行星运动轨道的“引力势阱隧道”研究

孙崇江

摘 要：本文通过对行星运动周期及运行轨道所具有的稳定性特征的思考，以及对太阳系以太阳为核心的八大行星和小行星带的基本结构的思考和认识，提出：太阳系的结构主要由其核心天体---太阳及其自身运动而决定的，并认为在太阳的赤道平面外延的某些特定区域可能存在并分布“引力势阱隧道”，每一颗行星（及小行星带的小天体）就是在其对应的“引力势阱隧道”内运动着。

关键词：行星 轨道 势阱隧道

中图分类号：O3文献标识码：A文章编号：1003-9082（2020）01-0-01

有关太阳系八大行星的运行轨道的研究由来已久，早期研究的代表性人物是丹麦人第谷和德国人开普勒，他们在归纳、总结前人观察及研究的基础上，进行观察和系统研究，最终以开普勒行星运动三大定律最为著名。但开普勒行星运动的三大定律也仅仅告诉我们：太阳系八大行星是按照开普勒行星运动三大定律所归纳的形式运动着，并没有回答行星为什么会这样运动？后来牛顿发现了万有引力定律及牛顿运动三大定律，为进一步深入研究行星的运动提供了理论依据。但是，开普勒、牛顿等科学前辈有关行星运动的研究成果仍然没有告诉我们行星为什么会这样运动？！

时至今日，有关行星的运行轨道为什么几乎是在同一平面上绕太阳运动的？为什么行星的运行轨道是量子化的？为什么行星运动的周期及运行的轨道具有极强的稳定性？要回答这些问题目前看来仍具有一定的挑战性。

纵观人类对行星运动的研究历史及研究成果，基于行星运动周期的稳定性及运行的轨道所具有的稳定性的特征，还有就是基于目前太阳系太阳质量绝对优势对太阳系结构所起主导作用的现实，我认为：行星之所以按照开普勒行星运动定律所归纳的形式运动着的主要原因是太阳系的核心天体------太阳自身运动及影响所产生的，特提出以下讨论要点。

一、“引力势阱”特征及研究

1.在太阳的赤道平面外延的某些特定位置可能存在引力特殊分布区域，这些区域因引力的特殊分布而形成负引力势，其基本特征是：

①它们以恒星的中心（广义的中心：不一定是恒星的几何中心，可以是广义上的质量中心或恒星的自转中心）沿着恒星的赤道平面外延分布。

②为在几乎是同一平面上的一族同心闭合曲线环------“引力势闭合曲线环”分布。

③各“引力势闭合曲线环”根据其距离恒星的半径的不同而具有不同的“引力势”，一般为负值。

④在“引力势闭合曲线环”上沿环运动着对应一定质量的行星，其质量的大小由各环的“势阱深度”所决定。在行星运行轨道形成的初期，大于现有各“引力势闭合曲线环”上行星质量的其它天体将不能稳定地被约束在该“引力势闭合曲线环”上运动;而小于现有各“引力势闭合曲线环”上行星质量的其它天体均可能被太阳的引力所俘获（或因太阳系内天体之间的相互作用被“推入”该区域）而在该轨道内绕太阳运行。

⑤根据以上讨论，我们可以推想：各个绕行星运动的卫星也可能类似运行在以该行星为核心、由该行星产生的“引力势闭合曲线环”上。

2.根据目前行星以及小行星带的诸多小行星运行的实际分布情况显示：很显然首先是因为在赤道平面外延存在的这种负“引力势阱环”是按量子化分布的，其上对应约束着一定质量的行星沿其运动，因而使行星及小行星带运动的轨道也呈现量子化分布。

3.基于以上讨论，我们可以把行星运动的轨道定义为“负引力势阱隧道”，或简称“势阱隧道”。

二、以上讨论源自以下几点事实

1.行星运行轨道的量子化事实;

2.行星运动周期的稳定性及运行轨道的稳定性;

3.开普勒行星运动的三大定律及现有的天文观察结果;

