在具有革命创新意识的著作《哈姆雷特的石磨》(Hamlet’s Mill)中,作者乔治德桑提拉纳(Giorgio di Santillana)——麻省理工的前科学史教授和赫莎范戴程德(Hertha von Dechend)——法兰克福沃尔夫冈歌德大学的教授详细分析了古代神话关于“分点岁差”的描述。这是一项非常彻底的研究,它显示出史前时期的人类不仅仅是追踪了天体划过天空的运动,而且还将这种运动和年岁的起落流逝联系了起来。即使是伊萨克牛顿爵士也写过一本有名的小书——《古代王国修正编年》(The Chronology of Ancient Kingdoms),在这本书里他试图重新编排西方重大历史事件的发生时间和顺序。为什么我们的前辈们都如此着迷于这样一个很难看清的天文学运动?今天,只有一少部分的天体物理学专家还在试图弄清楚岁差的理论和动态过程,而他们得出的结论完全不同于任何神话和民间传说的解释。
  “分点岁差”指的是一个非常古老的现象:春分点所在的位置会以每年接近55角秒2的速度沿着黄道带十二宫向后运动(也就是每72年一度)。这意味着如果一个观察者站在春分点的位置(一年当中白天和黑夜等长的那一日),仔细地观察天空,他会发现后一年星星们所在的位置和前一年并不完全相同。因为春分的确切时间很难确定,再加上春分点向后移动的速度非常微小,所以在很短的时间里很难发现,但是如果根据一个非常长的时间来测量,则是显而易见的。
  哥白尼在1543年时试图解释这一神秘的运动,以及其他两种运动,因为他认为地球同时有三种运动。首先,他认为太阳每天在我们的头顶上像是从东到西运动,实际上并不是太阳在动,而是我们地球在自转。其次,地球围绕着太阳公转时(在以太阳为中心的系统中)不仅改变了季节,同时改变了日夜的长短和吸收太阳光的数量。但是他需要第三种运动来解释“分点岁差”的现象。他假设地球在水平摆动或者“晃动”。他认为正是这种晃动改变了地轴的角度,然后引起了春分点的移动或者迫使它靠近恒星。但是他从来没有解释过为什么地球会晃动。
  一百年以后,牛顿才解释道——他刚刚确定了他的万有引力定律——唯一有足够的力量或者说足够大到引起地球晃动的只有月球和太阳。从这里开始他的“日月岁差”理论(Lunisolar Theory),他用这个理论来解释了“分点岁差”的现象。
  日月理论的疑问
  “日月”理论认为地球向着恒星改变运动方向(即分点岁差的首要现象),主要是由月球(月)和太阳(日)对地球赤道隆起部分(地球中部最大的一个圆)的引力导致的。这两个物体被认为制造了足够大的反作用力和扭转力缓慢地改变了地球按顺时针方向运动的自转轴。所以在经过了一个接近于25,770年(按现代的纪年方式)的周期后,地球会在它自己的轴心上完成一个逆向运动——形成一个逆行轨道。在这个理论当中,地球被认为是在做圆锥运动。
  这是一个观察得到的事实:地球的自转轴,以及春分点,确实改变了与恒星的距离。几千年来人们注意到春分点在黄道十二宫之间移动,这就是为什么我们说现在是“宝瓶座的开始”。在春天的第一天里,我们会发现春分点现在正在离开双鱼座,进入宝瓶座。在我们以恒星为背景观察时,这个关于春分点移动的理论无疑是正确的。

  但是新的问题又出现了:没有明显的证据可以证明地球轴线的这个运动与太阳、月球、金星或者其他任何太阳系里的星球有关。关于地球轴线的位置与这些星球的关系的研究,最近才刚刚结束,它无疑证明了这一点。但是地球的运动如果与太阳系的物质都没关的话,那么它又怎么会和太阳系外的物质有关呢?这就是“岁差”的悖论。
  还记得哥白尼告诉我们地球在晃动,但是却没有给我们一个解释吗?是牛顿假定地球的这一运动和太阳系以内或者太阳系以外的物质有关,但是他却根本没有办法证明这一点。



