地球物理论文范文10篇

地球物理论文范文篇1

关键词：瑞利面波地震勘探瞬态法频散曲线

1前言

面波勘探，也称弹性波频率测深，是国内外近几年发展起来的一种新的浅层地震勘探方法。面波分为瑞利波（R波）和拉夫波（L波），而R波在振动波组中能量最强、振幅最大、频率最低，容易识别也易于测量，所以面波勘探一般是指瑞利面波勘探。

人们根据激振震源的不同，又把面波勘探分为①稳态法、②瞬态法、③无源法。它们的测试原理是相同的，只是产生面波的震源不同罢了。

1938年德国土力学协会首次尝试用稳态振动来检测岩土的各种弹性力学参数。1960年美国密西西比陆军工程队水陆试验所开始开发类似的技术方法，但由于当时技术条件的限制，均未获得成功。70年代初美国F·K·Chang等人利用瞬态激振产生的瑞利波来研究浅部地质问题，并于1973年在第42届国际地球物理勘探年会上发表了“RayleighWaveDispersionTechniqueforRapidSubsurfaceExploration”（瞬态面波在浅层勘探中的应用）论文，报道了有关的研究成果。在稳态方面，直到80年代初，日本的VIC株式会社经过多年的研究试制，推出了GR－810佐藤式全自动地下勘探机，才使该项物探技术在浅层工程勘察工作中得以应用。通过几年的实践和初步研究，R波在岩土工程勘察中的应用大致分为以下几个方面：

⑴查明工程区地下介质速度结构并进行地层划分；

⑵对岩土体的物理力学参数进行原位测试；

⑶工业与民用建筑的地基基础勘察；

⑷地下管道及埋藏物的探测；

⑸地下空洞、岩溶、古墓及废弃矿井的埋深、范围等探测；

⑹软土地基加固处理效果评价及饱和砂土层的液化判别；

⑺公路、机场跑道质量的无损检测；

⑻江河、水库大坝（堤）中软弱夹层的探测和加固效果评价等；

⑼场地土类别划分及滑坡调查等；

⑽断层及其它构造带的测定与追踪等。

2勘探原理

面波是一种特殊的地震波，它与地震勘探中常用的纵波（P波）和横波（S波）不同，它是一种地滚波。弹性波理论分析表明，在层状介质中，拉夫波是由SH波与P波干涉而形成，而瑞利波是由SV波与P波干涉而形成，且R波的能量主要集中在介质自由表面附近，其能量的衰减与r-1/2成正比，因此比体波（P、S波∝r-1）的衰减要慢得多。在传播过程中，介质的质点运动轨迹呈现一椭圆极化，长轴垂直于地面，旋转方向为逆时针方向，传播时以波前面约为一个高度为λR（R波长）的圆柱体向外扩散。

在各向均匀半无限空间弹性介质表面上，当一个圆形基础上下运动时，由它产生的弹性波入射能量的分配率已由Miller（1955年）计算出来，即P波占7%、S波占26%、R波占67%，亦就是说，R波的能量占全部激振能量的2/3，因此利用R波作为勘探方法，其信噪比会大大提高。

综合分析表明R波具有如下特点：

⑴在地震波形记录中振幅和波组周期最大，频率最小，能量最强；

⑵在不均匀介质中R波相速度（VR）具有频散特性，此点是面波勘探的理论基础；

⑶由P波初至到R波初至之间的1/3处为S波组初至，且VR与VS具有很好的相关性，其相关式为：

VR=VS·（0.87+1.12μ）/（1+μ）；式中：μ为泊松比；

此关系奠定了R波在测定岩土体物理力学参数中的应用；

⑷R波在多道接受中具有很好的直线性，即一致的波震同相轴；

⑸质点运动轨迹为逆转椭圆，且在垂直平面内运动；

⑹R波是沿地表传播的，且其能量主要集中在距地表一个波长（λR）尺度范围内。

依据上述特性，通过测定不同频率的面波速度VR，即可了解地下地质构造的有关性质并计算相应地层的动力学特征参数，达到岩土工程勘察之目的。

3野外工作方法

应用瞬态法进行现场测试时一般采用多道检波器接收，以利于面波的对比和分析。当锤子或落重在地表产生一瞬态激振力时，就可以产生一个宽频带的R波，这些不同频率的R波相互迭加，以脉冲信号的形式向外传播。当多道低频检波器接收到脉冲形振动信号后，经数据采集，频谱分析后，把各个频率的R波分离出来，并求得相应的VR值，进而绘制面波频散曲线。

当选取两道检波数据进行反演处理时，应使两检波器接收到的信号具有足够的相位差，其间距△x应满足（λR/3）～λR，即在一个波长内采样点数要小于在间距△x内的采样点数的3倍，而大于在间距△x内的采样点数的1倍，该采集滤波原则对于不同的勘探深度及仪器分辨率和场地地层特性可作适当调整。

当采用多道检波数据进行反演处理时，虽然不受道间距公式的约束，但野外数据采集时也应考虑勘探深度和场地条件的影响。一般来说，当探测较浅部的地层介质特性时，易采用小的△x值并用小锤作震源以产生较强的高频信号，即可获得较好的结果；当探测较深部的地层介质特性时，易采用较大的△x值，并用重锤冲击地面，以产生较低频率的信号，使其能反映地下更深处的介质信息，达到岩土工程勘察之目的。

震源点的偏移距从理论上讲越大越好，且易采用两端对称激发，有利于R波的对比、分辨和识别，但偏移距增大就要求震源能量加大和仪器性能的改善。一般来说，偏移距应根据试验结果选取。就目前的仪器设备条件和反演技术水平，选用偏移距20～40m即可获得较好的测试结果。

由多道检波数据反演处理后可得一条频散曲线，一般把它作为接收段中点的解释结果。实际上该曲线所反映的地层特性为接收段内地层性质的平均结果，故当探测场地地下介质水平方向变化较大时，只要能满足勘探深度的要求，尽量使反演所用的接收段减小，以使解释结果更具客观实际。

4工程应用

西部大开发十大项目之一的黄河沙坡头水利枢纽位于黄河上游干流上，上距待建的大柳树坝址12.1km，下距青铜峡水电站122km，行政隶属宁夏回族自治区中卫县。主要建筑物由主坝和副坝两部分组成，其中主坝拟选坝型为混凝土闸坝，最大坝高39.93m，坝长358.5m；副坝布置在黄河左岸Ⅰ级阶地，拟建坝型为土石坝，坝高5m左右，坝长约1.5km。

测区地层岩性由上至下依次为：①覆盖层由全新统风积砂壤土、粉细纱和全新统冲洪积砂卵砾石组成；②下伏基岩由棕红色、紫红色砂质粘土岩组成，局部夹有砾岩。

为探测覆盖层厚度并进行地层划分，采用瞬态面波进行勘探。实测使用美国R24工程地震仪和4Hz低频检波器。室内数据处理使用SFKSWS软件，其流程为：输入面波记录文件→显示和检查实测曲线数据→圈定面波数据窗口→在F—K域搜索确定基阶面波频谱峰脊并拾取频散数据→按搜索确定的基阶面波频谱峰脊圈定出基阶面波频谱范围→生成面波频散曲线→地质分层（人工或自动）→绘制反演拟合曲线→打印输出结果。

R波在非均匀介质中传播具有频散特性，所以不同频率（波长）的R波具有不同的传播速度。模型试验和实测结果表明，当探测的岩土层介质较为均一时，R波的相速度随深度的加大而按线性增加，只有出现不同介质的分界面时，频散曲线会出现一个所谓“Z”字型变化，该变化特征是由于地表接收到的波从上一层漏能型波转入下一层漏能型面波，且此转折点与两介质间的界面埋深有密切的关系，由此可依据实测频散曲线的“Z”字型变化点来划分地下岩性变化的分界面。

图1面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图

图2面波频散曲线解释成果与钻探结果对比图

图1、图2为实测面波反演解释结果，其中各图的右侧为随深度变化的面波频散曲线，左侧为钻探揭露的地层柱状图，其层位的划分具有良好的一致性，即表层风积粉细砂—中部砂卵砾石层—下部基岩。同时由图还可以得出：表层风积砂的瑞利波速度为150～250m/s，冲洪积砂卵砾石的瑞利波速度为300～400m/s，而下伏基岩（棕红色、紫红色砂质粘土岩、砾岩等）的瑞利波速度则为440～760m/s，说明瑞利波（剪切波）速度随深度的增加而升高。

5存在问题

虽然面波探测技术在工程中的应用已很广泛，但实际工作中还存在以下问题：

⑴关于实测面波频散曲线的“Z”字型现象，从理论模型的解析中还不能精确地解释此现象。因为理论的频散曲线，在介质分界面处只出现折点，对此还需深入研究和数值模拟计算；

⑵对于面波勘探深度的确定，目前国内外大多采用半波长作为R波的勘探深度，此关系是一经验公式，但在实际工作中，应根据场地地质条件、探测对象以及孔旁测试对比结果等作适当调整；

⑶测试深度相对较浅，一般情况下可靠的测量深度为20～30m，最深不过50～60m。当测试深度加大时，震源信号就必须具有足够的低频信号，目前尚难满足此要求。由于低频时的R波值很少，使得下部频散曲线的点相对稀少，所以对解释精度影响较大。就该问题笔者建议由原来的算术坐标系改为波长为对数的单对数坐标系，可使低频段频散点稀少问题得以改观。

⑷根据不同的勘测目的和要求，对产生R波的震源需作必要的改进和研究，以适应勘察的需要。如用锤子作震源时其低频值为10～20Hz左右，而用砂袋作震源时低频值为3～10Hz左右。

面波勘探作为一种新的浅层地球物理勘探方法，具有简便、快速、经济、分辨率高、适用场地小、应用范围广等优点，但对面波勘探理论的研究以及实际应用等有待进一步的深入和开拓，使之在生产实践中不断总结、完善和提高。

参考文献

⑴杨成林等《瑞雷波勘探》北京：地质出版社1993年

⑵胡钧等《岩土工程瑞利波勘探新进展》《上海地质》1996年No.2

⑶刘康和《面波探测技术综述》《电力勘测》1997年No.2

⑷BarbaraA.Luke,etal.《ApplicationofSASWMethodUnderwater》《JOURNALOFGEOTECHNICALandGEOENVIRONMENTALENGINEERING》1998No.6。

⑸VahidGanji,etal.《AutomatedInversionProcedureforSpectralAnalysisofSurfaceWaves》《JOURNALOFGEOTECHNICALandGEOENVIRONMENTALENGINEERING》1998No.8。

THEINSTANTANEOUSSURFACEWAVEEXPLORATIONANDITSAPPLICATION

地球物理论文范文篇2

一、地质工程专业人才培养的战略目标

1．我国地质工程专业办学现状

2O世纪9O年代，我国设有地质类专业的学校共有61所，分别属于15个部委、8个行业公司和省市政府。其中，工科类地质专业15个。1993年，国家教委颁布《普通高等学校本科专业目录和专业简介》，工科类地质及相关专业也有1O多个，主要有：矿产地质勘查、水文地质与工程地质、应用地球物理、应用地球化学、勘察工程、石油工程、石油与天然气地质勘查等专业。1998年国家教委颁发的引导性目录中，将所有工科地质类专业合并成一个大专业——地质工程专业。目前，国内办有“地质工程”专业的大学有：中南大学、西南科技大学、西安科技学院、长安大学、安徽理工大学、山东科技大学、焦作工学院、河海大学、华北水利水电学院、中国矿业大学、西南交通大学、石油大学、同济大学、南京大学、兰州大学等；办有“勘查技术与工程”专业的大学有：中国地质大学、成都理工大学、吉林大学、石油大学等2O所；办有“资源勘查工程”专业的大学有：中国地质大学、贵州大学、昆明理工大学、吉林大学、长安大学等24所。由于这些学校原属于不同的行业部委，其侧重点不同，为了保持原行业的需要和特色，在这个地质工程专业名称下，各学校根据需要各有不同侧重面，有的侧重煤炭，有的侧重石油，有的侧重有色金属，有的侧重工程等方面。因此，同一个专业，各学校设置的课程就有很大差异，培养规格也不一样，这对于专业评估、管理等方面都造成了困难。

2．国外地质类专业教育现状

第二次世界大战后，各国都积极致力于经济发展，世界经济出现了空前的繁荣，但随之产生了诸如人口膨胀、资源枯竭、能源危机、环境恶化、生态失衡和灾害频繁等严重的社会问题。特别是资源和环境问题，是国际上共同面临的重大问题。它涉及政治、经济、科学技术、文化、社会价值观念与伦理道德、法律和政府政策等方方面面，十分错综复杂，这单靠科技进步和工程创新是无法解决的。必须从可持续发展的需要出发，由自然科学和社会科学联手方能解决。因此，国外在培养地质工程师时，强调学会综合运用多学科的知识去研究和解决问题。严格说来，国外的高等院校内没有地质工程专业，地质工科教育一般在工程领域，所设的地质类专业大多没有细分，只设“地质学”或“地球科学”专业所设课程除了数、理、化等基础课外，主要是地质学科的基本原理类课程，如构造地质学、岩石学、矿物学、地层学、地球物理学、地球化学、地质学、环境地质学、古气候学、结晶学等，方法技术类课程较少。从设立的课程可以看出，他们培养的学生主要侧重于地质学基本原理的掌握和社会可持续发展的需要。且招生规模较小，一般一个专业每年只招收1O余名学生。但是，要求学生对地质工作方法有全面的掌握，在高年级学习了一定的专业课程后，一般要求学生利用假期参加地质工程实习，因此，培养出来的学生一般仍然具有较强的科研实际工作能力，在走向社会后很快能适应自己的工作。

3．地质工程专业发展战略的几个问题

地质工科教育的问题，从根本上讲，可以归结为3个基本问题：一是人才培养目标和规格，即要培养什么样的人才；二是培养方案与模式，即如何高质量地培养出所需要的人才；三是培养规模，即在一定的时期内，要培养多少地质工科类专业的学生才能满足国家需要。新世纪的中国到底需要什么样的地质工程人才呢?我们认为，这应该根据地质科学的发展趋势、我国基本国情和国民经济建设的需要以及国际办学经验来决定。

(1)我国地质科学发展趋势。综观我国地质学科的发展趋势和任务，可归纳成以下几个方面：第一，为可持续发展提供资源保障。主要包括：能源与矿产资源以及地下水资源的发现、勘查、开发和保护；地质灾害的预测与防治；人类工程的地质基础；环境保护等。第二，全面深入认识地球。加强学科综合研究，全面了解地球系统的作用原理，为人类与自然协调发展提供指导。第三，加强高新技术的开发应用和学科发展。

(2)我国的基本国情与国民经济发展需要。首先，目前我国经济体制正由计划经济向市场经济转轨，并且市场经济体制正在逐步完善，尤其是我国加入wT0后，地质工科教育原来面向的地矿行业也在经历了体制上的根本性转变，国土资源部的政府职能和运行机制已完全不同于原地矿部。资源的勘查、开发工程、基本建设中工程地质市场等将由市场经济规律支配，而资源的监测管理、保护和分配、地质工程项目的质量监督和评估，则由政府部门通过制定相应的资源政策和法规来调控。今后地质工科教育面向的主体不再是某个部门或某个行业，而是市场。实际上，现代地质工科已波及社会经济生活的方方面面，包括资源、环境、基础工程等，普遍存在于许多产业部门和企业的生产中。因此，地质工科教育面对的领域将是十分广阔的。其次，现代科学技术加速发展引发的“知识爆炸”迫使地质工科教育重新回到重视基本知识、基本技能的学习和综合能力素质的培养上来。近些年由于知识信息的产生速度日益加快，人类知识老化周期缩短，其总量已达3～5年翻一番的惊人程度。近些年来，生产、管理部门兴起的“在职进修学位”在一定程度上就反映了这种变化。地质工科教育与其他工程教育一样，也面临着知识快速增长的挑战。与知识增长的速度相比，四年的本科教育时间显得太短。因此，本科教育只是地质工科类人才培养的一个短暂的初级阶段，其教育的重点应放在基础知识的学习，综合能力(包括自己获取知识的能力，发现问题解决问题的能力，实践能力等)和综合素质的培养上来。还有，应该看到，目前我国还处于发展中的初级工业化阶段，在大多数工程领域，我们还走在西方发达国家早已完成的路途中，而这是不可能跨越的，只能是加速前进。当前我们的国情实际制约着我国的地质教育还必须兼顾“专才”的一面。特别是我国的基本国情是经济尚欠发达、人口多，高等教育还不能像发达国家那样能满足人民群众的愿望，培养一位大学生要花费国家大量教育资源，我们不能把国家投入的有限的教育资源单纯用来提高学生的基本素质，而应该使培养的大学生进入社会后必须能马上承担一定的专业工作，这样才符合我国的基本国情。

4．我国地质工程专业学生应具备的基本素质要求

综上所述，我国的地质工程教育应改变“专才或通才”的单一培养目标和模式，应该转向以培养“具有扎实基础、一定专长”人才为主，适当兼顾对各行业人才的需要做法目前，地质工科类专业的人才培养目标应该是：为适应21世纪我国社会主义经济发展的需要，培养德智体全面发展，基础扎实、知识面宽、素质高、能力强，富有创新精神的专业人才。培养具备基础地质学、地球化学、地球物理学、水文地质学、工程地质学等方面的基本理论知识，具备从事资源地质勘察的初步能力和解决常见地质工程问题的基本能力，能在资源勘察、工程勘察、设计施工、管理等领域从事资源勘察与评价、管理各类工程建设等方面工作的高级工程技术人才地质工科类专业的业务培养要求应该是：要求学生在学好数、理、化、外语、计算机知识的基础上，主要学习基础地质、矿产地质、水文地质、工程地质、地质工程的基础理论知识，受到工程师的基本训练，掌握运用现代地质学理论和先进科技手段，具备进行资源地质工作和解决与各类工程建设有关的地质工程问题的基本能力，并具有合理利用与保护自然地质环境的初步能力。毕业生应该获得如下几方面的知识和能力：

(1)掌握地质工程学方面的基本理论和基本知识。

(2)掌握区域地质调查、矿产资源普查勘探、工程勘探的基本方法；初步掌握工程勘察的常用技术和测试方法，掌握常见地质工程问题的分析方法。

(3)具有对区域地质、矿床地质、成矿地质条件等进行综合分析及矿产资源评价、管理的初步能力；具有岩土工程勘察、设计、施工及管理初步能力；具有解决工程建设中各种地质问题的能力；具有对环境地质做出评价与规划的初步能力；初步具备应用计算机技术处理上述地质问题的能力。

(4)熟悉地质资源、岩土工程与勘察、环境等方面的方针、政策、法规。(5)掌握文献检索、资料查询的基本方法，了解地质资源与地质工程的理论及技术发展动态，并具有强的自学能力和初步的科研能力及一定的实际工作能力。

二、地质工程专业发展建议

1．地质工程专业人才培养规模目前，尽管我国有几十所大学设有地质工科类专业，各学校的招生规模在几十至百余名不等，但从目前社会需求来看，其数量根本满足不了国家需要，每年毕业生的供需比达1：2～1：5。从长远考虑，特别是如前所述，地球科学的功能已扩大到社会的各个方面，有必要适当扩大招生规模，但也不要像我国上世纪5O～6O年代那样无限制地招收过多的学生，据目前需求分析，最好达到目前规模的1．5倍左右。

2．应对措施

(1)改变目前地质类学生的招生制度。针对生源少、学生不愿学的状况，应该适当采取优惠政策。比如，适当降低录取分数线、面向地矿行业定向招生，以解决目前地质队和矿山缺乏技术人员的问题。

