透明所以才不被人所感知,最重要的是由于17世纪的笛卡尔曾赋予它一种力学属性并且可以传递天体间的相互作用故尔被猜想为是一种媒质、媒介。

    光学中的以太,是被作为光波的荷载物而同光的波动学说相联系的,主要被用来解释光为什么能够在虚无的真空中传播这一问题,物理学依据波的传播都应有媒质作为中介这一事实推断光在真空中传播也应有媒质参加作用,故此以太就被用来充当了这一角色,由于以太的应用使物理学中很容易的解释并能解决了光在天体间的真空中是如何传播的问题,所以以太在光的波动学中地位迅速上升。

    电磁学中的以太,是继法拉第和麦可斯韦后产生并确立的,麦可斯韦指出电磁扰动的传播与光的传播的相似性之后写道:“光就是产生电磁现象的以太媒质的横振动”后来由于赫兹证实了电磁波的存在,曾使电磁以太辉煌一时,从此之后人们普遍认为电磁波传播途径也应和光一样需要一种媒质作为中介,所以这位神秘以太又被作为电磁波的传播媒介。

    力学中的以太,主要源于牛顿万有引力理论之后。按牛顿万有引力理论,作为天体都应具有万有引力,但在广阔的、虚无的真空中天体之间的间隔遥远,它们又是怎样相互作用的呢?牛顿首先想到用“超距”作用解释这种现象但后来又自身否定掉了。于是物理学界又有人认为天体之间的相互作用也应该有一种媒质作为中介物,这个中介物自然而然又被以太所充当了。

    所以18世纪末,以太学说达到了鼎盛时期,渗透到物理学各个领域,也成为物理学中各个学科的媒介物,此时的以太也同时达到了其它理论不可能达到的高度。由于以太无论是在解释现实现象还是综合物理各个学科上、或者无论是现实中还是理论上都十分需要和重要,所以就有人欲通过实验来证明以太的客观存在性,后来就是发生在19世纪初的那个著名的迈克尔逊一莫雷实验,实验的最终结果是以失败告终的这个结果使物理学家们大失所望,也就是这个实验结果让以太从此在现代物理学史上销声匿迹了,同时也因为这个实验结果才产生了爱因斯坦的《相对论》,才产生了现代物理学,

    综合以上以太特点再结合现代真空的特征和观点,我们不难发现所谓的以太和所说的真空,在某种程度上有极大的相似之处和相溶的倾向,我们来将它俩作一个简单的比较:

    真空,因空气非常稀薄而显得空空如野,且无色无味、无形无体、透明摸不着、看不到而不被人感知,也不被仪器所测量,更重要的是其充满整个宇宙及天体之间……

    以太,也不可见、非常稀薄、也无色无味、无形无体、透明而不被人感知、因具有弹性而可以伸缩、也充满整个宇宙和天体之间、更重要的是具有力的属性和效应而并被认为是一种能传递、传导天体间的相互作用的一种媒质、媒介……

    比较之余,我们会发现上面除了真空没有力的属性继尔不能作为一种媒质、媒介来传递、传导天体间相互作用这一个条件外,其它一切特征、特点均符合成为以太的前提条件,并且二者重合的天衣无缝、惟妙惟肖。假如只要我们能够证实真空可以并且具有、具备力的属性,继而成为一种传递天体等物质之间作用力的媒质和媒介这一个关键性条件,那么真空和以太就会合二为一成为一个整体。

    这可是一个让人振奋的消息,因为现代物理学从量子场论的角度来看真空就是一种媒质,真空是量子场的基态而各种粒子则分别是量子场的激发态,已知量子场的激发态具有力的属性,那么处于量子场基态的真空也应该具有力的属性!只是至今物理学界目前就是缺乏证据证明这一点。

    另外科学家伽利略和笛卡儿也分别预测过真空和以太分别具有、具备力的属性这一事实。下面摆在我们面前的任务就是证明真空具有力的属性从而使之成为可以传播、传递天体间一切相互作用力的媒介和媒质,从而成为以太、从而成为真正意义上的“太空”!!!

    那么真空具不具备力的属性呢?如果具备那么“真空力”和引力、电磁力、强核力、弱核力之间又会是什么关系呢?它会不会就是物理学家们千方百计所要追寻的那个“第五种力”呢?

