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ZT: Xun Zheng - 围着转的科学
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天文学远比我们想像得到的要复杂，除非是针对专业人员与尖端科技，在科学普及中我们都应用简单的模型去理解天文现象，这既是实际需要，也是科学认知的一般模式，由简入繁，向来是科学理论探索的不二法门。但以简单模型来代表科学知识的全部或者正确性，恐怕只有自封的科学大师有此兴趣与爱好，在简单模型尚没有能力消化的情况下，抓着芝麻——通常是科学家早已了然于胸的芝麻——便开始大叫有了质疑主流科学家与科学的西瓜，是标准的妄人心态。
诚然天文学不是寻正的专业，在中学学的是理科，地球天文知识学得并不牢靠，中国的老师又不善于讲为什么，地理课程也无非就是一个概括性的了解，在讨论相应知识与问题时，难免有想当然，比如Mirror抓了月亮的对日轨道只凸不凹说事儿，出于对他东拉西扯的胡说的反感，我在最初就想当然地以为他的说法有误，因为他在此基础上立了一个月亮不绕地球转的大谬论。
科学是具体的，很容易说清楚，但科学精神就有些抽象。Mirror及其拥趸就是极端缺乏科学精神的例子，他们谈论科学，其目的不是为了说明科学的具体问题，正如他们时常要在非专业刊物或者场合中讨论“最新发现”一样，他们的目的是为了挣眼球的，他们讨论科学具体问题，几乎无时不涉及科学哲学或者其它抽象问题，比如抓一个自以为是的芝麻，就开始质疑科学的可靠性与科普的必要性之类，层出不穷，令人生厌。
对科学妄人来说，不发生错误，起码不承认错误，是基本功，大师岂能有错？对于坚持科学的人来说，自己有错误是一种极大的可能，而服从科学的事实认定与推理原则，才是基本的行为准则，这就是我为什么迅速地查阅相关文献，要把相关问题搞清楚。科学精神就不是指你已经掌握了多少正确的科学知识，而是你探究正确的科学知识的强愿与探究过程中遵循科学认知的基本思路与方法，而谦逊地承认自己可能有误，并愿意与敢于随时正视自己的错误，就是这种精神之基本组成部分。
科学妄人的一大特点是针对科学进行文傻式的理解与推导，所谓文傻，就是望文生义的类型，这在中国传统文化中多如牛毛，比如老庄之学，比如中医，概念解释概念，没有一个人知道自己在谈什么，什么真人，什么致人，什么仙人，朦朦胧胧，你不知道这几个玩意儿真有什么区别，但在忽悠者口中，区别大着呢，但是，他们永远没有解说得清楚的能力，所以，他们张口闭口讲悟性，他们没有能力把胡吹乱侃的概念解释清楚，或者说他们用不存在的语言概念，来讲述不存在的现象，你去质疑，他们倒打一耙，说你没有悟性！Mirror把科学概念拿来胡扯，还厚着脸讲悟性，这是我极端讨厌他及其没脑族拥趸的原因。
Mirror的月亮不围着地球转、1+1=4、煮饭不要温度以及大量本人没有时间去翻阅与批驳的谬论，都是典型的望文生义式的文傻风格与错误，他既没有兴趣按科学原则去定义问题，也没有按科学程序去解释或者解决问题，具体的科学概念，他可以整成流动的浆糊，在似是而非当中，他跃升为连主流科学家甚至科学都不放在眼里的民科大师。那些习惯于文傻思维的人，对科学一知半解，在日常思维与辩论中就不习惯于严格对概念进行定义与按严格的逻辑关系来操作，然后按照Mirror之类妄人提供的思路进行思考，即使被人点明了Mirror的谬误所在，都几乎难以明白什么是科学，什么是垃圾，他们的粗大神经已经为似是而非的概念操作俘虏了，面对科学不需要逻辑的说法都可以大点其头，得到“宝贵”的人生感悟。崇拜垃圾，就是丧失认知能力的第一步。
面对Mirror独创的月亮不围着地球转的高论，其实还是有简单模型来说明一个三体系统中月亮围不围着地球转的，这里的科普就讲这个条件。
在这个简单的模型中，我们首先就假设只有太阳地球，地球围着太阳转，我们假设其轨道是圆形的。现在我们加入第三个星体——月亮，月亮首先也要围着太阳转，不转的话，会被太阳的引力拉进去“吃”了，或者靠近地球，被地球的引力拉进来变成地球一部分了。事实上，星体转动不衡定，其结果就会是被其它的星体的引力牵引，最终融合，矮行星就缺乏足够的质量与引力，把其轨道上的小星体吸收，成为名言正顺的行星。
