>

【摘 要】 当天体运行轨道接近圆形轨道时, 动态引力能产生成暗物质、暗能量的效应, 当天体轨道偏心率很大时, 动态引力能使天体运动变成非对称运动.

【关键词】 静态引力 动态引力 引力径向分量Fr 引力切向分量Ft

在新世纪之初，美国国家研究委员会发布研究报告，列出了在新世纪需要解答的11个与宇宙有关的难题，并同时建议美国政府的研究机构加强协调，集中资源为这些难题寻找答案.这份题为《建立夸克与宇宙的联系：新世纪11大科学问题》的报告，是由19位权威物理学家和天文学家联合执笔.科学家们在报告中认为，暗物质和暗能量应该是未来几十年天文学研究的重中之重.“什么是暗物质”和“暗能量的性质是什么”，在报告所列出的11个大问题中分列为第一位和第二位。

李政道教授说:暗物质的存在有什么根据呢？现在我重点讲一下。我们随便看一个星系，它的直径大约为20千秒差距（Kiloparsec）。在星系的周边，随便哪个星，哪个灰尘或者气体云，都各以某一速度运动，离心力是速度的平方除以那一物体离中心的距离r，这个离心力应跟引力相平衡，引力是牛顿常数跟星云里的质量相乘，除以r的平方(即公式,等式左边是重力加速度,右边是圆周运动的向心加速度,李政道教授在这里说的离心力,是因为物体在作圆周运动时,向心力与离心力的大小是相等的.——引者).所以如果你已知某个星体离星云中心的距离r，我们测量这个星体的速度V,就可以算出在这个星云里面有多少物质存在。以星系NGC3192为例，它的发光区域长约15千秒差距，但是到距离中心30千伯色处，星的速度还在增加，这表示除了看得见的物质外还有绝大多数是看不见的物质。看得见是什么意思呢？除了眼睛看得见，也包括用电磁波、红外光可以测量。看不见的暗物质不放可见光、红外光或电磁波，但它也有万有引力。由于暗物质的存在，远离星系中心的物质的速度不随距离的增大而减少。这种现象不是个别的，对所有测量过的967个星系，所有测量结果都是这样的，没有一个例外。就是说所有的星系里面绝大多数的物质都是暗物质.(引自 李政道.《物理学的挑战》** )

为什么远离星系中心的物质的速度不随距离的增大而减少呢? 是动态引力在起作用.而牛顿引力是静态引力, 因为牛顿引力的大小只与两物体之间的距离r有关, 而与物体的运动速度v无关, 所以说牛顿引力是静态引力.动态引力的大小不但与两物体之间的距离r有关,而且与物体的运动速度v有关.

        

为简便计, 我们假设天体运行轨道为圆形,按牛顿引力定律, 这种圆形轨道是永远不变的. 但是按动态引力, 这种圆形轨道会发生变化: 在天文学上有一种现象称为光行差现象, 什么是光行差现象呢? 如图a所示,A点是地球, 如果地球静止不动, 则地球看到的太阳在S点, 地球以速度v在运行, 则地球看到的太阳在N点, NS对A点的张角为φ, 在天文学上称φ= arctg (v / c ) = 20 . 496角秒为光行差常数. 光行差现象是由于光速c和地球运行速度v所造成的, 在此，我们定义φ为光行差角, 称N点为动态视点, 称S点为静态真点. 如果引力以一定的速度u在空间传播，则也应该有引力行差角a=ar ctg (v / u ) 存在, 至于a的值是多少?它应该是一个待定常数. 按牛顿引力定律,引力行差角 a= 0, 太阳的视位置N与真位置S重合,而按动态引力, 则有a＞0, 太阳的引力视位置N与真位置S不重合, 我们称N为动态引力的太阳位置, S为静态引力的太阳位置. 这就是动态引力与牛顿引力的差别.假设天体轨道为圆形的轨道, 中心恒星S处在圆心O处, 即S与O重合. 在圆形轨道上运行的天体A所受到的引力如果是牛顿引力F(A S)它的大小正好是圆周运动所需要的向心力的大小, 所以按牛顿引力定律, 这种圆形轨道是永远不变的. 但是按动态引力,由于a＞0, 所以动态引力的传播方向就不再是A S, 而是AN (如图a ---动态引力的作图方法是: 以矢量v、u为两邻边作长方形, 若轨道为椭圆, 则矢量v、u构成平行四边形,作SN平行矢量v, 则N是SN与对角线AN的交点). S NAN与S   A的夹角就是引力行差角a, 我们称F(A N) 为动态引力.A S是圆形轨道的半径, AN与AS构成一个直角三角形, 其中一个锐角就是引力行差角a，即是

