地球物理论文第1篇

关键词：地球物理；水文；地质工程；勘察方法

中图分类号：P336文献标识码： A

引 言

物探是地球物理勘探的简称，它是根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异，利用地球物理的原理，采用不同的物探仪器和物理方法，对工程区的地球物理场进行测量，以解决地质问题的一种物理勘探方法。 当地下单元含有地下水之后，它的含水量将与电导率、渗透率、地层孔隙度、矿化度等诸多因素相关。 此外放射异常、弹性波阻抗异常、磁异常等均可以运用在水文地质实际工作中去。 在实际中，水文地质工作可以采用很多种类的地球物理勘探方法。 本文将对其中几种主要方法进行介绍，如高密度电阻率法、激发极化法、CSAMT、瞬变电磁法和地面核磁共振法等。

1 高密度电阻率法

岩石电阻率是由多种因素共同决定的。 这些因素包括含水量及水的矿化度、孔隙度、颗粒结构、矿物成分等。 在同一层岩石中有没有含水，会在很大的限度上决定电阻率的数值。 运用电阻率物探方法进行水文地质勘查，其实就是通过测定含水层的电阻率在其空间的分布规律，探查和发现含水岩层的储水条件、空间展布，最终进行水文地质勘查，这种方法是一种间接找水的方法。高密度电法实际上是电剖面法和电测深法相结合的产物。其基本原理与普通电阻率法相同， 通过 A、B 电极向地下供电流，然后在 M、N 极间测量电位差，从而可求得该点（M、N 之间）的视电阻率值。 高密度电阻率法原理如图 1 所示。

图1 高密度电阻率法原理图

由于在观实际测中布置了高密度的观测点，所以高密度电阻率法是阵列思想应用于电阻率法的产物。 高密度电阻率法为地下水资源勘查提供了有效、快捷的工具。 它不但可以运用非含水地层和含水介质之间的电性差异，来直观的获取水循环条件、富水特性和含水层位置等方面的信息；还可以通过建立含盐量与电阻率之间的转换关系，从而实现含盐量的动态原位监测。 除此之外，因为含水介质导电特性和导水性之间非常相似，高密度电阻率法便为水文地质参数的校正、确定提供了一种有效的手段。

2 激发极化法

激发极化法（或激电法）就是以岩、矿石激发极化效应的差异为基础来解决地质问题的一类勘探方法。 当对地下地质体供入一直流脉冲 ΔV1，在供电电流不变的情况下，可观测到如下现象：地面上两个测量电极的地位差 ΔV（t）随时间增加而趋于饱和值。 在供电电流断开之后，会发现电极间电位差将快速的衰减，在衰减带一定的数值后，衰减的速度将开始变慢，经过一点时间后，其可衰减为零。 这种在放电和充电过程中会产生的附加电场现象，被称为激发极化效应。在实际地质应用方面，初期的激电法主要用于勘查硫化金

属矿床，后来发展到诸多领域，如氧化矿床、非金属矿床、工程地质问题等。 近年来，激电法找水效果十分显著，被誉为“找水新法”。 利用激电法确定地层的含水性，这种方法最好与高密度电阻率法相结合，这样就可以提高找水的成功率，降低地球物理解释的多解性。

3 （CSAMT）可控源音频大地电磁法

CSAMT 是在（AMT）音频大地电磁和（MT）大地电磁法的基础上发展起来的一种可控源频率测深方法。 可控源音频大地电磁法运用可控制的人工场源来测量从电偶极源到地下的电磁场分量，两个电极的电源距离在 1~2km，测量是在距离场源5~10km 之外的地方进行 。 CSAMT 方法的工作频率一般从10kHz~0.125Hz，因此，勘探深度一般可从地表到地下几千米 。由于该方法运用巨大的人工信号源，能够压制干扰，所以可以采集到高质量的数据。 CSAMT 方法的基本理论是基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组， 导出电场 Hy、ρs磁场与视电阻率的关系式为:

可控源音频大地电磁法的出现展示出了较好的应用前景，其作为激发极化法和普通电阻率法的补充，可以深层次的解决地质问题。 例如地热勘查和水文工程地质勘查、推覆体或火山岩下找煤、油气构造勘查等方面，都取得了良好的地质效果。 在地下水资源中，可控源音频大地电磁法适合寻找深部的基岩裂隙水。

4 （TEM）瞬变电磁法

TEM 是运用接地线或者不接地线源向地下发送一次场 ，在一次场的间歇期间，测量出电磁场随时间的变化，依据二次场的曲线衰弱特征判断出地下不同深度地质体的规模大小及电性特征等。 因为瞬变电磁法是观测纯二次场，消除了由一次场而产生的装置偶合噪音，其有着受旁侧地质体影响小、与探测地质体有最佳偶合、对低阻反映灵敏、探测深度深、横向分辨率高、体积效应小等优点。TEM 与其他测深方法进行比较，它具有探测深度大、工作效率高的优点。 近年来，该方法得到迅速发展，特别是对探测低阻覆盖层下的良导电地质体取得了显著的地质效果。 由于上述特点，针对水文地质问题，TEM 不仅仅可以确定水文地质构造类型和在冲积层地区估算基岩的埋深和地下水位；还可以在滨海含水层中查明绘制人为和自然发生的海水入侵分布图以及咸淡水界面、监测和圈定地下水污染通道。

5 （SNMR）地面核磁共振法

地面核磁共振（SNMR）是近年发展起来的找水方法也是目前世界上唯一的直接找水的地球物理新方法。 通过运用了不同物质原子核弛豫的性质，从而产生了 SNMR 效应。SNMR 效应利用地面核磁共振找到水仪器，研究并观测在地层中水质子产生的核磁共振信号的变化的规律，进而探测地下水的时空赋存和存在性的特征。

地面核磁共振法找水的原理决定了可以找多少水，尤其是淡水。 在 SNMR 方法的探测范围之内，只要有自由水存在，就可以感应到核磁共振信号响应，反之就没有响应。 另外地面核磁共振方法受到地质因素的影响比较小，这样就可以用来区别电磁测深法的电阻率和间接找水法的电阻率的异常地质。 当前， 地面核磁共振法不足之处在于不能用来探测埋藏深度在150m 以下的地下水，并且易受电磁噪声的干扰。

6 结 语

从发展的角度看，从高密度电阻率法、激发极化法到可控源音频大地电磁法（CSAMT）、瞬变电磁法（TEM），再到地面核磁共振法，地球物理勘探方法总体上在不断进步。 尽管如此，在复杂的地质背景下，没有一种方法是万能的，只有根据不同的地质条件和工作要求，针对性地采取某种方法或几种方法的组合，才能提高成果的解译程度，更加精确地完成地球物理勘探工作。 多种方法的结合使用已经开始普遍用于地下水的勘探研究，也取得好的结果。 随着勘探难度的加大，还有更多的问题需要探索和研究。 相信随着人们认识程度的提高，物探在地下水勘察中的作用会越来越明显， 水资源勘察也将进入一个新阶段。

参考文献：

［1］ 韦卫明. 高密度电法在工程勘察应用中的体会［J］. 煤炭技术，2011（2）.

［2］ 徐顺强，刘文超 ，李清林 ，陈治国 ，王石 ，秦建增 ，何永波. 复杂条件下三维高密度电阻率 CT 在工程勘察中的应用［J］. CT 理论与应用研究，2011（1）.

地球物理论文第2篇

【论文摘要】应用地球物理是矿业类高校的一门重要必修课程。随着煤炭系统对物探技术的需求与日俱增，对应用地球物理课程内容的讲授提出了更高的要求。为了使学生的培养更加适应现代化技术快速发展的需要，本文通过分析目前应用地球物理课程中存在的问题，提出了一些课程教学内容改进的方法和建议，对于矿业类高校的应用地球物理课程内容具有一定的参考价值。 

引言

《应用地球物理》课程是河南理工大学资源环境学院地质科学与工程系和地球信息科学与技术系以及水文与水资源工程系的必修课。该课程是一门以地球为研究对象的应用物理学，它利用物理学的力学、电学、磁学、热学等方面的原理与方法，通过观测和研究地球内部各部分的物理条件、物理性质和物理状态，从时间和空间两方面找出它们之间的联系和规律，从而达到认识地球，借以实现地质勘查和找矿目标，减少地质灾害[1]。

对于河南理工大学等以煤炭资源为主要主导的矿业类高校来说，本科毕业的学生大部分进入到煤炭系统工作，如何合理地设置应用地球物理课程内容对于学生以后所从事工作具有重要的指导意义。

1 应用地球物理课程现状

应用地球物理课程主要讲授内容包括以下三个部分：一是应用地球物理方法的物质基础及地球物理场的基本概念；二是应用地球物理分析的正演方法；三是应用地球物理的各类勘探方法和应用，包括重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地球物理测井和放射性勘探等。其中，第一、二部分是应用地球物理学的基础，第三部分是课程讲授的重点。

由于应用地球物理课程内容庞杂、知识面广、理论公式繁琐、内容抽象，学生在学习过程中普遍反映难度偏大，抓不住重点，难以理解地球物理概念。这已经不适应当前高速发展的矿产资源开发对人才的要求。一个完整、合理的应用地球物理课程，应该同时具有理论性和实践性。既能传授学生相应的学科科学理论体系，又要顾及生产单位对人才的要求，要具有一定的实用性，使得学生工作后能尽快融入到工作环境中，并能把课本上的理论知识应用到实际中去，能够解决生产单位面临的实际问题。

目前，我校应用地球物理课程主要面临如下的实际问题：

（1） 课程内容相对陈旧。21世纪以来，应用地球物理学科发展迅猛，各种新技术、新方法层出不穷。例如物探数据处理技术早已融合了现代信号处理的思想、概念和方法。而课堂上讲授的仍是传统数据处理内容，且部分技术方法已经被生产单位所抛弃，学生在学校所接受的知识过于陈旧，不能满足快速发展社会的需要。

（2） 基础课程开设偏少，导致应用地球物理概念理解困难。应用地球物理具有广泛的理论体系，涉及到数学、物理、电子、信号等领域。如果学生之前没有学过这些基础课程，在听课时，对应用地球物理课本中出现的理论公式难以段时间内消化，造成学习的困难。

（3） 计算机技术对于应用地球物理来说具有举足轻重的地位，尤其是现代地球物理处理技术，更是离不开计算机。例如目前绝大多数地球物理处理软件都是基于unix或linux平台，而学生普遍缺乏该系统的理论学习，与生产单位发展需求脱节。

