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引潮力学说亟待与时俱进

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日地月 发表于 2015-6-22 22:23:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
论文
学科分类: 自然科学 » 地球科学
摘要: 本文依据复杂系统演化论,在立足日地月平面系统推出三体潮汐力的基础上,从五个方面对现行引潮力学说提出质疑。
作者: 王万欣
发布时间: 2015-06-22
原创/转载: 原创
本帖最后由 日地月 于 2015-7-9 09:05 编辑

          因对科普影书宣讲的引潮力发生浓烈兴趣,故几经周折幸喜在1976年4月从山东海洋学院(后来改名为青岛海洋大学)要来《潮汐讲义》(该院海洋水文气象系1972年编印)。潜心研读后认清了牛顿潮汐学说的理论缺陷和它面临的实际难题。

      三百多年前,牛顿在《自然哲学的数学原理》第2版第3册的结尾部分《总识》中说:“到目前为止,我已用重力说明了天体现象和海洋的潮汐”(人民出版社1972年第1版《马克思恩格斯选集》第三卷第636页)。详而言之,因受中心天体的吸引,“行星及其卫星,一旦由于神秘的‘第一次推动’而运动起来,它们便依照预定的椭圆轨道继续不断地旋转下去”(上书第448页)。牛顿进而用天体对地球表面的引力差异解释了海洋潮汐的起因。因地球动力学当时处于孕育阶段,故牛顿潮汐学说的幼稚性,就作为地球科学史的一个特定烙印而打在先行者的脊背。

      《潮汐讲义》和青岛海洋大学海洋系1990年编印的教材《海洋水文预报(潮汐)》,均依据牛顿潮汐学说给出了引潮力概念的下述定义。

      如视地月二体为稳定的平衡系统,则地绕地月共同质心运动的惯性离心力,必定与地受月的万有引力相平衡。如视地球为刚体且不考虑地球的自转运动,则地绕地月共同质心的转动保持着平移运动。据此可知 ,地球上任意地点单位质量的惯性离心力,均与地心处单位质量所受月球的万有引力等值反向。由此可得月对地的引潮力即月球引潮力的定义:地球上任意地点单位质量绕地月共同质心运动的惯性离心力与其受月的引力之合力。如以日代月,则得日对地的引潮力即太阳引潮力的定义:地球上任意地点单位质量绕地日共同质心运动的惯性离心力与其受日的引力之合力。其它天体对地球的引潮力的定义,亦如法炮制。对月球而言,别的天体对月球的引潮力的定义,亦然照此模式克隆繁殖。

      众所周知, 引潮力是潮汐学说的基础性概念。它的定义是否准确严密,势必关乎其理论体系的兴衰问题。下面提出五方面质疑待商榷。

      一、在考察地月系统时完全隔绝了与其它天体的一切联系,即按绝对时空中仅有地月二体的理论假设为前提。众所周知,太阳对处于近日区域里的地月系统有首要而强劲的力学联系。抛开这个大前提来探究波澜壮阔的地球潮汐现象,岂不留下皮之不存、毛将焉附的疑虑?

      因日地月是力学作用紧密体,故地球的潮汐现象必然受三体系统所约制。像脱离了身体的手只是名义上的手一样,从日地月系统隔离出去的地月二体的特性,必然与其原本的现实属性大相径庭。

     毋庸置疑,按照自然科学发展逻辑,上述引潮力的定义方法,在牛顿时代有其历史条件所规定的必然性。但在三百年后的今天如仍照本宣科、按部就班的话,那明显与科教兴国的战略决策相背逆。

      二、将十分独特的地月孤立系统的推导过程,不加任何修正地套用到地日、地木等不同层次且各具特色的众多二体上去,岂非是知一而足、以一概全之谬误?——把宇宙万物全部当作仅有平行直线式力学联系的大一统层次,从而将各层次间不允许直接化约的各种非线性联系,主观归并为一目了然的单一线性关系,是造成牛顿力学过分简单化的思想根源。当代科学因“这种跨越层次的相互关系,其核心又体现为非线性相互作用”(颜泽贤、陈忠、胡浩撰写《复杂系统演化论》人民出版社1993年第1版第51页),故而把它定义为复杂性概念的基本涵义。

      三、作为引潮力概念孵化器的月球引潮力定义,“视地月二体为稳定的平衡系统”为其首要条件。试问:由此孵化太阳、木星等天体对地球的引潮力定义时,也视地日、地木等等二体为稳定的平衡系统合适吗?月日、月木等等二体仍可如此称谓吗?

