引力磁、暗能量、 G 的变化 刚才看到 孙学军 老师的博 文“ 牛顿的苹果再登《自然》 ”， 再次冲击了脆弱的我。 我有一篇只采用“主流”实验结果，进行“引力磁”定性分析的稿件。已经投给《 前沿科学 》期刊的“建议与商榷”栏目。 《前沿科学》编辑部 告诉我：“您的稿件已通过编辑部初审。 请您找一位 物理专家 为您写一份推荐意见发来 ，经我刊编委会审核通过后即可发表。” 物理专家的界定： “投稿论文所在研究领域有一定知名度的同行，至少是教授，最好是博士生导师。” 《前沿科学》期刊的性质，请看《诸平， 2014-05-15 ，科学前沿：对哥德尔不完全性定理的质疑》： http://blog.sciencenet.cn/blog-212210-794716.html 。 目前正在请求物理 学家的推荐。其中本网 刘教授 的建议十分中肯，正是这位多次热心相助的教授，我幸运地避免了一个“在历史上，这种理论就被抛弃了。由于物理学并不会把每一个失败的想法写进物理学教材或者历史，所以，大家很难从文献中看出为什么放弃这个理论。” 因此，我的 基本观点 修改如下： （ 1 ）假如暗能量是存在的，且宇宙在加速膨胀，则太阳系也应该在加速膨胀。 （ 2 ）目前已有基本可 信的天文观测，表明“日地距离在增加”、“月球轨道有额外的加速度”。这定性支持“太阳系在加速膨胀”。 （ 3 ）我认为 运动质量之间存在“引力磁”作用，类似大家熟悉的电磁作用。太阳自转、地球等自转和公转的“引力磁”，可以作为太阳系膨胀的原因（或部分原因）。 （ 4 ） Science 期刊 2012 年说（下面为直接引用）： Dark energy could be one of three things. It could simply be a property of empty space itself. Einstein’s theory of gravity, known as general relativity, allows for just such a “cosmological constant” that would be aproperty of the vacuum and would stretch space. Or, in a radically different alternative, dark energy could be a new type of force field that occupies space, much as air fills a balloon. That second alternative is known as “quintessence.” Finally, dark energy could be an illusion, a sign that scientists’ understanding of gravity as encapsulated in general relativity isn’t quite right. 这里 “ quintessence ” 是一种力场（ force field ），我坚持 的“引力磁”可 能是 “ quintessence ” 的部分成分。 （ 5 ）不管是否太阳系膨胀，目前测量牛顿万有引力常数 G 的工作表明： G 在随时间变化。同一原理同一设备测量得到的 G 的变化，是否包含了太阳系天体运动产 生的“引力磁”作用？ （ 6 ）目前由于太阳、地球等质量分布与内部各层自转的情况不明，因此无法定量计算引力磁。 物理学，归根到底是个实验科学。 所以 真傻 建议： （ 1 ）利用地球静止轨道卫星，进行激光等精确测距。 该轨道的地面高度约为 3.6 万千米，远在大气层（厚度大约在 1000 千米）以上。 这样就回避了地球自转的困扰：地球自转产生的引力磁不起作用了，也就回避了地球质量分布难题。 地球静止轨道卫星，假如：①每天的距离在变化，②并且也有加速离开地球的额外加速度，则是太阳自转引力磁存在的证据。 （ 2 ）牛顿万有引力常数 G 随时间变化的分析。 （ 3 ）改进现有的检测引力磁的实验。 上两个图片吧！感谢原作者！ （ 1 ） G 天天在变。 《 Parks HV, Faller J E. Simple pendulum determination of the gravitational constant .Physics Review Letters, 2010, 105(11): 110801. 》里的图 2 。 http://journals.aps.org/prl/issues/105/11 http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.105.110801 （ 2 ） Nature ， 18 June 2014 ， Quantum method closes in on gravitational constant 。 