    三、“第五种力”,一个美妙又奇特的作用

    力学也是一个古老的话题,自亚里士多德时代就已经深入探索力学现象了,直到牛顿时代才把天上地间的力学现象综合统一起来,目前物理学家们在自然界中已经发现了四种不同的基本相互作用力,但是有的物理学家还认为,自然界中的相互作用可归总为一种力,这种力可以解释自然界一切现象,从此物理学界便掀起一股追寻这种能统一力学的“第五种力”的高氵朝。那么自然界中到底存不存在“第五种力”呢?力学能不能最终被它所统一?它会不会成为物理学中“大一统理论”的导火索?这一直成为物理学界中一个久悬未决的谜团。

    迄今为止人类在自然界中已经发现了四种基本的相互作用分别是引力、电磁力、强力和弱力。引力和电磁力存在并作用于宏观世界所以发现的比较早也是大家所熟悉的,牛顿受苹果落地的启发发现了万有引力,我们祖先发明的指南针是根据磁力效应的原理,电动机、发电机等也都是电磁力效应的应用;弱力和强力存在并作用于微观世界所以在宏观世界中无法显现和观测,只有在微观领域的粒子间才能显现和观察得到,所以发现的比较晚也不被世人所熟知,弱力在中子及其它粒子衰变过程中才得以显现和观测得到,其强度比引力强比电磁力弱,而强力是夸克间的相互作用其强度最大,是夸克组成强子的主要原因,它们每一种力都通过一种相应的粒子传播;如弱力对应玻色子,电磁力对应光子,强力对应胶子,引力对应引力子(但未被发现)。

    对于第五种自然作用力即“第五种力”,先让我们看看爱因斯坦是怎么说的,爱因斯坦认为:质量并非是引力的唯一源泉,也就是说正负压或正负能均可以产生引力效应,假若真空具有正能那么它一定被另一种负能所平衡因而产就会生一种引力效应的;再看看57年诺贝尔奖得主李政道教授也曾指出,丢失的对称性就意味着一种新的基本的力存在,对于这种力目前人们一无所知但可以肯定它应该存在,留下来的只是寻找它证实它而已;还有1967年美国州立学院d.long根据1891年以来相当可靠的七组实验结果宣布,在实验室尺度上牛顿的平方反比引力定律和实验相比较有距离偏差,可以表示为引力常数随距离而变化,他对它的归结是自然界中确实应该存在着一种不被人们所知又不同于引力等作用的全新作用力;有的科学家还认为,在理论上惯性质量与引力质量应该是相互等价的,但从实验数据分析发现却有着系统性偏差,所以据此推测世界上也应有一种作用力,但至此物理学界还只知道这种力应该存在,但对于它的其它物理属性至今一无所知。特别是美国的一位物理学家根据他所掌握的资料预言,宇宙中存在着一种未被人们所预料到的、神秘的使物质产生运动的“原动力”,由于这种作用巨大,故此众星系才有规则运行而不逃逸、相互碰撞,他把这种未知作用力称之为“第五种力”。

    鉴于以上种种迹象都表明自然界中应该存在一种完全不同于已经发现了的那四种基本作用力的事实,故此世界上各国科学界都全力以赴追寻这种奇妙的“第五种力”,特别是美国和欧洲各国更是满腔热忱、跃跃欲试。据悉,欧洲宇航局(esa)计划于近几年发射中型科技卫星,将执行的七项计划中就有两项与引力有关,其中之一就是验证和探索,尚已知的万有引力、电磁力、强力、弱力之外的“第五种力”的step计划;其二,在宇宙空间建造巨大激光干涉仪引力波天线的lisa计划。

    可见只要能通过实验证实、证明真空具备力的属性,那么真空力就是自然界中继万有引力、电磁力、强力、和弱力之后第五种自然基本作用力!也就是当今科学界的物理学家们千方百计、全力以赴所要追寻的那个“第五种力”!!!为什么“真空力”不是前四种作用力中的某一种而能成为继前四种作用力之后单独的一种作用力呢?是什么特性使它能够成为一种独立于前四种作用力之后的一种独立的作用力呢?

