牛頓的『宇宙第一推動力』被徹底解決

1、前言

在上篇文章《衛星姿態控制器將遭淘汰_掀開現代物理學的神密面紗（8）》中，介紹了宇宙中的星系形成後，各天體自轉的動力形成機理。那麼有人一定會問，宇宙中第一個旋轉的天體又是如何形成的呢？

三百多年前，牛頓發現了萬有引力定律，達到了他事業的巔峰。但在行星為什麼繞太陽旋轉的問題上，牛頓遭遇了不可逾越的瓶頸，後轉而研究神學，提出了神是宇宙的『第一推動力』。認為是上帝將宇宙推了一把,從此宇宙便一真旋轉至今。這一關係到宇宙各大星系成因的『第一推動力』至今仍困繞著整個科學界。

當初牛頓為了解決太陽系的旋轉問題，曾提出『切線力』假設，即兩物體在萬有引力作用下，必存在一個垂直於引力方向的力，但終因沒能找到切線力的形成依據而放棄了。牛頓不願將這種毫無根基的假設留給後人，而造成科學上的懸念，從事神學研究不過是他對科學的一種逃避方式罷了。科學不應有懸念，更不應有不可理解結論，這是一個偉大科學家的準則。

愛因斯坦同牛頓一樣，具備了一個偉大科學家的最優秀品質。愛因斯坦創建相對論後，並沒有沉浸在成功的喜悅中，而是面對各種質疑，孤身一人進行了更為艱辛的探索（統一場論）。面對最後的失敗，他勇敢地說：「在我提出的概念中，沒有一個我確信能堅如磐石，我也不能肯定自己總體上是否處於正確的軌道」，最後燒掉了他辛苦研究的所有稿件。這是愛因斯坦為了避免更多的科學懸念留傳後世，而採取的一種非常手段。後世一些無聊學者猜想，愛因斯坦可能洞察到了某某天機，為不泄漏天機而燒掉稿件，這對思維正常的人來說是非常可笑的，也是對偉大科學家的褻瀆。

那麼集牛頓和愛因斯坦之智慧，能否解決這個古老的『第一推動力』迷題？今天小編就為大家回答這個問題。

2、狹義相對論的修正及驗證

2.1、狹義相對論的修正內容

在敘述天體旋轉成因之前，先回顧下狹義相對論的主要修正內容，以及修正後的關鍵性結論。

狹義相對論在創建過程中存在兩處錯誤[1]。

A、舊狹相推導時空變換式的數學模型是，兩慣性系是沿X軸方向做相對運動，該模型不可能推得兩慣性系間的Y、Z軸變換關係，實際上Y、Z軸坐標變換不過是種直覺上的想當然，並無推理過程。修正後的數學模型是，兩慣性系是沿任意方向做相對運動，從而準確得到了Y、Z軸的變換關係。

B、舊狹相錯誤地使用了力定義式F=?p/?t，使狹相的力變換式非常複雜和糾結。力定義的形式有兩個，牛頓第二定律F=ma和動量變化率F=?p/?t。由F=?p/?t可直接推導出F=ma，與平均速度和即時速度的關係完全類同，所以說，F=ma是即時力，F=?p/?t是平均力。可見，兩個力定義式，本質上是相同的（建議今後的高中教材必須予以強調）。狹相中兩慣性系的力變換，是指某一時空點的力變換，根本不存在時間間隔，所以必須使用牛頓第二定律F=ma這個即時力的定義式。

修正後的狹相可直接推導出，目前唯一的、任意速度下都成立的、且已被無數實驗或工程實際所證實了的洛侖茲力公式f=qvB[2]，這是對修正後狹相的無可辯駁的證明，也是無數資深狹相學者曾經共同探求的目標。而舊狹相則只能得到近似（這個『近似』極為牽強，是遠小於光速，而不是略小於光速）的洛侖茲力公式。感興趣者可參看頭條號《1小時看懂狹義相對論-掀開現代物理學的神秘面紗（1）》介紹。

