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用自转极值定律证明月球没有自转(教育学文摘2021第7期)

(2021-06-15 08:17:43)

用自转极值定律证明月球没有自转

 陈军

13485751896@163.com

摘要:2005年开始,在中学物理教学过程中,不断地思考牛顿力学中存在的问题,追根溯源,提出了耗散功的概念,以能量转化和守恒定律为依据,修正了动能定理,补充了角动能定理,推理出角动能守恒定律和角动能不守恒定律,发现了天体运动遵守角动能守恒,很好的解释了太阳系中,天体转动问题,回答了牛顿的疑问:天体运动切向力是从何而来的问题。旧的问题解决了,新的问题又出现了,新理论没有办法解释月球同步自转问题,不得不提出疑问,在宇宙中物体不自转的标准是什么?如果没有标准,自转从何说起,经过研究,不仅给出了不自转的初步标准,还发现了自转极值定律,可以从理论上,证明月球有没有自转的问题。

关键词:不自转标准;无法自转;自转极值定律;动力学;宇宙观。

引言自古以来,太阳和月球是地球上的人,肉眼见到的两个“最大”星球,周而复始地绕地球转动,自哥白尼的日心说提出以后,彻底改变了人们的世界观,大大促进了科学的发展。除地球之外,月球是人类最熟悉的天体,然而,在人类已经登上了月球的今天,月球同步自转的观点,面临着前所未有的挑战,挑战来自于深入研究、新的发现和认识的提高,月球同步自转的观点,严重地阻碍了科学的发展。

1,首先了解一下修正后的牛顿力学

1.1补充耗散功的概念W=CF2t和力的热效应Q=CF2t,这是耗散结构理论在力学中的一种定量表达形式,也可以理解为耗散结构理论,在力学中找到了依据。耗散功是力在保持物体的形变程度不变时,所必需消耗的能量。其大小与力的平方成正比,与用力时间成正比,C为常数,C值和公式,有待实验测量和验证。

1.2修正后的动能定理:F1ds-CF22t =E(E=1/2mv2)。物理意义是:物体动能的增加量dE,等于物体受到的合力所做的机械功F1ds,与物体的反作用力(合力)所做的耗散功CF22dt(形变部分发热)之差。当F1=0时,则 F2=0dE=0,物体的动能E保持不变。可称为动能守恒定律,是牛顿第一定律和动量守恒定律,又一种表达形式,即,dv=d(mv)=dE=0

1.3补充角动能定理:drF1scosθ- CdrF22t =drE)。物理意义是:转动物体角动能的增加量drE),等于作用力与反作用力所做的机械功矩drF1scosθ)和耗散功矩CdrF22t)之差。r是转动半径,θ是物体运动方向与作用力F1方向之间的夹角。

推论1,角动能守恒定律:当drF1scosθ= CdrF22t)时,drE=0,即角动能rE保持不变。

推论2,角动能不守恒定律:一切转动的物体,当没有切向力做机械功时,即:drF1scos900=0,角动能会逐渐减小,即:drE=-CdrF22t)。具体表现:行星卫星会坠毁、电子会坠入原子核、自转(质点组的转动)的物体会逐渐停止自转 。要想保持转动物体的角动能守恒,永远转动下去,就必需有切向力做机械功,简称带动性。

推论3,振动规律(略),推论4,波动规律(略)

1.4发现 天体运动遵守的是角动能守恒,在太阳系中,行星在近日点与远日点时,依据向心力等于万有引力,发现行星公转角动能rE=1/2GMm,(常数)而不是角动量守恒和机械能守恒,rv2=GM,命名为角动能守恒判别式。用角动能守恒定律很好地解释了太阳系天体运动现象。带动性是原因,同向性、共面性、非对称性(非圆、非椭圆、非闭合)是带动性导致的必然结果。地球和月球如果反向公转,运动寿命是很短的,由drE=-CdrF22t)公式近似计算。很多宇航实验可以检验。