    三、“暗能量”,一个更为古怪的东西

    要提及暗能量,我们不得不先提及另外一个和它密切相关的概念——暗物质,之所以将其称之为暗物质而不是物质就是因为它与一般的普通物质有着根本性的区别。普通物质就是那些在一般情况下能用眼睛或借助工具看的见、摸得着的东西,小到原子、大到宇宙星体,近到身边的各种物体远到宇宙深处的各种星系。普通物质总是能与光或者部分波发生相互作用或者在一定的条件下自身就能发光、或者折射光线,从而被人们可以感知、看见、摸到或者借助仪器可以测量得到,但是暗物质恰恰相反,它根本不与光发生作用更不会发光,因为不发光又与光不发生任何作用,所以不会反射、折散或散射光即对各种波和光它们都是百分之百的透明体!所以在天文上用光的手段绝对看不到暗物质,不管是电磁波、无线电还是红外射线、伽马射线、x射线这些统统都毫无用处,故尔不被人们的感知所感觉也不被目前的仪器所观测,故此为了区分普通物质和这种特殊的物质而将这种特殊的物质称之为“暗物质”。

    “暗能量”相比较暗物质更是奇特的有过之而不及,因为它只有物质的作用效应而不具备物质的基本特征,所以都称不上物质故尔将其称之为“暗能量”,“暗能量”虽然也不被人们所感觉也不被目前各种仪器所观测,但是人们凭借理性思维可以预测并感知到它的确存在。

    特别是近几年来,由于微波背景辐射的细致观测(wmap的精密数据,supernovaeia的数据),呈现以下一些惊人的观测结果和数据:

    a)宇宙年龄是137±2亿年

    b)哈勃常数是0.71±公里/秒/mpc

    c)宇宙呈现以下结构,宇宙总质量(100%)≌重子+轻子(4.4%)+热暗物质(≤2%)+冷暗物质(≈20%)+暗能量(73%),而总密度Ω0=1.02±0.02,亦即恰好差不多等同于平直空间所要求的临界密度。(这个公式的意思是,在整个宇宙中我们目前所看到的星系只占整个宇宙的约4%左右,其余约96%的物质都是我们看不见、不了解的东西。)

    d)“暗能量”将呈现一些前所未有的一些全新的性质:

    物质的状态方程由p=wpn所表示,(其中p是压力,p是密度,w是某一常数,n是某一数值),普通物质w≥0,p≥0,p≥0,这就意味着物质所产生的压力表现为正数、正值。

    而暗能量的状态方程中的却是,w=-1。这则意味着“暗能量”的压力是负数、负值,压力是正值时就是我们所长说的“压力概念”,这很好理解,物质的密度越大压力则越大,而负值的压力就不是通常所说的压力了,而是人们常说的“吸力”更为关键的是这种负压力p却“负”得很大,大的让人不敢想象?!

    这究竟是什么样的物质为什么会呈现这样的特质?这会不会是一种人类尚没有发现、更不曾知道的、全新的物质形态?有人寓言,这种新的物质形态的一经出现和被发现必将导致物理学理论的新的大突破和新的革命!!!

    关于暗能量概念的起源,我们还得追溯到科学巨匠爱因斯坦他在1915年的相对论中提出一组引力方程式,方程式的结果都预示着宇宙是在做永恒的运动,这个结果与爱因斯坦的宇宙是静止的观点相违背,为了使这个结果能预示宇宙是呈静止状态爱因斯坦又给方程式引入了一个项,这个项就是现在人们称之为的“宇宙常数”。

    1997年12月,作为“大红移超新星搜索小组”的成员的哈佛大学天文学家罗伯特·基尔希纳根据超新星的变化显示,宇宙膨胀速度非但没有在自身重力下变慢反而在一种看不见的、无人能解释的、神秘力量的控制、推动下变快,问题是无人知道这个神秘力量是什么?更无人知道为什么是变快而不是变慢?这是出于什么原因?它是如何发生的?关于这种力量及其载体至今无人能知晓,人们只是猜测:我们现在所处的这个宇宙可能处于一种目前人类还不了解、还未认识到的继目前物质的固态、液态、气态、“场态”之后另一种物质状态的物质控制、作用之下,这种物质不同于普通物质的一切属性及其存在和作用机制,这种“物质”因其绝对不同于人们所熟知的普通物质态,故尔科学家为了区分它们暂且将它称之为“暗物质”、将其具备的作用称之为“暗能量”,“暗物质”、“暗物质”就成为当今天文学界、宇宙学界和物理学界等等科学界中最大的谜团之一。

