行星運動軌道的“引力勢阱隧道”研究

孫崇江

摘 要：本文通過對行星運動周期及運行軌道所具有的穩定性特征的思考，以及對太陽系以太陽為核心的八大行星和小行星帶的基本結構的思考和認識，提出：太陽系的結構主要由其核心天體---太陽及其自身運動而決定的，并認為在太陽的赤道平面外延的某些特定區域可能存在并分布“引力勢阱隧道”，每一顆行星（及小行星帶的小天體）就是在其對應的“引力勢阱隧道”內運動著。

關鍵詞：行星 軌道 勢阱隧道

中圖分類號：O3文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2020）01-0-01

有關太陽系八大行星的運行軌道的研究由來已久，早期研究的代表性人物是丹麥人第谷和德國人開普勒，他們在歸納、總結前人觀察及研究的基礎上，進行觀察和系統研究，最終以開普勒行星運動三大定律最為著名。但開普勒行星運動的三大定律也僅僅告訴我們：太陽系八大行星是按照開普勒行星運動三大定律所歸納的形式運動著，并沒有回答行星為什么會這樣運動？后來牛頓發現了萬有引力定律及牛頓運動三大定律，為進一步深入研究行星的運動提供了理論依據。但是，開普勒、牛頓等科學前輩有關行星運動的研究成果仍然沒有告訴我們行星為什么會這樣運動？！

時至今日，有關行星的運行軌道為什么幾乎是在同一平面上繞太陽運動的？為什么行星的運行軌道是量子化的？為什么行星運動的周期及運行的軌道具有極強的穩定性？要回答這些問題目前看來仍具有一定的挑戰性。

縱觀人類對行星運動的研究歷史及研究成果，基于行星運動周期的穩定性及運行的軌道所具有的穩定性的特征，還有就是基于目前太陽系太陽質量絕對優勢對太陽系結構所起主導作用的現實，我認為：行星之所以按照開普勒行星運動定律所歸納的形式運動著的主要原因是太陽系的核心天體------太陽自身運動及影響所產生的，特提出以下討論要點。

一、“引力勢阱”特征及研究

1.在太陽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域，這些區域因引力的特殊分布而形成負引力勢，其基本特征是：

①它們以恒星的中心（廣義的中心：不一定是恒星的幾何中心，可以是廣義上的質量中心或恒星的自轉中心）沿著恒星的赤道平面外延分布。

②為在幾乎是同一平面上的一族同心閉合曲線環------“引力勢閉合曲線環”分布。

③各“引力勢閉合曲線環”根據其距離恒星的半徑的不同而具有不同的“引力勢”，一般為負值。

④在“引力勢閉合曲線環”上沿環運動著對應一定質量的行星，其質量的大小由各環的“勢阱深度”所決定。在行星運行軌道形成的初期，大于現有各“引力勢閉合曲線環”上行星質量的其它天體將不能穩定地被約束在該“引力勢閉合曲線環”上運動;而小于現有各“引力勢閉合曲線環”上行星質量的其它天體均可能被太陽的引力所俘獲（或因太陽系內天體之間的相互作用被“推入”該區域）而在該軌道內繞太陽運行。

⑤根據以上討論，我們可以推想：各個繞行星運動的衛星也可能類似運行在以該行星為核心、由該行星產生的“引力勢閉合曲線環”上。

2.根據目前行星以及小行星帶的諸多小行星運行的實際分布情況顯示：很顯然首先是因為在赤道平面外延存在的這種負“引力勢阱環”是按量子化分布的，其上對應約束著一定質量的行星沿其運動，因而使行星及小行星帶運動的軌道也呈現量子化分布。

3.基于以上討論，我們可以把行星運動的軌道定義為“負引力勢阱隧道”，或簡稱“勢阱隧道”。

二、以上討論源自以下幾點事實

1.行星運行軌道的量子化事實;

2.行星運動周期的穩定性及運行軌道的穩定性;

3.開普勒行星運動的三大定律及現有的天文觀察結果;

