解讀物理學守恆定律及三體的內涵

解讀物理學守恆定律及三體的內涵

胡 良

深圳市宏源清實業有限公司

摘要：N體問題是指在三維空間中給定N個質點，假設在它們相互之間僅只有萬有引力作用；則在給定它們的初始位置及速度的邊界條件下，它們運動軌跡如何。

關鍵詞：三體，背景空間，相對速度，紅移，對稱性，場，相位

作者,總工，高工，碩士

The energy constant (Hu) is the smallest energy unit,Hu = h * C=Vp*C^(3), which reflects the intrinsic relationship between the vacuum speed of light (C) and Plancks constant (h).

1前言

N體問題是指在三維空間中給定N個質點，假設在它們相互之間僅只有萬有引力作用；則在給定它們的初始位置及速度的邊界條件下，它們運動軌跡如何。

對於三體問題來說，主要有三種分析方法，

第一類，是把天體的坐標及速度展開為時間分析表達式，建立軌道要素隨時間的變化規律。

第二類，通過微分方程定性理論研究三體運動宏觀規律；

第三類，直接根據微分方程計算天體在某些時刻的具體位置及速度。

例如，在一定邊界條件下，將會有較簡明的結果。

三個質點構成一直線,而邊上的兩個質點圍繞當中一個質點運行；三個質點成三角形,圍繞三角形中心旋轉；二個質點圍繞第三個質點旋轉。

2三體問題的本質

當 N=1 時，就是單體問題；而單個質點的運動軌跡就只能是勻速直線運動。當 N=2 時，就是二體問題；這意味著，這兩個質點的相對位置始終在一個圓

錐曲線上；具體來說，如果從其中一個質點上觀測另一個質點，則另一個質點

的軌道一定是個園，橢圓，拋物線及雙曲線的一支。

當 N=3 時，就是三體問題；三個質量，初始位置及初始速度都是任意的可視為質點的天體，假設在它們相互之間僅只有萬有引力作用下的運動規律問題。例如，太陽系中的太陽，地球及月球的運動。可見，三體問題只是N體問題的特例。

具體來說，三體問題可劃分如下幾種情況，假設這三體由A質點，B質點及C質點組成。

第一種情況，

A質點及B質點構成圓的二體，其與C體的聯繫又可分為，園，橢圓，拋物線及雙曲線的一支。體現為圓型二體邊界條件下的三體問題。

第二種情況，

A質點及B質點構成橢圓的二體，其與C體的聯繫又可分為，園，橢圓，拋物線及雙曲線的一支。體現為橢圓型二體邊界條件下的三體問題。

第三種情況，

A質點及B質點構成拋物線的二體，其與C體的聯繫又可分為，園，橢圓，拋物線及雙曲線的一支。體現為拋物線型二體邊界條件下的三體問題

第四種情況，

A質點及B質點構成雙曲線的一支的二體，其與C體的聯繫又可分為，園，橢圓，拋物線及雙曲線的一支。體現雙曲線型二體邊界條件下的三體問題。

3物理學守恆定律與三體的內涵

兩個質點加背景空間（相當於另一個質點）構成三體。

這意味著，對於一個質點（例如，兩個更小的質點組成的質點）來說，如果其背景空間具有時間均勻性；對於物理學定律來說，過去，現在及將來，其物理定律保持相同；該質點就具有動能守恆定理。

對於一個質點（例如，兩個更小的質點組成的質點）來說，如果其背景空間具有均勻性（空間是均勻的）；體現為物理學定律在空間平移變換下是保持不變的；此時，該質點具有動量守恆定理。

對於一個質點（例如，兩個更小的質點組成的質點）來說，如果其背景空間是各向同性的（空間沒有一個特殊方向）；任意取坐標軸方向，物理定律所對應的方程保持不變（體現與空間各向同性相對應的守恆量）。此時，該質點具有角動量守恆定理。

三體問題的內涵實際上體現了動量守恆定律，動能守恆定理，及量子數量守恆定律，體現了物理學的對稱性原理。