角动量01 守恒的级别是最高的:角动量守恒证明了当物体在真空中“整体”转动时，实际上和真空是相对静止的

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第五章  质心参考系和零宇宙

 

角动量守恒证明了当物体在真空中“整体”转动时，实际上和真空是相对静止的。运用牛顿把苹果落地的万有引力套用到月亮妹妹上的逻辑推演方法，必然得到任何天体的自转、公转都是相对于真空参照系的绝对静止！霍克实验和菲索流水试验的差别正好说明了这一点，用光行差现象的对比实验也可以得到这一点。世界是静止的，静止是永恒的。既然“永动”的自转和公转就是相对于真空的绝对静止，那么迈克耳逊-莫雷实验的干涉条纹就不必移动。进一步推导得到光速有完全拖动和部分拖动的区别，这来自于统一力和统一场，光速是和观察者的运动状态有关的。

 

5.1 守恒的级次，角动量守恒

第四章给出了物理第三公理，能量守恒。物理就是研究力和能量守恒的规律性。《力学》209页，“不究过程细节而能对系统的状态下结论，这是各个守恒定律的特点和优点。”能量守恒律在物理学中有着特别的地位。机械能守恒、放射性、粒子碰撞对撞的质能守恒，任何一个实验环节都深化了对能量守恒律的认识。

动能守恒的等次并不高，不如动量和角动量。

以碰撞为例，

弹性碰撞，动能守恒，动量守恒。

完全非弹性碰撞，动能不守恒，动量守恒。

转动碰撞，动能不守恒，动量不守恒，角动量守恒。

完全非弹性碰撞，动能并不守恒。见《力学》213页“例4.11 完全非弹性碰撞”，失去的动能转化为“内能”，内能其实就是“分子动能”。即宏观物体的整体动能，损失部分“动能”，转化成为宏观物体的“分子动能”。这一点可以分析《热学》41-42页温度的微观意义，即热力学温度是分子平均平动动能的量度。当然，分子动能包括平动、转动、振动等能量，并且都和温度直接相关。

转动碰撞时，动能动量不守恒，角动量守恒，见《力学》165页“例3.18”和273页“例5.11”。动量不守恒，这是和刚体的转动惯量相互联系的，不妨对比139页“例3.4 冲击摆”的“动量守恒”。

角动量守恒的级别是最高的，因此教科书大加赞赏，《力学》271-272页，惯性导航（回转仪-陀螺）：“不 管常平架如何移动或转动，转子都不会受到任何力矩的作用。所以一旦使转子高速转动起来，根据角动量守恒定律，它将保持其对称轴在空间的指向不变。安装在 船、飞机、导弹或宇宙飞船上的这种回转仪就能指出这些船或飞行器的航向相对于空间某一定向的方向，从而起到导航的作用。在这种应用中，往往用三个这样的回 转仪并使它们的转轴相互垂直，从而提供一套绝对的笛卡尔直角坐标系。”

注意，笛卡尔直角坐标系——伽利略变换——绝对时空。

 

5.2 “整体”转动是静止，平动也是

5.2.1 平动和转动并不对等

图5.1说明了平动和转动并不对等。

甲中，AB之间是引力，相互吸引移近，势能转化为动能，位置相互接近。

乙中，CD之间是斥力，相互排斥远离，势能转化为动能，位置相互远离。

丙中，EF相互相互排斥，由于EF绕转轴转动，两者必然一个为顺时针，一个为反时针。如果两者质量相等，那么顺逆转动的速度动能都相等。当周期性转动时，斥力与转动动能并无关系。从整体周期上来说，并没有势动能的转化。由于EF反向，故E和F两者的转动动能之和为0，见下文角动量守恒的分析。

丁中，GH吸引，两者同样为顺逆时针对等。

看来，丙和丁中，EF和GH之间的引斥力是不必要的。即EFGH之间可以假定没有作用力，两者的正反转动可以看作转动能量为0。

戊中，I没有绕轴转动，和轴一起在笛卡尔绝对坐标系中保持静止。但I可以看作是丙或丁中的EF或者GH，可以看作是顺逆对向转动的I，其总转动动能为零。这一点可以比拟力的平行四边形分解，分解为两个力。但不妨也可以比拟为偏振光。《波动与光学》241页介绍旋光现象时，说菲涅耳设想线偏振光是由频率相同但旋向相反的两个圆偏振光组成的，而这两种圆偏振光在物质中的速度不同。

5.2.2 角动量守恒的整体意义

《力学》273页“例5.12”说，一个人站在一个均匀圆盘上，这个圆盘可绕通过中心的光滑竖直轴自由转动。二者最初相对于地面静止，当人在盘上走动一周时，盘就会相对地面转过一个角度。这就是角动量守恒。

《力学》282页思考题“5.11”说一个站在水平转盘上的人，拿一车轮令其轴竖直，当拨动轮缘使车轮转动时，他自己会同时沿相反方向转动起来。283页思考题“5.13”说，宇航员悬立在飞船座舱内的空中时，不触按舱壁，只是用右脚顺时针划圈，身体就会左转；当两臂伸直向后划圈时，身体又会向前转。这就是角动量守恒。

现在可以把图5.1中的丙丁戊联想一下，假如在真空中，比如一个均质球体，原来是静止的。但是由于某种原因，得到了顺时针的能量而沿自身直径为轴顺时针转动——自转，因此有转动动能为

Ek=1/2·Jω2=1/2·2/5·mR2·ω2=1/5·mR2·ω2             （5.1）

根据角动量守恒，必然同时以反向即逆时针的同一速度转动，反向转动动能同样是Ek=1/5·mR2·ω2。那么这个球体的总动能是多少？0。因为角动量守恒，原来是静止的，故动能为0。当顺时针转动时，角动量守恒会令她同时以同样的速度逆时针转动，顺逆方向的等速转动完全抵消——故相对于真空是静止的！她没有任何运动，没有转动。而要令其由静止而顺时针转动，根据能量守恒，启动能量必然为Ek=1/5·mR2·ω2，但相对于真空并没有任何转动，动能为零！那启动能量到哪里去了？

这就是等式Ek=1/2·Jω2=Jω2=0的意义！启动能量令其顺转，Ek=1/2·Jω2，因为角动量守恒同时逆转，Ek=1/2·Jω2，总能量为Ek·2=Jω2。但是相对于真空静止，故Jω2=0。启动能量Ek=1/2·Jω2和相对于真空的静止能量0比较，即

Ek=1/2·Jω2=Jω2=0                              （5.2）

这是自转的情况。公转呢？

一只因虫蛀而掉下来的青涩苹果砸中了牛顿的脑袋，他呆呆地出神，后来想到了把万有引力延伸到月亮妹妹上！

假如一个真空中的小球，沿一个固定点令其公转，那么，这时动能为1/2·mv2（小球的线度和公转半径相比可以视为一个质点，否则仍由转动惯量来求）。小球绕轴公转和刚才讨论的自转一样，仍然是在真空中静止（角动量守恒定律），那么仍然有

Ek=1/2·mv2=mv2=0                             （5.3）

这一点有点不好理解，我们可以假定有一个平盘，中心轴为小球的公转转轴，这个平盘的半径为小球的公转半径，而平盘是真空。平盘的质量集中到小球位置的真空体积，那么当这个真空平盘转动时，就和上面讨论的小球沿其直径为轴的自转一致了。

假如绕定轴公转转动的小球不止一个，比如有九个（八个也行，反正冥王星已经降等了）。那么这些公转的小球公转速度并不一致，但他们可以对应着各自的“真空平盘”，那么结果仍然是这些小球在真空中没有任何转动！不管自转、公转。

假如绕定轴公转的小球轨道并非正圆而是椭圆，但是这种椭圆是来自于“和谐的整体相互作用”，那么，运动的小球相对于真空仍然是没有任何运动。如果在她们的公转轴心再放进去一个自转的小球，无疑结果是一样的。

这些小球就是太阳和九大行星。推及宇宙就是整个宇宙中稳定轨道中“和谐整体相互作用”的所有天体！原来，世界是静止的，静止是永恒的！从宇宙看，最基本的运动就是天体轨道运行，辩证唯物主义观点是世界是运动的，运动是绝对的！但从整体观来看，却是世界是静止的，静止是永恒的！

