人类对宇宙的认知总是在经历过敬畏和探索之后慢慢内化为常识。曾几何时，当人们还在为地心说和日心说争论不休的时候，丹麦天文学家第谷·布拉赫耗费一生时间，用肉眼观测行星，记录下人类历史上最精确的海量天文观测数据。凭借第谷的观测数据，开普勒用了二十年时间揭开了行星运行之谜--提出了行星运行三大定律。在开普勒第三定律的启发下，牛顿敏锐地觉察到苹果掉落地面的原因与月球绕地球旋转的原因有着内在的关联，并推导出万有引力公式。现今，虽然人类航天器能往返月球、飞向火星及更远的深空，然而，人们对于太阳系中的许多现象仍然存在争议。月球是如何形成的，水星和金星没有卫星、而木星和土星为什么有几十或上百个卫星，彗星椭圆轨道的偏心率为什么那么大？所有这些存有争议的未解之谜，或许在涡旋常数这个特定的物理参数中找到另类解释。

一、宇宙运行类同于旋涡

你是否注意过太阳系八大行星的运行很像一个大旋涡，它们都朝同一方向围绕太阳中心旋转。事实上，太阳系内所有小天体的运行都是同一个模式，在在各自的公转轨道上围绕太阳中心旋转。尤其在火星与木星之间的“天体密集带”，这些“碎石”天体在旋转轨道上的分布并不均匀，但是它们都遵循同一套旋涡运行规则，假如你能从太阳系以外观看，整个太阳系就是一个宇宙大旋涡。

相对于太阳系大旋涡，地球运行只是一个小旋涡。在这个小旋涡中，原本只有一个月球围绕地球公转，随着人类科技的发展，人类制造的卫星和空间站促使这个旋涡的物质分布越来越密集，仅space x发射的卫星就有一万多颗。这些人造卫星与月球同在一个法则之下运行。除了地球旋涡，地球外轨另外五个行星也都有数量不同的卫星，他们也有各自的一个小旋涡。所以，太阳系的运行模式是大旋涡嵌套若干个小旋涡的宇宙星系。

如果我们将目光进一步拓展，太阳系也只是银河系中的一个小旋涡。这个小旋涡位于银河系的猎户座旋臂上，距离银河中心大约 2.6万光年。因此，宇宙就是大旋涡嵌套许多小旋涡形成的物质引力场。每一个旋涡都有自己特定的身份标识，这个身份标识可称为“涡旋常数”。

二、涡旋常数

下表为太阳系八大行星的运行数据，表格右边一栏为笔者定义的涡旋常数（k=v²×r/2）。                                              

由上表计算结论可知，无论行星质量相差多大，所有行星的平均线速度平方与其公转轨道平均半径的乘积均为常数，笔者将此乘积除以2定义为涡旋常数，太阳系的涡旋常数标准值为： κ≈6.635×10¹⁹ m³/s²。（表中的微小差异源于轨道非严格正圆引起的观测误差）。

如果我们将太阳系的涡旋常数计算过程，应用到地球旋涡系统之中，同样可以获得地球系的涡旋常数（如下表计算）。

地球涡旋常数的标准值为：k_地≈ 2.0×10¹⁴ m³/s²，与太阳系旋涡比较，地球的涡旋常数小了5个数量级。

三、涡旋常数标准值计算依据

根据牛顿力学规则，对于绕太阳作圆周运动的行星，万有引力=圆周轨道上离心力：

GM_⊙/r²=v²/r

简化得：    v2×r=GM⊙​                        （1）

上式中，G为万有引力常数，M_⊙为太阳质量，r为平均轨道半径。

根据涡旋常数的定义，

k= v²×r/2= GM_⊙​/2                       （2）

所以，太阳系的涡旋常数（标准值）：k= GM_⊙​/2=6.635×10¹⁹ m³/s²

同理，地球系的涡旋常数（标准值）：k_地=GM_地​/2≈ 2.0×10¹⁴ m³/s²

对于一个巨大质量的星系而言，围绕其周围运行的天体或行星，必须遵循（2）式法则，也就是说， 一个星系旋涡只能有一个涡旋常数值，这就是宇宙的定数。

四、涡旋常数的物理意义

按照动力学理论，行星在其轨道运行的动能=v²×m / 2 ，假如每个轨道上的天体质量相同，（在数学上单位质量天体就是：m=1，），那么,（2）式可作如下表达：

K=（v² m/ 2）×r =（v²/2）× r =(单位质量动能)×r=动能矩。

因此，涡旋常数k的物理意义为：“（单位质量动能)×r” 可以称之为“动能矩”。

尽管当下的物理学教课书中没有“动能矩”一说，而在太阳系旋涡中，这个“动能矩”是一个真实存在的物理量。单位质量动能矩（涡旋常数）不变，就是单位质量动能矩守恒。

比较一下，开普勒第二定律与涡旋常数之间的相互关系：

A.普勒第二定律描述：行星在椭圆轨道上的运行速度，近日点更快，远日点更慢，而单位时间内行星扫过的面积相等，故称之为角动量守恒，或动量矩守恒（角动量守恒在物理学上称之为动量矩守恒）。

B.涡旋常数描述：在太阳系范围内，行星或天体轨道离太阳越近，单位质量动能越大，离太阳越远，单位质量动能越小。无论天体轨道半径远或近，而单位质量动能矩始终不变，即动能矩守恒。

由此，可以得出以下结论：

动量矩守恒描述的是单个行星或天体的运行规律（开普勒第二定律）；

动能矩守恒描述的是整个太阳系的运行规律（涡旋常数）。

五、结束语

     涡旋常数，是宇宙写给每个涡旋系统的身份证号码，也是宇宙演化留存的不灭档案。作为身份标记，它不关心你是谁——是行星还是卫星，是恒星还是黑洞——它只记住你的中心有多重；

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