(2)分层次培养地质类专业人才。高水平的地质类专业人才要依托各校的学位点来培养，可建立数个工科地质专业基地来培养本科生。

(3)采取措施，帮助学校建设一支稳定的地质类专业教师队伍

地球物理论文范文篇3

1教学改革与经验

1．1实验室建设与制度建设

按照学校“十一五”实验室建设规划．学员从实验教学体系、实验队伍、管理模式、设备与环境等方面人手，有计划、有步骤地进行实验教学的研究、探索、改革与优化。2009年重点建设了地质综合实验室、煤田地质勘探实验室、数字空间信息综合分析实．验室和空间信息采集与数字测绘实验室，累计建设资金356．9万元。实验条件的改善，更新了实验教学内容，改进了实验教学方法，优化了实验教学环境。综合性、设计型和创新性实验项目比例达到了90％。为本科生的集中实践、科研训练、专业综合设计、毕业设计等的顺利开展提供了条件保障。为加大实验室开放力度，充分发挥仪器设备效能，逐步实现实验室的规范化管理，学院成立了地测实验中心，与系级机构平级，由学院统一管理，打通使用。目前已初步制定了实验室开放制度(试行)、实验教学管理办法(试行)、学生实验守则(试行)、实验教学规范(试行)等制度外，还初步制定了实习报销制度与原则、实验设备管理和赔偿制度(试行)、实验室危险化学品应急预案(试行)等规范管理文件。通过实验条件建设和管理制度建设，保证了实践教学的有序、规范运行。

1．2加强实习基地建设。拓展校外实践渠道

建立健全校外实习基地管理制度。明确实习基地承担的义务和指导教师的岗位职责，实现基地的稳定运行．是专业实习、毕业实习的时间和质量以及适应不断更新的实践教学内容的保障。2009年学院根据人才需求和新形势的要求，本着互利互惠的原则．经协商建立了9个校外实践教学基地，分别为湖南省煤田地质局、中国煤炭地质总局青海煤炭地质局、云南煤炭地质勘察院、河南煤炭地质勘探研究院、北京三鼎光电仪器有限公司、北京城建集团地铁地基市政工程有限公司、北京城建勘察设计研究院有限责任公司和京煤集团等；此外，学院与神华(北京)遥感勘查有限责任公司达成了全面合作协议，在学生实习与就业方面，神华(北京)遥感勘查有限责任公司将优先接收学院学生到单位进行专业实践和安排就业。实习基地的建设，不仅使实验教学内容与科研、工程和社会应用实践紧密结合，而且拓宽了实践办学途径，弥补了校内实验条件的不足，保证了实践教学的有序运行，也拓展了学生就业渠道和空间。学院重视地质类和测绘类专业的实习和集中实践教学，在实习任务下达之初，学院和各系统一安排部署，指定有经验的带队教师，结合实习基地条件和特点，确定实习内容和要求，准备相应的实习指导书；实习前再召开动员大会，强调实习的意义、明确实习的内容、要求和注意事项；实习过程中及时了解和掌握学生的思想、动态和实习进度，努力解决存在的学习和生活问题：实习后一周内提交符合格式要求的实习报告，根据实习报告质量、实习表现、出勤情况等给出成绩。并召开总结和讲评会，指出取得的成绩、存在的不足和后续有待改进的地方．实习报告全部在学院归档保存。从目前的运行结果看总体效果良好，达到了理论与实践相结合、锻炼学生分析解决实际问题的能力。

2教学改革中探索

2．1大学生创新性试验计划

大学生创新性实验计划依托指导教师承担的纵横向科研项目，在教师指导下。由学生以立项形式开展自主创新性实验，使学生在本科阶段获得从调研、立项、实践能力训练、科研能力训练、科学方法训练、成果总结发表等较完整过程的科学研究与发明创造的训练。2009年地球科学与测绘工程学院共获得9项大学生创新性实验计划，其中规划资助3项。重点资助2项，一般资助4项，累计资助经费l3万元。同时，围绕煤炭资源勘查评价与资源特性、煤炭开采的地质保障理论与技术、环境协调的绿色开采理论与技术以及煤矿重大灾害防治的关键理论与技术等，组织申请煤炭资源与安全开采国家重点实验室大学生创新性实验资助计划9项，申请经费l8万元。据不完全统计，2008—2009学年度，在煤炭学报、岩石力学与工程学报、武汉大学学报信息科学版、中国矿业大学学报、采矿与安全工程学报等刊物由学生参与完成并发表的科技论文达35篇．其中EI收录11篇。通过大学生创新性实验计划的实施．从侧面反映了学生能力和素质训练效果显著。创新能力得到了进一步拓展。

2．2教学改革与质量工程建设

营造改革氛围和环境。推动教育教学改革健康持久开展，探索实践高等教育教学质量的新思路、新方法和新模式，是培养高素质创新人才的基础。而高等学校的教材是进行教学的基本工具，是体现教学内容的载体，也是深化教学改革、提高教学质量的保证。学院广大教师重视本科课堂教学、实验教学和集中实践。积极进行课程建设和教学改革。2009年学院有四项课程建设与教学改革项目顺利通过学校验收，建设所取得的成果均超过立项预期目标。2008—2009学年．学院教师结合学校实际和行业特点。主编参编特色教材两部，在煤炭高等教育、中国现代教育装备、中国地质教育、测绘通报、中国科教创新导刊以及矿山测量等刊物上发表教学法研究、课程建设、教学改革等论文l3篇。教学改革成果有效地促进了质量工程建设水平的提高。2008—2009学年．地测学院在质量工程建设方面取得了多方面突破和进展。煤炭行业地质工程本科生创新人才培养机制研究获得了2008年北京市教育教学成果奖(高等教育)二等奖，地质工程专业教学团队2009年被评为北京市优秀教学团队．地质工程专业点(负责人邵龙义教授)2009年被教育部、财政部批准为第四批高等学校特色专业，《岩石学》课程2009年被教育部批准为双语教学示范课程．《岩石学》和《土地复垦学》课程获得2009年北京市高等学校精品课程建设立项。1人人选学校2009年教学名师培养资助计划。地质工程专业和测绘工程专业获得校级教学团队建设立项，《地球科学概论A》、《误差理论与测量平差基础)2009年获得校级精品课程建设立项：在学校2008—2009学年度优秀教学质量奖评选中，学院获得一等奖2项、二等奖1项；在学校2009年课程建设与教学改革立项评审中，学院教师申报的三门课程获得课程建设立项。一项教学改革获得立项；在开放办学方面也取得了进展，2009年招收地质测绘专业新生140名，其中蒙古国留学生2名，签署了地质工程专业与美国阿拉斯加大学合作办学框架协议。为实现学分互认和开展本科生2+2开放交流项目做好了前期准备。

2．3结合科研选题，加强毕业设计(论文)指导

毕业实习和毕业设计(论文)是本科阶段最后一个集中实践教学环节．学院2009届毕业生共计137名，其中地质工程专业49人。资源环境与城乡规划管理专业29人，测绘工程专业3O人。土地资源管理专业29人；共有36名教师参加了毕业设计指导、，其中教授20人、副教授10人、讲师6人，人均指导学生3．8个。学院在第七学期末召开指导教师工作会议。明确由指导教师提出若干毕业设计题目和内容要求供学生选择，毕业实习一般与毕业设计的题目和内容相关，兼顾学生的基础、就业工作和后续深造．同时要求结合指导教师承担的纵横向课题．2009年教育部特色专业地质工程结合科研课题的选题比例为91．8％。土地资源管理专业为51．7％。测绘工程专业为60％。资源环境与城乡规划管理专业为51．7％．均高于全校的平均值45．6％。在具体实施过程中。要求学生至少每周向指导教师汇报毕业实习和设计的进展情况一次，解决实习和设计中存在的问题；在毕业设计(论文)答辩前一个月举行毕业论文(设计)进展报告会，及时了解设计进展情况，交流总结经验，提出有价值的指导性和建议性意见，完善毕业设计(论文)内容，提高设计质量；为使毕业设计(论文)撰写符合格式要求，学院召开了2009届毕业生毕业论文撰写规范大会。强调了毕业设计的重要性。明确撰写格式规范要求。为使本科毕业设计答辩有序、严肃、公正、客观地顺利进行，学院集中组织共分成7个答辩小组，经同学们利用多媒体设备在限定时间内的陈述、评委现场提问、学生作答、评委评审等环节，由答辩小组审查论文撰写格式、立论的准确性，计算、分析、实验是否严密，结论是否正确客观，中英文摘要是否齐全规范、设计图纸等是否完备、整洁等。同时审查指导教师和评阅教师评语是否翔实、认真、客观，答辩记录是否完整详尽、有关日期是否匹配等，综合毕业设计(论文)的质量、教师评语、答辩表现等。由答辩委员会给出答辩最终成绩。学院2009届本科毕业设计(论文)优秀28人，占20．4％，良好76人，占55．5％，中等34人，占24．8％。总体上．毕业论文选题结合科研项目较多，论文撰写格式符合要求，中英文摘要齐全，设计图纸完备，教师评语翔实，答辩记录完整，成绩评定合理，符合学校要求。在学校2009届本科生优秀毕业设计(论文)和2009年本科毕业设计(论文)学术成果奖的评审会上，学院推荐的7项优秀毕业设计(论文)获得一等奖3项、二等奖4项；学院推荐的13项本科毕业设计(论文)学术成果获得一等奖5项、二等奖4项、三等奖4项。这不仅反映了2009届本科毕业设计(论文)指导的总体安排是成功的。也说明研究型实践教学体系的构建与探索的效果已初步显现。

地球物理论文范文篇4

等效原理是爱因斯坦广义相对论理论的基本出发点，但是还有它的错误。牛顿力学的理论结构需要重新调整，也就是需要重新建立“公理化”体系。我的“惯性力学三定律”就是此新的公理化体系的尝试。

一、等效原理的对与错

有人说“等效原理”违背了力学的知识，这话不假。问题是对这个认识有两个结果：一是全盘否定等效原理，而原来的力学知识是不可动摇的；二是这正说明了目前力学知识的局限性及不完整性，正是说明力学知识需要变革。（“等效原理”是独立于牛顿三定律与引力定律之外的。）

从我的角度来看，等效原理所包含的客观现象事实方面是不可否定的，是原来力学知识（牛顿力学）所没有涉及到的客观事实。所以，力学知识需要变革。爱因斯坦的伟大功绩就在于看到了此客观事实，且力图变革牛顿力学的知识，从而建立了他的“广义相对论”。爱因斯坦思想的精髓就是他在他的《狭义与广义相对论浅说》一书中说的：“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’，或表现为‘重量’（字面意义是‘重性’）。”（注：读者看一看！就连翻译此文的译者都回避“重性”这一词，可见原来的力学知识的“惯性”。爱因斯坦在写此话的时候是用加重号的，由此可见这是爱因斯坦思想的精髓。）如果说“苹果自己落地”是由于它的“重性”，这等于白说，而爱因斯坦的伟大功绩的伟大就在于把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到了它们是同一性质。把许多人看来是毫不相关的不同客观现象联系起来，认识到是同一的性质，这也许就是科学研究真正价值的最重要的体现。牛顿的伟大功绩不在于“发现了万有引力”，而是发现了“苹果落地”现象与天体的公转“向心加速度”属于同一性质。我们不能怪牛顿把这同一性质归于“引力”，因为在牛顿时代还没有“演化”的观念，没有“场”的概念。牛顿作为一位严谨及严肃的科学家，仅肯定了在此问题上的自己的两点成就：1.肯定了地球上的“重力”与天体“向心力”在性质上具有同一性；2.用数学方法表示了这个“引力”。而牛顿本人也一直怀疑“引力超距”性。然而可悲的是，牛顿以后的人们至今，还把“万有引力”当作牛顿的伟大发现。更可悲的是，从牛顿时代至今，许许多多的人把解决引力的“超距作用”变为“直接作用”问题当作毕生的研究方向。“引力”呀！“引”无数英雄竞折腰。如果说牛顿把这个“同一性质”用“引力”一词来表达是出于他的无奈，今天的人们可以原谅他的这种无奈，然而，今天的许多人还要承认这个“无奈”是伟大的发现，且绞尽脑汁去虚构什么“微粒子”（不管是什么名称）来实现“直接作用”，那实在是太可悲了。我想起了中世纪教会里的教士们在争论“一个针尖上能站住几个天使”故事，今天的人们一定觉得这样的“研究课题”实在是没有意义。那我也可以说，“引力为什么会超距作用”的研究课题，对于后来的人们来说，也同样是没有任何意义的问题。既然是“引力”，依照“对立”思维，又依然有人弄出个什么“斥力子”，那实在是更可悲了。当然，我并不掩盖我对他们的敬意，因为他们毕竟是“舍生忘死献身于科学事业”的人们，而不是只为自己活着的人们。我们不得不反思我们人类思维的缺陷了。然而，用带有缺陷的思维去探索思维的缺陷，那实在是太难了。我们为什么不转换一下我们的思维方式！

我在给我的东北师范大学物理系同一届毕业的校友说：物体的自由下落是由于物体的“重性”，不是由于“外力”作用的结果，当然不是“地心引力”作用的结果了。此校友又说了：那为什么物体会自己“下落”？我回答道：那为什么不可以认为物体不是由于外力的原因，而由于自己的“重性”可以自己“下落”呢！有人在此会笑话我，如果物体自己下落，那我们还要研究它干吗！是啊！仅仅如此认识还要研究它干吗。我在上面不是说了吗。仅仅把“自由落体”的原因归于“重性”，不是科学。而重要的是，爱因斯坦把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到是同一的性质，那才是科学，才是科学的真正的价值。再下一步，就是怎样改变原来力学知识结构的问题了。然而遗憾的是爱因斯坦有了正确的出发点，却没有完成改变原来力学知识结构（也就是力学理论结构的重组问题）任务。那为什么爱因斯坦没有完成呢！当然是由于他的认识上的缺陷所造成的了，从而走了很大的弯路。爱因斯坦说卓别林的幽默能被全世界的人所理解，而卓别林说爱因斯坦的理论在这个世界上只有几个人“理解”。依我看来，爱因斯坦的理论只有几个人“理解”，正说明爱因斯坦本人也没有真正“理解”，那更谈不上那几个人的“理解”了。真理应该是简单明了的。然而遗憾的是，一些人把本来是一本“糊涂帐”的东西，自己不理解（也没法理解）却怪别人不理解，然后，又把它变得“高深莫测”，“高深莫测”了，才认为是真理，这是什么逻辑！爱因斯坦的“处境”（见前面的那句话）语言是非科学化的语言。而爱因斯坦对“等效原理”的“科学化”的描述，则是走向“弯路”的开始。

爱因斯坦的等效原理是一个内涵不明确，外延无限大的经验命题，是一个很不成熟的经验命题，是还没有上升到理性认识（本质认识，实际上，真的达到了本质的认识，此经验命题也就完成了它的历史使命。）的经验命题。许多书分别对等效原理的表述都不相同，就说明了这一点。总的来说，有两方面的感性认识角度的内涵表述，一个是“加速度计读数”的观察者角度的表述；另一个是自我感觉的“失重与有重”角度的表述。而局部的“处境”则是以“升降机”、“实验室”来表述。坐标系（参考系）“处境”角度的表述，则没有了“局部处境性”，为了恢复这局部处境性，就用“邻域”与小“度规”来表述。然而这都不是理性认识层次上的表述。

爱因斯坦的等效原理外延无限大的错误的直接后果就是光速的“等效思维实验”。我在此不得不提出一个反例。爱因斯坦说在“自由空间”中接近光速加速直线运动的一个实验室的壁上有一个小孔，光从这小孔射入此实验室中。于是，此光束在此实验室中是弯曲的。从而就“等效”出了在“引力场”中的光束也是弯曲的。于是，什么黑洞，什么引力透镜都出来了。我也可以进行一下“思维实验”：在此自由空间中接近光速“匀速直线运动”的实验室里的光束，也是偏折的，如果有若干个这样的实验室并排作等差匀速直线运动，在这些实验室里的光束也会是弯曲偏折的。这又怎么解释？本来“等效原理”的本源是“低速”现象范畴。

二、否定之否定

我从19岁就决定我这一生要解决“引力”本质问题，我在1987年自认为基本上达到了我的目标，并写了约五万字的论文。后来我没有机会发表我的论文，就转入了科技发明活动。在前几年，也就是在我“天命”之年，我有了发表我观点的机会（见本文后面的参考文献）。我在此网页对我的观点作一下补充说明。我的主要观点的核心就是判断物体是否处于“惯性运动状态”（已经包含了“重性”），用感性语言来说，就是如果物体是“失重”状态，就是“惯性运动状态”。所以，天体的公转运动与自由落体运动都是惯性运动状态。静止在地面上的物体，在水平方向也是惯性运动状态；太空实验室中的失重就意味着其是惯性运动状态。静止在地面上的物体在垂直方向上是非惯性运动状态。

我的观点的前提就是有两种空间，一个是没有重力场的空间，一个是有重力场的空间。在这两种空间里的物体的惯性运动状态或非惯性运动状态基本上是相反的。仅仅涉及运动问题，当然就仅仅涉及空间与时间问题了，同时也涉及运动的相对性的问题了，接着，就涉及到参考系的问题了。然而如今的人们在空间与时间的问题上纠缠得太多太久了。空间与时间本是物质存在的“形式”，在“形式”上纠缠而浪费精力实在是犯不上。现在通常的广泛的提法是说爱因斯坦的广义相对论是把“引力归于几何性质”，这正是说反了（也是认识反了），应该是“几何（空间与时间）被赋予了物理性质”（也就是“场”），就像我们物理学中的许多数学公式具有物理涵义一样。要注意的是，我们认识的出发点是客观物理世界，而不是数学公式。总想在数学公式的推导中来发现真理，在认识论上是错误的。有人动辄就什么依某某定律，岂不知我们“赋予”其物理意义的表达在多大的程度上是准确的，而不去深入地考虑。也就是说，我们应该注意的是，我们的数学公式在多大的程度上准确地表达了我们对“物理世界”的认识。比如：我在我的论文里说牛顿引力定律的真正的物理涵义是物体的广义惯性力，而不是“引力”。数学公式是我们表达对“物理”意义的比较好的方式，而不是认识的出发点。我们对“物理世界”认识的变化，对其表达的数学公式也要随之变化。比如：我在我的论文里提出了惯性力学（区别于牛顿力学）三定律，就是对原来力学基本（公理化）数学公式的改变。在我的惯性力学三定律里包含了牛顿第一第二定律，也包含了“等效原理”内涵，也包含了牛顿的“引力定律”。

在此我多说一句，物理学里的数学公式分两种：一种是公理化（约定）公式，如牛顿三定律；另一种是经验公式（在公理化的力学体系里，经验公式仅具有引用的意义，不具有公理逻辑大前提的意义。）如牛顿引力定律。一般的来说经验公式永远是对的（有的人说“好使”），但不是无条件精确的，比如，既然引力定律如此精确，其质量无论怎么小的两个物体之间的距离，如果小于一个距离单位，并且趋近于零，其引力值应该趋近无穷大，那么，我们就应该无法把书翻开了，在现实世界里为什么没有此现象发生？当航天器在太阳系中“自由”运动时，出现了“不自由”的加速或减速的现象时，一般会提出这多余的“力”是哪儿来的问题。比如，先锋十号飞船与十一号飞船有降速效应,就认为有另一种力在起作用。为什么不能认为这个问题反而说明了引力定律的经验性、局限性及近似性，（美国科学家现在已经开始质疑牛顿引力定律了，认为引力定律有局限性了，见本文的参考文献[6]）这个问题的提出，其思维原因是由于以引力定律为“参考系”。就像当初测量地球自转速度后，发现时钟有快慢的变化，这个“发现”的结论是由于以地球的自转速度的为时间参考系了，当以时钟为时间参考系时，才有了地球的自转速度有快慢变化的发现。

不能认为等效原理的空间局部等效性就是科学的个别问题与次要的问题。经验命题是对大量现象事实的归纳结果，已经具有普遍性了，作为经验命题性质的等效原理当然也具有普遍性了。空间的局部全部与问题的个别性普遍性，是两码事。惯性质量与引力质量的相等性并不意味等效原理本身。而把惯性质量与引力质量的相等性当作普遍性原理，当作出发点，也就偏离了爱因斯坦的使惯性与“重性”的性质归于统一的目标。惯性质量与引力质量的区别本身，就意味着还没有“统一”。本是同一物体的质量却分成两种质量，还要用大量的精力去证明其相等，这是我们思维的过错。问题的本质不是“质量”，而是我提出的惯性力学三定律所表明的本质涵义。

我在此把惯性的绝对性（只要是物体处于“失重”状态，就是惯性运动状态，而不管它是什么运动状态）与运动的相对性分离开来，也许就是否定之否定吧。或者用黑格尔的逻辑来说，是正题（牛顿力学）反题（爱因斯坦的广义相对论）到合题（我的认识）。

