惯性质量和引力质量是同一种东西吗?为什么相等?
当两艘轮船?同向行驶时,会产生相互之间的吸引力?。而人在跑步?时,也会感受到个很大的阻力。上述现象,在我们的日常生活中,是很常见的。因为,物体的存在,并不是孤立的,其运动的行为会受到其外部环境的制约。
同向行驶,会使两船之间的水流同向运动,从而使两船外侧的水压大于它们内侧的水压。由此形成的压差,就表现为两艘船相互之间的引力。
至于人在跑步?♀️时,感受到的阻力,则是由空气中的气体分子对人体的不对称碰撞?造成的。
推而广之,在自然界中,所有物体的运动都会受到其物理背景——空间的制约和影响。而且,由于物质可以决定空间的分布,形成引力场。于是,两个物体内外侧的空间是不对称的,从而使两物体相互靠近,以消除空间的不平衡。
根据有机的量子景观,离散的基态量子构成空间,由高能量子组成的封闭体系就是物质。
由于封闭体系是借助粒子的运动形成的,具有或然性。因此,任何作为封闭体系的物质,其封闭性都是小于1的。
于是,物质会对其外部的量子空间辐射☢️热能,使量子空间形成热的梯度分布,这就是我们常说的引力场。
于是,如果存在着两个物体,则它们内侧的量子空间的能量会高于外侧量子空间的能量,从而使内侧的封闭性相对降低。
于是,两物体外侧的量子碰撞多于其内侧的量子碰撞。由此产生的压力差就是广为人知的万有引力。
至于物体的惯性,也是由于物体的加速度,导致了空间量子前后碰撞的不对称。由此产生的压力差就是惯性力。
综上所述,作为封闭体系的物质,与作为物理背景的量子空间,共同形成了一个有机的量子系统。
引力与惯性力的共同本质是,空间量子的不对称碰撞;它们的区别则是在于,引起量子空间破缺(不对称碰撞)的原因,是有所不同的。前者取决于物体的热辐射,后者则是由物体状态的变化所引起的。
回答:质量只有一个,所谓惯性质量和引力质量其实同一个东西,当然就相等啦。
让我们来一起了解一下,这两个质量都是怎么来的,又是怎么变成了统一的。
一、惯性质量和引力质量是怎么来的
说起这个话题,还要回到牛顿发表了他那本著名的《自然哲学的数学原理》一书。这本书里发表了牛顿三大定律。其中牛二(惯性定律)和牛万(万有引力定律)定律分别给出自己的公式,即:F=ma、F=GMm/r^2。我们从这两个公式中可以看出,物体的质量m可以有两种测量方法,于是,用这两种方法得到的质量,分别被称为惯性质量和引力质量。
对于学理科的小伙伴来说,如果大家对于我们高中物理,运动和力的部分还有印象的话,应该记得,当时我们就是把惯性质量和引力质量当做同一个物理量来直接代换的。当时好像并没有人对这两个质量是不是同一个质量产生什么怀疑,至少,我的物理成绩一直都是班上的佼佼者,也没有去想过这个问题。质量嘛,就应该是一样的啊,当时就是这么想当然的。嘿嘿,现在想想,自己当时是多么的浅薄和无知。
二、爱因斯坦提出惯性质量与引力质量等效
真正思考这两个物理概念的人是爱因斯坦。他发现了惯性质量和引力质量的等效原理,并以此为基础,结合广义相对性原理建立了广义相对论。这个等效,原理主要是出自那个著名的思想实验——电梯实验。这个实验我就不详细描述了。
三、实验严格证明惯性质量与引力质量等效
自从爱因斯坦提出了等效原理,并且根据这个原理建立了广义相对论。但是其他科学家不服啊,你说等效就等效啊,你爱因斯坦说的也不等于就是真理。于是一大波的科学家,开始设计精巧的实验来验证这个原理。其中,最著名的验证实验是厄缶扭摆实验。这位物理学家,不断改进实验精度,历经25年,在实验室里,以10^-9的精度下验证了惯性质量和引力质量相等。后来的科学家,又利用更精巧的实验,在10^-12的精度下验证了惯性质量和引力质量相等。
四、在广义相对论对时空的理解中惯性质量和引力质量就是同一个量
广义相对论告诉我们“物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动。”。从这个角度来说,引力其实是不存在的,引力只是空间弯曲的几何效应。所以,引力质量和惯性质量的本质是一样的,它们就是同一个物理量。只是因为经典力学给出了两种不同的测量方法,才出现了两种质量的定义。
总结
我们从前面的分析可以看出引力质量和惯性质量只是质量的两种不同说法,它们就是同一个物理量的两个意义不同的名字而已。
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