如果宇宙中物質(zhì)的分布是極均勻的,按照萬有引力定律,行星的軌道應(yīng)該是圓的,太陽系八大行星的公轉(zhuǎn)軌道就是大大小小的圓。但實際情況顯然不可能是這樣的,八大行星的公轉(zhuǎn)軌道都是橢圓的,太陽處于這些橢圓共同的一個焦點上。八大行星的軌道為什么是橢圓的?
因為行星不僅受到太陽引力,還要受到來自銀河的引力,所以公轉(zhuǎn)軌跡是兩種力形成的雙曲線,而不是一種力形成的正圓。
以地球為例,假如地球的軌道是正圓的,施加銀河引力后:
當(dāng)?shù)厍蜻\行到“冬至”時,受到的太陽引力被銀河引力削弱,相當(dāng)于太陽引力變小,按公式半徑應(yīng)該延長。實際是:相當(dāng)于對于太陽的勢能減少了,動能就要增加,相對宇宙背景(銀河重心)動能增加了,相對太陽的勢能勢必還要減小,最后只有縮短公轉(zhuǎn)半徑來達(dá)成平衡;
當(dāng)?shù)厍蜻\行到“夏至”時,受到的太陽引力疊加銀河引力,相當(dāng)于太陽引力變大,按公式本來半徑應(yīng)該縮短。實際是:相當(dāng)于對于太陽的勢能增加了,動能就要減少,但是相對宇宙背景動能減少了,對于太陽的勢能就要“找補”回來,結(jié)果只有延長公轉(zhuǎn)半徑以達(dá)成平衡。
牛頓定律解釋不了行星的“橢圓軌道”,是因為慣性的本質(zhì)是“保持能量”而不是“保持……運動狀態(tài)”。天體都要盡量保持宇宙背景中的動能和相對主星的勢能,兩者之和不變(能量守恒),可以互相轉(zhuǎn)化(角動量守恒)。兩種力的共同作用形成行星的橢圓軌道,并且具有固定的朝向。只要給每個行星加一個銀河引力的矢量,應(yīng)用牛頓第二定律,行星的公轉(zhuǎn)無非是動能和勢能之間的轉(zhuǎn)換。
代入一個“銀河引力”矢量,可以推測出銀河“重心”的距離和“質(zhì)量”。但是因為太陽處于銀河系其中一條螺臂的中段,所謂的“銀河引力”實際是“引力矢積”,計算出的銀河質(zhì)量遠(yuǎn)不是銀河系真正的質(zhì)量。有人推測銀河系存在大量“暗物質(zhì)”,其實就是明物質(zhì)都是我們現(xiàn)在無法估量的。
太陽系中向內(nèi)躍遷的行星角動量會變大,向外躍遷的行星角動量會變小,因為角動量守恒,達(dá)成了天體的動態(tài)平衡。所以一顆沖向太陽的彗星,通常產(chǎn)生的是“打水漂”現(xiàn)象,學(xué)名也叫“引力彈弓效應(yīng)”。可是到了恒星這個級別,角動量守恒似乎是不成立的。銀河系自轉(zhuǎn)的同時,所有恒星的公轉(zhuǎn)角速度大致是相同的。于是又有人推測 銀河系內(nèi)部包括我們身邊存在很多“暗能量”,如果沒有 這種能量銀河系是難以維持的。
其實銀河引力最大的地方在接近邊緣處,越向中心,銀河引力(矢積)越小,鄰近的恒星間的引力越大。換句話說,在銀河系中萬有引力常量G是一個變量,越向中心G值越大,相鄰的恒星之間實際的引力越大。恒星向外躍遷會“釋放”出動能,向內(nèi)躍遷會“隱藏”一部分動能。恒星的動能(包含勢能)或者動量隨G值(環(huán)境)變化。
現(xiàn)代科學(xué)證明,宇宙在膨脹,而且越遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離我們的速度越快。這樣就產(chǎn)生一個問題:距離我們足夠遠(yuǎn)的星系遠(yuǎn)離我們的速度會達(dá)到甚至超過光速,那么究竟是我們有光一樣的速度,還是對方有光一樣的速度?這個命題恰恰證明物體的動量可以因為環(huán)境變化,“勢能”轉(zhuǎn)化為“動能”的余地大的難以想象。
