全 新 运 动 定 律

吴  志

         

        《生命是什么?》认为:一个物体可以有多个运动方向,既可以同时向两个相反的方向运动,也可以同时向多个方向运动,实际上可以同时向无数个方向运动。如,在一列由南向北行驶的列车上,乘客从车头向车尾方向行走,这时他既向北运动,也向南运动,而地球是由西向东转的,这意味着他还由西向东运动,另外地球还围绕太阳公转,他还向公转轨道方向运动。当然,太阳也是运动的,太阳除了自转之外,还围绕银心运动;银河系也是运动的,除了有自转之外,还向南十字星座方向运动。这些运动列车上的乘客都有份,如果列车在月球上,乘客运动方向就更复杂了,因为月球也有自转和公转。可以设想,一个物体下方有无数层滑轨,每层滑轨都是上部所有滑轨的载具,每条滑轨分别向不同方向运动,这样最上部的物体就同时向无数方向运动了。

 当一个物体同时向相反方向运动时,运动速度可以折中为某个速度;当一个物体同时向不同方向运动时,运动方向也可以折中为某个方向。经折中后,这个物体可以视为只有一个运动速度和一个运动方向。如列车以时速六十公里向北运动,乘客以时速四公里向南运动,乘客折中为以时速五十六公里向北运动;轮船向北横渡长江,江水向东推动轮船,轮船折中为向东北方向运动。上述两段加粗文字就是第四运动定律(第一、二、三定律由牛顿发现),发现这个定律不需要做实验,只需要观察和思考。说得对不对,不需要科学权威来鉴定,只需要动脑略作思考,有高中以上文化的人都能判断是否真理。

在惯性系中,一个物体脱离其他物体时,可以从惯性系获得运动速度和运动方向,但这个物体的运动是独立的,不再受惯性系的支配。比如,人在火车上释放一个苹果,表面看苹果会垂直落到脚下,就像在地球上一样,其实不然。苹果离开人手,一方面在惯性的作用下向前运动,另一方面在地球的作用下向下运动,两种运动结合在一起,运动轨迹就是一条斜线,相当于三角形的斜边,而人是在火车的带动下向前运动,相当于三角形的底边,两边相交之处就是苹果的落点。但精确来看,两者是不相交的,这取决于苹果的向前运动速度、运动距离和下落速度、下落距离。苹果的向前运动速度是离手瞬间获得的惯性速度,列车向前运动速度是列车行驶速度,两者概略一致;苹果的下落速度是自由落体速度,下落距离则是随意的,若列车高度为1000米,苹果从最高处落到列车地板时,列车已经向前开行很远了。在无空气的真空环境中,向车内和车外各释放一个苹果,这两个苹果的落点都会在一条横线上,不会一前一后,这说明车内与车外不是两个惯性系。这就是第五运动定律

这个定律否定了爱因斯坦的狭义相对论,因为狭义相对论所得出的结论,是以下述思想实验为依据推导出来的:在列车上释放的苹果,在乘客看来是垂直下落的,在站台的人看来是斜线下落的,因此苹果在列车惯性系中下落时间短,在站台惯性系中下落时间长,这就是著名的“钟慢尺缩”效应。实际上,车上的苹果不是自由落体,不是垂直下落而是斜线下落的,离手瞬间带有初速,同时向前方和下方两个方向运动,运动轨迹是一条斜线,运动轨迹和运动时间不会因为旁人的看法发生变化,无论旁人是在车上还是车下,车上人看不到真实的运动轨迹,车下人可以看到真实的运动轨迹,正所谓旁观者清就像天宫一号和飞船以相同速度和相同方向运动时,从飞船看天宫一号,天宫一号是不动的,但在地球看天宫一号,则是以每秒七点九公里左右的速度运动,绕地一圈的时间是恒定的,不意味着在飞船看来天宫一号的时间是凝固的。

不过,若人在十公里高的静止气球上往下跳,不会因为地球的自转而落在别处,一方面可以从地球自转中获得初速,与地球自转速度同步,因为大气是跟着地球转的;另一方面被地心牢牢吸住,在下落过程中被地心吸力带着走。假如气球能升到三万六千公里的高度,人就跳不下来了,离开气球时获得的线速度就是静止卫星的速度,会变成一颗静止卫星。

物体运动是两个以上物体相对位置改变的现象,单个物体无所谓运动。一个物体可以相对于某个物体或多个物体运动,这些物体可以是点状的、线状的、面状的或立体的。但真空不是物体,物体在真空中无所谓运动,除非人为在真空中加上坐标系,物体在真空中运动,可以视为相对于出发点、目标点或沿途参照物的运动。这就是第六运动定律。如飞船对于自己来说是不运动的,相对于地球就存在公转运动。

根据第六定律,爱因斯坦设想的一快一慢两个惯性系是不成立的,由此推导出狭义相对论的结论也是站不住脚的。之所以有一快一慢,是因为爱因斯坦站在第三者的立场上了,但对于这两个惯性系来说,只有一个相对速度,可以认为甲向乙运动,或乙向甲运动,或甲乙同时向对方运动。

