這個(gè)題目的本質(zhì)是宇宙不同尺度下的運(yùn)動(dòng)模式和主導(dǎo)力的差異,。在我們?nèi)粘5恼J(rèn)識(shí)中,天體主要是受重力影響的,,在質(zhì)心的重力作用下,,天體沿著測(cè)地線運(yùn)動(dòng),這就是我們所熟悉的地球繞太陽公轉(zhuǎn)的過程,! 其實(shí)對(duì)引力的理解應(yīng)該從地心說開始,。雖然我們?cè)谠缙诓⒉恢肋@是天體運(yùn)行的強(qiáng)大力量,但是沒有地心引力理論,,了解歷史是不完整的,! 古希臘天文學(xué)家托勒密在前人的基礎(chǔ)上總結(jié)出了以地球?yàn)橹行牡奶祗w運(yùn)動(dòng)理論,簡(jiǎn)稱地心說,。當(dāng)然,,我們現(xiàn)在知道這是錯(cuò)誤的,但是這個(gè)理論相當(dāng)精確,,因?yàn)橥欣彰茉O(shè)置了相當(dāng)多的光暈輪來修正天體運(yùn)動(dòng)的錯(cuò)誤軌道,,這使得這個(gè)理論計(jì)算極其復(fù)雜,但是卻是有效的,,甚至可以作為導(dǎo)航使用,! 所以地心說持續(xù)了1500多年,直到哥白尼開始懷疑它,。在觀察了行星的軌道后,,他總結(jié)了日心說。在日心說下,,太陽系的行星軌道都是井井有條的,,原來的幾百個(gè)光暈大幅度下降,減少了計(jì)算量,。因?yàn)槿招恼f更接近事實(shí),,哥白尼沒有發(fā)現(xiàn)行星的橢圓軌道,,所以哥白尼的日心說還是有修正的。 之后,,開普勒在他的老師第谷的海量數(shù)據(jù)中總結(jié)出行星橢圓軌道和行星三定律的事實(shí),,使得行星軌道的計(jì)算越來越精確,不再需要光環(huán)輔助修正,。簡(jiǎn)單來說,,開普勒解決了行星如何運(yùn)動(dòng)! 牛頓在這些的基礎(chǔ)上,,輔以自己的發(fā)現(xiàn),,引入了萬有引力定律,解決了為什么天上的星星會(huì)這樣運(yùn)動(dòng),。當(dāng)然,,牛頓在重力的傳遞上出了問題,但牛頓的到來是劃時(shí)代的進(jìn)步,。 在接下來的三百年里,,科學(xué)家們?yōu)榘雅nD力學(xué)建成經(jīng)典力學(xué)的偉大建筑付出了巨大的努力!但是,,還有一個(gè)問題沒有解決,。重力的傳遞是什么?這是一個(gè)問題,,因?yàn)榕nD把它解釋為以太,,但是隨著科學(xué)的進(jìn)步,以太的問題越來越嚴(yán)重,。比如水星的歲差無法解釋,,邁克爾遜·莫雷的以太漂移零結(jié)果實(shí)驗(yàn)無法解釋。 最后,,在20世紀(jì)初,,愛因斯坦的狹義相對(duì)論解決了邁克爾遜·莫雷的以太漂移零結(jié)果,而他的廣義相對(duì)論解決了水星的進(jìn)動(dòng)問題,,以質(zhì)量彎曲時(shí)空的方式解釋了重力的傳遞,。所以水星的進(jìn)動(dòng)是由橢圓軌道通過彎曲空間的時(shí)空曲率不同造成的,而其他行星由于軌道直徑大沒有明顯的影響(其實(shí)水星并不明顯,,Levie要緊貼) 關(guān)于廣義相對(duì)論,,惠勒說的很好理解:“質(zhì)量告訴時(shí)空如何彎曲,時(shí)空告訴質(zhì)量如何運(yùn)動(dòng)”,!一句話把事情說清楚,! 太陽占整個(gè)太陽系質(zhì)量的99.86%,所以它產(chǎn)生的時(shí)空曲線是一個(gè)非常有趣的結(jié)果,。太陽基本位于中心,,然后每個(gè)行星都在這個(gè)彎曲的時(shí)空中運(yùn)行,,每個(gè)行星都有自己的彎曲時(shí)空,周圍都有衛(wèi)星在運(yùn)行,,衛(wèi)星周圍也有彎曲時(shí)空,。