    后来人们经过哈勃空间望远镜观测发现,事实上宇宙是在不断膨胀着的并且这一观测结果完全与引入“宇宙常数”之前的引力方程的计算结果相符合,爱因斯坦得知“实际上的宇宙是在膨胀着的”这个消息后非常后悔,因此他认为:“引入宇宙常数是我这一生所犯的最大错误!”此后那个“宇宙常数”便被人们所遗忘,后来的一次天文探测表示那个宇宙常数不但不等于零而且趋向无穷大,这就预示着宇宙中存在着某种“巨大的东西”,此后这个“宇宙常数”被赋予“暗能量”的含义。近年来的科学家们一再通过各种的观测和计算证实,暗能量在宇宙中的确约占到73%暗物质约占到23%普通物质仅占到4%,这可是一个惊人的数字和消息,这将预示着我们现在看到的宇宙、认识到的宇宙只占整个宇宙的4%的比例,而占96%(57年诺贝尔奖得主李政道先生甚至还认为是99%以上)的东西竟然是不为我们所知道的。关于暗物质和暗能量的客观存在性57年诺贝尔奖得主李政道先生在他所著的《物理学的挑战》中已经详细而全面的论证了在这里限于篇幅,我不在作论述。

    在新世纪之初美国国家研究委员会发布一份题为《建立夸克与宇宙的联系:新世纪11大科学问题》的研究报告,科学家们在报告中认为,暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重中之重,“暗物质”的本质问题和“暗能量”的性质问题在报告所列出的11个大问题中分列为第一、第二位。

    美国航天局在轨道中运行的威尔金森微波仪探测卫星收集到的材料也证明超新星在发生同样的变化。这些变化的含义的确令科学家忐忑不安,因为这将预示着爱因斯坦、霍金等理论家可能都错了,影响并决定整个宇宙的力量不是引力和重力等已知作用力,而是以“宇宙常量”形式存在的“暗能量”和“暗物质”。

    所以有人认为,暗能量在宇宙中更像是一种背景和一种“超导体”,它就像是空气相对于人类或者是大海相对于鱼儿一样,故尔在宇宙物理学上它的确表现得更像一个真空,因此也有人把“暗能量”称之为“真空能”。真空是不是就是“暗能量”?“暗能量”是不是就是“真空能”呢?如果真空真是“暗能量”那么就应该具备一切能量的基本属性和基本特征——力量。可见真空是否具备力的特征和力的属性也就成为“暗能量”成为真空的前提条件。

    综上所述我们可以看出,所有矛盾的焦点都集中在真空是否具备力的属性这个问题上,如果真空一旦被证明具备力的属性,那么“真空力”就成为独立于万有引力、电磁力、强力和弱力之后在自然界中普遍存在着的第五种自然作用力即“第五种力”;那么真空就是物理学史上已经被抛弃的“以太”;而“以太”其实就是真空的某一种效应;那么真空也就是那个占整个宇宙96%以上的份额并控制着整个宇宙的神秘能量——“暗能量”,这一切的一切就因为真空有力而变为现实、变为可知的、可操纵的东西。故尔真空是否具备力的属性也就成为本文的核心中的焦点,那么真空是否真实或者真正具备力的属性呢?如果具有那么又该如何让它表现、显露出来呢?

