地球和所有天體都在高速運動,為什么我們感覺不到呢? 事實上,只要使用一個小彈簧天平或傅科擺,地球高速旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象就能被充分揭示出來。傅科擺是直觀的,但難以理解。彈簧秤更容易理解,也更直觀。 傅科擺是由地球自轉(zhuǎn)的科里奧利力引起的一種現(xiàn)象,它圍繞振蕩中心旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)的“離心力”會使每個點的“重量”不一致。然而,在過去,人們不相信人類有很長的理解旋轉(zhuǎn)和革命的歷史。 地心說 有一個非常有趣的類比。在海洋中,一艘航行極其順利的大船沒有窗戶。你能感覺到船在動嗎?相信無論你做什么實驗,你都找不到船在移動,因為伽利略、牛頓甚至愛因斯坦已經(jīng)反復(fù)驗證了這個問題。 我們所處的地球像是一艘巨大的船。它在宇宙中穩(wěn)定運行。除了由自身板塊運動偶爾引起的湍流外,沒有其他異常運動。而對人類來說幸運的是,上帝沒有同時關(guān)上門和帶上窗戶,這樣我們就可以透過大氣層觀察太陽的升降,看到布滿星星的天空的升降。因此,經(jīng)過幾千年的積累,人類終于在兩千多年前總結(jié)出了“地心說”。 不得不說,地心說忠實地遵守觀察規(guī)律,因為太陽、月亮和星星都圍繞著地球旋轉(zhuǎn),而東升西落的現(xiàn)象使人們逐漸得出一切事物都以地球為中心的結(jié)論,并建立了一個相當(dāng)完善的體系來解決觀察和理論之間的矛盾。在這方面,古希臘的托勒密地心系統(tǒng)是最嚴(yán)密的,所以在近1500年的歷史中,甚至沒有人懷疑它的正確性。 早在托勒密、赫拉克利特和阿里索斯提出太陽是宇宙的中心之前的500年,因為根據(jù)他們的三角函數(shù)計算,太陽比地球大得多,但不幸的是沒有其他證據(jù),日心說被地心說無情地粉碎了! 哥白尼發(fā)現(xiàn)了他們的兩種理論,并在嚴(yán)密觀察的基礎(chǔ)上提出了日心說。他認(rèn)為地球是以兩種方式運動的,一種是圍繞太陽旋轉(zhuǎn),另一種是獨自旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)時,主流觀點肯定是哥白尼瘋了。為什么地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)沒有把人趕出去?不僅如此,我們?nèi)匀环€(wěn)穩(wěn)地站在一個堅固的地球上,根本感覺不到地球的震動。然而,這些疑慮是通過仔細(xì)觀察而得到彌補的。盡管每個人都懷疑他們,但他們無法阻止日心說像雜草一樣蔓延。 萬有引力 牛頓是解決這個問題的人。他在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中指出,萬有引力對地球表面的任何物體都有吸引力。甚至遙遠(yuǎn)的天體也被它牢牢抓住。雖然他沒有測量萬有引力常數(shù),但萬有引力清楚地告訴每個人,我們站在地球上,以地球的高速在宇宙中如此平穩(wěn)地運動是有原因的。 從日心說到宇宙中沒有中心 太陽系中心的日心說已經(jīng)存在數(shù)百年了。開普勒和赫歇爾的觀察為這一理論奠定了堅實的基礎(chǔ)。拉普拉斯嚴(yán)格的計算把上帝趕出了他的理論。然而,隨著天文觀測技術(shù)越來越先進(jìn),人類逐漸意識到太陽系不是宇宙的中心。 1918年,美國天文學(xué)家沙普利認(rèn)為,經(jīng)過4年的觀察,太陽系位于銀河系的邊緣。1926年,瑞典天文學(xué)家貝爾蒂爾·林德布拉德(bertil lindblad)分析說銀河系也在旋轉(zhuǎn),簡單地說太陽系也在高速運動。哈勃的觀察發(fā)現(xiàn)銀河系只是宇宙中一個普通的星系,就像仙女星系一樣。 1977年,天文學(xué)家根據(jù)宇宙微波背景輻射的偶極各向異性測量了銀河系超過600公里/秒的運動速度,而半人馬星座的巨大引力源的方向直到1988年才被發(fā)現(xiàn)。 從地心說到現(xiàn)在,人們突然發(fā)現(xiàn)宇宙根本沒有運動中心,所有天體都在高速運動! 那么為什么我們看不到其他恒星高速運動?這是一個非常有趣的問題。天文學(xué)界曾經(jīng)想觀察一顆恒星的年視差,因為這是證明日心說的一個重要論據(jù)。盡管日心說認(rèn)識到了這一點,但恒星視差還沒有被觀測到,因為恒星之間的距離太遠(yuǎn),而這個微小的角度需要極高的觀測精度才能實現(xiàn)。
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