物理科学探疑-网友天空-宇宙的观念-相对静止论
相对静止论
陈寿元
（250014 山东省 济南市 山东师范大学 信息管理学院 chensy@beelink.com）
摘要 由太阳系主要特征，及亚里士多德思想，牛顿力学和相对论基本观点，综合出：“物体的自然状态是相对静止，在自然状态的要保持，不在自然状态的要恢复之”的论点，它与自然界更和谐。并推理出：卫星的轨道面向行星自转的赤道面演化；公转角速度比行星自转快的卫星，其轨道半径逐渐减小，万有阻力及感应引力等结论，与天文现象吻合。
关键词 运动学 相对静止 感应引力
中图分类号 04
Relativity rest theory
Shouyuan Chen
(Information and Management school of Shandong Teacher’s University 250014 Jinan , P.R. China)
ABSTRACT “The natural state of objects is relativity rest, the object
that is not in natural state will turn to the natural states.” is synthesized from the
Aristotle’s ideas, Newton theory, and relativity theory and from the main
characteristics of solar system. It will be more harmonious with nature than other theory.
“The universal resistant, gravity induction, the orbital inclination being smaller, the
semimajor axis of the moon orbit turning to smaller, that moon sidereal revolution period
is smaller than the planet’s sidereal rotation period” could be deduced from the
relativity theory. That deduction well tallies with natural phenomenon.
KEY WORDS Kinematics / Relativity rest /Gravity induction
0 引言
亚里士多德(B.C. 384—B.C.322) 从日常劳动中综合出：推（拉）一个物体，速度大，拉力就大；速度小，拉力就小。力与速度有关，与动量有关；物体（除天体之外）的正常状态是静止，在静止状况的要保持，不在静止状态的要恢复静止状态[1]；伽利略从匀速运动车（船）上，与在静止地面上，没有感觉到什么区别，综合为惯性定律；牛顿进一步认识到：坐在运动的车（船）上，当车开动时有向后倒，刹车时有向前倒的感觉，建立以“力与动量的变化量成正比”为核心的理论体系。狭义相对论：电荷运动产生一个与速度成正比的磁场，不遵守伽利略变换，符合洛伦兹变换。以此进行逻辑推理，被实验证实。爱因斯坦接受马赫原理：惯性力来源于物体之间的一种相互作用，创立广义相对论，其基本点就是惯性质量与引力质量相等，惯性力与引力在局部等效[3]。
牛顿力学由三个运动定律和万有引力定律构成，行星绕太阳作公转运动，除了遵守该理论体系之外，还具有同向性，共面性，公转周期都大于太阳的自转周期。大部分卫星（约占总数的80%）的公转运动也具有类似的特征。牛顿对此无法解释，最后归结为上帝的安排[2]。相对论也没有给出进一步的解释[3]。太阳系主要特征的演化有几十种假说，大都归为初始条件或偶然事件[4]。
1辩证对待惯性定律
哥白尼提出日心说，行星绕太阳作严格的圆周运动。第谷对火星运动作过四十多年的观测，开普勒对其数据进行总结，得到描述行星运动的三定律。伽利略接受日心学说，为了解决运动的地球上物体的运动问题。引入惯性定律：“物体有保持静止或匀速直线运动状态，除非受外力的作用改变之”。支持该定律的两个实验，小球在斜面上滚落到水平板上，（如果不考虑阻力或者没有阻力）小球在水平板上将永远运动下去。另一个实验，在匀速直线运动的船上，自由落体与船在静止时的相同。牛顿进一步定义为第一定律。但是，按惯性定律行星又是永恒不变地这样绕太阳运动着，那么行星一开始是如何运动的？牛顿只好求助于上帝的第一次推动。要辩证唯物看待惯性定律：