在上述三体世界中，用经典力学计算加入的星体跟不跟地球转并不容易，不过，二百多年前，数学家拉格朗日就初步解决了这个问题，他在两球体系中找到5个平衡点，这5个平衡点，可以保证加入的第三体始终保持与现有二体的位置关系，5个拉格朗日点在维基有详细描述，除了简单地描述就不进一步论证了。
对于所有的拉格朗日点来说，也就是来自太阳的引力与来自地球的引力矢量之中，能够提供恰当的向心力，使其按地球周期围着太阳转，这样，这些点上的星体，就相对于太阳与地球的关系处于衡定位置。对于L3-5，其处于接近或者等同于地球轨道，如果有所偏离，那么它们会在地球的引力作用下，逐渐向地球靠近，最终隔合为一体，而在地球周围，如果在L1与L2位置上，则伴着地球以固定的位置同时围着太阳转，如果更靠近太阳，则需要转得更快以抵消来自太阳的引力，如果靠近地球，则需要围着地球转，不然，就得与地球融合为一。
如果太阳与地球的半径为R，太阳质量为M，第三星体与地球的距离为r，地球质量为m，L1与L2点与地球的距离：
由于地球质量远小于太阳的质量，所以也可以表示为：
对于次级星体的椭圆形的轨道，也可以把离心率（e）加进来，表示为：
在天文学上，上述半径就是一个星体是否围着次级星体转的分界线，如果超出这个半径，则星体将屈从于主要星体转而不会围着次级星体转，而在这个范围内，则需要绕着次级星体转。对于地球来说，太阳是地球质量的33 2959倍，r为R的1%，R=1.496E+8公里，则上述半径为1497万公里，这个地球的环绕空间，在天文学上有专有名词，叫赫尔空间（Hill Sphere），也叫罗克空间（Roche Sphere），纪念两位为此做出贡献的天文学家。
事实上上述简单假设条件下计算出的赫尔空间不仅仅跟稳定绕行次级星体的空间有差距，而且差距甚大，实际上的一个次级星体的稳定卫星绕行空间半径，由于其它天体运动的影响因素作用，还不到上述计算所得的赫尔空间的一半甚至三分之一。
月亮对地球的轨道半径只有38.4万公里，只有赫尔空间半径的四分之一，不但月亮过去围着地球转，现在在围着地球转，将来还会围着地球转，当然，现代天文学就远不局限在初提日心说那个年代的知识了，永远二字就用不上的，地球与太阳都是有寿命的，那以后月亮咋转，就超乎我们的想像了。
月亮本身也有一个赫尔空间，半径大约是6 1500公里，是它自身半径的35倍，大约是月亮绕地球半径的1/7，也就是说，还可以给月亮本身发射卫星，用于监测月亮天文。而人造卫星本身质量太小，其赫尔空间在它们内部，所以它们不可能有近一步的稳定环绕轨道。
上述拉格朗日点由于与太阳地球位置关系稳定，多次被NASA、ESA及其它国家天文机构用于特定目的进行天文观测。
月亮是否绕着地球转，如何转，应当不难懂，也不应当成为卖弄学识的资本，不过，真要精确地掌握月球轨道及相关理论，即使在历史上倒推300年，也不是民科妄人所具有的水平。我的这一系列介绍，只能是为普通天文爱好者提供一些粗浅的理解，激发大家热爱科学的兴趣，不想成为天文学家及相关领域专家，进一步地追求细节，也似乎不是很有必要。
21 Responses to “围着转的科学”
http://www.de-sci.org/blogs/xnzhng/archives/15348
https://blog.sciencenet.cn/blog-362400-282777.html
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妙，说得透彻，至少又把大师的“第一宇宙速度”和“第二宇宙速度”，“引力大小决定围绕谁转”的忽悠给打破了。
Jan 21, 2009 at 9:56 am单从普及天文知识来说，您这篇文章的确不错，准确、信息量大，比您以前所有关于“太阳、月亮、地球”的文章的总和都要好。