      四、把地球各部分及其整体均设定为不会变形的刚体,不仅严重脱离了客观实际,而且与探索大规模波动的潮汐现象的预定目标相背逆。这既有以子之矛、攻子之盾之嫌,又有南辕北辙之虞。

      五、相当可观的地球自转速率,曾引发毛泽东写下“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”的壮丽诗句。而上述引潮力概念的一个立论前提,却设定地球无自转运动。不言自明,理论前提的重大失误,必将在所得结论上东窗事发。

      由陈宗镛、甘子钧、金庆祥编著的《海洋潮汐》(科学出版社1979年第1版),由金祖孟编著的《地球科学》(高等教育出版社1983年第2版 ),均对太阳引潮力下了这样的定义:地球上任意地点单位质量受日引力减去地心处单位质量受日引力后的剩余力。如以月代日,则立马可得月球引潮力的定义。其它天体对地球的引潮力定义亦如法炮制。不难看出,此定义是上述定义的翻版形式,实质上是一回事。

      亦应指出,南京大学梁昆淼编著的《力学上册(修订本)》(高等教育出版社1978年第2版)第149页视地球为绕日公转的宇宙飞船,在日地二体范围内,以地球为参考系便可用“视重”概念来粗略说明海洋潮汐的成因。

      总而言之,现行潮汐理论都建构于牛顿时代的二体作用模式。本人独辟蹊径立足日地月共面运动分别考察地月诸圈层的相互作用,从中推出作为三体系统质的两个系列结果(详见http://blog.tech110.net/?24431中的博文《地球动力学探索结果简介》和《月球动力学探索结果简介》)。其中提出的三体潮汐力假说,可以解决现行潮汐学面临的下述实际难题。

      牛顿平衡潮学说把整个地球视为理想水球时的“太阴潮和太阳潮潮差的总和也不超过0.9米”,而“夏威夷群岛和檀香山最大潮差0.9—1.0米”(上述《潮汐讲义》第10页)。在胆大包天的理论假设下得到的理论极大值,本应远高于太平洋中心地带的实际潮差最大值。若得相反结论,岂非咄咄怪事?据此断言:牛顿潮汐学说的权威性已被大洋潮汐所淹没。

      不仅如此,分析月震资料发现,“地月距离周期变化与相同强度月震发生时间的对应关系,显示月球上无太阳引潮力”(《飞碟探索》1992年第2期第20页)。此结论与现行潮汐学说发生了正面冲突,而与三体潮汐力假说定性一致。据此断言:牛顿潮汐学说的权威性又遭月震所冲击。

      本文是个人探索的初步认识,难免有疏漏粗谬之处,诚望专家予以斧正。


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 楼主| 日地月 发表于 2015-12-14 10:11:35 | 显示全部楼层
美丽的海滨沙滩是月亮为地球人带来的福祉,是月亮引起的那终年无休的潮涨潮落把贝类生物的外壳研磨成了细沙,又是潮汐的冲量勾勒出了动人心弦的海岸曲线,最终成就了世上一切勾魂摄魄的沙滩。
我们的古人也早知潮汐与月亮的关系,有诗句为证:
“春江潮水连海平,海上明月共潮生。” (春江花月夜 张若虚 )
“枕上酒容和睡醒,楼前海月伴潮生。” (饮后夜醒 白居易 )
中国的古人曾把早晨海水上涨的现象叫做潮,把黄昏上涨的叫做汐,故合称“潮汐”,或称海潮。中国汉代的王充(公元27~97)在《论衡》一书中指出:“涛之起也,随月盛衰,大小满损不齐同”。古代涛和潮通用,指的都是潮水。这段话科学地说明了潮汐对月球的依赖关系。
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