爱因斯坦竟直接摧毁了一颗行星

  • 小编 发布于 2019-11-21 01:09:16
  • 栏目:科技
  • 来源:纳福书屋
  • 6130 人围观

1915年11月18日 柏林

爱因斯坦步入普鲁士科学院,他非常平静地讲述着自己的观点。

“对水星的计算表明,每过一个世纪,其近日点会进动43角秒,而天文学家们实际的观测值比用牛顿力学计算的理论值多出(45±5)角秒,且天文学家无法用牛顿理论解释这个结果。”

反复检视这个结果之后,爱因斯坦淡然说道

“因此,这个新理论与观测结果完全一致”

爱因斯坦竟直接摧毁了一颗行星


爱因斯坦的话宣告数十年来拯救牛顿学说的努力完全白费,更重要的是,一颗行星被击落了——哪怕这是一颗从未存在过的行星,但是人类为了找寻它,花了将近60年的时间。

我们,可以掌握世界的秩序

1684年8月,埃德蒙·哈雷前往剑桥三一学院会见艾萨克·牛顿,抛出了那个困扰了他将近一年的问题:“假设行星指向太阳的引力与它到太阳的距离的平方成反比,那么行星的轨道曲线会是什么情况?”

“椭圆,我计算过。”

牛顿的回答就像两百多年后的爱因斯坦一样简洁明了,说着他就开始翻找自己的笔记,不过他没有找到。

没关系,牛顿爵士可以再算一遍。


爱因斯坦竟直接摧毁了一颗行星

艾萨克·牛顿


11月份,牛顿将9页推导寄给哈雷,标题是《论物体在轨道上的运动》,其实就是我们所熟知的“万有引力定律”。

哈雷发现了这短短九页纸背后的奥秘——这是宇宙万物运动的法则,哈雷鼓励牛顿写一本书,讲述自己掌握的知识。三年之后的1687年,牛顿才把这本书写完。这本书中所有的方程、几何图示、证明细节都用于描述运动,上至苍穹,下至我们的家园,所有的一切都被几个简洁的定律描述。

牛顿在书中写道“这一理论与跨越宇宙的不同寻常的轨道相符,与行星运动理论的规律一致,与天文观测完美吻合。这样的理论完全没有可能不成立。”

而这本书就是《自然哲学的数学原理》,一部划时代的巨著,哈雷作为这本书的编辑,为这本书撰写了序言“我们此刻获准加入众神的盛宴,我们已然运用天上的律法行事”,1727年,牛顿去世,蒲柏在悼词中写道“自然和自然的规律隐没在黑暗中,上帝说,让牛顿去吧!于是便有了光明。”

能算到的与不能算到的

1846年9月23日 柏林 皇家天文台

天文学家伽勒观察着天空,在午夜和1点钟之间的某个时刻,他们看到一个光斑。

赤经21时53分25.84秒

这是一颗没在星图上的行星。

这就是海王星。

伽勒自然不是随便一观察就找到了海王星,伽勒的观测受到法国天文学家勒威耶的委托。勒威耶通过万有引力定律直接推算出了海王星的存在——“看,就在那儿,你会看见的”。


爱因斯坦竟直接摧毁了一颗行星

勒威耶


勒威耶就此一战成名,成为法国一流的天文学家。他的下一个目标就是解释水星的进动问题。

天文学家早已发现,水星在轨道近日点会发生进动,在理想的二体系统中,行星轨道是稳定的,近日点是固定的,但是一旦增加一个行星,这种稳定性便就消失了,对这样的系统,在一页纸上画出天体每一年的轨迹,随着时间推移就能得到一种花一样的图案。而水星的近日点,每世纪的进动速率高达565角秒。


爱因斯坦竟直接摧毁了一颗行星

水星轨道


勒威耶经过计算,发现已知行星导致的水星进动偏移为每世纪526.7角秒,算下来每年有0.38角秒的偏移得不到解释,他认为应该是有未知的质量在扰动水星,也就是说水星和太阳之间还有一颗行星。

1859年3月26日,一位业余观测者声称发现了这颗行星,万有引力理论完美地解释了这颗行星的存在,它恰好存在于理论所预测的位置——这简直太完美了。

勒威耶将这颗行星命名为祝融星。

只是这颗行星简直太完美了,完美到根本不存在,找也找不到。

从业余爱好者“发现”开始,人们就再也没有看到这颗行星。1878年,在一场借助日全食发起的“世纪大观测”之后,人们依然找不到祝融星的踪迹,几乎整个天文学界都认为祝融星应该是不存在的,却没有人从此开始怀疑牛顿引力理论。

直到1915年爱因斯坦提出广义相对论。

水星发生了什么?

太阳因为其巨大的重量使得时空产生了凹陷。水星被太阳的引力场紧密包围,深陷太阳的引力凹坑中。水星就这样沿着扭曲的四维曲线运动,直到爱因斯坦用数学的抽象形式抓到这些,水星的轨道才脱离了牛顿的理论。

脱离牛顿的又何止水星,在祝融星应声而落的同时,我们也脱离了牛顿,走向了爱因斯坦的怀抱,科学也在这一刻展示了自己的独特性——这是人类唯一一种可以自校正的认知,每一个结论都是暂时的,在科学的世界中,每一个结论都在一些小的方面,甚至偶尔在一些重要的方面是不完善的。

勒威耶们缺少的,其实仅仅是一种想象整个世界运行法则的框架,一种从另一个角度解释祝融星不存在的思路。

爱因斯坦的伟大之处就在于,他放弃了原先的框架,建立了一个崭新的宇宙,我们,其实就生活在这个爱因斯坦为我们构建出来的宇宙之中。这个宇宙,终究有一天也会像牛顿为我们创造的宇宙一样崩塌,而祝融星就像是这场转变的见证。

而祝融星也在提醒我们,当遇见那些解决不了的问题的时候,不妨放下那些观念,去思考一下我们所认为正确的,是否真的正确。

转载请说明出处:866热点网 ©