星系动力学基本原理

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1、星系动力学基本原理黄国有广西北海剑桥研究中心电子邮件：hgyphysics@yahoo.com.cn摘要本文用万有库仑力、万有磁力和万有引力研究系统的运动和结构。万有磁力在天体的形成、运动和结构中起着关键的作用。重点讨论星系环和星系旋臂形成的动力学原因。它实际上解决了星系的物质短缺问题，为暗物质问题的最后解决提供了基本方案。对彗星轨道的变化进行了讨论，为行星的俘获说提供了新的理论依据。关键词：环星系，星系旋臂，星系环，行星轨道，彗星轨道1　　天体之间的万有库仑引力在宇宙背景磁场（宇宙旋场）的作用下，天体都表现出自旋运动

2、的特征，自旋的天体在吸收自旋的粒子时能产生万有库仑力的作用。质荷磁当量常数是天体在相同的宇宙磁场作用下的结果，利用质荷当量常数将天体的质量转化为与之相当的电荷量后，天体之间的万有库仑力可用下式计算。　　　　(1.1)天体之间的万有库仑力公式与万有引力公式相似。在上式中，k和D都是常数，这样我们可以用一个新的常数来代替它们，这时，天体万有库仑力公式变为：(1.2)前面的章节给出质荷当量常数的值为(1.3)所以，万有库仑力常数的值为(1.4)从前面的章节提供的数据分析，太阳受到宇宙星际磁场的万有磁力比银河中心提供的万有引力

3、要弱得多，可以忽略，但太阳与银河系中心的库仑力从上式看与万有引力的数量级一样，所以不能忽略。太阳绕银河系中心运动的向心加速度主要是由万有引力和万有库仑力提供的。天文观测得出太阳的速度为220km/s，银河中心的万有引力提供的向心加速度为160km/s,多出来的60km/s被认为是由暗物质提供的。下面的计算证明多出来的60km/s的向心加速度是由银河系中心和太阳之间的万有库仑力提供的。根据万有库仑力公式与牛顿引力公式的关系，我们可以得出万有引力为太阳提供的向心加速度与万有库仑力提供的向心加速度的关系如下：(1.5)由此得

4、出万有库仑力给太阳提供的向心加速度为11(1.6)这与天文观测值惊人地吻合。由于行星自转磁场影响的因素太多，天体之间的远距离的万有库仑力则不会受到天体内部物质运动复杂性的影响，用星系的万有库仑力来计算质荷当量常数要比用天体磁场计算的还要准确一些。2　星系的万有引力天体的万有引力由牛顿引力公式给出为(2.1)星系中心对星系物质的引力加速度为：（2.2）这一引力使星系物质获得的圆周运动速度为：（2.3）这一速度与距离的平方根成反比。这里的引力常数G是质磁常数与光速的积，所以，在除了星系中心区域或恒星中心区域以外的星系范围内

5、，星系的引力遵循牛顿的引力定律。在超光速参数与宇宙光速相比不能忽略的星系中心（特别是内部）区域，引力比牛顿引力定律计算的要大。3　星系的万有磁力宇宙背景磁场和星系磁场对星系物质提供的向心加速度不可忽略。假设天体所处空间的合磁场为B，该磁场使星系物质获得一个与运动方向垂直的加速度为：　　　　（3.1）这一加速度使星系物质获得的圆周运动速度为：（3.2）这一速度与距离成正比。对主要靠中心高密度脉冲星自转磁场维持的环星系，星系物质的速度为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（3.3）它只与脉冲星的质量和自转周期有关，与到

6、星系中心的距离无关。万有磁力的存在以及其对星系物质的作用，使星系速度在万有磁力作用显著的星系外面区域表现出与星系中心距离无关的特性，这已经为目前所以关于星系速度测量的结果证实。星系物质短缺的动力学原因万有磁力的作用。4　天体引力的特点（1）引力的内因性11物质之间的引力是由物质的衰变引起的，引力平衡分别建立在物质内部最小衰变基元之上。万有引力是物质最小衰变基元衰变辐射所产生的微观推动力的宏观表现。引力由物质本身的衰变辐射产生，它不是另的物质施加的外力。这便是引力的内因性。引力的内因性实际上否定了传统概念下由一个物体对另

7、一个物体的引力。但由于历史的原因，引力的概念仍将继续沿用，但它已经失去了原有的物理意义。我们知道，万有引力是牛顿1666年将伽利略力学概念推广到天体运动中而引入的，他在开普勒行星定律的基础上假设地球和月亮之间、太阳和行星之间存在某种吸引力而创立了万有引力定律。他进一步假设宇宙万物之间都存在这种超距引力的作用，故称“万有引力”。1916，爱因斯坦从万有引力和惯性力的局域等效性出发建立了广义相对论。这种新的引力理论认为惯性力也是引力的一种表现，它们都是由时空弯曲引起的，这使万有引力又蒙上了一层更神秘的面纱，以致于一般人更无

8、法看清万有引力的真实面目。但是，物质之间的万有引力本质是什么，它是否真的存在这两大问题，爱因斯坦和牛顿都没有明确的回答。牛顿在《自然哲学的数学原理》说：“对于我们来说，能知道引力的确实存在着，并按我们所解释的规律起作用，能有效地说明天体和海洋的—切运动即已足够了。”牛顿的这一物理学观念和方法是不可取的。根据万有引力定律，太阳和地球