论质量的万有引力与热力学温度的关系.doc

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论质量的万有引力与热力学温度的关系
邹 伟 明
山东大学微生物学研究所
(山东济南 山大南路27号(250100))

摘 要: 本文对质量的万有引力与热力学温度的关系进行了研究探讨，发现了热力学温度T与质量的万有引力F存在反比作用关系因而提出了万有引力F属于质量冷引力的观点并认为万有引力F与m1与m2的加和呈正比而与m1和m2的间距r+1呈反比因而提出了修正的万有引力温度关系式。提出了质量冷聚集力Fk和质量热离散力Ft属于互呈反比关系的质量表面属性的观点，认为作用热度T可当量消除分子质量或原子质量m0的Fk0而转变成Ft0，并由于分子质量m0与Ft0呈反比和与Fk0呈正比的关系使得分子依据作用温度的不同而表现出了不同的存在状态。根据本文提出的万有引力温度关系式粗略计算了太阳m1的质量引力F1而发现太阳的F1引力呈负值表现, 并推测太阳的空间引力F1可能是一种与其m1质量和内空间热度T呈正比的质量热引力关系。

关键词:　万有引力;　热力学温度; 质量

中图分类号:O0301
1. 引 言
已知万有引力是质量的固有属性,由于分子相互间存在着质量引力关系并依环境温度的不同而使得分子表现不同的存在状态。例如水处于零度以下的常压温度时呈固体存在，处于零到100度的常压温度范围内呈液体存在，处于高于 100度以上的常压温度时则形成水蒸汽, 处于高于647.39K以上绝对温度条件时则转变成气体分子。而常温常压条件下呈气态的分子转入低温条件下时则转变成液态，在更低温度条件下则趋于转变成固体形式。因此，作用温度与分子的存在状态有着相对应的关系并且对质量m所表现的万有引力也应该具有相应的作用效果。本文从分子的存在状态入手，对质量的万有引力与热力学温度的关系进行研究探讨。
2. 质量的万有引力与热力学温度的关系
众所周知，万有引力是物体质量的固有属性。遵从万有引力定律，物体的质量m越大，其万有引力F越大，作用距离r越短，其万有引力F越强，即:

由于万有引力F属于m1和m2的相互合成力，因此，单物体的m1和m2表现的质量引力F1或F2分别为：

如果以m1 代表地球质量, 则处于地球半径空间距离r位置的静止物体m2所表现的重量W应为:

由于处于地球m1表面的物体m2所表现的最大重量W是以万有引力F的作用半径距离r的单位数等于0时所表现的质量引力关系，但是，当万有引力关系式中的两物体之间的半径距离单位数r小于1时的万有引力F的计算结果趋于无穷大，而处于r = 0位置的物体m2的万有引力F的计算结果却只能等于零，因此，上式中的球面之间的引力半径距离单位数r不应该出现倒算术级进中的0数，本文把计算式中的引力半径距离单位数r均加上整数1而形成了r + 1的实用计算数以使万有引力F与万有引力源m1和 m2的质量成为当量正比关系而与引力作用距离r成为等值反比关系从而形成了万有引力F的实用关系式，即：

该式表示当处于地球质量m1的半径距离 r位置的静止物体m2所受到的地球质量引力F1与物体m2的质量引力F2的乘积既应表现为物体m2的重量W。此时则提出这样一个问题:如果设上式中的两物体m1 和m2的质量相等，当m1与m2间隔r+1=1半径距离时表现的万有引力F或物体m2表现的重量W是依据两个质量引力源m1与m2的乘积m2计算出的物理量，而当以上两物体m1和m2的分质量相加合并成一体总质量m0时所表现的质量引力F0 却只能是与m1与m2的加和呈正比关系，因此而得知，经典万有引力计算公式中的物体的质量m0呈算术变化时，其表现的质量引力F0则是按m0的分质量的平方数变化的，因而使得物体表现的质量引力F0与该物体的质量m0呈非当量等值关系。因此，为了使质量引力F0或万有引力F与物体质量m保持当量引力关系，本文将经典万有引力计算公式修改为：