经书上说，寂然不动，感而遂通。阴为阳根，静为躁（动）君。

这里有关能量问题，刚才讨论过了，因为转动（自转、公转）时顺转和逆转的转动动能抵消为0（相对于真空的速度为0），所以，整个宇宙的转动能量为0！

这里还有一个“运动”问题，即和真空保持绝对静止的两个天体，她们之间居然是有相对运动的，真真的是奇事一件。

5.2.3 动量守恒的整体意义

《力学》140-141页“例3.5”给出的答案公式是“S=m/(m+M)·R”，和273-275页“例5.12”给出的答案公式为“Θ=2m/(2m+M)·2π”，这两个公式非常相似，不妨比较平动和转动。转动时周而复始，相对于真空没有运动，但平动时确实没有移动——转动平动是等价的。

《力学》152-153页，讲解“例3.9”时，人在静止船上，假如水的阻力为0，人由船头走到船尾时，船的本身质心移动了，即船移动了。但是人和船的系统的质心没有任何变化。这就是质心参考系的魅力，又叫做零动量参考系，书上解题的原文是，“对船和人这一系统，在水平方向上不受外力，因而在水平方向上的质心速度不变。又因为原来质心静止，所以在人走动过程中质心始终静止，因而质心的坐标值不变。”这样，在分析图5.1的甲乙时，考虑到整体性，AB和CD的势动能转化和真空的能量场相消，仍然和转动是对等的，即和丙丁中的EF和GH一致。前文分析，没有考虑真空的能量场的变化，现在把AB比拟为人，而真空比拟为船，就得出系统质心动量守恒。

可以这样考虑，一个小球在真空中静止，然后沿直线向前运动。她有动能吗？没有。小球由静止转化为以v前进时，获得了能量，即Ek=1/2·mv2，但是，根据动量守恒，小球必然给予了真空相反的动量，即真空（真空中的场或者某些物质）获得了“和小球反向的动能”为Ek=-1/2·mv2（比如火箭飞行原理，正反动能动量守恒），故总能量为0。启动小球的运动能量为Ek=1/2·mv2，又不见了，即Ek=1/2·mv2= mv2=0。平动时从整体上看还是静止（选取质心为参考系，而且质心参考系本书就是绝对参考系，不妨回顾一下本书第一二三四章节的有关内容），即二者相消，总动能仍然为0。从整体看，动能恒为0，即宇宙的平动动能和转动动能恒为0。

这里介绍的启动小球平动和转动的动能当然没有消失，但是从宇宙的整体看，总能量始终保持为0。因此物理第三公理永远成立，即能量守恒。

《动库永动机》（见第九章《静力学定律和永动机》）中讲“周期性势场”创造能量，能量发生创造了吗？没有！从本章讨论的看，任何运动变化过程，对于宇宙整体的总能量来看，始终为0。这是由动量守恒定律（平动动能）和角动量守恒定律（转动动能）决定的。就是分析波动和振动，可以明确，宇宙中的整体振动动能和波动动能也是0。所以《动库永动机》的“周期性势场”提取的能量是从整个宇宙中提取的！本质上就是逆热力学第二定律！

动库永动机和静库永动机的能量创造，原来就是宇宙的整体能量为0，故取之不尽，用之不竭。从方式上讲，逆热力学第二定律；当然，从表现上看，仍然是突破了热力学第一定律，能量确实创造了。

从宇宙中提取能量，其实物理学家已经做到了。见《力学》215页“例4.13 弹弓效应”。使用土星给“探测器”加速后，土星增加的动能，并非全部来自于“土星”轨道动能的减少！为“探测器”的加速能量来源，不限于土星，还有太阳，银河，整个宇宙！这是从宇宙中吸取能量的方法——万有引力。由于只能给飞行器加速，无法在地面上实现，故不宜称作永动机，但无疑这个能量就是从宇宙中提取的“创造出来的能量”！

分析的关键就是质心参考系，《力学》58页，201页，“系统的内动能和系统内各质点间的势能的总和称为系统的内能。”“相对于质心参考系，外力对系统所做的功等于系统内能的增量。此结论也和质心参考系是否为惯性系无关。这又显示了质心的特殊之处。”“内能的概念特别用于讨论由大量粒子（如分子）组成的系统，如一定质量的气体或晶体。气体或晶体的内能就是指相对于其质心系的各质点的动能和质点间势能的总和。”《热学》第3章《热力学第一定律》100页，“本章说明热力学系统发生变化时在能量上所遵循的规律，这规律实际上就是能量守恒律。这里仍是考虑系统在其质心参考系中的行为。因此，涉及的能量就是系统的内能，也就是系统内分子热运动的动能和分子间势能的总和。”可见，从整个宇宙来说，质心参考系和绝对参考系是等价的，而这必然体现了能量的守恒和转化定律。

 

5.3 迈克尔逊-莫雷实验的简单解释

本文说过，自转和公转，等价于在真空中绝对静止。注意，一定是“整体的自转和公转”，比如天体的运行，在轨道上稳定运行的人造卫星。在地球上转动的物体或在卫星上转动的物体，还有偏离轨道的陨石流星，和真空之间的运动关系不是“静止”。

既然地球的自转公转都是和真空保持静止，那么怎能奢望迈克耳逊-莫雷实验的干涉条纹移动呢！地球绕太阳转，太阳绕银河转，银河绕着宇宙转，不管有几个层次，还是有几百万乃至于无数的层次，（银河公转）（太阳公转）地球的自转公转都是和真空保持绝对静止的，这同样适用于宇宙中所有的“整体性的公转自转天体”。董晋曦实验（飞行时间法）必然要落空！

教科书上没有提到普朗克绝望了几次，才推导出他的公式。反正爱因斯坦直到魂登仙界时，还对相对论这个怪胎疑惑。早在2002年7月出版的《相对论再思考》收录的最后一篇文章，即myore的《试论相对论四大实验》，已经把“地球和卫星的轨道运动”与“相对于地球和卫星的运动”区分开来，摘录一段：“磁 铁和电容器（铁电体）在相对于地球惯性空间（匀速直线）运动时，会被自己激发的电磁场所偏转，并稳定在平衡位置；但由于地球在宇宙空间的运行，却又不会偏 转。假如实验装置放在卫星上，则发射升空和回收卫星时，磁铁和电容器会偏转；当卫星由于惯性而绕地球稳定运行时，又不会偏转；卫星重新点火靠发动机提供能 量绕地球飞行时，又出现偏转。”当时myore还不懂得“角动量守恒定律”。但那时并没有绝望，满怀把握，现在明白了角动量守恒定律，反倒绝望了——因为10年来的沧桑和反复的实验失败让myore感到没有指望了——主要的不是设计的方案错误，而是没有机会按照自己设计的实验方案进行实验。

现在可以使用角动量守恒的原理加上牛顿苹果引力运用到月亮妹妹上面，终于有了一个更合理的解释了，2002年的解释仅仅限于现象的表面，现在是谈论现象反映的本质性规律。而且，从宇宙的0能量来解释永动机的能量创造，更合理更自然。

不使用整体自转和公转的运动就是相对于真空静止的观点，任何解释都会失望。因为“菲索流水试验”和“霍克实验”之间的矛盾性不可调和，令人绝望。菲索流水试验（部分地）拖动了以太，水相对于地球运动，霍克实验中水没有拖动以太，说明地球在宇宙中的运动和“相对于地球的运动”不等价。即“和地球一起运动”与“相对于地球的运动”对于光子来说是两种不同方式的运动。发射和牵引假说的否定实验结果，让我们提出任何的解释都无法调和这两种不同的运动形式。质心参考系和能量守恒律反映了地球在真空中是绝对静止的！这样，迈克耳逊-莫雷实验、屈劳顿-诺贝尔实验自然就会出现零结果。

相对性就这么简单，根本不需要引入“狭义相对论”。

 

5.4 地球静止了吗？引斥力总和为0

地球静止了吗？

自转——科里奥利力绝不放过。比如强热带风暴的漩涡；比如傅科摆；比如“落体偏东现象”。《力学》94页，“从50m的塔顶自由下落的石块着地时不过偏东5.4mm。”

公转——地球以30km/s的速度绕太阳公转。

拖转——“对3K宇宙背景辐射的观测，发现太阳系向狮子座a星方向有一约400km/s的绝对速度（此句话引自于董晋曦的论文）。”

