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物质演化的几何力学原理

 混沌已经开 2019-02-15

5、天体力场

我们在探讨系统力场时则已指出,在一个复合系统中,包括母系统、外延子系统和内延子系统在内的本体系统,以及体内衍生系统和体外衍生系统,无论它们演化到哪一种空间构象的阶段,它们都不是一个绝对封闭的孤立个体,而是一个相对独立的局部作用力场,无论是哪一个层级代次的子系统或衍生系统,它们的运行规律,都是由母系统的运行规律所派生演化而成的,它们都受到母系统系统压力的控制。各个子系统或衍生系统之间,以及它们和母系统之间,都在各级周边离心单子流或内延离心单子流的作用之下相互影响,甚至形成了一定程度的体外循环流通和体内循环流通,从而在一定程度上延缓了整体复合系统由于母系统能源的消解完尽而导致的系统解体速度,亦即延长了整体复合系统的存在寿命。

通过对恒星系和行星系以及卫星系的辨析,我们起码可以推断,个体恒星系是一个复合系统,至于这些恒星系是否为属于某个更大规模物质系统的子系统或衍生系统,总星系中的各个恒星系究竟是隶属于一个统一的复合系统,还是由各自拥有独立能源点形成的物质系统构成的平行联结,因为笔者所拥有的天文资料很少,所以在此不作深入的探讨。

既然恒星系是一个复合系统,那么,恒星系中的所有子系统或衍生系统——星云、恒星、行星和卫星,则和所有复合系统的子系统或衍生系统一样,都不是一个绝对封闭的孤立个体,都是在恒星系母系统的系统压力调控下按照母系统运行规律派生出来的具体规律运行的,并且在各级离心单子流的作用下相互影响,这种影响,在银河系的成员地球上,我们可以比较清楚地加以辨析。

首先,地球系统本身就是太阳周边离心单子流——太阳风和地月系本体系统相互作用下产生的内延子复合系统中的子系统,即其本身就是行星系中的周边离心单子流与独立子系统共同作用的产物和结果。

此外,地球的系统生长演变过程还深刻地受到银河系旋臂区域释放的周边离心单子流的影响。

由下表可以看出,一个纪的长度与太阳系往返银道面完成一周的时间基本相等而略有出入,地质年代的分界时间也与太阳系往返银道面一周的起始结束时间也相互吻合。那么,我们的问题是,地质年代为什么会与太阳系往返银道面完成一周的时间起始和结束相互照应呢?使地质年代得以界定的地质构造运动与太阳系在银道面的往返到底有什么关系? 物质演化的几何力学原理-天体系统9物质演化的几何力学原理-天体系统9

表二  地质年代与太阳往返银道面时间对照表(转自孙艳春《天文学概论》)

我们在“分子辨析”一节指出,地球的地壳应该是已经演变成笼形作用力场的体内衍生系统链条组合体,地球地壳的地质构造运动,实际上就是这些体内衍生系统的生长及其子系统的繁衍。而我们已经在前面指出,体内衍生系统的生长方向,是与地球本体系统的生长方向相反的。

在地球本体系统的生长行为中,母系统的生长方向是由北极指向南极;第一代的各级子系统,则是以母系统为基地,分别向南北轴线的两边并偏向南极方向生长,也就是向东南或西南方向生长;第二代的各级子系统,则以第一代子系统为基础,分别向第一代子系统生长轴线的两边偏向其生长指向方向生长,如第一代是东南方向生长的,第二代子系统则大致向南或东生长,如第一代是西南方向生长的,第二代子系统也大致向南或向北生长,但前者略微偏向东南,后者则略微偏向西南。依此类推,不再赘述。

体内衍生系统的生长方向则恰好和本体系统的生长方向相反,我们仅从第二代子系统内部空间的体内衍生系统开始推算,处于东边的,则分别从北略骗东和南略偏东向南或向北生长,处于西边的,则分别从北略偏西或南略偏西向南或向北生长;然后,则进入第一代子系统的内部空间,处于东边的,则朝西北方向生长,处于西边的,则朝东北方向生长;最后进入母系统内部空间,它们都大致呈由南向北的生长方向。所以,体内系统的总体生长方向是从东、南、西三个方向出发,逐渐向北极方向推进。