并将该公式定义为：物体m1和m2之间表现的万有引力F与物体质量m1与m2的加和呈正比而与其间的引力半径距离r+1呈反比并属于物体m1的质量引力F1与物体m2的质量引力F2的叠加力。
当物体m2的质量比较大时，以上的万有引力关系应该是准确的，但是当物体m2的质量很小或为游离分子时，其所表现的重量W则会根据环境温度的不同而有所变化。例如，二氧化碳是空气中质量比较大的气体分子因而在常温静息空间中趋于处于空气下层，但是在燃烧过程中产生的暖热二氧化碳气体则形成上升气流，由此产生的气体上升力称为热浮力，热气球就是依据空气受热上浮原理制成的航空器，而游离水体分子在受热时趋于上升到水体表层，在受冷时则趋于下沉到水体底层。形成游离分子热升冷降的原因可以这样理解：位于地球半径空间r 距离处的游离分子m2遵从万有引力定律而表现游离分子的重量W，当分子m2受热上升时说明该游离分子的重量W减小了，当分子m2受冷下沉时说明该游离分子的重量W增大了。已知单物体的质量引力与该物体的质量呈正比而与其引力作用距离呈反比，由于处于热浮或冷降趋势的静止游离分子的绝对质量m2 和F1的引力作用半径r 均无变化，因此，使静止游离分子m2的重量W变化的决定因素只能是游离分子m2的质量引力F2发生了变化。又已知质量为m2的静止物体的重量W 等于质量引力F1与F2的加和，因此，当游离分子m2受热时，其F2会相应减小而使得其重量W相应减小, 当游离分子m2受冷时，其F2则会相应增大而使得其重量W相应增大，因此而形成如下质量引力关系：

式中的k为物体质量m2与环境冷度值的乘积系数。由此可知，当T2降低时，处于均质流体空间中的静止悬浮物体或游离分子m2的F2和W会相应增大而使得该物体或分子m2趋于顺F1引力方向下沉，当T2降低时至达到绝对零度时，该物体或分子m2的F2和W就会相应增大至最大值。当T2升高时，该静止悬浮物体或游离分子m2的F2和W则会相应减小而使得物体或分子m2趋于逆F1引力源方向上升或上浮，当T2升高至达到使静止悬浮物体或游离分子m2的W为零的环境温度时，物体或分子m2则会上升或上浮到均质气体或水体表层之上而呈自由悬浮状态。由此可知，热力学温度T具有当量降低和消除物体质量引力的作用，或者说热力学温度T2与物体m2的质量引力F2存在反比作用关系。已知万有引力F表现的是物体质量m1与m2之间的相互吸引关系并且地球的质量m1为5.977×1027g，可以理解地球m1的质量引力F1 应为:

由于热力学温度T表现的是空间的热度，因此，如果设空间热度T的总值为Tº，设空间冷度为K和K的总值为Kº并且Tº与Kº属于等值反比关系，则两个相对作用的物体m1与m2之间表现的万有引力F就应该与m1与m2的作用冷度呈正比关系。如果设空间冷度的总值Kº等于1，则质量的万有引力F与热力学温度的关系就可表示为：

由此可知, 当受物体质量m1的F1引力作用的静止物体m2处于冷度作用状态时所形成的重量W应趋于表现最大值，而当m2处于热度作用状态时所形成的重量W则应趋于表现最小值，因此，处于均质流体空间中的静止游离分子m2的作用温度T2与其质量m2的比值就应表示为该游离分子m2的单位体积质量密度，当该比值小于环境空间介质的质量密度时则表现重量排斥力而促使该游离分子m2做与万有引力源F1反向的平衡迁移运动并一直达到与环境空间介质的质量密度一致时停止，当该比值大于环境空间介质的质量密度时则表现重量吸引力使该游离分子m2表现自由落体运动而下落至相应质量密度的空间层面位置。如果设空间物体m2的质量密度为m2/T2，由于物体m2所受到的地心引力F1而表现的W与其单位体积质量密度m2/T2呈正比关系因而就应与其作用热度或结构热度T2呈反比关系，因此，当空间物体m2处于使其W和F减小至为零的作用冷度Kº2时应处于空间自由悬浮状态，可由此推知，处于自由落体引力运动过程中的物体m2的重力FW和重力加速度常数g就应该与万有引力源m1的作用冷度Kº1和空间物体m2的作用冷度Kº2的乘积呈正比关系:

