暗能量存在的证明.docx

暗能量存在的证明水星运动揭示暗能量的存在（简化版）摘 要作者：王鑫从能量角度分析水星的运动，发现引力势能和动能之间的相互转化不遵循能量守恒定律，因而推断：存在一种未知的能量参与相互转换过程。通过万有引力和向心力相等的公式变换，进行分析，找到了这种能量参与转化的规律。从而确定，这是由太阳提供的势能，且具有反引力效应，它充溢整个宇宙并且具有负压强，因此确定为暗能量。通过能量之间的转换关系分析，它的大小等于引力势能值的一半，并且和轨道行星动能相等。通过太阳系各主要行星的引力势能和动能的计算，发现所有行星的动能都等于引力势能的一半，证明暗能量普遍存在，它的作用域和万有引力相同，都是物质固有的属性。关键词：水星进动，反引力势能，暗能量，时空弯曲PACS：04.25.-g, 95.30.sf, 95.36.+x，95.10.Ce1 引 言 暗能量是一种充溢空间的、具有负压强的能量。按照相对论，这种负压强在长距离类似于一种反引力作用效果。既然如此，那么它一定能够表现出某些现象，让我们可以寻找他的存在。暗能量既然是能量，那么我们应当从能量的角度去分析和研究它。如果这种能量真的存在，那么根据能量守恒定律一定能够发现它。暗能量具有反引力作用，因此说明它在空间中一定处于分布不均状态，否则不会表现出反引力作用，那么它是否和万有引力的性质具有相似之处呢？万有引力存在万物之间，万物之间是否也存在反引力作用呢？如果存在，那么是否像万有引力一样，它的强度和天体间的距离存在反比关系呢？根据以上的疑问，特假设暗能量存在，并且它的强度随距离的增加而减小，即与距离成反比关系。如果假设是正确的，研究对象必须选择一个大质量天体周围的小天体，在太阳系内最佳研究对象非水星莫属。原因有二：首先，它距太阳最近，因此它受到太阳的引力最大，有可能受到的反引力作用也是最明显的；其次，它有着八大行星中最大的轨道偏心率，因此近日点和远日点距离太阳差别最明显，另外根据相对论，两个点位又分别处在了不同的时空弯曲曲率下，故此它受到空间的影响也最为明显。暗能量是充溢整个空间的，那么它必定在水星轨道上存在，势必参与水星的能量变化。如果暗能量在水星轨道的空间上存在分布不均现象，那么在水星运动过程中它一定会有所显现。如果使用目前我们已知的能量形式进行计算的话，应当出现能量不守恒现象。2 水星运动过程研究2.1水星运动能量的不守恒现象设水星的近日点运动速度为V1，远日点的运动速度为V2，E1-1表示近日点的动能，E1-2表示近日点的引力势能，E2-1表示远日点的动能，E2-2表示远日点的引力势能。根据能量守恒定律和万有引力定律可知，在近日点动能与势能之和等于远日点的能量之，就应有以下关系：E1-1+E1-1 = E2-1+E2-1 （1a）那么远日点和近日点的能量是否相等呢？下面进行实际计算。传统势能只包括万有引力的势能，即E = -GMmr（G为常量，M是太阳的质量，m为水星的质量，r为它们之间的距离）。再由动能公式E=12mV2，水星运动的各种参数取值分别为：水星质量m=3.302E+23 kg；近日点速度V1= 53720m/s(此为理论值，实际值比这个大)；近日点距太阳距离r1=4.60E+10 m；远日点速度V2= 43605 m/s(此为理论值，实际值比这个小) ；远日点距太阳距离r2=6.98 E+10 m；太阳的质量M=1.99E+30 kg；万有引力常量G= 6.674E-11m3kg-1s-2。