第3章 力线力学

第1节 力线

1.1 相关问题

力与力线已为人所熟知，其所以然则需深究，若问，引力线、磁力线和电力线是一回事吗？不经推敲，恐怕难以答对。力线和力、电 、磁相关而又不一回事。力线由物质所发出，力线相互作用生成力，力线到底有多少种？

基本粒子是发出力线的最小单元，它们聚合一起后力线密度随之如何改变？“相吸”与“相斥”是力的作用所致，“同性相斥、异性相吸”是自然规律吗？星体在空间运行必须有一个中心吗？由力线到力，由力到物体运动，显然还有不少值得研究的问题。

1.2 力线种类

力存在于两个物体之间，这具有普遍性；但是，在电磁领域，两个物体之间不一定存在电力或磁力，以上两种情况似不相洽，于是，以往判断 “万有引力与电磁力是不同的力”。同时令人困惑的还有粒子间的力，其“量差”十分巨大，结果是，现代物理认为，“自然界有四种力”。

先撇开“力有四种”，从现象里得到的启示是，不论何种力，对物体的作用只有两种：引或斥。由此可见，按性质分，力线只有两种：引力线与斥力线。至于力究竟有几种，倒不如视为一个需要进一步研究的问题，因为，现在的“力有四种”是以力的大小作为划分依据的，据理而论，“量差”不应作为划分“种”的主要依据。 

1.3力线性质

牛顿引力方程反映了力只在物质之间作用，真空不可能作为作用力的“载体”，就是说，力线只能由物质发出，但是，既然物体间总有距离，力线自然可以在真空中穿过。“力线源于物质，在真空中穿过”表述了力线、物质、真空之间的关系。作为物理模型， 力线的性质是：

（1）没有质量——但由有质量的基本粒子发出

（2）没有体积——横切面积等于零，但长度不受限制

（3）有引力线、斥力线两种

（4）相互作用生成力

（5）有柔性

（6）不同物体的力线发生作用，作用对象随情况改变

（7）以基本粒子为中心，向空间均匀辐射，每个基本粒子发出定量力线

（8）物体双方参加作用的力线数量相等

因此，力线和力同样既不是物质而又依存于物质，这是它们同真空的重要区别。

1.4力线源

除基本粒子外，所有物质都处于聚合状态：基本粒子聚合为质子、中子，质子、中子、斥力子聚成了各种原子。以往没有觉察到，这种聚合并非简单地“合拢在一起”而是类似“涡旋星系”，不仅中子、质子是基本粒子的“微涡旋星系”，而且，在原子内部，每个中子、质子也作为一个单元回旋不已，问题在于，自1905年后，“能量不灭”已被淡化，离开了客观存在与基本规律，使人难以认识到上述情况。

分析“力线源”需从基本粒子这个最小单元开始，“单身”独处的基本粒子向四周发出力线类似太阳发出光芒，但是，一当力线相遇，便要相互作用，S-N两个磁极之间力线分布图众所皆知。当被考察的粒子不是一枚而是两枚或多与两枚，力线便有了“内”与“外”的问题，在它们彼此间的“作用的力线”为内部力线（今后称为“作用力线”），其余依然伸向空间的力线为“剩余力线”，对于聚合粒子，对外力线（即剩余力线）总量并不与质量成正比，其机理见后面“聚合效应”。 每一单独的物质，从一枚基本粒子到巨大的星体，都是一个力线源，对外发出力线，就力线的数量而言，“质量大者力线多”，对力线密度而言，“质量小者密度高”，这是“聚合效应”的实质，其机理见第2节。

每一力线源发出的力线总量恒定，设想用一理论封闭曲面（无限薄）将力线源包围，从曲面上对力线求和，与曲面的大小（远近）无关，有点类似司铎克斯的积分定律。 至此，需要想信，力线必须由物质发出，力，只能由力线作用产生。空间，真空，既不能发出力线，也不能产生力。这不仅是对于自然界的正确理解，也是需要坚持的物理信念。

1.5力线的作用 电荷 

发出力线的基本粒子有几种？

如上所述，从性质看，力只有两种：引力与斥力，因此，基本粒子也只需两种：引力子与斥力子，引力子发出引力线，斥力子发出斥力线。引力线与引力线作用生成引力（用F1表示）、斥力线与斥力线作用生成斥力（用F2表示）应当不成问题，但是，引力线与斥力线作用生成什么力？原子结构显示，生成的也是引力 （用F3表示, F3＜F1）