（4） 实验课对于学生提高应用地球物理的感性认识作用明显，尤其是对实践性很强的应用地球物理课来说，需要大量的实际操作才能深入理解。而目前实验教学大多属于观察、验证性类型，缺少实际地区的实际数据采集、处理和解释的训练，导致学生动手能力差。

2 教学内容改革探讨

针对以上教学过程中出现的问题，结合多年应用地球物理教学经验，提出以下几个课程教学内容改革的想法。

（1） 作为以煤炭为主导的矿业类高校，本科毕业的学生大多进入到煤炭系统工作。因此，在教学过程中，因充分考虑煤矿企业对物探技术的需求。如增强地震勘探在解决煤田构造方面的内容，以及电法勘探对煤矿富水区和采空区的探测内容，使得学生在学校所学到的知识能够跟上现代社会发展的步伐。

（2） 由于课时有限，而应用地球物理覆盖的物探专业知识领域广泛，因此在授课过程中，应有所取舍对。对于应用面较窄的放射性勘探、地热勘探等可作为课余了解内容，而探测效果明显的地震勘探、电法勘探和重力勘探等需要详细讲解。

（3） 课程内容应该与时俱进，保持行业先进性。在保留传统基本理论的基础上，增加应用地球物理新技术、新方法的讲解。将现代信号处理、计算机处理的信息传授给学生，扩大学生的知识面，增强学生就业竞争力。

（4） 重视应用地球物理数值正演模拟。地球物理正演模拟是反演的基础，通过正演模拟可以使得学生更好的理解地球物理场的变化特征，避免空洞的公式推导，提高学生学习的兴趣，使学生更容易掌握地球物理的概念。同时，还能增强学生计算机编程能力，让学生自己上机进行运算模拟，提高对正演模型的理解。

（5） 重视实验课的作用。地球物理实践性很强，应通过实验课程加强学生的动手能力和创新能力，能够使学生把书本上的理论知识和实际应用相结合。通过野外数据实际采集，提高学生对地球物理的理解，提高物探行业的感性认识。为了让学生更好地了解物探仪器设备，河南省生物遗迹与成矿过程重点实验室（河南理工大学）购置了国际先进的aries三维地震仪、v8电法勘探仪，为学生认识物探仪器提供了有利的条件。实践证明，充分利用好实验课培养学生的动手能力，对于提高学生对地球物理概念的理解作用明显。

3 结语

应用地球物理课程对于资源勘查、地质等本科专业是一门非常重要的基础课程，是煤矿企业的一项重要的技术手段。作为培养人才的矿业类高等院校，应注重学科发展的动向，保持与实际生产密切结合，避免理论与实践脱节，为培养新世纪人才不断努力。

应用地球物理是实践性很强的一门课，在课程学习过程中，实践教学对学生认知地球物理是一个不可缺少的重要环节。通过实践教学，使得学生把课本上说学到的理论知识和实践应用相结合，培养学生的实际操作能力。

参考文献：

[1] 赖旭龙,金振民,国外地质类专业课程体系研究[m].武汉:中国地质大学出版社,2002

[2] 张平松,刘盛东.地球物理勘探课程设计性综合性实验实施与思考[j].中国地质教育,2005(4):97-99

地球物理论文第3篇

关键词：全球公共物品；国际公共物品；三个维度

基金项目：中国博士后科学基金(20060400153)、上海市浦江人才计划、复旦大学985项目。

作者简介：吕守军(1971－　)，男，河南焦作人，上海交通大学国际与公共事务学院讲师，复旦大学经济学院博士后，主要从事经济系统分析、公共经济学、世界经济研究。

中图分类号：F11；F062.6　文献标识码：A　文章编号：1006－1096(2008)06－0050－04

收稿日期：2008－09－23

一、问题的提出

随着经济全球化的发展，一方面，各个国家对于具有“全球化”特征的公共物品的需求急剧增加，进一步加剧了这类公共物品供给不足的矛盾。另一方面，“全球化”使越来越多的国家公共物品表现出“全球化”的特征，导致其外部性问题的解决进一步复杂化。而全球公共物品理论的提出，为上述问题的解决提供了新思路。然而，学术界对于全球公共物品理论的理解，还存在着莫衷一是的看法，并倾向于把全球公共物品与国际公共物品的理论混为一谈。这不仅制约了全球公共物品理论运用的效果，也严重地影响了该理论本身的发展。为此，作者通过对全球公共物品和国际公共物品理论的辨析，提出了应该从三个维度来理解和认识全球公共物品理论的观点，进而对全球公共物品理论是如何对传统公共物品理论进行拓展的问题进行了研究，以期为全球化问题的解决提供正确的理论基础。

二、文献综述

20世纪90年代，随着经济全球化的到来，越来越多的学者开始致力于全球公共物品理论的研究，并尝试运用该理论解决经济全球化所带来的问题。其中，国外的具有代表性的学者有考尔、格伦伯格、斯特恩、斯蒂格利茨等。国内具有代表性的学者主要有张宇燕和李增刚等。

国外学者对于全球公共物品理论的研究，突出体现在考尔等人所主编的两本著作中。第一本著作是1999年由考尔主编的《全球公共物品：2l世纪的合作》。在这本著作中，考尔等人对全球公共物品下了一个相对比较完整的定义：全球公共物品是收益延伸至所有国家、群体及世代的产品(Kaul et al，1999)。第二本著作是2003年由考尔主编的《全球化之道――全球公共物品的提供与管理》。这本著作对全球公共物品概念的发展和意义、全球公共物品与公共政策制定之间的关系，以及全球公共物品的生产等等内容进行了更加深入的论述。其中，考尔等人认识到，由于1999年提出的概念过于严格，能够满足其公共性及全球性的产品几乎不存在，因此“有必要制定一个相对宽松但更具使用价值的定义，指出当一种产品能给一组以上的国家带来收益，并对任何人口群体或世代都不偏不倚，那该产品就符合全球公共物品的条件。”(英吉・考尔等，2006)。在国内，张宇燕和李增刚(2006)对全球公共物品的含义、分类和供给理论进行了较为全面的总结和归纳。

但是，到目前为止，学术界对于公共物品理论的理解仍然是莫衷一是。仍然存在着把全球公共物品理论和国际公共物品理论混为一谈的倾向。这严重地影响了全球公共物品理论的运用效果，同时也不利于该理论本身的发展。为此，对于全球公共物品理论的正确理解就变得尤为重要。

三、全球公共物品理论不等同于国际公共物品理论

国际公共物品是指国际体系中的秩序、合作、安全、汇率稳定等诸如此类的东西(Kindleberger，1986)。全球公共物品是指一种公共物品，其收益普遍惠及各个国家(包括一个以上的国家群体)、群体(涉及多个人口群体，在最理想的状态下将涉及所有人口群体)以及不同世代的人们(涉及当今的人口以及未来的子孙后代，或至少是在满足当今世界各个世代的人的需求的同时，不剥夺子孙后代在发展上多拥有的各种选择(英吉・考尔等，2006)。虽然国际公共物品和全球公共物品这两个理论都是以跨越国界的公共物品为研究对象的，但是至少有以下三个方面的不同。

第一，产生的时代背景不同。前者产生于经济国际化时期的20世纪60年代，后者产生于经济全球化时期的20世纪90年代。经济国际化是指一个国家的经济发展超越了国界，与其他国家经济相互联系、相互渗透并且不断扩大和深入发展的过程。它产生于19世纪中叶，到20世纪50年代取得快速发展，主要表现为商品、资本国际化到生产国际化的过程。在此背景下，20世纪60年代国际公共物品的概念被提出。1966年，奥尔森以北约为例对国家间共同维护安全问题的探讨，被看作是国际公共物品研究领域中较早期的探索。1971年，奥尔森最早使用了“国际公共物品”一词，并从国际公共物品角度分析了如何提高国际合作的激励(Olson，1971)。1973年，金德尔伯格对国际公共物品及其分类等问题进行了研究(Kindieberger，1973)。他认为，在开放的市场经济下，也存在着国际领域上的公共物品，它主要包括三大类：第一类是建立在最惠国待遇、非歧视原则和无条件互惠原则基础上的自由开放的贸易制度；第二类是稳定的国际货币；第三类是国际安全。接着，1980年，桑德勒在其主编的《国际政治经济学的理论与结构》中对国际环境、卫生等“国际公共物品”进行了国际政治经济学的分析。1997年，桑德勒在《全球挑战》中，对国际环境、恐怖主义、制度等问题进行了更深层次的讨论(Sandier，1997)。

20世纪80年代末期，随着经济国际化潮流在全球范围内高涨，从而进入到了经济全球化时代。经济全球化是指各种经济资源在世界范围内广泛和深入地自由流动和合理配置、世界各国经济相互间高度依赖和融合的过程。主要表现为知识信息、自由贸易、金融资本、生产体系和运行机制的日益全球化，并由此产生了全球公共物品的理论。1999年，考尔、格伦伯格和斯特恩、斯蒂格利茨等学者在《全球公共物品：21世纪的合作》这本著作中已经不再使用国际公共物品这一术语，而是开始使用全球公共物品一词。在这里，考尔等人主要从全球公共物品受益延伸的角度提出了全球公共物品的概念：全球公共物品是收益延伸至所有国家、群体及世代的产品。

本文作者认为，对于该理论的理解应该从全球公共物品所具有的三个维度的特征出发，如图1所示。第一个维度是从空间维度上来看，全球公共物品的受益范围突破了国家的界限，

覆盖了所有的国家和地区，无论这些国家是发达国家还是发展中国家，统统包括在内；第二个维度是从受益主体来看，它强调所有的人群和集团都可以从中受益；第三个维度是从时间维度上来看，它强调全球公共物品是跨越世代的产品，不仅能够满足当代人对公共物品的需求，而且可以满足未来数代人对公共物品的需求，这对于资源保护和经济、社会的可持续发展具有非常重要的意义。由此可见，全球公共物品理论研究的概念已经不再像国际公共物品那样是一个平面的静态的概念，而是一个立体的动态的概念，其研究的内容也不再仅仅局限于商品、资本、生产的国际化问题，其所构建的三维空间概念下的研究内容要比国际公共物品的研究内容丰富和全面。

