第三篇
牛頓第三定律:
兩個物體之間的作用力是相互的、對抗的,稱其為作用力和反作用力(F和-F)。
一、解剖“牛三律”
牛頓認為作用力和反作用力,大小相等、方向相反且作用在同一直線上,同時認為二者具有同時性。人們認為這里暗含了一個條件,就是力的傳遞是瞬時的,要不然作用力和反作用力就不具有同時性;但是愛因斯坦相對論認為,力的傳遞有時限性,即力的傳遞速度不能超過真空中的光速c,這樣一來二者就不和諧了?,F(xiàn)在我們就此分析分析,問題出在哪里?
我們現(xiàn)在假設(shè),有一個帶電小球A,從靜電場(場源為O)的a點運動到b點,且ob>oa。小球A在a點受到一電場力為F,當F傳到o點之時刻,作用于場源O的作用力-F為F的反作用力。如果小球在a點不動,雖然F與-F不同時,但二者大小相等、方向相反且作用在同一直線上;如果小球運動,當場源O接收到小球的反作用力-F時,小球已經(jīng)運動到了離o遠的b點,在這一運動過程中,力F可能耗散了一部分到時空中而變?yōu)镕'。所以在b點的力F'就不等于-F,并且二者的方向也可以不在同一直線上。如此一來,經(jīng)典的牛頓第三定律就有了瑕疵,果真這樣嗎?下面我們用場論探討一下。
二、場論分析作用力和反作用力
根據(jù)場論理論,物體之間的作用力實質(zhì)上是質(zhì)能場與質(zhì)能場之間的接觸性碰撞。質(zhì)能場可能有許多性能,所以碰撞時是能夠相互作用的性能才產(chǎn)生力的作用,如引力場之間的作用或電磁場之間的作用等等(詳情見文章:場論動力學(xué))。
現(xiàn)在我們回到上面的靜電場中,帶電小球A在場源O的a點受到了電場力,其實際過程是這樣子的:小球A經(jīng)過a點時,小球的場和場源在a點的場發(fā)生了碰撞(場本身是一種物質(zhì),為了方便起見,場源O在場域a點的場,我們以后就用a代替;另外由于小球還算可觀的物體,所以同時可以認為是小球自身和a點的靜電場碰撞,其實小球的質(zhì)能場本身就包括小球)。小球碰a和a碰小球是同時發(fā)生的兩個接觸性碰撞過程,并且效果相同、互為對抗,所以碰撞過程產(chǎn)生的兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上,且具有同時性,這正是牛頓第三定律所表達的內(nèi)容。兩個碰撞發(fā)生以后,其作用要通過光子傳遞給場源O,傳遞過程雖然有時間限制,但光子是一個完全負責(zé)任的使者,它原原本本地把碰撞的信息傳遞給場源O,這樣又好像是場源和小球的碰撞。同理當小球運動到b點時,在b點又發(fā)生了新的碰撞,新的碰撞自然產(chǎn)生了新的作用力和反作用力。故,牛頓運動定律中,不僅僅力的作用力和反作用力的關(guān)系是正確的;而且其力作用的瞬時性和相對論中力傳遞的時限性也就變得和諧嘍。
小 結(jié)
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