“一个物体，如果不受力的话，它将保持原来静止或匀速运动的状态；”（第一定律）；
一杯热水，如果不散热的话，它将保持原来的温度状态；
一个人，如果长生不老的话，他将永远活在人们中间；
一个带电体，如果匀速运动与静止一样的话，电流将不产生磁场；
宇宙红移，如果不是多普勒效应引起的，大爆炸就是错误的。
上面语句的逻辑推理是一样的，伽利略和牛顿的话就是定律，别的话都是假设。这显然是不公平的。因为惯性定律没有理论证明；没有实验证明；自然界中也不存在这种现象。所以它仅是“一个物体在桌面上运动，桌面越光滑，物体运动越远”这一现象的逻辑推理。自然现象足以说明：物体的动能也有获取，耗损过程，不管是否与周围物体接触，都要进行。
2相对静止论
“物体具有保持和恢复相对静止状态的属性”。“恢复” 源于亚里士多德的“物体（除天体之外）的正常状态是静止，不在静止状态的物体有恢复静止状态的特性”，“力与动量成正比”的实践总结；“保持” 源于伽利略和牛顿的“物体有保持静止或匀速直线运动状态，除非有力改变其运动状态”惯性定律；“相对”源于爱因斯坦“相对论”哲学观点，运动是相对的，静止也是相对的。
2．1 运动物体具有与速度有关的场
理论依据：（1）亚里士多德的力与速度有关，速度大，作用力就大的思想。（2）“相对论”哲学观点：物体存在一个与速度成正比的场，才能符合洛伦兹变换。
自然依据：（1）地面上所有匀速运动的物体，都需要一个拉（推）力，才能保持匀速运动状态，除非静止。（2）太阳系主要特征：同向性：九大行星公转运动的方向都与太阳的自转方向相同；共面性：九大行星公转运动的轨道面几乎都在一个平面上（该平面与太阳自转的赤道面夹角很小）；九大行星的公转周期都大于太阳的自转周期；大部分（约占总数的80%）卫星的公转运动也具有类似特征；行星快速自转，所带卫星就多。卫星的公转运动，总是一面朝着行星。
方法依据：寻求U-场方法，利用牛顿综合出万有引力定律的哲学观点：“地面上物体的运动与天体运动，其作用机理是相同的”。地面所有物体的运动都要一个拉（推）力，来克服受到摩擦阻力，天空中各种天体的运动主要受到U-场间接相互作用的影响。传递动能，克服耗散。我们认为：太阳系主要特征是由该相互作用的长期存在形成的。
运动物体产生与速度成正比的场（称为U—场）：“场强与运动物体动量成正比，与距离的平方成反比，U—场作用力的方向与场源的运动方向相同”。U—场作用力：运动物体通过U—场对周围物体施加的作用力。该力的大小与U场强成正比，与受力物体的质量成正比。球形物体自转产生的U—场：U=K（J/R2 ）COSα，（式中J—球形物体自转的角动量）每点U场的方向与自转方向相同，并且是赤道面上最强，两极方向减小到零。天体通过U-场与周围物体作用，体现与周围环境保持和恢复相对静止的属性。
2．2 运动状态的改变产生感应引力
理论依据：（1）广义相对论的基本点就是马赫原理：惯性力来源于物体之间的一种相互作用。（2）牛顿力学：力等于物体动量变化率，惯性力也等于物体动量变化率，但符号相反。（3）法拉第的电磁感应定律：当磁场发生变化时，附近闭合线圈中有感应电流。该感应电流的磁场总是阻碍原磁场的变化。
自然依据：1997和2001年的日食发生时，测量到月亮插入和离开太阳和地球形成的锥形区时，重力减小。月亮全部进入太阳和地球形成的锥形区后，引力恢复正常[10]。
感应引力：按牛顿第二定律，外力使物体的运动状态发生变化。但物体状态的变化，对周围的环境及物体会产生影响，这种影响称为引力感应。感应量也与动量的变化率成正比，其反作用总是阻碍原物体运动状态的改变。这些反作用的总和就是惯性力。从表达式看，法拉第的电磁感应定律与惯性力一致。但是人们很少把它们联系起来考虑。大家都知道：磁场或磁通量的变化，或者电荷运动状态改变，在周围要产生感应电场，或在闭合线圈中产生感应电流；通过对比，U-场或U-通量的变化，或者物体运动状态改变时，在周围应该产生感应引力场，或在闭合路径中产生感应物流；为了讨论方便，设计一个简单模型，一个质量均匀无极性的小球，两个结构对称，并且平行的物体构成的均匀引力体系，体系的动量只有小球插入或离开时，才会变化。（1）小球从引力体系一端插入，引发的感应引力的方向，与从同一端拔出，其感应引力方向相反；（2）小球从引力体系一端插入，与从引力体系另一端离开，其感应引力方向相同，这与磁铁的N极从线圈的一端插入，感应的电场方向；与N极从线圈的另一端离开时相同。该简单模型分析所得图形，与日食期间重力减小的观测结果吻合。
