重力是所有物理量中,唯一能有众多版本同时存留至今的物理量,这种现象不一般。这说明重力定义的确立存在相当大的困难。像万有引力、弹力、摩擦力这些力学中的物理量,还有热学、光学、电学、原子物理学中的各种物理量的定义都确立了单一的精准版本。
重力定义没有一个版本能排除其他版本的存在,而在力学中独占其位。确立重力定义的艰难使得有关重力的讨论不得不被众人远远地回避。这种身边科学比高深科学还难搞明白的现象,不符合人对自然界的认识规律。
重建原因
象万有引力、弹力、摩擦力还有电场力、磁场力等,这些力都是客观存在的真实力,它们的定义是在无数次实验的基础上建立起来的,又经过无数次实验证明了它们的正确性。但是重力定义的建立却没有这些过程。重力是在已经存在的理论基础上,经过科学思维,人为地想象出来的虚拟力。跟那些实际力定义的诞生完全不一样。这就是重力定义多次重建的内在因素。
既然重力定义是人为想象出来的,那么重力的定义也可以人为地改变。万有引力、弹力、摩擦力等那些真实力没有这么随便。
新版本
2012年在力学界出现了重力第6类定义的新版本,重力第6类定义是:在静力学范围内,以放置物体的支持物或物体自身为非惯性参照系,物体所受各万有引力与各惯性力的合力叫重力。下面对新定义做深入说明:
1.物体所受来自外星球的万有引力和与之对应的惯性力相互抵消。
以天体自身为非惯性系,在宇宙中,被看成质点的天体,或相对于天体极小的人造天体、关闭发动机的飞行器等,都是被视为质点的“天体质点”,它们在轨道上运行着。因为天体质点不受万有引力以外的其他种类的力如支持力、发动机的推动力的约束,所以某天体所受另一天体的万有引力会全部用来产生该天体的加速度,且对应出一个惯性力。因为此惯性力大小等于该天体的加速度大小与该天体质量的乘积,而来自另一天体的万有引力的大小也等于这个乘积,而此惯性力的方向与此万有引力方向相反,所以另一天体对该天体的万有引力和与其产生的加速度对应的惯性力相互抵消。这样来自另一天体的万有引力全部用来产生该天体的加速度的力,就没有使该天体获得重量的作用效果了。
把宇宙中天体视为质点之后,物体的运动轨迹和动力学规律与所在天体相同,就有理由把物体和所在天体视为在同一轨道上运行的两个天体。所以来自其他天体对物体的万有引力也能和与其产生的加速度对应的惯性力相互抵消。物体没有从来自其他天体的万有引力那里获得重量。
2.物体所在星球对物体的万有引力和与之对应的惯性力不能相互抵消
物体所在星球对物体的万有引力,不能再和与之对应的惯性力抵消。因为所在星球表面对物体存在着支力的约束,所在星球对物体的万有引力就不能全部用来产生物体的加速度了,只有一部分产生加速度(随星球自转的向心加速度),另一部分使物体获得重量。
后面将经常遇到像第1条和第2条这样的问题,不再详细说明。
3.在新定义下地面上物体所受重力的矢量表达式(在其他天体上有相同的推导过程)
在新定义下以地面为非惯性系,利用力的平衡原理可以较严密地推导出地面上物体所受重力的矢量表达式。(统一用F代表万有引力,f代表惯性力,G代表重力,N代表支力。黑体字母代表的是矢量,下面进行的是矢量运算)
放在支持物上的物体受到地球的万有引力F地,还有太阳的万有引力F太,月球的万有引力F月,及其他星球的万有引力。还有因地球自转而存在的惯性力f地、太阳的万有引力(使物体随地球绕太阳公转)对应的惯性力f太、月球的万有引力对应的惯性力f月,及其他星球的万有引力对应的各惯性力。还有地面的支力N地,等等。所有这些力相互平衡,就有:
F地+F太+F月+…+f地+f太+f月+…+N地=0