全 新 运 动 定 律

吴  志

        《生命是什么？》认为：一个物体可以有多个运动方向，既可以同时向两个相反的方向运动，也可以同时向多个方向运动，实际上可以同时向无数个方向运动。如，在一列由南向北行驶的列车上，乘客从车头向车尾方向行走，这时他既向北运动，也向南运动，而地球是由西向东转的，这意味着他还由西向东运动，另外地球还围绕太阳公转，他还向公转轨道方向运动。当然，太阳也是运动的，太阳除了自转之外，还围绕银心运动；银河系也是运动的，除了有自转之外，还向南十字星座方向运动。这些运动列车上的乘客都有份，如果列车在月球上，乘客运动方向就更复杂了，因为月球也有自转和公转。可以设想，一个物体下方有无数层滑轨，每层滑轨都是上部所有滑轨的载具，每条滑轨分别向不同方向运动，这样最上部的物体就同时向无数方向运动了。

 当一个物体同时向相反方向运动时，运动速度可以折中为某个速度；当一个物体同时向不同方向运动时，运动方向也可以折中为某个方向。经折中后，这个物体可以视为只有一个运动速度和一个运动方向。如列车以时速六十公里向北运动，乘客以时速四公里向南运动，乘客折中为以时速五十六公里向北运动；轮船向北横渡长江，江水向东推动轮船，轮船折中为向东北方向运动。上述两段加粗文字就是第四运动定律（第一、二、三定律由牛顿发现），发现这个定律不需要做实验，只需要观察和思考。说得对不对，不需要科学权威来鉴定，只需要动脑略作思考，有高中以上文化的人都能判断是否真理。

在惯性系中，一个物体脱离其他物体时，可以从惯性系获得运动速度和运动方向，但这个物体的运动是独立的，不再受惯性系的支配。比如，人在火车上释放一个苹果，表面看苹果会垂直落到脚下，就像在地球上一样，其实不然。苹果离开人手，一方面在惯性的作用下向前运动，另一方面在地球的作用下向下运动，两种运动结合在一起，运动轨迹就是一条斜线，相当于三角形的斜边，而人是在火车的带动下向前运动，相当于三角形的底边，两边相交之处就是苹果的落点。但精确来看，两者是不相交的，这取决于苹果的向前运动速度、运动距离和下落速度、下落距离。苹果的向前运动速度是离手瞬间获得的惯性速度，列车向前运动速度是列车行驶速度，两者概略一致；苹果的下落速度是自由落体速度，下落距离则是随意的，若列车高度为1000米，苹果从最高处落到列车地板时，列车已经向前开行很远了。在无空气的真空环境中，向车内和车外各释放一个苹果，这两个苹果的落点都会在一条横线上，不会一前一后，这说明车内与车外不是两个惯性系。这就是第五运动定律。

这个定律否定了爱因斯坦的狭义相对论，因为狭义相对论所得出的结论，是以下述思想实验为依据推导出来的：在列车上释放的苹果，在乘客看来是垂直下落的，在站台的人看来是斜线下落的，因此苹果在列车惯性系中下落时间短，在站台惯性系中下落时间长，这就是著名的“钟慢尺缩”效应。实际上，车上的苹果不是自由落体，不是垂直下落而是斜线下落的，离手瞬间带有初速，同时向前方和下方两个方向运动，运动轨迹是一条斜线，运动轨迹和运动时间不会因为旁人的看法发生变化，无论旁人是在车上还是车下，车上人看不到真实的运动轨迹，车下人可以看到真实的运动轨迹，正所谓“旁观者清”。就像天宫一号和飞船以相同速度和相同方向运动时，从飞船看天宫一号，天宫一号是不动的，但在地球看天宫一号，则是以每秒七点九公里左右的速度运动，绕地一圈的时间是恒定的，不意味着在飞船看来天宫一号的时间是凝固的。

不过，若人在十公里高的静止气球上往下跳，不会因为地球的自转而落在别处，一方面可以从地球自转中获得初速，与地球自转速度同步，因为大气是跟着地球转的；另一方面被地心牢牢吸住，在下落过程中被地心吸力带着走。假如气球能升到三万六千公里的高度，人就跳不下来了，离开气球时获得的线速度就是静止卫星的速度，会变成一颗静止卫星。

物体运动是两个以上物体相对位置改变的现象，单个物体无所谓运动。一个物体可以相对于某个物体或多个物体运动，这些物体可以是点状的、线状的、面状的或立体的。但真空不是物体，物体在真空中无所谓运动，除非人为在真空中加上坐标系，物体在真空中运动，可以视为相对于出发点、目标点或沿途参照物的运动。这就是第六运动定律。如飞船对于自己来说是不运动的，相对于地球就存在公转运动。

根据第六定律，爱因斯坦设想的一快一慢两个惯性系是不成立的，由此推导出狭义相对论的结论也是站不住脚的。之所以有一快一慢，是因为爱因斯坦站在第三者的立场上了，但对于这两个惯性系来说，只有一个相对速度，可以认为甲向乙运动，或乙向甲运动，或甲乙同时向对方运动。