越过人性化的描述，电荷的实质是：对外发出引力线者被“规定”为带“正电荷”；发出斥力线者被规定为带“负电荷”。由此对原子结构推理是，质子同质子间产生F1力，所以，质子之间不但不是“同性相斥”而且还“难舍难分”。电子同质子间产生F3力，用“异性相吸”描述这一“个案”并无不妥，但是，若以为电荷合乎性别的“吸、斥”，则偏离了力线的作用规律。所以，以作用力来分析电荷是正确的，用人性化的观点描述电荷则似是而非。

第2节 力与力线

2.1 引力与斥力

2.1.1引力的产生：空间不同物体所发出的引力线“相互作用”产生引力，记为F1，既然是“相互作用”，双方参与的力线数量必然严格相等，这就是牛顿的“作用力等于反作用力”定理。

2.1.2 引力线密度的“H”判断 聚合效应

在宏观力领域，按照牛顿方程，力与质量成正比，在引用这个方程时，也需从力线分配角度，考察力和质量的关系。该方程反映了自然的真实呢还是数学的近似呢？

既然力由力线相互作用生成，力线数量、分配必定影响所产生的力，现在考察空间A,B两枚相距不远的引力子，它们的力线分布类似马蹄形磁铁两极。有的力线相互作用生成力，此为“作用力线”；另一部分力线伸向空间，此为“剩余力线”。二者各占多少？将这两个磁极置于字母”H”的两个横竖线交点处，由磁力线分布图可以看出，”H”的两条平行线之间是作用力线，占1/2 ,平行线外的力线伸向空间，是剩余力线，也占1/2 。按总量，各为1，这是“H”判断。

如果引力子增加到A,B,C三枚，分别对AB, BC, CA 进行三次“H”，对于这个“小组”，作用力线占总量的2/3 ，剩余力线只占1/3 ,当粒子数为4，5，6……N时，作用力线总量占

3/4 ,4/5, 5/6, ……(N-1)/N ；剩余力线总量恒为 1/N 。

对于一枚引力子，在形成了N个成员的“小组”后，作用力线比例随组员数增加，为（N-1）/N ；剩余力线比例为1/N 。显然，作用力线为“小组”的“内部力线”，剩余力线是它对外的力线。这表明，N越大（聚合在一起的粒子越多），作用力线总量和比例均增多，剩余力线总量不变，所占比例线性下降。设想，一个亿万粒子的群体，它对外的力线总量同一枚粒子相同，情况怎样？必定是力线密度——对外吸引力——大大降低，到了一定程度，它已不可能再吸引高速经过的新成员从而使“组群”规模达到稳定。这种因聚合度增加而导致对外吸引能力下降的机制便是“聚合效应”。 　

如前已述，将两个条形磁铁异极相对，吸合一起，其力线分布大大改变，绝大多数力线都转变为作用力线，散向空间的剩余力线大大减少，可见，聚合引起作用力线、剩余力线比例改变。

“聚合效应”揭示，质子由引力子聚合而成，但在这个“组群”质量达到1.67248×10-24克后，引力线密度已非常微弱，再也不能增加成员数量。估计此时约有1012 (10的12次方)枚引力子以“涡旋星系”方式聚合在一团。

从引力子到质子，剩余力线总体不变，力线不随质量同步改变的“程度”达到1012 ，因为当时没有发现“聚合效应”，将力在数量上的巨大差异误以为遇到了“两种力”——强和弱作用力——便完全可以理解。

以上叙述提出，“强作用力”、“弱作用力”并非两种力而是作用力线数量改变引起，是“聚合效应”暗中扮演了自然界的魔术师，以至人们认为“这是两种力”。

中子同质子有何关联？因为基本粒子只有两种也只需要两种，因此，中子，作为一个“微涡旋星系”应当是含有斥力子“组分”，因为有了电子组分，在电场中既生成引力也生成斥力从而显示“中”，并且，它的质量也比质子略大。它倆间的进一步区别，现在还不能判断，有待于以后研究发现。