第二，由于全球公共物品和国际公共物品产生的历史背景不同，从而决定了其研究内容的侧重点有所不同。

限作者管见，国际公共物品虽然没有一个统一的定义，但是，其研究的内容是与当时经济国际化的内容相一致的。例如，经济国际化主要表现为商品、资本和生产的国际化，而国际公共物品研究的主要内容也主要是与贸易、资本、生产国际化相对应的政策、体制和技术标准、投资环境、安全等方面。而且，这一时期的学者普遍使用的是国际公共物品这一术语。而全球公共物品的研究内容侧重于三个层次：(1)全球性天然共有物(如公海、空气等)的研究；(2)全球性人造共有物(如全球网络、国际经济政治制度和规则等)；(3)全球性政策结果或条件(如金融稳定和环境的可持续发展等)。这样的研究内容是与经济国际化、经济全球化的时代背景相一致的。可以看出，上述研究是与当时所处的经济国际化背景相对应的。

第三，两者的提供主体不同。从字面上看，国际公共物品理论更加突出和强调民族国家(包括霸权国家)的政府在这种跨越国界公共物品提供过程中的作用，这是因为在经济国际化阶段，国际公共物品的提供主体主要是民族国家(包括霸权国家)的政府。而在经济全球化阶段，民族国家(包括霸权国家)已经不是这种跨越国界的公共物品的惟一主体，其提供主体已经演变为宏观和微观两个层次。宏观提供主体主要包括民族国家(包括霸权国家)和国际组织等；微观提供主体主要包括企业、第三部门和社区等。

综上所述，全球公共物品与国际公共物品的理论存在着本质的区别。这种区别可以概括为表1的内容。可以说，国际公共物品理论向全球公共物品理论的演变是由经济国际化向经济全球化迈进的历史背景决定的，它符合了时展的需要。

另外，必须澄清的是，并不是所有的全球公共物品都是全球化的结果，有些全球公共物品是在全球化之前就已经存在的，例如：空气和公海等全球性的天然共有物就是早于全球化存在的。而全球化发展所带来的全球公共物品主要是全球性人造共有物(例如全球网络、全球性的制度、全球性的规则与知识等等)和全球性政策结果或条件(如金融稳定和环境的可持续发展等等)。

四、全球公共物品理论对于传统公共物品理论的拓展

传统的公共物品理论是萨缪尔森于1954年提出来的，他对公共物品是“每个人对这种产品的消费，都不会减少其他人对它的消费”(Samuelson，1954)的精湛论述被看成是公共财政理论发展的主要突破之一。之后，萨缪尔森(1996)对公共物品下了更为精确的定义：“公共物品就是所有成员集体享用的集体消费品，社会全体成员可以同时享用该产品；而每个人对该产品的消费都不会减少其他社会成员对该产品的消费”。或者说“公共物品是这样一些产品，无论每个人是否愿意购买它们，它们带来的好处不可分割地散布到整个社区里”。这一定义为大多数经济学家所接受。可以看出，传统的公共物品的概念也是一个平面的静态的概念，而目前的全球公共物品理论则是一个立体的动态的概念，它在理论和现实两个方面拓展了传统公共物品理论的研究内容。

第一，从理论上看，全球公共物品理论拓展了传统公共物品理论研究的内容。传统的公共物品理论多注重一个国家内部公共物品的研究，一般只停留在国家内部的全国公共物品、区域公共物品和地方公共物品这三个层次上的研究。而全球公共物品理论则把公共物品研究的内容拓展到了五个层次。即按照公共物品所覆盖的区域，这五个层次分别是：全球公共物品、国际区域性公共物品、全国公共物品、区域性公共物品和地方性公共物品。其中，前两个层次都是跨越国界的公共物品，后三个层次是国家内部的公共物品。如果五个层次用图2来表示的话，可以看出这五个层次之间是包容与被包容的关系。具体来说，全球公共物品是指超出了一国界限，其他国家的公民也可以享受用的产品或服务，如全球公共卫生、全球安全、跨国界制度以及跨国界的基本设施的协调等等。国际区域性公共物品是指区域内的国家或组织共同提供、区域内的国家或组织能够享用的公共物品，如《北美自由贸易区协议》、《清迈倡议》等等。全国性公共物品是指一国公民都能享用的公共物品，如国防、法律制度等等。区域性公共物品是指某一地区的居民能够享用的公共物品，如南水北调工程、三峡工程、京沪高铁等等。地方性公共物品是指某一地方(如省内、城镇、街道)的居民可以享用的公共物品，如地方性大学和中学、城镇的街灯等等。

第二，从现实意义上来看，全球公共物品理论的提出，为全球化问题的解决提供了新的分析框架。例如，考尔和门多萨把消费、决策和分配的公共性引入到一个所谓的公共物品公共性的三角结构中，通过这个结构的分析，可以有效地审视公共物品的公正性问题。如图3中左上角的图所示，垂直的轴线测量消费的公共性，底部的左侧是决策的公共性，右侧则是产品(净)收益分配的公共性(或公平性)。通过把理想的公共性三角结构和现实中的公共性三角结构进行对比，可以考察全球公共物品提供中出现的问题。例如，从图3中可以看到，图中挑选出来的全球公共物品与理想的公共性三角结构有可能存在的各方面的区别。虽然这个公共性三角结构并不是公共物品概念的组成部分，但是有助于研究不同的公共物品是如何沿着这三种特性发展的，也有助于政策制定者和公众认清那些需要审视当前制度和全球化管理方式的问题。但是，在理想化的公共性三角结构中，如何明确消费公共性、决策公共性和(净)收益分配公共性的指标，如何明确可靠的测量方法，在全球公共物品理论的研究中尚没有给予明确地回答。这样，就使这一工具在对全球公共物品的考察中难以操作，从而会影响其考察效果。

五、结束语

地球物理论文第4篇

关键词：应用地球物理导论；教学方法；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）12-0177-02

一、引言

地球物理学是一门以地球为研究对象的现代应用物理学，是地球科学的重点分支。而《应用地球物理导论》是地球物理专业十分重要的一门专业基础课程和入门课程，对地球物理专业本科生的学习至关重要。应用地球物理主要是利用地球物理学的理论和方法来研究地球物理场和地球物质的物理特性与人类生存环境（包括天然和人工环境）之间的关系，这种关系既包括地球物理场对人类的生存环境和人体健康的影响，也包括由于天然和人工环境的变化所导致地球物质特性和地球物理场的变化，其实质是：以不同岩、矿石之间的物理性质的差异为前提条件，通过仪器观测场的变化，以研究地球物理空间和时间的分布规律，借以实现地质调查和勘察找矿。地学和应用地球物理尽管看起来都和地质有关，但实际却大不相同。首先，在方法理论上，地学主要以岩石学、构造地质学、矿床学等为理论基础，而应用地球物理主要以地球物理场的理论为基础。另外地学的工作方法直接对岩矿、地层进行研究，而应用地球物理则主要以分析物质的物性差异来间接研究。明确地学与应用地球物理学之间的区别和联系，从整体上了解地球物理勘探的基本理论和主要方法，对后续专业课程的学习起到至关重要的作用。大学本科基础课程的设置要因专业而异，对于地球物理专业，要善于培养学生的理性思维与创造性思维能力，所以传统的应试教育模式应进行改革。基于上述问题，本文就《应用地球物理导论》课程的教学现状进行了研究，结合专业特点，对教学内容的优化、教学方法改革等方面进行了探讨。

二、教学现状与存在问题

对于地球物理学专业的本科生，大都在大一阶段开设《应用地球物理导论》课程，刚上大学的学生不免心气浮躁，学习劲头放松，但这个阶段的学生也是学习模仿、接受能力最强的时候，所以应教导学生改掉以往应试教育的学习模式，养成良好的主动学习习惯，接受正确的学习方法，适应启发教育，注重思考与理解。当前课堂教学存在的主要问题如下：

1.大部分学生没有从应试教育的学习模式中解脱出来，对课堂教学和教材严重依赖，不善于主动学习教材以外的知识；课下自主进行文献查阅和总结归纳的能力较差，多数学生甚至连课后作业也不认真对待，抄袭成为完成作业的普遍方式；学生仅仅获得课堂上的教学知识，造成知识面窄，个人自学能力和分析总结能力得不到有效提高，教学效果不明显。

2.《应用地球物理导论》需要涉及很多数学、物理学等方面的知识，过多的公式和抽象理论会使教学变得枯燥乏味，还会让初学者产生畏难情绪；过多的名词及大篇幅概念性的阐述会让学生觉得死板，致使其学习兴趣下降，难以取得理想的教学效果。

3.应用地球物理学是一门以应用为主的学科，注重实践训练。多数高校在这门课的课程实践环节教学课时少，实践环节严重不足，使得学生不能很好地将理论与实践结合，对课本上知识不能更好理解与掌握，看不到各种勘探方法的实际效果，对各种勘探方法及地球物理仪器缺少感性认识，从而对该专业兴趣减退。

4.课堂上教学仅靠采用教材和PPT展示，方式过于单一，容易让学生觉得枯燥，大多数学生都觉得将课堂PPT拷下来或者拍照下来考试就万无一失，从而导致学生课堂上不听课甚至不去上课，仅凭拍照的PPT和考试前老师勾画的重点死记硬背混过考试，使得学生产生侥幸心理，导致学习效率低下，学习兴趣减退，不能达到理想的教学效果。

三、教学方法改革

1.兴趣培养。学习主要在于兴趣，没有兴趣的学习就跟完成任务一样，对于不会的知识学生也不会过多地思考，更不会主动去研究，所以培养学生对《应用地球物理导论》这门课程的兴趣是第一位的。首先，在教学方式上，老师不能只顾自己讲课，应该多与学生交流，看看学生感兴趣的是哪些方面，不感兴趣的是哪些方面。对于学生感兴趣的方面，可适当增加讲课内容，并结合地球物理行业在该方面的最新研究进展与学生交流，增加学习兴趣，使大家对专业知识有一个全面的感性认识；对于学生不太感兴趣的内容，可适当减少讲课内容以节省课堂时间。其次，可邀请地球物理行业的相关专家，给学生开设学术讲座，用他的科研新成果、研究新方向来丰富传统的教学内容。与专家、学者的直接接触可让学生更加明确自己的目标，让学生了解本专业的学科前沿，可以增长见识、开阔眼界，从而激发学习和科研的兴趣。

