物理科学探疑-网友天空-理论的实验-物理学中的一个“哥德巴赫猜想”
wytk-11.gif (489 字节)

物理学中的一个“哥德巴赫猜想”!!!

张哲

【内容提要】 本文将在世界范围内首次向人们揭示一种奇特的自然现象——在自然状态下原本因受重力作用至上而下、至高而低的前提下是什么力量克服了重力的作用导致并形成这个倒流水现象呢?
这个问题引起了作者的极大兴趣,在多年的深入研究、思考和查阅大量文献资料之后,作者惊异的发现了这个奇特现象背后还隐藏着一个更大的、不为世人所知的重大秘密……流动的水却也能从下而上至低而高的垂直上升,从而形成一种奇特的倒流水的奇特现象!

【关键词汇】 大气压理论 托里拆利实验 真空力效应 wlxzhdyggdbhcx01.gif (1535 字节)
【本文作者】 张哲 男 30岁 大学文化
【联系方式】 陕西西安 电子一路18号 软件公寓C座1806室
【电子信箱】 yangxzh9578@sina.com


wlxzhdyggdbhcx02.gif (3381 字节)     科学研究来源于科学问题,科学问题产生于社会实践,社会实践的不断发展就会产生不断的科学问题,故尔科学的发展实际上也就是问题的产生和问题解决的过程,科学问题的提出、确认以及解决就构成了科学发展的内在动力。世界科学巨匠爱因斯坦曾说过:“发现一个问题远远比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许只需要一个技巧,而发现一个问题则需要更高的智慧和意识。” 我国著名科学家周光召先生在《21世纪一百个科学难题》一书的序言中明确指出:“科学问题的产生和出现往往是科学真理产生的标志,往往也是一个全新科学体系诞生的前提条件。

    物理学自产生之日起就在世界科技体系中占据着举足轻重的作用,每一次物理学上的重大发现和发明,都必将推动人类社会的迅猛发展和前进。就物理学本身来说物理学是一门实验科学,一部物理学史完全可以看作是一部实验学史,初期的物理学由于没有现代化的科学基础和技术设备,故此当时的物理学也就建立在几个十分简单、简陋的瓶瓶罐罐的实验器材之上,但也产生了著名的物理学大师和物理学大定律。

    众所周知,在现实生活中要使任何物体产生位移和运动都必须有作用力作用在该物体之上,物体才会改变其原有的状态。例如:人们要把左上图中的任何物体无论是从左A处移动到右C处、还是从低A处提升到高B处,都必须有一个作用力作用在该物体之上,同时要使物体连续运动就必须有一个连续不断的力作用在物体之上,只有这样物体才会产生位移或者运动。另外在现实生活中人们熟知这样一个事实,就是在自然状态下水是从高处流向底处的,当人们希望把低处的水提升到高处时,就必须有一种连续不断的作用力持续发生作用,水才能从低处不断流向高处,压水机就是一个最为典型的例子(如图二所示)。

    可是在实践当中经常使用压水机的人就会发现这么一个奇怪现象,无论人们花费多大的努力和多长的时间,无论怎样改进压水机的质量和精度都不能把水抽到离原来水面约10米以上的高度,与此同时也人们还发现另外一个类似的奇怪现象,即虹吸管也是如此这样的,无论如何也不能把水输送到一定高度以上的地方。这个奇怪现象其实早在17世纪就已经被发现了,要说起这个奇怪的问题还得追溯到公元前460-370年间,在当时有一位大哲学家叫德莫.克利特的人,他认为世界的本源应是由原子和虚无组成且原子在虚无中做永恒的运动。但是他这一观点却遭到公元前384-322年间的另一位大科学家亚里士多德的强烈反对和排斥。亚里士多德认为,真空绝不可能存在,因为空间必须有物质性才能相互作用,所以空间决不会虚无到没有任何物质存在,而空间必须是一个有作用存在的连续的物质实体,这就意味着原子论失去了其应有的基础,即原子根本不存在。由于亚里士多德和德莫克利特二人的观点截然相反又都是当时的权威人士,故此二人的观点在以后的几千年里逐渐形成了两个完全不同的派系,这两个派系之间的争吵一直延续到公元十七世纪。

