引力大小跟天体质量有关还是跟密度有关?很多头条往往只提质量是否正确?
谢邀。这个答案是肯定的。问题挂了好长时间了,还是没人“接招”,因为确实是深了点。
引力常数量纲是倒密度 [m³/kg]这里的引力,特指万有引力,服从万有引力定律,这是一个来自卡文迪许扭秤的实验方程:
F=Gm₁m₂/R²...(1)
方程(1)的表观意思是:大质量天体(m₁)对小质量物体(m₂)的引力大小(F),与二者质量乘积(m₁m₂)成正比,与大质量天体对小质量物体所在位置的引力场半径平方(R²)成反比。
▲据说万有引力如何产生,解开这个谜或可让人类进化。笔者主张来自亚原子的光速自旋。引力常数G=6.67×10⁻¹¹[Nm²/kg²],其量纲还可以进一步演算,可展开重要的量纲分析:
Nm²/kg=kgmm²/kg²=m³/kg...(2)
细心的读者,一眼看穿:引力常数量纲=密度的倒数,即:G[]=[m³/kg]=体积/质量=1/密度。
物理人理当明白:量纲分析,是独一无二的物理思维方法;物理常数量纲,蕴藏重大信息。
密度(ρ)的倒数(1/ρ)简称倒密度(=离散度)。电阻(R)的倒数(1/R)简称倒电阻(=电导);速度(v)的倒数(1/v)简称倒速度(=迟滞度);频率(1/T)的倒数(T)简称倒频率(=周期)。
密度量纲,是物理参量占有特定空间分布的密集度。质量密度(质密),是物体承载的质量与所占空间的密集度。能量密度(能密),是物体承载的能量与所占空间的密集度。线密度量纲[1/m],是物理参量(?)占有特定空间场半径(R)的密集度(?/R)。有精准定义,就可以写若干公式,这未必那么简单。例1:地球的惯性质量(M),占有空间尺度(地球半径R₀)的线质密写成:ρ₀=M/R₀。例2:地球的引力质量(M'),占有引力场半径(R')的线质密写成:ρ'=M'/R'。例3:地球的引力势能(Ep=Mc²),占有引力场半径(R')的线能密写成:σ'=Ep/R'=Mc²/R'。面密度量纲[1/m²],是物理参量(?)占有特定空间表面积(A)的密集度(?/A)。体密度量纲[1/m³],是物理参量(?)占有特定空间场体积(V)的密集度(?/V)。
为什么引力常数量纲是倒密度?上述导出:引力常数的量纲是倒质量密度,即质量分散度,而后给出量纲分析最基础常识。
那么,问题来了——为什么引力常数量纲是倒质量密度?首先必须明确一点:
物理常数,即物理方程系数(coeffient),本义是物理参量之间协同性的当量比例,表明它们之间存在超对称关系(supersymmetry)。
例4,热工当量系数η=4.18[J/cal]的意义:做功与发热之间是超对称关系,每做4.18焦耳的功,就会辐射1卡的热量。
例5,玻尔兹曼常数k=1.38×10⁻²³[J/K]的意义:能量与温度超对称,载有1.38×10⁻²³焦耳能量对应1开度的绝对温标。
例6,普朗克常数h=6.63×10⁻³⁴[J/Hz]的意义:真空场能量与真空场频率超对称,凡载有6.63×10⁻³⁴焦耳能量对应1赫兹电磁波频率。
例7,库仑定律常数k=1/4πε₀=9×10⁹ [F/m]的意义:电荷附近场电容与场半径超对称:1米真空场半径载有90亿法拉的电容。
例8,时空方程(R=ct)光速常数c≈3×10⁸[m/s]的意义:揭示电磁波的波程(R)与时间(t)超对称:电磁波历时1秒相当于约30万千米历程。信息是特定电磁波真实历程的指标。
本题,万有引力常数G=6.67×10⁻¹¹[m³/kg]的意义:引力场体积与引力质量超对称关系:每千克引力质量分散在6.67×10⁻¹¹m³场空间里。
万有引力定律的进一步解释将万有引力定律的方程做等效变形,可以有:
F=Gm₁m₂/R²=G(m₁/R)(m₂/R)...(3),
式中,大质量天体引力场的线密度ρ₁=m₁/R,小质量物体的线密度ρ₂=m₂/R。惯性质量m₁与m₂分别对应场半径R与R。
换言之,实体的惯性质量(m)在其引力场空间,必有等量的引力质量(m'),并对应自己的引力场半径(R')与体积(V'=(4π/3)R'³),有公式:
m=m'=ρ'V'...(4)
m₁=ρ'₁V'₁=4.2R³ρ₁...(5)
m₂=ρ'₂V'₂=4.2R³ρ₂...(6)
或者说,实体的惯性势能(Ep=mc²)在场空间,必然有等量对应的引力势能(Ep'=m'c²)。我们可以有公式:
Ep=mc²=Ep'=m'c²...(7)
m₁=Ep'₁/c²...(8)
m₂=Ep'₂/c²...(9)
将(5)与(6)代入万有引力方程,得到场密度版的万有引力方程:
F=G(4π/3)²ρ₁ρ₂/R²...(10)
将(8)与(9)代入万有引力方程,得到等效的场势能版的万有引力方程:
F=(G/c⁴)Ep'₁Ep'₂/R²...(11)
你也可以把电磁波的时空方程R=ct代入万有引力方程,得到时空版的万有引力方程:
F=(G/c²)m₁m₂/t²...(12)
F=(G/c²)Ep₁Ep₂/t²...(13)
F=G(4π/3c)²ρ₁ρ₂/t²...(14)
密度版的万有引力方程(10)与(14)表明:引力表面上涉及质量,本质上涉及引力质量密度。
时间版的万有引力方程(12),(13)与(14)表明:引力涉及引力波传播的时空历程,不是某些人不求甚解而诬陷牛顿主张超距作用。
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能量守恒、质量、密度、惯性等等先不说啦,说说引力牵引咋回事:我们知道热胀冷缩,溫度改变、决定一切,热胀很好理解,夏天人们热的时候甩开膀子,干嘛呢,散热呗;冷缩也很好理解,在寒冷的季节,人们总是束手束脚的,干嘛呢?冷呀。于是问题来了:宇宙空间也有冷与热的空间一冷一热,一胀一缩的状态会是什么呢?会是不规则惯性运动状态,空间运动“动则规律、有无规矩”,一冷一热形成巨大“动力”,一胀一缩形成巨大“惯性”,一来一去,一来二去形成自旋。在温度的作用下,所有粒子、分子、介质、空气等将变化,甚至改头换面,由此,磁场效应、场效应、温度效应等自然而然有了不明“物资”。太阳的热能已有科学家计算过,我这里就不重复了,有关负温度已有中国科学家计算过了,我也不在此重复了,我们综合分析一下就会得出一个结论。好了,下面我出一道题:炼钢的时间与烧开水的时间同样,问:钢铁会减少吗?
原创2019.9.9