1995 年 8 月 24 日作于北碚

前言：牛顿的“最初一击”是很有名的。他认为地球绕太阳的运动是惯性运动，那么，地球是怎样开始作惯性运动的呢？他始终找不到地球最初所受的力从何而来。末了，他认定是上帝开初踢了一脚。那当然是历史笑话啰。可是 300 年过去了，科学家们还认为地球是惯性运动，还要归功于上帝，教授们还要照本宣科，那就太可悲了。本文将通过线球作圆周运动的游戏、太阳的自旋和力的平行四边形法则来证明，圆周运动并不是惯性运动，而是存在切向驱动力的运动。

( 一) 、關於牽引力和切向驅動力存在的證明

現代物理學認爲，物體作圓周運動是先有向心力，然後物體才能作圓周運動，而且，認爲作勻速圓周運動的物體不存在切向力——驅動力。

現代物理學的此種理論，是有悖於實踐的。就勻速圓周運動而言，它的切向速率雖然相等，但方向卻是不斷改變著的，因此，勻速圓周運動實際上是一種變速運動。它既運動，又變速，怎麽會沒有切向驱动力呢？現代物理學認爲，勻速圓周運動切向速度的方向的改變是向心力作用的結果。向心力誠然可以改變運動物體的運動方向，但要緊的是切向速度究竟是怎樣産生的？爲什麽物體改變了運動方向它的速率的值卻不變？這可是牛頓到死也未解決的問題。

宇丹質論認爲，勻速圓周運動不是向心力作用的結果，而是牽引力作用的結果。向心力只是牽引力的一個分力。

有一個事實要請讀者注意，當人們用線或鏈系著球在水平面上讓球作圓周運動時，無論是變速還是勻速圓周運動，這個人的手都得在空中不停地劃圓圈，否則，球就會脫離圓周軌道。這一事實說明，無論什麽圓周運動，它的圓心部位都得不停地旋轉，即它的心部必須持續地給球以牽引力。

如 YL （ 39 ）圖所示，在球繞圓心 O 作圓周運動的過程中，它的圓心突然受 F 力作用向右運動，它們的連線上的向心力增加了 F 。按照物理學的向心力公式

向心力與切向速度的平方正比例變化。但實際情況卻是，球在增加了 F 力的向心力作用下隨“圓心” O 向右作直線運動，球的圓周運動消失了。這就證明圓周運動並不是向心力作用的結果。

那麽，球在什麽條件下才能作圓周運動呢？這個條件就是它的另一端必須作圓周運動。如 YL （ 40 ）圖所示，當手持線端由 A 過 B 作圓周運動時，在 B 點，球受線端 B 的牽引力 F 作用。球才能夠以切線速度 V 作圓周運動。這時， F 的分力 f₁ 是向心力， F 的分力 f₂ 就是切向驅動力。

YL （ 39 ）圖和 YL （ 40 ）圖的聯繫物皆是只具有單向彈性的線或鏈。下面，我們來分析在具有各向彈性的剛性聯繫物的連結下球作圓周運動的受力情況。

YL （ 41 ）圖是用具有各向彈性的鋼絲作聯繫物，球作圓周運動的受力情況。當圓心 O 旋轉時，鋼絲受慣性力作用而彎曲，牽引著球作圓周運動。牽引力爲鋼絲承受的拉力 F 。這時鋼絲的牽引力 F 的分力 f₁ 就是向心力，分力 f₂ 就是切向驅動力。

YL （ 41 ）圖完全可以用作剛性圓盤在水平面上旋轉的受力分析。

由此可見，無論物體在怎樣條件下作圓周運動，它都是要承受牽引力和切向驅動力的。就是火車在曲線軌道上作勻速曲線運動，它也要承受切向驅動力，它承受的切向驅動力就是火車頭內部動力機産生的牽引力。而整列火車所受的牽引力則是動力機的牽引力——切向驅動力和向心力——傾斜軌道的反作用力的合力。

