（一）"上帝第一推動力"的提出。牛頓是人類最偉大的科學家之一，他在物理學、數學和天文學方面的貢獻都是劃時代的。牛頓發現了物體運動的三大定律，創立了微積分，特別是發現了萬有引力定律，達到了事業的巔峰。但在解釋太陽系的形成以及行星為什麼繞太陽旋轉的問題上，牛頓遇到了不可逾越的瓶頸。根據萬有引力定律：兩個物體之間的引力作用在它們的連線上，引力的大小與兩個物體品質的乘積成正比、與它們之間的距離成反比。為了解決太陽系的旋轉問題，牛頓提出"切線力"的假設，認為兩物體在萬有引力作用下，必然存在一個垂直於引力方向的力。牛頓認為，如果沒有"上帝第一推動力"（也叫上帝之手），太陽系中的所有行星是無法產生一個和太陽引力方向不一致的初始運動速度的，這樣太陽系中的所有行星，都應當在太陽引力作用下落向太陽最終被太陽吞噬而不會形成繞太陽運動的穩定的行星系統。

在宇宙中,像太陽系這樣的星系不是個別存在的而是普遍存在的，這說明"上帝第一推動力"在宇宙中也是普遍存在的。我們知道，僅銀河系中的恆星數量就數以億計，既便不是每個恆星都有行星銀河系中類似太陽系的恆星數量也不在少數，而目前人類已知的宇宙中類似銀河系的星系數量也是數以億計，如果每個類太陽系的形成和每個星系的形成之初都要靠上帝用手去推動，那麼上帝豈不是要忙死嗎？他一個人能忙的過來嗎？

牛頓認為：正是由於"上帝第一推動力"的存在，太陽系中的行星才能得到和太陽引力方向不一致的一個初始運動速度，行星有了這個和太陽引力方向不一致的初始運動速度，它們才可以在和太陽保持一定距離的軌道上繞太陽運動，從而逃過了在太陽引力作用下落入太陽被吞噬的後果。歸根結底，"上帝第一推動力"是為了對付萬有引力而產生的，如果沒有上帝之手這個"上帝第一推動力"，宇宙在萬有引力的作用下，就會收縮成一個緻密的球體。牛頓因為始終找不到"上帝第一推動力"（上帝之手）的來源，遂在晚年轉向神學的研究，提出了上帝是宇宙"第一推動力"的來源，認為在宇宙形成之初是上帝將宇宙推了一把,實在很可惜。時至今日，這一關係到宇宙各大星系成因的"上帝第一推動力"仍然困繞著整個科學界，沒有一個合理的讓人信服的主流解釋。

我們認為，在星系（包括太陽系）形成之初包括形成之後，作用在切向方向的力是始終存在的，也就是第一推動力是始終存在的，但這個推動力卻不是"上帝之手"作用於物體上的而是萬有引力作用於物體之上的，上帝是不存在的而萬有引力是存在的。有人立即指出：萬有引力是作用於兩個物體之間的連線上，所以不可能提供行星繞太陽運動的切向速度，認為萬有引力作用於切向方向上是民科的看法。他們的潛意識裡是這樣想的：國外那麼多科學家都沒有發現萬有引力能夠提供行星繞太陽運動的切向速度，現在有人提出來要麼是為了譁眾取寵提出的錯誤觀點，要麼是民科的觀點。對此我們不作評論，事實上解釋這個問題正是物理最前沿的研究方向，正確認識這個問題，必將推動物理學揭開嶄新的一頁。當然了由於這個問題的研究進入了物理研究的深水區，受傳統物理學觀念的影響我們對這個問題的理解也將更加不容易，我們儘量用通俗易懂的語言來闡述，請讀者量力而行，噴子止步。