    众所周知,物理学其本身就是一门以实验为基础的科学,从伽利略的比萨斜塔实验到迈克耳逊——莫雷实验,再到目前高科技下的各种高能物理粒子实验无不说明实验方法在物理学中占据着非常重要的地位并发挥着重要的作用。每一个新理论的背后都必须有着坚实的实验作为后盾,每一个新实验现象的出现也必将引发一套全新的理论体系,所以实验是寻找并证实真空力的属性的主要方法和途径。

    五、实验,几个值得研究的实验设计

    由于这个实验的特殊性和重要性,关于真空力的属性的实验证明我在《物理学中的一个“哥德巴赫猜想”》一文中不但已经做了详细的、全面的论证和说明,而且还做了必要的验证其正确性和科学性的预测和猜想,预测和猜想的目的是想以所预期的实验现象给真空力实验的真实性和真空力能论的科学性一个可执行的检验和验证,一旦我预测的实验现象出现了我所预测的现象,那么就预示我的所说是正确的、我的公式是科学的反之则证明我的实验及其观点和公式都是错误的。在这里实验不在重复其详细内容,如没有阅读的读者就敬请连接中国中央电视台的科技网谈栏目,网页连接地址:

    tv.com/detail.jsp?bid=809&id=3602492

    “真空力”的出现和证实和被接受,不言而喻足可以说明真空就是那种本身具有力所以就可以传递任何相互作用力的媒质——以太。就是物理学家们费劲心计所要证实的、所要追寻的在自然界中普遍存在着的“第五种力”,也就是约占整个宇宙73%(李政道教授认为是99%)以上的暗能量。只不过所谓的真空是人们站在感官基础上凭借感觉对其自身的感性认识;而以太则是人们站在其在物理学中的作用的基础之上的理性的物理学上的认识;而暗能量是人们站在天文学天体惯性质量和重力质量基础之上对其本身的一种推理性宇宙学上的认识;而希格斯场则是站在微观粒子物理学角度对其本身的一种理性的高能物理学上的认识。其实真空、以太、暗物质、希格斯场均指代的是真空这一个客观实体,只是由于所站在的角度不同,而产生了对其属性、特征的不同描述和不同的认识而已。

    四、理论,一个不乏批评但更为美满的新观点

    既然真空具有力效应、作用且力大无穷,那为什么如此巨大的力我们感觉不到、也观察不出来呢?如果真空真的是一种独立于前四种基本作用力的作用力而且其力大无穷,那么我们星球的周围都是真空,那为什么我们的环绕地球飞行的航天器却还是会轻易地被地球引力吸回来呢?难道地球引力会比如此大的真空力还要大吗?还有就是为什么在地球上真空有力而在太空中真空“没有”力呢?真空在宇宙中起什么样的作用和扮演什么样的角色,“真空力”在物理学、天文学、宇宙学中具有多少价值、而又拥有什么意义呢?

    有人说真空可以解释万物是解决难题和谜团的“万金油”任何问题只要一碰到它则可迎刃而解;那么“真空力”的出现在物理学、天文学、宇宙学等等学科上到底具有哪些实际意义和在理论上的应用价值呢?不妨让我们先来看一看它对一些“千古之谜”的解释圆满不圆满,是不是具有“万金油”的功效。

    1、引力的起源之谜(新万有引力论)

    引力的起源问题曾使牛顿、爱因斯坦等物理学大师百思不得其解,直至逝世他们也没有弄明白引力是如何产生的,不仅给自己留下一个千古遗恨也给后人留下了一个“千古之谜”。现在只要我们运用“真空力能论”去看待、解答引力起源问题,引力起源之谜就显得非常简单、非常明白。

    ※在这里我有必要先穿插、讲解一下真空的一些基本属性和效应。

    (真空以下属性、效应是建立在真空具备“力”和“能”这两个基础、基本属性基础之上的)

    首先第一个属性,因为真空是一个没有任何常规物质但具备力量和能量的空间,所以真空本身内部就是空无一物之物,故尔也就不具备常规物质比如,气体和液体对其内部运动物质所带来的阻力问题,也就是说真空内部均匀、平坦而又光滑在这里任何阻力都将消失为零。(这很好理解)

    其次一个属性,真空力只有在密闭状态下才对密闭它的物质体产生一种不同于常规力学的一种全新的作用方式——“外偶合作用”,而对在其真空内部的物体、物质又表现出一种和“外偶合作用”相反的“内偶合作用”(如图1、2所示)

    再次,真空还有一个非常特殊又不同于常规物质的重要属性,即无论其体积如何变大其“真空密度”不变化,但是“真空强度”、“真空力度”和“真空能”却随体积不断变大、变小而不断增强、变弱,这相对于普通物质气体性质及其能量密度随体积膨胀而减小来说的确简直非常的神奇。

