問你個問題,我們知道地球在自西向東自轉(zhuǎn),那一架飛機(jī)向東飛相對于地面快呢,還是向西飛相對于地面快?如果你現(xiàn)在正在思考哪個飛機(jī)快,那你就有必要把今天的視頻看完了。
因為答案是一樣快!是不是有點(diǎn)違反直覺。那這跟宇宙學(xué)這個系列有啥關(guān)系呀?關(guān)系大了去了。
因為從這個系列的開篇我們就留下了一個問題,地球在轉(zhuǎn)為什么我感覺不到?為什么地球在轉(zhuǎn),我跳起來還能落到原地?為什么我拋手中的東西,這個東西還能分毫不差地落回我的手中?當(dāng)然還有今天的飛機(jī)這個問題。
那么從上篇文章結(jié)束以后,我們又留下了兩個問題,哥白尼和開普勒說,太陽位于宇宙的中心,那證據(jù)呢?對吧,雖然你開普勒的理論很好用,但科學(xué)是要講究實證的。還有,為什么行星繞太陽的軌道是橢圓的?
好,今天我們就來解決這些問題。那要解釋這些問題,就必須要提到兩個人了:伽利略和牛頓。
1609年,這一年對天文學(xué)來說非常的重要,因為我們找到了一種物理外掛,使我們的眼睛能夠看的更遠(yuǎn),看的更清晰,這就是望遠(yuǎn)鏡。
望遠(yuǎn)鏡其實是在1608年發(fā)明的,據(jù)說是荷蘭的一個鏡片商人,他家里的孩子有一天拿個兩個鏡片,一個是凹透鏡一個是凸透鏡,孩子嘛就喜歡拿著鏡片到處看,當(dāng)他把凸透鏡放在前面,凹透鏡放在后面的時候,就發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)處景物立馬出現(xiàn)在了眼前,非常的清晰。他就把這個事告訴了他爹。這就是望遠(yuǎn)鏡的來歷。
那么伽利略在聽了這事以后,他也買了兩個鏡片,并把兩個鏡片裝進(jìn)了一個圓筒里面,這其實還是一個普普通通的,商店里能夠買到的望遠(yuǎn)鏡。
那么一般人買來這么個東西,第一反應(yīng)就是,這看妹子不是就方便了嘛,他就悄悄地把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)了別人家的窗戶,但伽利略不同,它把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)了天空。從這一刻起,這再也不是一個簡單的偷窺神器了,而是一架天文望遠(yuǎn)鏡,它將改變?nèi)祟悓τ钪娴恼J(rèn)識。
伽利略制作的第一架望遠(yuǎn)鏡口徑只有15毫米,只比人眼的瞳孔大了6毫米,正是這6毫米的差異就獲得了更多的通光面積,能夠捕捉到更多的光子。后來經(jīng)過不斷的改進(jìn)望遠(yuǎn)鏡的放大倍數(shù)也在不斷地提高。
他首先觀察了月亮,發(fā)現(xiàn)月亮并不是亞里士多德所說的完美無瑕,而是坑坑洼洼的,這再一次否定了完美宇宙論,上帝創(chuàng)造的東西并非都是完美的。他還專門給月亮畫了一幅素描。
接下來伽利略就發(fā)現(xiàn)了兩個反證地心說的現(xiàn)象,在1610年的一天晚上,伽利略在觀察木星的時候,發(fā)現(xiàn)有四個小東西,在木星的周圍,每天晚成會呈現(xiàn)出不同的排列,他認(rèn)為這四個小東西就跟月亮一樣是木星的衛(wèi)星,在繞著木星旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)在我們知道這四個小東西是木星最大的四個衛(wèi)星,現(xiàn)在我們叫他們伽利略衛(wèi)星,這個發(fā)現(xiàn)就反證了托勒密模型,認(rèn)為所有的天體都在繞著地球轉(zhuǎn),現(xiàn)在很明顯有東西在繞著木星轉(zhuǎn),這你沒法解釋吧。
伽利略就把以上的觀測實證,寫進(jìn)《信使》中,這本書在圈子里就引起了巨大的轟動,當(dāng)時你每個人都可以拿著望遠(yuǎn)鏡來證實這件事。
星跡
緊接著伽利略又發(fā)現(xiàn)了一個鐵證,他看到金星并不是一個亮點(diǎn),而是一個月牙的形狀,跟我們的月球一樣,有的相位的變化。當(dāng)金星離地球近的時候,就像個月牙,遠(yuǎn)的時候,也就是和地球分別位于太陽兩側(cè)的時候,就是圓形的。這個觀測直接就證偽了地心說。
這時的教會才徹底慌了,以前雖然哥白尼發(fā)表了天體運(yùn)行論,開普勒發(fā)表了三大定律,但都是思想上爭辯,你又拿不出證據(jù)來說明我的地心說就不對。
但伽利略這是實打?qū)嵉脑谕诮虝膲?,所以羅馬教廷盛怒之下就開始打壓日心說,把天體運(yùn)行論列為禁書,并把伽利略抓了起來。
但伽利略是個聰明人,跟教會抬杠犯不著呀,他立馬就服軟了,承認(rèn)了自己的錯誤。在這之后也就是1623年,老教皇駕崩,新教皇上任。他是伽利略的朋友,所以伽利略又開始在危險的邊緣瘋狂地試探。
5年之后又寫了一本書《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》,在這本書中伽利略就解釋了為什么我們感覺不到地球在轉(zhuǎn)?