由于我把空间（赋予物理意义的空间）分为“熵”空间（已经赋予了力学物理意义的空间）与重力场空间（负熵空间），那么就必然会引出这个重力场空间的来源问题，（而不是引力造成了重力场）这是我们要解决的问题，但决不能企图再用原来的力学知识来解决此问题。我在因特网上很高兴地看到了由何沛平先生与朱顶余先生的论文（见此文后面的参考文献），他们把地球本身的温度梯度现象归于“熵”减小，这就是把热力学中的狭义“熵”的与地球的温度梯度问题联系了起来，这就是科学研究的价值，这就是具有发现性质的新认识。而我与何先生与朱先生在认识上的区别，就是它俩把这种“熵减”的原因归于引力。而我是以此“熵减”（负熵）空间当作出发点，所谓的“重力现象”也是此“熵减”的体现。

三、对评论的评论

在我的第二篇之后，四川大学物理系的吴钦宏先生名为《源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷》（见本文的参考文献[4]）一文里评论了我的观点。我在此首先说一下，吴先生的学术水平是很高的。我在一定程度上同意他对另两位先生观点的评论。我不怪吴先生称我的观点为“整题论”，因为吴先生发表评论我论文的文章时，我的第三篇论文还没有发表。不过我在此略回答一下对我观点的评论。

1.我所运用的“整体”一词的涵义与吴先生不同。吴先生的“整体”仍是物理学里的物体涵义，而我的“整体”的涵义是“整体大于部分”的哲学涵义，同时也是指整体天体（不是物理学教科书中的物体涵义）。在我的《惯性力学与整体科学体系》论文里我才讲了我的“整体”的涵义，我想吴先生看了我的第三篇论文就不会有什么“父与子物体”之说了吧）。吴先生说的“一大堆沙与从中取出的一小把沙是没有本质区别的”一句话是对的。但是，作为整体天体的地球这一“物体”，把地壳从地球中取出来，与地球整体本身能没有本质的区别吗。

2.我在我的第一篇论文里说的只有“卡文迪许小球之间没有引力作用”，而吴先生又说："引力常量G的测量，大致可分为地球物理学方法测量、实验室内测量和空间测量三大类。"这些实验测量的对象几乎是被整体论视作无引力场的物体。这三类测量中的地球与空间测量中的“物体”都有整体天体，如地球就是整体天体，怎么能说被我视作无引力场的天体呢。只有实验室（卡文迪许实验）一类是我质疑的。从而就笼统地说这三类实验无可辩驳地否定了整体论的思想（我的观点之一），有些不妥。我认为卡文迪许的实验应该重新审查的意见，不是凭空想来的，是由广义惯性观点与大山的“引力”测量事实逻辑推导出来的（见我已发表的三篇论文）。

3.吴先生承认爱因斯坦不再认为引力是一种“力”的观点，同时又说引力的作用效应仍存在，是自相矛盾的观点，因为“力”本身就是作用效应。引力不是一种力就意味着没有力作用效应。

4.吴先生以“‘引力万有’这一思想在科学研究和哲学上被完全默认了”的说法作为论据来否定我的观点是不妥当的。因为被“默认”的观点不一定就是正确的，比如在哥白尼时代被默认的观点是地心说，能说地心说是正确的吗。

5.如果以“实验”来否定我的观点，最好的论据是把你亲自实验的结果拿出来，在科学的历史上以“人云亦云”的结果作为论据太多了。下一节我专门就实验室的“引力”实验问题作一下质疑。

但是，我对吴先生自己也认为很重要的认识，我也觉得很重要，因为吴先生说“……以使它荷感知自己存在的一种本能工具。”的这句话正是在表达一种观点：把某些“作用”归于属性（就是本能）。不过吴先生在其文章的结尾处说“三种引力假说都存在着一些致命性的问题与矛盾”的结论，那吴先生文章中本身的致命性的问题与矛盾，又怎么解释。

四、关于卡文迪许实验问题

我没有做过卡文迪许实验，但我可质疑：（1）如果卡文迪斯实验以成定论，何以在高技术的今天还有人仍在设计此实验方案？（2）牛顿本人曾提出两种测量方法，一是在大山旁测量的方法，二是实验室内的方法。从十八世纪到今天有许多人用第一种方法进行了测量，其结果我在[1]文中已说过。大山的引力为零，那么比大山小得可怜的实验室中的小球之间就有吸引效应？由于有人用地壳均衡代偿假说来解释大山的测量结果，我就提出了在小行星或火星的卫星上来测量的方案，这也是我的预测。（3）力学中的物体概念是抽象概念，而实验中的具体物体一定是某种材料的物体，如果实验中的小球能被地球磁场所磁化，就会有微弱的吸引效应，那是否排除了此种效应？重新做此实验，就应该用各种材料。另外，是否是真的排除了其他各种因素（如气流的扰动、光压等）的干扰。（4）人的思维有一个缺陷，也就是“邻居的斧头”典故似的缺陷。卡文迪斯实验结论是否也是由此缺陷所造成的？有的书中在介绍测量事实方面闭而不谈大山的测量结果，有的书中虽然涉及到了，也闪烁其词地介绍，以什么不良气候与不知道山的密度等理由而回避其为零的测量结果。

实验室中的物体与地球在质量上有多少数量级的差距，都会知道。而实验室中的两个小球在一个单位距离的引力值是多少，依引力定律也会知道。那么，这么小的引力值怎么能测出来？牛顿在当时也说过在实验室中实验“引力”是不可能的。

五、惯性力学三定律的物理意义

（一）惯性力学三定律

1、广义惯性定律：物体总保持其内部的ρ均匀空间时的运动状态。

2、广义惯性力定律：F=kmP内

3、广义惯性运动定律：P外－P内=1/k×a

（二）惯性力学三定律的几种情况

1、当P外=0时，又P内=0时，F=0，a=0，这是牛顿第一定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体总保持其静止与匀速直线运动状态；

2、当P外=0时，又P内≠0时，F=ma，这是牛顿第二定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体要维持其加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

3、当P外=g时，又a=g时，P内=0，F=0，这是伽利略自由落体定律，说明自由落体运动是广义惯性运动。也说明自由落体运动与质量因素无关。

4、当P外≠0时，又P内=0时，F=0，也就是说，在重力场中的物体总保持与重力场的强度值相对应的加速运动状态；行星的公转运动、彗星的运动都是重力场中的广义惯性运动。

5、当P外≠0时，又P内≠0及a=0或a≠0时，F≠0，也就是说，在重力场中的物体要维持其静止与匀速直线运动状态或与重力场的强度值不相对应的加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

6.当P外=时（所谓的引力场强度），又a=0时，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律可导出牛顿的引力定律，这时F的物理意义不是引力，而是广义惯性力。由此可见，a=0的物理意义是指在重力场中的物体只有在其运动状态是静止与匀速直线运动时，物体才有“标准”重量。

7.当P外=时，又P内=0时，其物理意义是指物体在重力场内处在自由落体或“公转”运动状态，是处于“失重”状态，于是，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律导出==a，可见此状态时没有什么“引力”了。于是，以往用牛顿引力定律计算正在公转的天体的“引力”是错误的。在此，也说明了我总结的惯性力学三定律包含了“等效原理”的内涵。有了本文的惯性力学三定律，等效原理也就完成了它的历史使命。

（三）与原来习题解法的区别的例子

F与运动定律的分离说明F“直接”与P对应，而F与a的对应，则是有条件的对应，这样才说明了其问题的本质。判别物体是否正在受到真正外力（合外力）的作用，其标准是物体内部的P（ρ梯度。具体表现为压强梯度、胁强）的有否。原来动力学习题解法的区别：1、原来都用力的分析，而我的解法还有P矢量分析；2、我的解法是把乘以质量的力从合外力中分离出来，是物体的广义惯性力，成为真正的合外力的反作用力。

1、例题1：放在桌子上的质量为m的物体，其动摩擦系数为μ，水平方向有一作用在物体上的外力F，求物体的加速度a.

解：设摩擦力为f，f=μmg。

①原来的解法：合外力F-f=ma，得a=（F-μmg）/m。

②我的解法：物体的广义惯性力为ma,其反作用力是F-f，依牛顿第三定律，得F-f=ma，

得a=（F-μmg）/m。

2、例题2：一个物体的质量为m、垂直方向的加速度为a，求物体所受到的外力F。

解：①原来的解法：合外力mg-F=ma,得F=mg-ma。

②我的解法：依运动定律,g-P=a,即P=g-a,物体的广义惯性力为f=mP=m(g-a),其反作用力是F,依牛顿第三定律,F=-f,得F=m(g-a)。

注：这两种解法在形式上好像一样，但在涵义上有本质的不同。以往“mg"的三种涵义，除了一种涵义（即当重力场中的物体处于静止或匀速直线运动时，重力场强度g与物体的内P相等，这时可以乘以质量，其意义是物体的广义惯性力即重力）正确外，此时的重力已不是物体的外力，具有物体外部空间意义的重力场强度g不能乘以质量。自由落体运动也用mg表示，也当作有外力（引力）正在作用之，也是错误的。我的解法在解决复杂的习题方面，将会显示出优越性来。

五、结尾的话

在此本人有四个声明：我在[1]文中说“引力是产生出来的”应该改为重力场是产生出来的，其涵义详见[2][3]文；我在[3]文中的第62页中栏上数第24行“在此轨道的最高点处与最低点处，相对地面方向，也可以物体的加速度实际为零及再用P=v2/r的角度来求解。”这句话作废；在[3]文中的第63页末栏上数第8行中的“火星”一词的后面应加上“卫星”一词；我在《科学》（科学美国人）杂志2000年第三期上发表的名为《引力与广义力学的说明及例题》的文章声明作废，其原因是由于该文在印刷方面造成了许许多多的错误，而[3]文（《惯性力学与整体科学体系》）是此文的正式稿件。

如果我的观点与理论成立的话，我的“成就”只有两条：1.我提出的惯性力学三定律是对牛顿理论与爱因斯坦理论（精髓部分）的总结，是新的“公理化”公式，是力学知识新的系统组合；2.逻辑导出了只有整体天体才具有“重力场”的结论，而重力场是整体天体在其演化初期的一定阶段才会产生出来的。从而提出了要探讨“重力场”产生的物理机制的课题。

参考文献

[1]马英卓：引力是产生出来的，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1998年第五期。

[2]马英卓：引力与广义力学、整体天体，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1999年第三期。

[3]马英卓：惯性力学与整体科学体系，《科学》（科学美国人中文版）杂志，2000年第七期。

[4]吴钦宏：源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷，《科学》（科学美国人中文版）杂志，1999年第六期。/7-6.htm

地球物理论文范文篇5

等效原理是爱因斯坦广义相对论理论的基本出发点，但是还有它的错误。牛顿力学的理论结构需要重新调整，也就是需要重新建立“公理化”体系。我的“惯性力学三定律”就是此新的公理化体系的尝试。

一、等效原理的对与错

有人说“等效原理”违背了力学的知识，这话不假。问题是对这个认识有两个结果：一是全盘否定等效原理，而原来的力学知识是不可动摇的；二是这正说明了目前力学知识的局限性及不完整性，正是说明力学知识需要变革。（“等效原理”是独立于牛顿三定律与引力定律之外的。）

从我的角度来看，等效原理所包含的客观现象事实方面是不可否定的，是原来力学知识（牛顿力学）所没有涉及到的客观事实。所以，力学知识需要变革。爱因斯坦的伟大功绩就在于看到了此客观事实，且力图变革牛顿力学的知识，从而建立了他的“广义相对论”。爱因斯坦思想的精髓就是他在他的《狭义与广义相对论浅说》一书中说的：“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’，或表现为‘重量’（字面意义是‘重性’）。”（注：读者看一看！就连翻译此文的译者都回避“重性”这一词，可见原来的力学知识的“惯性”。爱因斯坦在写此话的时候是用加重号的，由此可见这是爱因斯坦思想的精髓。）如果说“苹果自己落地”是由于它的“重性”，这等于白说，而爱因斯坦的伟大功绩的伟大就在于把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到了它们是同一性质。把许多人看来是毫不相关的不同客观现象联系起来，认识到是同一的性质，这也许就是科学研究真正价值的最重要的体现。牛顿的伟大功绩不在于“发现了万有引力”，而是发现了“苹果落地”现象与天体的公转“向心加速度”属于同一性质。我们不能怪牛顿把这同一性质归于“引力”，因为在牛顿时代还没有“演化”的观念，没有“场”的概念。牛顿作为一位严谨及严肃的科学家，仅肯定了在此问题上的自己的两点成就：1.肯定了地球上的“重力”与天体“向心力”在性质上具有同一性；2.用数学方法表示了这个“引力”。而牛顿本人也一直怀疑“引力超距”性。然而可悲的是，牛顿以后的人们至今，还把“万有引力”当作牛顿的伟大发现。更可悲的是，从牛顿时代至今，许许多多的人把解决引力的“超距作用”变为“直接作用”问题当作毕生的研究方向。“引力”呀！“引”无数英雄竞折腰。如果说牛顿把这个“同一性质”用“引力”一词来表达是出于他的无奈，今天的人们可以原谅他的这种无奈，然而，今天的许多人还要承认这个“无奈”是伟大的发现，且绞尽脑汁去虚构什么“微粒子”（不管是什么名称）来实现“直接作用”，那实在是太可悲了。我想起了中世纪教会里的教士们在争论“一个针尖上能站住几个天使”故事，今天的人们一定觉得这样的“研究课题”实在是没有意义。那我也可以说，“引力为什么会超距作用”的研究课题，对于后来的人们来说，也同样是没有任何意义的问题。既然是“引力”，依照“对立”思维，又依然有人弄出个什么“斥力子”，那实在是更可悲了。当然，我并不掩盖我对他们的敬意，因为他们毕竟是“舍生忘死献身于科学事业”的人们，而不是只为自己活着的人们。?颐遣坏貌环此嘉颐侨死嗨嘉娜毕萘恕H欢么腥毕莸乃嘉ヌ剿魉嘉娜毕荩鞘翟谑翘蚜恕N颐俏裁床蛔灰幌挛颐堑乃嘉绞剑?nbsp;

我在给我的东北师范大学物理系同一届毕业的校友说：物体的自由下落是由于物体的“重性”，不是由于“外力”作用的结果，当然不是“地心引力”作用的结果了。此校友又说了：那为什么物体会自己“下落”？我回答道：那为什么不可以认为物体不是由于外力的原因，而由于自己的“重性”可以自己“下落”呢！有人在此会笑话我，如果物体自己下落，那我们还要研究它干吗！是啊！仅仅如此认识还要研究它干吗。我在上面不是说了吗。仅仅把“自由落体”的原因归于“重性”，不是科学。而重要的是，爱因斯坦把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到是同一的性质，那才是科学，才是科学的真正的价值。再下一步，就是怎样改变原来力学知识结构的问题了。然而遗憾的是爱因斯坦有了正确的出发点，却没有完成改变原来力学知识结构（也就是力学理论结构的重组问题）任务。那为什么爱因斯坦没有完成呢！当然是由于他的认识上的缺陷所造成的了，从而走了很大的弯路。爱因斯坦说卓别林的幽默能被全世界的人所理解，而卓别林说爱因斯坦的理论在这个世界上只有几个人“理解”。依我看来，爱因斯坦的理论只有几个人“理解”，正说明爱因斯坦本人也没有真正“理解”，那更谈不上那几个人的“理解”了。真理应该是简单明了的。然而遗憾的是，一些人把本来是一本“糊涂帐”的东西，自己不理解（也没法理解）却怪别人不理解，然后，又把它变得“高深莫测”，“高深莫测”了，才认为是真理，这是什么逻辑！爱因斯坦的“处境”（见前面的那句话）语言是非科学化的语言。而爱因斯坦对“等效原理”的“科学化”的描述，则是走向“弯路”的开始。

爱因斯坦的等效原理是一个内涵不明确，外延无限大的经验命题，是一个很不成熟的经验命题，是还没有上升到理性认识（本质认识，实际上，真的达到了本质的认识，此经验命题也就完成了它的历史使命。）的经验命题。许多书分别对等效原理的表述都不相同，就说明了这一点。总的来说，有两方面的感性认识角度的内涵表述，一个是“加速度计读数”的观察者角度的表述；另一个是自我感觉的“失重与有重”角度的表述。而局部的“处境”则是以“升降机”、“实验室”来表述。坐标系（参考系）“处境”角度的表述，则没有了“局部处境性”，为了恢复这局部处境性，就用“邻域”与小“度规”来表述。然而这都不是理性认识层次上的表述。

爱因斯坦的等效原理外延无限大的错误的直接后果就是光速的“等效思维实验”。我在此不得不提出一个反例。爱因斯坦说在“自由空间”中接近光速加速直线运动的一个实验室的壁上有一个小孔，光从这小孔射入此实验室中。于是，此光束在此实验室中是弯曲的。从而就“等效”出了在“引力场”中的光束也是弯曲的。于是，什么黑洞，什么引力透镜都出来了。我也可以进行一下“思维实验”：在此自由空间中接近光速“匀速直线运动”的实验室里的光束，也是偏折的，如果有若干个这样的实验室并排作等差匀速直线运动，在这些实验室里的光束也会是弯曲偏折的。这又怎么解释？本来“等效原理”的本源是“低速”现象范畴。

二、否定之否定

我从19岁就决定我这一生要解决“引力”本质问题，我在1987年自认为基本上达到了我的目标，并写了约五万字的论文。后来我没有机会发表我的论文，就转入了科技发明活动。在前几年，也就是在我“天命”之年，我有了发表我观点的机会（见本文后面的参考文献）。我在此网页对我的观点作一下补充说明。我的主要观点的核心就是判断物体是否处于“惯性运动状态”（已经包含了“重性”），用感性语言来说，就是如果物体是“失重”状态，就是“惯性运动状态”。所以，天体的公转运动与自由落体运动都是惯性运动状态。静止在地面上的物体，在水平方向也是惯性运动状态；太空实验室中的失重就意味着其是惯性运动状态。静止在地面上的物体在垂直方向上是非惯性运动状态。

我的观点的前提就是有两种空间，一个是没有重力场的空间，一个是有重力场的空间。在这两种空间里的物体的惯性运动状态或非惯性运动状态基本上是相反的。仅仅涉及运动问题，当然就仅仅涉及空间与时间问题了，同时也涉及运动的相对性的问题了，接着，就涉及到参考系的问题了。然而如今的人们在空间与时间的问题上纠缠得太多太久了。空间与时间本是物质存在的“形式”，在“形式”上纠缠而浪费精力实在是犯不上。现在通常的广泛的提法是说爱因斯坦的广义相对论是把“引力归于几何性质”，这正是说反了（也是认识反了），应该是“几何（空间与时间）被赋予了物理性质”（也就是“场”），就像我们物理学中的许多数学公式具有物理涵义一样。要注意的是，我们认识的出发点是客观物理世界，而不是数学公式。总想在数学公式的推导中来发现真理，在认识论上是错误的。有人动辄就什么依某某定律，岂不知我们“赋予”其物理意义的表达在多大的程度上是准确的，而不去深入地考虑。也就是说，我们应该注意的是，我们的数学公式在多大的程度上准确地表达了我们对“物理世界”的认识。比如：我在我的论文里说牛顿引力定律的真正的物理涵义是物体的广义惯性力，而不是“引力”。数学公式是我们表达对“物理”意义的比较好的方式，而不是认识的出发点。我们对“物理世界”认识的变化，对其表达的数学公式也要随之变化。比如：我在我的论文里提出了惯性力学（区别于牛顿力学）三定律，就是对原来力学基本（公理化）数学公式的改变。在我的惯性力学三定律里包含了牛顿第一第二定律，也包含了“等效原理”内涵，也包含了牛顿的“引力定律”。