wlxzhdyggdbhcx03.gif (5432 字节)     十七世纪的西方由于文艺复兴和工业革命使得社会发展迅猛,特别是工业革命促使西方各国经济发展迅速,蒸汽机的发明和广泛应用促使煤矿业也迅猛发展,社会对煤炭的需求大大增加。由于当时生产力的限制,挖煤、采矿主要依靠人力维持,技术的落后使得矿井中经常漏雨渗水,使得矿井内积水成灾事故频繁发生,严重阻碍了煤矿业的正常发展,于是有人发明了抽水泵用它来排除矿井中的积水,就在使用过程当中工程师们就发现了这个奇怪的现象,无论如何改进抽水机的设备和精度都无法将水抽到10米以上的高度,这个奇怪的问题一直困绕着当时的工程师们,在百思不得其解的前提下便有人带着这个问题去请教当时的著名科学家伽利略。这个问题也引起了伽利略的高度兴趣但当时的伽利略已经年迈多病没有精力去研究这个问题,便把这个问题交给了他的一个学生拖里拆利,并提示他如果水有这么一个高度限制,那么其它液体也一定有一个类似的高度限制,并且其液体密度越大则高度越低。于是拖里拆利按照这个提示思路展开了这方面的研究工作。与此同时,原子论学说在理论界逐渐壮大起来,因此主观上承认真空客观存在得人也逐渐多了起来。

    在公元1640年,以数学家、天文学家辈尔梯为代表的且承认真空存在的一组人,进行了一个通过“制造一个真空”来证明真空的客观存在性的实验过程,实验思路是这样的,他们给一个大约10米高的铅管上端带有塞子的玻璃钟罩里注满了水,然后放在墙角并给下端堵上一个塞子后放在一个装满水的木桶里,然后再打开了下端的塞子,预想水在重力作用下会下流到铅管下的木桶中,而铅管中的水柱上方就会空缺一个空间,这空缺的那部分不就是真空了吗?但实验结果却是最终什么也没有发生变化,实验遭到失败而没有达到他们所预期的目的。后来此事被托里拆利得知后并按照伽利略的提示将水改为水银、将铅管改为玻璃管后成功的进行了以他的名字命名的著名实验即托里拆利实验。

wlxzhdyggdbhcx04.gif (3987 字节)     实验的过程是这样的,(如左图所示)他们在一根约一米长的玻璃管里灌满汞,把开口的一端塞住后倒过来立在盛汞的玻璃槽中,然后拿开塞子,这时汞开始从管子内部流到玻璃容器里,但当管内汞柱面降低到比槽内汞液面高出760毫米时,汞柱就不再从管里流出而呈现出一个760毫米高的汞柱高度。

    据史料记载,亲手做此实验的还并非是托里拆利而是另外一个名叫维维安尼的人在1643年的佛罗伦萨进行的,托里拆利只是实验的组织者和设计者,当时维维安尼做完此实验后就当场确认,管内汞柱上方空缺的部分就是真空。这样就证实了德莫克利特的观点是正确的,这也就为原子的客观存在性及其发现奠定了基础。但是随之而来的又产生了另外一个全新的问题,就是这个汞柱高度现象与连通器原理相互违背且相互矛盾,按照连通器原理管内汞柱应该下降至和管外汞液相同的高度而不应该产生这个高度现象,那么是什么原因导致并产生了这个高度差现象呢?维维安尼对这种“奇怪现象”的解释是管外的空气压力导致了管内汞柱高度现象,这就意味着大气和汞柱之间存在着一种因果关系。

    当托里拆利实验成功的消息传遍世界各地时,世界各地的人们均争相模仿和演示都想一览真空的芳容,当时的人们完全陶醉在制造真空成功的喜悦和愉快当中,而暂时忽略掉了维维安尼所发现的新现象背后的新问题,真正使大气压理论学说被人们广泛接受和传播是著名的多姆山实验。1647年,当时的帕斯卡已经是“管外大气导致论”的信奉者,为了进一步证明他们的这个共识他就又设计了那个多姆山实验。在多姆山实验过程中他发现:管内汞柱高度确实随地平线的高低不同而上下变化,故此帕斯卡就更加确信是大气作用的结果导致了汞柱高度现象的产生,这样一个全新的理论学说——大气压强理论学说便诞生了,该理论认为:大气因为具有质量所以对其内部的所有物质都产生一个压强,该压强的大小正好等于760毫米汞柱对地面所产生的压强值。这样一来,虽然圆满解释了那个汞柱高度现象和压水机、虹吸管为什么会产生一个高度极限限制问题,但是又产生了另外一个全新的问题。