物体的自转是一种特殊运动,这是物体内部各部分位置(方位)发生改变的运动。由下述原因造成:物体内部某个点位发生定向运动,却无法挣脱整个物体,于是整个物体形成自转。物体内部各点位运动速度和运动方向不一致,经折中后形成了自转。所谓折中就是各个方向和各种速度的折中,最后形成了一个点位向一个方向运动(参考第四运动定律)。当这个点位偏离重心时,就会形成一个力臂,像推磨一样推动这个物体自转;当这个点位的运动方向落在重心时,会推动这个物体向前运动,不会发生自转。推动物体自转或运动的点位称为发力点。这就是第七运动定律

这个定律解释了自转的形成机制,宇宙中所有天体的自转都因此得到了解释。根据②的原理,地球、太阳和几乎所有天体发生的自转,都是因为其内部各点位运动速度和运动方向不一致造成的。为什么会不一致?这有内外两个原因:从内部来看太阳、地球内部都是活的,总有某“团”烧得最旺的“火”冲向某个方向;从外部来看星体各部分受到的引力不同,如地球、月亮和较大的小行星,由于受力不匀形成自转。不自转的天体很少,因为发力点极少恰好落在重心。

物体的惯性运动会缓慢衰减,不能永远保持相同的运动速度。这是第八运动定律,这与牛顿第一运动定律略有不同,或说是对牛顿惯性定律的修正,许多事实表明这个定律是真理。美国分别于1972年和1973年发射的“先驱者10号”和“先驱者11号”探测器,现在它们距离地球已有数十亿英里远。科学家发现有一股奇怪的力量将这两艘太空船往回拽,这种现象被称为“先驱者号异常”。之所以说“异常”,就是因为用万有引力定律计算出现了较大偏差,实际距离比理论计算距离近了40万公里,即被太阳拉了回来。这种回拉的力量似乎一直影响这两艘飞船的飞行,科学家找不到这种回拉的力量在哪里,有科学家怀疑是否有万有引力新规律在起作用?因为这两艘飞船的飞行是对万有引力的真正检验。实际上这就是飞船惯性衰减的结果。火星上的两颗卫星,轨道是逐渐下坠的,最终会落到火星上。绕月飞行的人造卫星,轨道也会自然下坠。2007年我国发射的常娥一号探月卫星,每天轨道下坠500米,每一百天轨道下降50公里,因而每50天要靠发动机恢复原轨道和速度。这些现象若从惯性角度分析,可以理解为惯性衰减,因为找不到轨道降低的任何理由,毕竟月球上空没有空气。现在人类已经发明了磁悬浮列车,若磁悬浮列车在真空隧道中,启动后关机,列车不会永恒运动。依照牛顿的惯性定律,是可以永恒运动的,若真如此,就可以把地铁隧道抽成真空,把地铁改为磁悬浮,只要加速到预定速度就可以关机了,这样最节能、最环保,何乐不为?

这些基础科学有没有实际用处呢?如果说牛顿第一至三运动定律有用处,上面的第四至八运动定律也有用处。比如,根据第五定律,在列车内释放的物体是具有初速的,也就意味着具有动能,动能的获得基本不耗费列车能量,因而技术人员就可以开发出一种能量收集器,这样就能获得清洁环保的能源了。若在汽车上装有能量收集器,就可以部分代替汽油。甚至可以在铁轨上运行专门的惯性能量生产车,把尽可能重的荷载加速到一定速度,这不需要耗费多少能量,再把荷载逐渐释放出来,就可以获得较多的能量了。若火车在真空隧道中运行,向车外释放物体也能获得较大动能,能量收集器可以装在路边,这样能量收集器就很简单了。

试想一下,把两千吨重的火车加速到时速两百公里,不需要烧多少煤,当这列火车正面撞向钢质山体时释放出多少能量?可见,能量不是守恒的,较少的能量可以转化为较大能量。比如,把飞船加速到第三宇宙速度,熄火后飞船会获得惯性力,能以第三宇宙速度一直飞出太阳系,至少能飞到太阳系边缘。显然火箭燃料转化不出这么巨大的能量。从地球发射飞船达到第一宇宙速度,需要消耗大量能量;从月球发射飞船达到第一宇宙速度,消耗的能量就少多了;从近地小行星发射飞船达到第一宇宙速度,消耗的能量就微乎其微了。飞船燃料的化学能转化为飞船动能,不同的燃料做了相同的事情,可见能量转化不守恒。电池释放出电能,有人说这是化学能转化为电能;原子弹释放出光能、热能和冲击波,有人说是原子能转化而来的。其实,所谓化学能和原子能是人杜撰出来的。一个物体或一种物质,静止时是没有能量的,能量是物质的运动或运动的物质。因此,能量既能创生,也能消灭,更能从一种形式转化为另一种形式。原子弹在月球爆炸,是不会产生冲击波的,这意味着相同的爆炸释放的能量不同。

运动惯性是获取无穷无尽廉价清洁能源的重要途径。比如,在绕地飞船上不断释放物体,每个释放物都具有极大动能——释放一个子弹头,获得的动能相当于步枪射击时子弹动能的100倍!如果觉得从地球带物体上天太耗能,也可以从月球或小行星上采集,这样的飞船也就是能量生产飞船了。

以上所述,只是《生命是什么?》众多研究成果之一,是从书中归纳整理出来的,并加上“第几定律”的字样。《生命是什么?》是科学大观园,书中的研究继承了牛顿和达尔文的事业,当然也继承了许多科学前辈的事业。


 

                           2012年1月5日


 

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