2.小组学习，交流心得。可将一个班同学分成若干学习小组，每组不超过6人，以组为单位进行本课程的学习和讨论，根据整组同学的平时表现对其打分，最后将整组同学的平时得分作为他们部分的平时成绩。当前喜欢当面与老师讨论问题的学生不多，一是由于学生大都形成惰性思维，不懂的问题不会去及时解决甚至于不懂装懂；二是由于课堂上时间有限，老师没有足够时间在课堂上与学生一一探讨相关问题；其次可能有的同学碍于面子，怕自己提的问题太肤浅会被嘲笑，以至于没有勇气将自己的疑问说出来，所以小组学习就是解决以上问题的一个很好的办法。以小组为单位，对于自己不懂的问题，小组成员间可相互探讨，大家各抒己见，最后得出较为合理的答案，再与老师进行探讨。这样既节省了时间，又让大家积极参与讨论，既锻炼了思维能力，又培养了团队精神。

3.学习方法培养。对《应用地球物理导论》的学习应安排适量的自学，即安排学生预习、作业以及课后阅读等相关任务，包括一些小组集体完成的小研究等。搭建教学网站、QQ交流群或微信群，学生可以方便地从教学网站等渠道获得课程相关材料以及各种学习资料，老师也可以在网站上相关作业或思考题供学生探讨。更关键的是，借助互联网手段，每个学生可以实时提出问题，老师可在线进行解答。对于有用的学习资料，大家可以上传共享，这样不仅小组成员间可相互讨论，整个班级的学生均可在课下方便讨论。学生对于学习资源的查找、分享也更加方便，信息来源面更广，信息获取也更高效，既节省了时间又学到了知识。用自己的思维和见识，运用所学知识相互探讨、交流，老师进行相应引导，能更好地帮助学生进行知识体系构建。

4.注重实践，培养动手能力。实践性强是地球物理学专业的最大特点之一，在加强理论教学的同时一定要加强实践课程，使学生很好地将学到的理论知识与实践结合起来，如此才能取得好的教学效果。《应用地球物理导论》的课时较少，再加上是在大学第一学期开设，学生刚刚接触地球物理知识，纯粹的偏理论教学事倍功半。增设两学时或更多的野外实践课，既增加了学生对地球物理方法的感性认识，又增强了学生的动手能力。教师提出需要验证的理论和方法，可以让学生设计解决问题方案，教师提供必要的仪器设备，进行现场指导，启发学生思考，培养学生的创造性思维。还可开展学科知识竞赛，结合野外实验操作综合评比，对获奖学生进行适当奖励，如此既可调动学生自主学习的积极性，又可让他们将理论与实践很好地结合，既增加了课程的趣味性，又达到了教学目的。因此，课程理论与实践更加紧密结合，使学生在接受知识、理解理论的基础上多分析、多思考，才能更好地培养他们学习的积极性和创造性。

四、结论

《应用地球物理导论》的教学方法改革必须立足于该门课程实际，培养学生具备地球物理专业初步的理论知识、工程实践以及创新能力是一项长期的工作，需要在教学实践中逐步形成与完善。应使教学改革的每个细节落实到课程教学的每个环节，充分发挥学生的自学意识，使他们掌握更多的专业知识和实践技能，为今后更进一步的学习专业理论知识打下坚实基础。

参考文献：

[1]程顺有，刁博.“地球物理学”课程内容优化与教学方法探索[J].高等理科教育，2004，（04）：64-66+83.

[2]张新兵，于鹏，吴健生.中美地球物理专业本科生课程设置比较与启示[J].中国地质教育，2010，（03）：103-106.

地球物理论文第5篇

关键词：排球教学；游戏性比赛；还原论；复杂系统理论

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）04-0183-02

传统的排球教学是以还原论为指导的教学理念展开的教学，即把排球运动分解成垫球、传球、扣球、发球、拦网等单个技术，先学会单个技术，再学习比赛。也就是把整体分解为部分，认为解决了部分的问题，部分相加就等于整体。在排球教学中认为，学会了垫球、传球、扣球、发球、拦网等单个技术，单个技术一组和就学会了排球比赛。自从复杂系统理论的诞生，这种还原论的教学理念引起了人们的质疑。物理学家李政道讲：“到了21世纪，微观和宏观会结合成一体，不能用以前那种‘无限可分’的方法论，越来越小的研究路子，改变方略，从整体去研究。”“微观的元素与宏观的天体是分不开的，宇宙是一个不可分割的整体。”“一个认识了的基因，并不意味着解开了生命之谜。”从这几句话我们可以得知获得诺贝尔奖的物理学家李政道批判了还原论方法的缺陷，认为宇宙是一个不可分割的整体，应该从复杂整体上去研究，知道部分并不能解决整体的问题。在排球教学中，学会单个的技术不一定能比赛，单个技术的功能相加不等于整体比赛的功能。本文依据复杂系统理论（也叫自组织理论，包括一般系统理论，耗散结构理论，协同学，超循环理论、和谐理论），进化论、生态学、规则论及相关哲学理论，对现在排球教学中存在的不足进行反思的基础上，提出了基于复杂系统理论排球教学理论的构想，为排球教学提供一种新的教学理念和教学理论。

一、复杂系统理论视角下排球教学的理论基础

复杂系统理论视角下排球教学的理论基础是复杂系统理论，复杂系统理论是由很多理论构成的理论群。首先，人们认识到系统整体大于它的部分之和，即当一些元素组成一个系统时，它就会出现一些它的个体（要素）所没有的性质，对此还原论是认为系统等于组成部分之和。其次，人们发现系统具有层次结构和功能结构，研究系统的结构时要考虑层次结构和功能结构的重叠和它们之间的关系。再次，认识到系统处在不断发展变化之中，系统是动态的。第四，系统经常与它的外界环境进行物质、能量和信息的交换。第五，系统在远离平衡的状态下也可以稳定（耗散结构理论、自组织理论）。第六，随机的系统有其内在的确定性（突现），看似完全随机的系统有自组织功能，能突现出若干种特殊的结构来。这些新观念不断冲击经典科学的传统观念，从而使系统论、信息论、控制论、耗散结构论（主要研究非平衡相变与自组织）、突变论（主要研究连续过程引起的不连续结果）、协同论（主要研究系统演化与自组织）、混沌论（主要研究确定性系统的内在随机性）、超循环论（主要研究在生命系统演化行为基础上的自组织理论）等新科学理论也相继诞生。在这样的背景下也就产生了复杂系统和系统的复杂性两个范畴，也就是我们说的复杂系统理论。由于人的复杂性，仅仅依靠以上这些从自然科学得来的理论解决人的问题是不充分的，尤其是在人的精神存在方面，在科学实证科学领域还是一个迷。俗话说：科学终结的地方，就是哲学开始的地方。鉴与此，本研究在复杂系统理论的基础上，结合后现代教学观及相关的哲学思想，主要包括哈贝马斯的交往理论和伽达默尔的解释学，胡伊青家的游戏理论等对现有排球教学进行反思和构想。

二、复杂系统视野下排球教学理论的主要思路

复杂系统理论视野下排球教学的主要思路是按照复杂系统的五个基本特点展开的，即系统的整体性，系统的层次性，系统的动态性，系统的开放性和系统的交互性。

1.排球教学系统的整体性。所谓系统的整体性就是“1+1>2”。排球教学系统是一个整体系统。“在教育活动中，个体生命是一种完整性的存在。所谓“完整性存在”是指个体的生命是由自然与社会、生理与心理、物质与精神、理性与情感、科学与人文等多层次、多因素构成的综合体，缺少任何一个方面都是不健全的。”现在的排球教学在整体性方面可以说是做的非常不到位。首先，在教育形式了，现在的排球教学采用的是分解——整体的教学形式。在教学中先教排球的技术：垫球，传球，发球，扣球，拦网，最后用很少比例的课程将这些技术运用的比赛中。这和工业生产中先生产好零部件，然后再把零部件组装成整体是一样的。但是这种方法对人的教育来说是绝对不可以的。社会科学的创始人孔德提出：非有机体科学（天文、物理和化学）遵循从简单到复杂的研究顺序，有机体科学（生物学和社会学）遵循从复杂（整体）到简单的研究程序，只有把握了有机体整体的性质之后，在研究其部分才能正确理解其意义。所以我们不能仅仅从一个因素或某一角度来看问题，用“头痛医头脚痛医脚”的办法来解决排球教学中的问题，而要从一个整体有机系统的观点来看待排球的教学。

笔者的观点是从整体到分解，最后在回到整体的教学形式，即从游戏性的比赛开始（整体）—在比赛中发现本层次必须的技术或相关的规则—单个技术学习（分解）—再回到游戏性比赛。这里的单个技术教学也不同于传统的教学方式，笔者的观点是单个技术的教学也要结合整体环境，把单个技术看做是整体的部分。例如，垫球的教学，我的观点是让学生结合场地、球网进行练习，让同学从对方场地抛球过来，然后将球垫起，球要保持在本方场地，不能过网，这样才更符合排球技术在比赛中的运用情境。可能有人会提出：“没有技术你怎么打比赛？”难道没有技术真不能打比赛吗？这就要涉及的排球的起源了。排球在1895年诞生的时候，当时是没有技术，也没有规则的，而且比赛是用的篮球球胆，据说当时也开展的很好，否则也不会流传到今天了。人是进化的产物，教育也是一个进化的过程，绝对不是工业生产的过程。总之，排球教学系统是一个整体演化系统。

2.排球教学系统的层次性。教学是一个多层次的、进化性的自组织系统，一个进化的自组织性系统的每一个层次都会创造自己独特的运动方式，即有自己的物质—能量—信息的流动方式，又有自己的组织方式。排球教学也是一样的，假设根据我们国家的学制把排球教学分为小学排球教学、初中排球教学、高中排球教学、大学排球教学。每个层次的教学是不同的，即排球教学系统涉及的要素：学生的身体素质（包括身高、弹跳能力、耐力等）、排球场地的大小、球网的高度、排球的质地（我提出不同层次的学生用不同的球）是不同的。在同一个层次系统的各要素要相互协同。例如，按我的设想，中学的排球教学，要根据中学生的身体素质、认知能力设计符合他们的排球场地、排球、教学内容，各要素要与他们的身心发展相协调。

