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质心运动是天体运行的根本原因 郑炳南 江西省乐平市第二中学 邮政编码：333300 电话：0086-18876694013 E-mail
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摘要：人们对天体运动的原因，一直非常关注。开普勒认为行星绕太阳运动，是受到来自太阳的类似于磁力的作用。哈雷、胡克等人认为，行星绕太阳运动是因为受到太阳对它的引力作用。牛顿基本上也是承认开普勒和哈雷等人的看法。但是，牛顿万有引力却是“相互吸引”的。根据唯物辩证法，事物的发展变化，外因是条件，内因是根据。非常明显，太阳对行星的引力，这是外因，并不是根据。它不是行星运动的内在原因，现在，天文学家和航空航天研究员，一直都是以质心为主体，设计火箭和卫星的运行轨道。根据质心运动定理，从老人的摔跤和杂技演员的走钢丝等，大量事物证明，质心运动才是物质运动的根本原因。 关键词：质心运动；物质运动；内因；波浪式；螺旋式 中图分类：P134.1
1， 引言
行星为什么会绕太阳运动？这是人们一直关注的问题。开普勒、哈雷和胡克等人的看法——行星绕太阳运动是因为受到太阳对它的引力（磁力）作用。牛顿也认为：“行星沿圆或椭圆运动需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力就是太阳对它的引力。”[1] 太阳对行星的引力是外因，是条件，内因才是事物发展的根据。[2] 牛顿质心说，是物质运动的本质属性。万有引力是相互吸引的，是相互依存的。不管物质运动或者静止，都存在万有引力。万有引力仅仅是一个条件，并不是物质运动的根本原因。比如，个体的运动，老人家走路摔倒，是因为老人家的重心，超出了基底（双脚与地面接触的面积）。杂技演员走钢丝。演员小心翼翼使重心在钢丝上。桌球爱好者精心设计打击桌球的重心。航空航天研究员设计火箭和卫星，也是狠抓火箭和卫星的重心。如果你对物体施力不够，重心仍然没有移动，物体还是不会运动。重心移动了，物体才运动。从以上事例证明，物体的运动是由物体的重心（这里把重心和质心作为重合）运动决定的。至于二体运动，是根据质心说：行星和太阳都是围绕公共质心（简称质心）运动的。根据质心说，质心才是它们围绕的中心，才是它们质量的集中点。根据质心运动定理，行星和太阳的运动是在银河系引力下，太阳系质心的运动所引起的。照唯物辩证法理解，“事物的产生、发展和灭亡，……外因是变化的条件，内因则是变化的根据。”[2] 那么质心是怎样运动的呢？根据否定之否定规律，是波浪式前进，螺旋式上升的。
2， 行星运动原因的传统观点
“开普勒（1571-1630）认为，行星绕太阳运动，一定受到来自太阳的类似于磁力的作用。”[1] “哈雷（1656-1742）、胡克等认为，行星绕太阳运动是因为受到太阳对它的引力作用，甚至证明了行星的轨道若是圆形的，行星受到的引力大小跟它到太阳的距离的二次方成反比。”[1] 牛顿（1642-1727）的万有引力定律是在椭圆轨道提示下发现的，所以，他是非常尊重开普勒的看法。他认为“行星沿圆或椭圆运动需要指向圆心或椭圆焦点的力，这个力就是太阳对它的引力。这种引力存在于所有物体之间，即万有引力定律具有普遍意义。”[1] “太阳对行星的引力等于行星做匀速圆周运动的向心力。”[1] 以上观点，不管是谁的解释，都是表面现象，都是外因这个条件决定行星运动，是错误的。太阳对行星的引力，是外因，不是行星运动的本质内因。
3，重心运动是物体运动的根本原因
