假设引力子存在分析太阳系行星

曾 聪

（河源职业技术学院 老隆师范学院，广东 河源 517000）

牛顿的三大定律中第一定律惯性定律：力是物体之间相互作用的结果，力的变化改变了物体的运动状态[1]。在太阳系中的行星都在绕着太阳运转，很明显是有引力在作用，但我们肉眼无法观察到太阳与各个行星之间有物体连接着，那力是如何作用在太阳和行星之间呢？从力是物体之间相互作用的结果出发，文章假设引力子来解释这转绕现象，即引力的存在不是两个物体出现才有，而是任何有质量的物体都会发出引力子，两物体的力是通过引力子的作用而体现出来。同时多方查找相关文献，并参考了人民教育出版社，赵景员，王淑贤主编的《力学》，第372页中的关于万有引力场的强度公式g=-（GM/R2）*r0，由该公式进行延伸假设建立引力子密度的物理模型，再从这个物理模型形成一个关于引力子的数学公式。文章仍然以牛顿的万有引力公式的数据为参考数据，假设引力子存在而得到的数据是用来探讨太阳系行星。

1 事物的因果关系决定其变化的连续性

关于因果关系这个哲学问题，想必大家已非常熟悉。从小都会受到大人的影响，朦胧知道有原因才有结果。上学之后更能从书本了解因果关系的解释，大学更是论述过这因果关系的哲学问题。一般来说，因果关系的复杂性辨证唯物主义[2]认为，客观事物之间联系的多样性决定了因果联系复杂性。原因与结果是唯物辩证法的一对基本范畴，其能揭示事物紧密相连，彼此制约的关系。原因是指引起某种现象的现象，结果是被某种现象引起的现象[3]。一般来说，原因在前，结果在后，但这不能得出结论，因果关系都具有时间上的顺序性，有些因果关系不是前后相继的，而是同时发生的，不过无论如何必然是先有原因后有结果这一顺序。

原因和结果有几个特性：第一个是相互依存。没有无因之果，也没有无果之因。第二个是相互作用。原因引起结果，结果反作用于原因。第三个是相互转化。在因果链条中，同一现象在一种联系中是原因，在另一种联系中是结果。第四个是交错结合。因果关系的多样性[4]。

2 假设引力的物质化

我们现在所接触到的以及所研究的几乎全是存在的物质，即这物质是有质量的，质量可以认定为事物的固有属性。为了方便大家对此论文中假设引力的物质化的理解，特此假设将物质分为实物质和虚物质。所谓的实物质就是具有质量的物质为实物质，所谓的虚物质就是不具有质量的物质，且必须依赖实物质为载体的物质为虚物质。对于实物质我们再熟悉不过了，我们生存的这个世界随处可以看到与触摸到。但是我们对于虚物质的研究就很少，而且是一片等待我们去拓荒的天地。此处可以举一个这样的例子，此例子可以让我们对虚物质有初步的认知。比如我们熟悉的声音。目前科学上认定声音没有任何质量，也没有任何形态，但是我们都知道这声音是确确实实存在的。声音必须是两个物体发生作用，借此产生振动，而且还需依赖空气中的粒子物质作为媒介，传递到我们耳膜，引起耳膜振动，再产生脑信号，从而让我们感知其存在。假如没有两个物体发生作用，那么就不会产生声源，或者没有空气的粒子物质，声音也不会传递到我们耳膜，再是耳膜不振动也就无所谓脑信号了。通过这一连串的传播途径，我们可以清楚地知道声音是需依赖实物质的。那声音有质量吗？到目前为止，声音从来都没被科学家认定是有质量的一种物质，因此此处将其归类为虚物质。

同样此处还可以举出一些虚物质的东西。我们眼睛能看到的电视、电脑等物质画面，里面的物质根本不具有质量，但这些事物必须通过电信号、显示器等实物质媒介来让我们感知；人的意识也是这类事物，人脑的脑死亡也就意味着人的意识将不存在；网络空间里面的任何信息也是如此，没有网线、路由器、存储器和交换机等硬件设备，这些信息将无法存在这个世界上。在这里假设引力场是实物质或者是虚物质，先假设引力场是虚物质，则引力场不可能有所谓的引力子[5]存在。那么其与虚物质必然有共同的属性，即引力的产生必然是有两个实物质的相互作用才产生效果。单独的实物质无法体现引力，而且引力的传播是需要依赖其他实物质。可是我们都知道黑洞这个事物，其具有非常巨大的引力，在其周围任何有质量的实物质都将被其吸引到里面，也就是说黑洞周围将是真正的高真空，附近将没有任何有质量的实物质。但这显然是矛盾的，因为只要有一个有质量的实物质靠近黑洞，就会被吸住并被拉到黑洞里面。黑洞已经让周围没有任何实物质介质，那引力就不可能再传播出去吸住其他物质。因此在这个逻辑上可以否定引力场并非是虚物质，应该是实物质。

引力场是实物质所构成，那么必然有所谓的引力子存在，且具有质量这一固有属性。引力越强的空间，其引力子密度则越大，通过物物作用而产生引力效果。

3 建立引力子密度物理模型

从上面说明事物的因果关系决定其变化的连续性，我们就可以知道，正是物质有了质量这个因，才会有物质这个引力的果。所以可以认定引力不可能是突兀产生，并且在其存在的区域内不会存在引力断崖区。也就是说引力场就像大海，引力子就像是海水的分子。海水产生浮力，引力子能产生吸附力。那地球质量非常庞大，产生的引力子数量十分惊人，我们可称为引力海，引力海包裹着这个地球，且如同地球那样是圆的。将引力创建成与液体相似的物理模型，那么相应就会有一个值，即引力子密度ρ。