http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/fig_tab/nature13507_F1.html Published resultsof measurements of the gravitational constant, G , over the past 32years. The solid circles denote measurements that employed torsion balances.The three lower solid squares show results that were obtained using a beambalance or two pendulums. The upper solid square is the result obtained by Rosiand colleagues 1 usingthe technique of atom interferometry. The shaded area denotes the one-standard-deviationconfidence interval of the value from the 2010 CODATA compilation of physicalconstants 18 . 上帝啊！谁肯帮帮我？衷心感谢！ 参考文献 ： Cho A. What is dark energy? . Science , 2012, 336(6085): 1090-1091. Hogan J. Welcome to the dark side . Nature , 2007, 448(7151): 240-245. Hand E. Survey tunes in to dark energy . Nature , 2012, 481(7379): 10-11. LI Miao, LI Xiao-Dong, WANG Shuang, WANG Yi. Darkenergy . Communications in TheoreticalPhysics, 2011, 56(3): 525–604. 李淼 . 暗能量的理论问题 . 自然杂志 , 2005, 27(1): 15-19. 许槑 . 有关暗能量的一些话题 . 物理通报 , 2009, (3): 1-4. Vikhlinin A. Studies of dark energy with x-rayobservatories . Proceedings of the National Academyof Sciences of the United States of America , 2010, 107(16): 7179-7183. Weinberg S. Anthropic bound on the cosmologicalconstant . Physics Review Letters ,1987, 59 (22): 2607-2610. Van Flandern T C. Is gravity getting weaker? . Scientific American , 1976,234(2): 44-59. 中国大百科全书（天文学） . 北京：中国大百科全书出版社， 1980. 杨正瓴 . 基础课的精华性 . 高教研究与探索 , 1997, (2): 34-36. 中国大百科全书（物理学） . 北京：中国大百科全书出版社， 1987. Williams E R, Faller J E, Hill H A. Newexperimental test of Coulomb's law: a laboratory upper limit on the photon restmass . 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Testsof the gravitational inverse-square law below the dark-energy length scale . Physics Review Letters , 2007, 98 (2):021101. Speake C. Gravity passes a little test . Nature , 2007, 446 (7131): 31-32. __________________ 后记 __________________ 我的目的 不是 建立 或 重复别人已经建立的理论 ， 而是呼吁“ 引力磁判决实验 ”： 寻 找 好的 扫把 ，为未来的 大扫除 做准备。 我只感兴趣引力本质的认识进步，而不讲迷信。 看来《 Cho A. What is dark energy? . Science , 2012, 336(6085): 1090-1091.》也并不讲迷信： 任何科学理论都得接受实验的最终检验。 （ 1 ）理论自洽性固然不错，但却和“真理（客观规律）”没有必然的联系：看看三次数学危机吧！ （ 2 ）牛顿-莱布尼兹的微积分， 200 多年不严密，没有阻碍科技进步啊！傅里叶分析也是这样。 （ 3 ）南开大学《数学文化》国家精品课程的负责人顾沛教授公开说：到现在，“数学”的 18 个“定义”，没有一个完全合理。 相关链接： 苗妮，中国科学报，2014-03-25，《引力波证据引发理论物 理“大扫除” 》 http://paper.sciencenet.cn/htmlnews/2014/3/290574.shtm 林小春，新华网 ，2014-03-18，《时评：原初引力波发现的四大意义》 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/3/290191.shtm 张章，中国科学报，2014-06-04，《两项研究认 为“没有证据支持或反对引力波”》 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2014/6/295825.shtm?id=295825 蔡东海，中国日报网，2011-09-23，《科学家宣布发现超光速粒子 或重写现代物理学》 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/9/253015.shtm 任春晓，科学网，2012-03-31，《中微子超光速实验两位领导者辞职》 http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/3/262040.shtm 不希望重复 2014 的“原初引力波”和 2011 年的“中微子超光速”。