其實就是一句話:力學(xué)定律在慣性系下保持不變,稱為伽利略相對性原理。好,我解釋一下,現(xiàn)在你坐在一列火車中,火車勻速直線向前行駛,假如你不往外看,那么你在火車中不管做任何實驗都無法分辨火車是靜止,還是在運(yùn)動。對吧。
這說明靜止?fàn)顟B(tài)和勻速直線運(yùn)動狀態(tài)是等價的,這兩種狀態(tài)有一個名字:慣性系。說白了就是,在慣性系中,你無法分辨靜止,還是運(yùn)動,對吧。
因為我們的地球近似于一個慣性系,所以我們處在地球上,感覺不到它在動。就是這么個道理。那飛機(jī)呢?
好,我們在想象這樣一種場景,現(xiàn)在在火車內(nèi),有一只蒼蠅,你說它向前飛的話,相對于你快呢?還是向后飛,相對于你快?
很明顯一樣快,對吧。同樣飛機(jī)和地面上的你處在地球這個慣性系中,它不管朝哪個方向飛,相對于你的速度都是一樣的。
這里需要說明的是,實際情況就比較復(fù)雜了,飛機(jī)朝不同方向有時相對于地面的速度確實不一樣,但這跟地球自轉(zhuǎn)一點(diǎn)關(guān)系都沒有,而是大氣環(huán)流造成的。
民航客機(jī)有時相對于地面還能超音速呢,但是它相對于空氣的速度,其實還是自己平時的巡航速度,不可能超音速的,超音速民航客機(jī)就解體了。
好,這伽利略就解決了兩個問題,對吧。接下來我們說牛頓。
關(guān)于牛頓,之前在相對論中,我也講了很多,這里就不細(xì)說了,相信大家也知道,牛頓在原理中,發(fā)表了力學(xué)三大定律以及萬有引力,從中就可以推導(dǎo)出開普勒的三大定律,這就為開普勒的三大定律提過了理論支撐,回答了開普勒回答不了的問題。
那么牛頓的力學(xué)體系也讓人們擺脫了以往的臆想和猜測,為當(dāng)時人們看到的所有現(xiàn)象,不管是地上的,還是天上的都提供了解釋。總之是非常的牛。
就像詩人蒲柏說的那樣,自然和自然規(guī)律隱藏在黑暗之中,上帝說,讓牛頓去吧,于是一切變?yōu)楣饷鳌?/p>
那么最后的問題是,牛頓的引力理論對當(dāng)時人們的宇宙觀產(chǎn)生了怎樣的影響?是這樣的,當(dāng)你把牛頓的引力理論用在行星軌道問題上,他會表現(xiàn)得非常精確,非常好用。
但是當(dāng)你把牛頓的引力理論放在整個宇宙當(dāng)中思考的話,就會產(chǎn)生一個悖論,如果物質(zhì)之間都在相互吸引,那為什么我們的宇宙沒有坍縮呢?這叫本特利悖論。
牛頓為了解釋這個問題,就說宇宙是無限的,物質(zhì)分布得非常均勻,所以他們的引力給平衡掉了,所以宇宙沒有坍縮,但這又引發(fā)了奧伯斯佯謬。
好,這就是我們下個視頻的內(nèi)容。如果你想知道牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力的過程,我之前寫過一篇文章,你可以看下,我會把鏈接放在評論區(qū)的。
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