在此我多说一句，物理学里的数学公式分两种：一种是公理化（约定）公式，如牛顿三定律；另一种是经验公式（在公理化的力学体系里，经验公式仅具有引用的意义，不具有公理逻辑大前提的意义。）如牛顿引力定律。一般的来说经验公式永远是对的（有的人说“好使”），但不是无条件精确的，比如，既然引力定律如此精确，其质量无论怎么小的两个物体之间的距离，如果小于一个距离单位，并且趋近于零，其引力值应该趋近无穷大，那么，我们就应该无法把书翻开了，在现实世界里为什么没有此现象发生？当航天器在太阳系中“自由”运动时，出现了“不自由”的加速或减速的现象时，一般会提出这多余的“力”是哪儿来的问题。比如，先锋十号飞船与十一号飞船有降速效应,就认为有另一种力在起作用。为什么不能认为这个问题反而说明了引力定律的经验性、局限性及近似性，（美国科学家现在已经开始质疑牛顿引力定律了，认为引力定律有局限性了，见本文的参考文献[6]）这个问题的提出，其思维原因是由于以引力定律为“参考系”。就像当初测量地球自转速度后，发现时钟有快慢的变化，这个“发现”的结论是由于以地球的自转速度的为时间参考系了，当以时钟为时间参考系时，才有了地球的自转速度有快慢变化的发现。

不能认为等效原理的空间局部等效性就是科学的个别问题与次要的问题。经验命题是对大量现象事实的归纳结果，已经具有普遍性了，作为经验命题性质的等效原理当然也具有普遍性了。空间的局部全部与问题的个别性普遍性，是两码事。惯性质量与引力质量的相等性并不意味等效原理本身。而把惯性质量与引力质量的相等性当作普遍性原理，当作出发点，也就偏离了爱因斯坦的使惯性与“重性”的性质归于统一的目标。惯性质量与引力质量的区别本身，就意味着还没有“统一”。本是同一物体的质量却分成两种质量，还要用大量的精力去证明其相等，这是我们思维的过错。问题的本质不是“质量”，而是我提出的惯性力学三定律所表明的本质涵义。

我在此把惯性的绝对性（只要是物体处于“失重”状态，就是惯性运动状态，而不管它是什么运动状态）与运动的相对性分离开来，也许就是否定之否定吧。或者用黑格尔的逻辑来说，是正题（牛顿力学）反题（爱因斯坦的广义相对论）到合题（我的认识）。

由于我把空间（赋予物理意义的空间）分为“熵”空间（已经赋予了力学物理意义的空间）与重力场空间（负熵空间），那么就必然会引出这个重力场空间的来源问题，（而不是引力造成了重力场）这是我们要解决的问题，但决不能企图再用原来的力学知识来解决此问题。我在因特网上很高兴地看到了由何沛平先生与朱顶余先生的论文（见此文后面的参考文献），他们把地球本身的温度梯度现象归于“熵”减小，这就是把热力学中的狭义“熵”的与地球的温度梯度问题联系了起来，这就是科学研究的价值，这就是具有发现性质的新认识。而我与何先生与朱先生在认识上的区别，就是它俩把这种“熵减”的原因归于引力。而我是以此“熵减”（负熵）空间当作出发点，所谓的“重力现象”也是此“熵减”的体现。

三、对评论的评论

在我的第二篇之后，四川大学物理系的吴钦宏先生名为《源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷》（见本文的参考文献[4]）一文里评论了我的观点。我在此首先说一下，吴先生的学术水平是很高的。我在一定程度上同意他对另两位先生观点的评论。我不怪吴先生称我的观点为“整题论”，因为吴先生发表评论我论文的文章时，我的第三篇论文还没有发表。不过我在此略回答一下对我观点的评论。

1.我所运用的“整体”一词的涵义与吴先生不同。吴先生的“整体”仍是物理学里的物体涵义，而我的“整体”的涵义是“整体大于部分”的哲学涵义，同时也是指整体天体（不是物理学教科书中的物体涵义）。在我的《惯性力学与整体科学体系》论文里我才讲了我的“整体”的涵义，我想吴先生看了我的第三篇论文就不会有什么“父与子物体”之说了吧）。吴先生说的“一大堆沙与从中取出的一小把沙是没有本质区别的”一句话是对的。但是，作为整体天体的地球这一“物体”，把地壳从地球中取出来，与地球整体本身能没有本质的区别吗。

2.我在我的第一篇论文里说的只有“卡文迪许小球之间没有引力作用”，而吴先生又说："引力常量G的测量，大致可分为地球物理学方法测量、实验室内测量和空间测量三大类。"这些实验测量的对象几乎是被整体论视作无引力场的物体。这三类测量中的地球与空间测量中的“物体”都有整体天体，如地球就是整体天体，怎么能说被我视作无引力场的天体呢。只有实验室（卡文迪许实验）一类是我质疑的。从而就笼统地说这三类实验无可辩驳地否定了整体论的思想（我的观点之一），有些不妥。我认为卡文迪许的实验应该重新审查的意见，不是凭空想来的，是由广义惯性观点与大山的“引力”测量事实逻辑推导出来的（见我已发表的三篇论文）。

3.吴先生承认爱因斯坦不再认为引力是一种“力”的观点，同时又说引力的作用效应仍存在，是自相矛盾的观点，因为“力”本身就是作用效应。引力不是一种力就意味着没有力作用效应。

4.吴先生以“‘引力万有’这一思想在科学研究和哲学上被完全默认了”的说法作为论据来否定我的观点是不妥当的。因为被“默认”的观点不一定就是正确的，比如在哥白尼时代被默认的观点是地心说，能说地心说是正确的吗。

5.如果以“实验”来否定我的观点，最好的论据是把你亲自实验的结果拿出来，在科学的历史上以“人云亦云”的结果作为论据太多了。下一节我专门就实验室的“引力”实验问题作一下质疑。

但是，我对吴先生自己也认为很重要的认识，我也觉得很重要，因为吴先生说“……以使它荷感知自己存在的一种本能工具。”的这句话正是在表达一种观点：把某些“作用”归于属性（就是本能）。不过吴先生在其文章的结尾处说“三种引力假说都存在着一些致命性的问题与矛盾”的结论，那吴先生文章中本身的致命性的问题与矛盾，又怎么解释。

四、关于卡文迪许实验问题

我没有做过卡文迪许实验，但我可质疑：（1）如果卡文迪斯实验以成定论，何以在高技术的今天还有人仍在设计此实验方案？（2）牛顿本人曾提出两种测量方法，一是在大山旁测量的方法，二是实验室内的方法。从十八世纪到今天有许多人用第一种方法进行了测量，其结果我在[1]文中已说过。大山的引力为零，那么比大山小得可怜的实验室中的小球之间就有吸引效应？由于有人用地壳均衡代偿假说来解释大山的测量结果，我就提出了在小行星或火星的卫星上来测量的方案，这也是我的预测。（3）力学中的物体概念是抽象概念，而实验中的具体物体一定是某种材料的物体，如果实验中的小球能被地球磁场所磁化，就会有微弱的吸引效应，那是否排除了此种效应？重新做此实验，就应该用各种材料。另外，是否是真的排除了其他各种因素（如气流的扰动、光压等）的干扰。（4）人的思维有一个缺陷，也就是“邻居的斧头”典故似的缺陷。卡文迪斯实验结论是否也是由此缺陷所造成的？有的书中在介绍测量事实方面闭而不谈大山的测量结果，有的书中虽然涉及到了，也闪烁其词地介绍，以什么不良气候与不知道山的密度等理由而回避其为零的测量结果。

实验室中的物体与地球在质量上有多少数量级的差距，都会知道。而实验室中的两个小球在一个单位距离的引力值是多少，依引力定律也会知道。那么，这么小的引力值怎么能测出来？牛顿在当时也说过在实验室中实验“引力”是不可能的。

五、惯性力学三定律的物理意义

（一）惯性力学三定律

1、广义惯性定律：物体总保持其内部的ρ均匀空间时的运动状态。

2、广义惯性力定律：F=kmP内

3、广义惯性运动定律：P外－P内=1/k×a

（二）惯性力学三定律的几种情况

1、当P外=0时，又P内=0时，F=0，a=0，这是牛顿第一定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体总保持其静止与匀速直线运动状态；

2、当P外=0时，又P内≠0时，F=ma，这是牛顿第二定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体要维持其加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

3、当P外=g时，又a=g时，P内=0，F=0，这是伽利略自由落体定律，说明自由落体运动是广义惯性运动。也说明自由落体运动与质量因素无关。

4、当P外≠0时，又P内=0时，F=0，也就是说，在重力场中的物体总保持与重力场的强度值相对应的加速运动状态；行星的公转运动、彗星的运动都是重力场中的广义惯性运动。

5、当P外≠0时，又P内≠0及a=0或a≠0时，F≠0，也就是说，在重力场中的物体要维持其静止与匀速直线运动状态或与重力场的强度值不相对应的加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

6.当P外=时（所谓的引力场强度），又a=0时，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律可导出牛顿的引力定律，这时F的物理意义不是引力，而是广义惯性力。由此可见，a=0的物理意义是指在重力场中的物体只有在其运动状态是静止与匀速直线运动时，物体才有“标准”重量。

7.当P外=时，又P内=0时，其物理意义是指物体在重力场内处在自由落体或“公转”运动状态，是处于“失重”状态，于是，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律导出==a，可见此状态时没有什么“引力”了。于是，以往用牛顿引力定律计算正在公转的天体的“引力”是错误的。在此，也说明了我总结的惯性力学三定律包含了“等效原理”的内涵。有了本文的惯性力学三定律，等效原理也就完成了它的历史使命。

（三）与原来习题解法的区别的例子

F与运动定律的分离说明F“直接”与P对应，而F与a的对应，则是有条件的对应，这样才说明了其问题的本质。判别物体是否正在受到真正外力（合外力）的作用，其标准是物体内部的P（ρ梯度。具体表现为压强梯度、胁强）的有否。原来动力学习题解法的区别：1、原来都用力的分析，而我的解法还有P矢量分析；2、我的解法是把乘以质量的力从合外力中分离出来，是物体的广义惯性力，成为真正的合外力的反作用力。

1、例题1：放在桌子上的质量为m的物体，其动摩擦系数为μ，水平方向有一作用在物体上的外力F，求物体的加速度a.

解：设摩擦力为f，f=μmg。

①原来的解法：合外力F-f=ma，得a=（F-μmg）/m。

②我的解法：物体的广义惯性力为ma,其反作用力是F-f，依牛顿第三定律，得F-f=ma，

得a=（F-μmg）/m。

2、例题2：一个物体的质量为m、垂直方向的加速度为a，求物体所受到的外力F。

解：①原来的解法：合外力mg-F=ma,得F=mg-ma。

②我的解法：依运动定律,g-P=a,即P=g-a,物体的广义惯性力为f=mP=m(g-a),其反作用力是F,依牛顿第三定律,F=-f,得F=m(g-a)。

注：这两种解法在形式上好像一样，但在涵义上有本质的不同。以往“mg"的三种涵义，除了一种涵义（即当重力场中的物体处于静止或匀速直线运动时，重力场强度g与物体的内P相等，这时可以乘以质量，其意义是物体的广义惯性力即重力）正确外，此时的重力已不是物体的外力，具有物体外部空间意义的重力场强度g不能乘以质量。自由落体运动也用mg表示，也当作有外力（引力）正在作用之，也是错误的。我的解法在解决复杂的习题方面，将会显示出优越性来。

五、结尾的话

在此本人有四个声明：我在[1]文中说“引力是产生出来的”应该改为重力场是产生出来的，其涵义详见[2][3]文；我在[3]文中的第62页中栏上数第24行“在此轨道的最高点处与最低点处，相对地面方向，也可以物体的加速度实际为零及再用P=v2/r的角度来求解。”这句话作废；在[3]文中的第63页末栏上数第8行中的“火星”一词的后面应加上“卫星”一词；我在《科学》（科学美国人）杂志2000年第三期上发表的名为《引力与广义力学的说明及例题》的文章声明作废，其原因是由于该文在印刷方面造成了许许多多的错误，而[3]文（《惯性力学与整体科学体系》）是此文的正式稿件。

如果我的观点与理论成立的话，我的“成就”只有两条：1.我提出的惯性力学三定律是对牛顿理论与爱因斯坦理论（精髓部分）的总结，是新的“公理化”公式，是力学知识新的系统组合；2.逻辑导出了只有整体天体才具有“重力场”的结论，而重力场是整体天体在其演化初期的一定阶段才会产生出来的。从而提出了要探讨“重力场”产生的物理机制的课题。

参考文献

[1]马英卓：引力是产生出来的，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1998年第五期。

[2]马英卓：引力与广义力学、整体天体，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1999年第三期。

[3]马英卓：惯性力学与整体科学体系，《科学》（科学美国人中文版）杂志，2000年第七期。

[4]吴钦宏：源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷，《科学》（科学美国人中文版）杂志，1999年第六期/7-6.htm

地球物理论文范文篇6

等效原理是爱因斯坦广义相对论理论的基本出发点，但是还有它的错误。牛顿力学的理论结构需要重新调整，也就是需要重新建立“公理化”体系。我的“惯性力学三定律”就是此新的公理化体系的尝试。

一、等效原理的对与错

有人说“等效原理”违背了力学的知识，这话不假。问题是对这个认识有两个结果：一是全盘否定等效原理，而原来的力学知识是不可动摇的；二是这正说明了目前力学知识的局限性及不完整性，正是说明力学知识需要变革。（“等效原理”是独立于牛顿三定律与引力定律之外的。）

从我的角度来看，等效原理所包含的客观现象事实方面是不可否定的，是原来力学知识（牛顿力学）所没有涉及到的客观事实。所以，力学知识需要变革。爱因斯坦的伟大功绩就在于看到了此客观事实，且力图变革牛顿力学的知识，从而建立了他的“广义相对论”。爱因斯坦思想的精髓就是他在他的《狭义与广义相对论浅说》一书中说的：“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’，或表现为‘重量’（字面意义是‘重性’）。”（注：读者看一看！就连翻译此文的译者都回避“重性”这一词，可见原来的力学知识的“惯性”。爱因斯坦在写此话的时候是用加重号的，由此可见这是爱因斯坦思想的精髓。）如果说“苹果自己落地”是由于它的“重性”，这等于白说，而爱因斯坦的伟大功绩的伟大就在于把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到了它们是同一性质。把许多人看来是毫不相关的不同客观现象联系起来，认识到是同一的性质，这也许就是科学研究真正价值的最重要的体现。牛顿的伟大功绩不在于“发现了万有引力”，而是发现了“苹果落地”现象与天体的公转“向心加速度”属于同一性质。我们不能怪牛顿把这同一性质归于“引力”，因为在牛顿时代还没有“演化”的观念，没有“场”的概念。牛顿作为一位严谨及严肃的科学家，仅肯定了在此问题上的自己的两点成就：1.肯定了地球上的“重力”与天体“向心力”在性质上具有同一性；2.用数学方法表示了这个“引力”。而牛顿本人也一直怀疑“引力超距”性。然而可悲的是，牛顿以后的人们至今，还把“万有引力”当作牛顿的伟大发现。更可悲的是，从牛顿时代至今，许许多多的人把解决引力的“超距作用”变为“直接作用”问题当作毕生的研究方向。“引力”呀！“引”无数英雄竞折腰。如果说牛顿把这个“同一性质”用“引力”一词来表达是出于他的无奈，今天的人们可以原谅他的这种无奈，然而，今天的许多人还要承认这个“无奈”是伟大的发现，且绞尽脑汁去虚构什么“微粒子”（不管是什么名称）来实现“直接作用”，那实在是太可悲了。我想起了中世纪教会里的教士们在争论“一个针尖上能站住几个天使”故事，今天的人们一定觉得这样的“研究课题”实在是没有意义。那我也可以说，“引力为什么会超距作用”的研究课题，对于后来的人们来说，也同样是没有任何意义的问题。既然是“引力”，依照“对立”思维，又依然有人弄出个什么“斥力子”，那实在是更可悲了。当然，我并不掩盖我对他们的敬意，因为他们毕竟是“舍生忘死献身于科学事业”的人们，而不是只为自己活着的人们。?颐遣坏貌环此嘉颐侨死嗨嘉娜毕萘恕H欢么腥毕莸乃嘉ヌ剿魉嘉娜毕荩鞘翟谑翘蚜恕N颐俏裁床蛔灰幌挛颐堑乃嘉绞剑?nbsp;

我在给我的东北师范大学物理系同一届毕业的校友说：物体的自由下落是由于物体的“重性”，不是由于“外力”作用的结果，当然不是“地心引力”作用的结果了。此校友又说了：那为什么物体会自己“下落”？我回答道：那为什么不可以认为物体不是由于外力的原因，而由于自己的“重性”可以自己“下落”呢！有人在此会笑话我，如果物体自己下落，那我们还要研究它干吗！是啊！仅仅如此认识还要研究它干吗。我在上面不是说了吗。仅仅把“自由落体”的原因归于“重性”，不是科学。而重要的是，爱因斯坦把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到是同一的性质，那才是科学，才是科学的真正的价值。再下一步，就是怎样改变原来力学知识结构的问题了。然而遗憾的是爱因斯坦有了正确的出发点，却没有完成改变原来力学知识结构（也就是力学理论结构的重组问题）任务。那为什么爱因斯坦没有完成呢！当然是由于他的认识上的缺陷所造成的了，从而走了很大的弯路。爱因斯坦说卓别林的幽默能被全世界的人所理解，而卓别林说爱因斯坦的理论在这个世界上只有几个人“理解”。依我看来，爱因斯坦的理论只有几个人“理解”，正说明爱因斯坦本人也没有真正“理解”，那更谈不上那几个人的“理解”了。真理应该是简单明了的。然而遗憾的是，一些人把本来是一本“糊涂帐”的东西，自己不理解（也没法理解）却怪别人不理解，然后，又把它变得“高深莫测”，“高深莫测”了，才认为是真理，这是什么逻辑！爱因斯坦的“处境”（见前面的那句话）语言是非科学化的语言。而爱因斯坦对“等效原理”的“科学化”的描述，则是走向“弯路”的开始。

爱因斯坦的等效原理是一个内涵不明确，外延无限大的经验命题，是一个很不成熟的经验命题，是还没有上升到理性认识（本质认识，实际上，真的达到了本质的认识，此经验命题也就完成了它的历史使命。）的经验命题。许多书分别对等效原理的表述都不相同，就说明了这一点。总的来说，有两方面的感性认识角度的内涵表述，一个是“加速度计读数”的观察者角度的表述；另一个是自我感觉的“失重与有重”角度的表述。而局部的“处境”则是以“升降机”、“实验室”来表述。坐标系（参考系）“处境”角度的表述，则没有了“局部处境性”，为了恢复这局部处境性，就用“邻域”与小“度规”来表述。然而这都不是理性认识层次上的表述。

爱因斯坦的等效原理外延无限大的错误的直接后果就是光速的“等效思维实验”。我在此不得不提出一个反例。爱因斯坦说在“自由空间”中接近光速加速直线运动的一个实验室的壁上有一个小孔，光从这小孔射入此实验室中。于是，此光束在此实验室中是弯曲的。从而就“等效”出了在“引力场”中的光束也是弯曲的。于是，什么黑洞，什么引力透镜都出来了。我也可以进行一下“思维实验”：在此自由空间中接近光速“匀速直线运动”的实验室里的光束，也是偏折的，如果有若干个这样的实验室并排作等差匀速直线运动，在这些实验室里的光束也会是弯曲偏折的。这又怎么解释？本来“等效原理”的本源是“低速”现象范畴。

二、否定之否定

我从19岁就决定我这一生要解决“引力”本质问题，我在1987年自认为基本上达到了我的目标，并写了约五万字的论文。后来我没有机会发表我的论文，就转入了科技发明活动。在前几年，也就是在我“天命”之年，我有了发表我观点的机会（见本文后面的参考文献）。我在此网页对我的观点作一下补充说明。我的主要观点的核心就是判断物体是否处于“惯性运动状态”（已经包含了“重性”），用感性语言来说，就是如果物体是“失重”状态，就是“惯性运动状态”。所以，天体的公转运动与自由落体运动都是惯性运动状态。静止在地面上的物体，在水平方向也是惯性运动状态；太空实验室中的失重就意味着其是惯性运动状态。静止在地面上的物体在垂直方向上是非惯性运动状态。