對修正後狹相的證明及驗證[2]，使流傳近百年的『經典理論是相對論的低速近似』這一看法，被徹底否定。之前有學者曾信誓旦旦說，舊相對論與電磁理論完全吻合（真弄不懂這些人，怎麼把洛侖茲力公式從電磁理論中摳除的），這種自欺欺人的極不負責說法，不知坑害了多少學子。再退一步講，無論是相對論還是量子論，在建立之初，都是在經典理論的基礎上（運動學和波動學）發展而來，但最後卻出現了三大理論互不可協調的局面，這無論如何是說不過去的。

修正後的相對論與經典理論的完美吻合，說明一切物理定律都不能遊離於這兩大基礎理論之外，更不可能出現所謂的近似一說。就是說，早前被排斥在外的牛頓引力定律也必須與修正後的相對論相吻合，自然界絕不會存在互不相融的物理規律。那麼，牛頓引力定律與相對論吻合的前提條件到底是什麼呢？

經過嚴格的推算，運動的質點，會產生一種新的場-W場[3]。這與運動電荷產生磁場的機理（電場的尺縮產生磁場）完全相同。引力場與W場的相互轉化規律，同電場與磁場的相互轉化規律完全類同，這個W場對質點的作用關係，同磁場對電荷的作用關係是一樣的，這也是狹相與牛頓引力理論相吻合的唯一出路。

2.2、W場的存在證據

實踐是檢驗真理的唯一標準。那麼，W場做為理論上的一個結論，在現代高精度的實驗和天文觀測中，都留下了什麼樣痕迹呢？

W場做為一個重大的「自然發現」，若不多舉些實例來證明W場的客觀存在，恐怕是難以服眾的。請看：

A、原子鐘環球航行實驗：將原子鐘放到飛機上,並以高速分別向東、向西繞地球一周,發現向東飛行的原子鐘變慢了,而向西飛行的原子鐘變快了。這便是地球自轉所形成的W場的方向不同，而產生的不同結果。

而之前對該實驗的公開解釋是，以地軸為靜止系，理論與實際值符合20%的國際誤差標準。但是，這個20%是向東與向西的平均值，兩個各自獨立的實驗數據是不能混淆在一起的。而實際的情況是，向東的誤差達1/3,而向西則符合的非常好（兩組獨立數據的誤差相近，才是合理的）。再說，狹相的慣性系是平等的，根本不存在什麼靜止系，也沒有時脹效應（時間變快）一說。另外，由於是繞地球環行，飛行鐘相較地面鐘的相對速度方向是不斷變化的,顯然三個慣性系（加上地軸系）的變換關係根本不符合狹相的變換條件。所以說，這種摻雜了太多人為因素的實驗解釋（相對論的其它實驗解釋，有些也存在這種情況），實不可信。

B、萬有引力常量G的測量，是被測定的自然基本常數中最不精確的，各測量結果之間的吻合度僅達到10￣3量級。這是由於天體或星系的運行速度和質量的不同，使得W場強不同，導致了萬有引力常量G的測量，存在不同程度的差異。

C、根據觀測，水星近日點的進動速度與牛頓理論的計算值相差43′′/百年，與廣相計算值正好吻合，於是該數值被認為是廣相正確性的有力證據。其實影響水星進動的因素較多，如各大行星、太陽風、日扁率、太陽潮汐等，所以這個吻合是帶有『問號』的。其中日扁率對進動的3′′/百年貢獻，說明廣相的計算值並不精準，上述的吻合是『純屬巧合』。武仙座DI雙星實際進動值(1.05?/百年)，明顯小於廣相的計算值(4.27?/百年)，其它雙星的進動值與此類似。還有，實際觀察的多艘快速駛入星際空間的航天器，雖已考慮了廣相的計算修正和其它各種因素的影響，卻仍存在指向太陽的橫向額外加速度，這一結果讓全世界科學家感到震驚！以上這些迷團的產生，正是因為沒有考慮到天體的運動及自轉所產生的W場，對運動物的作用。