各个地壳板块,都是由本体系统中的各个子系统内部空间汇聚而来,从目前的情况判断,它们基本上都已经进入了母系统的内部空间起码第一代子系统的内部空间,因为各个板块之间都已经连成了一个整体。所以,现在的地壳板块运动,基本上的方向是,处于南北轴线西边的,则向东北方向推进,处于南北轴线东边的,则向西北方向推进,但总体上又都是由南往北推进。因为地球是自西往东自我旋转的,所以东、西两个方向不象南、北方向那么好确定,根据地球物理学家的观察,各大大陆板块的漂移趋势,都是往亚洲东北部的方向集中,南、北美洲大陆又与欧、非大陆相互远离,根据这个现象,现在按经度划分的东半球则应该是处于南北轴线的西边,西半球则处于南北轴线的东边,情况大致如同下图所示:

 物质演化的几何力学原理-天体系统9

67    地壳板块漂移方向示意图

体内衍生系统在生长的同时,还会不断繁衍出更多代次的后裔系统,后裔系统也一样会在不同的方向上生长,相邻两个系统之间叉生出来的后裔系统,由于生长方向相对,便会产生剧烈的对撞或相对温和的摩擦,用板块构造学说的话来说,则是板块碰撞或板块摩擦,板块的碰撞和摩擦使相互对撞的子系统解体,并释放出大量的周边离心单子流,亦即板块边缘辐射。板块边缘辐射是以对称子系统的对撞点为中心的平面放射性单子流,由于不同代次和层级的对称子系统产生对撞的对撞点各自处于不同的空间,而且它们的生长角度也不可能相同,所以,不同对撞点释放的板块边缘辐射平面并非是相互平行的,而是不同平面相互交织的,这些在不同平面相交线上相遇的放射性单子流乃编织成一层又一层的单子流立体网络,即板块边缘辐射立体网络。在板块边缘辐射的立体网络中,自然地形成大大小小的第二代体内衍生系统,只要板块边缘辐射不断产生,这些第二代衍生系统在充足的能源补给之下就会不断生长,不断生长的衍生系统和它的后裔系统会逐渐填满板块与板块之间的沟谷,使沟谷反过来成为高出板块的高地,此即为岛弧链或山脉,所以生长中的岛弧链或山脉是地质活动频繁的火山地震带。无论第一代体内衍生中子系统的繁衍,还是第二代以后的衍生系统的生长和繁衍,各个个体系统之间都没有一个统一的扩张方向,但因为下一代子系统是由上一代子系统所叉生的,由它们及其衍生系统构成的新一代地质层便覆盖在上一代子系统及其衍生系统构成的地质层上,依此类推,总得来看,它们在垂直方向上表现出层层叠加的现象。子系统繁衍的最终结果,是使地球的地壳变得更厚。

体内衍生系统是否顺利生长和繁衍,主要决定于本体系统的系统抵抗力与外力之间的力量对比,外力所占的比例越大,体内衍生系统获得的能量补给就越多,它的生长就越快,而体内衍生系统之间的碰撞和摩擦就越剧烈,也就是地质构造运动越剧烈。

因为补给地球本体系统能量物质的太阳风的能量应该来说是相对稳定的,地球本体系统能量补给的波动幅度应该不会很大,也就是说,地球本体系统的系统抵抗力的波动幅度不会很大,所以,地质年代断代分界的依据,应该主要决定外力的增减。在外力强大的时候,作为体内衍生系统的各个地壳板块由于能量补给充足,生长和繁衍速度更快,则又导致各级子系统与子系统之间由于生长而相互远离,也就是各大板块内部的各个小板块之间分崩离析,在水平方向上形成许多大小长短不一的裂谷,随着生长繁衍速度的加快,各大板块之间的碰撞也就随之剧烈,板块边缘立体辐射网络顺利构建,在垂直方向上的山脉和岛弧上形成新的地质覆盖层,这就是地质年代断代层的构造运动。在外力弱小的时候,由于能量补给缺乏,地质年代断代层的构造运动也当然地要相对温和和平缓。

由此我们可以推出,作为地质年代划分依据的地质覆盖层,主要形成于地球所受到的外力冲击相对较大的时期。从地质年代的起始结束时间与太阳系往返银道面一周的起始结束时间相互吻合来看,地球受外力冲击相对较大和较小的时期,必然是太阳系进入银道面的开始时期或结束时期。我们在“恒星辨析”一节中已经指出,太阳系围绕银河系中心圆盘公转的运动轨道是从旋臂到银道面再到旋臂又经过银道面的一系列连续性多角螺旋弧线,也就是说,太阳系在银道面上的往返,是从离开前一条旋臂开始,到达下一条旋臂结束,经过旋臂区段轨道之后,又进入下一个银道面区段轨道。所以,地质覆盖层的强烈形成和结束,也应该发生在太阳系在旋臂区段轨道运行这段时间及稍前和稍后一段时间,即太阳系处于旋臂影响力范围之内的时期。

那么,银河系旋臂对太阳系以及其中的地球产生了什么样的影响呢?