首先，我们从现实生活中，人们的实践活动来看。老人家走路为了安全，不会摔倒，都是手拿一根拐杖。为什么？因为拐杖的落地点和两脚的落地点，构成三角形和多边形，增大了基底的面积。老人家的重心就在基底的范围里，不容易出来，就不会摔倒。所以，老人家的重心，是决定人的运动形式的。如果除了“人为因素”外（不是你想走），你若是把你身体往前倾斜，让你的重心超出你的基底，在你的大脑条件反射下，脚就会不由自主地往前跨，不让重心超出基底，才使你的身体平衡。如果，哪个人被车子撞了，他的重心超出基底，就摔倒，没有超出基底，就巍然不动，就安全。这些都是重心决定运动的形式，是常识。 再看，走钢丝的杂技演员，不管怎样手拿着平衡杆，都是为了调节演员的重心，在钢丝内。也就是演员的重心，同样是决定演员的运动形式的。 第三，桌球爱好者，对桌球重心的了解是最精通的。他要使桌球进洞落网，就要精心设计怎样打击桌球的重心。 第四，众所周知，天文学家和航空航天技术员在设计火箭和卫星发射的时候，都是抓住火箭和卫星的质心（重心）设计的。研究员深知因为质心运动，决定火箭和卫星的运动。 特别有趣的是，如果你的车子发动机抛锚，你一个人下车去推，车子的重心就是爷们了。车子的重心就看你的力的大小了。你的力满足了重心的要求，重心就同意动，车子就动。否则，重心不同意动，车子就不动。难道不是吗？
4，质心说与质心运动定理论证
牛顿质心说是：“……两个物体，不论是被吸引者或是吸引者，都不是真正的静止，而两者是互相吸引，绕公共重心旋转。”[3] 行星和太阳一样都是绕质心运动。太阳和所有行星是一样平等的，没有任何特殊。这是本质。质心是所有天体质量的集中点，是所有天体质量的代表，它的运动是内因。 “质心运动定理：动力学普遍定理之一，可表述为：质点系的质心运动和一个位于质心的质点运动相同，该质点的质量等于质点系的总质量，而该质点上的作用力则等于作用于质点系上所有外力平行地移到这一点上。”[4] 因此“可知：把实际物体抽象为质点并运用牛顿第二定律，是只考虑物体质心的运动而忽略各质点围绕质心的运动和各质点间的相对运动。——质点模型方法的实质。”[4] “质心是与质点系质量分布有关的一个代表点，它的位置在平均意义上代表着质量分布中心。”[5] “卫星运行过程中只要考虑质心的运动… 不需要考虑机械在里面的运动所导致的内力对卫星的影响。”[6] 从上面的论据可知，质心是太阳系所有天体质量的代表。质心运动定理，包括卫星运行原理说明，只要抓住质心运动，无须考虑太阳和行星的内力。所以，“太阳对行星的引力”不是考虑的主因。 因此，质点系运动的根本原因是质点系质心运动。
5，两个实验论证
我们可以做一个实验。用一米长的绳子，两头系着两个一大一小的石头。将他们拉直放在桌子上面。大石头放在右边，小石头放在左边。绳子把它们拉住可以作为万有引力。大石头拉住小石头，可以看做大石头对小石头施引力。但是，小石头会动吗？不会。如果我们拿住绳子偏大石头（大概是重心）一边，不动，石头还是不动。如果你往上一提，这时候，大石头便往下（顺时针方向）旋转，小石头便往下（逆时针方向）旋转。我们立刻再往下一抖。两个石头便接着旋转。如果我们不断上下抖动，石头就不断旋转。在这里，两个石头的运动，就是因为我们拿着它们的重心上下运动引起的。 还有，以前元宵佳节人们闹花灯，为了开路，前面一个人玩火球，用一根绳子（约2m长），两头系着两个铁丝网球，里面装着燃烧着火红的木炭，拿着绳子偏中的地方，上下抖动，让一个火球顺时针方向，一个火球逆时针方向旋转。玩者只要不停地上下抖动，火球就不停地旋转。如果不抖动，火球就不旋转。 这两个例子是同一个道理。两个石头的运动和两个火球的运动，都是因为它们的重心运动的结果。 上面的实验，是在地球上面进行的。两个石头（火球）是质点系，这个质点系质心就是人们拿着的，它们的公共质心。它们都在地球的引力下运动。 行星和太阳以及质心，都是在银河系的引力下运动的。两个石头（火球）相当于行星和太阳，两个石头的公共质心相当于太阳系质心，地球对石头和质心的引力，相当于银河系对太阳系质心和天体的引力。地球引力与银河系引力基本上是一样的，仅仅是范围的大小不同。 因此，太阳系质心在银河系引力下，质心运动的结果，是行星和太阳绕质心运动的根本原因。太阳单体不可能在银河系运动。在银河系运动的是太阳系质心。 同时，唯物辩证法关于“内因与外因”里是：“事物的产生、发展和灭亡都是内因外因共同作用的结果，既是由它本身所固有的内部原因所引起，又同一定的外部条件密切联系。但是二者在事物发展中的地位和作用是不同的。外因是变化的条件，内因则是变化的根据，外因通过内因而起作用。内因既是事物存在和发展的根据，又是一事物区别于他事物的内在本质，它决定着事物发展的方向。”[2] 质心运动（在银河系）是行星和太阳运动的内因，太阳和行星的万有引力是它们运动的外因。