a＝ar ct g ( NS /   SA) ＝ arctg (v / u) ,

AN为斜边, 所以斜边 ＞A S, 按牛顿引力定律: 引力的大小与距离的平方成反比, 于是有

所以 F(A N) ＜ F(A S),

即是在天体作圆周运动时, 动态引力F(AN) 小于牛顿引力F(AS). 而且 F(AN) 不是指向圆心, 我们可以把动态引力F(AN) 分解成两个分力,一个分力Fr是指向圆心的，称为径向分力Fr . 另一个分力Ft与轨道相切, 称为切向分力Ft. 即是

Fr = F(AN) cosα                        (1)

Ft = F(AN) sinα                        (2)

这两个分力同时作用于作圆周运动的天体A上，天体轨道会不断地发生变化. 但是按牛顿引力定律, 天体轨道是固定不变的, 在此, 我们仍尊崇传统观念,假设天体轨道是固定不变的,当然这需要有一种约束力来维护轨道的固定不变(如图b), 我们假设这种约束力存在, 再在动态引力的作用下, 看看暗物质和暗能量是怎样生成的: 切向分力Ft使圆周运动不断加速，就象一个环形加速器一样. 由于切向分力Ft总是与轨道相切, 所以按公式有

V=V₀+aT                   (3)

(3)式中的a是切向分力Ft产生的切向加速度, 它能够使天体的运行速度V不断增大. 这就要求中心恒星的质量不断变大才能保持轨道是不变的圆形, 然而中心恒星的质量是不可能变大的,于是只好用暗物质的质量来搪塞, 不如称它为动态引力的暗物质效应. 并且随着时间T的增长,V会越来越大, 暗物质的质量也会越来越多, 所以星系的年令越老, 其中的暗物质也越多, 即动态引力的暗物质效应越大. 这还不够, 还要引入暗能量, 把(3) 式代入动能公式:

(4)式表明动能E_k随时间T在不断增大, 对于已经形成了100多亿年的老年星系, E_k就非常大了, 试将100亿年的时间化为秒, 100亿年＝3.1536×10¹⁷秒,再代入到(4)式中去, 能量E_k就会大得惊人. 这时假设约束力解除了, 巨大的动能E k就会使轨道迅猛扩张, 当然, 约束力是不存在的, 动能随时都在变为势能, 这就是宇宙作加速膨胀的能量之源.切向分力Ft能使天体的运行速度V变大, 速度V变大了又能使引力行差角α变大,引力行差角α变大了又能使Ft变大, 这种循环反应使得系统能量猛增. 这只能是走圆形轨道的一些老年天体所组成的老年星系的动态引力表现, 这些老年星系在宇宙空间里只不过是一些具有暗能量的点, 科学家们以为是暗能量产生的排斥力控制了宇宙, 这种看法是错误的.如果是排斥力控制了宇宙, 则不可能有新星系仍在生成, 因为在新星系形成之初, 要有巨大的吸引力才能使新星系完成收缩、聚结的过成, 不然, 巨大的排斥力就会使得新星系无法形成. 然而, 新星系的形成一直都非常活跃, 这就说明了并非真的是排斥力控制了我们的宇宙.

