牛顿第二定律之修正

牛顿第二运动定律的常见表述,是物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。

牛顿第二定律描绘的力的作用具有瞬时性,即加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。

当一个外力F作用于一个质量为m的物体后,物体的加速度开始从0到a的转变,牛顿第二定律中,由于是通过质点来抽象理解这一作用过程的,因此只能描绘外力F与加速度a的关系是F=ma,而无法描绘物体的加速度开始从0到a的这么一个改变过程:力作用于一个物体,是什么机制产生0到a的状态改变?力与加速度之间的转换模式是什么?要知道由于物体有空间体积,若让整个物体产生a的状态改变而忽略有力的传递时间过程,必须默认这个物体上所有的单位,都同时改变状态,这等于是力在这个物体空间内部是超距作用的,这是让人难以接受的。接触作用才是常态,超距作用会带来更难解答的内在机制问题。

有人可能会说力与加速度之间的转换模式是F=ma。其实这只是数学公式表达式,代表的是力的大小与加速度的大小之间的度量对比关系,并不是客观物质的力作用与加速度之间的转换模式。

物体0—>a的状态变化被牛顿力学忽略了,给人们以瞬时作用的感觉。牛顿力学的瞬时作用形态与电场、磁场的延时作用形态产生惯性系与非惯性系的区别。物体0—>a的状态变化其实是存在一个时间段的,并非瞬时作用形态,这是可观察的,在现实中物体先表现出惯性现象,再表现出运动状态改变现象,这个惯性现象的表达时间,也就是0—>a的变化时间。

也即,力的作用并不具有瞬时性。

牛顿第二定律另一个描绘的力的作用是具有矢量性,F=ma是一个矢量表达式,加速度和合力的方向始终保持一致。

但现实中一个力作用于静止物体时,除了展现加速度和合力的方向保持一致的运动现象外,还存在一个运动现象是旋转运动。用一个球在几近无摩擦力的水平面受力就可直观理解这个旋转运动,受力的球并非是沿合力方向平滑的在水平面作直线运动,而是以滚动的形式向前运动。这个旋转运动是与“加速度和合力的方向始终保持一致”相互冲突的。当然人们创造出“力矩”这一概念来解说旋转运动。而其实“力矩”概念只是旋转运动的结果描绘:因为人们观察到了旋转运动,为了解释这一现象,于是人们创造出“力矩”概念,而非力矩本就存在,然后导致旋转运动。用力矩来解释旋转运动,是一个本末倒置的行为。力矩又为何能导致旋转运动,则无法深入解析。

也即,“F=ma是一个矢量表达式”这种判定是不完整的。

牛顿第二定律再一个描绘的力的作用是具有独立性:即物体受几个外力作用,在一个外力作用下产生的加速度只与此外力有关,与其他力无关,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度,合加速度和合外力有关。

但这种描绘没有证明意义,在于一个物体在受几个外力作用后,只表现出合外力下的合加速度运动现象,人们根本不能证明合外力中的某一个外力会产生某个加速度,这个加速度只是外力在矢量概念兼数学计算的结果,而不能说明某个外力处在合力中仍能完全独立地对物体产生某个加速度。同时“合力”概念,也没有说明几个外力是如何在物体内部空间相互契合衔接,最终表达为对物体的某个方向的合成加速作用的。

这些问题的存在,就是牛顿第二定律描绘与实际物体受力后现象的脱节之处,问题根源就在于牛顿力学的质点模型,这个模型是错的,存在质点的无空间形态与实际物体的有空间形态之间的矛盾,从而导致理论与实践背离,牛顿第二定律是一个需要完善的理论!

牛顿力学是以质点为标准模型构建的物质作用关系描绘,只是抽象地描绘物质作用关系,质点是一个只有质量而没有空间体积的数学模型,对一个有具体的空间结构的物体其实是不能准确描绘力在物体内部的传递过程的,在于现实中不存在一个只有质量而没有空间的点物体。牛顿力学虽然可以通过点作用的积分来构建整体的物体内部作用关系,但这从抽象点到具象物体之间的拓展,存在抽象与具象之间的联系问题。

同时,人们对物理研究习惯于数学公式的构建,但数学公式只能发现运动形态间的关系对比,而不能发现这个运动形态本身。也即数学上可以积分,但物质上则必须有某种具体作用来联系来实现这种抽象的积分关系,且这种联系无法在数学公式的字母上反映其性质,只能通过文字或图形对物质作用的直观表述来实现--公式里的字母本身是文字表述的简约抽象。因此就算牛顿力学借助数学工具达到简约的描绘,让人们可以定量分析物质作用的强度与时空尺度,但仍只是停留在表面层次。

这种联系既然不能在数学公式中反映出来,那具体又是什么呢?无数点之间的什么联系导致整个物体有某种运动形态并可以积分?

这种联系就是场涡!

当一个外力作用于一个物体时,在接触面由于原子以太旋涡之间的碰撞,形成物体内部波动,这个波动以接触面的受力点为起始点,向远受力点方向传递,直到充满整个物体内部空间,持续的波动形成一个场涡,这个场涡可称之为外生场涡。

外生场涡在物体内部空间的传递过程,是外生场涡与物体内生场涡相互融合的过程,这个从起始点到充满物体内部空间所需的时间,就是力的作用导致物体运动状态从0->a的时间!也即物体惯性系与非惯性系在场的层次是一致的,只是人们认识不到物体内部场涡,才有惯性系与非惯性系的区别。

而外力从开始作用于物体0达到加速度a的过程,就是这两个场涡从融合到圆满过程。

由外生场涡的作用过程可知,场涡为波的螺旋收敛形态,会牵引物体内部物质作旋涡运动,这就是一个力作用于物体时,物体有旋转的趋向。这里就不用力矩这个概念来解释旋转运动了。

而几个外力的合力形态,仍是几个外生场涡的相互融合后的整体外在表达形态。