  正如我们所知的一样,牛顿的力学公式计算出的数据并不吻合我们观察得知的进动率,所以后来让莱霍德达朗贝尔(Jean le Rond d‘Alembert, 1717-1783)就像其他许多科学家一样继续试图将牛顿的公式运用于观察得到的数据。讽刺的是,他也没有质疑过牛顿最基本的假设(在科学界里,人们一般不会质疑牛顿)。所以也没有人重新去考虑也许地球的“晃动”可能只是一个明显的运动(不用我们太阳系的坐标系统去衡量)。到了今天,天体物理学专家们继续在根据岁差运动来修改数据,现在已经包含了许多超出“日月理论”的因素(包括其他行星,小行星,以及地球软心轴可能的椭圆形运动等等),这些努力都更好地预测了岁差率。对我来说,这些努力看起来都很可疑,像是“填坑”一样,用新的或不同的数据来回答事先已经确定了的问题。在岁差公式里,目前的答案是地球每年以大约50。29角秒的速度向惯性空间运动,这是可以测量估算的。因此,科学家输入了大量的新的因素用来符合这个答案。但是所有的这些“填坑”永远都不太符合答案,如果答案是由别的原因引起的话。

  使用力学方式(严格的运用万有引力力学)来考虑岁差的最大错误在于:它假设了地球的轴心晃动是由太阳系内或太阳系外的物体所引起的。这是一个历史性的错误,它不仅模糊了我们对岁差的理解,也模糊了我们对地球运动的理解。幸运的是,最新的一些研究,如金星凌日1的时间、月球的自转和地球的运转与太阳系其他物体的关系(比如英仙座的流星雨)等,都显示了地球的运转与太阳系的物体无关。
  尽管有这些依据,但是牛顿关于岁差的解释仍然广泛传播,并且被广为接受,以至于当我提到地球并非因为太阳系的物体的引力而运转或晃动时,大家都以为我疯了。这就像是在托勒密的时代告诉人们太阳并不是围绕着地球转的一样:他们抬头看看天,发现太阳是围绕地球转的,于是说你大错特错。但是实际上,这种所谓的“晃动”主要是由于一种还不知名的运动所造成的几何效应。这里有一个未能加以说明的坐标体系——太阳系在宇宙中曲速移动——产生了我们叫做岁差的可见现象。

  重新审视
  在双星研究所2里,我们发现月球的自转并不支持日月理论,地球与周围物体的关系也不支持这一理论。就以我们当前所遭遇的最大的流星雨来做例子吧。

  就像你可能知道的那样,一年当中最固定会出现的流星雨就是英仙座的流星雨。它由斯威夫特塔特尔彗星引起,当这颗彗星的运行轨道和地球的运行轨道相交时,它遗留在轨道里的残留碎片就会被地球重力吸引,进入地球,所以每年8月11号至12号(根据最近的一个闰年来调整时间)它都会出现。很早以前,英仙座的流星雨就成了一个标志,标志着它与绕日运行的地球轨道的相交。历史上记载英仙座流星雨的记录至少可以追溯到1582年格里高利历改革3——就是从这时开始我们有了高度准确的日历系统(每320年才会出现一天的错误)。

  但是这里有个问题:根据日月理论,在一个回归年(tropical year)或者分至年(equinoctial year),地球绕日的旋转不足360度——它还缺少55角秒的距离,因为这就是我们可以根据遥远的恒星推算出的岁差。因为回归年与普通的日历年非常接近,太空中的物体看起来就好像在以每72年一天的速率缓慢的划过日历。如果岁差是由近地物体引起的,那么我们可以推测英仙座的可测速率会同地球相对于太阳系以外的恒星运动的速率一样的发生变化。也就是说就像黄道十二宫的位置相对于春分点每72年移动一天或者说一度——自从格里高利历以来已经移动了整整一个星期——英仙座(它也绕日转动)也应该发生同样的变化(相对于地球的晃动来说)。这意味着今年的英仙座流星雨应该发生在8月5号或者更早。但是事实却是,在过去的整整423年里英仙座都很少有变化。这个流星雨甚至被称作“圣劳伦斯的眼泪”,因为它总是发生在圣劳伦斯节的后一天。为什么它不像太阳系以内的其他所有物体一样发生改变?