    最后,也是真空最大的、最重要的一个属性,目前已知的四种作用力均以物质本身作为力的载体表现为矢量力,而真空力却以空间为载体表现为标量力。也就是说普通物质无论施力或者受力都是具备方向性的,而真空力无论施力或者受力都是立体的、全方位得向内收缩、或者向外发散,由于方向相反、大小相等,依据力学平衡原理,故尔呈现一种表象“没有方向性”。(如图1、2中所示)可见由于这些特殊的属性才使真空具备继引力、电磁力、强核力和弱核力之后而独立于前四种自然基本作用力,也是被美喻为“第五种力”的主要原因和因素。

    了解以上的真空特性,我们也就不难理解“真空力”为什么是一种独立于、区别于其它前四种作用力之后的一种单独的一种作用力。下面我们再结合几个概念我们就很容易解释并理解很多物理学重大谜团,我们先解释一下星系、天体为什么可以“悬浮”在“空无”的真空里这个“千年古谜”,它是理解其它宇宙之迷的前提基础,再此基础之上我们会更加体会到第五种力的深刻含义。

    当普通物质被真空所包裹时真空就会与星系天体物质(包括一切已知物质和天体)发生一种“偶合作用”,所谓“偶合作用”就是指当真空包裹物质时,真空会从四面八方对该物质天体产生一个“内偶合作用力”(如图1所示),“内偶合作用力”呈发散状态;当物质密封真空时,真空会对该密闭物质内壁从四面八方也产生一个“外偶合作用力”(如图2所示),“外偶合作用力”呈收缩状态。相反,根据力的相互原理,物质天体在受到真空作用时就会产生一个大小相等、方向相反的、相对应的、指向星球天体中心的、具有方向性的反作用力,当“内偶合作用力”与那个具有方向性的反作用力达到平衡时,星球天体就可以轻轻松松的、自由自在地“躺在”真空内部了,这样就美满解释了天体为何能够“悬浮”在虚无缥缈的真空中这一奇怪现象了。解决了天体物质“悬浮”问题,回过来再看万有引力的起源问题就更简单了。任何物质天体只要处于真空中就都会受到真空力的作用继而产生一个与真空力相对应的反作用力,这个反作用力就是万有引力。(如图3所示)这样也就圆满解释了物质天体的万有引力的起源之谜。

    那么真空力既然力无穷大为什么我们会丝毫觉察不到呢?从图三中我们可以清晰看出,作用在物质天体上的真空力全部都是以“对”的形式出现的,依据力学平衡原理,两个大小相等、方向相反的作用力抵消为零,所以真空力对外不表现任何力学特征,故尔人们很难看到它的存在,这就圆满的解释了真空力虽然力大无穷但为什么人们没有丝毫觉察到的真正原因。

    2、重量的来源之谜(新重力论)

    重力是什么?为什么物体会有重量呢?重量又如何解释呢?它又是如何产生的呢?上面我们用真空力能论圆满解释了引力起源之谜下面我们解释重量产生之谜。当真空与其内部物质发生“偶合作用”产生相互作用时,物质天体相对应的会产生一种指向星球天体中心的、具有方向性的反作用力,这种指向星球天体中心的、具有方向性的反作用力就是万有引力。当某种物质处于另外一种物质的万有引力范围内即两个万有引力相互重合时,万有引力就会使它们产生一种相互溶为一体的倾向,由于这两种物质的质量不同所以各自产生万有引力的大小也就不同,最终形成一种小质量的物质向大质量的物质靠拢的现象,这种现象就是重力现象,二者之间的相互作用表现出来就是重力。

    3、质量的产生之谜(新质量理论)

    质量和重量密不可分且相辅相成,二者之间既有联系又有所区别。众所周知,物质均由原子等微粒子组成,由于其排列的空间点阵和数量不同,就形成了千差万别的物质现象。密度、体积和质量就是物理学用来反映不同物质这一属性的几个基本范畴,所以不同的原子空间点阵就形成了不同性质的物质及其现象;而不同的原子数量就形成了大小不等的物质及其现象,当原子形成两种不同数量、不同点阵的物质进行对比、比较时就形成了质量问题,这就是物质质量之迷的最好解释和解答。