我们知道,太阳系每次从银道面拐入旋臂,都是两股银河系网络单子流相互碰撞的结果,而每次从旋臂拐入银道面,也同样都是两股银河系网络单子流相互碰撞的结果,也就是说,太阳系每次经过旋臂,都是从一个单子流碰撞点开始而在另一个单子流碰撞点结束的,在这段时间它会遇到两个单子流碰撞点。而在单子流碰撞点,非常容易产生两个或两个以上以恒星为主体的行星系之间的对撞,对撞导致的系统解体行为释放出大量的辐射,此即是所谓的超新星爆发,所以,相邻两个对撞点之间的旋臂轨道及其周边区域是一个充斥着高能辐射的空间,相对于旋臂上的高能辐射,天体间的碰撞行为相对稀少的银道面则当然是一个低能辐射空间。

毋庸置疑的是,太阳系在旋臂高能辐射区域运行时和在银道面低能辐射区域运行时,由于外力作用的对比具有天壤之别,太阳系母系统及其各个子复合系统的空间构象自然也就相差悬殊,各系统的运行规律也就表现出很大的差异,地球作为太阳系的一个子复合系统,在太阳系运行于旋臂区段轨道和运行于银道面区段轨道时,系统的生长演变行为也就是地质构造运动自然表现出差别很大的不同特征。

现在我们可以判断,作为地质年代辨别依据的地质覆盖层的形成,与银河系旋臂上的高能辐射有密切关系。那么,旋臂区域的高能辐射又是怎样导致这个地质覆盖层的形成的呢?

通过“分子辨析”一节我们已经得知,地球是太阳风和地月本体系统共同作用下形成的内延子复合系统中的其中一个子系统。地月本体系统的系统网络单子流将地球和月亮包围起来,成为抵御太阳风袭击地球和月球的第一道保护屏障,然而,地月本体系统的系统网络单子流既然是一个网络,它就不可能是完全封闭的,在作为网线的单子流与单子流之间,还有着作为网格的空隙区间,太阳风依然会穿越过网格抵达地球和月球的表层空间,不过它们的流量比穿越前要有所减少。抵达地球表层空间的太阳风,再与地球本体系统相交,共同作用形成地球体内衍生系统链条组合体——立体的分子网络,立体分子网络中的原子射电汇合形成第二代及以后的体内衍生系统——地壳板块。

在地球立体的分子网络中,无论是原子射电,还是构成地壳板块的主流单子流,它们的运动指向都是与地球本体系统的生长方向相反的,则是由外到内、由地壳的高空向低空逐步推进的,当它们与地壳表面的物体相遇时,无论这个物体运动与否,它们都会发挥出大致指向地心的向心力。熟悉地球磁场的读者一定会联想到,在传统的物理学知识体系中,认为地球表层的磁场空间主要有两种力量,一是从地面指向外空的地球射电电力,一是从外空以一定的角度倾斜指向地面的磁力(将指南针放置水上,就会发现指针在朝北磁极亦即正磁极的方向略微下沉)。联系我们刚刚探讨的内容,我们不难推断,所谓的磁力实际上就是分子网络中的单子流发挥出来的向心力,地球射电电力即是板块边缘辐射立体网络的单子流发挥出来的离心力,因为地球射电是原子射电衍生系统碰撞产生的,所以地球射电的能量必然小于原子射电的能量,也就是说,作为离心力的电力必然小于作为向心力的磁力,地球射电最终还是会被原子射电冲击回折,夹处于板块边缘的碰撞点与分子立体网络之间的力量制衡层面,亦即山脉或岛弧不会一味地向高空冲刺,它会在磁力的压迫下向低空回落,在地壳表面匍匐蔓延,形成一层新的地质层。