  也有可能是这个彗星的残骸以和岁差、月球自转、金星凌日相同的速度朝一个相反的方向漂浮,这种解释同样在某种程度上是错误的,但是我不这么认为。一个更加具有逻辑性的解释是:我们不能只在太阳系内部来测量岁差,因为岁差(观察得到的岁差显示地球是向着惯性空间改变方向)并不主要是由近地物体的作用导致的。当然,近地物体确实对地球的晃动产生了一些小的影响,比如钱德勒颤动1,或者类似的;但是我们所经历的岁差这种主要的方向改变(至少是与恒星相对来说),则不可能是由大的物体的引力摇晃了地轴。实际上,更有可能是整个太阳系(它本身就是一个移动的组织)在太空的曲速运动而导致的。它在完全不需要主要行星的引力下制造了岁差现象。这是我能够想到可以解释为什么地球会不根据太阳系内部的行星来改变方向,但是却根据太阳系外的恒星系统改变超过每年55角秒的唯一方法。
  除了英仙座流星雨的例子外,我们还发现岁差现象更像是一个符合开普勒定律2(在一个椭圆的轨道上)的加速运动,而不是一个正在减速的旋转的陀螺。而且,至少还有六个旁证显示了岁差并不是一个由太阳系物体的引力引起的现象。



  我们不是唯一在做这些实验的人。许多完全独立的组织,包括加拿大天狼星研究小组的卡尔海因茨(Karl Heinz)和乌维霍曼(Uwe Homann)也得出了类似的结论:日月理论解释不通岁差现象。他们对金星凌日现象的研究表明,不仅金星的运动并不刚好符合岁差的速度(一个不太可能的推测),而且地球的晃动也与金星无关。地球与月球运动的关系的研究同样显示了类似的结果——地球的岁差现象与月球无关。

  如果这是一个很容易就能理解的问题,那么我相信它早就已经被修正了。但是试图去测量地球运转方向的任何变化与太阳系其他星球之间的关系,这的确是一件极端困难的事,因为地球周围的所有物体都具有这么高的相对运动——所有的东西都在动!这就是为什么天文学家在测量地球运转的方向(岁差)时都用其他星系的类星体为参照的缘故。但是像这样的测量永远不会显示地球的自轴线的改变到底在多大程度上与太阳系的星体有关——所以一直以来只是假设所有的变化都是一样的。这就是问题的所在:这个假设是错误的。

  如果岁差现象是由于太阳系在太空的曲速运动而导致的,而不是一个太阳系内部的轴线运动,那么,另一个大问题是:是什么导致了太阳或者说太阳系在太空中的曲速运动?

  双星假设
  如果我们的太阳属于某一个双星(或者说聚星)系统,那么它会和一个伴星相互吸引,这会造成太阳围绕着一个共同的引力中心在太空作曲速运动。这就是我们已知的双星系统的运行模式:两颗星互相吸引,它们围绕着一个共同的引力中心或质量中心相互环绕运动。

  这种运动,由一个扁圆的球体和一个比它还要小的距离较近的球体构成(二者之间的引力效果类似于日月引力作用于一个较小的范围内),它会导致这个球体,与它的双子星以相等的运动在惯性空间里持续的再定位。所以,如果双星运动导致太阳在24,000年里围绕着一个质量中心运动,那么地球地轴在同样的周期里也会重新调整自己到惯性空间去中(再加上或减去任何纯粹的近地星球的作用力)。这个原理有效的原因是双星运动对于本地运动的限制导致了双星运动可以改变任何本地运动产生的效果。在这种情况下,岁差现象就可能主要是由于太阳系自身在太空中(围绕着双星系统的引力中心)的曲速运动而产生的几何效应。在这里,太阳系表现得像一个遥远的坐标系统,它包含了行星和它们的卫星的所有运动,同时轮流保持了它们自身的引力关系,就像一个在惯性空间里作统一的螺旋运动的系统,类似于一个星系在惯性空间里像是一个整体在运动一样。