例如,两颗同样的人造卫星,在地面上同样高度,一颗顺向公转,一颗逆向公转,逆向的一颗运动的时间会很短。我不清楚搞北斗的和搞GPS的科学家有没有发现,人造卫星的运动寿命与运动方向是有关系的。

2,自转极值定律的由来

如果从数学的角度看∞=0,小学生都知道是瞎说! 在天体转动研究中,发现∞=0并非荒诞之说。如果有人问你物体自转周期T=0时,物体处于何种运动状态?人们最容易想到的是静止或者平动,物体处于不自转状态,如果问你:物体的自转周期T=1000年时,物体处于何种运动状态?哇塞!十辈子都不太可能等到物体自转一周呀!如果T=1万年、T=1亿年?当T=∞时,你就会发现物体也只能是处于不自转状态!所以,从物理学的角度来看,T=∞=0,代表着物体自转周期,在两种极值条件下,物体都处在同一种不自转的状态。反过来说:如果物体处于不自转状态,物体的自转周期就是零或者为无穷大,看似矛盾的,却是统一的,自转极值定律T=∞=0,是逻辑推理而来的,简单,一目了然。

3,宇宙中物体不自转的标准是什么

物体自转周期T=∞=0,物体处于不自转状态,从理论上很好理解,在实际中,面对无边无际的宇宙,什么样的物体处于不自转状态呢?如果没有统一的标准和统一的认识,一遇到实际问题,就会出现公说公的理,婆说婆的理。在宇宙中,物体不自转的标准是什么?在宇宙中有没有不自转的物体? 在证明月球没有自转问题之前,是必须回答的两个问题, 没有不自转的标准,自转从何说起?标准必须具备可靠性、统一性和普适性。物体由不自转到自转的过程,必须有动力的驱动,所以,物体不自转的标准是动力学要解决的问题,而不是运动学能够解决的问题!

物体处于静止和平动状态,从理论上,人们很好理解,这两种状态是不自转的,但是,牛顿力学早就告诉了我们,静止和平动的物体,在宇宙中,就不可能存在。然而,当人们在仰望星空的时候,却忘了脚踏实地,在人们生活的地球上,随处都可以见到不自转的物体,人们却没有把它与天上的物体联系起来。

在宇宙中,存在着像楼房、山峰之类的物体,本身不存在着自转的活动度,既不能让它自转加快或者减慢,也不能让它反向自转,这类物体的运动状态,就叫做无法自转,(地球自转轴两端的物体可以例外),也可以理解为楼房被地面"锁定"了,既然"锁定"了,楼房不自转也是合理的 ,月球火星等天体上的山峰也是如此。然而,地球上的楼房、山峰随着地球的自转,在绕着地轴在公转,又随着地球的公转,绕着太阳以及银河系中心做更复杂的运动,在宇宙中,楼房和山峰不管怎么转,都不可能自转,这不是运动学的问题,而是动力学的问题,自转轴在哪里?动力从何而来的?

在宇宙中,许多物体或者天体,虽然有自转的活动度,但是,它们的运动,与楼房和山峰的运动没有本质的区别,例如,地面静止的篮球或者一堆篮球,转动餐桌边缘上面的碗或者碟子,许多绕地球公转的人造卫星,月球等物体。

综合分析,提出在宇宙中,物体不自转的初步标准,其几何特征:有一面始终面向公转中心,另一面始终背向公转中心,其物理特征:自转力矩和角速度为零,而物体上所有的点,公转的角速度相等 。平动是此标准中,在公转半径为无穷大时,或者不受力时的一种理想状态,静止又是平动速度为零时,又一种理想状态。

4,用自转极值定律证明月球没有自转

对于月球来说,设想一下, 如果月球的公转周期t0≤t≤∞两种极值之间变化时,依据天文学的观点,月球自转与公转同步(T=t),月球自转周期T,也会在0≤T≤∞两种极值之间变化,说明月球的自转完全是有公转决定的,不公转就不自转,公转快自转就快,地球火星等大行星为什么不会是这样?为什么以月球为代表的小的天体会是这样?哪个实验和事实,可以证明自转与公转,存在着内在必然的联系?可以说,没有!这是两个不同的动力学过程。

