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[求资料，求数据] 过去百万年以上时间的地球轨道和运动状态

已有 1554 次阅读 2023-10-23 22:54 |个人分类:天气与全球变化|系统分类:科研笔记

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[求资料，求数据] 过去百万年以上时间的地球轨道和运动状态

地球空间运动： motion of the Earth in space

牛顿引力常数： Newtonian constant of gravitation

宇宙的未来： future of the universe

统一场论： unified field theories

修改的引力理论： modified gravitationed theory；alternative gravitationed theory

其他相对论性引力理论： other relativistic gravitational theories

本文的要点：

寻找修改万有引力定律的实验证据，

特别是过去百万年以上时间的地球运动客观证据。

今年暑假期间，学习了“2023年暑期教师研修”里“科学素养提升”里的《理解宇宙02》。对我们的大宇宙的结局有点好奇。

目前“统一场”中引力一直没有得到良好的处理。会不会与“对引力的认识尚不完善”有关？

一、起因

1.1 《中国大百科全书》词条“宇宙的未来/future of the universe”里说：

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=179807&Type=bkzyb&SubID=87498

根据推测的宇宙学模型，宇宙的终极命运处于“大冻结”和“大撕裂”的边缘。

1.2 修改万有引力定律

在“2023年暑期教师研修”里“科学素养提升”里的《理解宇宙02》里，武院士再次提到“修改万有引力定律”问题。

1.3 牛顿引力常数的精度

牛顿引力常数 G = 6.674 30 × 10-11 m³ kg^-1 s^-2

其标准不确定度（ Standard uncertainty ） 0.000 15 × 10-11 m³kg^-1 s^-2

相对标准不确定度（ Relative standard uncertainty ） 2.2 × 10^-5

换言之，

牛顿引力常数的精度在万分之 2.2。

当进行 10万以上的地球公转轨道等计算时，牛顿引力常数的不确定度会引起多大的误差？且不讨论广义相对论的精度。

所以，想要“过去百万年以上”时间，能够客观反映地球公转、自转等运动状态的长期历史资料。

二、用图

（1）为修改万有引力定律提供启发。

（2）为统一场积累资料。

三、说明

除了像

Fig. 1 Obliquity and climate dynamics during the Quaternary.jpg

图1 Fig. 1: Obliquity and climate dynamics during the Quaternary. 图1：第四纪的地轴倾斜度和气候动态。

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18897-5/figures/1

https://www.nature.com/articles/s41467-020-18897-5

已经计算好的数据外，

还特别需要地球上的各类客观历史资料与数据。

例如：

④海洋记录。可记录千年际至千万年际的气候变化。如深海大洋钻探计划在全球各大洋分别取岩心，将多个有孔虫壳体氧同位素记录整合起来，获得了新生代6500万年以来的全球冰量变化历史和气候冷暖波动规律。

⑤陆相沉积。可记录千年际至亿年际的气候变化信息。如中国黄土沉积，记录了2200万年来东亚季风环境变化历史和过程。

⑥石笋沉积。可记录年际至百万年际的气候变化。因石笋记录精确的测年手段，使其成为古气候研究中具有最准确年代框架的记录之一。

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=22256&Type=bkzyb&SubID=78200

四、历史经验

真正成功的物理学理论，往往起源于充分的可靠实验结果。

4.1 牛顿力学（ Newtonian mechanics ）

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=58354&Type=bkzyb&SubID=63592

从历史上看，牛顿的研究成果得益于N.哥白尼、伽利略、J.开普勒、R.笛卡儿等人先期在天文学、力学、光学、数学等领域的成就，特别是伽利略关于物体惯性、加速度和自由落体运动的实验研究以及开普勒关于行星运动规律的总结对牛顿力学体系的形成具有极其重要的影响。

4.2 麦克斯韦方程组（ Maxwell's equations ）

https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=141120&Type=bkzyb&SubID=61956

描述电磁场性质和运动规律的一组方程。1864年由J.C.麦克斯韦在前人工作的基础上总结出来的。后经H.R.赫兹、O.亥维赛和H.A.洛伦兹等人整理，才得出现今比较对称的形式。

19世纪40年代，电磁学不同条件下的基本实验定律，如库仑定律、毕奥-萨伐尔定律、欧姆定律和法拉第电磁感应定律已先后得出，建立电磁现象普遍的统一理论摆在物理学家面前。

4.3 高斯

当别人问高斯如何得到他定理，人类历史上数学家综合排行榜第二的高斯，毫不含糊地说：“…通过系统的、明显的实验。... through systematic, palpable experimentation. ... durch planmässiges Tattonieren.”：

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Gauss/quotations/

4.4 费曼，物理学家，1965年诺贝尔物理学奖等

费曼（Richard Phillips Feynman）在1957年查珀尔希尔（Chapel Hill）会议上说：

在历史上，在发现了正确的东西很多年之后，才会出现对一个人所说的是对还是错的严格的分析。而且，正确的东西都是在实验的帮助之下才发现的。在没有实验指导的情况下尝试数学的严格，这才是造成这个学科困难的原因，而不在于方程。

（美）肯尼菲克著. 传播，以思想的速度：爱因斯坦与引力波.jpg

图2 截取自（美）肯尼菲克著. 传播，以思想的速度：爱因斯坦与引力波[M]. 上海：上海科技教育出版社，2010. 第 259 页

五、担心（杞人忧天）

仅依据近几百年的天文观测，怎么保证对过去（或未来）数十万年、数百万年以上的地球轨道精确计算？

从我们大宇宙的命运看（处于“大冻结”和“大撕裂”的边缘），怎么保证牛顿万有引力定律在太阳系运动中的准确性？

从地球古气候的变化，假定“天文驱动”具有一定的合理性，或许可以为修改万有引力定律提供一定的新启发。假定古气候，基本上和地球轨道等对应。不可以吗？不是古气候“突然改变”，而是地球运动突然变化了。

基尔比（Jack St. Clair Kilby）在2000-12-08 的诺贝尔演讲（Nobel Lecture）里写到：

Charles Townes won the Nobel Prize for his work in laser technology, and he summed up how I feel. Townes said, "It's like the beaver told the rabbit as they stared at the Hoover Dam. 'No, I didn’t build it myself. But it’s based on an idea of mine!'"

Nobel Lecture Jack Kilby 2000-12-08 裁剪出.png