  简单来说,这意味着至少在太阳系的坐标系统里,其实地球并没有怎么晃动。它只是同太阳系以外的恒星相比看起来像是在晃动,但其实这是由于整个太阳系都在动——另一个坐标系统在起作用。
  到处可见的双星系统

  我们必须指出:在提出当前的日月模式之前,西方很少、或者说几乎没有关于双星系统的知识。即使在我还是小孩子的50年代和60年代,双星系统都被认为是少数的例外,而不是普遍存在的。但是,现在的研究表明,有超过百分之八十的星体可能属于一个双星或者聚星系统。很显然,星星们就和人类一样喜欢相伴相随。再加上我们现在知道有很多星体类型,比如黑洞、中子星、褐矮星(甚至银河中心的红矮星)等都不可能用肉眼看见,而且通常也很难用仪器发现。所以聚星系统的数量可能远远高于我们对可见星体进行的统计。所以,如果外面的那些星球都有一个伴星,那么我们孤单的太阳和它的太阳系就会看起来像个异类——当然,如果太阳真的是一个孤单的星球,而不是一个聚星系统里的一个组成部分的话。

  假设我们处于一个双星系统,牛顿的理论既适用于太阳系内部,也适用于太阳系外部,那么这个太阳的伴星很有可能是一个暗物质,比如一个褐矮星,或者理论上的老中子星,甚至是一些大型的同样具有一个非常长的轨道周期的类星物质(这让我们很难去发现它的存在)。当然,它也可能是一个并非很遥远的黑洞,它还没有开始吞噬物质,因此很难被发现,不过,最后这种情况还是具有高度的可疑性。

  另一种可能性是牛顿引力动力学修正理论(MOND)1或者是一些本地的引力动力学变化在银河系之外远距离发挥作用。当然,这就增加了太阳有一个可见的伴星的可能性(同时也可以解决大多数暗物质的疑问)。当然如果没有更进一步的重大研究发现,我们不能对这种可能性进行详细的描述,但是,我们同样也不能完全排除它,因为目前已经有越来越多的证据显示有一种比任何银河系的运动都更加紧密的力量把太阳系放到了一个椭圆形的模型中。我有一种大胆的感觉,那就是我们对于万有引力和引力潮都还需要进一步的了解。目前,有很多非常有趣的新研究正在进行中,它们可以进一步的扩大我们双星系统的可能性。

  所以,牛顿错了吗?

  哥白尼和牛顿都是伟大的科学家,而且远远超出了他们所处的时代。如果考虑到他们工作的时代,连日心说的接受都还很成问题,那么他们不能发现地球的第三种运动其实是很可以理解的。如果让哥白尼先说太阳在地球的第一种运动中是不动的,然后再说太阳制造了地球的第三种运动,这似乎是要求太高了。同样的,如果让牛顿去推测整个太阳系都在太空中作曲速运动,同时意味着推测太阳在动,这在他还没有接受任何恒星都可动之前,完全是一种妄想。而且,在那个年代,任何人都不知道双星系统的普遍存在,以及各种形式的恒星动力学。所以,牛顿不应该被指责。

  但是对于我们今天的天体物理学家来说,继续去假设地球以太阳系的物体为参照系来说没有改变方向,和以太阳系以外的物体为参照系来说改变了方向并没有什么不同,这就是不能接受的了。我们现在已经有工具去做区别了,而且也是时候去进一步的研究地球的运动和所有其他物体之间的关系。
  远古时期的人在他们的神话和民间传说中暗示了一颗失落的星星,他们认为正是这颗星星决定了时间的流逝。如果我们确实发现我们处于一个双星系统中,正受到另一个星星阴阳消长的影响,谁知道呢,说不定我们刚好证实了古人的正确。

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