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抛弃相对论正确解释水星的不规则运动

(2007-03-29 16:37:18)
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水星的进动其实是不存在的

(本文抛开现代的相对论,用过时的光速随光源移动而改变的旧观点讨论问题,由此可能会给朋友们带来阅读上的不适,敬请谅解)

人们都知道水星在近日点附近会发生“不规则”运动,就是人们观测到的水星在近日点的运动速度与用牛顿动力学计算出来的结果不符,依据地球所处的位置观测到的情况也不一样,有时比计算的速度快、有时比计算的速度慢、有时由慢突然又加快,有时由快突然又减慢。因为爱因斯坦是用相对论对其进行解释的,为了说明即使没有相对论的问世,照样可以正确解释它的成因,所以现在就很有必要用十九世纪前的思维来分析一下它产生的真正原因。

(说明:为什么有必要,因为在相对论出来前,人们没有找到解释的方法,相对论正是因为牵强附会地解释了这个现象,才获得了人们的认可、泛滥成灾的。)

水星是太阳系里离太阳最近的一颗内行星,也就是公转轨道最小的行星,所以它的公转特点就是在所有行星中速度最快、向心加速度最大。

水星的运动轨道是个椭圆,为了使问题变得简单和易于讨论,我们先来分析一下远距离观测作匀速圆周运动的光源时实际会看到的现象。

根据光速随光源移动而改变的原理,作匀速圆周运动的光源发光的速度是作周期性改变的,它会导致人们对光源运动的观测结果同实际情况产生偏差。其根本原因是由于对于观测者的视向光速发生变化使光的传播时间长短发生变化引起的。不难想象,只要光源的圆周运动轨道平面与观测者视线不垂直,视向光速就必定会发生周期性变化。

在天文学上对天体相对于地球的运动速度人们把它分解为视向速度和切向速度两种,视向速度为与人们观测视线方向一致的速度,切向速度即为与视线方向垂直的速度。当光源移动速度与光源的光速叠加后,实际光速也同样将可以分解为视向光速和切向光速。可以认为,在光源移动速度远小于光速的情况下,影响光传播时间长短的是光源的视向速度,根据光速叠加原理,视向光速应为固有光速同光源视向速度之和。作匀速圆周运动的光源相对于远距离观测者来讲,其视向速度随时间的变化是按正弦曲线变化的,那么视向光速也必定是按正弦曲线变化的。为了便于理解,画出如图一的坐标曲线。(请点击图片放大看)
抛弃相对论正确解释水星的不规则运动

图一 作匀速圆周运动光源的视向光速

图中纵轴上的C代表固有光速,表示光源作匀速圆周运动时在轨道圆心同观测者保持相对静止的状态下,视向光速围绕C值按正弦规律上下波动的情况。

如果我们近似地认为不同时刻光源离观测者距离都相等的话,那就可以画出一条光源光线到达观测者时间长短的曲线,以横轴为时刻,纵轴为光源在不同时刻发出的光到达观测者的时间长短,就可以画出一条近似的正弦曲线,如图二(请点击图片放大看),我们就暂且称它为“光传播时长曲线”,简称为“曲线”。不难想象,光源旋转一周就相当于这条曲线变化的一周,例如曲线上一个波峰到下一个波峰或一个波谷到下一个波谷等。

抛弃相对论正确解释水星的不规则运动

图二

图二中A、B、C三点间的时长变化过程就是光源旋转一周的时长变化过程,A点的时长最长,视向光速最小,B点的时长最短,视向光速最大,从A到B表示的是离观测者比较远的半侧轨道运行过程的时长变化情况,从B到C表示的是离观测者比较近的半侧轨道运行过程的时长变化情况。这条曲线与众不同的是,它的横轴与纵轴表示的都是时间,所以我们在分析某一时刻观测者看到的光源所在位置时,就不能按通常的方法在横轴上找一个时刻点,再通过该点作与横轴的垂线,然后与曲线相交于某点,再根据该点来确定光源在轨道上的某个位置。因为这个位置只是表示在这个时刻光源实际所处的位置,观测者是看不到的,他只能看到前面某一时刻的光源。所以我们应该在横轴上找一个时刻点通过该点作一条与横轴成135度角的斜线,该斜线与曲线至少会有一个相交点,由于该斜线与横轴成135度角,所以相交点与我们在横轴上找的时刻点之间的横向距离和纵向距离是相等的,纵向距离表示的是光线传播时长,而横向距离表示的是观测者的观测时刻同光源处在与相交点所对应轨道位置上的时刻差,这两个时间正好相抵消,所以观测者在这个时刻所看到的正是处在与相交点所对应轨道位置时的光源。我们也暂且给这样的斜线取个名字叫做“光同时到达斜线”,简称为“斜线”,如图中蓝线。图二中A、B、C三点对应的横坐标是D、E、F,表示光源所处位置的实际时刻,经过A、B、C三点的三条斜线与横轴相交对应的横坐标是G、H、I,表示观测者看到所处位置光源的时刻。显然GH小于DE,观测者看到的过程时间缩短了,即光源移动快了,HI大于EF,观测者看到的过程时间延长了,即光源移动慢了。所以尽管光源是在作匀速圆周运动,但观测者看到的是不规则圆周运动。