由此可知，组成地表大气层的游离气体分子或组成地表水体的游离水体分子m2是依其相对地球质量引力F1表现的分子重量W而处于相应的均质流体空间层面中并表现为大气压力或水体压力P，当分子m2的K°2升高或T2降低时应趋于表现分子m2之间的重力聚集关系而处于气体冷压或水体冷压Pk表现状态，当分子m2的K°2降低或T2升高时则应趋于表现分子m2之间的密度离散关系而处于气体热压或水体热压Pt表现状态。因此，气体冷压Pk和气体热压Pt就应属于互呈反比关系的大气空间物理量并与大气压力P呈如下关系：
P = Pk = 1―Pt
由此可知，物体m1与m2之间表现的万有引力F是一种与物体的作用热度T呈反比和与物体的作用冷度K°呈正比的质量表面属性，因此，物体 m1与m2之间的万有引力F应该属于质量的冷引力聚集关系。
3. 关于恒星空间引力的新思考
由上述推导已知环境热度或作用热度T对物体的质量m属有的质量引力F1或F2具有当量热消除作用，当物体 m2的作用热度T2升高时会使m2的质量引力F2相应减小，当物体 m2的作用热度T2升高至使m2的质量引力F2等于零时，物体m2相对于m1所表现的W应该等于F1，当物体m2的作用热度T2升高至使m2的质量引力F2等于或小于－F1时，物体m2表现的W就应该等于零或小于零，而当物体m2的作用热度T2降低时则会使物体m2的质量引力F2相应增大，当物体m2的作用热度T2降低至绝对零度或环境冷度K°2升高至等于1时，物体m2的质量引力F2则会相应增大至最大值，可以此说明物体m之间的质量引力关系F源于物体m的作用冷度K°的当量表现或者源于组成物体m的分子质量或原子质量m0表面冷引力的总量表现因而形成了与作用冷度K°的正比关系。由此可推知，如果设分子或原子的单位质量为m0，当由分子或原子m0组成的物体m2的总结构热量m2(m0+T)增大时会使得F2(r+1)或m2(m0×k－T)相应减小，当m2(m0+T)增大至使F2(r+1)或m2(m0×k－T)等于零的程度时则会使得物体m2的质量引力F2等于零，当m2(m0+T)增大至使F2(r+1)或m2(m0×k－T)小于零时则会使得物体m2表现的质量引力F2小于零而表现负值，即：
Fk = m2(m0×k―T) = m2(m0×k )―m2(m0+T)

F2 = Fk = m2(m0×k―T)
由于式中的m2(m0×k)属于物体质量m2的单位冷引力当量并与F2(r+1)相等因而可称F2(r+1)和m2(m0×k)为质量冷聚集力并用Fk表示, 而m2(m0+T)则属于物体质量m2的单位热斥力当量因而可称m2(m0+T)为质量热离散力并用Ft表示。
已知分子和原子m0具有低温条件下趋于聚集形成液态或固态和高温条件下时趋于离散形成气态的状态可变性，如果把分子和原子m0的低温聚集特性定义为质量冷聚集力Fk的作用表现，则分子或原子m0的质量冷聚集力Fk0就应为:
Fk0 = m0× k―T
式中的k表示为原子或分子聚集体结构解离的临界温度。因此，原子或分子聚集体的质量热离散力Ft0就应属于结构原子或结构分子m0伴随作用热度T而相应形成的热度壳层半径R，即：

而环境热度T作用于原子质量或分子质量m0之间的相关物理量就应该是使结构分子或结构原子m0的Fk0相应减小和使结构分子或结构原子m0的Ft0和相对热度壳层半径R相应增大的关系, 当环境热度T升高至达到m0+T与m0×k 相等状态时则会使得组成物体质量m2的结构分子或结构原子m0相互间处于结构聚集和结构解离的临界平衡状态，而当环境热度T升高至使m0+T大于m0×k状态时即应标志着结构分子或结构原子m0形成了绝对热度壳层半径R而使得组成物体质量m2的结构分子或结构原子相互脱离而转为游离气态或是转为热离子态。由此可知，质量冷聚集力Fk和质量热离散力Ft应属于互呈反比关系的质量表面物理属性，而分子或原子m0的存在状态则应取决于下式:

当Ft < 1时的分子或原子m0之间应趋于表现引力聚集关系而呈凝聚态存在，当Ft = l时的分子或原子m0之间应表现结构聚集和结构离散的临界平衡关系而呈液态存在，当 Ft > l时的分子或原子m0之间应趋于表现结构离散关系而呈气态或热离子态存在。
已知太阳是一颗直径为1.4×106公里的恒星，太阳具有的质量为1.989×1033g并由太阳质量所表现的质量引力关系形成了太阳系属空间的半径范围，因此，可以根据太阳的质量m1常规计算出太阳m1表面的质量引力F1为：

但是，由于太阳属于内部温度高达1.5×107K以上的炽热气态球体因而使得太阳的m1质量均处于游离的热离子态，因此，如果按照本文提出的质量引力与热力学温度的关系来计算太阳m1质量的万有引力F1并且设太阳的平均绝对温度为1.0×106K，换算成空间冷度值应该为1.0×10—6 Kº，将该空间冷度Kº代入以上的万有引力温度关系式后计算出太阳在r = 0表界面处的质量引力F1应为：