4.太陽系太陽質量的絕對優勢（太陽質量約占太陽系質量的98.9%）及其自身運動規律影響并決定著太陽系中其它行星的運動。

三、幾點說明

1.關于行星運動軌道唯一性的說明

在太陽系逐漸形成及漫長的演化過程中，有可能在某一“勢阱隧道”上存在有兩顆或以上的天體的質量滿足其約束條件而被太陽引力俘獲而約束在該“勢阱隧道”上運動，但在以后的運動演化過程中會出現這樣的情況：由于同一“勢阱隧道”內兩顆或以上的行星運動的基本特征不可能100%相同，例如其繞恒星運行的周期哪怕是有非常微小的差別，都會造成同一軌道上的兩顆行星形成類似于自行車競賽中的一種比賽形式即追逐賽------行星追逐賽。同一軌道上的兩個行星一旦追逐相遇，會發生各種可能性，其最終結果是不可能再有兩顆行星留在該軌道上繼續運行了，這就是太陽系演化過程中發生的一幕：行星的清軌運動，這也是為什么現在太陽系現有的各行星運動的軌道上只有一顆行星繞太陽運行的原因。

2.“勢阱隧道”與開普勒行星運動三大定律、萬有引力定律及牛頓運動定律的關系

行星在“負引力勢阱隧道”上的運行遵從開普勒行星運動三大定律、萬有引力定律及牛頓運動定律。

3.關于小行星帶的說明

我們知道太陽系的小行星帶存在于火星與木星之間的區域。為什么會存在小行星帶呢？我認為：這是因為在小行星帶的這一區域內的“負引力勢阱隧道”的特殊分布而形成的，亦即小行星帶內的每一顆小行星運動的軌道都對應著一個“負引力勢阱隧道”，每一顆小行星在與之對應的“勢阱隧道”內遵從天體運動的規律運動著。

4.本文的討論只是認識天體運動及演化的一個過程

本文是在開普勒行星運動三大定律的基礎上，通過對行星運動周期及運行軌道所具有的穩定性特征的思考、太陽系以太陽為核心的八大行星和小行星帶的基本結構的思考和認識而提出來的，如果天體物理學家和理論物理學家能夠從理論上論證“引力勢阱隧道”確實存在，那將是對認識天體運動及演化的深化。

5.反證舉例

我們考慮最靠近太陽的一顆行星---水星的運行情況，如果水星不是運行在“引力勢阱隧道”這一行星運行的穩定軌道上的話，由于太陽內部運動的變化引起太陽引力的漲落、或者太陽系其它天體的運動對水星的擾動，都將對水星的運動產生影響（在漫長的運動及演化過程中）而偏離現在的運行軌道，其最終的命運很可能早就被太陽吞并了。但事實上水星一直穩定的運行在最靠近太陽的“引力勢阱隧道”上至今，同理，月球也是在地球的“引力勢阱隧道”上一直穩定的運行著。

6.推論

①一些行星（如地球、土星、木星）的衛星以及土星環、天王星環及木星環的存在，也都是有與之對應的“勢阱隧道”，這些行星的衛星或環在與之對應的行星所產生的“勢阱隧道”內遵從天體運動的規律運動著。

②事實上，太陽系所存在的這種“勢阱隧道”在其它星系中也可能存在，或者我們可以設想：太陽系是在銀河系的某一“勢阱隧道”內運動著，那么銀河系也是在河外星系的某一“勢阱隧道”內運動著，而河外星系又是在總星系的某一“勢阱隧道”內運動著……

③宇宙中各天體都是在以核心天體為中心所形成的“勢阱隧道”內運動著，太陽系的核心天體當然是太陽，而銀河系、河外星系、總星系乃至于我們的宇宙都各自對應有自己的核心天體。那么，我們有理由認為，總星系或我們的宇宙應該是有中心的，其核心天體可能是密度及質量巨大的“黑洞”。另外，如果我們的宇宙的核心天體的結構、密度、運動狀態等發生變化，那么其“勢阱隧道”也將隨著變化，這很可能就是目前宇宙正在膨脹的根本原因所在。

參考文獻

[1]唐南，王佳眉，林德華.大學物理學（上）[M].高等教育出版社.2004.

[2]辭海編輯委員會.辭 海 理 科 分 冊 （上）[M].上海辭書出版社.1980.

[3]盛輝，成良斌.開普勒科學發現認識論意義及評價[J].華中農業大學學報（社科版）2004.