宇宙原速

中山大学  吴锡雄

摘要：在分析物体运动规律时，仅仅考虑物体宏观运动而忽略其内在粒子运动的关联性是不全面的。事实上二者存在着本质的联系——在物体宏观运动变化的同时其所承载的微观粒子运动也相应地发生变化。正是这种联系让宇宙露出了本来面目。 

关键词：宇宙原速 自然速度 宏观运动 微观运动

苍鹰追风，母巢依旧；快马绝尘，茅厩故然。意思是说苍鹰在天空中疾速飞行许久，回来时它的巢穴依然在原来的地方；快马飞奔千里，归来时茅厩却纹丝不动。这种情况看起来好像很正常，但细想之下就没那么简单：苍鹰和奔马，在它们回来站在巢、厩上面的同时，实际上它们的巢、厩也站在了它们的脚下。大家知道，两个或多个紧靠在一起的物体，它们的速度一定是相等的。但苍鹰奔马与它们的巢、厩，却是一动一静，最终又实实在在地靠在了一起。这种好像魔幻般的现实悖论，还有很多很多。比如你离开家乡数年后再回来，原来老屋的门槛还在原地等着你。一辆出行数周的国际列车始终回到了原来的站台……等等。这是为什么呢？按照传统运动力学原理解析，两个或多个不同速度的物体是不可能同时靠在一起的，比如路人和行进中的汽车，奔月火箭和民航客机，由于它们的运动速度不相同，按理就不可能出现同时靠在一起的情况。

很明显，这种现象很难用传统的运动学理论解释清楚。这倒不是因为人们常说的运动物体的高速和常速的问题，而是实际上超出了牛顿力学体系所描述的运动范围了。原因是牛顿力学体系是从宏观上描述物体的运动规律，而未能兼顾运动物体所承载的微观运动情况。也就是说构成运动物体的微观粒子的运动情况与其整体运载速度存在着怎么样的联系，我们人类似乎从来没有涉及过，更没有人去深入分析。实际上运动物体承载着构成该物体的分子运动，而分子运动又承载着构成分子的那些原子运动，当然，原子运动也承载着构成原子的那些粒子比如质子、电子等的运动……。这些运动中的物体与构成其本身的微观粒子的运动必然存在着不可分割的关系，否则就无法解析苍鹰奔马的现象。这也正是我们人类在传统运动力学领域研究中的一个盲点。

运动中的物体与构成其本身的微观粒子的运动究竟存在着怎样的关系，要深入分析这个问题，就有必要介绍一个新的速度概念，那就是自然速度。

什么是自然速度呢？在笔者《宇宙之展露悖论》一书中曾介绍过有关时空的概念，使得我们认识到空间和时间其实是物体的两个体现，也就是说它们是我们对自然界物体的两个认知，是同一个载体的两个方面，因此是不可分割的。而又因为时间是不可绕弯的，因此空间（物体）运动对于宇宙运动来说实际也不绕弯。运动的方向性，也就是说速度的方向性或者说力的方向性在传统力学当中固然是至关重要的，但那是局限于物体的运动范畴。如果在物体运动的同时兼及考虑它的微观运动变化，则归纳为宇宙运动范畴。对于宇宙运动来说，物体所有的速度，即物体自身速度以及它所承载的微观粒子速度的方向都只有一种，就是与宇宙球面的膨胀方向亦即与宇宙球面径向的方向相一致。因此，如果将物体运动称作宏观运动，其粒子运动称作微观运动的话，它们总的运动关系是叠加关系。它说明了这样一种情况，举例说电子运动，它是基于原子之上的运动，而原子运动又是基于分子之上的运动，分子即基于物体之上运动，物体又基于更上一层环节的宏观体运动，就好像月球基于地球运动、地球基于太阳运动等等一样。这些运动的速度都称为自然速度。不难看出，自然速度是一个相当于标量的量值概念。

值得注意的是，自然宇宙的任何物体，它本身的自然速度叠加起来的数值都是相同的。什么意思？比如你手中的一枚硬币，眼前路上的一块石子，天空中的月球、太阳乃至远方无数的星星，这些看上去好像毫不相关的物体，它们都有一个很明显的共点，就是我们可以同时看到它们。假如在“天外”有一台照相机，在按下快门的同时它们的影像就会进入到同一张底片上，而跟这些物体在拍摄时是否在“动”还是“静”毫不相关。这说明大自然的任何物体都是同时存在的，也就是说它们自身的宏观速度加上其微观速度之后，总的速度都是相同的。这个速度就是宇宙原速。很明显，宇宙原速是本文介绍的新的宇宙运动学概念，它指的是自然宇宙一切物体自身固有的速度。

事实上，与其说宇宙原速是宇宙一切物体自身固有的速度毋宁说是自然宇宙一切物体（质）必须遵循的速度。因为它实际上就是构成膨胀中的宇宙球面所有质点（见后，最小粒子）的膨胀速度，不遵循这个速度的物体不会在宇宙中存在。

宇宙原速固然是个速度，就有它的量值，那么，它的速度有多大呢？我们在上面曾经说过，不同速度的运动物体是不可能靠在一起的。但是我们的日常生活常跟光在一起。我们能够在星光下聊天，在月光中泛舟，在阳光下劳作。说明我们速度跟光的速度一样。“我们”当然也是宇宙中的物体，和自然界的其它物体没有本质的区别，所以宇宙中的一切物体的固有速度等于光速，也就是说宇宙原速等于光速。