    760毫米汞柱是一个什么概念呢?初看这个数据人们并不会感到有什么惊人之处,可是我们稍做换算就会有一个惊人的发现,它约等于10.34米高的水柱对地面所产生的压强数值,同时也约等于1.036千克的物用于1

wlxzhdyggdbhcx05.gif (5900 字节) 平方厘米面积上所产生的压强数值。据悉,一般人的体表面积大约为15000平方厘米,如果按大气压理论计算,一般人的人体表面竟然承受着高达15000千克(约合15吨)的重量(就这还排除掉其它等因素)。如此稀薄的空气果真能产生这么大的压力吗?人体是否时刻都在承受着15吨重的巨大压力呢?拖里拆利实验中的汞柱高度果真和大气压之间存在因果关系吗?

    我们假设:拖里拆利实验中的汞柱高度是玻璃管外的因素——大气压力所导致的,大气和拖里拆利实验中的汞柱高度之间存在着逻辑因果关系,那么依据逻辑因果关系原则和大气压理论的原理我们可以推出一个推论,即当我们把外界压强增加到两个标准大气压强时,拖里拆利实验当中的汞柱现象就会因为外部因素的压力增加也必然会随之升高,绝对不会是不变;同时又由于一个标准大气压强和10.34米高的水柱所产生的压强是等同的,所以把拖里拆利实验放在一个标准大气压和10.34米深的深水的双重压力下操作,托里拆利实验中的汞柱高度一定会随着外部因素的增加而增高,绝对不会是不变。那么在现实中会不会是我们依据大气压强理论所预料的这样呢?请看下面这个实验:(如左上图所示)

实验一:
实验名称:深水下的托里拆利实验。
实验目的:验证大气压理论学说的真伪。
实验器材:托里拆利实验管一个;水银槽一个;10.34米深水池一个;水银若干;潜水员一位以及潜水器具一套。

实验步骤: 1.带上实验器材潜入水底。
           2.将水银灌满玻璃管后用食指或者用塞子堵住管口处。
           3.然后倒立入水银槽内并松开食指或者取掉塞子。
           4.观察现象并记录汞柱高度。

实验结果:汞柱高度在一个标准大气压和10.34米的深水水压的双重作用下,其高度并没有和我们依据大气压理论学说所推论的那样随之升高,相反并没有发生变化。

这一结果充分说明:托里拆利实验中的汞柱高度同管外的大气作用二者之间根本没有其必然的因果关系。这就意味着,管外的大气并不是汞柱现象产生的原因它背后另有其因。

wlxzhdyggdbhcx06.gif (5310 字节)     我们再假设:拖里拆利实验中的汞柱高度就是玻璃管外的大气压力因素所导致的,大气和拖里拆利实验中的汞柱高度之间存在着逻辑因果关系,那么依据逻辑因果关系原则和大气压理论的原理我们可以推出一个推论,如果当我们减小外界压力时即把拖里拆利实验放在低气压或者零气压的环境下,实验中的汞柱高度就会因为外部因素消失也必然随之降低或者消失。那么事实上是不是如我们依据大气压理论所预料的这样呢?请看下面这个实验: (如左图所示)

实验二:

实验名称:真空下的托里拆利实验。
实验目的:验证大气压理论学说的真伪。
实验器材:托里拆利实验器材一套、玻璃透明真空箱一个、抽气机一台、固定平台一个。

实验步骤: 1.将水银注满玻璃管并用塞子堵住管口。
           2.倒放入水银槽中并取掉塞子。
           3.再将它们固定在固定平台后并放入真空箱内。
           4.用抽气机抽空玻璃箱内的空气。
           5.观察现象并记录汞柱高度。

