[论文解读] Derivation of Newton's Law of Gravitation Based on a Fluid Mechanical Singularity Model of Particles

Xiaosong Wang|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2005

Fluid dynamics and aerodynamics studies参考文献 14被引用 5

一句话总结

本文通过将粒子建模为理想流体介质（以太/阿佩朗）中的单子型汇点，利用流体力学原理推导出牛顿万有引力定律，表明粒子之间的合力遵循平方反比定律。该模型进一步推导出连续质量分布的引力场方程，以及惯性质量与引力质量的等价性，同时揭示了作用于粒子的普遍阻尼力。

ABSTRACT

The motive of this paper is to seek a mechanism of gravitational phenomena. It is shown that the forces between sources or sinks immersed in ideal fluids are coincide with the inverse-square-law of gravitation. Based on the hypothesis that the space is filled with a kind of ideal fluid which may be called aether, tao or apeiron and introducing the concept of monad, a sink flow model of particles is set up. Thus, the inverse-square-law of gravitation is derived by methods of hydrodynamics. Further, the equations of gravitational field of continuously distributed particles and the equivalence of inertial mass and gravitational mass are also derived. As a byproduct, it is shown that there exists a universal damping force exerted on each particle.

研究动机与目标

• 提出一种基于流体力学而非几何或场论假定的引力现象物理机制。
• 通过将粒子建模为连续流体介质中的汇点，解决引力为何遵循平方反比定律这一长期存在的问题。
• 利用汇点模型推导出连续分布质量的引力场方程。
• 将惯性质量与引力质量的等价性解释为流体力学框架的自然结果。
• 识别出作为模型副产品存在的普遍阻尼力，作用于粒子之上。

提出的方法

• 假设空间充满一种理想、不可压缩的流体（以太/阿佩朗）作为基本介质。
• 引入“单子”概念，将基本粒子表示为流体中的点汇。
• 应用理想流体流动的纳维-斯托克斯方程，以建模汇点粒子周围的流速场。
• 利用流体中的压强梯度和动量通量，推导出两个汇点粒子之间的作用力。
• 通过流源密度的积分，将点粒子模型推广至连续质量分布。
• 分析所得方程，表明汇点之间的力遵循平方反比定律，且惯性质量与引力质量等价。

实验结果

研究问题

• RQ1 牛顿万有引力定律能否从粒子作为理想流体介质中汇点的流体动力学模型中推导出来？
• RQ2 在基于流体的空间模型中，何种物理机制导致引力的平方反比依赖关系？
• RQ3 惯性质量与引力质量的等价性如何从流体力学框架中自然产生？
• RQ4 该汇点模型对连续质量分布的引力场有何影响？
• RQ5 该模型是否预测了其他物理效应，例如作用于粒子的普遍阻尼力？

主要发现

• 将粒子建模为理想流体中的汇点所得到的流体动力学模型，其粒子间作用力恰好与牛顿平方反比引力定律一致。
• 利用流体力学原理，从汇点模型推导出了连续分布质量的引力场方程。
• 惯性质量与引力质量的等价性被证明是流体力学表述的自然结果。
• 作为模型副产品，识别出一种普遍阻尼力，该力由于周围流体流动而作用于每个粒子。
• 该模型为引力提供了一种机械的、基于流体的解释，从而取代了对几何曲率或基本场假设的需求。
• 推导结果与经典引力现象一致，包括点质量的球对称场。