可见,抵达地球的太阳风等外力单子流越多,地球的磁力就越大,磁场强度越高,地球形成新的地质覆盖层的可能性就越高。

当太阳系在银道面区段轨道运行时,由于这里属于银河系的低能辐射区,这时作用到地球磁场空间的外来力量,即主要是太阳风发挥出来的作用力;而当太阳系在旋臂区段轨道运行时,由于这里属于银河系的高能辐射区,这时作用到地球磁场空间的外来力量,则除了太阳风之外,还有从银河系网络单子流对撞点的超新星爆发释放出来的高能辐射,如果这股高能辐射与太阳风的方向不一致,它们的能量就会在抵达地球表层时相互削弱,从而降低了太阳风对地球本体系统网络单子流的影响力,也就是内延子系统的能量补给减少,地壳板块的生长速度放慢,相互之间的碰撞剧烈程度也大大降低,无论是水平方向上的内部板块分裂还是垂直方向上的地壳隆起等地质构造运动都放慢速度、降低强度,同时伴随的是原子射电流发挥出来的磁力变小,磁场强度降低。

然而物极必反,如果抵达地球磁场空间的旋臂高能辐射强度特别大,反而超过了太阳风的能量,那么,旋臂高能辐射就会冲击太阳风和地球分子网络,并使它们改变原来的运动方向,推动着它们朝自己抵达地球的运动指向运动,此时,磁场活动强度再次上升,地质构造运动频率和强度再次上升,只是磁力线的指向发生了一定程度的改变。

所以,当太阳风的能量和旋臂高能辐射的能量相互持平,在平衡线上下波动的时期,地质构造运动几乎停止,则是作为上、下两个地质年代的分界依据。而太阳风的能量与旋臂高能辐射的能量相互持平的时期,则主要应该在太阳系与释放高能辐射的银河系网络单子流对撞点亦即超新星爆发点保持着一段适当距离上的时期,在这里,它既受到高能辐射的影响,却又不是很大,这样的一个位点,则必然在它即将到达旋臂和刚刚离开旋臂不久这两个时段,也就是上一段银道面旅行即将结束和下一段银道面旅行开始不久的这两个时段。于是,也就有了地质年代的分界时间与太阳系往返银道面一周的起始结束时间相互吻合,而一个纪的长度与太阳系往返银道面完成一周的时间基本相等而略有出入(有所出入是因为直接导致地质构造运动的板块生长及其衍生系统的生长需要一段时间)的现象。

上述的讨论,还可以帮助我们解释以下几个困惑地球物理学家和古生物学家的问题。

一个是地球磁极的周期性反转。

前面指出,磁力实际上就是与地球分子网络中的单子流与物体相遇时发挥出来的作用力,所以,磁力线的指向就是这个作用力的指向,作用力的出发点方向为负磁极,作用力的指向方向为正磁极。结合太阳系围绕银河系公转是在旋臂区段轨道与银道面区段轨道这两种高、低能辐射区域之间转换的认识,我们也就容易理解地球的磁极为什么会发生周期性反转的原因了。

当太阳风的能量大于旋臂高能辐射的能量时,磁力线的指向基本上与太阳风抵达地球的方向保持一致,从地球北极的极地旋涡和自西向东自转可以看出,作为地球系统能源之一的太阳风进入地球的方向应该是西北东南走向,即此时的磁力线指向也应该是西北东南走向,负磁极在地球的西北端,正磁极即为地球的东南端。当太阳风的能量小于旋臂高能辐射的能量时,磁力线的指向则基本上与旋臂高能辐射抵达地球的方向保持一致,相对于比较固定的太阳风抵达方向,旋臂高能辐射的抵达方向是随着运动的太阳系与超新星爆发点之间交角的不断改变而改变的,从现在地球的负磁极在南纬65度东经135度左右,正磁极在北纬75度西经100度左右,磁力线指向为西南东北走向来看,它抵达的地球大体方向应该是南北走向,这一走向与太阳风的走向基本上是相反的。所以就会有一个特殊时间点,当太阳风的能量等于旋臂高能辐射的能量时,地球的磁力消失,磁场强度为零,磁极也就自然不存在。

物质演化的几何力学原理-天体系统9 

68   致使地球磁极反转的两股力量示意图

由于太阳系总是在旋臂高能辐射区和银道面低能辐射区这两种性质的区段之间转换,所以,地球磁场的磁极也就随着发生周期性的正负方向反转。

如果我们将磁极的周期性反转与地质年代的分界联系起来,就可以推知,地质年代分界时期也就是太阳风的能量和旋臂高能辐射的能量在平衡线上下也就是正负磁极相互转换这段过渡时期。而在磁场强度保持一定的高度时期,则太阳系在银道面低能辐射主流区和旋臂高能辐射主流区运行时,地质构造运动相对激烈,尤其是在旋臂高能辐射主流区运行时,地质构造运动更是异常剧烈。

