伍岳明 （wuyueming001@hotmail.com）　2007.09

“共旋引力波”假说认为：引力不是物体本身固有的，而是物体自转运动的结果 。引力波产生于系统的非线性有阻尼的自激振荡。一个自旋的星球系统，系统中每个质点均会产生向心力（为区别各星球的不同质量和不同引力函数，故用下标 、 以示区别），此力是作为受迫振动强迫力，使系统共振，稳定的共振状态的自旋系统会从自转轴中心发出频率与自旋频率相同，引力振幅为 的引力波。式中 为自转星球的质量； 为各自转星球的引力函数，其值为： ；式中 R为自转星球的半径；ω为系统自转角速度；为各自转星球的内禀阻尼系数，不同物质结构星球的 值是不同的。球面引力波的波动方程为：

； （2..18）

其中：r为引力波传播到某处离自转轴中心 O的距离；ω为系统自转角速度；c为引力波传播速度，即光速； t为时间；为球面引力波的波动振幅，意味着质点的位移，即引力势能函数的自变量 r代表点的位移，不难看出离轴心r远的椭球面是引力场的等势面。即：

（2..19）

因标量场的梯度 是相应力场（引力场）的表现形式， 的模与引力 F的模相等，只不过方向相反。即：

（2..20）

根据由实验总结出的牛顿引力定律，单位质点在引力场中受力为：

（2..21）

（2..20）式等价于（2..21)式 ,所以：

（2..22）

；∴ （ 2..23）

∴ （ 2..24）

由于由实验测定的Ｇ是一个常数，根据（ 2.24）式说明不是常数，是一个随时间和空间变化的函数。

20世纪 30年代,物理学家狄拉克提出Ｇ是可变的。以后有许多学者从理论上和实验中预测Ｇ的变化值 ,但其数值甚小，且各不尽相同,这些都说明Ｇ在极缓慢地变化着 。特别是近年来通过卫星和火箭加速的观测得出了地心引力常数 也在随时间变化 ,这也证实Ｇ是变化的不是常数的事实。Ｇ是否在变？究竟是如何变化的？笔者构建的“共旋”引力波假说认为：各个星球的引力函数 是不同的，且 是一个随时间和空间变化的函数。认为“共旋”引力波假说有四种表达方式，现叙述如下：

（1） 经典牛顿定律是“共旋”引力波假说中的一个特例。

自转速度缓慢星球的引力函数；由（ 2.24）式说明各星球自转角速度不同，故各星球的是不同的，不同的时间和空间 值是不同的。太阳星球的引力函数 ，由于太阳的自转速度非常缓慢，太阳发出的引力波以光速传播过程中，其到达太阳系各行星的时间均较短，传播距离均小于太阳引力波的波长，由于自转角速度ω很小，在地球面上测定太阳的引力常数，将太阳的有关数据： ； ； ； ；代入（ 2.24）式，得：；

同理：将地球面上的有关数据代入（ 2.24）式得：地球面上的地球引力常数也为：；地球面上的引力常数是各星球引力函数在地球面上的综合效果，由于太阳系、银河系的自转角速度 均很小，所以地球面上的测得的引力常数是常数均在常理之中。这样（ 2.20）式可写为： （2.25）

故可认为经典牛顿定律是“共旋引力波”假说中的一个特例。

（2）“共旋引力波” 的波动性表达方式

按照德布罗意的物质波理论，认为任何运动着的物体都伴随着一种波动，而且不可能将物体的运动和波的传播分开，这种波称为相位波。“共旋引力波”理论认为．一个自旋的星球，会从自转轴中心发出频率与自旋频率相同，引力振幅为 的引力波。引力波的波动方程为： ； 意味着质点的位移，即引力势能函数的自变量 r代表点的位移，不难看出离轴心r远的椭球面是引力场的等势面。即：

；不同星球发出的引力波传播到某一点，若是相位相同，应该发生合成现象。日全食前后的两个异常重力场低谷现象，就是日、月发出的二列引力波合成之结果。大自然中的某些现象如：潮汐、地震等往往发生在地球、月亮和太阳的相对位置处于同一直线的时候，其机理源于此。

（3）“共旋引力波” 的“后牛顿力”表达形式

天文学家观测发现水星在围绕太阳运动时，其椭圆轨道本身在它的轨道平面内沿水星运动方向缓慢运动，每转一圈，椭圆的长轴也略有转动，水星近日点在空间移动，天文学上称为进动。在计算进动值时通常是在牛顿定律计算出来的值的基础上加上一个修正量，称为后牛顿力。运用后牛顿力的计算法没有固定的公式，随不同情况而变。而爱因斯坦运用“黎曼几何”的相对论计算式计算，计算值与与观测值有较好的符合。如：光子近日偏折角和水星的百年近日点进动值等。但相对论的黎曼几何法深奥难懂，而且认为时空是弯曲的，很难理解。“共旋引力波”理论采用“后牛顿力”的表达形式，其计算公式固定。计算过程简单、直观。由（ 2.24）式：