D、宇宙中存在許多脫離軌道的隕星，但撞擊事件的發生並不多見。如果只考慮萬有引力的話，那麼天體間的撞擊必然會頻繁發生，但實際上這種撞擊是很少的，遠低於當今的理論計算值。很早以前就有許多天文科學家預測小行星撞擊地球的概率，也有信誓旦旦100%撞地球的預言，雖說預測的原理並不複雜，但至今卻無一例發生。這說明，牛頓所預言的切向力是存在的，這個切向力產生的原因，就是運動物質所產生的W場，對運動物質的切向作用力，使隕星偏離了撞擊軌道。

E、在太陽系中，太陽和各行星都沿同一方向旋轉，所產生的W場方向都是由北指向南（以地球為基準），則各行星皆受到指向太陽的W場力。經嚴格運算，各行星的運行軌道會不斷減小而向太陽靠近[4]。從銀河系的旋轉圖像中也可看出，所有恆星系都在向銀河系中心旋進。而逆向天體（指與母星自轉方向相反）受到的W場力則是背向母星向外的，較易脫離母星的束縛，所以是不穩定的，這就是逆向天體數量極少的原因。

F、中微子與反中微子的區別：當前中微子與反中微子的鑒定，是通過實驗完成的。理論上只是說自旋相反，當然這個相反是以實驗設置為基準的。其實，中微子與反中微子的區別就是，W場矩相反，這與中子和反中子的磁矩相反一樣。

以上這些實例，做為W場存在的依據，不過是順手拈來，以後會更多的。也許還會有人提出疑問，廣義相對論才是相對論的核心，···等。小編認為，這不過是人們的一種慣性思維在做怪，認為越複雜、越難以理解的東西越接近真理。這種想法是完全錯誤的，既符合實際又符合理論的才是真理。

廣相的修正更簡單，只需把等效原理敘述為「繞質點的圓周運動，與引力場等效」即可[3]。就是說，相對論的等效原理依然成立，只是其物理意義發生了根本性變化，但與舊廣相建立的場方程無任何衝突，即舊的場方程依然成立。如此，廣相的神秘面紗被徹底掀去，廣相不過是對狹相的一個重要補充罷了。把萬有引力定律F=Gm1m2/r2中的r，看做有效值（也稱實際值），而不是平直時空中的坐標值，萬有引力定律便與廣相的場方程完全吻合了[4]。就是說，無論是狹義相對論還是廣義相對論，都與萬有引力定律無任何衝突，更無近似一說。至於說某實驗已驗證了牛頓引力是近似的，這不過是把牛頓引力設定到了平直空間，不近似才怪。

舊廣相的等效原理提出依據是，弱等效原理（加速度可抵消引力，與時空變化無關）和廣義相對性原理（加速系也是慣性系，把時空可變強行引入）。其實這三者根本沒有必然的邏輯關係，這也正是人們看不懂廣相的根本原因，而不是那些複雜的數學（黎曼幾何）運算。感興趣者可參看頭條號《1小時看懂廣義相對論-掀開現代物理學的神秘面紗（2）》介紹。

3、天體旋轉的形成

科學家們對星系起源和演化的認識比較一致，認為是星系際瀰漫物質在自引力作用下，逐漸集聚形成很大的星系際雲，然後再分裂成較小的雲，最後形成各種大小不同的星球。按現有理論，無論是星雲演化為星球，還是各星球在萬有引力作用下的結合，都沒有形成公轉或自轉的理由。那麼，星雲物質在自引力作用下不斷收縮成星球的過程中，是怎樣形成的旋轉呢？

咱們先看原子的形成過程。當電子與質子在電場力的作用下加速靠近時，會產生磁場，根據洛侖茲力公式f=qvB，電子或質子必受到與速度相垂直的洛侖茲力的作用，即切向力，從而形成了電子繞質子的旋轉。當然，這種旋轉的形成，也有電子和質子本身自有磁矩的貢獻。

同樣道理，當兩質點在引力作用下相互靠近時，其產生的W場同樣會形成對質點的切向力，而最終形成旋轉。星雲在形成星系或星球過程中，所形成的旋轉正是這個道理。如此，牛頓的宇宙第一推動力問題便得到了徹底解決。

