开普勒定律的实质不是椭圆

郑炳南

                江西省乐平市第二中学     邮政编码 ：333300

               电话：13215701251        Emoail: lpzbn@163.com

目录 

 

一，机械时钟针尖运动证明行星轨道是摆线

二，开普勒定律的实质是摆线

 

摘要：分针针尖围绕时针针尖运动轨道是摆线。因为公共质心相当于时钟中心轴，行星和太阳相当于两个针尖。因此，行星围绕太阳运动轨道也是摆线。那么开普勒定律是不是错误的？不是。他仅仅是，避开批判托勒密地心说摆线的风口浪尖而已。他虽然是以椭圆名义，通过对他的定律进行具体情况，具体分析，其实，它是道道地地的质心说摆线实质。

 

关键词：质心说  摆线  合成距离  会车速度  回避

 

一，机械时钟针尖运动证明行星轨道是摆线

 

我们用机械时钟的针尖运动，以时针针尖为参考系（参考物），描述分针针尖运动的轨迹，是摆线。全世界科学工作者，可以作图验证。和时钟针尖运动同理，根据牛顿质心说，太阳和行星都是围绕公共质心运动。因为周期不同，角速度也不同。假如，太阳和行星相当于时针针尖和分针针尖，公共质心相当于中心轴。同理可推，行星围绕太阳运动轨道也是摆线。

  

二，开普勒定律的实质是摆线

 

开普勒定律实质没有错。下面对定律性质，具体情况，具体分析。名义问题仅仅是表面现

象，无关大局。

托勒密地心说宇宙观，被哥白尼日心说宇宙观推翻以后，可以说臭名昭著了。就连他的二轮（本轮和均轮）方法论，也同样遭到痛批。虽然哥白尼也曾经运用过二轮方法论[1]。也被认为复杂烦琐，否认了。科学研究被“简单就是真理”作为评判标准了。在批判托勒密地心说宇宙观和二轮方法论的风口浪尖中，开普勒不可能去用二轮方法论。于是，他在几何图形中选择了椭圆。

行星运动轨道真是椭圆吗？否！相信现在没有一个天文学家说是，其次，牛顿也认为椭圆不够完美；再次，航天学里早就已经提出非开普勒椭圆理论。

 

椭圆定义：在平面上，某个点到两个定点的距离的和为常值，某个点的轨迹就是椭圆。两个定点就是焦点。两个焦点缺一不可。但是，开普勒椭圆只有一个焦点。

再看一看特殊摆线——偏心圆。

我们以时钟来说。当时钟的时针与中心轴松了，中心轴带不动时针走。这时候时钟坏了，时针下垂永远指着“6”不动，时针针尖（太阳）速度为零。只有一枚分针走。分针针尖（行星）轨道就是这种特殊摆线——偏心圆。在这个偏心圆里，时钟的中心轴，就是“椭圆”的中心，也是公共质心。时针针尖“偏心”就是太阳这个焦点。时针的长度就是焦心距。分针针尖指向下面“6”的时候，分针和时针重合是“近日点”。（好时钟不在这里）。分针针尖指向上面“12”的时候，就是“远日点”。开普勒认为太阳是静止不动的，速度为零，近日点不进动。他的椭圆就是这个封闭曲线偏心圆，是特殊摆线。它没有第二个焦点。（图2.1）

                                          http://s13/mw690/836d3ca0g7b5d737f481c&690
                   

                            图2.1

 

图2.1说明：这是时针BA与中心轴B松动了的坏时钟，时针BA永

远下垂指着6不动，只有分针BC走。时针针尖是A，分针针尖是C。

只有分针针尖C围绕中心轴B作顺时针圆周运动。如果以A为中心，

A就是偏心。分针针尖运动轨迹就是偏心圆。也是特殊的摆线。这时

分针针尖C离时针针尖A距离最近。好时钟不在这里重合，而是6

点半以后。每个钟头二针重合的地方不同，这就是近日点进动。

 

这个时候，近日点、焦点（偏心）和远日点三点在一条直线上面。

下面用质心说摆线观点分析开普勒三定律：

“第一定律，所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。”

在开普勒椭圆里，椭圆中心就是公共质心。行星围绕椭圆中心运动，就是围绕公共质心运动。

因为开普勒信奉太阳是静止的日心说，没有发现公共质心。行星与太阳的距离产生变化，它的根本原因，是行星和太阳，分别到公共质心距离的合成。用时钟来说，两个针尖的距离，是时针和分针长度的合成。在近日点的时候，两个针尖的距离是二针长度之差，远日点的时候，两个针尖的距离是二针长度之和。开普勒把太阳到公共质心的距离看作零，让给了行星。行星到太阳的距离，实际上包含了它们到公共质心的两个距离。（图2.2）