    因为真空其本身是一个巨大的作用空间其内部空无一物,又没有第二个物质与其能进行对比、比较,所以真空对外也不表现任何质量现象,从这一角度看真空是不具备质量这一属性的,也就说从质量的定义角度看真空的质量问题是毫无价值、毫无意义的,这就解释了为什么真空没有质量这个问题。

    4、浮力的本质之谜(新浮力论)

    就像牛顿发现万有引力又给出其计算公式而不知引力起源一样,关于浮力的原理阿基米德已经在几千年前就已经告诉我们并给出计算方法,但是关于浮力的产生原因及其机制至今也是一个未解之迷。人们只知道液体、气体具有浮力但是液体和气体为什么会产生浮力又如何产生浮力?人们却不曾知道,没有办法解释的情况下人们就只好将它定义为物质液体的一种天然属性而敷衍过去。那么浮力到底是什么到底是如何产生的呢?在真空力能论的前提下浮力本质之迷也会迎刃而解显得非常简单。

    众所周知,液体、气体、固体是物质的三种状态,液体一般处于地球的表面和气体之间所以他们可以看作一个整体,由于液体具有不同于固体的流动等特性当它受到地球引力等作用时,依据力学相互原理,其本身也会产生一种反作用力这种反作用力表现出来则就是液体浮力。同理,气体处于地球最上层也受到万有引力的作用后也会产生一种反作用力,这种反作用力表现出来就是气体浮力。因液体间或液体和气体间其密度都不尽相同,所以在同一地球引力作用下其所产生的反作用力也不尽相同;密度大、体积大的液体、气体其浮力也就自然而然的比较大,反之,密度小、体积小的液体、气体其浮力也就自然而然的比较小。故此某一物体当处于某一液体或者气体中时其所受到的浮力的大小应等于该物质排开其液体或者气体所受到的重力,这也就美满解释了阿基米德的浮力定律原理。

    我们具体分析一下物体的沉浮条件,(如图4示)当潜水艇不潜入水中时,海水的浮力与地球引力(重力)大小相等、方向相反,故此对外显示静止、平衡状态,当潜水艇潜入水中时由于自身体积占据了和其体积大小相等水的空间,也就是说排开了和其体积大小相等的水的体积从而打破了原来的平衡条件,如果潜水艇要保持在这个区域内的平衡就必须通过调整自身的密度使潜水艇自身的密度和海水的密度相等,只有密度和海水的密度大小相等时,潜水艇就悬浮在这个位置保持平衡状态。相反,若想上升就必须使潜水艇的密度小于海水的密度,密度相差越大浮力就越大,上升力也就越大上升速度也就越快;若想下沉就必须使潜水艇的密度大于海水的密度,密度相差越大重力就越大,下沉力也就越大下沉速度也就越快。这也就是潜水艇为什么可以通过吐、纳海水达到上升和下降的目的,这也就充分的解释了物体的浮力定律及其浮沉条件。(这个图示充分而明确的说明了浮力的本质及其产生机制原理)

    5、惯性的本源之谜(新惯性论)

    惯性,是和引力之迷一起产生的同样是物理学中重大谜团之一。关于物质的惯性本源问题在这里运用真空力能论解释的更是圆满而得心应手。惯性,自世界产生之日起就已经存在,但是惯性的概念仅仅存在百年之久,由于惯性现象人们无从解释所以被人们认为是物质与生具有的一种性质,故称之为惯性。关于惯性的客观实在性无可怀疑,但对其产生的机理即本源问题却一直困绕着每一个物理学家,同时也难倒了牛顿、难住了爱因斯坦、难坏了费因曼这些大师级的物理学家,致使他们百思不得其解,因此就使惯性的本源之谜、万有引力机理之谜也成为至今在物理学史上无法破解的重大谜团。

