于是,一方面万有引力公式的建立,使各种天体的运行得以获得统一的说明;,另一方面人们又产生出了一个新的疑问?️,即相距甚远的两个物体是如何产生引力的?如果我们沿用经典力学的思维方式,仅从物质的角度来研究产生万有引力的物理机制,那是非常难以理解的。
万有引力公式只是一个经验公式,牛顿在建立该公式时,并没有告诉我们产生万有引力的原因是什么。于是,一方面万有引力公式的建立,使各种天体的运行得以获得统一的说明;但是,另一方面人们又产生出了一个新的疑问?️,即相距甚远的两个物体是如何产生引力的?如果我们沿用经典力学的思维方式,仅从物质的角度来研究产生万有引力的物理机制,那是非常难以理解的。
爱因斯坦根据引力质量等于惯性质量这一物理现象,提出了等效原理,即令两个原本只是量的相同但不同质的概念完全等价,从而使物质与空间建立起了相互联系和相互作用。类似能量与质量具有相同的本质,都是描述粒子的运动效应;只是两者描述的粒子具有不同的存在方式,前者是离散的,后者是封闭的,因而能量与质量是可以相互转化的。
空间与物质的关系也是如此。广义相对论定义了空间与物质在本质上的相同,从而使两者存在着相互作用。于是,只要空间的对称性发生破缺,就会使其中的物体产生运动,以抵消空间的不对称性。不过,由于广义相对论只是在大物质的情况下关于空间效应的初级理论,其虽然定义了物质与空间具有共同的本质,它们是完全等价的,即建立了关于空间效应的外在联系;但是,却没有进一步地提出具体的物理空间为何物。
于是,爱因斯坦只能将产生万有引力的原因简单地归结为空间的变形,即将原本是物理的原因归结为空间的几何变化。由此得出了如下的结论,即空间弯曲导致了万有引力的产生。然而,仅有此认识是不够的。因为,这种解释只适用于宇观的极限情况,却无法解释微观的物理现象。前者是连续的空间,而后者则因为所有的微观粒子都具有波动性,要求空间是不连续的。
于是,我们需要在量子的基础上提出产生万有引力的物理机制,从而统一并深化人类的认识。由于普朗克常数h的普遍存在,而且其物理量纲为粒子的角动量,说明我们的宇宙是由不可再分的最小粒子构成的。这一由普朗克常数h定义的最小粒子,被称为量子,以表明能量的不连续性。又由于卢瑟福所做的实验,绝大多数阿尔法粒子都能够自由地穿过原子,表明物质并不是实体,而仅只是由粒子高速运动所形成的封闭体系。
于是,我们获得了一个有机的量子宇宙观:离散的量子构成空间,封闭的量子成为物质。两者的共同本质是不可再分的最小粒子即量子,两者的差异则是它们的存在形式不同。和能量与质量一样,空间与物质的区别也是离散与封闭的差异。于是,作为封闭体系的物质会对外辐射☢️热能,使量子空间形成热的梯度分布。当两个物体并存时,它们内外侧的量子空间具有不同的温度,从而使量子空间产生了破缺,即空间量子对两物体内外侧的碰撞?是不对称的。
由此产生的空间压力差就是万有引力。借助于量子空间来解释万有引力的产生,有一个好处,即使空间具有了不连续性。当距离小于空间量子的间距时,空间的不连续性就呈现了出来。比如,所有的微观粒子的半径都远小于空间量子之间的距离。于是,类似花粉在水中具有无规运动,微观粒子也具有波动性,即受到了空间量子的不对称碰撞。
众所周知,万有引力是一个不完备的经验公式。当作用距离趋近于零时,该公式就不再适用了,出现了无穷大。如果我们此时仍坚持使用万有引力公式的话,就会产生没有物理意义的奇点,从而使认识走向了反面,得到了非理性的结论。然而,如果空间是不连续的,当相互作用的距离小于空间量子的间距时,空间就不再存在了。于是,作为空间效应的万有引力,也会随着作用距离的减小,而迅速衰减为零。
总之,广义相对论建立了物质与空间的相互联系,从而唯象地用空间的几何变化来说明万有引力的产生。然而,产生万有引力的物理机制是量子空间的对称性破缺,即空间量子的不对称碰撞。这一物理机制不仅消除了万有引力在微观世界的无穷大,还可以使我们获得了一个统一的认识,即微观与宏观的差异仅在于空间量子的间距与作用距离的比值。