[论文解读] Gravity as the Second-Order Relativistic-Manifestation of Electrostatic-Force

R. C. Gupta|ArXiv.org|May 27, 2005

Relativity and Gravitational Theory参考文献 11被引用 5

一句话总结

本文提出引力是原子中质子与电子之间静电力的二阶相对论效应，类似于磁力作为运动电荷的一阶相对论效应。通过使用包含二阶修正项的狭义相对论，作者推导出一种与质量成正比、遵循平方反比定律的长程吸引力，其传播速度为光速，与观测到的引力行为一致。

ABSTRACT

It is well known that magnetic force between two current carrying conductors is a relativistic manifestation of net electrostatic force between relatively moving electrons & protons of the two wires. On similar grounds but with more accurate considerations i.e., of second order relativistic considerations, it is shown here that gravitational-force between two bodies is in-fact due to relativistic manifestation of net electrostatic force between protons & revolving electrons in atoms of the two bodies. As special-relativity provides a bridge between electricity and magnetism, in somewhat similar way (as described in the paper) it is shown that once again it is the special-relativity which provides the much sought-after link between electrostatic force and gravitational force. If magnetism is the first-order (velocity-dependant) effect of moving electrons in conductor, gravitation is the second-order (acceleration-dependant) effect of revolving electrons in atoms. The new proposed gravitation-theory seems to be well in accordance with gravity behavior i.e., it correctly predicts that gravity is a long-range attractive-force proportional to masses & follows inverse-square-law and is transmitted with the velocity of light.

研究动机与目标

• 通过狭义相对论建立静电作用力与引力之间的理论联系。
• 将引力解释为物质中静电相互作用的相对论性后果，而非基本力。
• 证明引力行为（如平方反比定律和光速传播）可自然地从静电作用力的相对论修正中导出。
• 在原子尺度电荷系统中，扩展电磁力（一阶相对论效应）与引力（二阶相对论效应）之间的类比。

提出的方法

• 将狭义相对论应用于原子中质子与电子之间的静电作用力，考虑其相对运动。
• 使用涉及速度和加速度项的二阶相对论修正，推导两物体之间的合力。
• 将原子建模为质子与绕转电子的系统，以相对论方式处理其运动以计算合力。
• 将引力力视为静电作用力的相对论修正，证明其与质量成正比且满足平方反比关系。
• 在质心系参考系中分析该力，证明其为吸引力且具有长程特性。
• 将推导出的力与牛顿引力进行比较，确认其与光速传播和平方反比定律一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否通过二阶修正项，将引力作为静电作用力的相对论表现推导出来？
• RQ2 原子中电子与质子的相对运动如何产生与牛顿引力相匹配的力？
• RQ3 速度和加速度项在生成类比于引力的二阶相对论效应中起什么作用？
• RQ4 推导出的力是否表现出引力的关键特性：长程性、平方反比性和吸引力？
• RQ5 在此框架中，引力的速度是否与光速一致？

主要发现

• 引力作为原子间净静电作用力的二阶相对论修正而出现。
• 推导出的力与两物体质量的乘积成正比，与牛顿引力定律一致。
• 该力遵循平方反比定律，与引力的实验观测结果一致。
• 该力为吸引力，且以光速传播，符合相对论因果性要求。
• 该模型将引力解释为原子中运动电荷的相对论效应，类似于磁力由运动电荷产生。
• 该理论在不引入新基本力或常数的前提下，重现了引力的关键特征。