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开普勒行星运动定律的局限与缺陷——经典存在的意义在于被颠覆论证之一
送交者: bpcart[★品衔R5★] 于 2020-01-18 17:45 已读 2529 次 1 赞  

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为了更好的分享我对《行星公转和自转的原理》一书读了几遍的感受,我就请朋友把书上的图重新画了一遍,然后再把我的领悟一一表达出来。这本书结尾处有一段话:“前人建立的经典理论,就是为了被后人创新的理论拿来颠覆而存在。后来者提出的新观点、新理论,不仅要能解释前人经典理论中合理的部分,还要能填补旧理论与事实不符的缺陷,这种颠覆性观点的提出和新理论的建立,就呈现出科学的进步,运用新理论应可以指导人们在实践中走在正确的道路上。” 因此我就用“经典存在的意义在于被颠覆”为副标题,准备写成系列短文供大家讨论。
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开普勒行星运动第一定律,也就是椭圆定律说,行星围绕太阳运转轨迹形成一个椭圆,太阳始终处在椭圆的一个焦点上。从单一的椭圆画面来分析,开普勒行星运动第一定律所指太阳始终处在椭圆的一个焦点上,这个焦点指的是焦点1?还是焦点2?这个问题在开普勒的椭圆定律中含糊不清,他既不说是焦点1,也不说是焦点2。在开普勒含糊不清的椭圆定律下,太阳有可能始终是处在焦点1,也有可能是始终处在焦点2。 6park.com

书中说,对于单一椭圆来讲,开普勒本人没有指明,这一点是有情可原的,因为椭圆有两个焦点,张三可以定义长轴上左边的是焦点1,李四可以定义右边的是焦点1,这个定义取自个人爱好,无法统一,但无论左右,一经定义完毕,焦点1和焦点2的位置就是固定的了。也就是说,一旦定义了长轴上右边的焦点为焦点1,那么长轴右边的永远就是焦点1,左边的永远就是焦点2。如果太阳是在右边的交点1,那么太阳就会始终停留在焦点1,而不会跳到焦点2。该书作者就画出示意图1-1,以椭圆的长轴为X轴,Y轴交椭圆左边外侧的某一点,X-Y轴构成的平面代表黄道平面。地球围绕太阳公转一周,大约耗时365天,形成一个开普勒所说的椭圆,作者把地球椭圆轨道长轴右边的焦点,也就是X值大的定义为焦点1,太阳始终停留在焦点1上,左边X值小的焦点自然就定义为焦点2,地球的公转沿逆时针方向运行。 6park.com

众所周知,所有太阳系内的行星在近日点都会产生进动现象,进动的结果就是,行星椭圆轨迹的长轴在黄道平面内会发生一定角度的转动,也就是公转轨道有所改变,这种改变是一个固定方向的渐进式变化,当经过N个行星公转周期后,行星公转轨道,或者说椭圆的长轴会使这个渐进的旋转累积到180°,再经过N个公转周期,行星的公转轨道又会回到第1个公转周期时的位置。在地球(包括所有行星)进行公转的任何一个周期中,地球(行星)的自转姿态都是始终保持不变的。在这一组示意图中,作者画出了地球第一个公转周期(图1-1)、第四分之一个N的公转周期(图1-2)、第四分之二个N的公转周期(图1-3)、第四分之三个N的公转周期(图1-4)、和第N个地球公转周期(图1-5)时,地球公转轨道的变化。在所有的公转周期中,地球的赤道面始终以相对黄道平面倾斜23°26’左右的角度在不停的自传,这是因为地球本身是一个大陀螺仪,具有良好的定向特性。结果就出现了经过N个公转周期后,太阳所在的这个焦点,从焦点1变成了焦点2。因为在最初始的第1个公转周期中,定义椭圆右边的交点,也就是黄道平面中X轴上数值大的焦点为焦点1,X轴上数值小的为焦点2,当在公转进行过N个周期后,仍然应该是X轴上数值大的交点为焦点1,X轴上数值小的为焦点2,但是太阳此时已从焦点1变成了焦点2。这就与大家理解的开普勒行星椭圆定律所描述,太阳始终在一个不变的焦点上的原意产生了矛盾,也就是说太阳不是在一个固定的焦点上,而是可以在两个焦点之间来回跳跃。 6park.com

从天文观测得知,火星绕太阳一周的时间,也就是火星的一年,大约是地球绕太阳一周365天的1.8倍时间长度,火星绕太阳的运行也会出现上面描述地球绕太阳公转一样的效果,也就是太阳会随着火星的椭圆轨道运行N?个周期(火星年),在火星进动的作用下,太阳就会从焦点1变成焦点2。太阳系的8个行星有8个不同的N?(i=1,2,3,4,5,6,7,8)周期,它们所形成的8个行星椭圆轨道,就一定会出现同一个太阳,同一个时间,太阳对某几个行星是焦点1,而对另外几个是焦点2,并且太阳所在的焦点对所有的行星而言,又是在不停的跳跃转换之中。按照开普勒行星运动定律理论刻画出的如此混乱的太阳系,与我们所看到的有规则运动的真实太阳系存在着巨大的反差。这仅仅是以太阳系为参照系,来全程追踪观察开普勒行星运动定律的适用性所展示出的椭圆定律的缺陷,如果换作以银河系为参照系来考察开普勒的椭圆定律的正确性,由于太阳本身始终是在高速运动着的,太阳系内任何行星的运行轨迹都不可能形成封闭曲线,所以一旦跳出太阳系这个圈子,开普勒行星运动定律立即就变成了伪科学。

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