开普勒已经把质心（椭圆中心），从日心（焦点）上分离出来了，有了焦心距。这是伟大的发现。

第一定律已经具备了：行星围绕公共质心运动。已经客观承认了质心说。 它实际上是特殊摆线——封闭的偏心圆。

就是因为开普勒无意识发现了公共质心（椭圆的中心）,所以他的摆线偏心圆（所谓的椭圆），比哥白尼的摆线，更加简单。并不是“椭圆”理论比“摆线”理论精确。

“第二定律，对任意一个行星来说，它与太阳的连线，在相等的时间内扫过相等的面积。”

在这里，他发现了行星绕太阳的变速运动。近日点快，远日点慢。变速运动的根本原因，是太阳也围绕质心运动。它的变速是太阳和行星，分别围绕质心运动的合成速度。

他把太阳绕质心运动的速度看成零， 认为太阳是死的，把太阳的活动也让给了行星。

他的变速运动客观地体现了太阳也围绕质心运动。他认为的死太阳，实际是活的。

内摆线，是太阳和行星围绕质心运动的时针方向相反。在近日点的时候，行星和太阳对面相会，互相看到的是“会车速度”——快。在远日点的时候，它们运动的切线方向相同，互相看到的是“超车速度”——慢。 （图2.2）

                     http://s10/mw690/836d3ca0g7b5d742ff099&690                   

                                 图2.2 

图2.2说明：这是行星围绕太阳运动速度变化示意图。这里A代表

太阳，B为公共质心，C、D都为行星。A围绕B顺时针运动，C围

绕B逆时针运动。C与A是近日点的位置，D与A是远日点的位置。

AE代表太阳围绕质心运动的速度，CF与DG代表行星围绕质心运动

的速度。A在近日点时，看到C的速度是EA+CF，即“会车速度”，

快，A在远日点时，看到D的速度是DG—AE，即“超车速度”，慢。

同理，行星与太阳的距离变化，也是与它们到质心距离有关：

近日点时，行星与太阳的距离是它们到质心距离的差：CB—AB=CA，

远日点时，行星与太阳的距离是它们到质心距离的和：AB+BD=AD。

开普勒行星变速运动，已经不是特殊摆线——封闭的偏心圆，而是质心说开放的摆线。

仍然以时钟来说，每个钟头两枚针重合的地方是不同的。也就是两个针尖距离最近的地方是不同的。这就以质心说摆线观点，解释了行星近日点的进动。（图2.1及其说明）

在第二定律里，开普勒把太阳和行星都围绕公共质心运动的精髓，全部间接地体现出来了。它的内容实质，已经是道道地地的质心说。不过他口头上说，太阳是死的。

当然，摄动理论的椭圆族包络线，也离不开第二定律，也是质心说摆线。

 “第三定律，所有行星的轨道半长轴的三次方，跟它的公转周期的二次方的比值，都相等。”  

这里行星的轨道半长轴就是行星到质心的距离：所以这个结论应该是：“所有行星与质心距离的三次方，跟它的公转周期的二次方的比值，都相等。”

从开普勒三定律的本质分析可以看出，开普勒定律的实质，已经完完全全地，间接地，体现了质心说摆线的内容。第一定律是特殊摆线——封闭的偏心圆，第二定律就是质心说开放的摆线。第三定律仅仅是改了一个质心说名词。开普勒仅仅是表面措辞尽量回避“摆线”而已。

结合机械时钟针尖运动的画图，充分证明：行星围绕太阳运动轨道实质就是摆线。 

参考资料：

[1]，《 数学之美》，发表者：吴军，Google研究员

http://www.360doc.com/content/07/0424/13/17598_464307.shtml

                                                       （全文完） 

作者简介;

郑炳南，男，1937年5月7日出生于中国江西省乐平市。1961年就读江西教育学院数学系函授班，爱好数学、天文。看过武汉《数学通讯》上的“摆线”，又看到《相对论导引》里水星轨道近日点进动内容，就对椭圆轨道产生怀疑。我对学过的牛顿万有引力，行星和太阳都围绕公共质心运动的知识，坚信不疑。知识青年下放劳动期间，在山上一边放牛，一边看书研究。通过几年研究，确定行星轨道是摆线，于1961年7月7日请求母亲为我绣了枕套：“水星轨道bai xian 1961.7.7”和“摆线轨道示意图”。枕头套保存至今52年了。

 

作者； 郑炳南

地址：中国江西省乐平市联盟路170号  

中国海南省海口市美兰区南宝路南宝电脑城217， 群众科技公司（长期）