由质子、中子到原子，原子再进一步聚合增大，粒子间的距离大大增加，此外，在此情况下，需要考虑剩余力线的作用对象是周遭的所有物质，因此，聚合效应的影响降低，在宏观领域，有了牛顿引力方程。但是，聚合效应的微弱影响还是存在，例如，惯线质量不等于引力质量，前者不受聚合效应影响，比后者大0.1%左右；又如，日食时由于月球介入影响了力线分配，日地间的力线被少许屏蔽，以至已使测量仪器有所觉察。这些说明，空间两物体A,B间的作用力与质量相关，大体上成正比但不是理论上严格成正比，受到聚合效应调制，还受到“外部物质分布”的调制。亦即，除A,B之外，附近是否还有C,D,E等其他物体。 所以，宏观适用的牛顿方程是适用的数学模型而不是理论上精确的数学模型，其之所以不能在微观领域应用，是由于当时没有考虑聚合效应，如果考虑聚合效应影响，牛顿方程少许改变后可以用于微观领域。

2.1.3斥力 

斥力由斥力子之间的斥力线相互作用产生，因为斥力子——电子——倾向于“分”，斥力本身便是“离散”力，因此，斥力的大小正比于作用“正电荷”的数量，没有诸如“聚合效应”那样的机制。

2.2 内力与外力

一枚基本粒子不存在内力线与内力，它的所有力线都可对外形成作用力。但任何一个比基本粒子“多”的“对象”，都存在力线和力的内、外问题，“内部”力线即作用力线，“外部”力线即剩余力线。已叙述过，外部力线同内部力线的分配受“聚合度”影响，聚合使力线的“内、外”成立，聚合在一起的粒子越多，内部力线 ——作用力线——比例越大，于是，物体越大，剩余力线密度越低，但是，这一关系，如上所述，并非线性关系。内外是人为划出的，由此力线形成的内力、外力并非不同种类的力，只是人们考察区域大小不同的结果。

2.3 物体间的作用力

“物体”，指的当然是“大东西 ”，宏观领域，两物体间作用力由牛顿方程表示，正比于双方质量，反比于二者距离的平方。为了反映力线受“聚合效应”影响，理论上正确的牛顿方程需要将原先那个处理成1的常数改为（1+q）,q 是负数，它同双方的质量相关，但对1 的影响约小于0.1% 。

物体与物体间的作用力受其它物体影响的原因是聚合效应，聚合效应阐明了“影响”的机理，于是，可以不仅定性而且也可定量地分析这种影响。例如，“行星串列”对地球会发生灾难性影响吗？对此历史上曾引起不少人的恐惧，担心各大行星排列成串其引力叠加会造成地球灾难。如果从力线密度入手进行分析，就会发现，这一影响，理论上是有的，但反映到星体之间的力线与力上，极为微小，可视为没有实际影响。

2.4 惯性质量与引力质量

牛顿方程 f=ma 确定了力、质量、加速度三者的关系，已知了其中二者，便可推算出第三者，由此得到的质量，为惯性质量。在确定惯性质量过程中，影响“精度”的只有仪器和测量方法，因而，结果是可靠的。

由引力大小所确定的质量则受“聚合效应”影响，此影响在宏观领域虽然很小，但是，从理论上不能不加考虑，否则，有些自然现象便无从解释。

中子、质子、电子的质量已被相当准确测量出来，按理，一份电子、一枚质子的质量相加是氢的原子量，但是，由于聚合效应，存在惯性质量与引力质量的差别，上述相加得到的是惯性质量；元素周期表给出的“原子量”采用电解称重法，因而是引力质量。

通过已知数据对比，可以看出。元素的引力质量普遍小于惯性质量，“相对差”最小的是氢，为0.01%，最大的是钾，为1.03%，其余多在0.9%上下。惯性质量所反映的质量，因不受聚合效应影响，更为接近真实。