为什么太阳系的各大行星的运动都没有受到动态引力的影响呢？其实这种影响是存在的.只是由于行星的公转速度V很小，只有几十km/秒, 所以动态引力与静态引力的差别甚微.而恒星绕星系中心公转时, 它的运行速度V可达到几百km/秒, 这时,两种引力的差别就非常显著.在20世纪60年代，美国海军天文台的范弗兰德恩用了19年的时间精心观测发现，引力常数G每年减小约10^-10，即是发现了月球轨道半径每年增大4cm, 地球轨道半径每年增大15m，以及许多双星的轨道都在变宽等等, 范弗兰德恩以为这是引力常数G在不断变小之故.[1] 其实这正是切向分力Ft在起作用, 而不是G在不断变小. 这正好说明了动态引力的作用是普遍存在的.

在此, 我们引用北大BBS版上非线性物理先生的一段话: 业余物理学家们如果能对物理学发展有所贡献的话，突破口一定在引力理论！因为引力相互作用在物理学界的研究课题当中，几乎是一个独立的世外桃源。广义相对论和量子物理学在这个问题上，还没有找到共同语言！直接证明引力作用在作用尺度上的量变、质变规律，现已取得令世人瞩目的成果。以色列雷霍夫特市魏兹曼研究所理论物理学教授Mordehai Milgrom创立的MOND（修正牛顿动力学）理论，已经基本经受住了观测数据的考验。但到目前为止，这一理论只是作为一种实用工具被广泛接受，因为它还没有一个雄厚的理论基础。研究过MOND理论的人，一定知道其中有个加速度常量a₀，这是一个相当于普朗克常数性质的普适量，只是还没有人知道它的物理学意义是什么？这里的a₀, 就是(3)式和(4)式中的加速度a, a的物理意义就非常明显了.再则MOND理论引入的a₀ 是没有变化的, 它只能解释轨道扩张、宇宙加速膨胀等等, 但是它没有与时间结合起来, 于是它不能解释为什么宇宙的加速膨胀开始于70亿年前, 再往前推则是减速膨胀. 而(4)式却能说明能量是随着时间的变大而变大的. 英国《焦点》杂志[2] 有这样一段: 大约在70亿年前, 重力失去了对宇宙的控制, 控制权落入了神秘的暗能量之手, 问题是无人知道这是出于什么原因, 也不知道它是如何发生的. 除了知道它的存在之外, 实际上对暗能量的了解几乎为零; 这是所有科学之谜中最大的谜. 动态引力就是这是这最大的谜的解.

以上是动态引力在圆形轨道上的情况, 它与引力常数G不断减小理论, MOND理论(引入普适常数a₀) 是大致相同的, 都能解释轨道扩张、宇宙膨胀. 但是后者都与轨道收缩的天文现象相矛盾, 只有动态引力才能对轨道收缩的天文现象做出解释. 这就是动态引力在偏心率很大的椭圆轨道上的运动情况:

1, 恩克彗星, 轨道偏e = 0.85, 它的轨道一直在收缩, 它的公转周期在不断缩短, 缩短的平均值约为2小时.[3]

2, 哈雷彗星e = 0.96, 它的周期缩短值更大, 1835年, 哈雷彗星回归近日点时比计算值推迟了三天，1910年只推迟了两天半,[4] 后一个周期较前一个周期缩短了半天即12小时,是恩克彗星周期缩短值的6倍. 哈雷彗星为什么总是迟到也是一个不解之谜.

3, 先驱者10号宇宙飞船沿抛物线轨道飞离太阳系, 在三十多年的飞行过程中, 它的轨道缩短了40万km, 太阳对它的吸引力似乎变大了许多.[5]

4, 先驱者11号的飞行方向与先驱者10号的飞行方向正好相反, 也出现了轨道收缩.