不难解释，上述绝对运动的运动都是关于“质量”的物体，有惯性。惯性必然表现为有拖动。比如站立不动射箭和骑马射箭，同样的张弓力度射出的箭，速度不同，因为惯性拖动是完全的。但是光的传播不需要质量的运动，她是电磁场的振动传播——波动。电磁场的拖动是复杂的，《相对论和时空》列出的实验，否定牵引假说的有菲索流水试验、洛奇实验、光行差现象等。否定发射假说的实验有席德的双星观察、造父变星光度的周期性变化、超新星爆发的光度衰变现象以及脉冲星的精确周期发光等。

说地球轨道动能自转动能为零，是以宇宙整体上来说的。但局部的地球本身，有自转动能、公转动能。注意本文前面谈论时，一定要加上“整体”的表述。

5.4.1 光速恒c不变

光是电磁波，传递媒介是真空的电磁场（电磁以太），真空的电磁场属于整个宇宙（中的所有粒子的场，相互叠加），故天体的运动不能拖动真空以太（地球可以拖动地面上的一个人，一座山，但不能拖动真空以太），而因为角动量守恒，天体“整体的自转和公转”相对于宇宙真空是静止的，所以对于光（电磁波）来说，相对于真空速度为c，也就是相对于天体运动的速度为c。注意，天体一定是“整体的公转和自转”，对于陨石等，由于偏离轨道，故正在坠落的陨石之类运动，相对于真空有运动速度。

关于超光速以后再谈论，超光速与此处的光速恒c不变并不矛盾。

5.4.2 运动的相对性和绝对性

天文观察到地球自转，绕太阳公转，被太阳拖着绕银行转等，确实是运动。这是运动的绝对性。宇宙中所有的天体都在运动，运动是绝对的。即经典的哲学观，世界是物质的，物质是运动的，运动是绝对的——宏观质量宇观天体的运动。

因为人类生存在宏观真空，所以，光速恒c不变只能够作为相对性而必须服从天体运动的绝对性。

因为地球是运动的，所以地球上的光速不变就是相对于地球的速度为c。这其实就是地球的对光的完全拖动。这和前面谈的发射牵引假说并不是一回事儿。有自己的内涵——

这 就是需要倒换位置。所以要倒换位置，因为本文前面引述的教科书知识，惯性导航回转仪给出了物体在空间的绝对坐标，笛卡尔直角坐标系，从地球和金星等天体的 笛卡尔坐标比较，有相互的运动，这只能够作为绝对运动，而如果用真空坐标系，地球和金星都是静止的，就陷入了矛盾，因此必须倒换位置，确定地球是运动的！ 金星等所有天体是运动的。

即 从真空来看，所有的天体运行，整体的自转公转，等价于在真空中静止，那么，现在要倒换为天体运动就是运动，由天文观察反复对比确定。即地球自转公转，绕太 阳转，绕银行转。那么，既然地球是运动的，而真空和地球保持静止，即真空被地球完全拖动。同样，月亮、人造卫星、土星、火星等也拖动各自的“真空”。这从逻辑上还是很绕口，事实上只是光速，因为，拖动真空就是拖动了光速。意思是，和地球保持静止的物体，发射的光或反射的光，相对于地球的速度恒为c（迈克尔逊-莫雷实验的零结果，霍克实验中——和地球保持静止的水不拖动以太）。但地球静止光源照射到金星上，金星的观察者观察到的速度是c-v到c+v的范围，只和金星在以太中的速度v有关。同样，在地球地面上和地球相对运动速度是v的观察者，观察到的由地面静止物体发射或者反射的光，速度也是c-v到c+v（菲索流水试验中，和地球有相对运动的流水拖动了以太——部分地，董晋曦实验用飞行时差测光速——当然只能够是相对于地球的运动才可以有结果）。

同样，金星发射的光和反射的光，在地球上观察到的光速也是c-v到c+v，这与金星的运动状态无关，v是地球在绝对参考系（这里应该是太阳参考系）中的运动速度。

现在，只有一个问题要解决了，即在地面上运动的物体，她发射和反射的光，对于地面的观察者和金星的观察者来说，速度是多少？《力学》208页，“第一宇宙速度是使物体可以环绕地球表面运行所需的最小速度，可以用牛顿第二定律直接求得，其值为7.90×103m/s。”假如地球表面的物体速度达到了第一宇宙速度，那么，属于“整体的公转”，因此这个物体就可以完全拖动“真空”，即拖动光速。那么她发射和反射的光，就和这个物体——地球卫星——的相对速度为c。那么，从地球上的观察者来看光速就是c-v到c+v（v是地球在绝对参考系中的绝对速度），金星上的观察者看到的光速也是c-v到c+v（v是金星在绝对空间的绝对速度）。大于第一宇宙速度，就会升高到更高的运行轨道，并且因为势能的增加而速度减小，如果仍然属于整体的公转，则结果仍然是完全拖动自己的真空和光速。如果物体由发动机推动，成为环绕太阳的卫星，那么仍然是完全拖动自己的“真空”和光速，不再例推。

当地面上的物体速度大于0而小于7.90×103m/s时，她没有获得“整体的公转”因此不能够完全拖动自己的真空，那么物体发射的光和反射的光，就由地球的引力场和物体运动速度等价的离心力来决定。这里就和菲索流水试验的流水是部分地拖动光速类似了。我们知道这一点就可以了，如果有兴趣，阅者可以自己想办法求出数学表达的公式。我没有这个兴趣，也没有这个时间来求数学公式表达式。我只要懂得，当轨道运动的物体受到的万有引力和离心力（其实就是万有斥力）平衡为0时，物体完全拖动真空拖动光速；而运动物体受到的万有引力和其因为自身速度而具有的离心力不为0的时候，不能够完全拖动真空和光速就可以了。

本文运动的方法和普朗克推导他的公式有类似的地方，即是不惜一切代价地去适应观察到的实验结果，所以，对光速的解释就是“相对性”“发射假说”“牵引假说”的交互融合——适应绝对性时空观和伽利略变换。

再回忆一下，

相对性——整体轨道公转和自转就是相对于真空完全静止。倒换位置后，即自转公转的天体和卫星，完全拖动“真空”拖动电磁以太，拖动光速，即相对于天体和卫星的光速，由其自己发射和发射的光，在其上面的观察者观察到的速度恒c。这时永动物体对自己以太的拖动就是类似于发射和牵引假说。

相对性——地球上的观察者，观察到金星和其他天体的发射和反射的光速为c-v到c+v（v是地球在绝对空间——太阳参考系中的绝对速度）。地球的卫星遵守同等的规律，其他的天体的卫星也遵守。

相对性——相对于地面运动的物体，速度不等于环绕卫星速度时，小于环绕速度时，由地球引力场和物体速度等价的离心力决定。稍大于环绕速度时，由地球和太阳的引力场共同决定。速度再大，由银河系引力场乃至于整个宇宙的引力场分布决定。

注 意，这里的速度，是指经典物体的速度，如果是微观粒子的速度，比如同步辐射光，不符合这里的讲解，即运动的电子等微观粒子遵守的不是这里描述的相对性。提 示，经典物体没有物质波，而微观粒子有物质波，因此微观粒子的运动是完全在真空中的运动，不会有任何拖动真空的能力，即微观粒子拖动真空的能力始终是0。即同步辐射光的光速相对于地球的速度恒为c，相对于运动电子的速度为c±v，v为运动电子相对于地球的速度——同步辐射能量绝大部分集中在运动速度的正前方，当v接近于c时，辐射角角宽度很小，可以认为和电子的相对速度为c-v=c-c=0，v是切向速度——即发射光的电子在发射光的瞬间和她发射出的光的相对速度为0。不要忘记，这个同步辐射光光源是建立在地球上的，建立到月球上面就要以月球为参照。

5.4.3 引斥力的总和为0

从地球上发射的人造卫星（从月球也可以发射），发射过程中，卫星相对于真空有运动（即只能部分地拖动真空），当卫星入轨后，不依靠人为的发动机控制而有稳定的运行公转轨道，卫星相对于真空静止，即完全地拖动了真空。

卫星的质量并不大，但她的表现和其他天体一样，显然，拖动真空的不可能是万有引力。是万有引斥力！即万有引斥力总和为0。注意到一个现象，即卫星受到的地球重力为0。发射炮弹有来复线，如果卫星是翻着跟斗上天的，有必要相信，取得稳定运行后，其转动也是相对于真空静止。