    实验结果:汞柱高度在没有大气存在即零气压的真空状态下,并没有如我们依据大气压理论学说所预料的那样随之降低或者消失,相反其高度也没有发生变化。

    这一结果更加肯定的说明:其汞柱高度同管外的大气作用二者之间没有其必然的逻辑因果联。

wlxzhdyggdbhcx07.gif (2776 字节)
wlxzhdyggdbhcx08.gif (5320 字节)
    我们再假设:拖里拆利实验中的汞柱高度是玻璃管外因素的大气压力所导致的,并且大气压强值就是等于760毫米汞柱对地面所产生的压强值,那么依据大气压理论和液体压强公式P=ρgh,我们又得出一个推论: wlxzhdyggdbhcx09.gif (1984 字节)=13.6千克/立方米×0.76米/1千克/立方米,等于10.34米,这就意味着在地球上的水柱存在着一个10.34米的最高高度极限。大气压理论也正是靠这个推论美满的解释并回答了一直困绕着17世纪的工程师们的压水机和虹吸管为什么把水输送不到10米以上的高度的问题。

    那么在现实中水柱是不是真的存在着大气压理论所推论的这样一个最高高度极限呢?还是让事实来开口说话吧!请看下面这个实验:(如图所示)

实验三:

实验名称:超长度的托里拆利实验。
实验目的:验证大气压理论学说的真伪。
实验器材:11米长口径1厘米的托里拆利管一个、水银若干、水池(水槽)一个、水若干。
实验步骤:1.往玻璃管内注满水银用塞子塞紧管口。
          2.然后管口朝下倒立放入装满水的水槽(池)中(此槽容积必须大于玻璃管的容积和水银的体积)取掉塞子。
          3.观察实验现象。

    实验现象:玻璃管中的水银迅速下降至水槽底部,与此同时槽中之水则快速涌入玻璃管中并急剧向上攀升并充满整个玻璃管内部直达11米的顶端。(注意:做此过程时玻璃管口必须始终处于水槽中的水面以下,不得让空气进入管内)

    补充说明:该实验和玻璃器材的形状以及所使用的池中液体没有关系,(注意:池中液体密度应当小于管中液体密度)如果把该玻璃管的口径和高度均扩大n倍,甚至把该玻璃容器改造成超长烧瓶状和把水槽中的水换成大于水密度的盐水或其它液体(但不能大于水银密度)你会发现该实验现象则依然成立!!这可是一个让人吃惊的现象,意味着采用这种方法可以把任意质量的水输送到任意高度!!!

    实验结论:这个实验现象彻底打破了我们依据大气压理论所得出的推论:水等液体有高度限制的说法。更加说明了拖里拆利实验中的汞柱高度的成因与管外因素大气之间没有必然的逻辑因果关系。

    这个实验过程中又出现又出现了一种奇异的现象,也又为我们带来了一个全新的问题。众所周知,在现实生活中人们也已经司空见惯了每一种液体无一例外的受地球重力的作用都是从高处流向低处,要想克服重力作用使水从低处流向高处就必须有力发生作用这也是童叟皆知的道理,那么在我们已经排除了大气作用的因素又没有已知外力作用的前提下,是一种什么神秘的作用力使水不仅轻易的突破了大气压理所推测的高度极限,而且还克服了重力的作用使水从低处的槽中倒流到11米的高空而形成一种倒流水的奇异现象呢?

    仔细观察拖里拆利实验现象我们会发现,直接接触汞柱的无外乎管内汞柱上方的真空区和管外汞液上方的大气这两个因素,既然我们排除了一个管外的因素——大气压强的作用,那么就只剩下唯一的一个管内的因素——真空,真空?一个空无的空间,没有任何物质存在何以能支撑760毫米高的汞柱高度呢?又何以能使水产生倒流现象呢?莫非真空会有力的属性和力的效应?真空到底是什么?物理学界至今也无法揭示它的本质一度成为物理学史上最大的一个未解之谜。