可是，《狭义相对论》不是说一个物体的速度接近光速时质量达到无限大吗？慢着！它指的是宇宙星球运行的基础上的物体速度，不能混为一谈。

实际上，自然宇宙的一切物体的运动，从大到天体星系，小到物质意义上的最小构体，都是互为影响的运动，它们的任何自然动作都互相存在着关联性，这种相互影响以及关联性的运动就是宇宙联动。值得非常注意的是，正是由于宇宙物体构成了联动系统，使得任何物体（质）都具有同时存在性，从而也说明宇宙联动具有非常明确的自然目的，那就是让构成自然宇宙的一切物体遵循宇宙原速。

为了更为具体地说明这个问题，以月球上一块岩石的其中一个元素的一个电子为例：这个电子的速度实际也等于宇宙原速，但不是说它相对于岩石的速度达到了宇宙原速，而是说构成这个电子的最小粒子（膨胀至极限状态的宇宙球面质点即为最小粒子）相对于电子的速度加上电子相对于原子的速度再加上原子相对于分子的速度再加上分子相对于物体（岩石）的速度，月球上的岩石当然随着月球自转和围绕地球公转，这个相对于地球的速度也要加上去，同理，再加上地球相对于太阳的速度，再加太阳相对于银河系速度，再加银河系与其它星系互绕速度……，所有这些称作自然速度叠加后，使得构成这个电子的所有最小粒子速度达到了宇宙原速，看起来也就是这个电子总体达到了宇宙原速。而拿这块岩石来说，问题也一样，它也同样达到了宇宙原速，当然，也不是说它相对于地球的速度达到了宇宙原速，而是说构成这块岩石的最小粒子相对于岩石的速度加上岩石相对于地球的速度，再加上地球相对于太阳的速度……等等，使得构成这块岩石的所有最小粒子达到宇宙原速。当然这里要注意的是，我们说物体遵循宇宙原速，指的是构成物体所有质点的最小粒子。比如说地球遵循宇宙原速，指的是包括地表地心在内构成地球的所有质点的最小粒子。由于物体由物质意义上的最小质点组成，而最小质点又是由最小粒子构成，因此最小粒子遵循宇宙原速也就是物体遵循宇宙原速。

月球乃至太阳系是宇宙星系之一，从本质上来说相对于宇宙其它星系并无特别之处，所以其它星系的物体也同样遵循这个规律。

由此可见，宏观运动和微观运动实际上是构成宇宙联动不可分割的两个部分，也就是宇宙存在的意义所在。如果在分析自然界物体的运动规律时，仅关注物体整体运动而忽略其内在粒子运动的关联性显然是不全面的。事实上宏观运动和微观运动的关联性远不止于此，由于自然宇宙物体的存在具有同时性，说明任何物体自身的自然速度累加不可能低于或高于宇宙原速，只能等于宇宙原速。在我们身边还深藏着这样一条自然规律，它就是：任何运动物体的速度都是其宇宙原速的一部分。

一块扔出去的石子，它的速度是该块石子宇宙原速的一部分；一颗击发出去的子弹，它的飞行速度同样是该颗子弹宇宙原速的一部分。由于宇宙原速的恒定性，所以构成运动物体的任何一项速度（自然速度）的变化都会导致该物体的其它速度变化。苍鹰奔马何以回来时仍和巢厩在一起，原因就在于苍鹰奔马在运动时，它们自身的微观运动变慢了，而巢厩没有这样的变化，两者总的速度在任何时候都是一样的。又比如飞机加速，飞机自身的微观运动就要减速，反之它的微观运动就会加快；假如地球的公转变慢，它的自转就要加快，如果公转和自转都变慢，它的内能就要增大，地球就会升温。由于地表的线速较之地心快，同为地球物体的地心，它的内能运动就会加激而变成高温液态。太阳之所以发光发热，无疑也是由于它的宏观速度相对较慢的缘故。

笔者用下面一个简单的式子概括这个原理：

∑vi= c   其中i=1,2,...,T. 

这里c为光速，亦即宇宙原速，vi为运动物体的任一自然速度项，即有v1 + v2 + ... + vT等于宇宙原速。

由此看来，我们地球的冬夏温差也不能完全用阳光入射角度来解析，要知道近日点相比远日点离太阳近了500万公里，而地球的周长才区区4万公里。据有关科学家统计，地球在近日点时太阳辐射量较远日点时多出7%呐，但却与常理相反，地球在远日点上的平均温度要比近日点高4华氏度（2.3摄氏度）左右。很显然，根据开普勒行星运动第二定律，地球的近日点公转速度明显比远日点快很多，从而形成地球近日点内能减小，远日点内能增大的现象。进而可知，地轴与黄道面形成倾角固然是导致地球四季变化的因素，但不是唯一的因素，重要的还有宏观速度和内能因素。由此而想到地球的远古之所以出现冰河时期，显然也与当年地球自转与公转的速度有关。

    参考文献：

《现代宇宙学》MODERN COSMOLOGY作者：都德尔逊 (Scott Dodelson)

《理解宇宙》：从夸克到宇宙学Understanding the Universe：From Quarks to the Cosmos 作者：林肯Don Lincoln

《星系动力学》：Galactic Dynamics 作者：詹姆斯·宾尼 斯科特·特里梅因 James Binney and Scott Tremaine

《维基百科》（Wikipedia）：吉米·威尔士，拉里.桑格

《平行宇宙》：Parallel Worlds 作者：加来道雄(Michio Kaku)

《引力》：GRAVITY (AN INTRODUCTION TO EINSTEIN'S GENERAL RELATIVITY)作者：哈蒂James B.Hartle

《相对论的意义》作者：阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）

《相对论》作者：阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）