（二）引力場不是保守力場。當代物理學中有一個保守力場的概念，認為保守力場對物體所做的功與物體運動路徑、運動狀態無關，只與物體在場中的起點和終點的位置有關。當代物理學認為引力場就是保守力場，在地球表面引力場對物體所做的功W＝mgh,m是物體的品質，g為物體在地球表面的重力加速度，h是物體在重力（引力）作用下移動的距離。在不考慮地球表面引力變化的情況下，不管物體的運動狀態如何，只要物體從10米高的地方下落到地表，則地球引力一定對它做了功；物體從100米高的地方下落到地表，地球引力一定對它做了前者10倍的功。舉個例項來說就是不考慮空氣阻力的情況下，從越高處落下的石頭打在腦袋上越疼，當然前提是你的腦袋足夠硬不會被石頭砸爛。保守力場認為，不論物體的運動狀態如何、也不管物體的運動路徑是怎樣的，只要物體在引力作用下移動（下落）一段距離，引力就一定會對物體做功。伽利略從斜塔上拋下的兩個不同品質的鐵球同時著地就說明了物體在引力場中獲得的加速度是與其品質無關的。通常情況下在地球表面重力加速度為9.8米每秒，物體在下落過程中每秒鐘下落速度會增大9.8米，對於巨集觀世界中物體來說，我們很容易在實驗中驗證這一點，這是我們的生活常識，我們對此也深信不疑。那麼常識就是準確的嗎？

如果把引力加速作用推向極限，物體在引力場中速度會不會無限增加（引力場能不能把物體加速到光速以上）？這個問題不太好直接回答，換一個角度來提問，當遠處星系發出的光以光速向著地球引力場運動，光子下落10米或者100米時其運動速度會不會增加？引力場會不會對光子做功？如果認為引力場會對光子做功，則光子的速度將越來越大甚至超過光速；如果認為不會，則光子的速度就不會超過光速，那麼又是什麼原因使引力場不能夠加速光子或者說對光子的加速作用失效了呢？

先來看一個簡單的例子，炮彈的發射是靠火藥燃燒氣體膨脹推動炮彈做功實現的，一般情況下增加炮管的長度就能夠增加炮彈的初速度，但是當我們無限增加炮管的長度時並不能無限增加炮彈的初速度。稍微有點物理學常識的人都很容易理解：炮彈的發射速度不會超過火藥燃燒膨脹的速度（因為超過這個速度膨脹的氣體就不會對炮彈做功了），而這個速度一般為每秒4、5千米甚至是8、9千米，所以靠化學能加速的炮彈有極限速度，而要超越這個極限速度就需要改變炮彈的加速方式（比如電磁彈射）。引力場的加速作用與炮彈的加速作用類似，物體在引力場中的加速作用有極限值，隨著物體的運動速度越來越接近光速引力場對物體的加速作用將越來越弱，當物體的運動速度達到光速時引力場將不再對物體加速。如果認為引力場對物質的加速作用沒有極限，則從遠處星系發出的光在到達地球表面的過程中會被地球引力不斷加速，因為引力場是保守力場，所以光子只要從遠處運動到地球表面其速度就會不斷增加，照此推理在真空中以光速運動的光子到達地表時其運動速度就會超過光速，並且光子速度的增加沒有極限值，隨著光子離地球表面越來越近其速度也將越來越大，顯然這是不可能的。也正因為引力場不能把光子加速到光速以上，所以引力場就不是保守力場（引力場不是萬能的無限場）。為了更好地理解引力場不是保守力場，我們引入"加速效率"這個概念，"加速效率"反映了物體在引力場中運動了相同的距離時引力作用對物質加速作用的效率，如在地球表面物體每下落一秒速度增加9.8米，但隨著物體初始速度提高，物體每秒速度增加值越來越少，反應出加速效率越來越低；當物體速度達到光速（比如光子在引力作用下運動）後則物體繼續下落時速度不會增加，此時引力的"加速效率"為零，也就是說引力將不會繼續對物體做功當然也就不能夠繼續加速物體了。

當代物理學認為靜電場也是保守力場，認為：靜電場對電荷所做的功等於電壓和電量的乘積，若電荷的初速度為零，那麼對於任意一個給定的帶電粒子，其品質m一定，電量q也確定，則該粒子在電場中的最終速度只與加速電壓有關，加速電壓越大則粒子獲得的最終速度也越大。當我們用較小的電壓測試時發現關係式是足夠準確的，但當我們無限提高加速電壓時卻發現無論如何也不能把帶電粒子加速到光束以上。為了解釋這種現象，愛因斯坦提出了狹義相對論指出不可能把帶電粒子加速到光速以上並廣泛為人們所接受。在《從質速關係揭開狹義相對論的缺陷》一文中我們指出：隨著帶電粒子運動速度的增大其對外顯示的等效帶電量減小，並且提出了帶電粒子對外顯示的等效電量和粒子運動速度的"荷速關係"公式