    随着科学技术的不断发展,“真空不空”已经成为现代物理学的共识!现代物理学量子场论认为:真空是能量的最低状态(基态)而并不是指没有物质存在的空间,看似是一个虚无缥缈、空空如也的空间,其中没有任何作用存在粒子却不断的涌现和消失,没有明显的能源却有着强烈的波动,并发生着不断的振荡和量子起浮。

    1957年诺贝尔奖得主李政道教授也曾指出,真空是粒子物理微观世界的一些奇妙现象的本源,并对宏观物质与能量的分布起一定的作用,微观与宏观是密不可分的,二者是一个密切联系的有机整体。

    真空内部的量子起浮、强烈的波动、粒子的涌现和消失,无不说明它可能是宇宙中一个永久性的非零能量源。根据爱因斯坦的狭义相对论的要求,真空特性对任何观测者来说都是相同的,由于这一理由最终真空‘海洋’的压力与其能量密度相对抵消,也就是说,一个给定的真空能量区域不管其如何膨胀,它总保持同一的能量密度,这相对于气体性质及其能量密度随体积膨胀而减小来说却实已经相当古怪了,因此新墨西哥的密路尼(P.milonni)曾设想可以利用真空神奇的各种效应特征来提供一种能源。

    所以有人曾预言,这种“真空能”将是未来的燃料,它们将能用来发电、替代石油、煤炭、核能成为文明世界的动力之源,并且还可以利用它来穿越一望无际的宇宙空间,故尔西方各国的科学家正在探讨以真空能来推动宇宙飞船的可能性。据悉,来自美国得克萨斯州奥斯汀高级研究所的一位代表声言:“上个世纪是核动力时代,这个世纪将会变成真空能的时代。”

    真空力效应为真空能的利用奠定了扎实的基础,真空能的学说也预示着真空力效应的客观存在性,以上实验正好以确凿、真实的实验事实证明了真空力的客观实在性和真空能学说的正确性。“真空力能论”不但可以在现实实践中被用来造福人类,更为重要、更为神奇的是它可以轻松解释、说明科学史上一些科学大师不能解释的自然现象。例如牛顿,他虽然发现了万有引力及其万有引力定律,但是牛顿不得不承认他无法解释万有引力产生的根源及其万有引力的传播途径,还有万有惯性的产生机理和根源、浮力的产生机理和根源以及宇宙中的星系“悬浮”在虚无缥缈的、空无一物的太空之中的机理和根源?而以上的这些千年难题和千年谜团却在“真空力能”论面前却能迎刃而解并且井井有条。

wlxzhdyggdbhcx10.gif (7850 字节)     真空会有力的属性吗?真空能有力的效应吗?如果有又怎样才能证明并且让它显现出来呢?事实胜于一切雄辩还是让事实来开口说话吧!下面让我们看几组真空实验:

请看实验四:(如图所示)

实验名称:真空内水柱倒流实验。
实验目的:证实“真空力”的客观实在性。
实验器材:真空箱一个,水银和水若干,电子继电器控制的固定平台一个,水银槽一个,拖里拆利管一个,抽气机一台。
实验步骤:1、往水银槽内注入一定量的水银和水。
          2、然后按拖里拆利实验步骤,往拖里拆利玻璃管里灌满水银,然后把开口的一端塞住,倒过来立在盛有水和汞的汞水混合物的水银槽中。
          3、然后固定在电子继电器控制的固定平台上,打开塞子让汞从管子内部流到玻璃容器里里并形成760毫米汞柱高度。
          4、将这个汞柱高度连同拖里拆利玻璃管、水银槽、固定平台一起放入真空箱内,用抽气机抽出真空箱内的空气形成真空态。
          4、使用电子继电器控制拖里拆利玻璃管管口离开水银液面进入水的液面以内。

实验现象:1.在真空箱内的零气压下760毫米汞柱则依然存在。
          2.当管口刚一离开汞面进入水体内部时管内的水银就迅速的从玻璃管内落入到管外的水银槽中,而与此同时水银槽中的水则迅速的、急剧的涌入玻璃管内直达管顶端。

实验结论:众所周知,力是改变物体运动状态的原因,在没有力的作用下物体的运动状态是不会改变的,自然状态下由于重力水是从高处流向低处的,那么现在出现了在真空环境中、在缺失大气压力又没有其它外力直接作用的前提下,原本受重力作用处于静止状态的水竟然克服重力作用从低处流向高处,这充分说明真空具备力的属性和力的作用!!!

