綜述
相信我們每個人在最初開始瞭解宇宙瞭解太陽系的時候,一定都問過自己這樣一個問題,為什麼這些巨大的天體可以這麼穩定地漂浮在太空當中呢?
它們的周圍並沒有任何可以支撐的地方,上方也沒有任何牽引的力量,按照常理難道不應該垂直掉落嗎?
就地球本身來說,人口的不斷增加也在原有的基礎上不斷加重這顆星球的負擔,究竟是什麼還在支撐著這個60萬億億噸的大傢伙仍舊巋然不動呢?
萬有引力
當我們瞭解了一些基礎的天文物理知識之後,我們才瞭解到,那股神秘的支撐力其實就是所謂的萬有引力。
萬有引力定律是這樣講的,宇宙當中的任何兩個質點之間都存在著對彼此的吸引力,這個力的方向正好處在它們的連心線上,而這個力的大小隻跟兩個因素有關,一個就是這兩個質點本身的質量,另一個就是兩個質點之間的距離,而跟它們本身的其他性質無關,比如化學結構或者空間介質。
萬有引力變化導致執行速度變化
如果說要給17世紀最偉大的科學發現排個序的話,萬有引力的發現絕對是名列榜首的,因為這是人類科學第一次將天空和地面統一在了同一個運動體系當中,並且明確地將這其中的規律揭示了出來,奠定了經典物理學的基礎,也為現代物理和天文搭建起了成熟的研究框架。
應該說,在萬有引力被認識到之前,相互作用的規律即便廣泛存在,也被一些研究意識到,但是都沒有得到科學的闡釋,並且只侷限在非常小的視野當中。
而牛頓直接把整個宇宙中的天體都放進了其中,帶領人類在探索自然的路上邁出了巨大的一步,自此以後,天體運動不再以玄之又玄的面貌呈現在我們面前,空間觀測和探索也在此基礎上得到了巨大的發展,科學家們可以透過計算獲知天體的各方面資訊,比如週期、軌道、軌跡等等,有了這些資料,我們才能開始宇宙航行。
也是因為相互作用這個關鍵的概念,才讓越來越多的新的天體不斷被髮掘出來,比如著名的海王星、冥王星就是在萬有引力基礎上推演出來的。
在可預知的將來,還會有更多這樣的案例出現,萬有引力定律就像一條隱藏在宇宙當中的鏈條,一出現,就把許多我們曾經無法理解的現象都串聯在了一起,比如潮汐現象、地球的扁平外形,而在人類文明的角度上,它極大地破除了上帝推手的觀念,讓科學擊敗了宗教,慢慢成為了主流的思潮,這才有了今天的科學進步和文明社會。
運動的天體系統
具體來說,從天體的漂浮到它們按照固定的週期圍繞某個中心進行運轉的活動,都有萬有引力的作用,而且不只是這些巨大的天體,應該說所有存在於宇宙當中的物質都處在萬有引力的系統當中。
小到一片塵埃雲,也會在這種相互作用中開始自轉運動,就像一片樹葉掉入大海之後,是絕對不可能脫離洋流的活動而獨立存在的,所謂隨波逐流就是這個意思了。
所以在這個意義上,我們也可以推出,宇宙當中是不存在絕對靜止的事物的,因為整個宇宙系統都是持續處在運動狀態中的。
即便在人的肉眼看來,地球確實是安靜地待在原地不動的,但實際上,它不僅有著自身的自轉活動,還以太陽為中心進行著不間斷的公轉活動,曾經我們也以為太陽系作為一個超大星系,應該是相對獨立的了。
但是當我們觀測到更大的宇宙空間之後,才發現太陽系整個系統其實也和地球一樣,要圍著別的中心進行運動,這個中心就是我們的銀河系中心。
以此類推,銀河系本身也處在一個更大的運轉體系裡面,一環套一環,沒有任何一個天體能夠逃得掉,即便是那些本身不會自轉的物體,也最多隻能處在相對靜止的狀態,絕對靜止是不存在的。
我們也可以把整個宇宙比作人類社會,只要是社會人,就必然逃不開社會性,這個社會性就是萬有引力,可以把人牢牢地和全體人類聯絡在一起,而且常常有著牽一髮而動全身的力量,一旦其中的一員出現狀況,必然會影響系統裡面的其他人。
對於天體之間也是一樣,雖然這樣的情況極少出現,但是一旦有某個天體發生了大的變動,比如脫離了自己的軌道,那麼連帶著周圍的其他天體都會受到影響,就像按規則執行的車輛中間突然有一輛開始橫衝直撞,肯定會讓整個交通系統陷入癱瘓。
當然,牛頓的萬有引力理論體系也存在一些錯誤,它將時空預設為不會變動的,但現代天文物理證明,時空的狀態會因為質量變動而變動。
萬有引力解釋了地球穩定漂浮的原因,但是直到愛因斯坦提出廣義相對論之後,我們才更加深入地瞭解到質量對整個系統的影響。
結語
不管是天文還是物理,在未來肯定還會有很多新的發現,我們現在認為確定不變的一些東西,說不定也會被重新闡釋,就像幾百年前,人類堅定不移地相信世界是一塊平地一樣,在萬有引力和相對論之外,也許還有更加偉大的自然科學理論會誕生。