3.排球教学系统的动态性。用马克思的唯物辩证观点说：世界是物质的，物质是运动的，运动是永恒的，运动是物质的存在形式。同样教学也是运动的，即教学是具有动态性的。但是我们现在的排球教学很多方面却是静态的。排球的教学大纲、教学进度、教案都是固定的，也就是静态的。我们的教学完全是依照大纲、进度、教案来进行的，但是不同的学生的身体素质是不可预知的，学习的能力是不可预知的，在课堂上会发生什么也是不确定的，学生在课上的掌握程度更是不确定的等。既然实际的教学是复杂的、多因素的、不确定的，那么我们这些编写严密的、固定的大纲、进度、教案能适应实际的教学吗？我的观点是我们的教学不能做到绝对的精确，老师比大纲编写者应该更了解学生，更了解实际教学情况，老师应该根据实际的教学情况（包括学生的各方面情况，教学环境等），具体问题具体分析，老师根据前一次课对学生的了解或整个教学环境的了解，编写下一次课的教案，这样就不会脱离教学实际。

4.排球教学系统的开放性。任何系统都是开放的，系统要有不断的物质—能量—信息的输入，否则系统将会走向灭亡。中国清朝的闭关锁国政策已经很好的说明了这一点，邓小平的改革开放政策也证明了系统开放的重要性。普利戈津的耗散结构理论阐述了一种远离平衡态的开放系统，这种系统的一个基本特征是它一直处在与外界不断交换物质、能量的过程中，能够维持着系统的有序结构，或者可能使系统向更高层次的有序化跃进。耗散结构表明系统并不是总是趋向无序或熵增，如果系统是开放的，就能够不断从外界输入物质、能量、信息，就能够使系统保持原有的平衡甚至远离平衡态，系统就会维持原有的有序状态，直至走向更大的有序，即“非平衡是有序之源”。一个自组织系统必然是一个耗散结构。所以，系统创生自组织行为或进化的条件从存在方式上看就是保持开放状态，不断和环境进行物质、能量、信息的交换。因此，排球教学作为一个复杂系统，教学教学大纲、教学进度、教学内容等就不能绝对固定不动，不能具体到每节课，而是要根据教学的实际不断地从外界获得新的物质、能量、信息。如果排球教学中的教学大纲、教学进度、教学内容都预先规定到教学过程中的每一节课，甚至包括场地、器材整个过程都一成不变，那么排球教学就会陷入一种静态封闭状态。

5.排球教学系统的非线性。复杂系统研究对象是一个有机的整体，其内部诸要素是相互依赖相互联系、非线性相互作用。排球教学作为一个复杂系统其中的各要素是非线性相互作用的，教师与学生之间、学生与学生之间、教师与教材之间、学生与教材之间等是在一个非线性的环境中相互作用协同促进排球教学的发展。在排球教学中，根据教学的实际情况，教师与学生之间、学生与学生之间通过平等对话交流形成一个复杂交互的关系网络；教师、学生与教材相互作用，选择适合实际的教学内容；教师、学生与场地器材相互作用，选择适合学生水平能力的场地器材等。

总之，排球教学是一个复杂的系统，排球教学过程是一个由低层次向高层次，由低级向高级演化的系统。从教学的开始到结束排球教学始终是一个整体，在由低层次到高层次，由低级到高级的教学过程中始终包括学生的情感、场地、器材、技术、战术、环境等个子系统相互作用、协同演化发展。

参考文献：

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[2]张天宝.走向交往实践的主体性教育[M].北京：教育科学出版社，2005.

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[4][德]赫尔曼·哈肯.协同学—大自然构成的奥秘[M].凌复华，译.上海：上海世纪出版集团，2005.

[5][荷兰]胡伊青加.人：游戏者[M].成穷，译.贵阳：贵州人民出版社，2007：26.

地球物理论文第6篇

【关键词】盖亚假说/地球系统观

【正文】

盖亚假说（Gaia hypothesis）是由英国大气学家拉伍洛克（James E.lovelock）在 20世纪60年代末提出的。后来经过他和美国生物学家马古利斯（ Lynn margulis）共同推进，逐渐受到西方科学界的重视，并对人们的地球观产生着越来越大的影响。同时盖亚假说也成为西方环境保护运动和绿党行动的一个重要的理论基础。本文将对盖亚假说的提出和发展、盖亚假说的科学内涵及其争论、由盖亚假说所导致的新的地球系统观和盖亚假说给人们的启示等方面进行阐述和讨论。

一、盖亚假说的提出和发展

60年代初，正在美国国家喷气动力实验室工作的拉伍洛克接受了美国国家航空航天局（NASA）关于火星上是否存在生命的研究课题。他提出了一种直接分析火星上的大气构成，而不用把航天器降落到火星表面来定点寻找生命是否存在的想法。他认为如果一个行星存在生命，必定要求其大气既作为生命有机体的一种原料资源，又作为生命有机体的一种废物排放之地。行星大气对生命有机体的这两种用途将改变大气构成，使其远离化学平衡态。如果观测到的一个行星的大气构成远离化学平衡态，则可能存在生命。带着这种想法，他开始考察当时已知其大气构成的火星和金星，发现这两颗行星的大气构成都接近化学平衡态。大气的主要成分是一般不进行化学反应的二氧化碳。因此，两者都不应该存在生命。为了肯定这一预言，他开始考虑有生命存在的地球大气的构成，发现其远离化学平衡态，如大气中高达21％的活性气体氧气和1.7ppm（百万分率）沼气能共存（由于在阳光下沼气和氧气会起化学反应，形成二氧化碳和水，要维持沼气1.7ppm的比率，每年需要5 亿吨沼气由能产生沼气的生物体排出），而二氧化碳只有万分之几。

正是在这个时候，即1965年秋的一天，盖亚想法出现在他的脑海里，即地球大气的这种独特的和不稳定的气体混合比率为什么在相当长的时间内能维持不变呢？是否地球上的生物不仅生成了大气，而且调节大气，使其保持一种稳定的气体构成，从而有利于生物体的存在呢？

当时他对这种控制系统的性质还没有任何想法，只是认为地球表面的有机体必定是这个系统的一部分，并且气体的构成可能是被调节的因素之一。后来，他从天体物理学家那里得知，恒星随着年龄的成熟，发热能力会增大；自从36亿年前地球上有生命以来，太阳的发热能力已经增强了25％。然而地球却保持了有利于生命存在的温度。在如此长的时间内，地球的气候是否会被有效地调节呢？此时，一种涉及整个行星和行星上生命的控制系统概念在他的大脑里牢固地建立起来。

但这时他没能继续推进他的这种观点，而是推进他的更小的目标，说服喷气动力实验室研究生命科学的同事们接受大气分析是探测其它行星上是否存在生命的有效方法。他当时并没有意识到，如果他们接受他的观点就意味着承认火星上几乎不可能存在生命。这可能导致取消去火星上直接探测生命是否存在的海盗号飞船计划。

尽管这样，NASA对他的这种危险的观点还是很宽容的，并允许他在这方面继续工作。他的一个天文学同事赛甘（Carl Sagan）是ICARUS（航程无限的洲际宇宙火箭）杂志的主编，虽然不同意他的通过大气分析来探测行星上是否存在生命的观点，但同意在其杂志上发表他的有关论文。而他把地球作为一个自调节系统的文章是在1968年美国航空学会会议上首次发表的。但把地球作为一个超级有机体并用盖亚（Gaia）来命名则是1972年的事。他接受了在英国家乡的邻居、小说家勾尔丁（wil-liam Golding）的建议，用盖亚这个古希腊地球女神的名字来命名。随后他与杰出的生物学家马古利斯合作来发展他的盖亚假说。

但拉伍洛克和马古利斯关于盖亚假说研究论文的发表遇到了阻力。《科学》和《自然》等重要科学刊物虽然对他们的论文很感兴趣，但不能通过同行评审。在这些评审者看来他们的观点是危险的。尽管他们的论文没能在这些重要的刊物上发表。但拉伍洛克常常被邀请参加各种学术会议，并以会议文集的形式发表他们有关盖亚假说的研究论文。1989年美国地球物理联合会选择盖亚作为学术会议的主题，几百名科学家和学者参加了会议，并于1993年出版了《科学家论盖亚》（Scientistson Gaia）大型文集。从此尽管科学界对盖亚假说有不同的观点，但以此为主题进行研究的科学家越来越多，特别是近年来NASA在全球生态学、生物圈学和地球系统科学的名义下支持此类研究，使得其影响也越来越大。一些科学哲学家、环境保护主义者和政治家等也从各自的角度关注和讨论盖亚假说，有关的论文和书籍也越来越多。

二、盖亚假说的科学内涵及其争论

现代科学把地球作为一个超级有机体的思想并不是拉伍洛克最先提出的。早在1785年被称为地质学之父的哈顿（James Hutton）就指出：“我认为地球是一个超级有机体并且应该用生理学的方式对它进行恰当的研究”〔1〕。 他利用血液循环和氧与生命之间的联系等生理学的发现来看待地球的水循环和营养元素的运动。然而，到了19世纪哈顿的这种把地球作为一个整体来进行研究的观点被抛弃了。地球科学和生命科学分离了。地质学家认为，地球环境的变化只不过由化学的和物理的过程所决定；而生物学家则认为不管地球环境如何变化，对有机体来说，只是个适应的问题。甚至达尔文也没有认识到，我们呼吸的空气、海洋和岩石或者是生命有机体的直接产物，或者被生命有机体大大地改变了。

直到1945年，被称为现代生物地球化学之父的俄国科学家沃纳德斯基（Vladimir Vernadsky）才认识到生命和物质环境是相互作用的，大气中的氧气和沼气是生物的产物，并建立了一种生命和物质环境两者共同进化的理论。但这种共同进化论很象精神上的朋友关系，生物学家和地质学家保持朋友关系，但不是密不可分的关系。这种共同进化论不包括由地球上的生物和其物质环境所构成的系统主动地调节地球的化学构成和气候；更重要的是，它没有把地球看作一个活着的有机体，更没有把它看作一个生理的系统。

盖亚假说把共同进化论向前推进了一大步。它认为地球上的生命和其物质环境，包括大气、海洋和地表岩石是紧密联系在一起的系统进化。它把地球看作一个生理的系统，拉伍洛克甚至直接把盖亚假说称为地球生理学。正象生理学用整体性的观点看待植物、动物和微生物等生命有机体一样、地球生理学是把地球作为一个活的系统的整体性科学。拉伍洛克认为这种地球生理学是一种硬的和严格的科学。它主要研究诸如大气和温度调节系统的性质。它也是行星医学（Planetary medicine）这个实际经验领域的基础。它不能打破现代科学思想和实验的诚实传统。它是哈顿和沃纳德斯基有关思想和理论的继承和发展。

