地球研究欠缺的基础物理理论已影响地球科学进步

李务伦

1、引言

近来读到2026年6月10日由记者帅俊全、褚尔嘉发的文章：《我国科学家破解全球数万座海底海山形成之谜—新闻—科学网》。该文介绍了中国科学院地质与地球物理研究所，刘丽军研究员团队与合作者，借助自主开发的高分辨率全球数据同化模型，还原了2.7亿年来地球板块俯冲演变过程，模拟分析了地幔热柱的活动规律，找到了全球各类海底山丘的统一形成原因，相关成果于6月10日在国际学术期刊《自然-地球科学》发表”。回忆之前阅读过的类似模拟分析文章，和阅读到的众多学者提出的各种地球动力学学说（据中国地质地大学毛小平博士汇总），结合笔者的地球系统动力学的思考，笔者以为现实的模拟构造现象研究和林林种种地球动力学学说，是因缺少相应基础的一种无奈的选择。这种选择虽对地球演化研究可能有一定的作用，但对地球演化的根本问题，笔者以为作用有限，有空耗人力之不恰。下面就陈述笔者的观点，叙述过程可能有自己家孩子好之显露，因此不当处请老师们批评指导，在此首先表示感谢！

2、理由陈述

随着各种构造不断地被科学家们识别发现，相应配套的各种地球动力学说和模拟也如春笋，是在现行力学理论体系下，依据自身所能涉控的物理知识得出的。每一个成果都是新的知识结晶，都是值得学习和称道的。看过能收集到的资料，发现以下几个问题牛顿力学体系下，没有一个在数理上涉及或涉极少。

2.1、所有大的星体全部为球的理论没有解决

看过能收集到的众多地球动力学说，阅读过能收集到的地球构造现象模拟的研究方法，以及能收集到的专门研究地球动力学问题的专著，所有星球为何为球是默认的，至于是什么动力导致为球，可能我的知识所限，但根据我对“地球系统力学”的思考，我认为对搞地学人来说是一笔天大的糊涂账。对其它科学而言并没有太大影响或没有影响，而对地球科学研究而言，尤其是固体地球认识而言则是灾难性的，已经到了不可不再直面的和再回避的问题。

这笔糊涂账又包含以下问题：1、太空中单一密度可塑物质为何自动为球？这一问题的提出源于看到太空舱中连续而成各种状态的流体，在无外力的情况下自动收缩为所有质点稳定平衡的、相邻质点间存在相互作用力的球。2、太空中可塑物质自动为球后，具有什么性质及球内质点受力关系？其中还将涉及球内引力强度、压力、引力位计算表达式及这些表达式与时下表述的重力加速度、静止流体压力、重力势能计算的对应关系等。3、位于太空中可塑物质的球内存在的异密度物质具有怎样的状态或受力？其中涉及了物质迁移的原理及迁移力的大小及浮力的本质问题及多密度物质的球为什么存在球层，且由内而外密度依次变小？

上述问题笔者以万有引力为理论基础已逐条解决，由此而回答所有大的星体为球的所有理论问题。物质迁移的力（上升力定理、下降力定理、浮力定理/墨子定理 ）大小，球内部压力与引力位、平衡定理等等，均可根据万有引力求出具体计算公式。目前中学物理学的浮力、流体静压力、势能公式均是上述提到的公式的一种极限表达，现行教材（中学物理、大学普通物理）从没向受教者传达他们的底层逻辑是万有引力。目前教材里的重力加速度值是地球表面引力强度和单位质量自转离心力大小合矢量的模，而在赤道上单位质量自转离心力大小约为为赤道引力强度的二百九十二分之一，其它部位则更小。由于这一值较小，所以在我的文章中并没有刻意提出。

由于之前的我们对以上的知识是碎片化的，以碎片化的知识去认识地球的各种地质现象，可想而知是一个怎样的状态，不断地出现各种不断迭代模拟，出现众多地球动力学也就难免了。

2.2、球自转与外部引力对球的影响

地球为椭球体，教科书告诉是受自转引起的，传统的数理解决办法是求解球諧方程。而笔者计算球内任一点引力强度和该点单位质量离心力强度的合强度为椭球方程，从而从另外的理论上知道地球是椭球态。月球是围绕地球运动的卫星，两天体相距三十八万公里，月球在地球处的引力线可以看成是平行线，月球在地球内任一点的引力强度叠加到前述的椭球方程上，仍为椭球方程。由于地球上水的粘度低，月球对地球表面流体定向作用造就了潮汐现象；同样的定向作用，也可造成固体潮。无论是潮汐还是固体潮，通过一定的介质记录下来，就是有韵律的地质构造。同样对于其它地外天体，也有以上类似的结论，故不再叙述。

2.3、物质的粘度

假设地球上所有物质粘度与空气相同，根据笔者归纳的球内性质Ⅱ，地球由外而内依次是：气圈球层、水圈球层、沉积物圈球层、硅铝物圈球层、硅镁物圈球层等等，这时的地球构造只有圈层而无它。然而各种矿物在一定环境（温度、压力等）下存在不同的粘度，所以就有了我们见到的林林种种构造形态。所以粘度是一种记忆参数：能量记忆、形态记忆等。这一记忆参数既造成海陆的分野，也记忆了构造种种。

3、结语

上面陈述了以往基础物理中并没有系统论及的东西，这些东西不清晰，就造成了：以现有的物理知识形成各种动力学说纷纷问世，比如：应力积累说、地压梯度说、重力说、自传说、层流说和各种模拟等等。应用着发现的事实，陈述一种可陈述的时下物理理论语境下，所阐述的力学应用场景，夸大性的强解不应解释的构造问题，有隔皮猜瓜之味。以至于对于地球动力学的解决有一种观点认为还需积累资料；另一种观点是外国学者向中国学者的发问：何为地球动力学？这两观点在我看来都是碎片化物理理论惹的祸，但我陈述的以上观点又确得益于众多的地球动力学说。在文章的最后对地球动力学（含模拟）研究做如下预测：不对星球的形成做出系统的理论研究，仍以现行教材思考地球动力学（模拟）问题，不可能比已有的成果好到哪去，原地打磨的可能性最大。不妨回看参看中国航天天宫课堂，通过水中放置乒乓球，由于没有像在地面出现乒乓球的上浮，于是就错误的断言浮力不存在。之所以是一个错误结论，因为太空中所有物质将建立新的独立的力学新系统，就像地球与月球等存在各自的力学体系。为了我们的地球科学能更先进，希望能对此感兴趣老师，尤其是搞地学的老师我提出的问题，能提出其它的系统性力学解释或其它，不然笔者窃以为空耗精力，回头一看仍在原地！然后苦笑摇头，说一句“什么是地球动力学？”。

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