一惊一乍的吓人数字不要理会。比如《相对论与时空》171页谈到，“计算表明，太阳对地球的万有引力，比拉断直径等于地球直径那么粗的钢索所需的力还要大！”地球受到太阳引力了吗？没有。因为我们要从整体的角度分析问题，地球轨道速度30km/s，离心力正好等于太阳的引力，所以抵消后为0。就如同宇宙飞船入轨后内部出现完全的失重现象一样，不再受到地球的引力。因为还有和地球一起的轨道运动，因此飞船受到的太阳引力是0，否则就不会完全失重。当然，就如同我们感受到科里奥利力一样，我们感受到太阳的引力起潮力！地球以其万有引力抵抗起潮力，物体和人以组成的物质成分之间的分子力抵抗起潮力。地球的尺度大，所以潮起潮落，人体的尺度小，所以从来不涨潮。雷元星著的《大坠落》93页谈到，1894年，诺依曼和西里格提出，“如 果每一颗恒星或星系（宇宙岛）都具有与太阳、银河相当的质量，它们必然也具有相同的万有引力，均匀分布在无限宇宙中的万有引力就是无限大的，而且它们在宇 空任何方向都会以无穷大的引力作用于地球，我们的地球就会被撕碎，人和大地就会被这种引力吸向四面八方，可实际上却并没有发生这样的情况，这就是后来所说 的‘引力佯谬’。”刚才说过了，地球受到的太阳引力为0，因为轨道速度和太阳引力抵消了，而太阳“太阳系向狮子座a星方向有一约400km/s的绝对速度”则抵消了更大的引力中心的引力，所以地球不会受到更大的引力，这是因为各级轨道运动速度而抵消为0。对于起潮力，太阳对地球的起潮作用远远小于月亮，那么无穷宇宙的引力起潮作用要比太阳的起潮作用更小。这些提问的人，连太阳系内部的引力（斥力）和起潮力都没有搞清楚，却去无聊地过问无限宇宙的事情，还是放下身段来，重新学一学角动量守恒吧！

从相对性上讲，相对于真空的“整体运动——自转，公转”是永恒静止的，平动动能为0，转动动能为0，而能量和力是相关的，自然，宇宙中的力总和必为0。力的总和为0，就说明力的场总和为0，当然，对于万有斥力，万有斥力的场和万有引力的场相互抵消为0，才能够避免被宇宙中所有的天体的引力所撕碎。

电磁力，正负电子正负磁子的相互中和，为0。

万有引力，和轨道惯性运动的离心力（其实就是万有斥力了）等价为0，才有“失重”的概念。也就是说，地球并不受到太阳的引力。可以这样理解，质量激发空间的引力场，而轨道运动激发了相反的斥力场，引斥力均衡，因此总的引力场（斥力场）为0，这和正负电子在空间激发的电场叠加为0一致。

天体的轨道运动，是万有引力和万有斥力作用的结果，并不需要牛顿踢一脚，天体就可以相互绕着转。比如卫星的发射和回收，可以实现轨道运动而和真空相对静止。整个宇宙无始终，但局部的天体、星系、星系团可以有生灭的演化过程。陨石之类的会使天体的质量增加，而在空间的“自由”运动，就相互间逐渐形成轨道关系，因此牛顿不曾奋脚踢。

第八章《静力学温标和牛爱一统》将会讲到热力学温度属于电子，而0K以下属于磁子。0K以上，能量为正，质量为正，r为正，r为距离。0K以下，能量为负，质量为负，r为负，实质上，上面这些谈论是站在0K以上的环境说的。如果物理学家站到0K以下的环境，就会说，0K以上，质量能量距离为负，0K以下，质量能量距离为正。其实，为正等价于万有引力，为负等价于万有斥力。

关于辐射压力，在0K以上的环境，电磁波压力为正，磁电波压力为负；在0K以下的环境，电磁波压力为负，而磁电波压力为正。

这下子该明白了，可以理解万有引斥力了，0K以上为万有引力，0K以下为万有斥力，是站在0K以上的环境说的。如果站到0K以下的环境，就会说，0K以上是万有斥力，0K以下是万有引力。

 

5.5 多空间概念的合理成分

因为光速c的原因，物理学家不得不考虑多空间的问题。

孟庆潭著《时间、空间、物质运动与相对论》27-28页，“关于空间问题，爱因斯坦曾有如下论述：‘当一个小箱子s在一个大箱子S的全空空间中处于相对静止的状态时，s的全部空间就是S的全部空间的一部分，而且把s和S的全部空间一起包括进去的同一个“空间”，既属于箱子s，也属于箱子S。但是当s相对于S运动时，这个概念就不那么简单了。人们就要认为s总是包围着同一空间，但其所包围的S的一部分空间则是可变的。这样就有必要认定每一个箱子各有其特别的、无界的空间，并且有必要假定这两个空间彼此作相对运动。’”“‘在 人们注意到这种复杂情况以前，空间看来好像是物体在其中游来游去的一种无界的媒质或容器。但是现在必须记得，空间有无限多个，这些空间彼此作相对运动。认 为空间是客观存在的、是不依赖于物质的这种概念系属于现代科学兴起以前的思想，关于存在着无限多个作相对运动的空间的观念则是现代科学兴起以后的思想。后 一观念在逻辑上的确是无可避免的，但是这种观念甚至在现代科学思想中也远未起过重要的作用。’”“爱因斯坦的这种空间观，即任一物体均有其特别的、无界的空间。物体运动，属于该物体的空间随其一起运动。空间有无穷多个，这些空间彼此做相对运动。这一观点深刻地揭示了空间与物质运动之间的关系，本书将这种观点称为‘多空间观点’。”

该书113-114页，“多空间观点认为任一物体有其相应的空间，物体运动，这个空间就随物体一起运动（见第3章），光在该物体空间内以恒速c传播，这样使人们有理由认为，在一个物体的空间内不是一无所有的，而是充满传播光的介质——以 太。该以太将随空间一起运动。也就是说，任一物体对应有一个充满以太的空间。对一个观测者或观测仪器而言，观测光的运动就是通过观测光在观测者所属空间内 的运动，而观测者相对属于它的空间是静止的，因此要用光学方法观测观测者相对以太的运动必将得到否定的结果。这也就是多空间观点对迈克尔逊-莫雷实验得到否定结果的物理解释。”“经典的以太观认为宇宙间存在着绝对静止的空间，而以太相对于该空间是静止的。这与多空间的以太观念大不相同。”

爱因斯坦和孟庆潭的观点有合理成分，但是基础立场确实是混乱的。本文已经指出，因为人和质量必须作为绝对的空间立场，因此关于“整体的自转和公转”拖动的“真空”就必须成为相对性，而且这个“真空”就是电磁场，电磁以太。但是当地球上的物体运动时，并不能够完全拖动自己的“真空”，即电磁以太。地面上运动的观察者观察到的地面静止光源和反射的光，光速为c-v到c+v，而不是c，v是观察者相对于地面的运动速度。因为爱因斯坦和孟庆潭的论述有很大的合理成分，因此本文大量篇幅的引述，作了比较重点的介绍，但注意不要搞混。

其实，爱因斯坦如果简单地承认只有一个绝对的空间，但是捡回以太观念，即以太（真空-真空以太）是多重的，任何物体都会拖动自己的以太，当然，因为永动而拖动，那么，就不会搞出无穷多的不可理解的多空间了。同样，量子论者明白了超距作用，也不会发生观察一次就分裂一次宇宙而出现不可理解的无穷多个宇宙了。

这就是说，对于光速来说，由于光速的完全拖动，有恒c的速度，即地面观察者观察地面的静止光源。有c-v到c+v的光速，即地面运动者或其他天体上观察地球上的静止光源。还有光速的部分拖动，象菲索流水试验，地面上运动物体发射和反射的光。

但是，不管光速是否完全被拖动，观察者观察到的光速都不是永远为c，这是光速不变原理的真实情况。有了这些基础，加上超距作用等知识，就不会产生时间旅游等因果律的讨论了，因为根本不存在那样的情况，还讨论什么？

大学物理教科书和《物理学史》没有介绍动量守恒和角动量守恒的来历和问世年代，但是《物理学史》195-196页给出了菲索流水试验是1851年问世的，而1868年有了霍克实验结果。这两者给出了“和地球一起运动”与“相对于地球运动”是不等价的，爱因斯坦应该知道这个事实。就算是1905年爱因斯坦发表狭义相对论时物理学还没有动量守恒定律和角动量守恒定律，爱因斯坦假如考虑到菲索和霍克的工作，也不应该搞出相对论这个怪物。

 