物体的自转是一种特殊运动，这是物体内部各部分位置（方位）发生改变的运动。由下述原因造成：①物体内部某个点位发生定向运动，却无法挣脱整个物体，于是整个物体形成自转。②物体内部各点位运动速度和运动方向不一致，经折中后形成了自转。所谓折中就是各个方向和各种速度的折中，最后形成了一个点位向一个方向运动（参考第四运动定律）。当这个点位偏离重心时，就会形成一个力臂，像推磨一样推动这个物体自转；当这个点位的运动方向落在重心时，会推动这个物体向前运动，不会发生自转。推动物体自转或运动的点位称为发力点。这就是第七运动定律。

这个定律解释了自转的形成机制，宇宙中所有天体的自转都因此得到了解释。根据②的原理，地球、太阳和几乎所有天体发生的自转，都是因为其内部各点位运动速度和运动方向不一致造成的。为什么会不一致？这有内外两个原因：从内部来看太阳、地球内部都是活的，总有某“团”烧得最旺的“火”冲向某个方向；从外部来看星体各部分受到的引力不同，如地球、月亮和较大的小行星，由于受力不匀形成自转。不自转的天体很少，因为发力点极少恰好落在重心。

物体的惯性运动会缓慢衰减，不能永远保持相同的运动速度。这是第八运动定律，这与牛顿第一运动定律略有不同，或说是对牛顿惯性定律的修正，许多事实表明这个定律是真理。美国分别于1972年和1973年发射的“先驱者10号”和“先驱者11号”探测器，现在它们距离地球已有数十亿英里远。科学家发现有一股奇怪的力量将这两艘太空船往回拽，这种现象被称为“先驱者号异常”。之所以说“异常”，就是因为用万有引力定律计算出现了较大偏差，实际距离比理论计算距离近了40万公里，即被太阳拉了回来。这种回拉的力量似乎一直影响这两艘飞船的飞行，科学家找不到这种回拉的力量在哪里，有科学家怀疑是否有万有引力新规律在起作用？因为这两艘飞船的飞行是对万有引力的真正检验。实际上这就是飞船惯性衰减的结果。火星上的两颗卫星，轨道是逐渐下坠的，最终会落到火星上。绕月飞行的人造卫星，轨道也会自然下坠。2007年我国发射的常娥一号探月卫星，每天轨道下坠500米，每一百天轨道下降50公里，因而每50天要靠发动机恢复原轨道和速度。这些现象若从惯性角度分析，可以理解为惯性衰减，因为找不到轨道降低的任何理由，毕竟月球上空没有空气。现在人类已经发明了磁悬浮列车，若磁悬浮列车在真空隧道中，启动后关机，列车不会永恒运动。依照牛顿的惯性定律，是可以永恒运动的，若真如此，就可以把地铁隧道抽成真空，把地铁改为磁悬浮，只要加速到预定速度就可以关机了，这样最节能、最环保，何乐不为？

这些基础科学有没有实际用处呢？如果说牛顿第一至三运动定律有用处，上面的第四至八运动定律也有用处。比如，根据第五定律，在列车内释放的物体是具有初速的，也就意味着具有动能，动能的获得基本不耗费列车能量，因而技术人员就可以开发出一种能量收集器，这样就能获得清洁环保的能源了。若在汽车上装有能量收集器，就可以部分代替汽油。甚至可以在铁轨上运行专门的惯性能量生产车，把尽可能重的荷载加速到一定速度，这不需要耗费多少能量，再把荷载逐渐释放出来，就可以获得较多的能量了。若火车在真空隧道中运行，向车外释放物体也能获得较大动能，能量收集器可以装在路边，这样能量收集器就很简单了。

试想一下，把两千吨重的火车加速到时速两百公里，不需要烧多少煤，当这列火车正面撞向钢质山体时释放出多少能量？可见，能量不是守恒的，较少的能量可以转化为较大能量。比如，把飞船加速到第三宇宙速度，熄火后飞船会获得惯性力，能以第三宇宙速度一直飞出太阳系，至少能飞到太阳系边缘。显然火箭燃料转化不出这么巨大的能量。从地球发射飞船达到第一宇宙速度，需要消耗大量能量；从月球发射飞船达到第一宇宙速度，消耗的能量就少多了；从近地小行星发射飞船达到第一宇宙速度，消耗的能量就微乎其微了。飞船燃料的化学能转化为飞船动能，不同的燃料做了相同的事情，可见能量转化不守恒。电池释放出电能，有人说这是化学能转化为电能；原子弹释放出光能、热能和冲击波，有人说是原子能转化而来的。其实，所谓化学能和原子能是人杜撰出来的。一个物体或一种物质，静止时是没有能量的，能量是物质的运动或运动的物质。因此，能量既能创生，也能消灭，更能从一种形式转化为另一种形式。原子弹在月球爆炸，是不会产生冲击波的，这意味着相同的爆炸释放的能量不同。

运动惯性是获取无穷无尽廉价清洁能源的重要途径。比如，在绕地飞船上不断释放物体，每个释放物都具有极大动能——释放一个子弹头，获得的动能相当于步枪射击时子弹动能的100倍！如果觉得从地球带物体上天太耗能，也可以从月球或小行星上采集，这样的飞船也就是能量生产飞船了。

以上所述，只是《生命是什么？》众多研究成果之一，是从书中归纳整理出来的，并加上“第几定律”的字样。《生命是什么？》是科学大观园，书中的研究继承了牛顿和达尔文的事业，当然也继承了许多科学前辈的事业。

                           2012年1月5日