4 量化分析假设的引力子密度

这个引力子密度ρ与物体质量M有关，且成正比关系。我们将地球作为量化分析的物质，那么引力子就会如同液体那样分布在地球球面上，且越靠近地球表面其引力子数量越大，越远离地球表面其引力子数量越小，即引力子密度肯定跟距离成反比。在这个物理模型中，此处认为引力子密度应该是地球的量子化质量铺盖上去，就是像洋葱那样一层一层不断由量子化质量堆叠而成。这样我们可以得到物体的引力子密度为：

引力子密度是个矢量，其方向是指向物体的质心。K是修正系数，M为物体的质量，R为物体质心到任何地方的直线距离。

从这个公式我们可以求出地球的修正系数K，近地球的引力子密度ρ等于地球的引力系数G=9.807 m/s^2，地球质量M=5.96 5×10^24 kg，地球半径R=6 371.393 km。将这些数字代入式子中，可以得到地球的修正系数K=8.347×10^-10。

以下是各个星球的修正系数列表，见表1。

表1 太阳系中各个星球的修正系数K值

5 用假设引力子来探讨分析太阳系内的行星

我们对牛顿创造的万有引力公式已经非常的熟悉，描述的是任何两两物体之间的引力量化。我们可以利用引力海这物理模型对这星球引力探讨一下。以太阳为引力发出源，那么太阳会有自己的引力海，并对任何有质量的其他物体进行吸附，吸附力的方向是太阳质心。处在太阳系范围内的星球肯定会处在太阳的引力海范围内，那么太阳到星球的引力子密度为：

K1是太阳的修正系数，M1是太阳的质量，R是太阳与星球的质心距离。将这些已知的数字代入可得ρ1，通过这个引力子密度与星球的质量M2相乘，可得引力F。以星球为引力发出源，那么星球同样会有自己的引力海，并对任何有质量的其他物体进行吸附，吸附力的方向是星球质心。太阳肯定会处在星球的引力海范围内，那么星球到太阳的引力子密度为：

K2是星球的修正系数，M2是星球的质量，R是星球与太阳的质心距离。将这些已知的数字代入可得ρ2，通过这个引力子密度与太阳的质量M1相乘，可得引力F。那么我们可以发现，这求得的引力F是质心引力。

从表2中我们可以进行对比，这质心引力相互之间是很近似的，同样根据万有引力公式求得数据也与上面的质心引力求取的数据近似。同时我们也发现了表2中有太阳与星球之间的实际引力，这个主要是由于不同的距离，其引力子密度会不同，质心引力只是将整个星球的理想化为一个质点，且太阳的质点与星球的质点距离就是两个相互间的距离L，那么其引力子密度就是这个质心距离L。而实际引力是考虑到不同距离引力子密度不同，那么对于整个庞大的星球要将其直径也算进去。其实际引力的公式如下：

其中ρ引为引力子密度，M1为被吸引的星球质量，M2为发出引力的星球质量，ρ1为被吸引的星球密度，V1为被吸引星球体积，R为被吸引的星球半径，L为两星球的质心距离。从表2中我们可以发现太阳对星球的实际引力F有一个值是负数，即太阳对冥王星的实际引力F=-9.0082302E+20 N。这个主要是实际引力公式中有个对数，其两星球距离L和被吸引星球半径R的值对这个数有很大的影响，如果L远大于被吸引星球半径，则这个对数值必然趋近于零，由于引力是矢量，那么得出的值是负值，所以得出一个结论就是说明冥王星不受太阳影响。从另外几个正数值可以发现，比起其他行星来说，冥王星小了4个以上数量级，即小了大于1万倍的引力。两个方面交叉说明了冥王星不是围绕太阳公转的行星，太阳系只有八大行星。从公式我们还可以知道引力的大小还跟被吸引的星球密度ρ1有关，这个在计算的时候，引入的是平均值。其实该密度可以是实际的密度，这样的话对被吸引的星球进行横切面，每个切面的密度不同，就会有不同的引力，这可以显示出在星球发生自转时其横切面的密度不断在变化，或者是星球内部由于地质不同而造成的横切面密度不同，两者都会造成实际引力在发生范围变化，也即太阳系里面的行星绕太阳转动肯定不是完美的圆形远动而是椭圆运动。

表2 太阳系中太阳与星球之间的质心引力和实际引力值

6 结束语

此论文假设引力子的存在来探讨太阳系行星引力，两两物质之间力的作用由引力子在产生作用效果，不同质量的星球产生的引力子密度是不同的，且引力子密度与其物质质心距离R的平方成反比，与物质的质量成正比。引入一个修正系数K，K的求取此论文是用太阳系中的星球各种数据求得。对于其他星系的星球及远小于星球质量的物质，此论文并没有探讨，这也是此论文的不足之处，只探讨已知太阳系行星中质量大的物质。是否任何有质量的物质其修正系数K都是近似的，目前只能猜测，但是科学是严谨认真的，必须用实验或准确的数据来证实这一猜测。