5.6 一对力和多普勒效应

《力学》187页，“两质点间的‘一对力’所做功之和等于其中一个质点受的力沿着该质点相对于另一质点所移动的路径所做的功。这就是说，一对力所做的功只决定于两质点的相对路径，因而也就和确定两质点的位置时所选的参考系无关。”

《相对论与时空》44页，“光的多普勒效应不但为天文学上的观察而且也为地面上的实验所证实，但是，无数的实验结果表明，决定多普勒效应的只有观察者相对于光源的运动速度，从来没有发现多普勒效应与光源或者观察者相对于以太的绝对运动有关。”

一对力的功联系动能，动能的守恒只有与相互运动的物体之间的始末位置有关，光的多普勒效应说明能量是守恒的，因此只能与观察者和光源的相对运动状态有关而与参照系无关。

有 两点重要意义，第一，能量是绝对守恒的。整个宇宙无论全部还是局部，能量必然守恒。因此，永动机输出的能量必然是从宇宙中吸取的。第二，参考系的环节。多 普勒效应和参考系无关，即相对于地球（地面）运动也不影响多普勒效应。因为多普勒效应只与能量有关，类似于一对力的功。但光速c就不一样了。相对于地球的光速为c，相对于地面上运动速度为v的观察者，观察到光速为c-v到c+v，这个结果可以由菲索流水试验证明。同样，如果相对于地面运动，但不是卫星的轨道运动，可以选择飞机，那么，迈克尔逊-莫雷实验的干涉条纹就会移动，屈劳顿-诺贝尔实验电容器就会偏转，董晋曦实验的飞行时间法的光速实验就能测量出相对于地球的绝对运动。

另外，和声音多普勒现象比较。

声音的载体是“声以太”，是短程的场。即声以太只能存在于质量这个物体的非常近的距离——如果气体足够稀薄，则声音无法传递。因此简化的话常常可以把质量看作是声音的传播载体。质量总是完全被拖动，如气体和水在火车和飞机上总是完全被拖动，而对于光的载体来说，水相对于地球的运动，只和介质的折射率相关，对于气体想必一致。这是声音的载体是“质量”而光的载体是“电磁以太”的区别。从能量的观点看，我们是否可以这样理解，光波多普勒效应是光和物体相互运动时的动能守恒的“弹性碰撞”，声音多普勒效应是声音和物体相互运动时的动能不守恒的“非弹性碰撞”——动能不守恒，转化成“内能”。也就是说，多普勒效应不能够说明二者的相对速度一定为c，当相对速度是c±v时，光的多普勒效应仍然成立——仅仅取决于二者的相对速度，只是和声音的多普勒效应（不仅和声源运动有关，而且和观察者的运动速度有关）有区别而已。

电磁波的载体，电磁以太是长程的，因此才能够关联一对力的功，表现为和观察者之间保持动能守恒，声音的声以太是短程的，因此 不能够关联一对力的功。其他分析见第六章，我们在统一力和统一场再分析。

 

5.7 进动和章动

万有引力是否有和“电磁相互转化”类似的机制？电子运动激发磁场，而磁子运动激发电场（注意屈劳顿-诺贝尔实验）。教科书没有讨论，但是有人讨论过，比如《相对论与时空》172到173页，“静电场中的库仑定律和牛顿万有引力定律同样是平方反比定律，因此它所反映的也是超距作用。作为电磁场的基本定律，它不是合适的形式，它必须发展为像第三章中的（3.46）式那样的麦克斯韦方程组的场方程形式。电磁场是一个不可分割的整体，它所有的基本定律（包括像电磁感应那样的定律）一起决定了电磁相互作用是以电磁波的形式传播的，它的传播速度是有限的（即等于光速）。”“牛 顿万有引力定律固然也可以用场的观点推广为同样的形式，但仅此而已。它没有像电磁感应那样的反映电磁场随时间变化的相互关系。或者可以这样说，它只有静电 场的类似物，却没有磁场的类似物，因此就不像一个统一的、变化的电磁场。所以，结果所反映的仍然是瞬时即达的超距作用。”“经典的引力理论只存在与静电库仑定律相应的牛顿万有引力定律，而没有与磁场有关定律相应的任何东西。”

这 样的论述不确切也不全面。静电力有引力也有斥力，但万有引力只有吸引而并不排斥，和静电库仑定律是有分别的。因此万有引力定律有自己的方式。事实上，教科 书上的知识已经反映出万有引力有类似于电磁相互作用的机制。比如，电子的运动在磁场中会受到洛伦兹力，而进动的解释就和此相类。自由电子的洛伦兹力没有能 量的转换，但电流——载流导线的洛伦兹力就有能量的转化了。

《力学》277到279页谈到进动和章动。本文谈到，自旋（自转和公转）的物体的离心力等价于万有斥力。那么找到万有引力和万有斥力之间的转化关系，就相当于电场和磁场的相互转化。

刚体转动时有对于转轴的力矩，力矩有指向，《力学》257页 给出了刚体定轴转动定律。进动是由角动量定律解释的，物体的自旋和重力的合力导致了物体的进动，这可以联想电子和电流的洛伦兹力。物体进动时，进动的转动 能量与重力无关，因为物体的势能守恒，物体没有在重力的作用下改变高度。那么，根据能量守恒定律，进动的能量必然来自于物体自旋的转动动能——尽管教科书没有分析这一点，但我们根据能量守恒定律必然得到这个分析——如果不是这样，那么“进动的转动”推动机械对外做功，就是能量的创造，不就是实现永动机了吗？物体进动时转轴的摩擦力需要克服，空气的阻力需要克服，而进动的转动动能也需要有一个来源，这必然来自于物体自旋的转动动能的转化。这不就是和电子的洛伦兹力——电流的洛伦兹力实现能量的转化联系起来了吗？

当物体自旋时速度不是太大，进动时还会有上上下下的周期性摆动，即章动，这时就伴随物体重力势动能的一起转化。但因为势动能守恒，因此克服转轴的摩擦力，克服空气阻力，进动的转动动能仍然来自于物体的自旋动能而不是重力势能和动能的转化。

这样，尽管万有引力的速度是超距的，但是万有引力的效果，即对物体的加速，仍然不会超越光速。这一点和电磁力是一致的。但不一致的是，电磁波的能量是实在的，因此可以发射和接受电磁波和磁电波；但万有引力的引力波却是虚的，即引力波的能量始终为0，因此不可能发射和接受引力波。因为电场磁场是实在的，有实在的电磁场物质，而对应于万有引力，却没有实在的万有引力场物质。

 

5.8 质心参考系的综合分析

宇宙整体的力、能量、运动为0。简单地说，就是“宇宙是个0。”或用整体观表示为“世界是静止的，静止是永恒的。”但是因为必须以人和质量来定义绝对空间，所以，通过倒换位置，质心参考系的绝对性，称之为“相对性”。

综合分析：

①零宇宙是从整体的转动动能为0推导出来的。基础是角动量守恒。有惯性导航回转陀螺的笛卡尔坐标为证。其逻辑借鉴于牛顿把苹果的万有引力应用到月亮妹妹上去。

②Ek=1/2·mv2=mv2=0，能量生灭本来就是守恒，永动机的能量来自于整个宇宙。

③地球在真空中是绝对静止的！整体的转动就是静止，静止是永恒的。所有的宇宙天体的轨道运动和自转是相对于真空绝对静止的。但考虑到人和质量的立场，倒换位置为，地球等天体的与真空相对静止称为相对性，而把地球在空间的运动称为运动的绝对性。

④整体的看，万有引力和电磁力是统一的一个力，信息力。

⑤万有引力对应的离心力，原来就是万有斥力，整体效果为0。

⑥零宇宙属于静力学，用相对性取代爱因斯坦的“相对论”。即光速的完全拖动和部分拖动。

零宇宙的意义，

解决了光速问题带来的相对性和绝对性的难题（经典粒子、宏观物体、宇观天体）。这就是零宇宙的意义。零宇宙是从质心参考系和物理第三定律即能量守恒推导出来的。

现在，我们也可以说说光子的静止质量精确地为零，和零宇宙凑凑趣儿。

《电磁学》10页，“现代量子电动力学理论指出，库仑定律中分母r的指数与光子的静质量有关：如果光子的静质量为零，则该指数严格地为2。现在的实验给出光子的静质量上限为10-48kg。”