说明：（1）日食期间产生感应引力，其方向与地球引力相反，使地球上重力减小。（2）如果太阳质量是均匀分布，日偏食开始到日全食开始，这段时间是月球插入太阳与地球之间，太阳与地球的引力体系的动量增大，产生感应引力。但是，从实测图形得出，在日偏食开始之后约13分钟，感应引力开始产生，它又在全食始之前约13分钟结束。在全食终到偏食终之间的感应引力也有类似问题。这说明，由于太阳温度很高，太阳质量不是均匀分布，外层是很厚的气体，发光但质量很轻，对感应引力贡献很小。质量主要集中在0.86R内[5]。
3运动学和电磁学的对比统一
运动电荷不但具有电场，还具有与运动速度有关的磁场：
如电流产生的磁场：
(1)
对比：运动物体不但具有引力场，还具有与运动速度有关的U-场：如球形物体自转产生的U—场：U=K（J/R2 ）COSα，（式中J—自转角动量）。
静止点电荷之间的作用力：
(2)
静止质点物体之间的万有引力：
(3)
法拉第的电磁感应定律：
(4)
物体状态的变化对周围的环境产生的引力感应：感应量也与动量的变化率成正比（需要对5式加负号，并乘以系数）
（感应引力）
(5)
与电磁学进一步对比，产生U-场的源泉也有两个：一个是运动物体，另一个是变化的引力场；产生引力的源泉也有两个：一个是物体，另一个是动量变化率。一个物体动量的变化或变化引力场，它的周围激发变化的U-场。这个变化的U-场又在周围激发变化引力场。这种变化着的引力场和U-场，互相激发。它们的交替激发，形成引力波。与麦克斯韦方程对比，可得到引力方程：
(6)
(7)
与电磁波方程类比，我们很容易得到引力波方程，假定真空中引力波以光速传播，波动方程：
(8)
4相对静止论的逻辑推理
推理1：万有阻力
按牛顿的哲学观点：“地面上物体的运动与天体运动，其作用机理是相同的”。地面所有物体的运动都要受到摩擦阻力的影响，天空中各种天体的运动主要受到间接阻力的影响。天体通过U—场对周围物体施加U—场作用力，周围所有受到U—场作用力的物体，都对场源产生一个反作用，这些反作用的总体效应就是该匀速运动物体所受到的间接阻力[6]。
万有阻力的普遍存在性：（A）.地面上所有运动的物体都要受到阻力作用，趋向回到与地面的相对静止的状态；（B）行星和卫星的公转运动和自转运动也要受到间接阻力作用，如地球自转长期减慢，火卫一公转周期正在缩短；（C）中子星的自转周期缓慢增加；双中子星的绕转周期是缓慢减小的。（D）光既然是粒子，在太空中运动，也要受万有阻力作用，损耗能量，使波长增大——产生红移，宇宙红移现象。
推理2. 行星轨道同向性的演化解释详见文献[6]。
推理3. 轨道的倾角减小：环绕天体轨道面向中心天体自转赤道面演化：九大行星的轨道面向太阳赤道面演化，使行星的轨道的倾角减小。同理，行星——卫星系，卫星的轨道面向行星自转赤道面演化，使卫星的轨道的倾角减小。
天文观测事实：九大行星的轨道面几乎都在太阳自转赤道面；大部分卫星的轨道面也几乎在其行星自转赤道面[7]；银河系，星系核快速自转，大部分恒星轨道面几乎在银河系的星系核自转赤道面。
推理4中心天体自转角速度必须大于环绕天体的公转角速度运动，环绕天体才能同向长期绕中心天体公转运动[11]。天文观测：行星公转周期都大于太阳自转周期。
推理5.中心天体具有质量大，并且快速自转，环绕天体才能同向长期公转运动。
天文观测事实：太阳快速自转，行星同向长期绕太阳公转运动；行星快速自转，大部分卫星同向长期绕行星公转运动[8]；银河系，星系核快速自转，大部分恒星同向长期绕星系核公转运动；河外星系实例更多；水星，金星自转很慢，它们就没有卫星；若干个自转很快小行星，也发现有卫星；在九大行星中，自转很快并且质量大的，所带卫星就大而多，反之亦然。
推理6环绕天体公转角速度大于或等于中心天体自转角速度，受万有阻力作用，损耗能量，轨道半径减小，公转周期缩短；火卫一，木卫十六，木卫十五，天卫六——天卫十四，海卫三——海卫七公转角速度大于其行星的自转角速度，受万有阻力作用，轨道半径减小，公转周期缩短；
天文观测事实：火卫一公转周期正在每周一毫秒的速度缩短[7] 。
推理7.逆向卫星轨道半径减小，公转周期缩短；如木卫十二，木卫十一，木卫八，木卫九，土卫九，海卫一是逆向卫星，公转周期缩短；我们估算：海卫一公转周期每周毫秒量级的缩短。天文观测事实：尚未见闻观测数据。
推理8彗星轨道演变解释