二是地球大气层轻重元素气体比重的周期性变化和大尺度的冷暖气候期的周期性变化。

可以想见的是,地球磁极的变化和磁场活动强度的波动反映着地球磁场空间的物质密度和气候的变化,因为磁场活动强度的波动是太阳风等外来单子流与地球本体系统网络单子流之间力量对比变化的结果,而地球磁极的变化则又是太阳风与旋臂高能辐射之间的力量对比变化的产物,太阳风与旋臂高能辐射之间的力量对比直接影响着磁场强度的高低。

如果外来力量越强,地球本体系统的末端子系统被摧毁的就越多,朝地球本体系统体内叉生的内延子系统的外延子系统的代次更老,电子圈的面积也更大,叉生的内延子系统的体积也随着增大,且单子流能量更大,内延子系统及其衍生系统就演变成更多代次的复合系统,亦即演变成结构更加庞杂、电子质子数量更多的重原子,这时,包括大气层在内的地球立体分子网络中的重元素原子比重就会较多,由于磁力的推动,低层空间的大气流通也比较频繁,风起云涌,局部的具体天气变幻较大,气候也会比较闷热潮湿,阴雨连绵,但地球上各点的整体气候分布却比较均匀。

如果外来力量之间相互持平,彼此的能量相互削弱,它们对地球本体系统的影响就会降低,地球本体系统的网络则编织的更加细蜜,叉生内延子系统的外延子系统的代次更加年轻,其电子圈的面积更小,叉生出的内延子系统的体积更小,且单子流能量也更小,内延子系统及衍生系统也就相应地演变成结构更加简单、电子质子数量更少的轻原子,这时,包括大气层在内的地球立体分子网络中的轻元素气体比重增加,由于缺乏磁力的推动,低层空间的大气很少流通,气候会比较晴朗干燥,基本上没有什么天气变化,但地球上各点的气候差异却非常大。

在外力相互持平的时期,地球磁力力量微小,板块边缘辐射立体网络及其体外衍生系统由于自身拥有的一定的系统抵抗力而基本上不受影响,会按照基本正常的步骤生长和演变,比如,板块碰撞产生溶浆,溶浆螺旋上升为山峰,溶浆的后裔系统生长速度逐代递减,流量和流速缓慢且体积和质量微小的末端子系统在微弱的地球磁力影响下共同作用生成内延子系统,演变为以氢原子和氧原子相互结合的固体组合体——冰,因而在山峰的表面便覆盖着一层冰,冰层的逐步赠厚即成冰川,故而此一时期在地质运动史上又被称为冰川期。

而此一时期的另一方面,在相对比较稳定的板块内部,也就是年代古老的平原或高原,则由于这里的板块边缘辐射较少,同时低层空间的大气流通缺乏,板块边缘辐射单子流无法通过大气流通水平运送到这里形成网络,所以,太阳风或旋臂高能辐射摩擦碰撞后的低能单子流依然能够穿过分子网络的网格空隙入侵此一区域,磁力虽然微弱,但该区域由于失去了地球射电物质流的保护,依然在磁力的作用下走向解体而逐步还原为零散的游离单子,于是,这里便风化为戈壁或沙漠,当戈壁或沙漠随着地球的自转面对入侵的外力时,这里变得酷热,当戈壁或沙漠随着地球的自转背对入侵的外力时,马上又变得冰冷。

由上可见,冰川期并非现在一般认为的那样,地球上到处都是冰天雪地一片寒冷,而是在戈壁或沙漠地区酷热与冰冷轮换,在冰川地区则总是寒冷,但几乎都是同样的缺少活水,相对荒凉,此时唯一拥有活水的地方,就是沙漠与冰川的过渡地带,也就是平原或高原与山峰、山脉之间交接的丘陵地带。

三是生物物种的周期性大爆发和周期性大灭绝。

下面是生物进化历程的时间表(该时间表主要据Process and Pattern in Evolution, by Charlotte J. Avers, 1989, p.413-433。转引自www.zmw.cn方舟子《进化论虚妄吗?》):

46亿年前:太阳系形成。

40亿年前:地球原始大气层形成,化学进化开始。

38亿年前:大陆和海洋形成。

35亿年前:原核细胞出现,无氧光合作用和无性繁殖至此起源。

23亿年前:蓝藻出现,有氧光合作用作用和有性繁殖至此起源。随着有氧光合作用的出现,大气层和水圈中氧气逐渐增加。

15亿年前:真核细胞出现。

7亿年前:动物出现,这是一种象蠕虫的小型软体动物。

之后生物进化进入了古生代。

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