关系式（1a）等号左侧近日点的水星总能量为：E1-1+E1-2 =12mV12 +(-GMmr1 ）=123.302E+23（53720）2-6.674E-111.99E+303.302E+234.60E+10=-4.76E+32（J）关系式（1a）等号右边远日点的水星总能量为：E2-1+E2-2 = 12mV22 +（-GMmr2）=123.302E+23（43605）2-6.674E-111.99E+303.302E+236.98E+10=-3.14E+32（J） 比较： E1-1+E1-2 E2-1+E2-2 （1b）根据计算结果的比对（1b）会发现水星近日点和远日点的能量总和是不相等的，近日点比远日点的能量总和低1.63E+32焦耳。这样就和能量守恒定律发生冲突，使用传统的牛顿力学和广义相对论都已经无法解释。2.2 水星能量不守恒原因的查找 能量守恒定律肯定是正确的，那么出现能量不守恒，证明还有一种未知的能量形式参与了水星运动过程，那么这个能量是什么呢？水星运动过程中，它受到万有引力和向心力作用；两个力大小相等方向相反，因此处于平衡态，那么我们能否从这个平衡关系中找到些答案呢？下面我们从力学公式上推导一下能量的关系：万有引力公式：F=GMmr2；向心力公式：F=mv2r，两个力相等，就有下列关系：GMmr2 = mv2r两边同时乘以一个半径r，得到：GMmr = mv2 （2a）从关系式（2a）中可以看出左边“GMmr”是水星的引力势能的大小，右边“mv2”是水星动能（12mv2）的2倍，这说明水星运动过程中一直存在水星引力势能转化为2倍的水星动能的关系。根据这个关系，可知：当水星从远日点向近日点运动时，引力能量的一半转化成了动能，另一半转化为其他能量形式；当水星从近日点向远日点运动时，动能和另外一种能量提供等额的能量来转化为引力势能。这两个过程说明，确实存在一种反引力效果的能量参与，即它参与了水星的不同能量形式间的相互转化过程。 下面，使用水星的近日点和远日点引力势能和动能数据进行对比，看看是否满足水星动能为引力势能值一半这个关系。近日点： 引力势能= GMmr= 9.52919E+32(J) 动能= 12mv2= 4.76452E+32(J) 比值=动能/引力势能=4.76452E+329.52919E+32=0.5000远日点： 引力势能= GMmr =6.27862E+32 (J) 动能=12mv2= 3.1392E+32 (J) 比值=动能/引力势能= 3.1392E+326.27862E+32 =0.5000通过以上计算，可以看出不论是近日点还是远日点，动能都严格遵守水星动能为引力势能值一半这个关系，这样证明推理是正确的，即“水星动能为引力势能一半”是真命题。同时也证明除动能和引力势能以外，还有另外一种能量参与了水星的运动，这种能量的大小等于水星的动能。因为关系式（2a）是由万有引力和向心力公式推导得出的，因此其他行星或卫星的运动也应当受到这种未知能量的影响。根据以上结论，对太阳系其他7大行星轨道动能和太阳引力势能的计算，均符合“星体动能为太阳引力势能的一半”这个关系。因此这个规律是普遍存在的。 综上所述，水星能量的不守恒现象是由一种未知能量参与的结果。2.3 未知能量性质的研究 从水星运动的能量转化角度分析，这种能量随着与太阳距离的减小出现增强，由此推断未知能量是一种由太阳提供的势能，并且和引力势能是相反的能量。这一点可以从水星的动能变化上可以看出，因为这种能量的大小严格等于动能，而水星的线速度只与太阳的距离存在关联，即动能随着与太阳距离的减小出现增加，因此这种势能的强弱也只与太阳的距离存在关联，因此表现出反引力势能效应。如果把这种能量暂且定为空间势能，使用Ea表示，动能使用Em表示，引力势能使用Ee表示，那么它就有以下关系（椭圆轨道行星不严格满足以下关系）：Ea= Em= -12Ee因为引力势能是带有方向的，所以就有（满足所有行星运动的所有时间点位）：Ee+ Ea+ Em=0上式可以表述为：“任何以万有引力为主导的天体运动中，只要天体存在固定轨道，那么它的所有能量之和一定为0”。