行星運(yùn)動(dòng)軌道的引力勢(shì)阱隧道研究

1、    行星運(yùn)動(dòng)軌道的“引力勢(shì)阱隧道”研究    孫崇江摘 要：本文通過(guò)對(duì)行星運(yùn)動(dòng)周期及運(yùn)行軌道所具有的穩(wěn)定性特征的思考，以及對(duì)太陽(yáng)系以太陽(yáng)為核心的八大行星和小行星帶的基本結(jié)構(gòu)的思考和認(rèn)識(shí)，提出：太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)主要由其核心天體-太陽(yáng)及其自身運(yùn)動(dòng)而決定的，并認(rèn)為在太陽(yáng)的赤道平面外延的某些特定區(qū)域可能存在并分布“引力勢(shì)阱隧道”，每一顆行星（及小行星帶的小天體）就是在其對(duì)應(yīng)的“引力勢(shì)阱隧道”內(nèi)運(yùn)動(dòng)著。關(guān)鍵詞：行星 軌道 勢(shì)阱隧道：o3：a：1003-9082（2020）01-0-01有關(guān)太陽(yáng)系八大行星的運(yùn)行軌道的研究由來(lái)已久，早期研究的代表性人物是丹麥人第谷和德

2、國(guó)人開(kāi)普勒，他們?cè)跉w納、總結(jié)前人觀(guān)察及研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行觀(guān)察和系統(tǒng)研究，最終以開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律最為著名。但開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的三大定律也僅僅告訴我們：太陽(yáng)系八大行星是按照開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律所歸納的形式運(yùn)動(dòng)著，并沒(méi)有回答行星為什么會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)？后來(lái)牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律及牛頓運(yùn)動(dòng)三大定律，為進(jìn)一步深入研究行星的運(yùn)動(dòng)提供了理論依據(jù)。但是，開(kāi)普勒、牛頓等科學(xué)前輩有關(guān)行星運(yùn)動(dòng)的研究成果仍然沒(méi)有告訴我們行星為什么會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)？！時(shí)至今日，有關(guān)行星的運(yùn)行軌道為什么幾乎是在同一平面上繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的？為什么行星的運(yùn)行軌道是量子化的？為什么行星運(yùn)動(dòng)的周期及運(yùn)行的軌道具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性？要回答這些問(wèn)題目前看來(lái)仍具有

3、一定的挑戰(zhàn)性?？v觀(guān)人類(lèi)對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的研究歷史及研究成果，基于行星運(yùn)動(dòng)周期的穩(wěn)定性及運(yùn)行的軌道所具有的穩(wěn)定性的特征，還有就是基于目前太陽(yáng)系太陽(yáng)質(zhì)量絕對(duì)優(yōu)勢(shì)對(duì)太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)所起主導(dǎo)作用的現(xiàn)實(shí)，我認(rèn)為：行星之所以按照開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)定律所歸納的形式運(yùn)動(dòng)著的主要原因是太陽(yáng)系的核心天體-太陽(yáng)自身運(yùn)動(dòng)及影響所產(chǎn)生的，特提出以下討論要點(diǎn)。一、“引力勢(shì)阱”特征及研究1.在太陽(yáng)的赤道平面外延的某些特定位置可能存在引力特殊分布區(qū)域，這些區(qū)域因引力的特殊分布而形成負(fù)引力勢(shì)，其基本特征是：它們以恒星的中心（廣義的中心：不一定是恒星的幾何中心，可以是廣義上的質(zhì)量中心或恒星的自轉(zhuǎn)中心）沿著恒星的赤道平面外延分布。為在幾乎是同一平

