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“重量”与“重力”之间的区别必须澄清！

2012-01-18 23:35阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1671587383

“重量”与“重力”之间的区别必须澄清！
马海飞
(http://blog.sina.com.cn/gfis 2012年1月18日)
笔者在研究重力现象的过程中发现了物理学现存的一个非常值得注意的严重问题，那就是：“重量”与“重力”被混为了一谈。（这里说的“重力”也就是牛顿发现的那个“万有引力”）。几乎所有的人，包括专业的和非专业的人都认为“重量＝重力”，或至少认为它们在数值上是相等的。甚至教科书上也是这样写的。其实，就像“重量”与“质量”不是一回事一样，重量与重力也不是一回事。澄清它们之间的不同对正确理解物理现象十分必要。本文以下就这个问题展开说明和讨论。
1. “
重力”是物质属性的一种表现形式。所以，它是一个仅仅与物质属性有关的物理量。这个物质属性就是“质量属性”。因此用牛顿的重力计算公式就可以表示为：Fg=GmM/r2。从公式中可以看出，重力Fg仅仅与物体的质量mM和物体之间的距离r有关。
2. “重量”是一个可以从具体的称量器具（例如称或天平等）上称出来的物理量。这个量所反映的并不是物质的属性，而是重力与其他力共同影响的一个综合结果。
3. “重量”与“重力”之间的关系。如果用数学公式来表示它们的关系就是：重量W等于重力Fg减去抵抗重力的力Fa：W=Fg-Fa。其中Fg=GmM/r2。Fa是所有与Fg方向相反的力的合力，例如浮力、电磁力和离心力等。只有在没有任何这类力以及任何影响因素存在的理想状态下，重量才与重力相等。这时Fa=0，所以W=Fg。
4. 看几个具体例子。
a. 木头漂浮在水面上的时候称不出它有任何重量，但这并不表示木头没有重力。只不过是水的浮力Fa与木头的重力Fg大小相等方向相反互相抵消了而已。如果木头没有重力的话，就不仅会漂浮在水面上，而且也会漂浮在空气中了。
b. 同一个物体在地球表面的不同维度上的重量不同，这个“不同”不是来自重力Fg，而是来自与重力相反的力Fa。因为地球自转的原因以及不同维度位置上到达地球自转轴心的距离不同，但转速相同，因此所产生出来的离心力大小不同，所以反映在重量上，这个离心力就是Fa。因此，物体的重量在距离轴心最近的南北极最大（Fa最小），而在距离轴心最远的赤道上重量最小（Fa最大）。
c. 天上的月亮虽然质量巨大，它与地球之间的重力也巨大，但相对地球而言，月亮的重量却是“0”。因为它围绕地球旋转所产生出来的离心力正好抵消了它的重力。W=Fg-Fa=0。所以，重量不是重力。
5. 混淆“重量”与“重力”概念所带来的混乱和问题。
a. 如果不知道“重量”与“重力”之间的区别，结果就会错误地把重力视为“万有引力”在地球上的一个分力。这样，让一个本来与“万有引力”是同一个力的“重力”在“量上”变得不同，但却不改变其“引力”的本质。于是就不可避免地带来了混乱。给人一种“重力可以变化”的错觉。如果认清楚那个与“万有引力”大小不同的力并不是“引力的分力”，而是其他外力与“引力”相互抵消之后的力，也就是说，那个力不是重力而是重量，只要认识到这一点，这个混乱就自然不会存在下去了。认清重量与重力之间的关系也就不难理解为什么有人会把“重力”解释成“万有引力分力”了。
b. 把重量与重力混淆会误解重力（引力）加速度。在地球表面不同维度上的重力加速度不同这个现象所反映出来的并“不是重力的变化”，而“是重量的变化”。这在上面已经讲过了。可是，如果错误地用不同维度上的“重量”作为“重力”来确定重力加速度的话，在同一个地球的不同维度上就得出了不同的“重力加速度”。这实际上也是违背牛顿引力定律的，因为根据牛顿定律，对同一个地球而言，重力加速度只有一种表达方式，即g=GM/r2。而不会出现维度上的差别。其实，不同维度上的不同自由落体加速度并不是真正的重力加速度，而是“重量加速度”。因为它们来自重量而不是重力。这些“重量加速度”的大小与“重力加速度”的大小当然是不同的。
c. 妨碍对重力“万有性”的认识。重力本来是一种来自物质属性的力，所以，只要有质量和空间距离，这个力就一定存在。也就是说：“重力（引力）是万有的”。但是，如果把“重量”错当成了“重力”，就会把没有重量的现象误解成“没有重力”了。因此会认为在有些自然现象中不存在重力，从而否定重力的万有性。
d. 容易产生“引力异常”的误解。经常见到有人用“引力异常”或“引力失效”等词汇来描述一些物理现象。例如，有人把氢气球向上空飞的现象解释为引力失效。其实，氢气球向上飞与火箭发射升空的道理是一样的。在这个过程中它不是失去了重力，而是作用在它身上的与重力相反的力大于了重力的结果。重力本身并没有任何变化。再例如，给物体加热或加各种能量等等都会让物体变轻。在这个过程中改变的是物体的“重量”而不是它的“重力”。也就是说，在W=Fg-Fa中，改变的是Fa而不是Fg。不理解重量与重力之间的正确关系，就会误以为重量的改变就是引力异常现象，或者认为就是重力改变了。其实，重力（引力）是从来都不会异常的。所谓的“引力异常”都是来自人们对那个与引力相互抵消之后的力的无知。只要能够找出那个力来，真相就会大白。