从物质的比重也可以看到聚合效应对原子的影响，以下举例对比：

物质 比重 　 原子量 比原子量

1、水 　 1 18 1

　　2、铝 2.7 26.97 1.5 

3、钙 　 1.55 40.08 2.45

4、锰 7.2 54.9 3.05

5、铁 7.9 55.8 3.1

6、铜 8.94 63.54 3.53

7、铅 11.28 207.21 11.51

比重与“比原子量”的差异意味着在各种原子内部质子、中子的“状态”不同，以致剩余力线密度产生差异，影响元素的理化性质，值得深入研究。　

第3节 力线与物体的运动

物体在空间的运动理论上可分为直线运动和曲线运动，在惯性作用下，“物体不受外力”，作直线运动，对横向而言，但这相当于要求物体对外不发出力线，或者空间除了该物体外别无其它物体。这两点都不切实，所以，大大小小的空间物体只能描出曲线轨迹。对纵向而言，力对物体的作用是产生加速度，惯性运动相当于“前后”作用力线相等，如作用力线改变为不等，则发生加速运动，加速运动物体的轨迹为二次曲线，于是，物体轨迹为空间三元二次曲线。其中，圆运动和螺旋运动具有一定代表性。空间两枚相互靠近的引力子一旦被引力栓住成为“双星”而作相互回旋运动，其轨迹可视为为二次曲线中的圆，此时，径向作用力是引力，切向没有作用力按惯性等速运动。 　

原子外层电子的运动与此接近，一枚电子进入原子轨道时的线速度决定了它的轨迹是圆还是其它二次曲线。进行圆运动的“双星”如果存在轴向速度，运动轨迹便是空间螺旋线。

所有物质都有力线发出，因此，所有物体都受到力的作用，都在相对运动之中。运动使物体位置改变，位置改变又引起作用力线分配调整，这使物体形成的作用力逐渐改变大小和方向。可见，每一物体，不论大小，无时无地不置身于渐变的力场之中，力线与物质同在，因物体间位置、距离改变而改变作用对象和作用力线数量。

在承认实体物质客观存在的同时，也需承认非实体的力线与力同样客观存在。

第4节 力线波 引力波

两物体间作用力线数量的逐渐改变并未引起注意，这属于“家常便饭”，但是，短时间的大量改变则令人困惑。这种现象被发现称为“引力波”。存在的问题是：引力波是怎样发生的？它的性质如何？它的速度多大？从力线力学角度看，物体既然都在相对运动之中，作用力线数量随时改变属于司空见惯。

但是，在什么情况下突然发生大量改变呢？合理的推测是，两作用物体之中，有一方“突然离散”，依然存在的那个物体，突然有部分引力线失去原来的作用对象而产生引力的波动，这自然就是“引力波”。太空中“物体突然离散”乃是“超新星爆发”，这种爆发产生的原因已叙述在论文L04《物质演变》中。大量物质短时间离去，当然引起力线强烈变化，从引力测量中发现这种变化时，便有了“引力波”一词。

引力波发生时由于力线改变作用对象，这种“跳槽”无需跨越空间，不需要介质传递，因此不需要延续时间，不论两物体间的距离多远，它们间的力线是已经相联的，力线通、断的同时就发生引力变化，虽然称为“引力波”，此波同电波不同：

一是，不具备可用曲线表达或级数描述的波形，二是，只在作用者之间存在，不传播、不扩散，三是，不需要时间传播，亦即，“波速”为无穷大。

第5节 力线与化合

为什么会发生化合反应？有的化合物AB+CD为什么会发生离子互换反应变为AC+BD? 为什么一个元素可以置换另一元素？是什么决定了元素的活跃与不活跃？为什么温度升高化学活性增加…。

力线与化学间的关系其物理背景在于，原子间的力是化学变化的根本原因，所以力线在化合反应中扮演重要角色。以氢原子而论，在“一个”质子外围吸引了一份电子，这一份的质量大约是10的负28次方，数量约有一亿枚。质子发出的引力线除了跟外围电子相互作用之外，全部作为剩余力线而外伸，力线密度大小，决定了它的化学活泼性高低。A与B两种元素的化合物AB如果剩余力线密度不等，又遇到了类似的CD化合物，此时，剩余力线密度大的元素便从新结合，剩下两个剩余力线密度较小的元素相结合，于是发生“离子互换反应”。

剩余力线密度大小决定原子的化学活性，两个元素间的引力（由发自双方原子核的引力线相互作用产生）如果已使它们不能自由离开便成为化合物，它们之间的距离由外层电子相斥而保持，所以，化合物两原子不会“共有”外电子层，电子的相斥使它们在达到“共有”之前就已“止步。原子外层电子旋向不规则，这样才能保持电磁中性。上亿枚电子在核外无序旋转，即使部分有序，便出现磁性，因此， “电子自旋”一词的客观含义，有待澄清。原子外层的电子，其旋转围绕原子核；空间电子不存在此种圆运动，至于它是否绕自己的轴“自旋”，有何作用？如何获知？