4、面上的一族同心閉合曲線(xiàn)環(huán)-“引力勢(shì)閉合曲線(xiàn)環(huán)”分布。各“引力勢(shì)閉合曲線(xiàn)環(huán)”根據(jù)其距離恒星的半徑的不同而具有不同的“引力勢(shì)”，一般為負(fù)值。在“引力勢(shì)閉合曲線(xiàn)環(huán)”上沿環(huán)運(yùn)動(dòng)著對(duì)應(yīng)一定質(zhì)量的行星，其質(zhì)量的大小由各環(huán)的“勢(shì)阱深度”所決定。在行星運(yùn)行軌道形成的初期，大于現(xiàn)有各“引力勢(shì)閉合曲線(xiàn)環(huán)”上行星質(zhì)量的其它天體將不能穩(wěn)定地被約束在該“引力勢(shì)閉合曲線(xiàn)環(huán)”上運(yùn)動(dòng);而小于現(xiàn)有各“引力勢(shì)閉合曲線(xiàn)環(huán)”上行星質(zhì)量的其它天體均可能被太陽(yáng)的引力所俘獲（或因太陽(yáng)系內(nèi)天體之間的相互作用被“推入”該區(qū)域）而在該軌道內(nèi)繞太陽(yáng)運(yùn)行。根據(jù)以上討論，我們可以推想：各個(gè)繞行星運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星也可能類(lèi)似運(yùn)行在以該行星為核心、由該行星產(chǎn)生的

5、“引力勢(shì)閉合曲線(xiàn)環(huán)”上。2.根據(jù)目前行星以及小行星帶的諸多小行星運(yùn)行的實(shí)際分布情況顯示：很顯然首先是因?yàn)樵诔嗟榔矫嫱庋哟嬖诘倪@種負(fù)“引力勢(shì)阱環(huán)”是按量子化分布的，其上對(duì)應(yīng)約束著一定質(zhì)量的行星沿其運(yùn)動(dòng)，因而使行星及小行星帶運(yùn)動(dòng)的軌道也呈現(xiàn)量子化分布。3.基于以上討論，我們可以把行星運(yùn)動(dòng)的軌道定義為“負(fù)引力勢(shì)阱隧道”，或簡(jiǎn)稱(chēng)“勢(shì)阱隧道”。二、以上討論源自以下幾點(diǎn)事實(shí)1.行星運(yùn)行軌道的量子化事實(shí);2.行星運(yùn)動(dòng)周期的穩(wěn)定性及運(yùn)行軌道的穩(wěn)定性;3.開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)的三大定律及現(xiàn)有的天文觀(guān)察結(jié)果;4.太陽(yáng)系太陽(yáng)質(zhì)量的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)（太陽(yáng)質(zhì)量約占太陽(yáng)系質(zhì)量的98.9%）及其自身運(yùn)動(dòng)規(guī)律影響并決定著太陽(yáng)系中其它行星的

6、運(yùn)動(dòng)。三、幾點(diǎn)說(shuō)明1.關(guān)于行星運(yùn)動(dòng)軌道唯一性的說(shuō)明在太陽(yáng)系逐漸形成及漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中，有可能在某一“勢(shì)阱隧道”上存在有兩顆或以上的天體的質(zhì)量滿(mǎn)足其約束條件而被太陽(yáng)引力俘獲而約束在該“勢(shì)阱隧道”上運(yùn)動(dòng)，但在以后的運(yùn)動(dòng)演化過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：由于同一“勢(shì)阱隧道”內(nèi)兩顆或以上的行星運(yùn)動(dòng)的基本特征不可能100%相同，例如其繞恒星運(yùn)行的周期哪怕是有非常微小的差別，都會(huì)造成同一軌道上的兩顆行星形成類(lèi)似于自行車(chē)競(jìng)賽中的一種比賽形式即追逐賽-行星追逐賽。同一軌道上的兩個(gè)行星一旦追逐相遇，會(huì)發(fā)生各種可能性，其最終結(jié)果是不可能再有兩顆行星留在該軌道上繼續(xù)運(yùn)行了，這就是太陽(yáng)系演化過(guò)程中發(fā)生的一幕：行星的清軌運(yùn)動(dòng)