空间势能的形成与太阳的距离r存在关系，大小等于引力势能的一半，因此它的计算公式可以写成：Ea= GMm2r （3a）其中，G为万有引力常量，M是主星质量，m为行星质量，r为它们之间的距离。因为万有引力是所有物质具有的性质，因此可推知空间势能同样普遍存在物质的周围。因为行星的速度只与太阳的距离有关，不与行星质量存在关系，因此空间势能也只与太阳的距离有关，不与行星质量存在关联。故此为了能够在各时空下表示它的强度，使用E表示，公式定为： E =GM2r （3b）经过计算，太阳系内的各行星轨道空间势能强度见下表：序号星序距离（天文单位）轨道空间势能（J/Kg)比值1水星近日点0.3 1.44E+09水星远日点0.5 9.51E+081.52 2金星0.7 6.13E+081.55 3地球1.0 4.44E+081.38 4火星1.5 2.91E+081.53 5小行星带2.7 1.62E+081.80 6木星5.2 8.48E+071.91 7土星9.6 4.64E+071.83 8天王星19.3 2.31E+072.01 9海王星30.2 1.47E+071.57 注：“比值”指的是与表中上一行中的能量数值的比值。上表分析：水星近日点与远日点的比值为1.52，与其他行星轨道能比非常接近，例如水星远日点与金星轨道能量之比为1.55，以及地球与金星为1.38、火星与地球1.53、较远的海王星与天王星的轨道能量之比1.57等。通过比较，我们可以得出结论：水星实际上占据了两颗正常行星运行的轨道；轨道宽度的能比限定了行星的最大质量，所以太阳系中木星、土星和天王星具有大质量和大体积的轨道条件。另外，小行星带是可以存在一颗大型行星的，一定存在一种力量让它解体了。经过笔者的研究，确定了它死在了自身的自转下（本文不做论述，有兴趣的可以自己研究，提示：使用暗能量可以分析出行星的自转是不断加速的，这是导致死亡的直接原因，规律是行星直径越大以及直径两端暗能量的差值越大，造成的自转加速度就越大）。3 结 论任何以万有引力为主导的天体运动中，只要天体存在固定轨道，那么它在运动中的各时段所有能量之和一定为0。如果使用Ea表示暗能量，动能使用Em表示，引力势能使用Ee表示，那么它就有以下关系：Ee+ Ea+ Em=0在物质的周围存在一个暗能量场，它的性质和万有引力相反，即随着距离的增加能量逐渐减小，它的大小与行星或卫星的动能相等，且强度为引力势能强度的一半，它的公式为：E = GMm2r为了便于各时空位置进行暗能量大小的比对，客观的表示暗能量形成的能量强度，建议使用每千克物体得到的能量势能为标准，使用E表示，公式定为：E =GM2r未来，可以开展暗能量的研究工作，暗能量的研究工作有助于我们更加科学的认识宇宙。例如，空间中的暗能量强度有可能决定恒星的大小，也就是越远离宇宙中心，恒星的质量和体积就可以越大，这样我们可以根据这一点来寻找宇宙中心的位置。研究暗能量对于解开万有引力的形成，也具有重要意义。例如：笔者利用暗能量的性质，已经计算出银河系在宇宙中的公转速度大约为0.45倍的光速（135837km/s）；也可以计算出，地球和火星之间的相对时间的快慢速率；水星进动异常的另一个原因是远日点和近日点的时间之比不同，24小时的差值约为1150微秒；等等。参考文献1 Yuan X C, Jiang M, Geng S F 2015 Acta Geologica Sinica 12 2213 （in Chinese）袁学诚,姜枚,耿树方 2015 地质学报 12 2213 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