(2012-05-25) 更精准的哈勃定律.doc

更精准的哈勃定律陈索然1929年，哈勃提出星云的距离D与视向速度(星云沿观测者视线方向的运动速度) V之间具有线性关系，即离我们越远的河外星云其视向速度就越大（这就是日后闻名于世的哈勃定律：VHD，其中H称为哈勃常数）。哈勃常数H=V/D，量纲为S-1。以地球为参照点，星系的退行速率和距离成正比，宇宙在膨胀。哈勃常数的倒数1/H=D/V，量纲为S，即宇宙的年龄。有年龄的宇宙必有出生和死亡的问题，继而设想初始宇宙为一奇点（质量无穷大，体积无穷小），某一瞬间爆炸，宇宙诞生，时间开始。由天文观测得到的月球相对于各个环绕中心的速度V和轨道半径D如下表：环绕中心V（m/S）D(m)地球1033.8108太阳31041.51011银河中心31052.51019本星系团核心61051022转速V和轨道半径D显然体现了1929年哈勃发现的那种粗略的正比关系。现在要问，象地球、太阳、银河中心、本星系团核心这些星体和星体系是否也象月球一样在空间做多极环绕运动呢？为了回答这一问题，我们必须关注一下宇宙背景辐射的情况。一九六五年，美国的贝尔实验室发现了宇宙背景存在2.7K的微波辐射。一九七八年，美国宇航局利用V2飞机进行了较为精细的高空观测。从他们十次飞行得到的数据表明：第一，宇宙背景辐射具有各向异性，其差值按余弦规律变化；第二，宇宙背景辐射存在着高度的局部扰动。众所周知，背景辐射以往的观测是各向同性的。为了调和新岀现的矛盾，他们不得不在星体和星体系旋转的基础上又考虑超星系团以至整个宇宙也是旋转的（旋转率为109秒/世纪左右）。（美R.A.Maller宇宙背景辐射和新“以太”漂移，世界科学译刊1979年第6期；）既然星体和星体系的运动都是采取旋转的方式，那么这种旋转是有序的还是无序的？根据银河系内已知的事实可以认为，象月球环绕银河中心的那种运动方式具有普遍的意义。就一个星体而言，它收到的微波辐射相对于各个间断的分立的旋转中心表现岀局部的扰动性，相对于无穷序列的旋转中心表现岀連续的余弦变化规律。另外，非各向同性说明了星云的距离D与视向速度(星云沿观测者视线方向的运动速度) V之间具有非线性关系，哈勃定律应有更精准的表述。根据较为精确的二级环绕运动的数据表明，月球的转动速度V的平方和离旋转中心的距离D具有更好的正比关系：旋转中心V (m/S)D (m)V/D (1/S)V2/D (m/S2)地球1033.81082.6310-62.6310-3太阳31041.51011210-7610-3更精准的哈勃定律为：V2=AD , A= V2/D ；A具有加速度的量纲。宇宙是旋转的，星体和星体系也是旋转的，它们的转速显然是一种空间矢量。对哈勃定律VHD的深入考究后发现：如果哈勃观测的视向速度确实是沿观测者视线的方向，那也仅是星体运行速度的径向分量，星体运行速度的切向分量和法向分量还末被人们观测到。星体运行的速度矢量显然是个动态的物理量，当多少亿年前的径向光信息传递给观测者时，它的切向和法向值却是一个末知数；在观测者收到径向光信息的瞬间，实际的径向速度也已成了末知数！根据运动的相对性：让星云做参照物，观测者所在的地球应以相同的视向速度运动；因为宇宙是旋转的，地球和其他星体都在宇宙间做不可穷尽的旋进运动，把地球的环绕速度（哈勃速度V）加以平方，再除以环绕的半径（哈勃距离D），得到了地球旋进运动的离心加速度（A= V2/D）。星体旋进的速度矢量以及哈勃常数均为“测不准”的物理量，更精准的哈勃定律提供给人们的应是以下观念： 以宇宙背景为参照系，星体的运动是螺旋式的；星体在做一个螺旋式运动的每一瞬间又有别的螺旋式推进（简称“旋进” ）。 星体某一级的旋进速度的平方和离相应的旋转中心的距离成正比。这种观念称之为星体在空间各向加速的“旋进原理”，它揭示了星体在空间的本底运动；星体在空间做一个螺旋式运动的每一瞬间还有别一个的螺旋式推进（旋进），其极数是不可穷尽的；星体某一级旋转速度的平方与旋转半径的比值为一个常数：A=V2/D ，不同的星体将有不同的数值；星体在空间的各向加速的惯性力场形成其“万有”引力场。引力的原因究竟是什么，牛顿没有作岀任何解答。正如他自已所指岀的那样：“我们巳用引力解释了天体以及海洋的种种现象，但是还没有把这种力量归之于什么原因。