天體力學與重力
位力定理
/ VEER-ee-al or VY-ree-al /
想象一群恆星在球狀星團中嗡嗡亂飛，或原子在恆星內部抖動——無數天體彼此拉扯，永不安定，整體卻處於一個穩定持久的狀態。位力定理就是這樣一條非凡的規律：對處於平衡的自重力系統，平均運動能量與平均重力能量被鎖定在一個固定的比值上。它是一個已沉澱到長壽命狀態的束縛系統的資產負債表。
簡單地說，對一個穩定的、由重力束縛的系統，時間平均的動能 K 與重力勢能 U 滿足 2K + U = 0，即 U = -2K。運動（動能）在數值上恰好是重力勢阱深度（勢能）的一半。一個令人驚訝的推論是：重力系統表現得彷彿具有「負熱容」——從星團抽走能量，其成員反而加速，因為系統收縮使 U 加深的速度快於 K 冷卻的速度。
這一條關係是天體物理中最強大的稱量工具之一。由於恆星或星系的速度可測（來自都卜勒頻移）、大小可測，位力定理便把運動化為質量：在給定大小下東西運動得越快，必定存在越多的重力質量。1930 年代把它用於星系團，揭示出遠多於可見恆星所能解釋的質量——這是暗物質的第一個有力證據，至今仍是我們「稱量」星系團的基石。
弗里茨·茲威基測出星系在后髮座星系團內疾馳的速度，運用位力定理，發現該星系團所需的質量是其發光星系所能提供的數百倍——這便是 1933 年「缺失質量」的暗示，如今我們稱之為暗物質。
運動加上大小便得出質量——而答案遠超可見之物。
乾淨的 2K + U = 0 只對處於平衡、受平方反比重力作用的弛豫系統成立；一個仍在坍縮、膨脹或受擾動的系統並未位力化，硬當它已位力化會嚴重誤估質量。
又稱
另見