另外一点值得提到的是您对您的粗心有了一个交待，承认没有太清楚地看mirror的文章，搞错了。（我的猜想是mirror对您的打鼾发声提出了笼统的负面评价，您想了解一下mirror是谁，带着情绪第一次看了mirror的文章，也没看清楚就发火了。瞎猜，别介意哈！）。
您在这篇文章中又提到了mirror的“无脑拥趸”，我就不明白了，就事论事那么难吗？您说说看谁是mirror的拥趸。如果您不是威胁要封了mirror和立委，要禁言，要删贴，会有这么多的眼球关注这件事吗？您就不用为读者担心啦（阴暗点儿猜测就是“也别总是抱着争取读者的心态写文章”），把事情说明白就可以了。
Jan 21, 2009 at 10:16 am这次终于说得更清楚了，看这个民科大师如何说! 对他来说或许你的“悟性”还不够高！呵呵
Jan 21, 2009 at 10:18 am对，我一向认为只要说得清楚明白，读者都会选择你；至于忽悠大师，忽悠理论，这个世界从来都是有的。要相信绝大多数读者有比较独立的理性思维的，否则的话，一切都是白费劲。
Jan 21, 2009 at 10:29 am>>> 诚然天文学不是寻正的专业，在中学学的是理科，地球天文知识学得并不牢靠，中国的老师又不善于讲为什么，地理课程也无非就是一个概括性的了解，在讨论相应知识与问题时，难免有想当然，比如Mirror抓了月亮的对日轨道只凸不凹说事儿，出于对他东拉西扯的胡说的反感，我在最初就想当然地以为他的说法有误，因为他在此基础上立了一个月亮不绕地球转的大谬论。
前面是在推卸责任。镜子的专业也不是天文学，月球轨道不内凹这个事情也不需要天文学专业的知识 ，高中物理足亦。你前一自然段还大发议论从简到繁是科学的不二法门blah blah，真正有人从简到繁地解决实际问题的时候（从受力分析解决月球轨道凹凸性），你却根本看不懂。后几自然段你还有脸皮讲悟性，哈哈，哈哈。
而且，你这整篇文章，跟月球轨道凹凸性带来的月球“伴”还是“绕”地球的问题，一点关系都没有。你google“月球”“地球”“太阳”“受合力”这些关键字而找出来了所谓的拉格郎日点，是地球观测系下的不转。而镜子根本从来就没否定过月球在地球观测系中的“转”，你这才是战风车。
我一再说了，镜子第一帖里，只有月球轨道的凹凸性是真实的问题，其他都是观点，无须争论。实际上，他提出的“伴”还是“绕”的问题，更多是一个“伦理”问题。这种问题有什么好争的。
看在你一个多月还没理解的这种“悟性”上，我给你把镜子第一帖的意思帮你点提出来：如果在外太空某处发现某恒星外部有个双星系统运行在其行星轨道，而单独看这双星系统里任一星体的绕恒星轨道，都无内凹。我们是定义这双星系统为“主星”和“伴星”，还是“行星”和“卫星”？
我再说一遍，这更多是个伦理问题。只是在这个伦理问题的讨论当中，很多人暴露出了其他问题。
Jan 21, 2009 at 11:34 am疯和尚
>>> “引力大小决定围绕谁转”的忽悠给打破了
第一，镜子原话的意思是“合力的方向决定轨道的凹凸性”而不是“引力大小决定围绕谁转”；第二，你确定这个已经被打破了？
Jan 21, 2009 at 11:39 amTo 路人
他说的拥趸，应该是我吧？哈哈。有脑无脑，旁观者清。
Jan 21, 2009 at 11:44 am感觉好像mirror在说拓扑，寻正在说几何。
Jan 21, 2009 at 11:57 am哈哈，更形象地比喻：mirror在谈拓扑，寻正恶补几何。
Jan 21, 2009 at 12:03 pmQbit：
由于镜子语言的模糊，以及他以轨道形状来诱导别人怀疑月球是否绕地运行，所以我觉得我的理解没有错误。
其实，这仅仅是一个参照系不同的问题。我没细看镜子系列的时候，觉得他挺有趣，看多了，往往发现他是在利用语言的歧义，或者思维的盲点进行误导，就觉得有点乏味了。我是个懒人，我还是希望给我传播知识的人是个可靠的人，便于快速地接受某些知识作为思考的依据而不是再去从头细究这些知识的所有细节——–生命有限，知识无穷，在我的专业知识范围内我可以怀疑，在我所知范围之外的我还是要依靠前人的知识积累而成的权威定论而不是怀疑。