7、，這也是為什么現(xiàn)在太陽(yáng)系現(xiàn)有的各行星運(yùn)動(dòng)的軌道上只有一顆行星繞太陽(yáng)運(yùn)行的原因。2.“勢(shì)阱隧道”與開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律、萬(wàn)有引力定律及牛頓運(yùn)動(dòng)定律的關(guān)系行星在“負(fù)引力勢(shì)阱隧道”上的運(yùn)行遵從開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律、萬(wàn)有引力定律及牛頓運(yùn)動(dòng)定律。3.關(guān)于小行星帶的說(shuō)明我們知道太陽(yáng)系的小行星帶存在于火星與木星之間的區(qū)域。為什么會(huì)存在小行星帶呢？我認(rèn)為：這是因?yàn)樵谛⌒行菐У倪@一區(qū)域內(nèi)的“負(fù)引力勢(shì)阱隧道”的特殊分布而形成的，亦即小行星帶內(nèi)的每一顆小行星運(yùn)動(dòng)的軌道都對(duì)應(yīng)著一個(gè)“負(fù)引力勢(shì)阱隧道”，每一顆小行星在與之對(duì)應(yīng)的“勢(shì)阱隧道”內(nèi)遵從天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)著。4.本文的討論只是認(rèn)識(shí)天體運(yùn)動(dòng)及演化的一個(gè)過(guò)程本文

8、是在開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)行星運(yùn)動(dòng)周期及運(yùn)行軌道所具有的穩(wěn)定性特征的思考、太陽(yáng)系以太陽(yáng)為核心的八大行星和小行星帶的基本結(jié)構(gòu)的思考和認(rèn)識(shí)而提出來(lái)的，如果天體物理學(xué)家和理論物理學(xué)家能夠從理論上論證“引力勢(shì)阱隧道”確實(shí)存在，那將是對(duì)認(rèn)識(shí)天體運(yùn)動(dòng)及演化的深化。5.反證舉例我們考慮最靠近太陽(yáng)的一顆行星-水星的運(yùn)行情況，如果水星不是運(yùn)行在“引力勢(shì)阱隧道”這一行星運(yùn)行的穩(wěn)定軌道上的話(huà)，由于太陽(yáng)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的變化引起太陽(yáng)引力的漲落、或者太陽(yáng)系其它天體的運(yùn)動(dòng)對(duì)水星的擾動(dòng)，都將對(duì)水星的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響（在漫長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)及演化過(guò)程中）而偏離現(xiàn)在的運(yùn)行軌道，其最終的命運(yùn)很可能早就被太陽(yáng)吞并了。但事實(shí)上水星一直穩(wěn)定

9、的運(yùn)行在最靠近太陽(yáng)的“引力勢(shì)阱隧道”上至今，同理，月球也是在地球的“引力勢(shì)阱隧道”上一直穩(wěn)定的運(yùn)行著。6.推論一些行星（如地球、土星、木星）的衛(wèi)星以及土星環(huán)、天王星環(huán)及木星環(huán)的存在，也都是有與之對(duì)應(yīng)的“勢(shì)阱隧道”，這些行星的衛(wèi)星或環(huán)在與之對(duì)應(yīng)的行星所產(chǎn)生的“勢(shì)阱隧道”內(nèi)遵從天體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律運(yùn)動(dòng)著。事實(shí)上，太陽(yáng)系所存在的這種“勢(shì)阱隧道”在其它星系中也可能存在，或者我們可以設(shè)想：太陽(yáng)系是在銀河系的某一“勢(shì)阱隧道”內(nèi)運(yùn)動(dòng)著，那么銀河系也是在河外星系的某一“勢(shì)阱隧道”內(nèi)運(yùn)動(dòng)著，而河外星系又是在總星系的某一“勢(shì)阱隧道”內(nèi)運(yùn)動(dòng)著宇宙中各天體都是在以核心天體為中心所形成的“勢(shì)阱隧道”內(nèi)運(yùn)動(dòng)著，太陽(yáng)系的核心天體當(dāng)然是太陽(yáng)，而銀河系、河外星系、總星系乃至于我們的宇宙都各自對(duì)應(yīng)有自己的核心天體。那么，我們有理由認(rèn)為，總星系或我們的宇宙應(yīng)該是有中心的，其核心天體可能是密度及質(zhì)量巨大的“黑洞”。另外，如果我們的宇宙的核心天體的結(jié)構(gòu)、密度、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等發(fā)生變化，那么其“勢(shì)阱隧道”也將隨著變化，這很可能就是