1　　引力的内因性

物质之间的场相互作用力是组成物质的微观衰变基元衰变辐射形成的，物质在场中产生的引力的平衡是分别建立在物质内部最小衰变基元之上的。万有引力是物质最小衰变基元衰变辐射所产生的微观推动力的宏观表现。引力由物质本身的衰变辐射产生，它不是另的物质施加的外力。这便是引力的内因性。

引力的内因性实际上否定了传统概念下存在于物质之间的万有引力。但由于历史的原因，万有引力的概念仍将继续沿用，但它已经失去了原有的物理意义。物质之间的所有场相互作用力都具有内因性。传统概念下存在于物质之间的引力和斥力都是不存在的。

我们知道，万有引力是牛顿1666年将伽利略力学概念推广到天体运动中而引入的，他在开普勒行星定律的基础上假设地球和月亮之间、太阳和行星之间存在某种吸引力而创立了万有引力定律。他进一步假设宇宙万物之间都存在这种超距引力的作用，故称“万有引力”。1916，爱因斯坦从万有引力和惯性力的局域等效性出发建立了广义相对论。这种新的引力理论认为惯性力也是引力的一种表现，它们都是由时空弯曲引起的，这使万有引力又蒙上了一层更神秘的面纱，以致于一般人更无法看清万有引力的真实面目。但是，物质之间的万有引力本质是什么，它是否真的存在这两大问题，爱因斯坦和牛顿都没有明确的回答。牛顿在《自然哲学中的数学原理》说：“对于我们来说，能知道引力的确实存在着，并按我们所解释的规律起作用，能有效地说明天体和海洋的—切运动即已足够了。”牛顿的这一物理学观念和方法是不可取的。

根据万有引力定律，太阳和地球之间的万有引力约为 牛顿，相当于地球与太阳之间每平方米承受一百万牛顿的压强。这么强的压力可以将地球与太阳之间的所有东西都挤得粉碎。可是，不管是地球上的物理实验还是人类的感觉都没有发现这种如此强大的引力的存在。于是，万有引力被认为是一种可以跨越时空条件和物质条件而作用在别的物质上的神秘的魔力。为了自圆其说，人们不得不引入“场”的概念，认为太阳通过“引力场”对地球产生力的作用，而“引力场”则是一种不可捉摸的特殊的物质形态。一时间，“场”的概念也变得十分时髦起来，什么“加速场”、“生态场”、“意念场”应有尽有，一切不可解释的自然现象都归结为神秘的“场”的作用。这种神秘的“场”被唯心主者大力鼓吹和利用，成了神学和灵学的科学依据。但实际上，“场”与热力学发展史上引入的“麦克斯韦妖”没有什么两样。多少年来，物理学家们为了寻找这种“引力妖”浪费了相当多的时间和精力。

场的内因性完全否定了包括万有引力场在内的所有“力场”的存在。它表明，苹果之所以落在地面上，并不是地球对它有引力，而是因为苹果自身的物质保持其衰变－逆衰变动态平衡而在地球的衰变场中定向地吸收了其逆衰变过程需要的质磁波子。吸收方向就是苹果与地球的连线方向。这种定向吸收使苹果物质衰变辐射的动量平衡被打破，从而在地心方向上产生了一个反向的加速度，表现出了向下的重力。同理，地球之所以绕太阳运动是因为地球物质保持其衰变动态平衡而在太阳的衰变辐射场中吸收了其逆变过程所需要的质磁波子。地球物质吸收质磁波子后，地球物质的衰变动平衡被打破，从而在吸收方向上产生了一个反向加速度，在日地连线上表现出了“引力”的作用。显然，这种力并不是太阳施加给地球的。这种力的平衡是分别建立在组成地球物质的最小衰变基元之上的。它不仅与太阳没有直接的联系，与地球上其它任何物质也没有必然的联系。这正是地球上任何实验和感觉都没有发现这种强大的相互作用力的原因。但是，海水的潮汐运动现象却形象地展示了万有引力的这种内因性：海水中最小衰变基元的微观运动构成了海水的宏观潮汐运动。

2　　引力的不等性

从引力基本方程（1.1.4）可以很直观地看出，物质之间的场相互作用力不仅取决于物质吸收质磁波子的质量，还取决于质磁波子的辐射速度即光速C。C是一个变量，在宇观系统中，它与系统总质量M和系统空间标度R或系统时t有下列关系：