从图二不难看出,当曲线越平直,观测者看到的就越接近匀速圆周运动;曲线越弯曲,观测者看到的圆周运动就越不规则。而影响曲线弯曲程度的因素是什么呢?众所周知,有两个因素:一是上下波动的幅度越大曲线弯曲程度越大,二是曲线变化周期越短即光源旋转角速度越大曲线弯曲程度也越大。当观测者距离光源越远时,光的最长传播时间和最短传播时间相差就越大,曲线上下波动的幅度就大;另外,当光源旋转平面与观测者视线的夹角越小时,视向光速差就越大,光的最长传播时间和最短传播时间差也会越大,曲线上下波动的幅度也会变大。

我们再回来看水星的运动,水星同作匀速圆周运动的光源相比是有区别的,首先它不是在作匀速圆周运动,它的运动轨迹是一个椭圆,人们已发现它的椭圆轨道比太阳系其它行星的椭圆轨道都要扁,也就是说它的椭圆轨道的长短轴比例是所有行星中最大的,这样一来,它在近日点受到的来自太阳的引力加速度不仅是所有行星中最大的,也明显地大于它在轨道其它位置处的受到的太阳引力加速度,所以在近日点水星具有明显偏大的向心加速度和角速度,这就导致了它在近日点附近明显的“不规则”运动现象,我们结合图二的曲线,就很容易理解这种“不规则”运动现象是由水星巨大的变速运动引起的,也就是由水星的向心加速度引起的。其次,在地球上人们的视线就处在水星的公转平面上,在这种特例情况下,水星的视向速度就会有最大的变化幅度,也会使这种“不规则”运动现象变得更明显,还有,实际上水星是不会自己发光的,是靠反射太阳光而发光的,按照反射规律视向光速应该变为水星运动视向速度的两倍再加上光速之和(非固有光速光的反射规律在我今后的博客文章中会通过实验得到证明,请继续关注和阅读),所以视向光速的变化幅度应为水星运动视向速度变化幅度的两倍,这同样会使水星的“不规则”运动现象变得更明显。

从上面的分析知道,水星的“不规则”运动只是人们观测到的一种现象,实际的水星运动是符合牛顿力学的规则运动。根据水星的“不规则”运动推理得出的水星的“进动”其实是不存在的。(所谓的水星“进动”现象,是指水星每次到达近日点的位置都会与上一次到达近日点的位置不在同一处,总是有微小偏差的,也就是说水星的近日点在围绕太阳作缓慢的与公转方向一致的圆周运动,旋转一周约需一百万年,它是根据相对论推导得出的谬论。)

上述对水星的“不规则”运动现象依据传统的矢量叠加原理进行推导的方法十分地简洁和明了,人人都可理解和接受,这种推导方法如果放在相对论还没有问世前,肯定会被世人普遍地接受和认同,一旦人们接受和认同了这个观点,也就不会有后来的相对论了。然而不可思议的是,十九世纪前的人们竟然疏忽了这种极为简单的推理。导致后来爱因斯坦借用这个人们一时无法理解的现象“证实”了他的相对论。到如今,人们的思想已彻底地被爱因斯坦理论所改造,死抱相对论,死抱光速永恒不变的观点,死抱爱因斯坦时空观。对爱因斯坦理论的相反观点不假思索地就给予否认。很难再去接受十九世纪前的正统思维,物理学返本归真的道路变得十分地困难。

从以上对水星“不规则”运动现象形成原因的分析来看,所谓的“不规则”运动现象就不应该仅仅水星有,其它天体也应该有,如太阳系其它行星,它们没有水星在近日点附近的巨大向心加速度,所以“不规则”运动现象表现得没有水星那么明显,但还是存在的。

另外,微观运动如原子核最外层电子围绕原子核的旋转也会出现“不规则”运动现象。因为电子的运行线速度很快、而运转直径又很小,就具备了巨大的向心加速度,所以,即使观测距离很小,其产生的不同位置处的光的传播时间长短也足以影响观测结果了。有一个著名的电子运动测不准原理(也有翻译成电子运动不确定原理的,即当测定的电子的位置越精确时,则测定到它的动量就越不精确;反之,当测定到它的动量就越精确时,则测定到它的位置越不精确),实际上它根本的形成原因同水星的“不规则”运动形成原因是一样的。

在此,可以十分肯定地讲,电子运动的测定,可以通过作类似图二的“光传播时长曲线”和“光同时到达斜线”进行结果修正,这样,困扰人们近百年的电子运动的测不准的死结将迎刃而解。

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