根据自转极值定律T=∞=0,就可以证明月球在公转过程中,不管公转周期是多少,月球都是没有自转周期的,即,0≤T≤0或者∞≤T≤∞

设想一下,当月球不绕地球公转,并且公转周期是0和∞时,就是月球相对地球是静止和平动状态,都是不自转状态。

传统对月球同步自转的种种解释,没有一个依据是可靠的,既没有以事实为依据,也没有以实验对比为依据,都是经不起推敲的。

关于月球同步自转的解释,最具有代表性的解释,类似于摩天轮的观光车运动的作图解释,也就是观光车在绕摩天轮中心公转时,有没有自转的问题?我的解释是观光车在绕摩天轮中心公转的同时,在重力的作用下,观光车绕上面的轴发生了同步逆向自转,如果将观光车与上面轴焊接死了,观光车也就无法自转了,这种运动状态与月球运动是相似的。到目前为止,我还没有发现同步顺向自转的实例!只有人为机械控制,才可以演示出来。关于月球以及小的行星和小的卫星,为什么不自转?大行星为什么自转很快?天王星为什么会躺着自转?金星逆向自转等问题,在天体运动遵守的是角动能守恒一文都有统一解释。

5,用"复制"法判断物体是否自转的方法

人们认识自然,离不开观察,天体公转与自转都是动力学问题,不是运动学问题,参照物是不可以任意选择的,公转相对公转中心,自转相对自转轴而言的,这就是日心说与地心说的区别,自转轴与公转中心相比,是很虚的,像月球这种运动,也可以用"复制"法来判断就可以一目了然。在宇宙中,当我们无判断物体有没有自转时,可以设想"复制"一个相同物体紧随其后,做相同运动,如果前后两个相同物体有一些对应点的位置关系,发生了周期性的变化,这个物体一定自转,如果两个物体没有对应点位置发生变化,这个物体一定不自转。对于月球可以"复制"N个相同月球看看,会发生什么情况,前后月球还可以粘贴在一起,也不会改变它的运动状态。转动餐桌上面的许多碟子,就可以看成是一个碟子复制来的,它们之间可以相交,也不会影响碟子的运动状态。

6,展望:动力学宇宙观的回归

在宇宙中,公转是绝对的,也是相对的,是相对公转中心而言的,而自转不是绝对的,只能是相对的,只能相对自转轴而言的,也就是说,在宇宙中,存在着像楼房之类的物体是绝对不自转的,与观察者无关,这是动力学的宇宙观,参照物是不可以任意选择的。自哥白尼日心说的提出,到牛顿力学的建立,动力学的宇宙观就基本形成,就是在宇宙中,万事万物的运动变化都需要动力,都伴随着物质和能量的转移,一些守恒量维持着物质世界的相对稳定性,所对应的不守恒量推动物质世界由量变到质变不断地演化。

自相对论诞生以来,为什么争议不断?一部分争议,就是运动学和动力学分不清楚,就像你说地球绕太阳转动是对的,他说太阳绕地球转动也没有错,各说各的理。希望我的研究能给科学界有所启发,更好地促进科学发展。我所研究的一些问题和提出的一些问题,都是宏观物体的转动问题,相对论能否给予更好地解释呢? 



参考文献:

[1] Chen Jun. The Motion of Celestial Bodies Complies with Conservation of Angular Kinetic Energy. International Journal of New Developments in Engineering and Society (2019) Vol.3, Issue 4: 158-171. https://francis-press.com/papers/934?from=timeline   。, 

[2] 陈军,发现天体运动遵守的是角动能守恒,中国宇航学会学术年会论文集(下),新华出版社,20148591http://vixra.org/abs/1603.0243

[3] 陈军,月球没有自转,学校教育研究,20174(下),46

[4] 陈军,势能不是能量,学校教育研究,20175(上),295

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