作为一个科学假说，盖亚假说不仅是要描述世界的真实图景，更重要的是它能刺激人们有效地提出问题和预测，随后的研究或者证实其预测，或者拓宽有意义的研究领域。这样，盖亚假说就有效地推动了研究的进展。盖亚假说的预测有些已经得到证实，有些还在研究之中有待证实。例如，1968年根据盖亚假说预测火星上没有生命，1977年海盗号飞船予以证实；1971年预测有机体产生的化合物能把一些基本元素从海洋转移到大陆表面上来，1973年二甲基硫和甲基碘被发现；1981年预测通过生物地增强岩石的风化，二氧化碳可以控制调节气候，1989年发现微生物大大加速了岩石的风化；1987年预测气候调节通过云密度的控制与海藻硫气体的释放相联，1990年发现海洋云层的覆盖与海藻的分布在地理上是相配的，此预测还需要进一步的证实；1973年预测在过去的2 亿年里大气里的氧气保持在21±5％的水平，这一预测在证实中；1988 年预测，太古代的大气化学由沼气主导着，此预测在证实中；等等。总之，盖亚假说在预测和证实的意义上完全遵循现代科学产生以来的传统，并大大拓展了研究的视野。

盖亚假说也引起了科学界的激烈争论。第一类争论是由对概念的理解不同引起的。盖亚假说的核心思想是认为地球是一个生命有机体。但对生命是什么，不同的学科有不同的定义。物理学家把生命定义为一个系统通过吸收外界自由能和排除低能废物，而使内熵减少的一种特殊状态。新达尔文主义生物学家把生命定义为一个有机体能够繁殖后代并通过在其后代中的自然选择来修正繁殖错误。生物化学家把生命定义为一个有机体在遗传信息的指导下，利用阳光或食品等自由能而生长。而盖亚假说或地球生理学家把生命定义为一个有边界的系统、通过与外界交换物质和能量，在外界条件变化的情况下，能保持内部条件的稳定性。

盖亚假说对生命的定义在物理学家和生物化学家各自对生命定义的范围内，因此，他们从概念上往往不反对盖亚假说。而新达尔文主义生物学家则反对和嘲笑盖亚假说。他们说，地球不能繁殖，不能在与其它行星的竞争中进化，怎么能说地球是生命有机体呢。而拉伍洛克争辩说，新达尔文主义生物学家对生命的定义太狭窄。他指出生命大体有繁殖、新陈代谢、进化、热稳态、化学稳态和自我康复（医治）等特性，但不是所有的生命形式都完全具有这些特性。正象微生物和树木没有热稳态特性，人们仍把它们作为生命有机体一样，地球没有繁殖特性，同样也可以作为生命有机体。

1985年拉伍洛克接受美国物理学家罗瑟斯坦（Jerome Rothstein）的建议，把盖亚形象地比作美国西海岸的红杉树。一颗红杉树97％以上的部分是死的，只有树皮下和木质之间的形成层和树叶、花和籽是活的。同样，地球绝大部分是死的，只有散布着各种生命有机体的地表的“形成层”才是活的。另外，树皮和大气也分别起着相似的作用。

第二类争论是由对盖亚假说所包含的不同层次的含义的理解不同引起的。盖亚假说至少包含5 个层次的含义：一是认为地球上的各种生物有效地调节着大气的温度和化学构成；二是地球上的各种生物体影响生物环境，而环境又反过来影响达尔文的生物进化过程，两者共同进化；三是各种生物与自然界之间主要由负反馈环连接，从而保持地球生态的稳定状态；四是认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈；五是认为各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件。对于前两层含义（常常被称为弱盖亚假说）一般没有争论；而对于后三层含义（常常被称为强盖亚假说）就有很大的争论。其争论表现在如下几个方面：

第一，如果把盖亚作为一个负反馈调节系统，那么怎样理解该系统的目标，是某种意义的设计呢，还是系统本身的自发状态呢？拉伍洛克认为这个系统本身有一种稳定状态。但盖亚假说的批评者认为，盖亚假说没有独立的目标定义，即大气服务于不管大气如何行为的目标。

第二，如何理解盖亚的自动平衡态。盖亚假说的批评者指出，地球产生以来，大气中的氧气、二氧化碳和沼气的含量已经发生了很大的变化，它怎么能保持自动平衡呢？而拉伍洛克则解释说，盖亚作为一个活的系统，其稳定态不是永远不变的，而是一种动态的稳定。在外界条件变化很大的情况下，这个系统通过自动调节，只产生微小的变化，从而保持有利于生命存在和进化的条件。

第三，如何理解模型的功能。尽管拉伍洛克及其合作者和支持者根据盖亚假说，能得到一些预测，并且有些预测已经得到了证实，但把盖亚作为一个整体系统来研究，只能建立计算机模型和进行模拟实验。拉伍洛克及其合作者为盖亚假说研制了名为雏菊世界（Daisy world ）的模型并进行了大量的模拟实验，来研究和说明地球生态系统的结构、行为和运动机制。盖亚的批评者则认为模型只是研究的一个工具，不能代替对地球生态系统的实际研究。如果盖亚假说主要是通过模型研究而不是通过实际研究，那么就很难说它是“科学的”。

应该看到，盖亚假说作为一个具有科学革命意义的学说，在科学界引起激烈的争论是一种正常现象。正是这种争论已经并将继续推动其向前发展。

三、一种新的地球系统观

盖亚假说不仅具有上述科学意义，而且具有很大的精神意义。拉伍洛克用盖亚来为其学说命名本身就表明这个假说的精神价值。在古希腊神话中，盖亚是宇宙浑沌的女儿，是地球母亲，其他许多神都是她的后代。很显然，地球母亲的思想，作为一种世界观在古希腊时期就出现了。到了中世纪，地球母亲的世界观有时被象征性地或隐喻性地来理解，上帝通过她创造地球上的各种生命形式。随着现代自然科学的兴起，地球母亲的观念变为一种浪漫的和富有诗意的传统，而离开了自然科学。但作为现代地球科学、大气科学、生态学和微生物学等领域交叉最新成果的盖亚假说，又复活了地球母亲的观念，并赋予其现代意义，这是一种新的地球系统观。

盖亚假说认为，地球不仅容纳了千百万种生命有机体，而且它本身也是一个巨大的生命有机体。岩石、空气、海洋和所有的生命构成一个不可分离的系统。正是这个系统的整体功能使得地球成为生命存在之地，也就是说，生命要依靠整个地球的规模才能生存。地球上物种的进化与其物理和化学环境的进化紧密地联系在一起，构成单一的和不可分割的进化过程。

盖亚假说的提出与拉伍洛克“从上到下”的系统思维方式密切相关。作为要探讨其它行星上是否存在生命的大气学家、拉伍洛克没有采用“从下到上”的传统的还原论的思维方式，即没有采用从最小的生命形式开始，逐渐扩展到大的生命系统的方式，而是站在地球之外，把整个地球作为一个系统，并把地球系统与火星系统和金星系统相比较，从而提出盖亚假说的。拉伍洛克指出：“当我们从外层空间向地球运动的时候，首先我们看到的是包围着盖亚的大气；然后看到的是诸如森林生态系统的边界；然后，看到的灵活着的动物和植物的皮；进一步是细胞膜；最后是细胞核和DNA。 如果生命被定义为能够主动地维持低熵特性的自组织系统，那么，从每一个层次的边界之外来看，这些不同层次的系统都是活着的。”〔2〕正因为拉伍洛克把地球作为一个整体， 并采用“从上到下”的系统的思维方式，才能提出盖亚假说。这也表示盖亚假说是一种新的地球系统观。

盖亚假说作为一种新的地球系统观的意义在于，它能直接或间接地帮助回答当今人类所面临的生态问题和世界观问题。首先，全球生态环境恶化是人类当今面临的最严重的问题之一。盖亚假说启示人们，环境问题是涉及整个地球生态系统的问题，要解决这个问题不仅需要用系统的或整体的观点和方法来认识人类生产和生活方式对生态环境影响，而且需要人类共同行动。同时，盖亚假说也从道义上启示人们，包括人类在内的所有生物都是地球母亲的后代，人类既不是地球的主人，也不是地球的管理者，只是地球母亲的后代之一。因此，人类应该热爱和保护地球母亲，并与其他生物和睦相处。

第二，盖亚假说对于回答生命的目的问题给人们新的启示。生命的存在依赖于整个地球生态系统，它是一个能进行自我调节的负反馈系统，其目标就是体内平衡的状态，即各种生物及其环境和睦的平衡状态，从而使生命在全球范围内健康成长。人类只有与盖亚和睦相处，致力于她的健康，欣赏她的美丽和报答她的恩惠，才能发现生命的意义。

第三，盖亚假说对于回答所谓宇宙设计问题给人们新的启示。盖亚假说认为，地球本身有一定的次序和结构，从而形成一种体内自动平衡态。这只是事物进化的一种方式，而不需要有意的设计。同样，宇宙本身也有一定的次序和结构，而不必需要有意的设计。

四、盖亚假说的启示

盖亚假说的发展及其影响能给人们许多启示，下述三点特别值得注意：

第一，盖亚假说作为一个具有科学革命意义的假说提出后，在很长一段时间里为现存的科学建制不能接受，通过提出者百折不挠的努力，才逐渐被科学界接受。拉伍洛克自从60年代中期产生盖亚思想以来，30多年来孜孜不倦地为推进其假说而奔走、呼吁和开展研究，才使其假说在科学界影响越来越大。在其论文不能在《科学》和《自然》等重要科学刊物上发表的情况下，没有泄气，而是寻找其它途径宣传其假说。例如，利用各种学术会议，宣传盖亚假说。拉伍洛克知道，这些会议的组织者让他到会讲盖亚假说，主要是为了调节一下会议沉闷的气氛。但即使这样，他也去讲，这毕竟是传播盖亚假说的一种途径。