6，质心是波浪式前进，螺旋式上升地运动
按照唯物辩证法“否定之否定”规律，事物的运动是“波浪式前进，螺旋式上升”的。 根据水平面的波浪是一高一低，一浪推一浪前进的。根据人们走路，也是一动一停的。左脚落地，右脚向前跨步。右脚落地，左脚又向前跨步。它们总是不断地“落地”——“跨步”——“落地”——“跨步”，如此往返循环地前进。我们再看车子前进的情况。车子前进是靠车轮的滚动。车轮如何滚动呢？车轮的圆周是由千千万万的点组成的。我们把他们相邻两点的距离放大，滚动速度放慢进行分析。如果，把车轮圆周相邻的点逆时针方向排列，设为A,B,C,D,E等等。车轮顺时针方向旋转，当A点落地，B点前进，接着B点落地，C点前进，C点落地，D点前进。总是，一落一进，一落一进地向右边前进。还有，飞机的螺旋桨和轮船的螺旋桨，是推动它们前进的原因。这就是螺旋式前进的运动原理。 所以，从上面的实例可以看出，事物的运动是波浪式前进，螺旋式上升的。 因为眼睛有“视觉暂留”规律。当物体移去时，人的视神经对物体的印象不会立即消失，而要延续0.1 -0.4秒的时间，人眼的这种性质被称为“眼睛的视觉暂留”。例如，电影的放映，它是影片里无数个静止的镜头，连续不断出现，在视觉暂留原理的作用下，才感觉是不间断的运动。所以，在某种情况下，仅仅是因为视觉暂留而看不出波浪式运动。
7，结论 按照质心说，行星和太阳绕质心运动。按照唯物辩证法的内因与外因的作用，内因是物质运动的根据。外因是物质运动的条件。所以，认为行星绕太阳运动的原因，是太阳对行星的引力作用，完全是外因，根本不是行星运动的内因根据。这是前辈们只是看到表面现象和条件，而疏忽了行星质心运动的内因本质。这同样是对“内因”和“外因”，“根据”和“条件”概念的混乱。这与“开普勒椭圆（特殊摆线）推翻托勒密摆线”，自我否定一样，是严重的概念错误。 在现实生活里，老人保护重心不超出基底，不摔跤；杂技演员走钢丝，调节平衡杆，使重心不离开钢丝；桌球爱好者，抓住桌球的重心射击，使桌球进洞落网；天文学家研究天天力学和航空航天研究员，设计火箭和卫星的时候，抓住火箭和卫星的重心（质心）设计。使卫星遨游太空。等等。说明物体重心（质心）的运动决定物体运动。 根据质心运动定理，行星与太阳的运动，同样是太阳系质心运动决定的。太阳系质心是太阳系所有天体质量的集中点，是它们质量的代表。它是天体的内在本质。太阳系质心在银河系的引力下，不断地波浪式运动，才使得行星和太阳的运动持续不断。
参考文献
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92wpmpd分享于2013-01-04 03:03《行星都按照自己的轨道围绕太阳运动》【精品-ppt】豆丁网
> 高等教育 > 研究生课件http://www.docin.com/p-571437316.html [2] LEE卟懂,晋鹏,小可爱 编辑 [3][英] 牛 顿 著，王克迪译 2006年1月《自然哲学之数学原理》(北京大学出版社) P110 [4]搜狗百科《质心运动定理》http://baike.sogou.com/v73208227.htm [5]豆丁网《质点系》一 质心 http://www.docin.com/p-287264772.html [6] 张大同 编著2013-12《高中物理竞赛考前辅导》华东师范大学出版社 中小学教辅 > 高中通用 > 物理
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