这些情况相当于太阳的引力变大了, 也相当于引力常数G在不断变大, 正好与G不断变小理论相矛盾, 也正好与MOND理论相矛盾. 也使得牛顿引力理论、爱因斯坦引力理论都面临绝境. 而这一切都是动态引力的必然结果.

当天体运行在椭圆轨道的短轴的两个端点处,如图c的A、B两点处,这时天体的运动方向正好相反(如图c所示), 则太阳的动态引力位置也正好处在相反的位置, 如图c, N点是天体在A点处的动态引力的太阳位置,H点是天体在B点处的动态引力的太阳位置, N、H两点处在太阳的真位置S的东、西两侧, 即相反的位置. 天体在A点处的运动是离开太阳, 这时的动态引力F(AN) 大于牛顿引力F(AS), 天体的运行速度小于牛顿值. 先驱者10号、11号的运动都是逃离太阳, 所以先驱者10号的轨道在三十多年的飞行过程中较牛顿值缩短了40万km, 先驱者11号也有例似的收缩. 而当天体运行到B点处, 动态引力的太阳位置在H点, 动态引力F(BH) 小于牛顿引力F(BS), 所以天体的运行速度也是小牛顿值, 所以哈雷彗星总是迟到. 恩克彗星的周期为什么不断缩短? 当彗星在A点时, 由于动态引力大于牛顿值, 这个较大的动态引力能使远日距Q(远日点到太阳的距离) 不断变短,[6] 即是轨道的长轴在不断变短, 所以恩克彗星的周期在不断缩短. 而天体在A点时, 动态引力的太阳位置远在H点, 它能使轨道的近日距q作微小的增长(远小于Q的变化). Q不断变短,q不断变长, 这使得轨道偏心率e不断变小, 轨道向圆形无限逼近. 这就解释了为什么“有些彗星的偏心率会发生很小而确实存在的变化, 轨道变得更接近圆形, 这种随时间的变化虽然不是恒定的, 但是变化的方向总是使得轨道变得更小些、更圆些.”[7] 当轨道接近圆形时, 动态引力的大小变化就逼近于零, 轨道才进入扩张阶段.

在图c中的A、B两点, 是椭圆轨道上的对称点, 天体在这两点处受到的牛顿引力的大小是相等的、对称的, 这就是牛顿理论开创了三百多年的对称理论, 自到现在, 科学家们仍被困在对称理论的牢笼之中,20世纪的科学革命, 都没有挣脱对称理论的束缚, 牛顿方程，爱因斯坦方程, 洛伦兹方程, 麦克斯韦方程等等, 他们描述的世界都是对称的、可逆的,这与时间不可逆的基本常识相矛盾, 与许多实验的不对称结果相矛盾, 如P不守恒不对称、CP不守恒不对称等实验都与对称理论相矛盾. 这些矛盾迫使我们来建立非对称理, 动态引力的非对称运动就是建立非对称理论的最佳途径: 天体在图c的A、B两点处受到的动态引力的大小是不相等的, 在A点处, 天体受到的动态引力F(AN) 大于牛顿引力F(AS), 而在B点处的动态引力F(BH) 小于牛顿值, 即天体在A、B两对称点处受到的动态引力的大小是不相等的、不对称的. 这就构成了非对称运动, 构成了系统能量的涨落: 在过近日点之后, 较大的动态引力使得天体轨道曲率不断变大, 周期不断变短；而在过近日点之前, 较小的动态引力使得天体轨道曲率不断变小, 周期不断变长. 轨道偏心率越大, 轨道的这种变化就越显著. 笔者就是根据这道理于 1996年6月，预报了海尔-波普彗星的轨道变化.当时距离该彗星过近日点的时间（1997年4月1日）还有将近一年的时间,在这段时间内，彗星的能量会不断上涨，轨道会不断扩大，按轨道计算出来的周期会不断变长；过了近日点之后，能量急剧下落，周期猛然缩短.预报材料现保存在江苏省天文学会.后来的天文观测证实了预报是正确的：该彗星被发现时，估算它的周期是2千多年，随后估算的是3千年左右，3千多年，4210年.这就是它的能量在不断上涨.美国《天空与望远镜》杂志在1997年7月一期的第53-55页引用了D.K.Yeomans的研究: “海尔-波普彗星的周期是4210年，但是下一次出现只要再过2380年就行了.”这就是非对称运动,所以当e很大时，在近日点前后会出现大幅度的能量涨落.这就形成了两个大小不同的周期.这两个周期的比值与偏心率e的大小有关。

