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這個問題難倒牛頓,愛因斯坦也犯糊塗,這就是引力悖論

由 科學背後的故事 發表于 動漫2022-12-17
簡介沒有成功也沒關係,反而更是大好事啊,當初愛因斯坦就是直接拋棄了以太小說,提出了狹義相對論,現在修正萬有引力理論不成功,這就說明是靜態宇宙模型錯了,要是透過萬有引力定律推匯出靜態宇宙模型錯了,絕對是石破天驚的大發現,估計名氣不會比愛因斯坦普朗

神父你向心引力嗎

我們鬆開手,手裡的東西就會落向地面,我們無論跳的多高,也要回到大地的懷抱,即便是圍繞地球的衛星最終的結局也是回到地球母親的懷抱,這就是萬有引力定律。

在萬有引力定律的支配下,物體之間都會相互吸引,質量小的物體最後都會靠近質量大的物體,這是一條放之四海而皆準的真理,不過也有例外,這個例外還每時每刻都發生在我們周圍,每天太陽東昇西落,地球卻沒有落向太陽,晚上月亮升起的時候,月球也沒有落向地球,這是怎麼回事呢?當然是因為星球之間的萬有引力作為了向心力來使得月球圍繞地球旋轉地球圍繞太陽旋轉,那麼是誰給了這個最初的力呢?

這就是引力悖論。

一、牛頓的詭辯

本特利是牛頓同時代的一個神父,也很喜歡物理學,他認為牛頓理論構造了一個穩定無限和諧自洽的宇宙,很符合基督教的教義,這位神父理解的非常正確,牛頓爵爺本來就是神學家,他的牛頓力學本來就是為神學服務的。

這一天本特利突發奇想給牛頓寫了一封信,信中他問了牛頓一個問題,大意就是要是宇宙是無限的,那麼所有物質都應該被萬有引力吸引到一塊去,無限大的引力最終會使得宇宙爆炸,這可怎麼辦啊?

面對年輕神父求知的渴望,牛頓爵爺沉思良久,發現還真沒有辦法解決,要是說不知道吧這不但沒面子還意味著自己的理論有缺陷,既然不能說不知道又解決不了,那怎麼辦啊?爵爺想起了他的老本行,於是就把這個問題推給了上帝。

這個問題難倒牛頓,愛因斯坦也犯糊塗,這就是引力悖論

牛頓在回信中說道:“需要一個持續不斷的奇蹟來防止恆星在重力作用下聚集到一塊,行星現有運動不僅僅由於某個自然的原因,而來自於一個全能主宰的推動”,這就是牛頓版的“上帝之手”,所以後來英國輸給阿根廷也別怪誰,人家馬球王用的都是你們玩剩下的“上帝之手”,這就叫天道輪迴。

牛頓確實夠雞賊的,這番操作雖然沒有解決問題,卻堵住了本特利神父的嘴,都說了是上帝了,你一個神父還能說什麼啊。

爵爺雖然躲了過去,但是問題還沒有解決啊,所以這個問題就叫做本特利悖論或者引力悖論。

如果楞要解釋這個問題也可以,以地球為例吧。因為宇宙中存在無數顆星星,那麼在各個方向都會對地球產生萬有引力,這樣各個方向就都有無限大的引力,這樣一來,引力就會相互抵消,那麼地球就不受力了,由於宇宙是無限大的,所以以誰為例都一樣,這樣是有星星就都受力為零了,就不用擠到一塊去了,不過這麼簡單的解釋牛頓會想不出來嗎?當然不會想不出來,不過爵爺想得更深了一層,無限大和無限大並不一定能抵消,所以爵爺就回避了這種說法。

二、西利格爾悖論

又過了二百年,德國的天文學家西利格爾又把這事倒騰了出來,畢竟當年牛頓爵爺那一套是哄弄人的,都過了二百年了,上帝那一套早就吃不開了,就是在大街上喊“上帝死了”,教會也不能點一堆火把人烤了,尼采就這麼喊過,不也嘛事沒有啊,何況這時候場的概念都已經出現了。