    惯性的特征首先表现在物质难于运动,其次就是一旦运动起来又难于静止,若给物质加速它则起阻碍物质运动的作用,若给物质减速它又起阻碍物质静止的作用。再次就是物质质量愈大、愈重、其惯性也愈大,反之物质质量愈小、愈轻其惯性也愈小。众所周知,物质密度愈大体积愈大则质量也就愈大,质量越大在真空中要呈“悬浮”状时所受到的真空“偶合作用”也就愈大,其所产生的反作用力也就愈大。当一个天体“悬”在真空中并处静止状态时不是说没有作用力作用其上,而是其周围全部都被一种大小相等、方向相反的“对力”所包围着。所谓对力,不是一种新作用力而是指大小相等、方向相反的一双作用力,根据牛顿第三定律,大小相等、方向相反的力作用在同一个物体上时则相互抵消而物体处匀速直线运动状态或者静止状态,这也就是人们觉察不出真空力的主要原因,因为他们全部相互抵消掉了所以对外不表现任何特征和特点,再加上真空本身空空如也不含任何常规性物质故尔至今无人知晓这种特殊的作用力。

    假若我们给物体施加一个矢量的力要让它向某一方位运动时,首先得克服此物质天体在真空中所产生的“对力”才能使物质运动,这种“对力”就是产生惯性的主要原因,相反,运动运动起来的物体由于给物质天体上多加了一个矢量力,又由于真空内部平坦而光滑其摩察系数几乎为零,所以此力会一直使物质天体保持运动状态而永远的运动下去,直至又有力另外一种力作用其上才能改变其运动状态为止。

    如图解5所示,红色区域内表示真空,黑色区域表示物质天体,兰色箭头表示内偶合作用力ab和cd与ef和gh箭头代表两对“对力”,假设每一个“对力”其作用力都等于1000亿牛顿,那么依据力学平衡原理,虽然该物质天体表面上存在1000亿牛顿的真空力,但是因为ab和cd与ef和gh方向相反,所以该天体物质处于静止状态且对外不表现任何力学特征,故尔可以在真空中“悬浮”。当我们给天体物质一个100万牛顿的力让由a向b移动时,相当于给cd这个“对力”增加了100万牛顿的力,由于cd大于ab100万牛顿的力,所以ab和cd之间的平衡被打破,又由于真空内部空无一物阻力和磨擦力均为零,所以物质天体将会沿着ab方向永远运动下去直到有一天另外一种力作用在该物体之上。假设10年后有一种作用力沿b向a方向作用在该物体之上,大小正好等于100万牛顿,那么该物质天体将会从运动变为静止永远停留在这个地点。这就是惯性产生的原因也是对惯性本源的一种最美满的解释。同理,站在微观角度来看,宏观的物质和微观的粒子之间只是原子数量的不同而已,当粒子数量越多越大其形成的物质体则愈大,所受到的真空力也就愈大故而惯性也就愈大;反之粒子数量愈小愈少其形成的物质体则愈小,所受到的真空力也就愈小故惯性也就愈小。这也就美满解释了惯性为何随质量的大小而变化这一现象,也美满的解释了牛顿的三个定律的内容并且与其融合的天衣无缝、惟妙惟肖。

    展望真空,又是一片广阔的未知空间领域,对它的开垦和研究将会使人类又进入一个划时代的新时期。新真空理论的产生可以解决、解释前人所不能解决、解释的谜团和问题,它所带来的真空技术的开发可以使人类进入下一个真空时代,研究真空!开发太空!让它们造福于人类已经是迫在眉睫、大势所趋不可抗拒的潮流!!!

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    参考文献:

    李宝恒1999《科学中国人》科学中国人出版社出版。

    古和良1961《物理学史》科学技术出版社出版。

    柴五洲1956《科学发展史》人民出版社出版。

    杨国琛1998《物理通报》物理通报杂志社出版。

    郁忠强1998《现代物理知识》科学出版社出版主编。

    夏禹龙王洋李健民1996《世界科学》世界科学杂志出版社出版。

    王郁明1998《飞碟探密》甘肃科学技术出版社出版。

    朱士群1998《物理教师》物理教师杂志社出版。

    崔石竹1998《天文爱好者》天文爱好者杂志社出版。

    孙景春1999《物理实验》物理实验杂志社出版。

    王世德1998《科学》科学杂志出版社出版。

    宋子良王平1999《物理知识探源》湖北教育出版社。

    张哲
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