用地球翻转的新观点解读科学难题之十五

——解析三球仪的历史功过，看科学的发展和进步

摘  要

    三球仪曾经为科学知识的普及起过积极作用，但是也象地球仪一样，在潜移默化中给人们灌输了一种错误的观念：地球自转轴的位置是恒定不变的。现在通过航天活动的理论和实践，对于太空中的失重状态有了认识，结合诸多地质学证据、人类古籍的重新判读，新发现的地球自转轴会发生天然翻转运动，需要把日、地、月三球从机械和铰链中解放出来。三球仪的功过，显示了自然科学的发展和进步。

关键词  三球仪 自转轴位置恒定 地球翻转 科学进步

 

    三球仪就是用于演示太阳、地球、月亮三个球形天体，相互运转关系的一种教学和示范的科学仪器。在科学从神学的桎梏中刚刚解放出来的时候，破除民间流传的“天狗吃月”、“天狗吃太阳”等迷信故事，对于科学知识的普及，不可否认是起过积极作用的。可是任何事物都有阴阳对立的矛盾的两方面，也就是有一利必有一弊。它的积极的一面，或者说是对传播科学知识做出贡献的一面，就是能够比较直观的认识日、地、月三个天体的相互位置，从而在解释一年四季的变化，解释日蚀、月蚀等自然现象上，非常直观有效。当人们在学习科学知识的过程中，潜移默化地给人们的头脑中输入了，地球自转轴是固定以东倾23.5度的方式在自转的同时，还在绕太阳进行着公转的观念。这个基本的科学知识给出了非常具体的科学数据，人们不得不相信它的正确性。

    它的弊端就是，没有吸收最新的航天动力学知识；忽略了天体在空间运转时是处于失重状态。把自由在太空中呈漂浮状态的日、地、月天体，用机械和链条死死地固定在某一种唯一的状态下。当人们在学习科学知识的过程中，潜移默化地给人们的头脑中灌输了，地球自转轴是固定不变的观念。就象我们从小看到老的、用基座支撑在桌面上的、微微倾斜的地球仪一样。就是那些潜移默化的东西，使人们头脑中错误地确认了：地球自转轴是不会发生变化的。所以头脑里根本不会考虑到发生地球翻转运动的可能性。随着科学技术的发展，三球仪的副作用的弊端日渐显现。在最新的自然科学发现——地球自转轴突发性快速翻转运动（简称为地球翻转）——面前，三球仪成为了科学进一步发展的路障和绊脚石。

    在阿基米德那个时代，由于科学的发展正处于初级阶段。据说阿基米德曾经声称：给我一个支点，我可以撬动地球！这些陈旧的机械观念，至今依然给许多科学家、也给人们的潜意识里，刻下了地球是非常非常重的印痕，要用机械的杠杆移动地球，显然是根本不可能的事情。但是，正是这些优美的词句和机械思维的狂妄傲气，荒诞地误导世人多少年啊！就是今天，依然可以在书本和网络上，看见那种看起来美丽、听起来悦耳、其实确实荒谬的论调还在存活着，还在继续误导和毒害我们和我们的孩子们。

    为了能够比较简单的说明地球翻转的现象，笔者以锅里煮汤圆的方式，最简单地模拟了地球在太空中能够发生自发性翻转的现象。我们要模拟地球翻转，其实就是希望求取一种可以看得见的、可以相信其相似性的现象表证。“人法地，地法天，天法道，道法自然”。这里的法是效法、相似的意思。还有一层意思就是，自然界的规律在天、地、人之间是相通和相同的。先比较一下地球和汤圆的结构：地球的整体剖面上，地球的最外层是地壳，与地球半径相比实在太薄了，可以忽略不计；向地心去是地幔；再往里是地核，外核是液态的，内核是固态的。汤圆的剖面上，外层是糯米粉层，相当于地幔；里面是汤圆心，相当于地核，加热温度偏低时，汤圆心的外层会化成液态，而保留固态内核。大铝锅加满水后，用大火烧开，改用小火持续加热，保持水温接近沸腾，但不显示明显的翻腾。加入作好记号的汤圆，当汤圆浮上水面以后，可以在此时用竹筷缓慢逆时针搅动锅里的开水，汤圆将在锅里逆时针运转。注意：搅动太快，尤其是锅中心出现低位旋涡后，会使汤圆向锅的中心转移。小火继续加热，持续观察一会儿，由于汤圆受热膨胀造成自身质量重心的失衡，你会观察到汤圆的快速翻转现象。如果在汤圆浮起时插入又轻又短的牙签（注：太长和太重会破坏汤圆的状态），并且逆时针搓动（注：太短不好搓动，而且自转坚持的时间不长。如果不考虑自转，可以用色点标注一个参照点）。这样，人们相当于在北天极俯视，在绕日轨道上的既有公转、又有自转的行星地球的模拟状态。即汤圆在绕轴自转的同时又在随锅里水体的旋转而公转，在失衡时还会发生翻转。这个实验模拟的是在失重的情况下（请注意，这一点特别重要！），因地球不均匀膨胀导致地球翻转的现象。可以无数次的重演，基本符合现代科学的要求。整个模拟过程中，浮力在一定程度上抵消了汤圆的重量，这与在太空轨道上运转的地球的失重状态何其相似！而且漂浮状态的“地球”，具有在太空轨道运转的公转、自转、翻转的自由，确实保证了模拟过程中更多的相似性，因而其包涵的科学性应该得到科学界的认可。持续的加热，使淹没部分的汤圆体积涨大，以致出现了质量的不均匀状态，最后可以在锅里看见汤圆的自由翻转。虽然模拟过程显得太简陋，但是无论如何，把“地球”从机械和链条的束缚中解放了出来，给了“地球”公转、自转、翻转的完全自由，也就重现了用机械装置根本无法模拟演示的、完全符合实际的、处于失重情况下的地球，在公转、自转的同时发生翻转的真实自然状态。如果有条件的话，可以制造与地球更相似的地球模型，然后在重液中让其处于完全失重状态，加上其他更复杂的条件，完成更接近真实情况的模拟演示。读者可以掩卷思考：究竟是日、地、月在一起的三球仪科学一些呢？还是能够模拟失重状态的、煮汤圆的模拟实验更合乎科学一些？

    或许还有人对地球能够发生翻转仍然心存疑虑，那么我们就再一次观察分析一下另外的常见现象。当起重机吊起成吨的重物时，重物的重量被吊缆的上吊力量抵消了，相当于失重。在那种时候，你要是向上推或是向下压，依然是力不从心的无可奈何。可是在与重力呈垂直方向的水平面上，你却可以用不大的力量就可以把成吨重的东西轻而易举地推动了。所以对处于失重状态的地球，你不可能用任何人类的力量去加快或减慢地球的自转速度。但是，对于地球自转轴的位置要发生改变，至少可以肯定不需要人们通常想象的那么大的力量，就可能发生地球自转轴的快速翻转的现象了。

    三球仪具有一定的科学性，在传播科学知识的过程中，曾经起过一些积极作用。但是，随着科学技术的发展，三球仪的副作用的弊端日渐显现，最终成为了科学发展的绊脚石。它曾经是传播科学知识的有功之臣，但是现在应该退居二线，或者逐渐淡出了。从三球仪的兴亡我们看到了科学发展的脚步，使我们深刻地感受到：历史无情地批判着旧事物，历史会无情地嘲弄守旧派。