说到重力是物质的一种根本而固有的属性，请别把这种看法算作我的见解。因为重力的原因是什么，我不能不懂装懂，还需要更多的时间对它进行考虑”。通过对“卡文迪许”扭秤试验的考究后发现，牛顿借以描述的以质量为量测依据的万有引力实际上是大数分子（原子）的相互作用力即“大数力”。1798年卡文迪许使用了早在1785年被庫仑用于电学测量的仪器扭秤进行测G实验，测定的是两个铅球的引力。可以设想，让卡文迪许选择的两个铅球的质量都减小到单个分子（原子）的值（这并不改变铅的性质），那么卡文迪许测定的这两个“小铅球”间的相互作用力是什么呢？显然这是人们熟悉的分子（原子）力。用这些与分子（原子）等质量的相当数量的“小铅球”组成大铅球时，卡文迪许实验中测定的相互作用又是什么呢？同样很清楚，大铅球间的相互作用力必然还是这种分子（原子）力，在这里只有量的差别，没有质的不同！可见卡文迪许当时测定的就是大数分子（原子）的相互作用力即“大数力”。由于分子（原子）力主要就是构成分子（原子）的带电微粒间的电磁力，所以说在实验室条件下，牛顿的万有引力与庫仑电磁力是属性统一的。这样，从扭秤到表达式的一致就不是偶然的巧合，卡文迪许测定的是弱电磁力，庫仑测定的是强电磁力。物理学上的一些判定试验不少属于“思维试验”。爱因斯坦用升降机的“思维实验”说明：在这个密闭的升降机内的观察者所做的物理实验都无法断定他所在的参考系究竟是有重力作用的惯性系，还是并无重力而只是相对于某个惯性系以加速度g上升的非惯性系，在这两种情形，他测得物体释放后自由下落的加速度都是g，这表明物体在重力场中的运动等效于物体在非惯性系中的运动，或者说引力场与惯性力场等效。爱因斯坦曾如是说：“我为它的存在感到极为惊奇，并且猜想其中必有一把可以更深入了解惯性和引力的钥匙。” 这把钥匙就是“星体的旋进”。要解释“引力质量和惯性质量相等”的等效性不是在实验室里，也不在“升降梯”中，而在宇宙太空。“旋进原理”已经阐明：在宇宙整体辐射激发的某一区域的旋涡磁埸产生了象月球、地球、太阳这样的星体或星体系，同时还携带它们做相应的旋进运动。因此，由它们的质量数反映的弱电磁力和由它们旋进运动反映的惯性力具有共同的起源。当把月球的环绕运动从宇宙背景中隔离岀来作为局部情况来考察时，可以用地球的质量数反映的弱电磁力来描述；当把月球看作在宇宙背景中做各向加速的旋进运动的星体时，可以用旋进运动反映的惯性力来描述（这种情况下，地球对月球的弱电磁力将被宇宙间其它星体的弱电磁力所平衡）。可见，由质量数反映的可以量测的万有引力（弱电磁力）和旋进运动反映的可想而知的万有引力（惯性力）这两种原因完全不同的引力间的等效关系是通过星际磁埸的演化和制约实现的。1921年，爱因斯坦说过：“如果我把作用在一切对地球相对静止的物体的离心力设想为一种实在的引力埸，我岂不是可以把地球看作是不在转动的吗？如果这观点能够行得通，那未我们就将真正地证明了引力和惯性的同一性”。“把地球看作是不在转动的”，则“为一种实在的引力埸”；若“把地球看作是在转动的”，则有“作用在一切对地球相对静止的物体的离心力。”爱因斯坦的这幅愿景，我们巳在旋进宇宙中看到了它的原形。想用某一级地球环绕速度的平方与环绕半径的比值验证地球的重力加速度是不可能的，因为地球表面的旋进惯性力场是一个综合场。这里要引入一个“天择定理”：天体表面的旋进惯性力场是一个无穷级数的旋进运动的结果，某一级的测定速度还得与其它环绕速度（如地球自转等）的速度进行矢量综合，显然这是一个不可穷尽的宇宙课题，只能由天体在太空中去自然择定。能为星系“退行”速度一次方提供证据的宇宙观测，更能为星系“退行”速度二次方提供支持。对“旋进原理”几十年的思辨导出了更精准的哈勃定律，更精准的哈勃定律的引入不影响现有的科技，人类在生活和生产活动中有了许多实践的体会和经验，提出了一些数学上的经验公式，物理学上的经验定律，“等效原理”应是数理科学的极重要的方式。在丰富的数理知识的基础上通过科学的“思维”把握宇宙的轮廓，这就是旋进宇宙论。作者简介笔名：陈索然 代号：C.S L 学历：厦门大学物理系物理学专业（1965 1970）；劳练：从厦门大学到济南军区军马场 ；履历：从教32年（1970 20