6. 为什么会出现“重量”与“重力”之间概念上的混乱？为什么至今没有人发现和纠正这个问题呢？我想，归根结底可能是由于人们对重力来源的错误认识以及不了解重力的本质造成的。几乎所有的人都认为“重力（引力）”是“物体之间的相互吸引作用”。因此就把“重力”当成了一种“导致物体自由落体运动的作用力”来对待。在考虑力学关系的时候，用F=ma的思维模式来想象重力的作用，于是就认为：在重力现象中，首先有的是重力Fg，而重力加速度g是由重力Fg拉动物体m下落时产生出来的。因为这种思路建立在“力决定加速度”的原则上，所以，这个力就应该是一个合力，而这个合力在重力现象中就是“重量”（W=Fg-Fa)。于是就把“重量”与“重力”给混淆了起来。结果就得到了“相同物体在地球表面不同位置上所受到的重力大小不同”的错误结论。并且还会出现引力常数G也会变化的错误结果。同时对引力常数G的物理学意义完全不清楚。所以，这种错误的根源就来自“重力决定了重力加速度的大小”。
7. 那么如何才能正确认识“重量”与“重力”之间的不同和它们的相互关系呢？其实很简单。只要对重力的本质和起源有正确的认识就不会产生上述混乱了。我们可以沿着这样的思路来理解：重力实际上是来自物质的基本属性——质量和质量场。质量场的密度D（物质属性）决定了重力加速度g的大小：g=GmD。重力加速度g和自由落体的质量m决定了重力Fg的大小：Fg=mg。重力Fg与影响它的力Fa之间相互抵消的结果决定了重量的大小：W=Fg-Fa。用这种正确的重力起源顺序得到的重力加速度只有一个。因此不会出现那种错误地把“可以变化的重量”与“不变的重力”混淆起来的情况。也不会产生出与牛顿理论之间的矛盾。
8. 把重量作为重力对待的做法就像亚里士多德把空气中的落体运动当成真空中的自由落体运动一样相似。亚里士多德认为，越重的物体自由下落速度越快，越轻的物体自由下落速度越慢。他的结论在有空气存在的情况下有时是正确的。但在空气存在的时候，物体实际上并不存在真正的自由落体运动，而是一直都受到空气的阻力作用。因此亚里士多德因为不考虑空气阻力而得出了错误的结论。真正的自由落体运动是一种理想状态下的运动。同样道理，在重力现象中如果不考虑抵消重力的力的存在，而把它们抵消后的结果（重量）当成了重力，就会犯与亚里士多德同样的错误。重力是在理想状态下的一个物理量。而重量是众多影响因子综合作用下的一个合力的结果。所以，重量与重力不同，二者不可混淆。
在探讨“重量”与“重力”之间不同的过程中，我有了以下几个心得：
1. 在物理学研究的过程中，对物理现象的本质研究至关重要。 只有知道了本质，才能看到真相。只有在真相基础上的研究才能越研究越简单明白。否则就会被假象所迷惑。而在假象基础上做研究的话就会越研究越复杂、问题越多。在不了解本质的情况下做研究只能靠猜测和想象。而这样的研究严格地来讲是不符合科学基本原则的。所以，物理学研究必须加强对“本质”的研究。
2. 本来号称最具科学性的物理学的根基竟然这么不稳定。我有些不理解为什么物理学家对基础问题很不感兴趣。其实不仅重量与重力概念存在混淆的问题，很多基本物理学概念都存在同样的问题。例如，物质、运动、时间、空间、能量、场、力、真空等基本的物理学概念依旧还都很混乱。如果这些概念不首先搞清楚的话，物理学的发展是没有科学前途的。最后必定会坠入宗教之中。
3. 让我感到一件很吃惊的事情就是物理学家们竟然可以在基本概念还没有搞清楚的前提下就能够制造出那么多如此玄妙的大理论来。他们那惊人的想象力实在是让人佩服。可是，如果连构建物理学基础的基本概念都不清楚的话，那些大理论到底有多少科学价值也让人怀疑。今天的物理学给人的感觉就像一个头大脚小不成比例的人，随时都可能因为头重脚轻而倒下去。
4. 物理学的研究方法似乎存在非常严重的问题。目前使用的方法常常不能准确地确定出物理现象中的正确因果关系。经常把主客或因果关系给搞颠倒了。例如，本来重力加速度是“因”、重力是“果”的事实被颠倒成了重力是因、重力加速度是果。因果关系一旦被颠倒，那么人们就再也无法正确认识自然现象了。所以，物理学的研究方法必须改正才行。
5. 教科书中的内容只能算是研究进展过程中的阶段性知识，不能无原则全盘接受。如果其中有矛盾存在，那么就是有问题存在。例如地球不同维度上的重力大小不同，这与牛顿的引力公式计算结果之间有矛盾。这个矛盾就是一个问题。有问题就必须及时解决。不解决的话科学就不能发展，知识就不能更新。
6. 物理学基础研究领域需要进行一场大革命。
本文引用地址：http://blog.sina.cn/dpool/blog/s/blog_63a2663701011l3p.html?vt=4

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