万有引力定律和广义相对论共同解决水星进动问题-TheGeneral.PDF

万有引力定律和广义相对论共同解决水星进动问题 付昱华 （中海油研究总院，E-mail：fuyh1945@） 摘要：根据包括了到目前为止自然科学全部方程式的“局部和暂时（到目前为止）的自然 科学统一理论”，可以联合应用两种不同的理论来解决同一个问题。对于应用万有引力定律 和广义相对论共同解决水星近日点进动问题，给出三种方法。第一，行星近日点进动是两 个运动的复合结果：根据万有引力定律确定的椭圆运动产生近日点，太阳系的涡旋运动又 产生近日点进动，而进动的参数则由广义相对论确定。第二，根据万有引力定律和广义相 对论的有关结果导出改进的万有引力公式，根据该公式用经典力学方法就可以求解行星近 日点进动问题，而且其解与广义相对论完全一样。第三，根据“局部和暂时（到目前为止） 的自然科学统一理论”给出的变分原理，对水星近日点进动问题，应用最优化方法给出同 时满足万有引力定律和广义相对论的最佳近似解。 关键词：局部和暂时（到目前为止）的自然科学统一理论，万有引力定律，广义相对论， 变分原理，水星近日点进动问题 前言 在参考文献[1]中提出了包括到目前为止自然科学全部方程式的“局部和暂时（到目前 为止）的自然科学统一理论”，根据该理论给出一种理念：可以应用不同的理论及有关的结 果来解决同一个问题。作为一个实例，本文应用万有引力定律和广义相对论共同解决水星 近日点进动问题，并且给出了三种方法。 1 行星近日点进动是两个运动的复合结果 这个问题在参考文献[2]中已经基本解决，这里将其重新改写如下。 许多学者认为，广义相对论并没有终结对于行星近日点进动问题的研究，因为影响行 星近日点进动的因素很多，因此这个问题尚需继续研究。 广义相对论对于行星近日点进动的解释，虽然较好地符合观测数据，但由于其轨道是 不闭合的，是否符合能量守恒定律没有得到验证。为此，联合应用万有引力定律和广义相 对论提出一种新解释：行星近日点进动是两个运动的复合结果。第一个椭圆运动产生近日 点，第二个涡旋运动产生近日点进动。在行星-太阳系统的第一个运动中，行星在万有引力 作用下其轨道是闭合椭圆，因而符合能量守恒定律。与此同时行星还参加以太阳为中心的 太阳系涡旋运动；该涡旋运动的长期趋势是进一步研究的课题，不过在短期内可以认为由 于惯性作用行星近日点在涡旋中做圆周运动导致近日点进动，这样也不违反能量守恒定律。 根据广义相对论的有关结果，得出近日点进动角速度的近似结果。 根据广义相对论，行星近日点进动值为： 3 2 24 a  （1） 2 2 2 T c (1e ) 式中：c 为光速﹐T﹑a﹑e 分别为轨道周期﹑半长径和偏心率。 而根据本文的新解释，行星近日点进动是两个运动的复合结果。 第一个椭圆运动产生近日点，第二个涡旋运动产生近日点进动。 在行星-太阳系统的第一个运动中，行星在万有引力F GMm/ r2 作用下，如果不考虑 其他行星的摄动作用，则其轨道是闭合椭圆，因而符合能量守恒定律。 与此同时，行星还参加以太阳为中心的太阳系涡旋运动；该涡旋运动的长期趋势是进 一步研究的课题，本文不予讨论；不过在短期内可以认为由于惯性作用行星近日点在涡旋 中做圆周运动导致近日点进动，这样也不违反能量守恒定律。 综上所述，本文提出的复合运动的新解释，自始至终不违反能量守恒定律。 下面根据广义相对论讨论行星近日点进动的角速度。 根据公式（1），如果以太阳为中心，行星近日点进动的角速度为 3 2  24 a  （2） 3 2 2 T T c (1e ) 根据开普勒第三定律 T 2 42 a3 GM 式中：G 为引力常数，M 为太阳质量。 公式（2）可以改