wlxzhdyggdbhcx11.gif (5660 字节)     下面再让我们再来看一个实验:(如图所示)该图是一组玻璃容器,A、B是两个大小不等的密封长方或正方体,(圆形亦可)C、D是密封阀。

实验五:(如图所示)
实验名称:真空力实验1
实验目的:证实“真空力”效应的客观实在性。
实验器材:姊妹拖里拆利玻璃容器一个,(如图)水银若干,固定平台一个,水银槽一二个。
实验步骤:1、往水银槽中注入一定量的水银。
          2、打开玻璃容器C、D阀门。
          3、从E、F口处灌满水银。
          4、关闭C、D阀门。
          5、用橡皮塞或手指睹住E、F口后倒放入水银槽中。
          6、松开手指或橡皮塞,观察实验现象并记录。

    实验现象1:此时玻璃容器AE、BF中的汞液下降至同一个高度处后呈静止状态,此时的A和B中均呈真空状态,此时C、D管中密封着一小段汞柱并且呈静止状态。

    现象分析1:此时的容器完全是由两个单独的不同大小的拖里拆利实验容器组成,由于CD处密闭、密封其中一个并不会影响到另外一个,按照大气压理论管内汞柱M、N上方均为真空并且管内汞柱的高度与其真空与其管子与其水银槽(粗细、长短)是没有任何关联的,因此依据大气压理论完全可以推出处于真空范围内的CD汞柱在没有外力作用的前提下绝不会发生运动状态的变化,但是客观事实又是什么呢?还是让我们继续往下做实验:

    7、同时打开C、D两个封闭阀门,观察实验现象并作记录。

    实验现象2:当同时打开C、D两个密封阀门的同一时刻,原来处于静止状态的CD汞柱迅速的从CD处涌向A容器中。

wlxzhdyggdbhcx12.gif (3268 字节)     现象分析2:在没有任何力作用的前提下是什么作用促使处于A、B两个真空间的汞柱CD从静止状态转变为运动状态的呢?根据力学定义,物体运动状态一旦改变,那么就有力的作用。

    实验结论:可见真空的确具有力的属性和力的效应,是真空作用汞柱CD使其运动状态发生改变。

    下面我们共同来再看一个下面的实验,(见图所示)该图也是一组玻璃容器,a、b是两个大小不等的密封的玻璃容器(长方或正方体或圆形)c、d、e、f均为密封开关阀。

实验六:(如图所示)
实验名称:真空力实验2
实验目的:证实真空力效应的客观实在性。
实验器材:兄弟拖里拆利容器一个(如图)水银若干、固定平台一个,抽气机一、二台。

实验步骤:1、打开c、d、e、f开关阀门。
          2、从e、f口向a、b内灌水银,直至c、d管内充满水银后再关闭c、d两阀门。
          3、再将剩余水银从e、f阀门排除干净。
          4、e、f口接抽气机,同时用抽气机将a、b内空气抽成真空状。
          5、同时关闭e、f两阀门。
实验分析:此时cd汞柱处于a、b真空之中,且cd汞柱还同时处于mn玻璃管内中央。假若mn两端不连接真空a和真空b那么,在一般情况下,依据连通器原理,cd汞柱受重力必然在打开c、d两阀门后自然下降至底部。但是在图2容器中,mn玻璃管内的cd汞柱又会如何运动呢?下面让我们继续作实验:

6、同时打开C、D两阀。

    实验现象:在受重力的前提下和无外力作用的前提下cd汞柱迅速先向上及向A真空区攀升后又继续下降至B真空区底部。

    现象分析:cd汞柱自然下降是受到地球引力的作用,那么cd汞柱在重力作用下却先向上攀升又是为何?是什么作用如此巨大竟然能克服掉重力作用促使汞柱cd迅速上升呢?能使汞柱在重力作用下而反方向向上攀升,那说明绝对有一种远远大于重力的作用力作用在cd汞柱之上,所以最终促使cd汞柱会在重力作用下不向下坠落而向上攀升。