第二，盖亚假说作为一个跨学科性的新假说提出后，要得到发展，需要与相关专业的科学家合作。拉伍洛克提出盖亚假说后，找到生物学家马古利斯，并长期合作，共同推动盖亚假说的研究与发展。这种不同学科、志同道合的研究者长期合作，对盖亚假说的发展也是极为重要的。特别难能可贵的是他们的这种合作研究是在长达20多年的时间里得不到美国国家科学基金和其它基金资助的情况下进行的（当然，这一情况也说明，现存的以学科为基础的科学基金资助体系，不利于资助跨学科的研究）。

第三，盖亚假说作为一个具有重大科学意义的假说的提出和发展，必然引起人们观念的变革，从而在一定意义上指导人们的行动；但盖亚假说本身并不是判断人们的行为正确与否的最终的道德标准。盖亚假说本身体现了一种新的地球系统观，西方一些生态环境保护组织和绿党也纷纷把它作为环境保护运动或生态抵抗运动的理论基础或精神动力。这的确在一定意义上支持和促进了生态环境运动。但盖亚假说本身并不能解决人们应该如何对待生态环境的最终的道德判断问题。事实上，在一些生态环境保护主义者利用盖亚假说来说明其行动的合理性的同时，一些以盈利为目的的企业家也利用盖亚假说来为其浪费资源和污染环境的行为辩解。他们说，既然地球是一个具有自动调节能力的巨大系统，那么，多利用一些资源或多排放一些污染，地球会利用其自我调节能力，使其保持平衡态。

针对这种辩解，一些盖亚假说研究者，包括拉伍洛克本人也对地球生态系统的自我调节能力进行计算机模拟研究，但这种模拟研究很难得到公认的结果，更不要说地球生态系统自我调节的真实能力究竟有多大了。但即使得到真实调节能力的数据，也不能说服这些企业家。他们会说，如果污染超过地球系统的调节能力，这个系统又会达到一个新的平衡点，使这个系统恢复自我调节能力，等等。

由此可见，盖亚假说与其它重大的科学假说或理论一样，尽管能使人们对自然界有新的理解，也能为人们行为的合理性提供一定意义的支持，但其本身并不是人们行为的最终的道德标准。要解决人类所面临的生态环境问题，还必须考虑人文和社会等多方面的因素。

参考文献

〔1〕　Stephen H. Schneider and Penelop J. Boston， edit. ，Scientists on Gaia， Cambridge， Massachusetts: The MIT　Press，1993， Page 3.

〔2〕　James Lovelock， The Ages of Gaia: A　Biography　of Our Living Earth， New York: Bantan Books， 1990， Page 27.

〔3〕　James Lovelock， Healing Gaia， New York:　Harmony books， 1991.

地球物理论文第7篇

论文关键词：《万有引力理论的成》就教学设计

 

1、了解万有引力定律在天文学上的重要应用。2、掌握应用万有引力定律计算天体质量的两种方法。3、理解并运用万有引力定律处理天体问题的思路和方法。（二）过程与方法1、通过万有引力定律推导出计算天体质量的公式。2、了解天体中的知识。（三）情感、态度与价值观体会万有引力定律在人类认识自然界奥秘中的巨大作用，让学生懂得理论来源于实践，反过来又可以指导实践的辩证唯物主义观点

教学重点

根据已知条件求天体质量。

教学难点

根据已有条件求中心天体的质量及解决天体运动的思路与方法。

教学方法

教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、总结规律。

教学过程

知识回顾：

1、物体做圆周运动的向心力公式是什么？分别写出向心力与线速度、角速度以及周期的关系式。

2、解决匀速圆周问题的一般思路是什么？

3、万有引力定律的内容是什么？如何用公式表示？

4、重力和万有引力的关系？

引入新课

师：阿基米德在研究杠杆原理后说了一句振奋人心的话：“给我一个支点，我可以撬起地球！”同样给你一个天平，能否称出地球的质量呢？

生：不能。

师：地球的质量不能用天平直接称量，那么用什么办法才能称出地球的质量呢？

新课教学

一、科学真是迷人--------称量地球的质量

1、教材上提供了一种称量地球质量的方法，我们一起去看看是如何称量地球质量的？

引导学生阅读教材完成下面问题

（1） 推导出地球质量的表达式初中物理论文，说明卡文迪许为什么能把自己的实验说成是“称量地球的重量”？

（2）表达式成立的依据是什么？

2、思考：利用万有引力的知识还有没有其他方法能够计算出地球的质量？

帮忙：（同学讨论完成）

某同学根据以下条件，想要计算地球的质量。已知引力常量G，月球绕地球公转的半径为 r ，月球绕地球公转周期为T ，你能帮助他计算出地球的质量吗？

提示：（1）月球在做什么运动？

（2）解决这类运动的思路是什么？

3、总结：求解地球质量的方法：

方法1：若不考虑地自转的影响，地面上物体的重力等于地球对它的引力。

方法2：若已知地球一卫星的轨道半径和线速度、角速度或周期其中之一，也可求得地球的质量。

练习1：

算地球的质量，除已知的一些常数（G,g)外还须知道某些数据，现给出下列各组数据，可以计算出地球质量的有哪些组：

A. 已知地球半径R

B. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v

C. 已知卫星绕地球做匀速圆周运动的线速度v和周期T

D. 地球公转的周期 及运转半径

通过对上题D项的分析引导学生实现知识的迁移中国知网论文数据库。从而把求解地球质量的方法推广到求解其他天体的质量。

4、知识迁移：

受到地球质量求法的启发，能否求出太阳、月亮等其他天体的质量呢？如果能求，需要哪些已知条件？如何求？

学生讨论完成上面问题。

5、小结：求解中心天体质量的方法：

方法1：表面重力加速度法：

若已知天体表面的重力加速度与天体的半径，可利用万有引力与重力的关系求得。

方法2：环绕天体法：

若已知天体一卫星的轨道半径和线速度、角速度或周期其中之一，可利用万有引力与向心力的关系求得。

提醒：

1.利用上述方法求天体质量时，只能求中心天体的质量，不能求环绕天体的质量。

2.在求天体质量时，地球的公转周期、地球的自转周期，月球绕地球的运行周期可做为已知条件用。

练习2：

A、B两颗行星，质量之比为MA/MB=p半径之比为RA/RB=q初中物理论文，则两行星表面的重力加速度为（ ）

A、p/qB、pq2 C、p/q2D、pq

练习3：

某一绕月卫星的轨道半径为r，周期为T，月球的半径为R，求

（1）月球的质量M为？

（2）月球的密度ρ为？

（3）若该卫星贴近月球表面飞行，则月球的密度ρ为？

二、发现未知天体

学生通过阅读教材，阐述海王星、冥王星的发现过程。

三、考题回顾

宇航员站在一星球表面上的某高处，沿水平方向抛出一个小球。经过时间t，小球落到星球表面，测得抛出点与落地点之间的距离为L.若抛出时的初速度增大到2倍，则抛出点与落地点之间的距离为 L.已知两落地点在同一水平面上。

求（1）该星球表面的重力加速度g。

（2）若该星球的半径为R，万有引力常数为G，求该星球的质量M和密度ρ

四、课堂小结：

1、如何求解天体的质量。

2、运用万有引力定律解决天体问题的一般思路是什么。

五、作业：

1、完成教材课后习题。

2、完成练习册23、24页习题。

六、板书设计：计算天体的质量（只能计算中心天体的质量）

（1）表面重力加速度法

万有引力理论的成就（2）环绕天体法

发现未知天体：海王星、冥王星的发现

地球物理论文第8篇

【关键词】 万有引力来源 排斥力作用 地球黑洞可能的大小

哲学基础。早在中国古代的道家，很早就认为万物总是相生相克，有阴就有阳，有明就有暗，自然之理。而在西方的辨证法哲学也认为事物总是既对立又统一的发展着的。

随着现代科学的发展以进步，我们知道，人类生活的地球是因为和太阳的引力作用而围绕着太阳旋转的，按照万物相生相克的原理和对立又统一的发展的关系，既然太阳和地球有引力作用，而又没有相互吞噬掉，即它们之间是不是也应该有排斥力呢？那么太阳和地球之间的引力和排斥力又是如何产生的呢？我认为地球的万有引力来源靠的是地球内部核心物质的高速旋转力而产生的，一旦地球内核不转了，我们也可能就没有了重量，哈哈黑洞的中心点转速应该超过光速，所以光也跑不了， 黑洞可能并不象现在普遍认为的把物质压缩到一个点上，可能只是仅仅靠一些超级物质，产生了超级巨大的能量和引力，并可以轻松转化物质，不知道这是不是黑洞的本质呢？

这样黑洞虽然引力大的可怕，但也就不再那么神秘和不可理解了是不是呀！

星体之间既相互吸引又相互排斥。这也可能是黑洞没有吃掉我们太阳系的原因吧。也就是说黑洞可能会抢夺物质，但并没有把物质压缩到一个原点上。那么我们地球的核心有没可能会是一个迷你的超过光速旋转的“小黑洞”呢？仰望星空我们看得到的恒心的中心，会不会都是有一个“小黑洞”呢？

关于这点我们可以从黑洞，中子星，太阳{恒星}，地球{行星}，它们之间的相似程度看到它们彼此的密切关系：1都是圆形{黑洞现观测不到但普遍这么认为}2都有自转3都有万有引力4都有磁场5都有时空漩涡……太像了，也许黑洞，中子星，恒星，行星，它们之间只是一个能量级别的差距……我认为关键是：地球的“小黑洞”中心点和太阳的“黑洞”中心点又是通过超过光速旋转的点而相互排斥的，但它们又疯狂的想吸引对方所拥有的物质，渐渐的把开始混沌的空间拉成现在极度寒冷和接近真空.....