通过对实验事实的反复分析，使用雷达对钟法（绝对对钟法，牛爱校钟法）可以证明时间和空间是经典的牛顿时空，由逻辑本身的美感，并且要符合实验和观察事实，给出了光速恒c不变。因此光子的静质量必然精确的为0。

这 是因为，惯性质量对应于加速度，惯性质量就是静止质量，始终对应着加速度。但是惯性质量不是一成不变的，当物体的速度增加时，质量的变大按照牛爱因子和牛 爱变换来计算。这就是惯性质量，也就是静止质量。有惯性质量（静止质量）的物质，总有有限的加速度，因此速度无限趋向于光速但是无法达到。

波动的波子（光子和声子等）没有惯性，不存在加速度概念，要么没有波动，要么就是恒定的波速。因此没有惯性质量，即静止质量为0。但是波子有能量，因此对应着等价质量，这就是引力质量。引力质量有两种情况，即静止质量和波动质量。静止质量就是惯性质量，惯性质量完全等价于引力质量。波动质量（波子的能量等价的质量）没有惯性的说法，但是因为有等价的质量而有引力质量。

因为光速和运动物体和引力场无关，光速恒c不变，因此，对于一般的物体来说，可以谈论对于某一引力场的逃逸速度，但是对于光子来说不存在，因为任何引力场中，光速恒c不变。由此可以知道，光子的静质量必然精确的为0。

顺便给出两个简单的逻辑。

黑洞是不可见的，即当初的定义是光子无法逃逸出来，因此无法看见，才有黑洞的这个概念。现在，光速恒c，与引力场无关，因此，任何引力巨大的天体，都可以被看到，显然，这个黑洞的概念不存在，讨论黑洞就没有任何意义。

宇 宙大爆炸，是从宇宙演化来谈论的。即来源于相对论的干扰，时间的走快走缓不一致，同时性的相对性等等的混乱带来的。现在通过牛爱校钟法证明了时间空间的绝 对性，与物质和运动无关，因此讨论宇宙的开端，是极其荒唐的，因此没有必要讨论宇宙大爆炸。以后只要研究天体的演化就可以了。

 

5.9 牛顿的苹果引力

http://www.pep.com.cn/gzwl/gzwljszx/gzwkb/gzwlxkb/gzwlkb2/高中物理·必修2给 出了万有引力的逐步拓展思维，这也正是本章关于天体相对于真空始终是绝对静止的推导方式，最后的结果是引出多重电磁以太，即物体在永动时完全拖动自己的电 磁以太（真空以太）但是却不可能拖动由全宇宙所有物质叠加成的电磁以太。现在把高中物理的这些基本知识抄录如下，重新阅读，故地重游，想必能够起到温故知 新的效果，

2. 太阳与行星间的引力

开 普勒定律发现之后，人们开始更深入地思考：是什么原因使行星绕太阳运动？伽利略、开普勒以及法国数学家笛卡儿都提出过自己的解释。牛顿时代的科学家，如胡 克、哈雷等对这一问题的认识更进一步。胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到了太阳对它的引力，甚至证明了如果行星的轨道是圆形的，它所受引力的大小跟 行星到太阳距离的二次方成反比。但是由于关于运动的清晰概念是在他们以后由牛顿建立的，当时没有这些概念，因此他们无法深入研究。

牛顿在前人对惯性研究的基础上，开始思考“物体怎样才会不沿直线运动”这一问题。他的回答是：以任何方式改变速度（包括改变速度的方向）都需要力。这就是说，使行星沿圆或椭圆运动，需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力应该就是太阳对它的引力。于是，牛顿利用他的运动定律把行星的向心加速度与太阳对它的引力联系起来了。

不仅如此，牛顿还认为，这种引力存在于所有物体之间，从而阐述了普遍意义下的万有引力定律。

太阳对行星的引力

太阳对行星的引力F跟行星到太阳的距离r有关，然而它们之间有什么定量关系？

根据开普勒行星运动第一、第二定律，行星以太阳为圆心做匀速圆周运动。太阳对行星的引力，就等于行星做匀速圆周运动的向心力。

2.1 设行星的质量为m，速度为v，行星到太阳的距离为r，则行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力

F=mv2/r

2.2 天文观测难以直接得到行星运动的速度v，但可得到行星公转的周期T，它们之间的关系为

v=2πr/T

把这个结果代入上面向心力的表达式，整理后得到

F=4π2mr/T2

2.3 不同行星的公转周期是不同的，F跟r关系的表达式中不应出现周期T，所以要设法消去上式中的T。为此，可以把开普勒第三定律变形为T2=r3/k，代入上式便得到

F=4π2k·(m/r2)

2.4 在这个式子中可以看到，等号右边除了m、r以外，其余都是常量，对任何行星来说都是相同的。因而可以说太阳对行星的引力F与m/r2成正比，也就是

F∝m/r2

这表明：太阳对不同行星的引力，与行星的质量成正比，与行星和太阳间距离的二次方成反比。

行星对太阳的引力

就太阳对行星的引力来说，行星是受力星体。因而可以说，上述引力是与受力星体的质量成正比的。

根据牛顿第三定律，既然太阳吸引行星，行星也必然吸引太阳。就行星对太阳的引力F'来说，太阳是受力星体。因此，F'的大小应该与太阳质量M成正比，与行星、太阳距离的二次方成反比。也就是

F'∝M/r2

太阳与行星间的引力

由于F∝m/r2、F'∝M/r2，而F和F'的大小又是相等的，所以我们可以概括地说，太阳与行星间引力的大小与太阳的质量、行星的质量成正比，与两者距离的二次方成反比，即

F∝Mm/r2

写成等式就是

F=GMm/r2            （1）

式中G是比例系数，与太阳、行星都没有关系。

太阳与行星间引力的方向沿着二者的连线。

开普勒用三句话概括了第谷积累的数千个观测数据，展示了行星运动的规律性，与原始数据相比，既深刻又简洁。我们利用数学的方法，结合牛顿运动定律，对开普勒定律做了加工，得到了（1）式，揭示了控制行星运动的力，比开普勒定律更深刻，更简洁。

然而，（1）式来源于开普勒定律，因此它只适用于行星与太阳之间的力。牛顿从这里又向前走了一大步，他的思想超越了行星与太阳，这就是下节要学习的——万有引力定律。

3. 万有引力定律

通 过上节的分析，我们已经知道了太阳与行星之间作用力的规律，可以完全解释行星的运动了。但是，还可以进一步设想：既然是行星与太阳之间的力使得行星不能飞 离太阳，那么，是什么力使得地面的物体不能离开地球，总要落回地面呢？也就是说，地球与太阳之间的吸引力会不会与地球吸引苹果的力是同一种力呢？

还 有，即使在最高的建筑物上和最高的山顶上，都不会发现重力有明显的减弱，那么，这个力必定延伸到远得多的地方。它会不会作用到月球上？也就是说，拉住月球 使它围绕地球运动的力，与拉着苹果下落的力，以及地球、众行星与太阳之间的作用力也许真的是同一种力，遵循相同的规律？……

这个想法的正确性要由事实来检验。

月-地检验

假定维持月球绕地球运动的力与使得苹果下落的力真的是同一种力，同样遵从“反比平方”的规律，那么，由于月球轨道半径约为地球半径（苹果到地心的距离）的60倍，所以月球轨道上一个物体受到的引力，比它在地面附近时受到的引力要小，前者只有后者的1/602。根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度（月球公转的向心加速度）也就应该是它在地面附近下落时的加速度（自由落体加速度）的1/602。

在牛顿的时代，重力加速度已经能够比较精确地测定，当时也能比较精确地测定月球与地球的距离、月球公转的周期，从而能够算出月球运动的向心加速度。

数据表明，地面物体所受地球的引力、月球所受地球的引力，以及太阳与行星间的引力，真的遵从相同的规律！

牛顿深入思考了月球受到的引力与地面物质受到的引力的关系，正是在这个过程中，力与加速度的关系在牛顿的思想中明确起来了。

万有引力定律清楚地向人们揭示，复杂运动的后面隐藏着简洁的科学规律，它明确地向人们宣告，天上和地上的物体都遵循着完全相同的科学法则。

万有引力定律

我们的思想还可以更解放。既然行星与太阳之间、地球与月球之间，以及地球与地面物体之间具有“与两个物体的质量成正比，与它们之间距离的二次方成反比”的吸引力，是否任意两个物体之间都有这样的力呢？很可能有，只是由于身边物体的质量比天体的质量小得多，不宜察觉罢了。于是我们可以大胆地把以上结论推广到宇宙中的一切物体之间：自然界中任何两个物体都相互吸引，引力的大小与物体的质量m1和m2的乘积成正比，与它们之间距离r的二次方成反比，即