    实验结论:综合以上三个实验现象完全可以说明真空具有力的作用和力的效应。

    既然真空有力的属性,那么我们又怎么度量它的大小呢?又怎么计量、计算它的多少呢?下面我们以在地球上采用拖里拆利实验方法制取的真空为例,它的计量、计算方法可以这样度量,即拖里拆利实验中利用水银所制取得真空所具有的力的大小等于该容器内排出的水银所受到的重力。从以上我们可以用这样一个公式表示:

    wlxzhdyggdbhcx13.gif (4867 字节)

    wlxzhdyggdbhcx14.gif (3028 字节)可见决定真空力大小的因素是由制取真空时所用的液体密度、体积和重力加速度这三个因素。

    wlxzhdyggdbhcx15.gif (1977 字节)

    所以:用拖里拆利方法所制取得真空所具有的力值的计算方法是

wlxzhdyggdbhcx16.gif (7016 字节)

    真空力用Z表示;真空的体积用V表示;水银密度用ρ表示;地球重力加速度用g表示,那么此公式用字母表示就是:

wlxzhdyggdbhcx17.gif (3346 字节)

    Z具体是指的是所要计量、计算的真空所具备的力量值;V具体是指所计量、计算的真空所拥有的体积;ρ具体是指实验中制取真空时所使用的水银的密度;g具体是指地球的重力加速度。

    例如:假设在地球上我们采用的是水银和容器制取了一个体积为100立方米的真空,水银的密度约为13千克/立方米 ,重力加速度为9.8牛顿/千克;那么这个容器内所制取得真空所具有的力值为:
100×13×9.8=12740(牛顿)。
这样可以看出:由于水银密度和地球重力加速度(ρ×g)是一个常数,我们用K表示这个常数,即,K=13×9.8=127.4 (牛顿/立方米)那么公式就演变为:wlxzhdyggdbhcx18.gif (1819 字节)

    也就是说要计算在地球上使用水银所制取得任何一个空间的真空力的大小,只要知道该容器所能容纳的水银的体积或者知道该容器的容积空间,乘以这个常数就可以轻松知道这个空间所能具有的真空力的大小。由于这个常数是一个相对常数,它随制取真空时所使用的液体密度和所制取真空时的地点重力加速度的变化而变化,所以当地点变为月球或者火星时那么此时的g就相应的变为月球或者火星的重力加速度,当不采用水银作为制取真空而采用比水银更大密度的液体,那么ρ也就相应的转变为它的密度值。由于这个常数随着制取的液体密度和重力加速度的变化而变化,所以同一个容器当重力加速度和液体密度任何一个发生变化时,它所制取得真空所具有的力也是不一样的,我们把这个常数也叫做真空度。

    例如,同样是那个拖里拆利实验、同样采用水银,同样是那个空间,由于重力加速度g不同,一个在地球上、一个在月球上,他们所得到的真空力是不同的,以上一个例子的数据为例,空间体积仍为100立方米,仍是水银密度为13千克/立方米,g1为地球重力加速度9.8牛顿/千克、g2为月球重力加速度1.633牛顿/千克。那么

Z地=100×13×9.8=12740 (牛顿/立方米)
Z月=100×13×1.633=2122.9(牛顿/立方米)

    如果其中制取真空时使用不同的液体,那么即使是在同一个地点,使用相同的实验容器、容积,所制取得真空所具有的力值也不一样。例如,空间体积仍为100立方米,地球重力加速度9.8牛顿/千克,一个为水银、一个为水,那么

Z水银=100×13×9.8=12740(牛顿/立方米)
Z水= 100×1×9.8=98 (牛顿/立方米)

    如此可见,制取真空所用的液体密度、星球重力加速度和所求真空的体积是决定真空力大小的主要因素,其中任何一个因素发生变化都会影响真空力的大小。

    依据真空力公式 Z/V=ρ×g或者Z=ρ×g×V我们可以推导出三个重要的、奇异的推论,推论过程如下:


wlxzhdyggdbhcx19.gif (6237 字节)

wlxzhdyggdbhcx20.gif (5655 字节)

