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万有引力系统的运动和结构 摘要 本文从引力基本方程出发推导出物质系统的光速公式，利用牛顿动力学方法推导出宇宙系统的一组重要的方程，然后独立地确定宇宙物质运动和结构的基础参数。令人惊喜的是，这些用直观的牛顿动力学方法得到的结论与用广义相对论张量分析方法得到的结论完全一致，这使我们相信物质系统的光速和万有引力常数都是变化的，这一结论在天体物理学和宇宙学上具有深远的意义。 关键词：超光速　相对论　黑洞　宇宙学 基础常数 1　不同参考系上对力学事件观测的差异 根据相对性原理，包括引力定律在内的所有物理定律在所有参考系上具有完全相同的形式，它们与参照系的选择无关。但是，不同的参考系之间都存在一定的动力学差异，在不同参考系上对同一物理现象进行观测时便会得到不同的结果。下面以宇观系统作为特定的参照系，分析物质相互作用关系和能量关系在不同参照系上的区别。 假设有一个理想的宇观系统，它的总质量为M，并且假定所有的物质都集中在中心点上，以保证自旋-衰变模型中的相互作用基本方程和万有引力方程在全空间上都适用。 相互作用基本方程为 　 (1.1) 万有引力方程为 　 (1.2) 在离系统中心无限远处有两个X轴指向系统中心并以相对速度u作相对运动的坐标系S和S。，S。相对系统中心处于静止状态，也就是说，S。是以宇观系统作为参照系的。S则以u的速度向系统中心运动。 这里作一个合理的假设：坐标系相对于系统中心的运动状态是可以通过坐标系上与系统中心有关的实验观测到的，这相当于我们可以测出地球与太阳之间的运动状态一样。 现在假设，在两坐标原点重合的时刻有一相对于S坐标处于静止状态的物质m在系统中心引力的作用下从静止开始作自由落体运动。那么，物质m相对于S。系是以u的初速度沿x轴方向作加速运动的（对系统来说则是作垂直下抛运动）。下面分析在这两个不同参照系上对这一运动的观测结果。 从S上观测，物质m在运动过程中的引力方程仍然是（1.2）式。当物质运动至离系统中心为r的点时，引力对物质所做的功为 （1.3） 物质相对于S的动能等于引力对物质所做的功，即 （1.4） 物质相对于S的速度为 （1.5） 从S。上观测，物质以初速度u作下落运动,物质的初动能为,当物质运动到相同的r点时，引力对物质所做的功为 （1.6） 物质相对系统中心的动能为 （1.7） 　　由此可见，在S和S。系上分析物质相对于系统中心的动能是不相同的，它们之间的关系为 （1.8） 对于这一差异，S参考系上的实验者和在S。参考系上的实验者都有理由认为，这是由于对方参照系上引力对物质所做的功不同引起的，或者说，这是由于对方参考上引力大小的不同引起的，无论从哪能个参照系上看，其它参照系上的引力关系与该参照系上的引力关系都不相同。 2　运动物质的引力方程 在上述分析中，注意到 （2.1） 并且： （2.2） 所以 　 （2.3） 即 　　 　 （2.4） 　　这便是宇观系统中运动物质的引力方程 3　系统光速公式 由静态的相互作用基本方程(1.1)也可以得出运动物质的基本方程为 　　　　 （3.1） 即 　 　 (3.2) 用(3.2)式与(2.4)式比较可以得出宇观系统的光速公式为： 　 (3.3) Z是质磁吸收常数，R是宇宙系统的空间标度（半径），该式适合于独立的物质系统(宇宙)的光速计算。 对宇宙系统内部的局部天体系统，该式计算的是系统的超光速参数。 (3.4) r是光所在点到天体系统中心的距离。这里所指的超光速是指局部系统的光速大于宇宙系统光速的部分。我们在实验中测量到的光速实质上是宇宙系统光速和天体系统光速之和，为了保持实验和理论的一致性，我们仍然用C表示我们在实验中测量到的光速，用表示宇宙整体系统的光速，用表示天体系统的超光速，它们之间的关系如下： 　　　　 (3.5) 从