F=Gm1m2/r2

式中质量的单位用kg，距离的单位用m，力的单位用N。G是比例系数，叫做引力常量，适用于任何两个物体。

这就是万有引力定律。

 

5.10经典的相对性（绝对性）实验

尽管已经有第一章第二章对爱因斯坦相对论的分析，并回归了绝对时空观，但是混乱已久，要说服物理学家，分析一下经典的一些主要实验还是有必要的，而且对于我们这里列出的物理四公理的强化认识也有帮助。

《物理学史》191页到207页回顾了这段历史，现在对比《相对论与时空》和重庆鲁用中的手写稿论文比较全面地分析一下。

5.10.1 光行差的观察

《物理学史》191页，“‘以太飘移’问题是从光行差的观察开始提出的。1725-1728年，英国天文学家布拉德雷（James Bradley，1693-1762）对恒星的方位作了一系列的精确测量，把恒星一年四季的位置折算到天顶，发现都呈圆形轨迹。他百思不得其解。据说，由于有一次偶然他注意到所乘的船改变航向时，船上的旗帜飘向不同的方向，才领悟到这一现象是因为地球围绕太阳旋转所致。他写道：‘假象CA（图5-7）（即本章图5.2）是一条光线，垂直地落到直线BD上，如果眼睛（指观察者）静止于A点，那么不管光的传播需要时间还是只需瞬间，物体必然出现在AC方向上。但是，如果眼睛（观察者）从B向A运动，而光的传播又需要时间，光的速度与眼睛（观察者）的速度比等于CA与BA之比，则当眼睛（观察者）从B运动到A时，光从C传播到了A……’若用a表示∠ACB，v表示观察者的速度，则tga=v/c。这一关系完全适用于天体的光行差现象，布拉德雷测到的a角为(40.5/2)"≈20"，代入上式，得：c=v/a=3.1×1010厘米/秒=3.1×105千米/秒，其中v=30千米/秒。这是光速的最早的数值。”

阿拉果（D.F.J.Arago，1786～1853）在望远镜外用消色差棱镜加于望远镜视场的半边来观测光行差，实际观测结果是经过棱镜和不经过棱镜的两边，光行差完全相同。这似乎说明经典的速度叠加原理不适用于光的传播。如同哥白尼的“日心说”一样，光行差现象正是表明了地球在以太中的绝对运动，如图5.3甲所示（参考《相对论与时空》42页图而画）。光行差现象中光速为c，以绝对静止参考系为参考，光源不在地球上，而是来自宇宙太空的恒星。

现在做一个对比实验，用望远镜观察地面上的光源如光源置于比萨斜塔塔顶，用望远镜观察，光行差角就会消失。如图5.3乙，这时光源在地面上，光速为c，注意这是以地球为参考系。因为图5.3乙中的光源在地球上，因此可以把光源和望远镜整体转动180°角，可以立即对比，无需半年对比观察。

图5.3丙的实验观察到两个不同的光速c，恒星的光射到地球上时，以相对于绝对以太参考系速率为c的速度入侵，照射到镜面上被反射，入射光线有光行差现象；用望远镜观察镜面的反射光线，发现光行差角消失，反射光速为c，以地球为参考系。需注意的是，世界上的大型天文望远镜都是反射望远镜，为什么仍可以观察到光行差角呢？反射望远镜接收外来光的物镜部分，仍然表现为光行差现象以接纳外来的光波，但其反射后的光（目镜部分），却没有光行差现象。反射望远镜的光路示意图可参照图5.3丙，不再另画图。

这和第一章1.4节谈论的牛爱秉性是一致的。即光行差现象说明光源来自于地球之外时，对于地球上的观察者来说，光速c是以绝对以太参考系来说的。而当光源位于地球上时，没有光行差，这就说明光速c是以地球参考系来说的。虽然光速的数值都是c，但是参考系不同，因此这里的光速不变是伽利略变换，与爱因斯坦的光速不变原理无关。这个意义是，和地球一起运动的光源和绝对参考系中静止的光源的光速是不一样的。光行差观察到的恒星距离地球太远，位置几乎没有变化，因此可以视为和绝对静止参考系保持静止。

前面在分析速度时，简单地分为绝对参考系和地球（永动）参考系二者。事实上，事物是复杂的，因为比如地球和火星，都属于太阳系，又属于银河系。所以还要考虑以太阳参考系的光速c和以银河参考系的光速c。比如说吧，火星的光源被地球上的牛顿看时，比较合理的层次是，火星光源发出的光，先适应太阳系的太阳参考系的光速c，然后被地球上的静止观察者看，就是地球相对于太阳参考系的速度v，而不是地球相对于绝对参考系的速度u。假如光源来自于银河系的A星，A星不是太阳系，是另一个恒星系。那么，A星的光源发出的光，先要适应银河参考系的光速c，进入太阳系时，适应太阳系的光速c，然后才是地球上的观察者观察到c+v~c-v。如果光源来自于银河系之外，则又多了一次参考系的变化。这样的逐步变化，是因为天体、星系的引斥力场的分布而自动的相互移接的。

5.10.2 菲涅耳提出部分曳引假说

《物理学史》194页，“对于阿拉果的人眼选择光速的假设，菲涅耳认为很难令人信服。他在1918年给阿拉果写信，指出这种解释不可取。为了使两个实验的 结果能够协调，他提出了部分曳引假说，即在透明物体中，以太可以部分地被这一物体拖曳。他再假设透明物体的折射率决定以太的密度，令ρ/ρ1=1/n2=c12/c2，或ρ1=n2ρ，其中c为真空中的光速，c1为透明物体中的光速，n为透明物体的折射率。菲涅耳进一步假设，真空中的以太是绝对静止的，透明物体运动时，物体只能带动多于真空的那一部分以太。所以，设透明物体相对于以太的速度为v，则以太重心的移动速度为：{(n2-1)/n2}v=(1-1/n2)v=kv。k≡1-1/n2就叫菲涅耳部分曳引系数。如果透明物体运动速度v与光的传播方向一致，则在透明物体中，光的绝对速度等于：c/n+(1-1/n2)v。如n=1，则k=0，以太完全不受拖曳。这一结果既解释了光行差现象，又解释了阿拉果的实验。1846年，英国物理学家斯托克斯（George Gabriel Stokes，1819-1903）对菲涅耳的假设表示异议，他认为把以太分成不动和可动的两部分不如假设物体能够完全拖曳以太，在物体表面附近有一速度逐渐减慢的区域，在空间中以太完全静止。他进一步假设物体以速度v运动，在运动过程中密度为ρ的以太从前方进入物体，立即压缩成ρ1，然后从后方放出。于是就有质量为ρv的以太穿过单位面积，相当于以太有一曳引系数为-ρv/ρ1，所以光相对于物体的速度为：c/n-vρ/ρ1，运动物体中光的绝对速度则为：c/n+v-vρ/ρ1=c/n+(n2-1)v/n2，与菲涅耳的结论一致，同样也可解释阿拉果的实验。斯托克斯这一完全曳引假说似乎比菲涅耳部分曳引假说更合理些，但是由于不久就有实验支持了菲涅耳，所以斯托克斯的假说不大受人重视。”

5.10.3 斐索流水实验

《物理学史》195页，“1851年斐索在流水实验中比较光速的实验证明了菲涅耳公式。实验原理如图5-8（即本章的图5.4）。两束光从光源S发出，经半透射的镀银面G反射后，分别通过狭缝S1和S2进入水管，一束顺水流方向，一束逆水流方向，均经反射镜M反射，在S'处会合发生干涉。观察干涉条纹，可以检定由于受流水曳引形成的光程差。设光在水中的行程为2l，水流速度为v，以太被水流曳引，得到kv的速度，则两束光到达S'的时间会有差别，计算如下：Δt=2l[1/(c/n-kv)-1/(c/n+kv)]≈4ln2kv/c2。条纹移动δ=cΔt/λ≈4ln2kv/λc。斐索的数据为：光的波长λ=5.26×10-7米（黄光），l=1.487米，水的n=1.33，v=7.059米/秒，观察到条纹平均移动δ=0.23条。用菲涅耳部分曳引系数k=1-1/n2计算，预期值为δ'=0.2022条，斐索作出结论：‘两者接近相等。’”

