眾所周知,牛頓三百多年前創(chuàng)立的機械運動三定律和萬有引力定律,在自然科學領(lǐng)域一直被視為放之四海而皆準的金科玉律,F(xiàn)代人通過計算具有極高速度的星系與其所在星系團中心的萬有引力,還提出了震驚科壇的暗物質(zhì)假說。與之不同,本文試圖圈定牛頓力學三定律及萬有引力定律的適用領(lǐng)地。
萬有引力定律公布后,牛頓發(fā)現(xiàn)自己的力學體系面臨“以子之矛攻子之盾”的尖銳問題:一方面,按照牛頓第二定律,由開普勒發(fā)現(xiàn)的地繞日軌道切線速度的連續(xù)非勻速變化,必由一作用力所引起;另方面,在日地二體系統(tǒng)中,地球除了與其向日自由落體運動所對應的太陽引力外,再沒受別的作用力。反過來說,地球若僅受日對地的吸引力就只能作自由落體運動,而不能形成地繞日的橢圓軌道。如果“造成行星軌道的未被說明的切線力”(人民出版社1972年版《馬克思恩格斯選集》第三卷第449頁)不存在,由牛頓第一定律和力的獨立作用原理可知,地球在地繞日軌道切線方向上,只能保持靜止或勻速直線運動。如果此力存在,那么與其對應的反作用力在哪里?讓牛頓困惑不已的這一巨大理論謎團,使其留下令人倍感崇敬的虔誠遺言:“沒有神臂,我不知道自然界中有哪種力量能夠引起這種橫向運動。”“這樣,重力可把行星投入運動,但是沒有神力它就永不能投入圓周運動,象它們繞太陽運行那樣。所以為了這個和其它理由,我迫不得已把這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)歸之于一個有理性的動因”(轉(zhuǎn)引自《光明日報》1987年7月9日閻康年撰文《關(guān)于牛頓科學思想的哲學評價問題》)。經(jīng)過20多年的求索,我立足日地月共面運動,分別考察地月上部諸圈層的相互作用,從中推出作為三體系統(tǒng)質(zhì)的兩個系列新結(jié)果。詳見本空間中《地球動力學創(chuàng)新結(jié)果簡介》和《月球動力學創(chuàng)新結(jié)果簡介》,其中兩個結(jié)果如下所述。
1、日地月系中存在由三體復雜相互作用所衍生的萬有引力波動機制。按形而上學的現(xiàn)行二體作用模式看,地恒受日一排斥力,其值與日地距離的三次方成反比。地球1千克質(zhì)量受此力的極大值為6.3牛頓。地月間的引力波動變化,總體呈減小趨勢。日對月引力雖呈加大趨勢,但因其遠小于地對月的引力減小效應,故月隨地仍遠離日而去。似應指明,20年前國際上探索“第五種力”所發(fā)現(xiàn)的許多怪異現(xiàn)象,例如美國科學家菲施巴赫發(fā)現(xiàn)的“奇怪斥力”(飛碟探索》1990年第1期第4頁),就與此有直接關(guān)系。
2、日地月系中存在能引起上述“橫向運動”的作用力。地繞日由近日點至遠日點的前半周,此力順地繞日方向;后半周逆地繞日方向。地球1千克質(zhì)量受此力的極大值約為百萬分之5牛頓。始料不及,三百年前困擾牛頓的理論謎團得以驅(qū)散。
顯而易見,有多個活躍圈層交互作用的地球復雜體,在有緊密力學聯(lián)系的日地月系統(tǒng)演化過程中,由兩級復雜系統(tǒng)的非線性相互作用所造成的上述引力波動及橫向推動力,若逐一依牛頓三定律或萬有引力定律來檢驗,則均為空穴來風的天方夜譚。而按照現(xiàn)代復雜系統(tǒng)演化論的基本觀點,上述新發(fā)現(xiàn)是順理成章、水到渠成之必然。由此可見,牛頓力學只適用于以二質(zhì)點作用為主要內(nèi)容的簡單系統(tǒng)中的線性力學問題。對知之甚少、極其龐大、甚為復雜的星系團僅靠二質(zhì)點模式的引力計算結(jié)果就提出暗物質(zhì)假說,明顯與復雜系統(tǒng)演化理論相背逆。