；

在太阳系，太阳的引力波作用于各行星的过程中，由于太阳的自转角速度 很小，以光速传播，故 ；故有 ；运用三角函数公式的幂级数展开， 化简得： ；令： 则： ；计算式中的 是对牛顿定律中引力常数的修正值。笔者也称其为“后牛顿力”的修正量值。太阳星球的 ；其值很小，但是有时 对于 r的变化是非常敏感的，如离太阳最近的水星近日点的进动、光线经过太阳表面而发生偏折现象是太阳星球的引力函数 作用之故 。按牛顿理论中的“二体问题”问题，用能量守衡原理计算出光子近日偏折角和水星的百年近日点进动值。计算值与观测 值有较好的符合，由此说明：时空并未弯曲，是太阳星球的引力函数的作用之结果。

（4）“共旋”引力波的“共旋梯力”表达形式

按牛顿引力定律计算，太阳对月球的引力要大于地球对月球的引力，但月球为什么绕地球旋转而不是绕太阳呢？主要是由于地球引力波到达月球时，其引力梯度（单位径向距离的力的大小）比太阳引力波到达月球时的引力梯度大。引力梯度是矢量，是有方向的，是它决定了月球的运动。地球引力波到达月球时，其引力梯度（单位径向距离的力的大小）的方向指向地球中心。由于地球引力波是由地球自转轴中心向四周发出的 ,而自转轴与赤道面有弧度的交角，故地球引力波作用于月球的引力梯度，会有一个指向地球赤道面的分引力梯度，产生一个指向地球赤道面的力 ,其值为分引力梯度乘上月球至赤道面的距离，笔者称其为指向赤道面共旋梯力，该力会产生一个使月球进动的力矩；同理：地球引力波作用于月球的引力梯度，也会有一个指向地球自转轴的分引力梯度，产生一个指向地球自转轴的力 ,其值为分引力梯度乘上月球至自转轴的距离，笔者称其为指向自转轴共旋梯力，该力产生一个使月球逆进动的力矩。是这两个指向地球赤道面和自转轴的共旋梯力 ,及它们产生的共旋梯力矩使月球的运动变得复杂。

地球引力波对天然卫星——月球有“共旋梯力”及“共旋梯力矩”。同理，地球引力波对人造地球卫星也有“共旋梯力”及“共旋梯力矩”。地球引力波由地球自转轴中心向四周发出后 , 对地球上空卫星作用的引力梯度（单位径向距离的力的大小）是与卫星所处的位置（如天球上的纬度 、距离等）有关的。指向地球赤道面和指向地球自转轴的共旋梯力，均会产生一个使地球卫星进动及逆进动的共旋力矩。使地球卫星产生摄动，很明显，卫星轨道的摄动力源主要是来自于共旋梯力和共旋梯力矩，认为人造地球卫星轨道计算中的最大摄动项——非球形引力摄动，并非由地球的扁率引起，而是由地球引力波的“共旋梯力”、及该力产生的“共旋力矩”所引起。

“共旋”引力波假说认为不同星球发出不同的引力波，由此提出的一种新的“共旋”登月飞行轨道力学模型。地球和月球的引力波对“飞天登月”的航天器有不同的“共旋梯力”和“共旋力矩”，可为“飞天登月”提供一种新的思路。

实际上地球引力波对地球上空所有质点都会有指向地球赤道面和指向地球自转轴的两个“共旋梯力”，及由此而来的“共旋力矩；两个“共旋梯力”的合力指向地心，但合力的绝对值是随质点所处的纬度 不同而呈规律变化的。根据定量计算，发现质点所处纬度 于正负 时，其共旋梯力合力绝对值最大，在赤道与两极地面附近为最小。可见地球大气物理学中的全球大气在赤道附近的赤道低压带和位于南北纬 度的副热带高压带产生机理就源于此。所以说“共旋”引力波假说也可应用于地球大气物理学，也能为人类的气象预报作出贡献。

按牛顿引力定律计算，太阳和月球对地球上物体的引力之比为： 所以日、月对地表以上物质（大气质点）的作用主要是引力，大气潮汐所具有规则半日潮，与月球活动没有影响原因就基于此。但是日、月对地表物质（质点）的引潮力就不同，引潮力的大小决定于日、月对地表物质（质点）的引力梯度，即单位距离的引力大小决定潮汐高度（其单位为： ）；即每千克物质每米距离中力的变化。月、日对地球表面上质点的引潮力比值为 。因此，日、月对地表物质（质点）的共旋梯力与地球自转对地表物质（质点）离心力大小都是可以定量计算，这样就可为潮汐灾害预报提供可能。

同时地球的“共旋梯力”和“共旋梯力矩”对地球上地表物质（质点）的“作用力“和“力矩”是随质点的质量大小和所处的纬度 不同而不同，当地球自转速度突然变化时，由于惯性的作用，共旋梯力和共旋梯力矩会充分表现出来，如日本列岛及我国的台湾岛，岛体质量远高于周边水体，当地球自转速度突变时，由于向赤道方向的共旋梯力和与自转方向同向使之进动的共旋梯力矩的作用，会保持惯性作用，向南或向东运动，从而撕裂岩体造成地震。因此加强对“共旋梯力和共旋梯力矩”理论的物理实验室研究，扩大数字地球数据库的内容，捕捉与地震有关数据。掌握地震的物理和化学的产生机制，综合分析，准确预报地震，使震灾减少到最低程度是完全可以做到的。所以说“共旋引力波”假说是有着实用意义、非常值得探索的领域。

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