5.10.4 霍克实验

《物理学史》196页，“菲涅耳的部分曳引假说在1868年又一次得到霍克（Hoek）的实验所证实实验原理如图5-9（即本章的图5.5）。他用半透射的镀银面M将光源S发出的单色光分成两束，1束经M反射，由M3、L、M2、M1再回到M；另1束透射过M，由M1、M2、L、M3也回到M。两路光汇合后，在望远镜中产生干涉条纹。L是一段盛水的玻璃管，两束光以相反的方向通过。设-v表示以太相对于实验室的速度，k为水流（水随整个仪器在运动！）对以太的曳引系数，则对于光束1，通过长l的玻璃水管和长l的空气柱，所需时间为：t1=l/(c+v)+l/(c/n+kv-v)，光束2沿相反方向所需时间为：t2=l/(c-v)+l/(c/n+v-kv)。实验证明：整个仪器转180°，光的干涉条纹没有变化，可见t1=t2。从上两式可得：在v/c的精度内，有k=1-1/n2。于是霍克用零值法直接证明了曳引系数不是0，也不是1，而是菲涅耳的假设。菲涅耳的部分曳引假说一再得到实验证实使它成了以太理论的重要支柱。但由它引出的另一条结论，却始终未见分晓。那就是指的当n=1时，曳引系数k=1-1/n2=0，以太应处处静止。物体在以太中运动，从物体看，就好像以太在漂移。地球沿轨道绕太阳运转，也必沿相反方向形成以太风。这就给人们提供一种可能的途径，通过测量以太相对于地球的漂移速度，来证实以太的存在和探求以太的性质。”

接下来，《物理学史》介绍了“麦克斯韦的建议”“迈克尔逊的干涉仪实验”“1887年的迈克尔逊-莫雷实验”“洛奇的转盘实验”“收缩假说的提出”，下面介绍对收缩假说的实验验证。

5.10.5 收缩假说的实验验证

《物理学史》207页，“长度收缩假说提出之后，理所当然地要受到人们的猜疑，设法用实验进行验证，才可看出长度收缩是不是真实的效应。1902年瑞利提出，长度收缩可能导致透明体的密度发生变化，从而产生双折射现象。瑞利估计这个效应也属于二级，即可能小到(v/c)2≈(10-4)2≈10-8的量级，但是用光学的办法还是足以察觉的。瑞利亲自做了实验，他用水和亚硫酸氢碳做媒质，实验精度可达10-10，然而不论是中午还是黄昏，都未观察到双折射。两年后，美国的光学专家布雷斯（De Witt Bristol Brace，1859-1905）以其精湛的实验技术重复了瑞利的双折射实验。他取一根横梁置于天花板与地板之间，横梁可沿垂直轴自由转动，梁上有一长4.13米、宽15厘米、深27厘米的水槽。光在水中往返通过数次，再送入特制的偏振仪观察。如果光束有极为微小的双折射，就可以从光的强度比较中察觉。灵敏度达10-12-10-13。但是，他也没有观察到双折射。看来，长度收缩假说还未能完全弥补实验和理论之间的裂缝。类似的实验还很多，例如：特劳顿和诺布尔（H.R. Noble）的电容器扭矩实验未能观察到电容器的扭转洛奇的磁流实验未能观察到磁场对光速的影响；特劳顿和兰金（A.O. Rankine）的电阻实验未能观察到电阻因‘长度收缩’而变值，等等。这迫使理论家进一步作出假设，例如，假设电容器悬丝的弹性也会随运动速度作相应的改变；假设组成物质的带电粒子也按同样的比例收缩，……，这样就可以在保留费兹杰惹-洛仑兹收缩假说的前提下解释上述零结果。这些煞费苦心的修补工作引起了思想敏锐的物理学家深思，迫使他们做出最概括的结论：‘以太只是一种人为的惯性坐标系，’（Cunningham，1907），以太是不可能探测到的，长度收缩也是不可能探测到的。这一切都为狭义相对论的诞生预备了条件。”

5.10.6 马司卡脱实验

重庆鲁用中寄给我几篇手写的复印稿，关于相对论的论文，忘记是几年前了。现在把他在《不能否定以太的存在》一文中的有关马司卡脱的实验论述摘抄如下：

“假设有以太风速v从右到左流过马司卡脱实验装置，如图3（即本章的图5.6），从光源S发出的光射到半镀银镜M上，一部分光被玻璃P表面反射沿路径1走，而另一部分光沿路径2走。光线1沿顺时针方向通过水槽，而光线2沿反时针方向通过水槽，两束光线会合，产生干涉条纹，由望远镜T观察。光线1在长为l的一段空气中的速度等于c+v，在水中相对实验室的速度等于c/n+fv-v，其中f是菲涅耳牵引系数。光线1顺时针方向经过长l的一段空气和长l的一段水的总时间等于t1=l/(c+v)+l/(c/n+fv-v)，光线2在水中顺以太风而行的速度为c/n-fv+v，在回来的空气中逆以太风而行的速度为c-v，经过的总时间等于t2=l/(c/n-fv+v)+l/(c-v)。t1和t2如果不相等，并将仪器转动180°，使以太风相对仪器正好调转方向，可以期望会出现条纹移动。但马司卡脱做实验时，看不到条纹移动，因而有t1=t2，即l/(c+v)+l/(c/n+fv-v)=l/(c/n-fv+v)+l/(c-v)，解此式得，2v/(c2-v2)=2v(1-f)/[c2/n2-v2(1-f)2]，①。马司卡脱把①式改写为c2[1/n2-v2/c2(1-f)2]=c2(1-v2/c2)(1-f)。他再假设v远小于光速c，令v2/c2的各项可以忽略，1/n2=1-f，这与菲涅耳理论一致，这样说明以太风速v可以存在。即大气不能带动以太。我们看，这样的实验分析跟相对论的迈克尔逊实验分析是互相抵触的，即马司卡脱承认以太风，而迈克尔逊不承认以太风，并否定以太的存在。现在我们对①式作如下仔细分析：因菲涅耳牵引系数f=1-1/n2，①式变成1/(c2-v2)=1/(c2-v2/n2)，若要此等式成立，必须v=0，也就是说，没有以太风。可见，马司卡脱实验证明了大气完全带动以太。而马司卡脱的数学分析，认为有以太风，也是错误的。”

鲁用中分析：“因菲涅耳牵引系数f=1-1/n2，①式变成1/(c2-v2)=1/(c2-v2/n2)，若要此等式成立，必须v=0，也就是说，没有以太风”，这和第一章1.4节“对 于数学题来说，解题得到结果后，要把结果的数值代入原来的方程，如果方程式有理，则该解有效，否则此解无效必须舍去。但是对于物理题来说，我们从来没有进 行过这样的分析。现在面临的就是这样，当我们进行洛伦兹变换爱因斯坦时空涨缩的解释时，如果把方程的解代入方程式，发现原来的物理逻辑失效了”有同等的意趣。

菲涅耳这个方程式确实有漏洞，本章5.10.4节“当n=1时，曳引系数k=1-1/n2=0，以太应处处静止。物体在以太中运动，从物体看，就好像以太在漂移。地球沿轨道绕太阳运转，也必沿相反方向形成以太风。这就给人们提供一种可能的途径，通过测量以太相对于地球的漂移速度，来证实以太的存在和探求以太的性质。”已经说得很明白，即这个菲涅耳公式无法回答n=1的情况，实际上就——应该是——观察者和以太保持相互静止，也就是地球完全拖动了以太。这是反证法，因为霍克实验（马司卡脱实验）证明了和地球一起运动的水无法拖动以太，尽管是部分地也无法拖动；而斐索流水试验证明了相对于地球运动的流水可以拖动以太，尽管仅仅是部分地。这就证明了地球在绝对空间的“永动”和相对于地球在地面上的运动是两种不同的运动形式。也就是本章零宇宙的核心，即永动物体完全拖动自己的以太，而匀速直线运动完全不拖动自己的以太，其他运动形式部分地拖动以太。后面章节谈到统一场时，就理解这一点了，因为这就是万有斥力和万有引力的平衡。

学好质心参考系，就能够更加深入地理解教科书关于热力学定律和能量守恒定律的讲解；而只有顿悟了零宇宙，才好理解永动机的能量的创造和转化的渠道。

 

二〇〇九年七月十五日星期三

 

Myore

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