    所以第一个推论就是,wlxzhdyggdbhcx21.gif (2012 字节)这个公式意思就是在地球上,汞的密度是水密度的几倍;那么水的高度就是汞柱高度的几倍;这就意味着只要能制取X单位的汞柱高度,那么就一定会有NX倍的水柱高度。这就预示着大气压理论学说中所说的,水柱有一个10.64米的高度极限是根本不存在的,因为在自然界中我们完全可以任意制取10.64米以上的一个高度,上述实验三就是依据这个公式设计的,并且得到验证和证实。

    第二个推论就是, wlxzhdyggdbhcx22.gif (2526 字节),这个公式的意思就是月球上的汞柱是地球上的几倍,那么月球上的水柱就是地球上的几倍;这就意味着在月球上不但可以存在汞柱现象,而且还可以存在更高的水柱现象;这也就预示着,在真空环境下依然可以存在那个11米高的水柱倒流现象,上述实验四就是依据这个公式设计并且也得到验证和证实。

    最为奇特的是我们可以推出一个非常奇妙的第三个推论:

    wlxzhdyggdbhcx23.gif (2606 字节)

    wlxzhdyggdbhcx24.gif (2665 字节)此公式的意思也就是说,地球的重力加速度是月球的几倍,那么在月球上的汞柱高度就是地球上的几倍。这就意味着在月球上完全可以存在那个汞柱高度现象,而且它还预示着这个高度是地球上的汞柱的6倍即9880毫米的高度。

    但是这样一来就产生一个矛盾,众所周知依据大气压的理论原理,拖里拆利实验若在月球上操作时因为缺失其大气前提条件所以汞柱高度是不可能存在的、必然消失为零的!!!而依据真空力的公式,拖里拆利实验若在月球上操作时汞柱高度不但不会消失,相反还会更高于地球上的汞柱高度的6倍!!!

    那么在月球上操作拖里拆利实验到底能否存在一个还高于地球上的汞柱6倍的高度呢?能否存在一个11米高的水柱倒流现象呢?这也就成为检验大气压理论的科学性和真空力公式的正确性的一个主要的、也是重要的证据。

    迄今为止,科学界在自然界中已经发现了四种“基本自然作用力”即引力、电磁力、强核力和弱核力,前两种存在于宏观自然界中,后两种存在于微观世界中,那么自然界中是否还存在着一种继引力、电磁力、强核力和弱核力之后“第五种自然作用力”呢?科学界中至今还一直存在着争论,无须质疑,真空力就是科学寻找的那个第五种力!!!据悉,我国宇航局预计在2005年载人等月,这就为验证这个预测为期不远,让我们一起等待,等待我国航天员等月成功的那一天!!!等待“第五种自然作用力”——“真空力”被科学界证实和接受的那一天!!!

    声明:本文作者对这篇文章依法享有其和著作权等有关的一切权益,除学术讨论、研究外,任何个人和任何单位不得私自借用或者占有本文中所述的观点和记叙内容,学术讨论、研究也必须声明其出处和本文作者。一经发现有人剽窃本文观点和记叙而未署名其出处和本文作者,本文作者将依法维护自己的合法权益。


参考文献:
《科学中国人》科学中国人出版社出版 李宝恒主编。
《物理学史》科学技术出版社出版 1961年出版 古和良 主编。
《科学发展史》人民出版社出版 1956年出版 柴五洲 主编。
《物理通报》物理通报杂志社出版 杨国琛 主编。
《现代物理知识》科学出版社出版 郁忠强 主编。
《世界科学》世界科学杂志出版社出版 夏禹龙 王洋 李健民主编。
《飞碟探密》甘肃科学技术出版社出版 王郁明 主编。
《物理教师》物理教师杂志社出版 朱士群 主编。
《天文爱好者》天文爱好者杂志社出版 崔石竹 主编。
《物理实验》物理实验杂志社出版 孙景春 主编。
《科学》科学杂志出版社出版 王世德 主编。





完成作者:张哲
完成时间:2002.3.18
修改时间:2004.3.28

wyty-1.gif (268 字节)     版权所有,保留一切权力,未经授权使用将追究法律责任 版权说明  © Copyright  Authors
物理科学探疑

返回首页