我的观点的前提就是有两种空间，一个是没有重力场的空间，一个是有重力场的空间。在这两种空间里的物体的惯性运动状态或非惯性运动状态基本上是相反的。仅仅涉及运动问题，当然就仅仅涉及空间与时间问题了，同时也涉及运动的相对性的问题了，接着，就涉及到参考系的问题了。然而如今的人们在空间与时间的问题上纠缠得太多太久了。空间与时间本是物质存在的“形式”，在“形式”上纠缠而浪费精力实在是犯不上。现在通常的广泛的提法是说爱因斯坦的广义相对论是把“引力归于几何性质”，这正是说反了（也是认识反了），应该是“几何（空间与时间）被赋予了物理性质”（也就是“场”），就像我们物理学中的许多数学公式具有物理涵义一样。要注意的是，我们认识的出发点是客观物理世界，而不是数学公式。总想在数学公式的推导中来发现真理，在认识论上是错误的。有人动辄就什么依某某定律，岂不知我们“赋予”其物理意义的表达在多大的程度上是准确的，而不去深入地考虑。也就是说，我们应该注意的是，我们的数学公式在多大的程度上准确地表达了我们对“物理世界”的认识。比如：我在我的论文里说牛顿引力定律的真正的物理涵义是物体的广义惯性力，而不是“引力”。数学公式是我们表达对“物理”意义的比较好的方式，而不是认识的出发点。我们对“物理世界”认识的变化，对其表达的数学公式也要随之变化。比如：我在我的论文里提出了惯性力学（区别于牛顿力学）三定律，就是对原来力学基本（公理化）数学公式的改变。在我的惯性力学三定律里包含了牛顿第一第二定律，也包含了“等效原理”内涵，也包含了牛顿的“引力定律”。

在此我多说一句，物理学里的数学公式分两种：一种是公理化（约定）公式，如牛顿三定律；另一种是经验公式（在公理化的力学体系里，经验公式仅具有引用的意义，不具有公理逻辑大前提的意义。）如牛顿引力定律。一般的来说经验公式永远是对的（有的人说“好使”），但不是无条件精确的，比如，既然引力定律如此精确，其质量无论怎么小的两个物体之间的距离，如果小于一个距离单位，并且趋近于零，其引力值应该趋近无穷大，那么，我们就应该无法把书翻开了，在现实世界里为什么没有此现象发生？当航天器在太阳系中“自由”运动时，出现了“不自由”的加速或减速的现象时，一般会提出这多余的“力”是哪儿来的问题。比如，先锋十号飞船与十一号飞船有降速效应,就认为有另一种力在起作用。为什么不能认为这个问题反而说明了引力定律的经验性、局限性及近似性，（美国科学家现在已经开始质疑牛顿引力定律了，认为引力定律有局限性了，见本文的参考文献[6]）这个问题的提出，其思维原因是由于以引力定律为“参考系”。就像当初测量地球自转速度后，发现时钟有快慢的变化，这个“发现”的结论是由于以地球的自转速度的为时间参考系了，当以时钟为时间参考系时，才有了地球的自转速度有快慢变化的发现。

不能认为等效原理的空间局部等效性就是科学的个别问题与次要的问题。经验命题是对大量现象事实的归纳结果，已经具有普遍性了，作为经验命题性质的等效原理当然也具有普遍性了。空间的局部全部与问题的个别性普遍性，是两码事。惯性质量与引力质量的相等性并不意味等效原理本身。而把惯性质量与引力质量的相等性当作普遍性原理，当作出发点，也就偏离了爱因斯坦的使惯性与“重性”的性质归于统一的目标。惯性质量与引力质量的区别本身，就意味着还没有“统一”。本是同一物体的质量却分成两种质量，还要用大量的精力去证明其相等，这是我们思维的过错。问题的本质不是“质量”，而是我提出的惯性力学三定律所表明的本质涵义。

我在此把惯性的绝对性（只要是物体处于“失重”状态，就是惯性运动状态，而不管它是什么运动状态）与运动的相对性分离开来，也许就是否定之否定吧。或者用黑格尔的逻辑来说，是正题（牛顿力学）反题（爱因斯坦的广义相对论）到合题（我的认识）。

由于我把空间（赋予物理意义的空间）分为“熵”空间（已经赋予了力学物理意义的空间）与重力场空间（负熵空间），那么就必然会引出这个重力场空间的来源问题，（而不是引力造成了重力场）这是我们要解决的问题，但决不能企图再用原来的力学知识来解决此问题。我在因特网上很高兴地看到了由何沛平先生与朱顶余先生的论文（见此文后面的参考文献），他们把地球本身的温度梯度现象归于“熵”减小，这就是把热力学中的狭义“熵”的与地球的温度梯度问题联系了起来，这就是科学研究的价值，这就是具有发现性质的新认识。而我与何先生与朱先生在认识上的区别，就是它俩把这种“熵减”的原因归于引力。而我是以此“熵减”（负熵）空间当作出发点，所谓的“重力现象”也是此“熵减”的体现。

三、对评论的评论

在我的第二篇之后，四川大学物理系的吴钦宏先生名为《源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷》（见本文的参考文献[4]）一文里评论了我的观点。我在此首先说一下，吴先生的学术水平是很高的。我在一定程度上同意他对另两位先生观点的评论。我不怪吴先生称我的观点为“整题论”，因为吴先生发表评论我论文的文章时，我的第三篇论文还没有发表。不过我在此略回答一下对我观点的评论。

1.我所运用的“整体”一词的涵义与吴先生不同。吴先生的“整体”仍是物理学里的物体涵义，而我的“整体”的涵义是“整体大于部分”的哲学涵义，同时也是指整体天体（不是物理学教科书中的物体涵义）。在我的《惯性力学与整体科学体系》论文里我才讲了我的“整体”的涵义，我想吴先生看了我的第三篇论文就不会有什么“父与子物体”之说了吧）。吴先生说的“一大堆沙与从中取出的一小把沙是没有本质区别的”一句话是对的。但是，作为整体天体的地球这一“物体”，把地壳从地球中取出来，与地球整体本身能没有本质的区别吗。

2.我在我的第一篇论文里说的只有“卡文迪许小球之间没有引力作用”，而吴先生又说："引力常量G的测量，大致可分为地球物理学方法测量、实验室内测量和空间测量三大类。"这些实验测量的对象几乎是被整体论视作无引力场的物体。这三类测量中的地球与空间测量中的“物体”都有整体天体，如地球就是整体天体，怎么能说被我视作无引力场的天体呢。只有实验室（卡文迪许实验）一类是我质疑的。从而就笼统地说这三类实验无可辩驳地否定了整体论的思想（我的观点之一），有些不妥。我认为卡文迪许的实验应该重新审查的意见，不是凭空想来的，是由广义惯性观点与大山的“引力”测量事实逻辑推导出来的（见我已发表的三篇论文）。

3.吴先生承认爱因斯坦不再认为引力是一种“力”的观点，同时又说引力的作用效应仍存在，是自相矛盾的观点，因为“力”本身就是作用效应。引力不是一种力就意味着没有力作用效应。

4.吴先生以“‘引力万有’这一思想在科学研究和哲学上被完全默认了”的说法作为论据来否定我的观点是不妥当的。因为被“默认”的观点不一定就是正确的，比如在哥白尼时代被默认的观点是地心说，能说地心说是正确的吗。

5.如果以“实验”来否定我的观点，最好的论据是把你亲自实验的结果拿出来，在科学的历史上以“人云亦云”的结果作为论据太多了。下一节我专门就实验室的“引力”实验问题作一下质疑。

但是，我对吴先生自己也认为很重要的认识，我也觉得很重要，因为吴先生说“……以使它荷感知自己存在的一种本能工具。”的这句话正是在表达一种观点：把某些“作用”归于属性（就是本能）。不过吴先生在其文章的结尾处说“三种引力假说都存在着一些致命性的问题与矛盾”的结论，那吴先生文章中本身的致命性的问题与矛盾，又怎么解释。

四、关于卡文迪许实验问题

我没有做过卡文迪许实验，但我可质疑：（1）如果卡文迪斯实验以成定论，何以在高技术的今天还有人仍在设计此实验方案？（2）牛顿本人曾提出两种测量方法，一是在大山旁测量的方法，二是实验室内的方法。从十八世纪到今天有许多人用第一种方法进行了测量，其结果我在[1]文中已说过。大山的引力为零，那么比大山小得可怜的实验室中的小球之间就有吸引效应？由于有人用地壳均衡代偿假说来解释大山的测量结果，我就提出了在小行星或火星的卫星上来测量的方案，这也是我的预测。（3）力学中的物体概念是抽象概念，而实验中的具体物体一定是某种材料的物体，如果实验中的小球能被地球磁场所磁化，就会有微弱的吸引效应，那是否排除了此种效应？重新做此实验，就应该用各种材料。另外，是否是真的排除了其他各种因素（如气流的扰动、光压等）的干扰。（4）人的思维有一个缺陷，也就是“邻居的斧头”典故似的缺陷。卡文迪斯实验结论是否也是由此缺陷所造成的？有的书中在介绍测量事实方面闭而不谈大山的测量结果，有的书中虽然涉及到了，也闪烁其词地介绍，以什么不良气候与不知道山的密度等理由而回避其为零的测量结果。

实验室中的物体与地球在质量上有多少数量级的差距，都会知道。而实验室中的两个小球在一个单位距离的引力值是多少，依引力定律也会知道。那么，这么小的引力值怎么能测出来？牛顿在当时也说过在实验室中实验“引力”是不可能的。

五、惯性力学三定律的物理意义

（一）惯性力学三定律

1、广义惯性定律：物体总保持其内部的ρ均匀空间时的运动状态。

2、广义惯性力定律：F=kmP内

3、广义惯性运动定律：P外－P内=1/k×a

（二）惯性力学三定律的几种情况

1、当P外=0时，又P内=0时，F=0，a=0，这是牛顿第一定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体总保持其静止与匀速直线运动状态；

2、当P外=0时，又P内≠0时，F=ma，这是牛顿第二定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体要维持其加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

3、当P外=g时，又a=g时，P内=0，F=0，这是伽利略自由落体定律，说明自由落体运动是广义惯性运动。也说明自由落体运动与质量因素无关。

4、当P外≠0时，又P内=0时，F=0，也就是说，在重力场中的物体总保持与重力场的强度值相对应的加速运动状态；行星的公转运动、彗星的运动都是重力场中的广义惯性运动。

5、当P外≠0时，又P内≠0及a=0或a≠0时，F≠0，也就是说，在重力场中的物体要维持其静止与匀速直线运动状态或与重力场的强度值不相对应的加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

6.当P外=时（所谓的引力场强度），又a=0时，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律可导出牛顿的引力定律，这时F的物理意义不是引力，而是广义惯性力。由此可见，a=0的物理意义是指在重力场中的物体只有在其运动状态是静止与匀速直线运动时，物体才有“标准”重量。

7.当P外=时，又P内=0时，其物理意义是指物体在重力场内处在自由落体或“公转”运动状态，是处于“失重”状态，于是，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律导出==a，可见此状态时没有什么“引力”了。于是，以往用牛顿引力定律计算正在公转的天体的“引力”是错误的。在此，也说明了我总结的惯性力学三定律包含了“等效原理”的内涵。有了本文的惯性力学三定律，等效原理也就完成了它的历史使命。

（三）与原来习题解法的区别的例子

F与运动定律的分离说明F“直接”与P对应，而F与a的对应，则是有条件的对应，这样才说明了其问题的本质。判别物体是否正在受到真正外力（合外力）的作用，其标准是物体内部的P（ρ梯度。具体表现为压强梯度、胁强）的有否。原来动力学习题解法的区别：1、原来都用力的分析，而我的解法还有P矢量分析；2、我的解法是把乘以质量的力从合外力中分离出来，是物体的广义惯性力，成为真正的合外力的反作用力。

1、例题1：放在桌子上的质量为m的物体，其动摩擦系数为μ，水平方向有一作用在物体上的外力F，求物体的加速度a.

解：设摩擦力为f，f=μmg。

①原来的解法：合外力F-f=ma，得a=（F-μmg）/m。

②我的解法：物体的广义惯性力为ma,其反作用力是F-f，依牛顿第三定律，得F-f=ma，

得a=（F-μmg）/m。

2、例题2：一个物体的质量为m、垂直方向的加速度为a，求物体所受到的外力F。

解：①原来的解法：合外力mg-F=ma,得F=mg-ma。

②我的解法：依运动定律,g-P=a,即P=g-a,物体的广义惯性力为f=mP=m(g-a),其反作用力是F,依牛顿第三定律,F=-f,得F=m(g-a)。

注：这两种解法在形式上好像一样，但在涵义上有本质的不同。以往“mg"的三种涵义，除了一种涵义（即当重力场中的物体处于静止或匀速直线运动时，重力场强度g与物体的内P相等，这时可以乘以质量，其意义是物体的广义惯性力即重力）正确外，此时的重力已不是物体的外力，具有物体外部空间意义的重力场强度g不能乘以质量。自由落体运动也用mg表示，也当作有外力（引力）正在作用之，也是错误的。我的解法在解决复杂的习题方面，将会显示出优越性来。

五、结尾的话

在此本人有四个声明：我在[1]文中说“引力是产生出来的”应该改为重力场是产生出来的，其涵义详见[2][3]文；我在[3]文中的第62页中栏上数第24行“在此轨道的最高点处与最低点处，相对地面方向，也可以物体的加速度实际为零及再用P=v2/r的角度来求解。”这句话作废；在[3]文中的第63页末栏上数第8行中的“火星”一词的后面应加上“卫星”一词；我在《科学》（科学美国人）杂志2000年第三期上发表的名为《引力与广义力学的说明及例题》的文章声明作废，其原因是由于该文在印刷方面造成了许许多多的错误，而[3]文（《惯性力学与整体科学体系》）是此文的正式稿件。

如果我的观点与理论成立的话，我的“成就”只有两条：1.我提出的惯性力学三定律是对牛顿理论与爱因斯坦理论（精髓部分）的总结，是新的“公理化”公式，是力学知识新的系统组合；2.逻辑导出了只有整体天体才具有“重力场”的结论，而重力场是整体天体在其演化初期的一定阶段才会产生出来的。从而提出了要探讨“重力场”产生的物理机制的课题。

参考文献

[1]马英卓：引力是产生出来的，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1998年第五期。

[2]马英卓：引力与广义力学、整体天体，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1999年第三期。

[3]马英卓：惯性力学与整体科学体系，《科学》（科学美国人中文版）杂志，2000年第七期。

[4]吴钦宏：源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷，《科学》（科学美国人中文版）杂志，1999年第六期/7-6.htm

地球物理论文范文篇7

等效原理是爱因斯坦广义相对论理论的基本出发点，但是还有它的错误。牛顿力学的理论结构需要重新调整，也就是需要重新建立“公理化”体系。我的“惯性力学三定律”就是此新的公理化体系的尝试。

一、等效原理的对与错

有人说“等效原理”违背了力学的知识，这话不假。问题是对这个认识有两个结果：一是全盘否定等效原理，而原来的力学知识是不可动摇的；二是这正说明了目前力学知识的局限性及不完整性，正是说明力学知识需要变革。（“等效原理”是独立于牛顿三定律与引力定律之外的。）

从我的角度来看，等效原理所包含的客观现象事实方面是不可否定的，是原来力学知识（牛顿力学）所没有涉及到的客观事实。所以，力学知识需要变革。爱因斯坦的伟大功绩就在于看到了此客观事实，且力图变革牛顿力学的知识，从而建立了他的“广义相对论”。爱因斯坦思想的精髓就是他在他的《狭义与广义相对论浅说》一书中说的：“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’，或表现为‘重量’（字面意义是‘重性’）。”（注：读者看一看！就连翻译此文的译者都回避“重性”这一词，可见原来的力学知识的“惯性”。爱因斯坦在写此话的时候是用加重号的，由此可见这是爱因斯坦思想的精髓。）如果说“苹果自己落地”是由于它的“重性”，这等于白说，而爱因斯坦的伟大功绩的伟大就在于把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到了它们是同一性质。把许多人看来是毫不相关的不同客观现象联系起来，认识到是同一的性质，这也许就是科学研究真正价值的最重要的体现。牛顿的伟大功绩不在于“发现了万有引力”，而是发现了“苹果落地”现象与天体的公转“向心加速度”属于同一性质。我们不能怪牛顿把这同一性质归于“引力”，因为在牛顿时代还没有“演化”的观念，没有“场”的概念。牛顿作为一位严谨及严肃的科学家，仅肯定了在此问题上的自己的两点成就：1.肯定了地球上的“重力”与天体“向心力”在性质上具有同一性；2.用数学方法表示了这个“引力”。而牛顿本人也一直怀疑“引力超距”性。然而可悲的是，牛顿以后的人们至今，还把“万有引力”当作牛顿的伟大发现。更可悲的是，从牛顿时代至今，许许多多的人把解决引力的“超距作用”变为“直接作用”问题当作毕生的研究方向。“引力”呀！“引”无数英雄竞折腰。如果说牛顿把这个“同一性质”用“引力”一词来表达是出于他的无奈，今天的人们可以原谅他的这种无奈，然而，今天的许多人还要承认这个“无奈”是伟大的发现，且绞尽脑汁去虚构什么“微粒子”（不管是什么名称）来实现“直接作用”，那实在是太可悲了。我想起了中世纪教会里的教士们在争论“一个针尖上能站住几个天使”故事，今天的人们一定觉得这样的“研究课题”实在是没有意义。那我也可以说，“引力为什么会超距作用”的研究课题，对于后来的人们来说，也同样是没有任何意义的问题。既然是“引力”，依照“对立”思维，又依然有人弄出个什么“斥力子”，那实在是更可悲了。当然，我并不掩盖我对他们的敬意，因为他们毕竟是“舍生忘死献身于科学事业”的人们，而不是只为自己活着的人们。?颐遣坏貌环此嘉颐侨死嗨嘉娜毕萘恕H欢么腥毕莸乃嘉ヌ剿魉嘉娜毕荩鞘翟谑翘蚜恕N颐俏裁床蛔灰幌挛颐堑乃嘉绞剑?nbsp;

我在给我的东北师范大学物理系同一届毕业的校友说：物体的自由下落是由于物体的“重性”，不是由于“外力”作用的结果，当然不是“地心引力”作用的结果了。此校友又说了：那为什么物体会自己“下落”？我回答道：那为什么不可以认为物体不是由于外力的原因，而由于自己的“重性”可以自己“下落”呢！有人在此会笑话我，如果物体自己下落，那我们还要研究它干吗！是啊！仅仅如此认识还要研究它干吗。我在上面不是说了吗。仅仅把“自由落体”的原因归于“重性”，不是科学。而重要的是，爱因斯坦把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到是同一的性质，那才是科学，才是科学的真正的价值。再下一步，就是怎样改变原来力学知识结构的问题了。然而遗憾的是爱因斯坦有了正确的出发点，却没有完成改变原来力学知识结构（也就是力学理论结构的重组问题）任务。那为什么爱因斯坦没有完成呢！当然是由于他的认识上的缺陷所造成的了，从而走了很大的弯路。爱因斯坦说卓别林的幽默能被全世界的人所理解，而卓别林说爱因斯坦的理论在这个世界上只有几个人“理解”。依我看来，爱因斯坦的理论只有几个人“理解”，正说明爱因斯坦本人也没有真正“理解”，那更谈不上那几个人的“理解”了。真理应该是简单明了的。然而遗憾的是，一些人把本来是一本“糊涂帐”的东西，自己不理解（也没法理解）却怪别人不理解，然后，又把它变得“高深莫测”，“高深莫测”了，才认为是真理，这是什么逻辑！爱因斯坦的“处境”（见前面的那句话）语言是非科学化的语言。而爱因斯坦对“等效原理”的“科学化”的描述，则是走向“弯路”的开始。

爱因斯坦的等效原理是一个内涵不明确，外延无限大的经验命题，是一个很不成熟的经验命题，是还没有上升到理性认识（本质认识，实际上，真的达到了本质的认识，此经验命题也就完成了它的历史使命。）的经验命题。许多书分别对等效原理的表述都不相同，就说明了这一点。总的来说，有两方面的感性认识角度的内涵表述，一个是“加速度计读数”的观察者角度的表述；另一个是自我感觉的“失重与有重”角度的表述。而局部的“处境”则是以“升降机”、“实验室”来表述。坐标系（参考系）“处境”角度的表述，则没有了“局部处境性”，为了恢复这局部处境性，就用“邻域”与小“度规”来表述。然而这都不是理性认识层次上的表述。