      　  （5-1）

在天体系统中，质磁波子的辐射速度还要加上局部天体系统超光速参量

（5-2）

这里M则是天体系统的中心质量，r是参考点到该系统中心的距离。

Z为质磁吸收常数，其值为

在宇观系统内部，由于光速只与系统的总质量和系统的空间标度或系统时有关，与系统物质的分布以及空间位置无关。在宇观系统中如果不考虑局部物质分布的不均匀性的影响，系统光速处处相等。但是，天体系统是宇观系统物质分布不均匀的密度起伏最大的区域，在天体系统中，光速的值与天体系统的物质分布状态有关。其中天体的超光速参量与参考点到系统中心的距离有和系统的中心质量有关。

在天体系统中，场基本方程为

       （5-3）

在一定的宇观系统状态下，C的值是一定的。天体物质所受到的引力与Cg成正比，Cg值越大，物质所受的引力作用越强。在天体系统内部，由于两物质所处空间的Cg的值不同，两物质之间的引力往往是不相等的。这就是引力的不等性。

引力的不等性的结果主要表现为，处于天体系统中心区域的物质受到向外的引力大干天体系统外部区域的物质受到的向内的引力。也就是说，牛顿第三定律在天体系统的万有引力相互作用中是不成立的，因为天体之间的引力不是作用力和反作用力的关系。

3    引力的偏离性

引力在水平方向上的偏移。从动态引力方程（5.14.13）式分析，运动物质之间的引力的方向并不经过对方物质的质心。

由于质磁辐射的不变性，（5.14.13）式中的（u- C）表示引力相互作用方向的改变。物质运动对引力大小的影响只能表现在物质吸收的质磁波子的质量的改变之上。从这一角度考虑，（5.14.13）式应该准确地表示为

     （6.1）

（u- C）表示引力作用方向，（u- C）dm/ C.dt表示物质运动引起吸收的质磁波子的质量发生改变。

C的方向从场源中心向外，引力的方向是合矢（u- C）的方向，它总是在物质的相对运动方向上偏离场源物质的质心（图6.1）

图6.1 星系引力在星系盘平面上偏离星系中心。

引力的偏离角为

　　　（6.2）

为u和C的夹角。

对于两物质组成的系统，两物质的相对方向刚好是相反的。两物质所受的引力，并不作用在同一条直线上，这就是引力的偏性。引力的偏离性使两物质组成的系统有一个转动的引力旋矩。这一旋矩使两物质组成的系统相绕运动速度越来越快，周期超来越短。这种引力矩在双星系统中将有十分明显的表现，它使双星的轨道出现离心效应。

引力在垂直方向上的偏移。由于万有磁力的作用，天体所受的引力还在星系自转轴的方向上偏离星系中心。万有磁力使恒星能够在偏离星系盘平面的上下对称的区域环绕一个虚拟的力心运动，恒星在运动过程中受到一个指向星系盘方向的垂直的引力分量的作用。这使得星系运动表现出旋涡结构，这种星系旋涡与地球上水中的旋涡的形成机制完全相同，但星系旋涡是对称的，因为星系盘上下区域的恒星所受到的引力的垂直分量是对称的(见图6.1)，它们都指向星系盘方向。这样，星系旋涡的形成机制就真正的找到了。

图6.2 星系引力在星系自转轴方向上偏离星系中心

银河系的旋臂是荷兰的奥尔特（J.H.Ort）于1938年首次发现的。后来证实旋臂结构是旋涡星系特有的结构。为了解释星系旋臂的形成问题，瑞典的林德布拉德于1942年提出密度波假说，认为旋臂结构是盘状星系中刻度分布的波动图样，旋臂是密度极大的波峰区域.美籍华人林家翘和徐遐生于1964年完成了密度波理论。他们认为，在偏平而旋转的星系中心平面内，引力势有一螺旋的扰动成分，形成了引力势较小的波谷。当气体和恒星进入波谷后速度增大，导致了物质的松散。但是，密度波理论无法克服缠卷困难和维持困难等问题，也无法解释线性恒星密度波与非线性气体激波之间的自治性问题。