實際上"荷速關係"反映的就是微觀帶電粒子的運動速度越大靜電場對其"加速效率"就越低，當微觀帶電粒子的運動速度達到光速時靜電場就不再加速帶電粒子了，此時帶電粒子對電場顯示的電量就好像為零一樣，不再受到靜電力的作用，因而靜電場也將不再加速帶電粒子了。

（3） 引力場是有限場。既然我們否定了引力場是保守力場，那麼引力場應該叫什麼場呢？它有什麼樣的特性呢？綜合各方面的考慮，我們認為把引力場稱為有限場比較符合實際。

前面我們已經認識到：引力場作為有限場最突出的一個特性就是：引力加速作用是有限的：引力場對處在場中物質的加速作用是有限（有極限值）的，也就是說如果物體從足夠遠的地方到達引力體表面，最終物體在引力場的加速作用下能夠達到的最大速度應該是有限大而不會是無限大，通常我們認為這個有限大的速度是以光速為極限而不會超過光速。

引力場作為有限場的另一個突出特性就是：引力作用存在最小值：引力作用是不連續的並且存在最小值。我們把引力作用存在著最小值這一現象稱為引力量子化效應。

引力場作為有限場的另一個突出特性就是：任何引力場中引力子密度是有限的。當引力場中一定空間內的物體密度無限增大時，物體受到的引力會逐漸增大到某一常數後就不再增大，也就是說引力場中一定空間中的物質受到的引力有最大值，這個最大值不隨物質品質的增大而增大。也就是說當物體密度超過某一臨界密度後其受到的引力將不再增加，當然這種反常現象和我們的日常生活經驗相悖，很多人據此認為這是民科的觀點。實際上這也是有實驗證據的，比如不同色光在經過單縫後會在單縫引力作用下偏轉併到達螢幕上不同的位置，就相當於伽利略實驗中兩個不同品質的鐵球一先一後著地一樣，充分表明了引力場中引力子密度是有限的。由於這並不是本章討論的重點，這裡略去。

本章我們特別關注引力場作為有限場的一個突出特性就是引力場的"多普勒效應"。我們都知道，聲音在空氣中傳播時會產生多普勒效應--當聲源向著測試者運動時聽到的聲音訊率增大；當聲源遠離測試者運動時聽到的聲音訊率就會變小。同樣引力場也有類似的"多普勒效應"――在引力場中物體順著引力場方向運動時其受到的引力將減小，物體逆著引力場方向運動時其受到的引力將增大。極限情況就是：物體以光速向著引力場中心運動則物體受到的引力作用為零此時物體不會被引力場加速，看起來就好像引力場不存在一樣；反之在引力場中物體遠離引力場運動時其受到的引力將增大。引力場的"多普勒效應"對於維護星系的平衡狀態意義重大甚至可以說是維持星系平衡的決定性因素。

引力場的多普勒效應使不在同一直線上運動著的兩個物體之間的引力並不是作用於它們的連線上，簡單來說就是當兩個物體之間相對靜止時引力作用在它們的連線上，當兩個物體相向運動時引力將不在它們的連線上，並且兩個物體的相對運動速度越大引力偏離它們的連線也越大。拿太陽系來說，由於太陽是時刻運動著的，所以太陽和行星之間的引力就會使行星產生一個切向速度，這也正是牛頓認為的"上帝第一推動力"的來源。

如上圖所示，處於O點的行星圍繞太陽旋轉時，傳統物理理論認為它受到從O點指向圓心C點的引力作用，這個力的方向是指向太陽的，所以也叫向心力。實際上由於太陽本身也在以很高的速度運動，根據引力場的"多普勒效應"，太陽對行星的引力作用實際方向為從O點指向B點的箭頭所示方向，我們把這個力分別在切向方向和指向圓心的方向上分解，可以知道這個力主要有兩個作用：一是增加行星在切向方向上的速度，一是提供行星圍繞太陽旋轉的向心力。由於太陽帶著太陽系在三維空間中運動，太陽自身也在圍繞銀河系運動，所以太陽和行星之間的引力方向是時刻變化的，但都遵守引力場的"多普勒效應"。

欲窮千里目，更上一層樓。