从中可以看出由此计算得出的F1比常规计算的结果约小了10—6倍。另外，已知太阳的m1质量中氢占71%, 氦占27.%, 其他元素占2.0%, 平均密度1.409克/厘米3, 因此，太阳的m1质量的绝大部分均处于热游离的轻原子态。如果设该些热游离态原子的平均质量为m0并等于氦的原子量4，根据原子质量常数ma为1.66×10—27公斤，相当于一公斤质量包含有1.66×1027个氢原子而作为原子重量常数Wa，则太阳的总离子数或氦原子的总数就应为m1×Wa/m0。将该太阳离子质量m1×Wa/m0代入本文的万有引力温度关系式后，太阳m1的表面质量引力F1则为：

式中的k为原子量单位u的质量引力的临界常数而与临界温度有关，水的气液临界温度为647.39K，由水结构的分子解离温度得出的k为35.97K/u。因此，尽管太阳具有巨大的m1质量, 但由于太阳的质量主要是处于热离子态的氢原子和氦原子而该些处于太阳平均热度环境中的热游离原子m0的质量热离散力Ft0远远大于1因此而使得太阳m1表现的质量引力F1小于0而呈现负值：

Fk0 = m0×k―T＝144K―106K ≈ -1.0×106K

如果设该些太阳热游离原子的平均质量m0等于金属铂的原子量并且设金属铂原子形成绝对热度壳层半径R的游离气化温度为5000K, 则经计算后得出的太阳m1所表现的质量引力F1为:

Fk0 = m0×k―T＝9.75×105K―106K ≈ 0K

由以上推导结果可知，地球m1表现的质量引力F1是一种与其固态质量m1和作用冷度Kº1呈正比的质量冷引力关系。尽管属于炽热气态球体的太阳的m1质量不同于冷固态的地球m1质量，但是经采用本文提出的万有引力温度关系式粗略计算得出的结果显然不符合太阳空间引力的事实，因此，或者否定本文提出的质量引力与热力学温度的关系，或者认为形成太阳系属空间范围的太阳m1质量所表现的质量引力F1不属于固态质量的冷引力关系，而应是属于一种与太阳的m1质量和太阳内空间热度T呈正比的质量热引力关系。因此，自然界中由物体质量m表现的万有引力除了质量冷引力关系外，或许还存在一种与质量m和作用热度T呈正比的质量热引力关系。
4. 结 论
由上述研究可得出如下结论:
1、 质量具有绝对零度的表面属性，空间冷度的总值Kº等于1并与空间热度T属等值反比关系，物体质量m1与m2之间的万有引力F与m1和m2的乘积呈正比，与m1和m2之间的作用距离r+1的平方呈反比，并与空间冷度K°1和K°2的乘积呈正比:

因此，冷固态质量m1和m2表现的万有引力F属于质量冷引力关系因而使得空间静止物体m2的相对重量W和重力加速度常数g与引力源质量m1的空间冷度Kº1与m2的空间冷度Kº2的乘积呈正比：

2、 质量冷聚集力Fk和质量热离散力Ft属于互呈反比关系的质量表面物理属性，分子或原子m0的质量冷聚集力Fk0为:
Fk0 = m0× k―T
分子或原子m0的质量热离散力Ft0为:

而分子或原子m0的存在状态以及m0之间的关系则取决于下式:

当Ft < 1时的分子或原子m0 之间应趋于表现引力聚集关系而呈凝固态存在，当Ft = l时的分子或原子m0之间应趋于表现聚集和离散的动态平衡关系而呈液态存在，当 Ft > l时的分子或原子m0之间应趋于表现结构离散关系而呈气态或热游离原子态存在。
3、 由于太阳m1质量内含原子m0的平均质量热离散力Ft0远远大于1而使得太阳m1质量表现的质量冷引力关系F1呈现负值，因此，形成太阳系属空间范围的太阳m1质量所表现的空间引力F1应该不属于冷固态质量的冷引力关系，而可能是一种与太阳的m1质量和太阳内空间热度T呈正比的质量热引力关系。

On the Relationship between the Gravitation of
Mass and the Thermodynamic Temperature

Zou Wei Ming
Microbiology Institute in Shandong University
(No.27, Shanda South Road, Jinan（250100）, China)

【Abstract】 Studied and discussed on the relationship between the gravitation of mass and the thermodynamic temperature in this article. Found out the relationship of that the gravitation of mass is in inverse proportion to the thermodynamic temperature and demonstrated that the mass gravitation should belong to Fk of “mass-cold-gravitation” and that the heat-degree of space which should belong to the “mass-heat-dispersing force” can disappears the Fk and forms Ft thus makes the molecules to be in different existing states. Demonstrated by calculating that the mass gravitation of the sun is negative thus put forward the possibility of existing the thermo-gravitation relationship of mass that is in direct proportion to the mass of the sun and the thermodynamic temperature of the sun.

【Key Words】 gravitation； temperature； mass

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