系统场论则比较圆满地解释了星系旋臂的形成和维持问题，找到了星系旋臂形成和维持的动力学机制。现在分析星系旋臂形成的动力学原因如下

首先，由于万有磁力的作用，星系中的恒星可能在远离星系平面的上下区域运动，这时，恒星受到一个垂直于运动轨道平面的指向星系盘平面的引力分量的作用，这是形成旋涡运动的主要原因，这与水受向下的引力（压力）作用时运动形成的旋涡完全一样（参考图6.2）。

现在再讨论星系的旋臂是如何形成的。引力的偏离性还使星系产生一个旋转力矩，旋矩的大小为

由于旋矩的存在，星系的角动量并不守恒。旋矩使星系产生旋涡运动。根据动量矩定理有

是天体运动速度u与场辐射速度C方向的夹角，旋矩随 的变化而变化。在椭圆轨道中， 的值在π/2左右呈周期性变化。分析可发现（图6.2），在每一椭圆周期中， 的值有4次出现π/2，这时，星系的旋矩和星系动量矩取得极大值。其中有两次极大值出现在椭圆长轴与轨道的交点上，另两次则出现在近日点附近，呈左右对称状态（图7.2）。在两个极大值之间 都有一个极小值。

图7.1 星系中恒星所受旋矩的周期变化

在旋矩取得极大值的区域，星系物质旋转运动变快，使物质变得松散。在旋矩取得极小值的区域，星系物质的旋转运动速度变慢，造成了物质的聚集。星系物质的分布出现波动图样（图2）。物质密集的区域就是星系旋臂的所在（图中加横线的位置）。分析还发现，星系的旋臂一般有四条，其中两条近日臂位于近日点方向，相隔很近，难以区分，两条远日臂位于远日点方向，相隔较远，比较容易区别。这样，近日臂容易被远日臂掩盖。这称为星系旋臂的“两强两弱”现象。（见图7.1;7.2和7.3）

图6.3 The Heart of the Whirlpool Galaxy, M51　    图6.4　Barred Galaxy NGC 1365

由于万有磁力普遍存在于宇宙系统和星系系统中，万有磁力维持的圆周运动使星系普遍存在环状结构。环星系是最典型的例子。即使是中心区域密度很高的旋涡星系，在一定的区域依然会存在环状结构。在我们的银河系离中心12000－20000光年的范围就存在一个环状结构带（见图）。它的视速度大约在450千米/秒左右，用万有引力是无法解释的，因而常常被误以为是暗物质存在的依据。Sombrero星系也是一个具有典型星环的星系。它们都是靠万有磁力维持的。

银河系外环的俯视图　　                  Sombrero星系环侧视图

星系环的普遍存在表明万有磁力的真实存在，暗物质在星系中没有存在的必然。星系物质的短缺问题是人们没有发现万有磁力和万有库仑力的存在。

星系环有两种不同的类型，一种是一般物质组成的中性物质环，一种是由等离子体或其它带电粒子组成的带电物质环。在万有引力可以忽略的区域，中性物质环按(3.2)的规律分布，即：

带电物质环按下式分布：

不管是哪种类型的星系，环半径与速度的关系都是线性的正比关系。在速度相同的情况下，中性物质环与带电物质环的半径之比为

它们的比值刚好是粒子自旋电荷与它的当量电荷之比，以质子云组成的星系环为例，中性物质环的半径大约是质子环半径的 倍。所以，小范围内的星系环大多数是带电物质环，如木星、土星的光环就是星体自转磁场的等离子体环，银河系近距离的星系环可能也是等离子体环。大范围上的环星系的环则是中性物质环。带电物质环在星系形成过程中起着重要作用，因为星系中正负粒子的运动方向是相反的，而且它们之间存在库仑引力，这使得带电物质环中的正负粒子相遇组成中性原子时，它们的速度降低而向星系中心区域下落而成为星系核心，星系核的不断增大使万引力在星系中的地柆逐渐增强，最后形成旋涡星系。

星系在其一程度上象电荷一样相互作用。自转星系之间表现出万有库仑力作用。如果星系的旋转速度达到光速的话，星系之间的库仑力就可以用库仑定律计算。但是，由于星系的旋转速度远低于光速，星系之间的系统库仑力并不明显。对万有库仑力的研究是天体物理学重要的新课题。

从下图可以清楚地看到星系在相互吸引的过程中，相互作用的两个星系的旋转方向总是相反的，在宇宙中同一位置将找不到两个自旋方向相同的星系。这是星系的泡利不相容原理。