对氢光谱的理论修正以及万有引力的探究

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0 引言

1885年瑞士物理学家巴耳末发现了氢光谱在可见光区的四条谱线,得出巴耳末公式。后来若干科学家相继发现了氢光谱的其他线系。1913年丹麦物理学家玻尔提出玻尔模型成功地解释了氢光谱,并极大地促进了量子力学的发展。包括玻尔以及他的学生海森堡等著名科学家在内,在对氢光谱的研究中都集体忽略了洛伦兹力的作用。

1687年世界最为著名的物理学家牛顿发现了万有引力定律,在1916年爱因斯坦发表的广义相对论完美地补救了水星进动的误差值。但是在大尺度的宇宙观测领域,万有引力定律推算值与实际的观测值出现了较为明显的误差,科学家们由此补充了暗物质等理论。实际上是宇观领域牛顿根本没有考虑到宇宙辐射和黑体辐射现象的影响因素。

1 氢原子双星动电现象

1.1 双星效应下的氢原子粒子环流的磁场

我们不考虑相对论效应,设定氢原子为双星模型,质子与电子的间距为L=r+r',它们做圆周运动的角速度为ω,对应的线速度分别为v=rω,v'=r'ω。

电子相对于质子的等效环流I=e/T=e/(2πr/v)=ev/(2πr),质子处的等效磁场的磁感应强度B=∫L[(μ0I)/(4πL2)]d L=[(eμ0v)/(8π2L2r)]∫Ld L=[(eμ0v)/(8π2L2r)]×(2πr)=(eμ0v)/(4πL2)。B对质子产生的沿着径向指向圆心的洛伦兹力F=ev'B=(e2μ0vv')/(4πL2)。

同理质子相对于电子的等效环流I'=e/T'=e/(2πr'/v')=ev'/(2πr'),电子处的等效磁场的磁感应强度B'=∫L[(μ0I')/(4πL2)]dL=[(eμ0v')/(8π2L2r')]∫Ld L=[(eμ0v')/(8π2L2r')]×(2πr')=(eμ0v')/(4πL2)。B'对电子产生的沿着径向指向圆心的洛伦兹力F'=evB'=(e2μ0vv')/(4πL2)。

1.2 氢原子量子化轨道半径 由牛顿第二定律,分别对电子和质子有

2 牛顿万有引力定律修正

2.1 牛顿万有引力定律 1687年,牛顿发表了万有引力定律F=后来又科学家用等离子体两半球模型研究得出了半径为R的均匀星球M对质点m(m到M球心距离为r)的万有引力公式,设a=r/R,则r

2.2 黑体辐射和宇宙背景辐射 绝对黑体的辐射满足斯特番—波耳兹曼定律B(T)=σT4(σ=5.67×10-8W/m2K4)。宇宙平均温度为-270.425oC,T=2.725K,产生的辐射称为宇宙背景辐射。

绝对黑体的辐射功率P=SσT4=4πR2σT4(R是黑体自身的半径)。而对于半径为R的球状星体,在单一方向上接收到的宇宙背景辐射的功率为P'=πR2σT4(T=2.725K)。

2.4 太阳光谱 太阳光谱在波长为0.15μm-4μm之间的占据99%高比例的辐射能,而在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0.295μm-2.5μm,其他部分被大气层中臭氧水气和别的大气分子强烈吸收。

我们把太阳光谱视为氢光谱,由电子德布罗意波长λn=h/(mv),rnmv=nh/(2π),rn=n2r1,r1=0.53A得λn=2nπr1,而取太阳光谱的波长范围为0.15μm-4μm之间,设电子德布罗意波长与太阳光谱波长相当,代入数据解得450.4≤n≤12011.7。我们假定λn=2πrn=2n2πr1与太阳光谱波长相当,代入数据解得21.22≤n≤109.60。我们取后者的数据为准。由氢原子玻尔模型rnmv=nh/(2π),rn=n2r1得v=h/(2πnmr1),而v1=h/(2πmr1)=c/137,则v=c/(137n),取21.22≤n≤109.60,代入数据解得19.966km/s≤v≤103.123km/s,而地球绕太阳的公转速度为29.8km/s,太阳系绕银心公转线速度约为220km/s,这充分说明太阳辐射到达地球时的获取的太阳光谱与太阳、地球的公转有紧密的关联。

2.6 万有引力定律的新型推导

设光子从R到r处的传播时间为△t=(r-R)/c,这里暂且只考虑星球M的黑体辐射,对应的辐射功率P=σT4×4πR2(T为星球M表面的温度),△t内辐射出的光子动质量为△m,则有△E=P△t=△mc2,代入前面的式子解得。由上一段的公式推出这些光子到达r球面上的总动质量变成,真实到达半径为R'的星球的大圆面上的光子的动质量

3 对万有引力作用的拓展