海尔-波普彗星的两个周期的比值与e值分别是:

4210÷2380=1.7689 e=0.996489

百武彗星的两个周期的比值与e分别是：

60000÷15000=4 e=0.999846

1680年大彗星的两个周期的比值与e分别是：

8814÷575=15.3287 e=0.999984

系统能量一涨一落, 再涨再落, 这就是能量在波动, 非对称运动过程就是一个波动过程. 笔者建立了动态引力的天体运动轨道新方程, 只要借助能量算符和动量算符, 由新方程可推导出薛定鄂波动方程(发表在《科技进步与对策》1998年第4期上), 微观世界与宏观世界就有了统一的描述方式, 动态引力将结束微观世界与宏观世界相对立的历史.

动态引力也能对水星近日点的反常进动、光线弯曲等作出解释, 不同的是, 按动态引力, 过日面的光程不是双曲线, 而是在过近日点之前较直, 过了近日点之后更弯曲的非对称曲线. 而对称理论(当然包括爱因斯坦理论) 给出的都是对称曲线, 没有能量涨落, 对称不会破缺, 这就与诸多不对称的实验相矛盾,使科学家们都陷于矛盾之中. 如李政道教授说:我先讲一下“对称”与“不对称”。为什么我们相信对称，而我们生活的世界充满了不对称，这个矛盾怎样理解？有一个理解方法，就是最多的非对称的可能性是与完全的对称一样的，就是完全的对称会产生最多的非对称。这个提法，看来好像矛盾. (引自《物理学的挑战》) 事实上也是矛盾, 就是这矛盾维护了对称理论的统治地位.李政道教授在青年时代与场振宁教授一起提出宇称不守恒定律, 为攻破对称理论的堡垒打响了第一炮, 可惜到了晚年, 他却在千方百计地维护对称理论, 这也是当代科学家们的普遍做法,因为对称理论约束了我们三百多年了, 大家都是以对称理论的思维模式在看待自然界, 科学家们都在维护对称理论,这可说是现代科学的悲剧；晚年的牛顿要去证明上帝的存在, 那是历史上的科学悲剧. 既然诸多不对称实验否定了对称理论, 为什么不敢放弃对称理论呢？为什么还要千方百计地维护它呢? 由此可见对称理论的传统观念对科学家们约束之极. 现在是摧毁对称理论(当然包括爱因斯坦理论) 的时代了, 是建立符合诸多不对称实验的非对称理论的时代了! 让我们以西安大会为契机, 共同进入非对称理论物理的新时代!

[参考文献]

[1]《国外科技动态》1975年 第 6 期 64

[2] 英国《焦点》月刊 2003年9月号 暗能量颠覆爱因斯坦和霍金的理论 《参考消息》2003年8月29日

[3] (美国) 科学技术百科全书 第6卷天文分册 北京 科学出版社 1981 77

[4] 徐登里. 彗星漫谈. 北京 科学出版社 1975 62－63

[5] 许 梅 “先驱者” 行星探测器飞行轨迹异常. 《天文爱好者》杂志. 2003. 第 1期. 8

[6] (美国) 科学技术百科全书 第6卷天文分册 北京 科学出版社 1981 15

[7] 仝[5]

有些乱码无法修改,请到丁一宁网站下载原文

点击下载,请去丁一宁网站