再說個題外話，如果牛頓當初把他的『切向力』，做為物理學的一個「假設」研究下去，今天的物理學歷史恐怕將被改寫，只可惜當時的牛頓並不削於用假設研究物理。後來的麥克斯韋在統一電磁理論時，也遇到了類似問題，這就是位移電流假設的提出。從此，開啟了物理學假設之先河（牛頓理論體系是沒有假設的），後來的相對論和量子論都是建立在假設基礎上理論體系。

早期物理學中的「假設」，基本上都是已被實驗證實或在沒有其它可能的前提下，而提出的。後來，隨著相對論和量子論的發展，遇到的問題也越來越多，物理學的假設開始泛濫成災，甚至發生了前後矛盾和不可理喻的局面，仍在所不惜，如大爆炸宇宙，場的量子化等等。雖然今天的實驗和理論，已經與這些假設發生了嚴重的衝突，但主流學術界仍義無反顧地堅守著這些假設，成為物理學史上一大怪象。難怪有人說，現代物理學是自己騙自己。

4、總結

科學的每次進步，都是因為站在了前人的肩膀上，但這絕不代表是對前人成果的全部繼承，而是去其糟粕，取其精華的過程。科學的發展史，是個肯定與否定的辯證過程，世上本無超人，每個人都有犯錯的可能，如果對權威的成果不加批判的全部繼承，科學就不會誕生，更不會有現代的科學成就，從伽利略、牛頓直至愛因斯坦，無不如此。

牛頓的『宇宙第一推動力』這個古老的科學迷題完美解決，離不開牛頓理論和愛因斯坦相對論這個根基。但如果沒有牛頓理論的重新回歸和相對論的修正[1][2]，這個第一推動力問題將永遠解決不了，宇宙的結構也永遠不會被揭示（見頭條號《1小時看清宇宙結構》），至於與宇宙密切相關的其它眾多疑難，則更是不可能得到解決，物理學將會永遠會在舊理論框架下的迷宮中徘徊不前。

人類的最原始的本性，總是會走自己熟悉的路，最後又回到自己原來的地方。有科學家做過實驗，把一個人的眼蒙上，讓他自由行走，他最後會走出一個大概圓形的路線回到自己的起點。同理，現代物理學的發展也是這樣，看似每天都在不斷前進，其實始終沒有遠離過起點。相對論誕生至今，對它的疑惑從沒有停止過，這樣的理論所得到的結論，怎能不更加疑問重重？幾種大同小異宇宙模型的建立，便是不斷重回起點的現象，正確的理論是不可能出現多個結論的。其實量子理論又何嘗不是如此，學過量子論的人，哪一個不經常反思著波粒二象性的統一問題（波是一群粒子的群體現象，單個粒子又怎麼會有波的規律呢？解決方式見頭條號《探索海森堡不確定性原理的物理機制》）。

學過現代物理學的人，幾乎都曾有過提出一些自相矛盾或無法描述的現象。這時的導師會說，不理解是正常的，但它肯定是正確的，不然世界上那麼多頂級科學家怎麼也認可呢？真不知那些頂級人物的認可是不是就能代表自然界？也不知這樣教育方式與中世紀神父的教誨有什麼區別？再看物理學中的「佯謬」一詞，意指自相矛盾或稱悖論。佯謬一詞的字面意思是『假裝的錯誤』，真不知這種文理不通的詞，出自何方大神？更搞不懂中國物理學界怎麼能接受這樣的辭彙？要知道，物理學是科學，不是玄學。

總之一句話，目前的前沿物理教育，打造了出一批現代物理學的虞城教徒，世界教育的改革已勢在必行。只要中國抓住此際遇，繼續高舉科技興邦之旗幟，中國必將在未來的三五十年內，全面領跑世界科技。

文獻來源：

[1]田樹勤. 狹義相對論中各變換式的重新推導及合理性分析[J]. 廊坊師範學院學報（自然科學版）, 2011, 11(4): 51-55

[2]田樹勤. 狹義相對論變換式修正結果的驗證[J]. 瀋陽師範大學學報(自然科學版）, 2012, 30(2): 212-216

[3]田樹勤.引力理論新探[J].現代物理.2013,3: 84-89.

[4]田樹勤.黑洞理論重探及宇宙模型重建[J].現代物理.2014, 3: 37-49.