请看以下分析：

（1）早在三百多年前，英国著名科学家牛顿创造了万有引力定律，但他却无法解释万有引力是如何产生的，后来甚至猜想地球的核心可能有一个“永动机”来解释地球万有引力来源。而近代有些科学家也提出了地球核心是靠物质衰变的永动机原理来解释地球的磁场现象，其实都是在为地球核心存在超高能量物质找寻理论依据，最近科学家观测发现越到地球的核心地方，地球的自转速度越快，观测证据显示地球的内核自转可能要比地球外壳快，一年相差约2度。虽然数值很小，但却充分说明了地球自转的能量来源问题，即地球的自转是靠地球内部自身能量带动的，而不是外力来推动的，否则的话以地球的构造应该是地壳自转速度快过地核。

（2）离地心越近重量越大……我们知道地球一个赤道略鼓而两极略扁的球体，如果按照质量引力理论应该是两极重量略重，赤道重量略轻呀！可事实为什么是物体在两极重赤道轻呢？有人认为是离心力的作用，但在同一纬度的地方为什么物体在高山上略轻而在平原上会略重呢？于是又有人说是大气压力的作用，但为什么重力加速度的数值会随海拔高度增大而减小，随纬度的升高变大呢？可见应该是离地心越近重量越大，也就是说把1000吨和1吨重的同种物质放在地球任何一个引力点上，排除其它干扰，它们重量的变化比率都应该是一样的。1997年诺贝尔物理学奖得主斯坦福大学美籍华人物理学家朱棣文教授领导的一个小组通过“坠落”原子而精确算出了单个原子所受的重力加速度并发现这一重力加速度与由数十亿原子组成的重力加速度相同，这一结果被物理学界视为意大利学者伽利略著名的“比萨斜塔试验”的现代翻版。可间万有引力应该不是物质质量间的相互作用力，而是由一个由星体核心超能量物质提供的一个场的概念。在地球核心物质提供的引力场内，一般情况下任何一点的引力大小是不会变的，越靠近地球核心引力场越强，物质的重量越大。

（3）一个有趣的天文现象，行星离太阳之间的距离是以密度来划分的即：

密度（g/cm3）1.水星5.432.海王星1.金星5.253.地球5.524.火星3.955.木星1.336.土星0.697.天王星1.298.海王星1.64。

这里似乎地球不不符合.但如果加上月球[g/cm3.350]的密度，月球的体积只有地球的1/49，质量约7350亿亿吨，相当于地球质量的1/80左右.和地球平均一下又符合了.[天王星1.29海王星1.64都已确定都有大量的卫星，但暂无它们卫星数据]

即太阳系行星的平均密度越大离太阳就越近，行星的平均密度越小离太阳就越远，而不是由行星的质量来决定的。如果按质量引力理论，行星离太阳距离不是应该质量越大引力越大，离太阳越近吗？可事实却不是这样的。

（4） 还有行星自转的越快离太阳越远，说明可能是星体自转的越快它的能量越大，排斥力也越大。

（5）今天就连小孩子都知道宇宙在逐渐扩大。{宇宙大曝炸理论}也就是说，星系在渐渐互相远离。但是如果说按质量万有引力定律学说，星系应该互相靠拢才对呀。但如果它们之间若除了引力还有相互排斥力存在，那理所当然会相互远离而去了...最新观测显示地球以每年7厘米左右还远离太阳，月亮以每年2厘米左右远离地球…美国国家航空航天局的钱德拉以及欧洲宇航局的XMM-牛顿X射线天文观测站天文学家认为，一颗接近太阳大小的恒星受到另外一颗恒星的作用改变了轨道并开始靠近黑洞，在黑洞的强大重力作用下，这颗恒星被拉伸，撕裂。这个黑洞吞噬了这颗恒星约1%的质量，并将剩余部分抛向宇宙空间。德国马克斯・普朗克天体物理研究院的天文学家将这一过程描述为“大卫王与巨人哥利亚之战”，可惜结果是大卫王失败。{注为什么这个黑洞只是吞噬了这颗恒星约1%的质量，并将剩余部分抛向宇宙空间，排斥力作用吗？

（6）很好解释了地球磁场产生的原因。一直以来地球磁场产生的原因有多种说法：如永磁体说、电流说、发电机理论.....等。但假如说地球核心有一个超高速旋转的“小黑洞”为地球提供强大的磁场，这个问题便非常简单了。

（7）地球核心内部小黑洞的可能大小。理论上，太阳的史瓦西半径约为3千米，地球的史瓦西半径只有约9毫米该值的含义是，只不过史瓦西半径只是解决了{黑洞}大小问题，却没设定它是自转的，而我认为这个点应该是超高速旋转的.

（8）时空漩涡。为什么说地球核心可能是一个高速度旋转的小黑洞呢？那就是时空漩涡。据美国宇航局网站报道，科学家们经过仔细的检测，发现地球周围确实存在时空漩涡，并且其各项参数和爱因斯坦广义相对论预言的完全符合地球附近空间存在的时空漩涡，在其它大质量天体附近也一样存在，如中子星，黑洞和活动星系核等，只不过那里的时空漩涡更加剧烈，规模更加大而已。

可见我们可能就生活在“小黑洞”加上万有引力的基础上引入排斥力概念， 就可以基本解决现有天体物理大部分疑惑了。

地球物理论文第9篇

关键词：物体旋转实验；卡文迪许扭矩实验；主观性；不完善；虚假性

Abstract：According to the Object Rotation Experiment， explain the Torsion of objects of the Earth’s surface is an objective phenomenon. In the equipment selection， the Cavendish torque experiment is have

One-sidedness. Therefore， Can prove Implementation on the Cavendish torque experiment is subjectivity and imperfections， and even a false.

Keywords：Object Rotation Experiment， Cavendish torque experiment， subjectivity， imperfect， false.

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引言：由《地震浅析与抗震——《自由运动论》在实际中的应用（3）》的理论可知，地球表面物体自身就具有扭转性，同时根据万有引力的概念，卡文迪许扭矩实验在器材的使用上具有片面性。因而，本文对卡文迪许扭矩实验提出了几方面的质疑。根据一个简单的物体扭转实验证明了地球表面物体（高纬度区）都具有扭转性质是客观存在的，从而证明了本文对卡文迪许扭矩实验的质疑是正确的。即卡文迪许扭矩实验是不完善的，甚至具有虚假性。

一、对卡文迪扭矩实验的质疑

（一） 实验现象的质疑

卡文迪许扭矩实验是在确信万有引力是客观存在的，而且也没有考虑到地球的自转对地球表面物体的影响的前提下进行的。假设地球表面物体自身在水平平面内就具有扭转性，那么卡文迪许扭矩实验就是可以被质疑的。

根据《地震浅析与抗震——《自由运动论》在实际中的应用（3）》的理论可知，地球表面高纬度区上的物体自身都具有扭转性，只不过由于物体和地面的摩擦力的存在，没有显示出外在的扭转现象而已。由以下物体旋转实验就可以证明物体的这种扭转性。

实验：1.器具：细线一根，任意物体一个。

2.步骤：用细线的任意一端系住物体，平稳的提起离开地面。

3.观察结果：物体离开地面后开始旋转。

4.实验说明：（1）细线的粗细选用要适当。相对于物体的重量，线不能太细，太细会绷得太紧，太紧导致抗扭性相对增大；也不能太粗，太粗肯定抗扭性大。

（2）由于线一般都是用更细的数根线拧制而成，所以在某一个方向上肯定具有抗扭性，所以做实验时要用细线的两端都试一次，或者把线回折成双，这样线自身的扭力一反一正抵销，不会影响实验的效果。

（3）根据《地震浅析与抗震——《自由运动论》在实际中的应用（3）》的理论可知，实验中的扭转现象是：在北半球是右转，在南半球是左转，赤道上无旋转现象。

5.结论：地球表面高纬度区上的物体在水平平面内都具有扭转性。

由以上的理论和实验证明，地球表面物体在水平平面内自身就具有扭转性是客观存在的。所以，卡文迪许扭矩实验在没考到地球表面物体自身就具有扭转性的前提下实施，肯定是不可靠的。

应该说，卡文迪许扭矩实验的过程中，理应等到悬挂的哑铃完全稳定后，再让大的金属球靠近来观察实验现象。由以上的理论和实验可知，待哑铃完全平稳后，应该由于哑铃自身的右旋性质（北半球），在没有大的金属球的靠近的情况下，哑铃也应当存在右旋性质的现象，扭秤上也应当已有向右扭转的读数。

退一步说，已有的扭转现象与读数也不会影响对引力的测量，因为，完全可以以已有的现象与读数为基准，继续测量，但是，卡文迪许扭矩实验并未提到已有现象的发生及对已有读数的处理方法的问题。所以，卡文迪许扭矩实验，其现象观察和数据应该是不真实的。

（二）实验性质的质疑

既然卡文迪许扭矩实验的目的是测量万有引力的大小，根据万有引力的概念，如果卡文迪许扭矩实验在器材的选用上具有片面性，那么卡文迪许扭矩实验就是可以被质疑的。

卡文迪许扭矩实验中只使用了金属球做实验，并没有对其他任何性质的物体进行反复实验，这是不符合万有引力概念的。万有引力概念是与物体的化学性质无关的。所以，只片面的使用金属球来做实验是具有不完备性的。况且，由于金属性的物体不是自然的，一般是人工制作的，在制作和使用过程中，金属性的物体很容易产生磁性。所以，即便是实验中存在扭转现象，也很可能与磁性有关。应该说，万有引力，突出一个万字，应该任何物体之间都存在这种力。

所以，卡文迪许扭矩实验只片面地使用金属球，应该说，从实验器材性质的使用上也是具有主观性的。

本文认为，对于一个证明引力的存在性及其测量引力常数的意义重大的实验，卡文迪许在实验中无视于哑铃自身的扭转导致的已有读数的客观存在性，以及只片面地使用金属球的主观性，不仅仅是主观性和不完善性，甚至具有虚假性。

由以上的实验及理论分析可知，本文对卡文迪许扭矩实验的质疑是正确的。

二、讨论

牛顿在提出万有引力观点时认为：任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。但是，牛顿并没有对引力是如何产生的，以及是如何传递的进行描述与证明。而且也没有任何证明引力存在的客观性的相关试验，直至卡文迪许才做了证明引力的存在及其寻找引力常数的扭矩实验。但是根据本文的理论，证明了卡文迪许扭矩实验的确存在多方面的质疑，并不能证明引力的存在性，其实验结果也就是不可靠的，所以，只能说，万有引力概念的形成还只是处在具有主观性的假设的层面上，是对自然现象的牵强理解与描述而已。

结合《关于自由落体的探讨》和本文的理论可知，自然现象中的自由落体现象和水平方向上的旋转现象，以及大尺度的空间物体的运动（行星绕恒星的运动）一样都是物体具有双重运动性的原因，即自由运动的物体的自转使运动弯曲，物体运动在自转面上才是自然现象中的客观存在。

三、结论

因为地球表面物体在水平平面内都具有扭转性，所以，卡文迪许扭矩实验是具有主观性和欠缺性的，是不可靠的。