現代物理學對作曲線運動的動力學分析之所以錯誤，一方面是把作勻速曲線運動的物體歸於慣性運動，一方面是把向心力視爲改變切向速度方向的力。前一個錯誤違反了牛頓第一定律，因爲慣性運動是對勻速直線（！）運動而言的。後一個錯誤則違背了物體作圓周運動必須有牽引力的事實（如火車、汽車）或違背了作圓周運動的聯體中心必須旋轉的事實。（如線球、鏈球、圓盤）。

我們已經看到，向心力只不過是牽引力的一個分力。真正決定切向驅動力和切向速度改變方向的，只能是實實在在的牽引力，而不是向心力。所以，那種認爲先有向心力然後才有曲線運動的理論是搞顛倒了的。物體作曲線運動的功勞應當歸於牽引力和與切向速度方向相同的切向驅動力，而向心力則是用來與離心力達成動平衡以保持曲率半徑長度的力。

正確認識物體作曲線運動的力學原因，並承認有牽引力和切向驅動力存在，這不僅對於弄懂曲線運動的力學規律有益，尤其對於天體力學和天體運行規律的研究大有助益。

（ 二）、天體的牽引力和切向驅動力

牛頓的“最初一擊”是很有名的。牛頓之所以有“最初一擊”的想法，即認爲地球繞太陽作圓周運動的啓動是上帝踢了一腳的功勞，而且，他後來果真去信奉上帝去了，查其根本原因，就在於牛頓首先認定日地之間是“真空”，其次認定勻速圓周運動是慣性運動。因此，牛頓對於太陽會給地球以牽引力，從而對地球産生了切向驅動力的力學原理毫無認識。

我敢說，至今的物理學和天文學對於天體存在牽引力和切向驅動力的問題，仍是缺乏認識的。所以，他們找不出一切天文現象産生的力學原因。他們必須首先破除“獨空”即“真空”的陳舊概念，才能對天體力學的發展有所貢獻。

那麽，天體的牽引力和切向驅動力從何而來呢？

宇丹質論認爲，天體的牽引力和切向驅動力來源於它的中心天體的自旋。下面，讓我們計算出太陽給地球的切向驅動力來看看。

我們知道，太陽是作逆時針方向自旋的，它赤道上的線速度是 435 公里 / 秒。太陽大約 2 小時 48 分鐘就要自旋一周。這 435 公里 / 秒的線速度，比起地球 29.7 公里 / 秒的軌道線速度來要大 14 倍以上。

YL （ 42 ）圖所示，日地距離爲 1.548 × 10⁸ 公里，太陽的自旋速度與地球運行的線速度之差爲 435 公里 / 秒－ 29.7 公里 / 秒 =405.3 公里 / 秒。這個差值約爲太陽赤道周長的萬分之一。 405 公里是太陽赤道上引力線發射點 A 經過 0.93 秒鐘移動到 A ′點之間的距離。（注： YL （ 42 ）圖上 A —— A ′畫爲 O － A ′是爲著讀者容易理解全圖而誇張了約三千倍的）這 405 公里和日地距離 r ＝ 1.548 × 10⁸ 公里就構成了△ OBA ′三角形的兩個垂邊。由於 與地球在牽引力 F 作用下的受力圖 是相似三角形，故設 的長度爲太陽對地球的切向驅動力 f₂ 的值； 的長度爲太陽對地球的向心力 f₁ 的值； 爲太陽對地球的牽引力的值。

太陽的質量爲 2 × 10²⁷ 噸，地球的質量爲 6 × 10²¹ 噸，萬有引力常數 G ＝ 6.67 × 10^-8 釐米 ³ / 克•秒 ² ，日地距離 r ＝ 1.548 × 10⁸ 公里，則地球所受的向心力

由於 ∽ ，對應邊成正比，則

即太陽對地球的切向驅動力爲日地引力的百萬分之 2.62 ，切向驅動力爲 9.25 × 10¹³ 噸• m/ 秒 ² 。