第一次进入太阳系的逆向彗星，再次返回的可能性更大。因为它受太阳自转的U-场力的作用，能耗较大，如果其能量变成小于零，它必然再次返回。以后会逐次损耗能量，轨道周期就减少，轨道夹角也减少；当由逆向变为顺向时，绕太阳公转运动，能耗很少，轨道趋向稳定。天文观测事实：统计分析，绝大多数短周期彗星的轨道夹角小于30度，长周期彗星的轨道夹角分布是随机的。
推理9 阻力红移：光既然是粒子，在太空中运动，也要损耗能量，波长增大，产生红移。星系越远，红移越大。光线经过的路途，如果物质密度大，损失能量多，红移就大。予以安排观测：光线在巨大质量天体的边沿经过时，不但要发生弯曲，还要产生红移。
天文观测事实I：从遥远星系来的光变红——红移，星系越远，红移越大。宇宙红移的观测结果与推理吻合。观测事实II：有五颗类星体发出的光线经过NGC3516星系时，产生的红移：在越靠近NGC3516星系边沿经过的光线，红移越大；离NGC3516星系边沿较远经过的光线，红移就小[9]。
推理10 ：行星自转也要损耗能量，使自转速度长期减慢。考古事实：考古学家发现，地球自转长期减慢。六亿年前，每年420天，现在仅有每年365天。
推理11：恒星级的天体自转和绕转运动也要损耗能量，表现其自转速度长期减慢。观测事实：中子星的自转周期是非常稳定的，但是缓慢增加；双中子星的绕转周期是缓慢减小的。美国天文学家泰勒经过十八年的观测得到上述结果。
推理12： 星系的自旋涡运动也要损耗能量，表现其自转速度长期减慢。在同样背景下，自旋涡运动慢的星系形成年龄要大于自旋涡运动快的星系。
天文观测事实：自旋涡运动快的星系，年轻的恒星占的比例大。自旋涡运动慢的星系，年轻的恒星占的比例小。不自旋的星系，老年恒星占的比例很大。
推理13：在巨大质量物体附近的运动物体，受到该巨大质量物体的反作用，将损耗动能；靠的越近，其动能损耗越快；离的越远，其动能损耗越慢。动能损耗应遵守万有阻力与距离平方反比关系。
天文观测事实1：水星，金星，地球，火星，木星和土星日长，在考虑密度因素后有：离太阳近的行星，相对自转速度就慢；离太阳远的行星，相对自转速度就快[11]。天文观测2：五颗类星体 [9]。
推理14：银河系内的中子星，在其它条件相同的情况下，离银心近的中子星，它的自转周期就长；离银心远的中子星，它的自转周期就短。未见观测结果。
推理15：光和引力具有粒子性，损耗能量，仅能在有限的空间距离内传播。无限的宇宙不会产生Neumann-Zeeliger佯谬和Olbers佯谬的矛盾。
目前的理论：爱因斯坦的有限无边的宇宙究竟什么样？恐怕上帝也不知道。
5结束语
在天文科学，不可能做实验，只能进行观测。衡量一个理论是否正确的唯一标准——那就是天文观测事实。相符合，就正确；不符合的，就要修改，使其符合。相对静止论是亚里士多德思想，牛顿力学和相对论的合理部分的综合与发展，是他们普遍思想，普遍方法与太阳系主要特征，地球上物体运动现象相结合的产物。
致谢：本文得到山东大学艾兴院士，王裕厚教授，王蕴珊教授，马裕民教授，范坤泰教授，成万英教授，及山东师范大学李宝洪教授，李发和教授，北京天文台胡景耀研究员，北京师范大学李宗伟教授，南京大学曲钦岳院士，易照华教授，黄天衣教授，山东省地震局张昭栋研究员等近百名专家指导，支持和有益的讨论。在此一并感谢。
参考文献：
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[7] 胡中为等.行星科学导论.南京，南京大学出版社1992:244
[8] 胡中为等.行星科学导论.南京，南京大学出版社1992：99
[9] Yaoquan Chu and Jingyao Hu .Quasars Around the Seyferthe Seyfert Galaxy NGC3516, The
Astrophysical Journal , 1998,500:596—598
[10] Qian-shen Wang, Xin-she Yang. Precise measurement of gravity variations during a
total solar eclipse. Physical Review D 2000, 62,(041101---041103)
[11] 陈寿元,太阳系主要特征演化成因，山东工业大学，1997.Vol27.No1,87—90
作者简介 陈寿元，男，43岁，副教授，毕业山东工业大学（硕士），现在山东师范大学任教，主持两个科研项目获山东省科技进步奖。基础理论方面，发表文章二十余篇。
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