Jan 21, 2009 at 12:30 pmQBit -> 量子比特？现役专业人士？:)（仿mirror风格）
Jan 21, 2009 at 12:31 pm借博主宝地，在下也问个问题（以前问过，没人理睬）：设定现在月亮绕地球转为“正转”，问其它条件不变，月亮能“反转”吗？自认可作为高中物理考试选择题。
【顺转就是逆时针转，在太阳系的大部分星体都是逆时针转，地球与月亮都是逆时针顺转，或者你说的“正转”，但也有“反转”或逆转的，即顺时针转的。在三体体系中，如果卫星是逆转的，还更容易达到稳定状态，也就是稳定空间更大，这一点我忘了写了。在简单模型中，顺转与反转处理起来是一样的，其稳定空间增大是由其它因素引起的。寻正】
Jan 21, 2009 at 12:35 pm疯和尚
>>> 轨道形状来诱导别人怀疑月球是否绕地运行
除去“地球”、“月球”、“太阳”等词语带来的干扰，你就没想过在外太空如果遇到这样两个轨道都不内凹的双星系统，是否能够定义其中一个是另一个的“卫星”，还是只能说是另一个的“伴星”？这种标准是否可以应用到月球和地球的关系上？
这是算误导？还是诱导？还是指导？还是引导？
Jan 21, 2009 at 12:56 pm二位辛苦了。受镜某的“连累”挨骂，很有些过意不去。
有种疾病叫“癔症”，没有外界的刺激的时候也可以在大脑力出现“伪信号”，或者是相反，有真信号也不能得到常规的响应。人人都有患上这种病的可能性。冯氏电影很多时候就是描写这样的情结，比如《大腕》，比如这个《非成勿扰》，都是如此，是寓意。
“围着转”的问题也是个寓意。是来自若干年前上海教授江晓原的研究生考题的启发。那是一篇论地心说是否科学的题目。这类论说题没有一个定论，不过是要考考学生的思路。按说江教授算是思路宽的人物了。但是在看待磁悬浮上，还是看走了眼。走眼的原因是过分相信了技术、“高科技”。葛优的“分歧处理终端”是忽悠好理解。磁悬浮高速列车也是“忽悠”就不那么好理解了。
“围着转”不过是个引子，是属于就“事”论“是”。“事”是轨道，“是”就是换个立场、换个观点看看月球轨道。事-实，事-是，说起来挺绕嘴的，但是能体验这样一个实例的基于并不多。这个题目比争吵什么“民主自由”要有些有意的结果。因为对象毕竟简单，也说得清，解释得清。
主妇给送奶工的条子的故事很有趣。镜某有机会要讲给孩子们听听。
Jan 21, 2009 at 1:10 pm>>> 我是个懒人，我还是希望给我传播知识的人是个可靠的人，便于快速地接受某些知识作为思考的依据而不是再去从头细究这些知识的所有细节——–生命有限，知识无穷，在我的专业知识范围内我可以怀疑，在我所知范围之外的我还是要依靠前人的知识积累而成的权威定论而不是怀疑。
我的观点是：知识没有专业和不专业的区分，只有自己掌握或者没掌握的区分。立足于自己已掌握的知识，高中学的也好，大学学的也好，小学学的也好，论坛上学的也好，对任何人的任何论断，不管是来自镜子还是寻正，德赛还是xys，做出自己的判断。当某个论断与我已掌握的知识发生冲突时，就要怀疑。
这种怀疑有几种可能的结果，一是可以根据已掌握的知识判断其为错误；二是发现已掌握知识里的错误；三是发现需要学习更多的东西才能做出正确的判断。
如果怀疑带来的后果是过于轻易地进入第一个范畴，是固步自封；轻易进入第二个范畴，往往是知识没有真正掌握的症状；进入第三个范畴不是什么坏事，正是子曰的：“不知为不知”，也是继续学习和前进的动力。
不要寄希望于“快速地接受某些知识作为思考的依据”，能作为自己思考依据的知识，最好是自己真正掌握的知识，或者，至少是经过理解和消化后的知识，这样你所掌握的能判断对错的基础才会越来越稳健，而不是经常需要进入第二个范畴，去修改以前的基础；而且，这样才能保证你做出的判断具有更大的合理性。
即使是“权威定论”，也要自己消化。消化后，你自己就是权威定论；不消化，别人祭起“权威定论”的大旗，你就难免盲从，特别是当这“权威定论”批上科学的外衣的时候。
Jan 21, 2009 at 1:29 pm应路人：{设定现在月亮绕地球转为“正转”}一段，推测是说自转和公转的事儿。寻正临阵磨枪，有些不知所云。