引力磁与暗能量的部分定性解释（要点） 由于所谓的“科学规范”限制，这里只能贴出一些要点。 希望本文能满足“科研选题”、“师生夜话”。 一、科研选题需要勇气 据说牛顿说过：“ 没有大胆猜测，就没有重大发现。 No greatdiscovery is ever made without a bold guess. ” 无独有偶，高斯也说：“ 我已经有了结果，但还不知道怎么得到它。 I havethe result but I do not yet know how to get it. ” 实际上，庞加莱等大科学家们也说过类似的话。 大多数重要的科研选题，都是有目的有意识的活动。“意外发现”是有的，但必须牢记“ 机遇只偏爱有准备的头脑 ”（ Louis Pasteur ， 27 December 1822 – 28 September 1895 ， Dans les champs de l'observation le hasard ne favorise que lesesprits préparés. In the fields of observation chance favors only the prepared mind. ） 重要的科技创新，往往与解决重要的科技问题相关。越是新颖的创新，越容易遭到现有知识的反对。以至于普朗克悲哀地说：“ 一个新的科学真理的胜利，不是通过说服其反对者让他们明白过来而实现的，而是由于其反对者最终死去，而熟悉这个真理的新一代成长起来了。 Eine neue wissenschaftliche Wahrheit pflegt sich nicht in der Weisedurchzusetzen, daß ihre Gegner überzeugt werden und sich als belehrt erklären,sondern vielmehr dadurch, daß ihre Gegner allmählich aussterben und daß dieheranwachsende Generation von vornherein mit der Wahrheit vertraut gemacht ist. ”。 普朗克定理目前并没有过时 。当 1966 年高 锟倡导“用玻璃代替铜线”时，许多人都认为匪夷所思，甚至认为高锟神经有问题。在 此 40 多年后 2009 年的 诺贝尔物理学奖，看上去证明了高锟不是精神病患者。光导纤维对现代人类的文明进步做出了重大贡献！ 二、什么是“引力磁”？ 目前“引力磁”有两种： （ 1 ） 是爱因斯坦广义相对论预言的：在某种近似下，可以把引力场分解成一个性质类似电场的量和一个类似磁场的量，称为引力电场和引力磁场。 （ 2 ） 真傻 在 1981 年想到， 1997 年正式 提出的“引力磁”。我们不依赖相对论，而是在经典物理学框架上直接的补充。直接认为引力和电磁相互作用是孪生的： 质量之间的相互作用，与电荷之间的相互作用是类似的。 即：万有引力对应库仑静电作用力；“质量运动激发‘引力磁’”对应电荷运动产生磁场；进一步，宏观质量加速运动会辐射“引力波”。 三、谁提出了“引力磁”？ 非相对论“引力磁”猜想被许多人独立提出过。 目前已知最早的 是 Oliver Heaviside 在 1893 年 的“ A gravitational and electromagnetic analogy ”。 我 国权威的理论 物理学家、“中国雷达之父”束星北 老师，在 1933 年也有过类似的观点： http://baike.baidu.com/view/39883.htm ， Hsin P ． Soh ． Theory of gravitation and electromagnetism. J ． Math ． Phys ．， 1933 ， 12 ： 298 — 305 ； Chinese J Physics 1933 ， 1: 74 — 81 ； Sci ． Report （ Chekiang University ）， 1934 ， I ， 1 ： 135142 ．类似的独立提出者应该还有很多。 我在 1981 年 听同学们说起“引力磁”猜想，他们是自己独立想到的。我 1997 年有相关文章刊出。 四、我认为的“引力磁”有什么用？ （ 1 ） 解释宇宙的膨胀，即“暗能量”的部分成因。 不管暗能量是否存在，目前太阳系的膨胀是比较可信的。日地距离在增加，月球在远离地球。 太阳自转与月球公转产生的引力磁，是造成“太阳 - 地球距离”、“地球 - 月球距离”增加的可能原因。 （ 2 ） 统一引力和电磁作用。 广义相对论以及广义相对论的引力磁，不能很好地完成统一场。我们的“引力磁”可以较方便地实现统一场。 五、我认为的“引力磁”有什么实验证据？ 尽管人工实验没有证明爱因斯坦的“引力磁”是存在的，但这些仅有的实验并不能排除我们非相对论“引力磁”的存在性。 （ 1 ） “太阳 - 地球距离”、“地球 - 月球距离”增加 ，可能是我们非相对论“引力磁”引起的。 （ 2 ）引力常数 G 的实验测量值和历年 CODATA （ Committee on Data for Science and Technology ）推荐值在变化。详见： TakeshiChiba 《 The Constancyof the Constants of Nature: Updates 》里的图 2 。并且一些实验表明 G 是 随日期变化 的，详见： Harold V. Parks 和 James E. Faller 《 Simple Pendulum Determination ofthe Gravitational Constant 》的图 2 。 测量牛顿万有引力常数 G 的方法大体可以分成两类： 第一类是以卡文迪许扭秤实验为代表的静止质量间的 G 测量。猜想这种情况下的结果就是牛顿的万有引力定律，即 G 应该是一个大空间范围和高精度的常数。因为该情况下的引力磁作用几乎可以忽略不计。 另一类是运动质量间的 G 测量。猜想运动速度越大，对牛顿万有引力定律的偏差越大。 （ 3 ）太阳系万有引力平方反比定律（ inverse-square law ）成立的精度。 在 r 2 中 2 的精确性的测量方面， 1882 前后 纽康（ Simon Newcomb ） 根据对太阳系四颗内行星的研究，得出 2 的值应为 2+1.574×10 -7 。这一结论至今仍在许多天文年历中使用。可是，当人们用这一结论来研究月球的运动时，又出现了矛盾。 1903 年 E. W. 布朗（ Ernest W. Brown ） 根据多年的研究指出：牛顿万有引力定律完全符合月球的运动情况；如果大于 2 的话，那最多也不会超过 4 ×10 -8 。 六、结论 在数理科学创新中，逻辑的能力是有明显局限性的。目前的天文观测以及万有引力常数的测定，都倾向于支持引入非相对论“引力磁”作为对引力的修正。这是对始于十九世纪的韦伯、黎曼等人修改牛顿万有引力的工作的不断继承和发展。 相关链接： 李晓榕《与师生谈研究策略 15 ：类比、联想、猜测、推证》 http://blog.sciencenet.cn/blog-687793-655199.html http://ciesr.xjtu.edu.cn/html_chs/publications_chs/yanjiecelve_catal15.html 《逻辑能力与数理科学创新小议》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-738568.html 《俺的重大原始创新！》 http://blog.sciencenet.cn/blog-107667-581280.html 刘立， 2009-03-01 ，《普朗克定理》 http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=spaceuid=71079do=blogid=217727 《高锟》 http://pec.jstu.edu.cn/physics/physicist/%E9%AB%98%E9%94%9F/%E9%AB%98%E9%94%9F.html 《 The Nobel Prize in Physics 2009 》 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/ Oliver Heaviside. A gravitational andelectromagnetic analogy, Part I . TheElectrician, 1893, 31: 281-282. ~ Part II . 1893, 31: 359. 杨正瓴 . 基础课的精华性 . 高教研究与探索 , 1997, (2): 34-36. 新华网，《研究显示地球正远离太阳 每年分离 15 厘米》 http://news.xinhuanet.com/tech/2009-06/04/content_11484559.htm Van FlandernT C. Is gravity getting weaker? . ScientificAmerican , 1976, 234(2): 44-59. 陈翁译 . 引力在变弱吗 ? 自然杂志， 1980,(5): 350-354. LI Miao, LI Xiao-Dong, WANG Shuang,WANG Yi. Dark energy . Communications in Theoretical Physics, 2011, 56(3):525–604. 李淼 . 暗能量的理论问题 . 自然杂志 , 2005, 27(1): 15-19. 许槑 . 引力 的“磁性”是怎 么回事 . 物理通报 , 2007,(7): 1-2. ChibaT. The constancy of the constants of nature: Updates . Progress ofTheoretical Physics, 2011, 126(6): 993-1019. Parks H V, Faller J E. Simple pendulumdetermination of the gravitational constant . Physics Review Letters, 2010,105(11): 110801. 中国大百科全书（天文学） . 北京：中国大百科全书出版社， 1980.
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