网友提问:
惯性质量和引力质量是同一种东西吗?为什么相等?
优质回答:
这个问题,值得深究。我不信广义相对论的解释,因为她的空间虚无弯曲说,纯属数学空间虚构,不符合物理逻辑。我认为,物质的质量属性,还得从物质运动的机制来探讨。
宇宙充满无限的空间,空间分布不均衡的物质,不均衡分布使得物质拐弯,提供螺旋运动的向心力。物质的螺旋运动,既有自旋运动,又有绕旋运动。
自旋运动的向心力,就是万有引力,提供物质的质量属性。同时也是惯X,因为根据惯性定律,物质总是要保持相对静止或匀速直线运动,包括事实上的匀速圆周运动与测地线循环。其中自旋就是匀速圆周运动,绕旋就是测地线循环(即物质波)。
电子质量来自电子的高速自旋,对应电子的惯性引力或万有引力。质子质量来自质子的高速自旋,对应质子的惯性引力或万有引力。实际测量或计算物质的质量,可以忽略电子质量,只考虑核子的质量。
物质的自旋,相当于一个振动源或谐振子,会产生引力波,该引力波以真空物质波为载体,随着传播距离的远去而不断衰减降频。
核外电子的绕旋,与原子核电磁场互动,相当于一个电磁震荡器,在没有外加电磁能的情况下,也会发出频率极低的电磁波,并由真空物质波传播,随着传播距离的远去不断衰减降频。
直接计算惯性质量或引力质量,可参阅物理大家姜放的统一物理学有关章节。
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答:从本质上说,惯性质量和引力质量有区别,在广义相对论中,爱因斯坦把“惯性质量=引力质量”作为等效原理,建立了广义相对论。
如果我们不加深思,可能会理所当然地认为“惯性质量”和“引力质量”是一样的,如果我们更深入地了解这两个物理量,就会发现这当中暗藏着更深刻的机制。
惯性质量描述的是物体惯性大小的量,体现在物体加速或者减速时对外力的抵抗能力;而引力质量,描述的是物体产生引力场的能力,或者与其他引力场相互作用的能力。
我们稍作思考,就会发现惯性质量和引力质量,完全是两个物理概念,出现在两个物理学定律当中(牛二定律和万有引力定律),两者之间除了单位一样外,并无其他联系。
但是现在我们知道,引力质量和惯性质量在人类接触的实验范围内,是严格成正比关系的,而且正比系数是“1”,相关实验的精度已经达到了10^-12数量级。
在十九世纪,奥地利物理学家马赫,就严厉地批判了牛顿的绝对运动观念,马赫认为事物的一切运动、加速度都是相对的,认为绝对空间并不存在,提出物体表现出来的惯性,是宇宙中其他所有物体作用的结果,这一观念被爱因斯坦称之为“马赫原理”。
马赫原理深刻地影响了爱因斯坦,并被利用在了爱因斯坦的广义相对论中,提出了广义相对论的等效原理“惯性质量和引力质量相等”,等效原理是广义相对论的两个基本假设之一(另外一个是广义相对性原理)。
所以,广义相对论本质上,也没有解释惯性质量和引力质量相等的根本原因,但是从广义相对论的推论来看,惯性质量和引力质量肯定有着更深刻的联系。
在相对论中,质量和能量是统一的,而能量才是根本属性,质量只是能量的一种表现;物体加速需要能量,那么质量必然会增加,而且加速后的物体,所在参考系的空间尺度会发生变化(相对论尺缩效应),在引力场中,引力质量也会导致空间的弯曲。
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引力是托是支撑,苹果落地是引力支撑托起的,与苹果砸东西正好相反,飞机飞行的关键是引力支撑牵引,地球的运动是引力平衡的,地球在引力中运动状态是不规则惯性的,只有始终保持这种不规则惯X状态,地球才能“正常”运动。地球运动状态的变化与地球环境、空中结构有关。实际上地球与月球之间的质量、能量在追寻引力的平衡,也就是说整个太阳系位置是变化的,这么变化是自然规律。再说一下苹果落地是引力的平衡,并不是引力的作用,因为引力是无方向的,对谁都公平。
原创2019.6.28
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电磁力与引力是不同等的,就如芝麻与西瓜,但是一定量的芝麻的X也会与一个西瓜等重,引力质量等于惯性质量这是一种人为的设定必然是相等的,