Jan 21, 2009 at 3:37 pm应Qbit：这段’爱科学“的表白十分精彩。女神会惠顾您。至于其他’爱科学“，恐怕女神顾不过来那么多了。
Jan 21, 2009 at 3:41 pmQbit:
Jan 21, 2009 at 4:01 pm你依然在用自己的知识来给镜子的“简约”化后的言论填空，郢书燕说而已。
Qbit：
Jan 21, 2009 at 7:51 pm你现在的知识基础足够丰厚扎实，但别忘了一点，倘若你所有的知识开端，都是一群连话都不肯说清楚，连定义都不明确地人在跟你忽悠，你还能学到啥？？我可以私下欣赏镜子的胡搞乱搞（不过确实被寻正逼得读了太多，恶心着了，不想再看了），但也确实支持寻正的观点：在一个以倡导科学精神，宣传主流科学知识为宗旨的网站上对这类忽悠听之任之会有问题。同样是喊好，也许你是在一堆忽悠中看到了隐含的或者你自己被诱发出来的正确结论，那肯定也会有人被忽悠到你看到的理解到的全没看到，你忽略了的对已有科学结论的歪曲和怀疑反而被接受？？
>>> 倘若你所有的知识开端，都是一群连话都不肯说清楚，连定义都不明确地人在跟你忽悠，你还能学到啥？
第一，知识的开端在小学、初中、高中，不可能在德赛网；第二，真心想学习的人，根本不需要在镜子这一棵树上吊死。他帖子里有大量的知识点，随便找一个，你都可以google出相关的定义也好、文章也好，以供学习。其实，寻正等人也正是这样在做。怎么可能学不到东西呢？
>>> 在一个以倡导科学精神，宣传主流科学知识为宗旨的网站上对这类忽悠听之任之会有问题。
什么是科学精神？实事求是就是科学精神。
你认为镜子是在忽悠，我认为他不是，他言之有物。那么，让我们回到他的第一帖，引起争议的一帖。他那一帖里，关于月球轨道凹凸性的那些文字，我就不说了，连寻正都不得不承认那些东西不是忽悠。我们来看看其他的、你一直说的“忽悠”和“歪曲”。
镜子说：地心说里至少对太阳和月亮轨道的处理是平等的，而在大人们“灌输”的日心说里，只说了太阳和地球的关系，把月亮的事情给扔在一边了。或者说，依然是主张“月亮围着地球转”。
镜子又说：人们一方面“鄙视”双重标准，一方面又不自觉地使用着双重标准。对太阳和月亮的说法就是一个例子。用地心说原本是“调和”的东西，被换成日心说时就是“分裂”的了。这个分裂来自那种“情绪”──宣传“科学”的心情。当老百姓被太阳和地球的关系搞昏了头的时候，自然也就忘了月亮的事情了。以为宣扬日心说是科学的人们，忙于“普及”这个哥白尼的革命成果，结果就是带给人们这种思维上的“精神分裂症”。
从这两段话可以看出，他提到的“调和与分裂”、“双重标准”，所指的事情是很清晰的：“调和”，指的是“地心说”里坚持以地球的神圣地位为标准，等同地对待月球和太阳的轨道问题；“分裂”，指的是“日心说”里把太阳从地球的神圣光环中解救出来了，却没有解救月亮。“双重标准”，也指的是这个意思。
再加上他前面谈论的月球绕日轨道的凹凸性，并由此提出的月球“伴”着地球绕太阳转。我认为他想表达的消除“双重标准”的解决方案，就是重新省视“月球”和“地球”这个双星系统，看看“卫星”这个地位给月球，是否给得恰当，需不需要平反。
如果你坚持认为他是在忽悠和歪曲，那请你告诉我，你认为他说的“调和”是在忽悠什么？他说的“分裂”是在歪曲什么东西？“双重标准”又忽悠的是什么？他讲月球轨道凹凸性又是如何在歪曲？
>>> 那肯定也会有人被忽悠到你看到的理解到的全没看到，你忽略了的对已有科学结论的歪曲和怀疑反而被接受？
给我一个例子，不多，只要一个：有谁看了这个文章，被忽悠得认为“月球不绕地球转”了？如果在德赛网上，红叶这样的人都没有被“忽悠”，那你大可不必为此担心。
Jan 22, 2009 at 2:26 am7QBit Says:
To 路人
他说的拥趸，应该是我吧？哈哈。有脑无脑，旁观者清。
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无脑怎么可能写那么多废话。
Jan 22, 2009 at 5:52 pm应该是无科学头脑。