一、我发现创立的“新的行星运动理论”需要用该数学难题来描述行星环绕太阳的运动。
目前世界各地的理论界﹑科普书刊﹑大学和高中的普通物理学教科书都是利用﹑“牛顿万有引力定律”和“开普勒行星运动三大定律”,来向社会大众们讲解说明行星是如何环绕着太阳运动的。然而,我从“太阳系质心”的角度入手,通过严谨﹑慎密的逻辑推理和理论分析已经证明:“牛顿万有引力定律”和“开普勒行星运动三大定律”对行星运动规律的解释在理论上是错误的。
对于太阳和行星之间的运动来讲,古希腊天文学家托勒密于公元二世纪,提出了“地心说”运动模型。即用地心做参照系的原点来分析说明行星的运动。一千多年后,波兰天文学家哥白尼修正了“地心说”,提出了“日心说”运动模型。即太阳位于太阳系的中心静止不动,而包括地球在内的行星都是环绕着太阳运动的。很显然,日心说运动模型是用太阳质心做参照系的原点来分析说明行星的运动。
在太阳系中,由于太阳的质量非常大,而其它行星的质量都很小,如果我们把太阳系看成是一个质点系统,那么根据质点系统质心的定义式可以证明:哥白尼的“日心说”运动模型,在理论上只是一个与太阳和行星们环绕太阳系质心实际运动非常近似的运动模型。
然而,对于太阳系之外其它的恒星系来讲,如果恒星系中包括两个太阳,或者恒星系中的太阳质量占恒星系总质量的百分数不是很大时,那么根据质点系统质心的定义式可以证明:哥白尼的“日心说”运动模型,与恒星系中的太阳和行星们环绕恒星系质心实际运动的误差是较大的。此时哥白尼的“日心说”运动模型,在这些恒星系中是否仍然正确呢?这显然是非常令人怀疑的。
为了修正哥白尼“日心说运动模型”的理论缺陷,我通过严密的理论分析研究后,提出了“太阳系质心说”运动模型。即用“太阳系质心”做参照系的原点来分析说明行星和太阳的运动。
我根据向心力公式,曲率半径的定义式,以及“太阳和所有的行星都是环绕着太阳系质心运动的”这一事实。在理论上分析证明了:开普勒行星运动轨道定律是一个错误的定律。即行星环绕太阳运动的轨道不是椭圆曲线。
二、我新理论所遇到的数学难题
我们知道,椭圆曲线有两个焦点,并且椭圆曲线长轴两端点的曲率是相等的。而我的新理论所需要的行星轨道曲线应该是只有一个焦点(该焦点不在曲线的中心位置),并且该轨道曲线长轴两端点的曲率是不相等的。或者说:行星近日点的曲率小,而行星远日点的曲率大。
三、我定义的“蛋圆曲线”概念是否正确、是否科学,请同好们给予指导和帮助。
开普勒的“行星运动轨道定律”认为:行星环绕太阳运动的轨道是椭圆轨道,太阳位于椭圆轨道的一个焦点上。由此根据椭圆曲线的性质可以确定:行星近日点的曲率半径与行星远日点的曲率半径相等。
然而,我从太阳系质心的角度,通过严谨﹑慎密的理论分析已经证明:行星环绕太阳运动的理论轨道不是椭圆轨道。行星近日点的曲率半径,比行星远日点的曲率半径小。行星环绕太阳运动的轨道应该是一个“蛋圆轨道”,该“蛋圆轨道”的曲线类似于鸡蛋壳长轴的剖面曲线。
本人由此把该轨道曲线定义为:“蛋圆曲线”。我猜测该“蛋圆曲线”的数学表达式应该为:
R =[b+(a - b)cosω]/[1+e(cosω*cosω)^n]
上式中的R是行星到太阳系质心的距离,式中的a≥b,而分母中指数 n = 0.5 ,或者 n = 1。式中的e为“蛋圆曲线”上每一点的椭圆曲线的离心率。(该椭圆曲线的焦点是太阳系质心。)
应该指出的是:我仔细地查阅过权威性的《数学手册》,在《数学手册》中没有找到数学家们关于“蛋圆曲线”的定义和论述。我所定义的“蛋圆曲线”在数学上应该具有以下几个性质。
[1]﹑我们知道,椭圆曲线在数学上具有两个焦点。而我所定义“蛋圆曲线”在数学上只具有一个焦点。(太阳系质心位于该焦点上。)
[2]﹑“蛋圆曲线”没有短轴,只有长轴。
[3]﹑“蛋圆曲线”是以长轴为对称轴的曲线。
[4]﹑“蛋圆曲线”长轴两端点的曲率是不相等的。
[5]﹑“蛋圆曲线”长轴两端点的曲率半径等于分别等于两端点到焦点的距离。
[6]﹑“蛋圆曲线”上的每一点都对应着一条椭圆曲线。不对称的“蛋圆曲线点”对应着不同的椭圆曲线。
[7]﹑“蛋圆曲线”上的每一点所对应的椭圆曲线的离心率都是相等的。
[8]﹑“蛋圆曲线”具有一个焦点参数P,该焦点参数P是一个变量,或者说焦点参数P是极角ω的函数。即 P=f(ω)。
上面的论述看法难免有缺点和错误,请同好们给予指导和帮助。
王建华2002年11月01日