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剖析牛顿定律(三)

能子源
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牛顿第三定律:

两个物体之间的作用力是相互的、对抗的,称其为作用力和反作用力(F和-F)。

一、解剖“牛三律”

牛顿认为作用力和反作用力,大小相等、方向相反且作用在同一直线上,同时认为二者具有同时性。人们认为这里暗含了一个条件,就是力的传递是瞬时的,要不然作用力和反作用力就不具有同时性;但是爱因斯坦相对论认为,力的传递有时限性,即力的传递速度不能超过真空中的光速c,这样一来二者就不和谐了。现在我们就此分析分析,问题出在哪里?

我们现在假设,有一个带电小球A,从静电场(场源为O)的a点运动到b点,且ob>oa。小球A在a点受到一电场力为F,当F传到o点之时刻,作用于场源O的作用力-F为F的反作用力。如果小球在a点不动,虽然F与-F不同时,但二者大小相等、方向相反且作用在同一直线上;如果小球运动,当场源O接收到小球的反作用力-F时,小球已经运动到了离o远的b点,在这一运动过程中,力F可能耗散了一部分到时空中而变为F'。所以在b点的力F'就不等于-F,并且二者的方向也可以不在同一直线上。如此一来,经典的牛顿第三定律就有了瑕疵,果真这样吗?下面我们用场论探讨一下。

二、场论分析作用力和反作用力

根据场论理论,物体之间的作用力实质上是质能场与质能场之间的接触性碰撞。质能场可能有许多性能,所以碰撞时是能够相互作用的性能才产生力的作用,如引力场之间的作用或电磁场之间的作用等等(详情见文章:场论动力学)。

现在我们回到上面的静电场中,带电小球A在场源O的a点受到了电场力,其实际过程是这样子的:小球A经过a点时,小球的场和场源在a点的场发生了碰撞(场本身是一种物质,为了方便起见,场源O在场域a点的场,我们以后就用a代替;另外由于小球还算可观的物体,所以同时可以认为是小球自身和a点的静电场碰撞,其实小球的质能场本身就包括小球)。小球碰a和a碰小球是同时发生的两个接触性碰撞过程,并且效果相同、互为对抗,所以碰撞过程产生的两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,且具有同时性,这正是牛顿第三定律所表达的内容。两个碰撞发生以后,其作用要通过光子传递给场源O,传递过程虽然有时间限制,但光子是一个完全负责任的使者,它原原本本地把碰撞的信息传递给场源O,这样又好像是场源和小球的碰撞。同理当小球运动到b点时,在b点又发生了新的碰撞,新的碰撞自然产生了新的作用力和反作用力。故,牛顿运动定律中,不仅仅力的作用力和反作用力的关系是正确的;而且其力作用的瞬时性和相对论中力传递的时限性也就变得和谐喽。

小 结

牛顿第一定律,是物质运动的基本规律,是运动与力和惯性的关系,是物理理论的基石,如果没有第一定律,整个物理学就塌陷了。

牛顿第二定律是牛顿第一定律的发展,它具体告诉了我们质量、力和运动状态之间的关系,其关系式为:F=d(mv)/dt,(经典力学中可以为等式F=ma)。

牛顿第三定律,是力的相互性。其一,两个物体之间的作用力是相互的、对抗的,称其为作用力和反作用力(F和-F);作用力和反作用力,大小相等、方向相反且作用在同一直线上,同时二者具有同时性。其二,力的作用是质能场接触性碰撞的过程,但力的传递是媒介粒子全息性的、时限性的过程,并且传递过程完全由质能场自身决定。

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评论
臧鸿
学士级
2022-09-12
郭嵩节
贡生级
已阅
2023-12-02
郭嵩节
贡生级
涨知识了,学到了很多东西
2023-12-02