銀河系的螺臂之間包括銀河系外,距離越遠(yuǎn)銀河引力越小,距離越遠(yuǎn)恒星的G值越大,同等條件的恒星之間的引力越大。因為動量大的恒星會向螺臂遠(yuǎn)端靠攏,動量小的恒星會向螺臂近端靠攏,期間G值逐漸變小,與靠近的恒星群公轉(zhuǎn)角速度趨同從而維持了一定的密度,所以一個 星系恒星群形成的是幾條螺臂,而不是餅狀或其它形狀。顯而易見,不需要“暗物質(zhì)”,不需要“暗能量”,這些問題在通常的“物質(zhì)”層面就可以解釋得清清楚楚。
力能改變物體的運動狀態(tài),物體的運動狀態(tài)也能改變力。
愛因斯坦認(rèn)為 ,使物體運動的慣性力與萬有引力具有等效性。載人運載火箭起飛以后是逐漸加速的,這個過程中宇航員處于承受數(shù)倍重力的超重狀態(tài);到達(dá)預(yù)定軌道關(guān)閉動力以后,運載倉做慣性拋物線運動,倉內(nèi)的宇航員和物品又會出現(xiàn)失重現(xiàn)象……
天體運動的慣性力本身就會改變周圍的引力場。地球公轉(zhuǎn)到春分點和秋分點受到太陽引力的大小是不同的;近日和遠(yuǎn)日過程中距離太陽相同的對稱點,受到的太陽引力的大小并不相同。所以萬有引力公式F=GMm/R2是一個殘缺的公式,多數(shù)情況并不成立。
除了沒有代入運動因素,萬有引力定律的表述沒有錯。在兩者質(zhì)量、距離已經(jīng)確定的條件下,G決定了引力的大小。其實當(dāng)年G只是一個設(shè)想,G的大小牛頓自己都不知道。即使幾百多年以后,人們測算的G值仍不統(tǒng)一,因為G值本來就是變量。人類的文明進(jìn)步,在于科學(xué)知識的傳承。牛頓為近代物理學(xué)推開一扇門,今天的發(fā)現(xiàn),僅僅是因為我們比牛頓多了100年”見識“。理論探索說不定也能帶來驚喜,起碼我覺得自己的工作比糜費巨大探測引力波或者尋找暗物質(zhì)更有意義。
常用的萬有引力常量G只能有條件適用于太陽系,就象重力常量g只適用于地球表面一樣。G值本來就是在太陽系驗算出來的,它的單位是老牛當(dāng)年為了攤平公式強加上去的。萬有引力定律忽略了天體運動對引力的改變,如果代入相對速度V,萬有引力常量G和 重力加速度g的大小成反比,本質(zhì)上仍跟重力強度有關(guān)。
行星的軌跡是根據(jù)橢圓軌道推算出來的,并不是萬有引力公式計算的。用固定的G值推算行星、衛(wèi)星的質(zhì)量,實際也存在巨大誤差。因為太陽系中的萬有引力常量G,同樣是近小遠(yuǎn)大。水星、金星的g值沒有人們估計那么大,甚至都沒有衛(wèi)星;木星、土星及更遠(yuǎn)的行星質(zhì)量一直被嚴(yán)重低估,結(jié)果換算出的行星“密度”低到不可思議。
總之,銀河系中,距離銀心越遠(yuǎn),同等條件恒星的G值越??;距離環(huán)繞的恒星越遠(yuǎn),同等條件行星的g值越大??赡芪艺f的不太好理解,如果把鄰近恒星間的引力理解為一種”結(jié)合力“,那么這種情形和地球內(nèi)部非常相似。地球表面引力最大,物質(zhì)間的”結(jié)合力“最?。坏匦囊ψ钚。ㄒκ阜e),物質(zhì)間的”結(jié)合力“最大。其實這時候”結(jié)合力“就是”壓力“,換上這個大家都熟悉的詞匯,相信諸位會恍然大悟。
恒星具體的G值大小,是由該恒星質(zhì)量、銀盤上半徑及周圍的恒星密度決定的。在銀河系的邊緣隨便踢一腳可能就讓一顆行星變軌。萬億恒星中,距離銀心7分到8分的區(qū)域,最可能是外星人的家鄉(xiāng)。那里行星的引力很小,實現(xiàn)星際旅行簡直太容易了,也利于高等文明之間的交流和遷移。