4.太阳系太阳质量的绝对优势（太阳质量约占太阳系质量的98.9%）及其自身运动规律影响并决定着太阳系中其它行星的运动。

三、几点说明

1.关于行星运动轨道唯一性的说明

在太阳系逐渐形成及漫长的演化过程中，有可能在某一“势阱隧道”上存在有两颗或以上的天体的质量满足其约束条件而被太阳引力俘获而约束在该“势阱隧道”上运动，但在以后的运动演化过程中会出现这样的情况：由于同一“势阱隧道”内两颗或以上的行星运动的基本特征不可能100%相同，例如其绕恒星运行的周期哪怕是有非常微小的差别，都会造成同一轨道上的两颗行星形成类似于自行车竞赛中的一种比赛形式即追逐赛------行星追逐赛。同一轨道上的两个行星一旦追逐相遇，会发生各种可能性，其最终结果是不可能再有两颗行星留在该轨道上继续运行了，这就是太阳系演化过程中发生的一幕：行星的清轨运动，这也是为什么现在太阳系现有的各行星运动的轨道上只有一颗行星绕太阳运行的原因。

2.“势阱隧道”与开普勒行星运动三大定律、万有引力定律及牛顿运动定律的关系

行星在“负引力势阱隧道”上的运行遵从开普勒行星运动三大定律、万有引力定律及牛顿运动定律。

3.关于小行星带的说明

我们知道太阳系的小行星带存在于火星与木星之间的区域。为什么会存在小行星带呢？我认为：这是因为在小行星带的这一区域内的“负引力势阱隧道”的特殊分布而形成的，亦即小行星带内的每一颗小行星运动的轨道都对应着一个“负引力势阱隧道”，每一颗小行星在与之对应的“势阱隧道”内遵从天体运动的规律运动着。

4.本文的讨论只是认识天体运动及演化的一个过程

本文是在开普勒行星运动三大定律的基础上，通过对行星运动周期及运行轨道所具有的稳定性特征的思考、太阳系以太阳为核心的八大行星和小行星带的基本结构的思考和认识而提出来的，如果天体物理学家和理论物理学家能够从理论上论证“引力势阱隧道”确实存在，那将是对认识天体运动及演化的深化。

5.反证举例

我们考虑最靠近太阳的一颗行星---水星的运行情况，如果水星不是运行在“引力势阱隧道”这一行星运行的稳定轨道上的话，由于太阳内部运动的变化引起太阳引力的涨落、或者太阳系其它天体的运动对水星的扰动，都将对水星的运动产生影响（在漫长的运动及演化过程中）而偏离现在的运行轨道，其最终的命运很可能早就被太阳吞并了。但事实上水星一直稳定的运行在最靠近太阳的“引力势阱隧道”上至今，同理，月球也是在地球的“引力势阱隧道”上一直稳定的运行着。

6.推论

①一些行星（如地球、土星、木星）的卫星以及土星环、天王星环及木星环的存在，也都是有与之对应的“势阱隧道”，这些行星的卫星或环在与之对应的行星所产生的“势阱隧道”内遵从天体运动的规律运动着。

②事实上，太阳系所存在的这种“势阱隧道”在其它星系中也可能存在，或者我们可以设想：太阳系是在银河系的某一“势阱隧道”内运动着，那么银河系也是在河外星系的某一“势阱隧道”内运动着，而河外星系又是在总星系的某一“势阱隧道”内运动着……

③宇宙中各天体都是在以核心天体为中心所形成的“势阱隧道”内运动着，太阳系的核心天体当然是太阳，而银河系、河外星系、总星系乃至于我们的宇宙都各自对应有自己的核心天体。那么，我们有理由认为，总星系或我们的宇宙应该是有中心的，其核心天体可能是密度及质量巨大的“黑洞”。另外，如果我们的宇宙的核心天体的结构、密度、运动状态等发生变化，那么其“势阱隧道”也将随着变化，这很可能就是目前宇宙正在膨胀的根本原因所在。

参考文献

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[2]辞海编辑委员会.辞 海 理 科 分 册 （上）[M].上海辞书出版社.1980.

[3]盛輝，成良斌.开普勒科学发现认识论意义及评价[J].华中农业大学学报（社科版）2004.