极客之神奇惯性
惯性是物体的固有属性,质量是惯性的唯一量度。正是有着惯性的存在,我们才可以感觉到我们所处的世界是柔和的(时间、空间连续)、稳定的(长期规律可循),可以说这也是生命诞生的基础吧!
诚然,太空运动与惯性是无法分开的,正是惯性运动(使物体保持匀速的运动)的存在,大到星系,小到卫星,才得以长期稳定运行。大家都知道,行星以椭圆轨道运行,而恒星位于其一个焦点上。为了简便,首先考虑行星做圆周运动,因为行星与恒星之间除了引力作用外并没有其他直接联系®1,不像人拉着一端栓有小球的绳子令其做圆周运动(由于绳子拉力可以调节,小球速度大小可变),为使行星做圆周运动,那么一定是匀速的,否则便会由于引力与向心力的不平衡使得行星远离或靠近恒星,实际上这并没有发生,也不会发生,因为宇宙自诞生起便存在着一个神奇的调节机制——惯性调节机制,如果宇宙大爆炸学说成立的话。
对做匀速圆周运动的行星受力分析,便会发现其只受万有引力,方向刚好为圆周径向;将速度沿着径向和垂直于径向分解,便会发现径向初速度始终为0,径向加速度为g‚,即行星的径向运动为自由落体运动。切向速度大小恒定,即惯性运动,为什么必须这样,上面只是从表面现象进行了分析;从能量角度考虑,由于太空中没有可以使行星能量减少的诸如大气之类的东西,于是行星速度大小不会变,更深次的原因只能归因于宇宙神奇的调节机制(此处还有天体以及微观粒子的自转,但从能量角度还是无法理解)。考虑整个圆周运动,可以发现,径向初速度与切向速度大小恒定,但是方向始终改变。于是,行星围绕恒星的匀速圆周运动便是变向的自由落体运动与惯性运动的结合,即做惯性运动的物体受始终与速度方向垂直且大小恒定的力的作用将做匀速圆周运动。
至于行星运动轨道往往是椭圆,便要考虑到恒星与行星的自转以及其他星体的影响。
猜测:
无惯性不连续,即没有惯性或惯性很小的物质运动不连续;对于宏观世界中的物体,由于质量(惯性)较大,物体不可能突然停下或消失,运动状态必然会延续下去,直 接表现便是连续运动。而对于微观世界质量非常小的粒子(如静止的光子、胶子®2质量为0), 由于惯性非常小,其运动状态可以突然改变,此时便为粒子突然消失提供了一定的可能性, 即粒子运动状态不连续,直接表现便是粒子以某一概率在空间某一位置出现。
宏观宇宙便是惯性的产物,微观粒子便是概率的产物,也或许是宏观宇宙与微观粒子是惯性与概率的综合产物。
注:
®1 目前宇宙已知的4种基本力由强到弱为:强力、电磁力、弱力、引力。强力和弱力为短程力,短程力只作用在原子核尺度内,宏观天体运动不需要考虑。而两天体质量之积远大于其带电量之积的数量级,故相对于万有引力,天体间的电磁力可以忽略不计。
®2 胶子:传递夸克之间相互作用的粒子,目前已知共8种,静质量为0,自旋为1,具有色荷。胶子负责传递强核力,他们把夸克捆绑在一起,形成质子、中子及其他强子。