万有引力需要时间建立
以太子充满宇宙空间的理论,不仅形象地统一了波动论和量子论,而且使一切超距离的作用力都更易于理解,包括万有引力、磁力、静电场力等。这些力的作用,都是通过以太子来实现的。因此,静力场的建立是需要时间和过程的。以万有引力为例,当两个运动中的星球距离太远、相对运动速度又太快时,这两个星球之间就无法产生万有引力。下面我们简单分析一下万有引力产生的条件。
既然超距作用力是通过以太子传递的,那么它传递的速度自然就是光的传播速度。所以,万有引力的建立过程,就类似于雷达探测——接收到自己发出并反射回来的引力波后,才感知到物体的存在。再通过第二次、第三次收发,确认该物体的存在,最后才建立起引力场。这里使用感知、确认等字眼,是为了方便读者理解,准确来说应该是力线一次次地发射和反射,使力线轨迹一次次加深,最后形成力场。静磁场和静电场的建立过程也同样如此,需要有一个感知对方存在的过程。
地球离太阳约有1.5×108千米,光的速度约为30万千米/秒,光从太阳到达地球大约需要8分钟。假设静力场的建立需要引力线往返三次,那么太阳与地球之间的万有引力大约需要48分钟才能形成。同理,月球与地球之间引力的建立,按月光1.3秒到达地球计,大约需要8秒钟的时间。
有人可能会问,为什么不按光一次往返的时间来估算,而要按三次往返?原因是第二次发出的光,可能因对方星球已离开原位而不再有反射。按三次往返来估算,类似于发现存在、确认存在、建立存在的过程。所以本书认为,引力场的建立与两星球的体积、距离和相对运动速度都有关系。简单来说,只有第三次发出的光线仍能被对方星球反射,即对方星球还未离开原地,引力场才能建立。
按照这一条件,地球和太阳之间就建立不起万有引力场,因为光线三次往返的时间太长,地球早已远离第一次反射光线时的位置。这或许是行星对太阳无法产生影响的根本原因——双方之间相对运动的速度太快。从这个角度来看,只有水星和金星与太阳之间存在相互影响,地球只受太阳影响而不能影响太阳。换言之,太阳无法感知到地球及离它更远的其他行星的存在,如同一个人只能感受到周围的环境而不知道远处的情况。
月球与地球的距离大约为384000千米,为便于计算,我们将月球绕地球转动的轨道简化为一个圆,月球在这个圆形轨道上的运行速度为每秒1千米,8秒钟时间月球的位移才8千米。由于月球的直径为3678千米,相当于在这8秒钟时间内,月球基本上没有离开初始位置,所以月球与地球之间能建立起万有引力场。而对于地球绕日公转来说,48分钟时间地球在轨道上大约已飞行86000千米,这个数字和地球的半径6378千米比起来,相当于地球已经离初始位置很远了(地球公转速度最大为30.287千米/秒,最小为29.291千米/秒,平均为29.783千米/秒)。
为方便计算,我们把两星球中的一方视为质点,另一方则有尺度大小。这就产生了以谁为核心的问题。以地球为坐标原点的好处在于,所有对天体的观测都是直观的结果,这样更简单。用太阳为坐标原点看月球,就不如用地球。所以,本书讨论引力场的建立,还是把地球看作不动,将远处的星星视为质点,这和普通人的感观也一致。(https://www.daowen.com)
设地球半径为r,远处某星球离地球的距离为2rn,n为地球直径的倍数,v为该星球相对地球的移动速度,c为光速。以三次引力反射时间内地球没有离开为建立引力场的条件,即远处星球的光往返地球三次,地球只移动了相当于半径r的距离,得
v×3×2r×2n/c=2r/2
即v=c/12n
假如n为1000,则v约为每秒25千米,即1000倍地球直径远处的物体相对地球的移动速度不能大于每秒25千米,否则两者之间不能产生引力场。这一速度值与第一、二、三宇宙速度的关系仍有待思考。月球离地球的距离为30倍地球直径,即n为30,而月球公转速度v只有1千米/秒,所以地球和月球之间可以建立起万有引力场。
按照这一观点来看,太阳系之外的星球,对地球和太阳系都没有引力。
设太阳系内的基本计量单位为Au,1Au为太阳与地球之间的距离,即1.5×108千米。离太阳最远的行星冥王星之外还有奥尔特云,奥尔特云的中心离我们5万Au,从奥尔特云再向外大约两光年,才算离开太阳系。太阳系远离银河系中的其他星球,孤立而安静,使星球稳定运行、达成平衡的力量不会是万有引力,而是某种未知的神力,这是本书想要表达的观点。