爱因斯坦的等效原理外延无限大的错误的直接后果就是光速的“等效思维实验”。我在此不得不提出一个反例。爱因斯坦说在“自由空间”中接近光速加速直线运动的一个实验室的壁上有一个小孔，光从这小孔射入此实验室中。于是，此光束在此实验室中是弯曲的。从而就“等效”出了在“引力场”中的光束也是弯曲的。于是，什么黑洞，什么引力透镜都出来了。我也可以进行一下“思维实验”：在此自由空间中接近光速“匀速直线运动”的实验室里的光束，也是偏折的，如果有若干个这样的实验室并排作等差匀速直线运动，在这些实验室里的光束也会是弯曲偏折的。这又怎么解释？本来“等效原理”的本源是“低速”现象范畴。

二、否定之否定

我从19岁就决定我这一生要解决“引力”本质问题，我在1987年自认为基本上达到了我的目标，并写了约五万字的论文。后来我没有机会发表我的论文，就转入了科技发明活动。在前几年，也就是在我“天命”之年，我有了发表我观点的机会（见本文后面的参考文献）。我在此网页对我的观点作一下补充说明。我的主要观点的核心就是判断物体是否处于“惯性运动状态”（已经包含了“重性”），用感性语言来说，就是如果物体是“失重”状态，就是“惯性运动状态”。所以，天体的公转运动与自由落体运动都是惯性运动状态。静止在地面上的物体，在水平方向也是惯性运动状态；太空实验室中的失重就意味着其是惯性运动状态。静止在地面上的物体在垂直方向上是非惯性运动状态。

我的观点的前提就是有两种空间，一个是没有重力场的空间，一个是有重力场的空间。在这两种空间里的物体的惯性运动状态或非惯性运动状态基本上是相反的。仅仅涉及运动问题，当然就仅仅涉及空间与时间问题了，同时也涉及运动的相对性的问题了，接着，就涉及到参考系的问题了。然而如今的人们在空间与时间的问题上纠缠得太多太久了。空间与时间本是物质存在的“形式”，在“形式”上纠缠而浪费精力实在是犯不上。现在通常的广泛的提法是说爱因斯坦的广义相对论是把“引力归于几何性质”，这正是说反了（也是认识反了），应该是“几何（空间与时间）被赋予了物理性质”（也就是“场”），就像我们物理学中的许多数学公式具有物理涵义一样。要注意的是，我们认识的出发点是客观物理世界，而不是数学公式。总想在数学公式的推导中来发现真理，在认识论上是错误的。有人动辄就什么依某某定律，岂不知我们“赋予”其物理意义的表达在多大的程度上是准确的，而不去深入地考虑。也就是说，我们应该注意的是，我们的数学公式在多大的程度上准确地表达了我们对“物理世界”的认识。比如：我在我的论文里说牛顿引力定律的真正的物理涵义是物体的广义惯性力，而不是“引力”。数学公式是我们表达对“物理”意义的比较好的方式，而不是认识的出发点。我们对“物理世界”认识的变化，对其表达的数学公式也要随之变化。比如：我在我的论文里提出了惯性力学（区别于牛顿力学）三定律，就是对原来力学基本（公理化）数学公式的改变。在我的惯性力学三定律里包含了牛顿第一第二定律，也包含了“等效原理”内涵，也包含了牛顿的“引力定律”。

在此我多说一句，物理学里的数学公式分两种：一种是公理化（约定）公式，如牛顿三定律；另一种是经验公式（在公理化的力学体系里，经验公式仅具有引用的意义，不具有公理逻辑大前提的意义。）如牛顿引力定律。一般的来说经验公式永远是对的（有的人说“好使”），但不是无条件精确的，比如，既然引力定律如此精确，其质量无论怎么小的两个物体之间的距离，如果小于一个距离单位，并且趋近于零，其引力值应该趋近无穷大，那么，我们就应该无法把书翻开了，在现实世界里为什么没有此现象发生？当航天器在太阳系中“自由”运动时，出现了“不自由”的加速或减速的现象时，一般会提出这多余的“力”是哪儿来的问题。比如，先锋十号飞船与十一号飞船有降速效应,就认为有另一种力在起作用。为什么不能认为这个问题反而说明了引力定律的经验性、局限性及近似性，（美国科学家现在已经开始质疑牛顿引力定律了，认为引力定律有局限性了，见本文的参考文献[6]）这个问题的提出，其思维原因是由于以引力定律为“参考系”。就像当初测量地球自转速度后，发现时钟有快慢的变化，这个“发现”的结论是由于以地球的自转速度的为时间参考系了，当以时钟为时间参考系时，才有了地球的自转速度有快慢变化的发现。

不能认为等效原理的空间局部等效性就是科学的个别问题与次要的问题。经验命题是对大量现象事实的归纳结果，已经具有普遍性了，作为经验命题性质的等效原理当然也具有普遍性了。空间的局部全部与问题的个别性普遍性，是两码事。惯性质量与引力质量的相等性并不意味等效原理本身。而把惯性质量与引力质量的相等性当作普遍性原理，当作出发点，也就偏离了爱因斯坦的使惯性与“重性”的性质归于统一的目标。惯性质量与引力质量的区别本身，就意味着还没有“统一”。本是同一物体的质量却分成两种质量，还要用大量的精力去证明其相等，这是我们思维的过错。问题的本质不是“质量”，而是我提出的惯性力学三定律所表明的本质涵义。

我在此把惯性的绝对性（只要是物体处于“失重”状态，就是惯性运动状态，而不管它是什么运动状态）与运动的相对性分离开来，也许就是否定之否定吧。或者用黑格尔的逻辑来说，是正题（牛顿力学）反题（爱因斯坦的广义相对论）到合题（我的认识）。

由于我把空间（赋予物理意义的空间）分为“熵”空间（已经赋予了力学物理意义的空间）与重力场空间（负熵空间），那么就必然会引出这个重力场空间的来源问题，（而不是引力造成了重力场）这是我们要解决的问题，但决不能企图再用原来的力学知识来解决此问题。我在因特网上很高兴地看到了由何沛平先生与朱顶余先生的论文（见此文后面的参考文献），他们把地球本身的温度梯度现象归于“熵”减小，这就是把热力学中的狭义“熵”的与地球的温度梯度问题联系了起来，这就是科学研究的价值，这就是具有发现性质的新认识。而我与何先生与朱先生在认识上的区别，就是它俩把这种“熵减”的原因归于引力。而我是以此“熵减”（负熵）空间当作出发点，所谓的“重力现象”也是此“熵减”的体现。

三、对评论的评论

在我的第二篇之后，四川大学物理系的吴钦宏先生名为《源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷》（见本文的参考文献[4]）一文里评论了我的观点。我在此首先说一下，吴先生的学术水平是很高的。我在一定程度上同意他对另两位先生观点的评论。我不怪吴先生称我的观点为“整题论”，因为吴先生发表评论我论文的文章时，我的第三篇论文还没有发表。不过我在此略回答一下对我观点的评论。

1.我所运用的“整体”一词的涵义与吴先生不同。吴先生的“整体”仍是物理学里的物体涵义，而我的“整体”的涵义是“整体大于部分”的哲学涵义，同时也是指整体天体（不是物理学教科书中的物体涵义）。在我的《惯性力学与整体科学体系》论文里我才讲了我的“整体”的涵义，我想吴先生看了我的第三篇论文就不会有什么“父与子物体”之说了吧）。吴先生说的“一大堆沙与从中取出的一小把沙是没有本质区别的”一句话是对的。但是，作为整体天体的地球这一“物体”，把地壳从地球中取出来，与地球整体本身能没有本质的区别吗。

2.我在我的第一篇论文里说的只有“卡文迪许小球之间没有引力作用”，而吴先生又说："引力常量G的测量，大致可分为地球物理学方法测量、实验室内测量和空间测量三大类。"这些实验测量的对象几乎是被整体论视作无引力场的物体。这三类测量中的地球与空间测量中的“物体”都有整体天体，如地球就是整体天体，怎么能说被我视作无引力场的天体呢。只有实验室（卡文迪许实验）一类是我质疑的。从而就笼统地说这三类实验无可辩驳地否定了整体论的思想（我的观点之一），有些不妥。我认为卡文迪许的实验应该重新审查的意见，不是凭空想来的，是由广义惯性观点与大山的“引力”测量事实逻辑推导出来的（见我已发表的三篇论文）。

3.吴先生承认爱因斯坦不再认为引力是一种“力”的观点，同时又说引力的作用效应仍存在，是自相矛盾的观点，因为“力”本身就是作用效应。引力不是一种力就意味着没有力作用效应。

4.吴先生以“‘引力万有’这一思想在科学研究和哲学上被完全默认了”的说法作为论据来否定我的观点是不妥当的。因为被“默认”的观点不一定就是正确的，比如在哥白尼时代被默认的观点是地心说，能说地心说是正确的吗。

5.如果以“实验”来否定我的观点，最好的论据是把你亲自实验的结果拿出来，在科学的历史上以“人云亦云”的结果作为论据太多了。下一节我专门就实验室的“引力”实验问题作一下质疑。

但是，我对吴先生自己也认为很重要的认识，我也觉得很重要，因为吴先生说“……以使它荷感知自己存在的一种本能工具。”的这句话正是在表达一种观点：把某些“作用”归于属性（就是本能）。不过吴先生在其文章的结尾处说“三种引力假说都存在着一些致命性的问题与矛盾”的结论，那吴先生文章中本身的致命性的问题与矛盾，又怎么解释。

四、关于卡文迪许实验问题

我没有做过卡文迪许实验，但我可质疑：（1）如果卡文迪斯实验以成定论，何以在高技术的今天还有人仍在设计此实验方案？（2）牛顿本人曾提出两种测量方法，一是在大山旁测量的方法，二是实验室内的方法。从十八世纪到今天有许多人用第一种方法进行了测量，其结果我在[1]文中已说过。大山的引力为零，那么比大山小得可怜的实验室中的小球之间就有吸引效应？由于有人用地壳均衡代偿假说来解释大山的测量结果，我就提出了在小行星或火星的卫星上来测量的方案，这也是我的预测。（3）力学中的物体概念是抽象概念，而实验中的具体物体一定是某种材料的物体，如果实验中的小球能被地球磁场所磁化，就会有微弱的吸引效应，那是否排除了此种效应？重新做此实验，就应该用各种材料。另外，是否是真的排除了其他各种因素（如气流的扰动、光压等）的干扰。（4）人的思维有一个缺陷，也就是“邻居的斧头”典故似的缺陷。卡文迪斯实验结论是否也是由此缺陷所造成的？有的书中在介绍测量事实方面闭而不谈大山的测量结果，有的书中虽然涉及到了，也闪烁其词地介绍，以什么不良气候与不知道山的密度等理由而回避其为零的测量结果。

实验室中的物体与地球在质量上有多少数量级的差距，都会知道。而实验室中的两个小球在一个单位距离的引力值是多少，依引力定律也会知道。那么，这么小的引力值怎么能测出来？牛顿在当时也说过在实验室中实验“引力”是不可能的。

五、惯性力学三定律的物理意义

（一）惯性力学三定律

1、广义惯性定律：物体总保持其内部的ρ均匀空间时的运动状态。

2、广义惯性力定律：F=kmP内

3、广义惯性运动定律：P外－P内=1/k×a

（二）惯性力学三定律的几种情况

1、当P外=0时，又P内=0时，F=0，a=0，这是牛顿第一定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体总保持其静止与匀速直线运动状态；

2、当P外=0时，又P内≠0时，F=ma，这是牛顿第二定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体要维持其加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

3、当P外=g时，又a=g时，P内=0，F=0，这是伽利略自由落体定律，说明自由落体运动是广义惯性运动。也说明自由落体运动与质量因素无关。

4、当P外≠0时，又P内=0时，F=0，也就是说，在重力场中的物体总保持与重力场的强度值相对应的加速运动状态；行星的公转运动、彗星的运动都是重力场中的广义惯性运动。

5、当P外≠0时，又P内≠0及a=0或a≠0时，F≠0，也就是说，在重力场中的物体要维持其静止与匀速直线运动状态或与重力场的强度值不相对应的加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

6.当P外=时（所谓的引力场强度），又a=0时，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律可导出牛顿的引力定律，这时F的物理意义不是引力，而是广义惯性力。由此可见，a=0的物理意义是指在重力场中的物体只有在其运动状态是静止与匀速直线运动时，物体才有“标准”重量。

7.当P外=时，又P内=0时，其物理意义是指物体在重力场内处在自由落体或“公转”运动状态，是处于“失重”状态，于是，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律导出==a，可见此状态时没有什么“引力”了。于是，以往用牛顿引力定律计算正在公转的天体的“引力”是错误的。在此，也说明了我总结的惯性力学三定律包含了“等效原理”的内涵。有了本文的惯性力学三定律，等效原理也就完成了它的历史使命。

（三）与原来习题解法的区别的例子

F与运动定律的分离说明F“直接”与P对应，而F与a的对应，则是有条件的对应，这样才说明了其问题的本质。判别物体是否正在受到真正外力（合外力）的作用，其标准是物体内部的P（ρ梯度。具体表现为压强梯度、胁强）的有否。原来动力学习题解法的区别：1、原来都用力的分析，而我的解法还有P矢量分析；2、我的解法是把乘以质量的力从合外力中分离出来，是物体的广义惯性力，成为真正的合外力的反作用力。

1、例题1：放在桌子上的质量为m的物体，其动摩擦系数为μ，水平方向有一作用在物体上的外力F，求物体的加速度a.

解：设摩擦力为f，f=μmg。

①原来的解法：合外力F-f=ma，得a=（F-μmg）/m。

②我的解法：物体的广义惯性力为ma,其反作用力是F-f，依牛顿第三定律，得F-f=ma，

得a=（F-μmg）/m。

2、例题2：一个物体的质量为m、垂直方向的加速度为a，求物体所受到的外力F。

解：①原来的解法：合外力mg-F=ma,得F=mg-ma。

②我的解法：依运动定律,g-P=a,即P=g-a,物体的广义惯性力为f=mP=m(g-a),其反作用力是F,依牛顿第三定律,F=-f,得F=m(g-a)。

注：这两种解法在形式上好像一样，但在涵义上有本质的不同。以往“mg"的三种涵义，除了一种涵义（即当重力场中的物体处于静止或匀速直线运动时，重力场强度g与物体的内P相等，这时可以乘以质量，其意义是物体的广义惯性力即重力）正确外，此时的重力已不是物体的外力，具有物体外部空间意义的重力场强度g不能乘以质量。自由落体运动也用mg表示，也当作有外力（引力）正在作用之，也是错误的。我的解法在解决复杂的习题方面，将会显示出优越性来。

五、结尾的话

在此本人有四个声明：我在[1]文中说“引力是产生出来的”应该改为重力场是产生出来的，其涵义详见[2][3]文；我在[3]文中的第62页中栏上数第24行“在此轨道的最高点处与最低点处，相对地面方向，也可以物体的加速度实际为零及再用P=v2/r的角度来求解。”这句话作废；在[3]文中的第63页末栏上数第8行中的“火星”一词的后面应加上“卫星”一词；我在《科学》（科学美国人）杂志2000年第三期上发表的名为《引力与广义力学的说明及例题》的文章声明作废，其原因是由于该文在印刷方面造成了许许多多的错误，而[3]文（《惯性力学与整体科学体系》）是此文的正式稿件。

如果我的观点与理论成立的话，我的“成就”只有两条：1.我提出的惯性力学三定律是对牛顿理论与爱因斯坦理论（精髓部分）的总结，是新的“公理化”公式，是力学知识新的系统组合；2.逻辑导出了只有整体天体才具有“重力场”的结论，而重力场是整体天体在其演化初期的一定阶段才会产生出来的。从而提出了要探讨“重力场”产生的物理机制的课题。

参考文献

[1]马英卓：引力是产生出来的，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1998年第五期。

[2]马英卓：引力与广义力学、整体天体，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1999年第三期。

[3]马英卓：惯性力学与整体科学体系，《科学》（科学美国人中文版）杂志，2000年第七期。

[4]吴钦宏：源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷，《科学》（科学美国人中文版）杂志，1999年第六期/7-6.htm

地球物理论文范文篇8

等效原理是爱因斯坦广义相对论理论的基本出发点，但是还有它的错误。牛顿力学的理论结构需要重新调整，也就是需要重新建立“公理化”体系。我的“惯性力学三定律”就是此新的公理化体系的尝试。

一、等效原理的对与错

有人说“等效原理”违背了力学的知识，这话不假。问题是对这个认识有两个结果：一是全盘否定等效原理，而原来的力学知识是不可动摇的；二是这正说明了目前力学知识的局限性及不完整性，正是说明力学知识需要变革。（“等效原理”是独立于牛顿三定律与引力定律之外的。）

从我的角度来看，等效原理所包含的客观现象事实方面是不可否定的，是原来力学知识（牛顿力学）所没有涉及到的客观事实。所以，力学知识需要变革。爱因斯坦的伟大功绩就在于看到了此客观事实，且力图变革牛顿力学的知识，从而建立了他的“广义相对论”。爱因斯坦思想的精髓就是他在他的《狭义与广义相对论浅说》一书中说的：“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’，或表现为‘重量’（字面意义是‘重性’）。”（注：读者看一看！就连翻译此文的译者都回避“重性”这一词，可见原来的力学知识的“惯性”。爱因斯坦在写此话的时候是用加重号的，由此可见这是爱因斯坦思想的精髓。）如果说“苹果自己落地”是由于它的“重性”，这等于白说，而爱因斯坦的伟大功绩的伟大就在于把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到了它们是同一性质。把许多人看来是毫不相关的不同客观现象联系起来，认识到是同一的性质，这也许就是科学研究真正价值的最重要的体现。牛顿的伟大功绩不在于“发现了万有引力”，而是发现了“苹果落地”现象与天体的公转“向心加速度”属于同一性质。我们不能怪牛顿把这同一性质归于“引力”，因为在牛顿时代还没有“演化”的观念，没有“场”的概念。牛顿作为一位严谨及严肃的科学家，仅肯定了在此问题上的自己的两点成就：1.肯定了地球上的“重力”与天体“向心力”在性质上具有同一性；2.用数学方法表示了这个“引力”。而牛顿本人也一直怀疑“引力超距”性。然而可悲的是，牛顿以后的人们至今，还把“万有引力”当作牛顿的伟大发现。更可悲的是，从牛顿时代至今，许许多多的人把解决引力的“超距作用”变为“直接作用”问题当作毕生的研究方向。“引力”呀！“引”无数英雄竞折腰。如果说牛顿把这个“同一性质”用“引力”一词来表达是出于他的无奈，今天的人们可以原谅他的这种无奈，然而，今天的许多人还要承认这个“无奈”是伟大的发现，且绞尽脑汁去虚构什么“微粒子”（不管是什么名称）来实现“直接作用”，那实在是太可悲了。我想起了中世纪教会里的教士们在争论“一个针尖上能站住几个天使”故事，今天的人们一定觉得这样的“研究课题”实在是没有意义。那我也可以说，“引力为什么会超距作用”的研究课题，对于后来的人们来说，也同样是没有任何意义的问题。既然是“引力”，依照“对立”思维，又依然有人弄出个什么“斥力子”，那实在是更可悲了。当然，我并不掩盖我对他们的敬意，因为他们毕竟是“舍生忘死献身于科学事业”的人们，而不是只为自己活着的人们。我们不得不反思我们人类思维的缺陷了。然而，用带有缺陷的思维去探索思维的缺陷，那实在是太难了。我们为什么不转换一下我们的思维方式！