他們相互影響,相互糾纏,,此生不可解離,! 如果從彎曲時(shí)空的角度去觀察被質(zhì)量彎曲的空間,用坑坑洼洼來形容可能是非常合適的,,因?yàn)橹車臅r(shí)空里有造成凹陷的巨大天體,,也有帶質(zhì)量或不帶質(zhì)量的扁平虛空! 這是廣義相對(duì)論下的時(shí)空,,每一個(gè)凹陷都是一個(gè)巨大天體的引力范圍,,宇宙中充滿了這樣的凹陷。在時(shí)空彎曲的凹陷中,,在銀河系范圍內(nèi),,這些質(zhì)量仍然可以沿著具有明顯閉合曲線的測(cè)地線運(yùn)行。比如太陽系還在圍繞銀心旋轉(zhuǎn),,但是這個(gè)大致閉合的橢圓曲線的周期高達(dá)兩億多年,但是當(dāng)這個(gè)尺度再增大,,那么它們的曲線可能就不再閉合了,! 這是典型的局部星系團(tuán)和超星系團(tuán)的運(yùn)動(dòng),因?yàn)樵诰嚯x銀河系約2.5億光年的地方,,有一個(gè)性質(zhì)不明的超重力源,,這是1986年才發(fā)現(xiàn)的巨型引力源!位于九頭蛇和半人馬座的方向,,許多古老的星系都在這個(gè)方向與鄰近的星系發(fā)生碰撞,。 巨源所在的平方英尺處的星團(tuán)正好被銀核球體擋住,使得巨源的所有信息都無法穿透銀核,。所以我們很難知道巨源的性質(zhì),,但我們知道銀河系正以每秒600-800公里左右的速度沖向巨源,就像我們開車一樣,,只是前擋風(fēng)玻璃被一張海報(bào)卡住了,。我們只能從兩個(gè)窗口看到我們?cè)谀睦铮?/p> 無論巨大的源離得多遠(yuǎn),在引力主導(dǎo)的時(shí)空中,,質(zhì)量的路線永遠(yuǎn)是測(cè)地線的,,可能是封閉的橢圓軌道,也可能是拋物線軌道,,也可能是雙曲線軌道,,但本質(zhì)是一樣的,! 哈勃于1929年發(fā)現(xiàn)宇宙膨脹,他當(dāng)時(shí)測(cè)得的速度是550 km/s百萬parsec,,似乎比2013年普朗克衛(wèi)星測(cè)得的數(shù)據(jù)大了一點(diǎn),,但本質(zhì)是一樣的,宇宙在一定尺度上表現(xiàn)出膨脹,!根據(jù)這個(gè)理論,,結(jié)合普朗克衛(wèi)星的數(shù)據(jù),我們可以計(jì)算出離開巨源的速度約為4400 km/s,,接近銀河系的速度為600-800 km/s,,這顯然是一個(gè)永遠(yuǎn)跟不上的速度,所以我們不用擔(dān)心銀河系會(huì)落入巨源,! 其實(shí)這還是一個(gè)美好的世界,。我們發(fā)現(xiàn)宇宙正在以相對(duì)一定的速度膨脹,但這個(gè)夢(mèng)想很快被打破了,。1998年,,兩個(gè)觀察遙遠(yuǎn)星系Ia超新星紅移的小組發(fā)現(xiàn)宇宙正在加速。從這些Ia超新星之間的距離來看,,宇宙大約在45億年前開始加速膨脹,。 這個(gè)宇宙是你想象的那樣嗎?簡(jiǎn)單來說,,之前的膨脹也給了天文學(xué)家一線希望,,那就是宇宙可能在達(dá)到某個(gè)平衡點(diǎn)后開始收縮,回到奇點(diǎn),,但是加速膨脹的發(fā)現(xiàn)徹底把這個(gè)想法熄滅了,。宇宙是一張單程票,只有一個(gè)起點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn),,人類只是匆匆而過,!當(dāng)然,你也不用擔(dān)心,,以后是否能回到奇點(diǎn)或者去完全黑暗,,對(duì)人類來說其實(shí)也是一樣的! |
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