我在给我的东北师范大学物理系同一届毕业的校友说：物体的自由下落是由于物体的“重性”，不是由于“外力”作用的结果，当然不是“地心引力”作用的结果了。此校友又说了：那为什么物体会自己“下落”？我回答道：那为什么不可以认为物体不是由于外力的原因，而由于自己的“重性”可以自己“下落”呢！有人在此会笑话我，如果物体自己下落，那我们还要研究它干吗！是啊！仅仅如此认识还要研究它干吗。我在上面不是说了吗。仅仅把“自由落体”的原因归于“重性”，不是科学。而重要的是，爱因斯坦把“重性”与“惯性”联系了起来，认识到是同一的性质，那才是科学，才是科学的真正的价值。再下一步，就是怎样改变原来力学知识结构的问题了。然而遗憾的是爱因斯坦有了正确的出发点，却没有完成改变原来力学知识结构（也就是力学理论结构的重组问题）任务。那为什么爱因斯坦没有完成呢！当然是由于他的认识上的缺陷所造成的了，从而走了很大的弯路。爱因斯坦说卓别林的幽默能被全世界的人所理解，而卓别林说爱因斯坦的理论在这个世界上只有几个人“理解”。依我看来，爱因斯坦的理论只有几个人“理解”，正说明爱因斯坦本人也没有真正“理解”，那更谈不上那几个人的“理解”了。真理应该是简单明了的。然而遗憾的是，一些人把本来是一本“糊涂帐”的东西，自己不理解（也没法理解）却怪别人不理解，然后，又把它变得“高深莫测”，“高深莫测”了，才认为是真理，这是什么逻辑！爱因斯坦的“处境”（见前面的那句话）语言是非科学化的语言。而爱因斯坦对“等效原理”的“科学化”的描述，则是走向“弯路”的开始。

爱因斯坦的等效原理是一个内涵不明确，外延无限大的经验命题，是一个很不成熟的经验命题，是还没有上升到理性认识（本质认识，实际上，真的达到了本质的认识，此经验命题也就完成了它的历史使命。）的经验命题。许多书分别对等效原理的表述都不相同，就说明了这一点。总的来说，有两方面的感性认识角度的内涵表述，一个是“加速度计读数”的观察者角度的表述；另一个是自我感觉的“失重与有重”角度的表述。而局部的“处境”则是以“升降机”、“实验室”来表述。坐标系（参考系）“处境”角度的表述，则没有了“局部处境性”，为了恢复这局部处境性，就用“邻域”与小“度规”来表述。然而这都不是理性认识层次上的表述。

爱因斯坦的等效原理外延无限大的错误的直接后果就是光速的“等效思维实验”。我在此不得不提出一个反例。爱因斯坦说在“自由空间”中接近光速加速直线运动的一个实验室的壁上有一个小孔，光从这小孔射入此实验室中。于是，此光束在此实验室中是弯曲的。从而就“等效”出了在“引力场”中的光束也是弯曲的。于是，什么黑洞，什么引力透镜都出来了。我也可以进行一下“思维实验”：在此自由空间中接近光速“匀速直线运动”的实验室里的光束，也是偏折的，如果有若干个这样的实验室并排作等差匀速直线运动，在这些实验室里的光束也会是弯曲偏折的。这又怎么解释？本来“等效原理”的本源是“低速”现象范畴。

二、否定之否定

我从19岁就决定我这一生要解决“引力”本质问题，我在1987年自认为基本上达到了我的目标，并写了约五万字的论文。后来我没有机会发表我的论文，就转入了科技发明活动。在前几年，也就是在我“天命”之年，我有了发表我观点的机会（见本文后面的参考文献）。我在此网页对我的观点作一下补充说明。我的主要观点的核心就是判断物体是否处于“惯性运动状态”（已经包含了“重性”），用感性语言来说，就是如果物体是“失重”状态，就是“惯性运动状态”。所以，天体的公转运动与自由落体运动都是惯性运动状态。静止在地面上的物体，在水平方向也是惯性运动状态；太空实验室中的失重就意味着其是惯性运动状态。静止在地面上的物体在垂直方向上是非惯性运动状态。

我的观点的前提就是有两种空间，一个是没有重力场的空间，一个是有重力场的空间。在这两种空间里的物体的惯性运动状态或非惯性运动状态基本上是相反的。仅仅涉及运动问题，当然就仅仅涉及空间与时间问题了，同时也涉及运动的相对性的问题了，接着，就涉及到参考系的问题了。然而如今的人们在空间与时间的问题上纠缠得太多太久了。空间与时间本是物质存在的“形式”，在“形式”上纠缠而浪费精力实在是犯不上。现在通常的广泛的提法是说爱因斯坦的广义相对论是把“引力归于几何性质”，这正是说反了（也是认识反了），应该是“几何（空间与时间）被赋予了物理性质”（也就是“场”），就像我们物理学中的许多数学公式具有物理涵义一样。要注意的是，我们认识的出发点是客观物理世界，而不是数学公式。总想在数学公式的推导中来发现真理，在认识论上是错误的。有人动辄就什么依某某定律，岂不知我们“赋予”其物理意义的表达在多大的程度上是准确的，而不去深入地考虑。也就是说，我们应该注意的是，我们的数学公式在多大的程度上准确地表达了我们对“物理世界”的认识。比如：我在我的论文里说牛顿引力定律的真正的物理涵义是物体的广义惯性力，而不是“引力”。数学公式是我们表达对“物理”意义的比较好的方式，而不是认识的出发点。我们对“物理世界”认识的变化，对其表达的数学公式也要随之变化。比如：我在我的论文里提出了惯性力学（区别于牛顿力学）三定律，就是对原来力学基本（公理化）数学公式的改变。在我的惯性力学三定律里包含了牛顿第一第二定律，也包含了“等效原理”内涵，也包含了牛顿的“引力定律”。

在此我多说一句，物理学里的数学公式分两种：一种是公理化（约定）公式，如牛顿三定律；另一种是经验公式（在公理化的力学体系里，经验公式仅具有引用的意义，不具有公理逻辑大前提的意义。）如牛顿引力定律。一般的来说经验公式永远是对的（有的人说“好使”），但不是无条件精确的，比如，既然引力定律如此精确，其质量无论怎么小的两个物体之间的距离，如果小于一个距离单位，并且趋近于零，其引力值应该趋近无穷大，那么，我们就应该无法把书翻开了，在现实世界里为什么没有此现象发生？当航天器在太阳系中“自由”运动时，出现了“不自由”的加速或减速的现象时，一般会提出这多余的“力”是哪儿来的问题。比如，先锋十号飞船与十一号飞船有降速效应,就认为有另一种力在起作用。为什么不能认为这个问题反而说明了引力定律的经验性、局限性及近似性，（美国科学家现在已经开始质疑牛顿引力定律了，认为引力定律有局限性了，见本文的参考文献[6]）这个问题的提出，其思维原因是由于以引力定律为“参考系”。就像当初测量地球自转速度后，发现时钟有快慢的变化，这个“发现”的结论是由于以地球的自转速度的为时间参考系了，当以时钟为时间参考系时，才有了地球的自转速度有快慢变化的发现。

不能认为等效原理的空间局部等效性就是科学的个别问题与次要的问题。经验命题是对大量现象事实的归纳结果，已经具有普遍性了，作为经验命题性质的等效原理当然也具有普遍性了。空间的局部全部与问题的个别性普遍性，是两码事。惯性质量与引力质量的相等性并不意味等效原理本身。而把惯性质量与引力质量的相等性当作普遍性原理，当作出发点，也就偏离了爱因斯坦的使惯性与“重性”的性质归于统一的目标。惯性质量与引力质量的区别本身，就意味着还没有“统一”。本是同一物体的质量却分成两种质量，还要用大量的精力去证明其相等，这是我们思维的过错。问题的本质不是“质量”，而是我提出的惯性力学三定律所表明的本质涵义。

我在此把惯性的绝对性（只要是物体处于“失重”状态，就是惯性运动状态，而不管它是什么运动状态）与运动的相对性分离开来，也许就是否定之否定吧。或者用黑格尔的逻辑来说，是正题（牛顿力学）反题（爱因斯坦的广义相对论）到合题（我的认识）。

由于我把空间（赋予物理意义的空间）分为“熵”空间（已经赋予了力学物理意义的空间）与重力场空间（负熵空间），那么就必然会引出这个重力场空间的来源问题，（而不是引力造成了重力场）这是我们要解决的问题，但决不能企图再用原来的力学知识来解决此问题。我在因特网上很高兴地看到了由何沛平先生与朱顶余先生的论文（见此文后面的参考文献），他们把地球本身的温度梯度现象归于“熵”减小，这就是把热力学中的狭义“熵”的与地球的温度梯度问题联系了起来，这就是科学研究的价值，这就是具有发现性质的新认识。而我与何先生与朱先生在认识上的区别，就是它俩把这种“熵减”的原因归于引力。而我是以此“熵减”（负熵）空间当作出发点，所谓的“重力现象”也是此“熵减”的体现。

三、对评论的评论

在我的第二篇之后，四川大学物理系的吴钦宏先生名为《源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷》（见本文的参考文献[4]）一文里评论了我的观点。我在此首先说一下，吴先生的学术水平是很高的。我在一定程度上同意他对另两位先生观点的评论。我不怪吴先生称我的观点为“整题论”，因为吴先生发表评论我论文的文章时，我的第三篇论文还没有发表。不过我在此略回答一下对我观点的评论。

1.我所运用的“整体”一词的涵义与吴先生不同。吴先生的“整体”仍是物理学里的物体涵义，而我的“整体”的涵义是“整体大于部分”的哲学涵义，同时也是指整体天体（不是物理学教科书中的物体涵义）。在我的《惯性力学与整体科学体系》论文里我才讲了我的“整体”的涵义，我想吴先生看了我的第三篇论文就不会有什么“父与子物体”之说了吧）。吴先生说的“一大堆沙与从中取出的一小把沙是没有本质区别的”一句话是对的。但是，作为整体天体的地球这一“物体”，把地壳从地球中取出来，与地球整体本身能没有本质的区别吗。

2.我在我的第一篇论文里说的只有“卡文迪许小球之间没有引力作用”，而吴先生又说："引力常量G的测量，大致可分为地球物理学方法测量、实验室内测量和空间测量三大类。"这些实验测量的对象几乎是被整体论视作无引力场的物体。这三类测量中的地球与空间测量中的“物体”都有整体天体，如地球就是整体天体，怎么能说被我视作无引力场的天体呢。只有实验室（卡文迪许实验）一类是我质疑的。从而就笼统地说这三类实验无可辩驳地否定了整体论的思想（我的观点之一），有些不妥。我认为卡文迪许的实验应该重新审查的意见，不是凭空想来的，是由广义惯性观点与大山的“引力”测量事实逻辑推导出来的（见我已发表的三篇论文）。

3.吴先生承认爱因斯坦不再认为引力是一种“力”的观点，同时又说引力的作用效应仍存在，是自相矛盾的观点，因为“力”本身就是作用效应。引力不是一种力就意味着没有力作用效应。

4.吴先生以“‘引力万有’这一思想在科学研究和哲学上被完全默认了”的说法作为论据来否定我的观点是不妥当的。因为被“默认”的观点不一定就是正确的，比如在哥白尼时代被默认的观点是地心说，能说地心说是正确的吗。

5.如果以“实验”来否定我的观点，最好的论据是把你亲自实验的结果拿出来，在科学的历史上以“人云亦云”的结果作为论据太多了。下一节我专门就实验室的“引力”实验问题作一下质疑。

但是，我对吴先生自己也认为很重要的认识，我也觉得很重要，因为吴先生说“……以使它荷感知自己存在的一种本能工具。”的这句话正是在表达一种观点：把某些“作用”归于属性（就是本能）。不过吴先生在其文章的结尾处说“三种引力假说都存在着一些致命性的问题与矛盾”的结论，那吴先生文章中本身的致命性的问题与矛盾，又怎么解释。

四、关于卡文迪许实验问题

我没有做过卡文迪许实验，但我可质疑：（1）如果卡文迪斯实验以成定论，何以在高技术的今天还有人仍在设计此实验方案？（2）牛顿本人曾提出两种测量方法，一是在大山旁测量的方法，二是实验室内的方法。从十八世纪到今天有许多人用第一种方法进行了测量，其结果我在[1]文中已说过。大山的引力为零，那么比大山小得可怜的实验室中的小球之间就有吸引效应？由于有人用地壳均衡代偿假说来解释大山的测量结果，我就提出了在小行星或火星的卫星上来测量的方案，这也是我的预测。（3）力学中的物体概念是抽象概念，而实验中的具体物体一定是某种材料的物体，如果实验中的小球能被地球磁场所磁化，就会有微弱的吸引效应，那是否排除了此种效应？重新做此实验，就应该用各种材料。另外，是否是真的排除了其他各种因素（如气流的扰动、光压等）的干扰。（4）人的思维有一个缺陷，也就是“邻居的斧头”典故似的缺陷。卡文迪斯实验结论是否也是由此缺陷所造成的？有的书中在介绍测量事实方面闭而不谈大山的测量结果，有的书中虽然涉及到了，也闪烁其词地介绍，以什么不良气候与不知道山的密度等理由而回避其为零的测量结果。

实验室中的物体与地球在质量上有多少数量级的差距，都会知道。而实验室中的两个小球在一个单位距离的引力值是多少，依引力定律也会知道。那么，这么小的引力值怎么能测出来？牛顿在当时也说过在实验室中实验“引力”是不可能的。

五、惯性力学三定律的物理意义

（一）惯性力学三定律

1、广义惯性定律：物体总保持其内部的ρ均匀空间时的运动状态。

2、广义惯性力定律：F=kmP内

3、广义惯性运动定律：P外－P内=1/k×a

（二）惯性力学三定律的几种情况

1、当P外=0时，又P内=0时，F=0，a=0，这是牛顿第一定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体总保持其静止与匀速直线运动状态；

2、当P外=0时，又P内≠0时，F=ma，这是牛顿第二定律，也就是说，在ρ均匀空间中的物体要维持其加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

3、当P外=g时，又a=g时，P内=0，F=0，这是伽利略自由落体定律，说明自由落体运动是广义惯性运动。也说明自由落体运动与质量因素无关。

4、当P外≠0时，又P内=0时，F=0，也就是说，在重力场中的物体总保持与重力场的强度值相对应的加速运动状态；行星的公转运动、彗星的运动都是重力场中的广义惯性运动。

5、当P外≠0时，又P内≠0及a=0或a≠0时，F≠0，也就是说，在重力场中的物体要维持其静止与匀速直线运动状态或与重力场的强度值不相对应的加速运动状态，则需要外力，这个外力的反作用力就是物体的广义惯性力。

6.当P外=时（所谓的引力场强度），又a=0时，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律可导出牛顿的引力定律，这时F的物理意义不是引力，而是广义惯性力。由此可见，a=0的物理意义是指在重力场中的物体只有在其运动状态是静止与匀速直线运动时，物体才有“标准”重量。

7.当P外=时，又P内=0时，其物理意义是指物体在重力场内处在自由落体或“公转”运动状态，是处于“失重”状态，于是，由广义惯性力定律与广义惯性运动定律导出==a，可见此状态时没有什么“引力”了。于是，以往用牛顿引力定律计算正在公转的天体的“引力”是错误的。在此，也说明了我总结的惯性力学三定律包含了“等效原理”的内涵。有了本文的惯性力学三定律，等效原理也就完成了它的历史使命。

（三）与原来习题解法的区别的例子

F与运动定律的分离说明F“直接”与P对应，而F与a的对应，则是有条件的对应，这样才说明了其问题的本质。判别物体是否正在受到真正外力（合外力）的作用，其标准是物体内部的P（ρ梯度。具体表现为压强梯度、胁强）的有否。原来动力学习题解法的区别：1、原来都用力的分析，而我的解法还有P矢量分析；2、我的解法是把乘以质量的力从合外力中分离出来，是物体的广义惯性力，成为真正的合外力的反作用力。

1、例题1：放在桌子上的质量为m的物体，其动摩擦系数为μ，水平方向有一作用在物体上的外力F，求物体的加速度a.

解：设摩擦力为f，f=μmg。

①原来的解法：合外力F-f=ma，得a=（F-μmg）/m。

②我的解法：物体的广义惯性力为ma,其反作用力是F-f，依牛顿第三定律，得F-f=ma，

得a=（F-μmg）/m。

2、例题2：一个物体的质量为m、垂直方向的加速度为a，求物体所受到的外力F。

解：①原来的解法：合外力mg-F=ma,得F=mg-ma。

②我的解法：依运动定律,g-P=a,即P=g-a,物体的广义惯性力为f=mP=m(g-a),其反作用力是F,依牛顿第三定律,F=-f,得F=m(g-a)。

注：这两种解法在形式上好像一样，但在涵义上有本质的不同。以往“mg"的三种涵义，除了一种涵义（即当重力场中的物体处于静止或匀速直线运动时，重力场强度g与物体的内P相等，这时可以乘以质量，其意义是物体的广义惯性力即重力）正确外，此时的重力已不是物体的外力，具有物体外部空间意义的重力场强度g不能乘以质量。自由落体运动也用mg表示，也当作有外力（引力）正在作用之，也是错误的。我的解法在解决复杂的习题方面，将会显示出优越性来。

五、结尾的话

在此本人有四个声明：我在[1]文中说“引力是产生出来的”应该改为重力场是产生出来的，其涵义详见[2][3]文；我在[3]文中的第62页中栏上数第24行“在此轨道的最高点处与最低点处，相对地面方向，也可以物体的加速度实际为零及再用P=v2/r的角度来求解。”这句话作废；在[3]文中的第63页末栏上数第8行中的“火星”一词的后面应加上“卫星”一词；我在《科学》（科学美国人）杂志2000年第三期上发表的名为《引力与广义力学的说明及例题》的文章声明作废，其原因是由于该文在印刷方面造成了许许多多的错误，而[3]文（《惯性力学与整体科学体系》）是此文的正式稿件。

如果我的观点与理论成立的话，我的“成就”只有两条：1.我提出的惯性力学三定律是对牛顿理论与爱因斯坦理论（精髓部分）的总结，是新的“公理化”公式，是力学知识新的系统组合；2.逻辑导出了只有整体天体才具有“重力场”的结论，而重力场是整体天体在其演化初期的一定阶段才会产生出来的。从而提出了要探讨“重力场”产生的物理机制的课题。

参考文献

[1]马英卓：引力是产生出来的，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1998年第五期。

[2]马英卓：引力与广义力学、整体天体，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1999年第三期。

[3]马英卓：惯性力学与整体科学体系，《科学》（科学美国人中文版）杂志，2000年第七期。

[4]吴钦宏：源于三种引力假说的问题和启示--兼与三位作者商榷，《科学》（科学美国人中文版）杂志，1999年第六期。/7-6.htm

地球物理论文范文篇9

由於在现今资讯流通普遍的社会中，影像的需求量越来越大，影像的数位化是必然的趋势。然而在数位化过的影像所占的资料量又相当庞大，在传输与处理上皆有所不便。将资料压缩是最好的方法。如今有一新的模式，在压缩率及还原度皆有不错的表现，为其尚未有一标准的格式，故在应用上尚未普及。但在不久的未来，其潜力不可限量。而影像之於印刷有密不可分的关系。故以此篇文章介绍小波（WAVELET）转换的历史渊源。小波转换的基础原理。现今的发展对印刷业界的冲击。影像压缩的未来的发展。

壹、前言

由於科技日新月异，印刷已由传统印刷走向数位印刷。在数位化的过程中，影像的资料一直有档案过大的问题，占用记忆体过多，使资料在传输上、处理上都相当的费时，现今个人拥有TrueColor的视讯卡、24-bit的全彩印表机与扫描器已不再是天方夜谭了，而使用者对影像图形的要求，不仅要色彩繁多、真实自然，更要搭配多媒体或动画。但是相对的高画质视觉享受，所要付出的代价是大量的储存空间，使用者往往只能眼睁睁地看着体积庞大的图档占掉硬碟、磁带和光碟片的空间；美丽的图档在亲朋好友之间互通有无，是天经地义的事，但是用网路传个640X480TrueColor图形得花3分多钟，常使人哈欠连连，大家不禁心生疑虑，难道图档不能压缩得更小些吗？如此报业在传版时也可更快速。所以一种好的压缩格式是不可或缺的，可以使影像所占的记忆体更小、更容易处理。但是目前市场上所用的压缩模式，在压缩的比率上并不理想，失去压缩的意义。不然就是压缩比例过大而造成影像失真，即使数学家与资讯理论学者日以继夜，卯尽全力地为lossless编码法找出更快速、更精彩的演算法，都无可避免一个尴尬的事实：压缩率还是不够好。再说用来印刷的话就造成影像模糊不清，或是影像出现锯齿状的现象。皆会造成印刷输出的问题。影像压缩技术是否真的穷途末路？请相信人类解决难题的潜力是无限的。既然旧有编码法不够管用，山不转路转，科学家便将注意力移转到WAVELET转换法，结果不但发现了满意的解答，还开拓出一条光明的坦途。小波分析是近几年来才发展出来的数学理论。小波分析，无论是作为数学理论的连续小波变换，还是作为分析工具和方法的离散小波变换，仍有许多可被研究的地方，它是近几年来在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利叶（Fourier）分析的重要发展，他保留了傅氏理论的优点，又能克服其不足之处。可达到完全不失真，压缩的比率也令人可以接受。由於其数学理论早在1960年代中叶就有人提出了，而到现在才有人将其应用於实际上，其理论仍有相当大的发展空间，而其实际运用也属刚起步，其後续发展可说是不可限量。故研究的动机便由此而生。

贰、WAVELET的历史起源

WAVELET源起於JosephFourier的热力学公式。傅利叶方程式在十九世纪初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，为现代信号分析奠定了基础。在十九到二十世纪的基础数学研究领域也占了极重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是画出不连续图形的方程式，都可以有一单纯的分析式来表示。小波分析是近几年来才发展出来的数学理论为傅利叶方程式的延伸。

小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波规范正交基。其後1984年，法国地球物理学J.Morlet在分析地震波的局部性质时，发现传统的傅利叶转换，难以达到其要求，因此引进小波概念於信号分析中，对信号进行分解。随後理论物理学家A.Grossman对Morlet的这种信号根据一个确定函数的伸缩，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展开的可行性进行了研究，为小波分析的形成开了先河。

1986年，Y.Meyer建构出具有一定衰减性的光滑函数Ψj,k(x)，其二进制伸缩与平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}构成L2（R）的规范正交基。1987年，Mallat巧妙的将多分辨分析的思想引入到小波分析中，建构了小波函数的构造及信号按小波转换的分解及重构。1988年Daubechies建构了具有正交性（Orthonormal）及紧支集（CompactlySupported）；及只有在一有限区域中是非零的小波，如此，小波分析的系统理论得到了初步建立。

三、WAVELET影像压缩简介及基础理论介绍

一、WAVELET的压缩概念

WAVELET架在三个主要的基础理论之上，分别是阶层式边码(pyramidcoding)、滤波器组理论(filterbanktheory)、以及次旁带编码(subbandcoding)，可以说wavelettransform统合了此三项技术。小波转换能将各种交织在一起的不同频率组成的信号，分解成不相同频率的信号，因此能有效的应用於编码、解码、检测边缘、压缩数据，及将非线性问题线性化。良好的分析局部的时间区域与频率区域的信号，弥补傅利叶转换中的缺失，也因此小波转换被誉为数学显微镜。

WAVELET并不会保留所有的原始资料，而是选择性的保留了必要的部份，以便经由数学公式推算出其原始资料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始资料。至於影像中什度要保留，什麽要舍弃，端看能量的大小储存（跟波长与频率有关）。以较少的资料代替原来的资料，达到压缩资料的目的，这种经由取舍资料而达到压缩目地的作法，是近代数位影像编码技术的一项突破。即是WAVELET的概念引入编码技术中。

WAVELET转换在数位影像转换技术上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探测卫星和哈柏望远镜传输影像回地球，和医学上的光纤影像，早就开始用WAVELET的原理压缩/还原影像资料，而且有压缩率极佳与原影重现的效果。

以往lossless的编码法只着重压缩演算法的表现，将数位化的影像资料一丝不漏的送去压缩，所以还原回来的资料和原始资料分毫无差，但是此种压缩法的压缩率不佳。将数位化的影像资料转换成利於编码的资料型态，控制解码後影像的品质，选择适当的编码法，而且还在撷取图形资料时，先帮资料「减肥」。如此才是WAVELET编码法主要的观念。

二、影像压缩过程

原始图形资料→色彩模式转换→DCT转换→量化器→编码器→编码结束

三、编码的基本要素有三点

（一）一种压缩/还原的转换可表现在影像上的。

（二）其转换的系数是可以量化的。

（三）其量化的系数是可以用函数编码的。

四、现有WAVELET影像压缩工具主要的部份

（一）WaveletTransform（WAVELET转换）：将图形均衡的分割成任何大小，最少压缩二分之一。

（二）Filters（滤镜）：这部份包含WaveletTransform，和一些着名的压缩方法。

（三）Quantizers（量化器）：包含两种格式的量化，一种是平均量化，一种是内插量化，对编码的架构有一定的影响。

（四）EntropyCoding（熵编码器）：有两种格式，一种是使其减少，一种为内插。

（五）ArithmeticCoder（数学公式）：这是建立在AlistairMoffat''''slineartimecodinghistogram的基础上。

（六）BitAllocation（资料分布）：这个过程是用整除法有效率的分配任何一种量化。

肆、WAVELET影像压缩未来的发展趋势

一、在其结构上加强完备性。

二、修改程式，使其可以处理不同模式比率的影像。

三、支援更多的色彩。可以处理RGB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定义都可以分别的处理。

四、加强运算的能力，使其可支援更多的影像格式。

五、使用WAVELET转换藉由消除高频率资料增加速率。

六、增加多种的WAVELET。如：离散、零元树等。

七、修改其数学编码器，使资料能在数学公式和电脑的位元之间转换。

八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的压缩。

九、增加8X8格的DCT模式，使其能重叠。

十、增加trelliscoding。

十一、增加零元树。

现今已有由中研院委托国内学术单位研究，也有不少的研究所的硕士。国外更是如火如荼的展开研究。相信实际应用於实务上的日子指日可待。

伍、影像压缩研究的方向

1.输入装置如何捕捉真实的影像而将其数位化。

2.如何将数位化的影像资料转换成利於编码的资料型态。

3.如何控制解码影像的品质。

4.如何选择适当的编码法。

5.人的视觉系统对影像的反应机制。

小波分析，无论是作为数学理论的连续小波变换，还是作为分析工具和方法的离散小波变换，仍有许多可被研究的地方，它是近几年来在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利叶（Fourier）分析的重要发展，他保留了傅氏理论的优点，又能克服其不足之处。

陆、在印刷输出的应用

WAVELET影像压缩格式尚未成熟的情况下，作为印刷输出还嫌太早。但是後续发展潜力无穷，尤其在网路出版方面，其利用价值更高，WAVELET的出现就犹如当时的JPEG出现，在影像的领域中掀起一股旋风，但是WAVELET却有JPEG没有的优点，JPEG乃是失真压缩，且解码後复原程度有限，能在网路应用，乃是由於电脑的解析度并不需要太高，就可辨识其图形。而印刷所需的解析度却需一定的程度。WAVELET虽然也是失真压缩，但是解码後却可以还原资料到几乎完整还原，如此的压缩才有存在的价值。

有一点必须要提出的就是，并不是只要资料还原就可以用在印刷上，还需要有解读其档案的RIP，才能用於数位印刷上。等到WAVELET的应用成熟，再发展其适用的RIP，又是一段时间以後的事了。

在网路出版上已经有浏览器可以外挂读取WAVELET档案的软体了，不过还是测试版，可是以後会在网路上大量使用，应该是未来的趋势。对於网路出版应该是一阵不小的冲击。

图像压缩的好处是在於资料传输快速，减少网路的使用费用，增加企业的利润，由於传版的时间减少，也使印刷品在当地印刷的可能性增高，减少运费，减少开支，提高时效性，创造新的商机。

柒、结论

WAVELET的理论并不是相当完备，但是据现有的研究报告显现，到普及应用的阶段，还有一段距离。但小波分析在信号处理、影像处理、量子物理及非线性科学领域上，均有其应用价值。国内已有正式论文研究此一压缩模式。但有许多名词尚未有正式的翻译，各自有各自的翻译，故研究起来倍感辛苦。但相信不久即会有正式的定名出现。这也显示国内的研究速度，远落在外国的後面，国外已成立不少相关的网站，国内仅有少数的相关论文。如此一来国内要使这种压缩模式普及还有的等。正式使用於印刷业更是要相当时间。不过对於网路出版仍是有相当大的契机，国内仍是可以朝这一方面发展的。站在一个使用其成果的角度，印刷业界也许并不需要去了解其高深的数理理论。但是在运用上，为了要使用方便，和预估其发展趋势，影像压缩的基本概念却不能没有。本篇文章单纯的介绍其中的一种影像压缩模式，目的在为了使後进者有一参考的依据，也许在不久的将来此一模式会成为主流，到时才不会手足无措。

参考文献：

1.GeoffDavis，1997，WaveletImageCompressionConstructionKit，。

2.张维谷.小宇宙工作室，初版1994，影像档宝典.WINDOWS实作（上），峰资讯股份有限公司。

3.张维谷.小宇宙工作室，初版1994，影像档宝典.WINDOWS实作（下），峰资讯股份有限公司。

4.施威铭研究室，1994，PC影像处理技术（二）图档压缩续篇，旗标出版有限公司。

5.卢永成，民八十七年，使用小波转换及其在影像与视讯编码之应用，私立中原大学电机工程学系硕士学位论文。

地球物理论文范文篇10

由於在现今资讯流通普遍的社会中，影像的需求量越来越大，影像的数位化是必然的趋势。然而在数位化过的影像所占的资料量又相当庞大，在传输与处理上皆有所不便。将资料压缩是最好的方法。如今有一新的模式，在压缩率及还原度皆有不错的表现，为其尚未有一标准的格式，故在应用上尚未普及。但在不久的未来，其潜力不可限量。而影像之於印刷有密不可分的关系。故以此篇文章介绍小波（WAVELET）转换的历史渊源。小波转换的基础原理。现今的发展对印刷业界的冲击。影像压缩的未来的发展。

壹、前言

由於科技日新月异，印刷已由传统印刷走向数位印刷。在数位化的过程中，影像的资料一直有档案过大的问题，占用记忆体过多，使资料在传输上、处理上都相当的费时，现今个人拥有TrueColor的视讯卡、24-bit的全彩印表机与扫描器已不再是天方夜谭了，而使用者对影像图形的要求，不仅要色彩繁多、真实自然，更要搭配多媒体或动画。但是相对的高画质视觉享受，所要付出的代价是大量的储存空间，使用者往往只能眼睁睁地看着体积庞大的图档占掉硬碟、磁带和光碟片的空间；美丽的图档在亲朋好友之间互通有无，是天经地义的事，但是用网路传个640X480TrueColor图形得花3分多钟，常使人哈欠连连，大家不禁心生疑虑，难道图档不能压缩得更小些吗？如此报业在传版时也可更快速。所以一种好的压缩格式是不可或缺的，可以使影像所占的记忆体更小、更容易处理。但是目前市场上所用的压缩模式，在压缩的比率上并不理想，失去压缩的意义。不然就是压缩比例过大而造成影像失真，即使数学家与资讯理论学者日以继夜，卯尽全力地为lossless编码法找出更快速、更精彩的演算法，都无可避免一个尴尬的事实：压缩率还是不够好。再说用来印刷的话就造成影像模糊不清，或是影像出现锯齿状的现象。皆会造成印刷输出的问题。影像压缩技术是否真的穷途末路？请相信人类解决难题的潜力是无限的。既然旧有编码法不够管用，山不转路转，科学家便将注意力移转到WAVELET转换法，结果不但发现了满意的解答，还开拓出一条光明的坦途。小波分析是近几年来才发展出来的数学理论。小波分析，无论是作为数学理论的连续小波变换，还是作为分析工具和方法的离散小波变换，仍有许多可被研究的地方，它是近几年来在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利叶（Fourier）分析的重要发展，他保留了傅氏理论的优点，又能克服其不足之处。可达到完全不失真，压缩的比率也令人可以接受。由於其数学理论早在1960年代中叶就有人提出了，而到现在才有人将其应用於实际上，其理论仍有相当大的发展空间，而其实际运用也属刚起步，其後续发展可说是不可限量。故研究的动机便由此而生。

贰、WAVELET的历史起源

WAVELET源起於JosephFourier的热力学公式。傅利叶方程式在十九世纪初期由JosephFourier(1768-1830)所提出，为现代信号分析奠定了基础。在十九到二十世纪的基础数学研究领域也占了极重要的地位。Fourier提出了任一方程式，甚至是画出不连续图形的方程式，都可以有一单纯的分析式来表示。小波分析是近几年来才发展出来的数学理论为傅利叶方程式的延伸。

小波分析方法的提出可追溯到1910年Haar提出的小波规范正交基。其後1984年，法国地球物理学J.Morlet在分析地震波的局部性质时，发现传统的傅利叶转换，难以达到其要求，因此引进小波概念於信号分析中，对信号进行分解。随後理论物理学家A.Grossman对Morlet的这种信号根据一个确定函数的伸缩，平移系{a-1/2Ψ[(x-b)/a]；a,b?R,a≠0}展开的可行性进行了研究，为小波分析的形成开了先河。

1986年，Y.Meyer建构出具有一定衰减性的光滑函数Ψj,k(x)，其二进制伸缩与平移系{Ψj,k(x)=√2jΨ(2jx-k)；j,k?Z}构成L2（R）的规范正交基。1987年，Mallat巧妙的将多分辨分析的思想引入到小波分析中，建构了小波函数的构造及信号按小波转换的分解及重构。1988年Daubechies建构了具有正交性（Orthonormal）及紧支集（CompactlySupported）；及只有在一有限区域中是非零的小波，如此，小波分析的系统理论得到了初步建立。

三、WAVELET影像压缩简介及基础理论介绍

一、WAVELET的压缩概念

WAVELET架在三个主要的基础理论之上，分别是阶层式边码(pyramidcoding)、滤波器组理论(filterbanktheory)、以及次旁带编码(subbandcoding)，可以说wavelettransform统合了此三项技术。小波转换能将各种交织在一起的不同频率组成的信号，分解成不相同频率的信号，因此能有效的应用於编码、解码、检测边缘、压缩数据，及将非线性问题线性化。良好的分析局部的时间区域与频率区域的信号，弥补傅利叶转换中的缺失，也因此小波转换被誉为数学显微镜。

WAVELET并不会保留所有的原始资料，而是选择性的保留了必要的部份，以便经由数学公式推算出其原始资料，可能不是非常完整，但是可以非常接近原始资料。至於影像中什度要保留，什麽要舍弃，端看能量的大小储存（跟波长与频率有关）。以较少的资料代替原来的资料，达到压缩资料的目的，这种经由取舍资料而达到压缩目地的作法，是近代数位影像编码技术的一项突破。即是WAVELET的概念引入编码技术中。

WAVELET转换在数位影像转换技术上算是新秀，然而在太空科技早已行之有年，像探测卫星和哈柏望远镜传输影像回地球，和医学上的光纤影像，早就开始用WAVELET的原理压缩/还原影像资料，而且有压缩率极佳与原影重现的效果。

以往lossless的编码法只着重压缩演算法的表现，将数位化的影像资料一丝不漏的送去压缩，所以还原回来的资料和原始资料分毫无差，但是此种压缩法的压缩率不佳。将数位化的影像资料转换成利於编码的资料型态，控制解码後影像的品质，选择适当的编码法，而且还在撷取图形资料时，先帮资料「减肥」。如此才是WAVELET编码法主要的观念。

二、影像压缩过程

原始图形资料→色彩模式转换→DCT转换→量化器→编码器→编码结束

三、编码的基本要素有三点

（一）一种压缩/还原的转换可表现在影像上的。

（二）其转换的系数是可以量化的。

（三）其量化的系数是可以用函数编码的。

四、现有WAVELET影像压缩工具主要的部份

（一）WaveletTransform（WAVELET转换）：将图形均衡的分割成任何大小，最少压缩二分之一。

（二）Filters（滤镜）：这部份包含WaveletTransform，和一些着名的压缩方法。

（三）Quantizers（量化器）：包含两种格式的量化，一种是平均量化，一种是内插量化，对编码的架构有一定的影响。

（四）EntropyCoding（熵编码器）：有两种格式，一种是使其减少，一种为内插。

（五）ArithmeticCoder（数学公式）：这是建立在AlistairMoffat''''slineartimecodinghistogram的基础上。

（六）BitAllocation（资料分布）：这个过程是用整除法有效率的分配任何一种量化。

肆、WAVELET影像压缩未来的发展趋势

一、在其结构上加强完备性。

二、修改程式，使其可以处理不同模式比率的影像。

三、支援更多的色彩。可以处理RGB的色彩，像是YIQ、HUV的色彩定义都可以分别的处理。

四、加强运算的能力，使其可支援更多的影像格式。

五、使用WAVELET转换藉由消除高频率资料增加速率。

六、增加多种的WAVELET。如：离散、零元树等。

七、修改其数学编码器，使资料能在数学公式和电脑的位元之间转换。

八、增加8X8格的DCT模式，使其能做JPEG的压缩。

九、增加8X8格的DCT模式，使其能重叠。

十、增加trelliscoding。

十一、增加零元树。

现今已有由中研院委托国内学术单位研究，也有不少的研究所的硕士。国外更是如火如荼的展开研究。相信实际应用於实务上的日子指日可待。

伍、影像压缩研究的方向

1.输入装置如何捕捉真实的影像而将其数位化。

2.如何将数位化的影像资料转换成利於编码的资料型态。

3.如何控制解码影像的品质。

4.如何选择适当的编码法。

5.人的视觉系统对影像的反应机制。

小波分析，无论是作为数学理论的连续小波变换，还是作为分析工具和方法的离散小波变换，仍有许多可被研究的地方，它是近几年来在工具及方法上的重大突破。小波分析是傅利叶（Fourier）分析的重要发展，他保留了傅氏理论的优点，又能克服其不足之处。

陆、在印刷输出的应用

WAVELET影像压缩格式尚未成熟的情况下，作为印刷输出还嫌太早。但是後续发展潜力无穷，尤其在网路出版方面，其利用价值更高，WAVELET的出现就犹如当时的JPEG出现，在影像的领域中掀起一股旋风，但是WAVELET却有JPEG没有的优点，JPEG乃是失真压缩，且解码後复原程度有限，能在网路应用，乃是由於电脑的解析度并不需要太高，就可辨识其图形。而印刷所需的解析度却需一定的程度。WAVELET虽然也是失真压缩，但是解码後却可以还原资料到几乎完整还原，如此的压缩才有存在的价值。

有一点必须要提出的就是，并不是只要资料还原就可以用在印刷上，还需要有解读其档案的RIP，才能用於数位印刷上。等到WAVELET的应用成熟，再发展其适用的RIP，又是一段时间以後的事了。

在网路出版上已经有浏览器可以外挂读取WAVELET档案的软体了，不过还是测试版，可是以後会在网路上大量使用，应该是未来的趋势。对於网路出版应该是一阵不小的冲击。

图像压缩的好处是在於资料传输快速，减少网路的使用费用，增加企业的利润，由於传版的时间减少，也使印刷品在当地印刷的可能性增高，减少运费，减少开支，提高时效性，创造新的商机。

柒、结论

WAVELET的理论并不是相当完备，但是据现有的研究报告显现，到普及应用的阶段，还有一段距离。但小波分析在信号处理、影像处理、量子物理及非线性科学领域上，均有其应用价值。国内已有正式论文研究此一压缩模式。但有许多名词尚未有正式的翻译，各自有各自的翻译，故研究起来倍感辛苦。但相信不久即会有正式的定名出现。这也显示国内的研究速度，远落在外国的後面，国外已成立不少相关的网站，国内仅有少数的相关论文。如此一来国内要使这种压缩模式普及还有的等。正式使用於印刷业更是要相当时间。不过对於网路出版仍是有相当大的契机，国内仍是可以朝这一方面发展的。站在一个使用其成果的角度，印刷业界也许并不需要去了解其高深的数理理论。但是在运用上，为了要使用方便，和预估其发展趋势，影像压缩的基本概念却不能没有。本篇文章单纯的介绍其中的一种影像压缩模式，目的在为了使後进者有一参考的依据，也许在不久的将来此一模式会成为主流，到时才不会手足无措。

参考文献：

1.GeoffDavis，1997，WaveletImageCompressionConstructionKit，。

2.张维谷.小宇宙工作室，初版1994，影像档宝典.WINDOWS实作（上），峰资讯股份有限公司。

3.张维谷.小宇宙工作室，初版1994，影像档宝典.WINDOWS实作（下），峰资讯股份有限公司。

4.施威铭研究室，1994，PC影像处理技术（二）图档压缩续篇，旗标出版有限公司。

5.卢永成，民八十七年，使用小波转换及其在影像与视讯编码之应用，私立中原大学电机工程学系硕士学位论文。