西利格爾算了一下,指出在靜態無限宇宙中,就算是各個方向的萬有引力抵消了,算是受力為零了,可是場中的引力勢也不會為零,而是趨於無窮大,這樣宇宙還是會擠成一個疙瘩,最終爆炸或者撕裂。

可是這麼多年過去了,宇宙沒有塌縮的跡象啊,怎麼解釋這個問題呢?只能是要麼是宇宙模型錯了,要麼是萬有引力理論錯了。

這個情況是不是很熟悉啊。這在科學史上是大好事啊,物理學上那兩朵烏雲都是這麼回事,實驗無法和理論契合,這個時候無論推翻哪一邊都是名垂青史的呀,愛因斯坦普朗克玻爾他們三個都是這樣上位的。

於是西利格爾也打算這麼玩一下,他認為是牛頓的萬有引力理論錯了,打算修正一下,可是沒有成功,這路數和洛倫茲差不多,洛倫茲為了解釋邁克爾遜莫雷以太零漂移的實驗結果,就提出了洛倫茲變換,雖然沒有如同愛因斯坦一般驚天動地,也算是青史留名了,可是西利格爾卻沒有成功。

沒有成功也沒關係,反而更是大好事啊,當初愛因斯坦就是直接拋棄了以太小說,提出了狹義相對論,現在修正萬有引力理論不成功,這就說明是靜態宇宙模型錯了,要是透過萬有引力定律推匯出靜態宇宙模型錯了,絕對是石破天驚的大發現,估計名氣不會比愛因斯坦普朗克小多少,遺憾的是,他並沒有再往前走一步,只留下了一個悖論。

其實也不能怪西利格爾,就是愛因斯坦也不敢輕易推翻靜態宇宙模型。

三、愛因斯坦的後悔

愛因斯坦提出廣義相對論之後,也推匯出了他自己的宇宙模型,可是這個宇宙模型有點過於神奇,這個宇宙居然不是靜態的,愛因斯坦掩卷長思,覺得這個結論有點過於神奇,可是他又不能象牛頓一樣來個上帝之手幫忙,再說了,就算他問題推諉給上帝,上帝也未必幫他,他天天唸叨上帝不擲骰子,上帝早煩透他了。

不過愛因斯坦也有他的獨特的解決辦法,他在宇宙模型里加了一個宇宙項,這樣宇宙就成了靜態的了,這就叫防患於未然,省得以後亡羊補牢,確實不用亡羊補牢,因為這是畫蛇添足,純粹是閒得。

這個問題難倒牛頓,愛因斯坦也犯糊塗,這就是引力悖論

很快,弗裡德曼就指出愛因斯坦的宇宙靜態解是不穩定的,依據廣義相對論,宇宙應該是膨脹的,愛因斯坦說不可能的,這個東西是我發明的,我怎麼會不清楚的,其實愛因斯坦還真不清楚,他雖然列出了方程,他自己還真解不出來,比如黑洞就是史瓦西解出來的。

對於物理學家來說有一個好處,那就是爭論不休的時候咱就做實驗,誰的說法符合實驗結果誰就正確,可是這是宇宙啊,怎麼做實驗?做不了實驗那就觀測唄。

哈勃對星系的距離與紅移進行了觀測,他發現遠方星系的譜線均有紅移,而且距離越遠的星系,紅移越大,這就意味著星系看起來都在遠離我們而去,且距離越遠,遠離的速度越高,這就是說宇宙在膨脹,而不是靜態的。

這個問題難倒牛頓,愛因斯坦也犯糊塗,這就是引力悖論

對此,愛因斯坦表示很後悔,立即刪除了宇宙項,並承認這是一生中最大的錯誤。

現在我們已經知道了宇宙是膨脹的,那麼引力悖論也就不成立了,之所以宇宙沒有擠成一個疙瘩,是因為宇宙還在膨脹之中,要不用那個已經用濫了的氣球打個比方吧。

對於一個吹氣的氣球,我們會看到氣球上的圖案距離在一直擴大,我們就知道一定是氣球在膨脹,都膨脹了,還談什麼聚集到一塊去啊。

四、引力悖論和奧伯斯佯謬

其實引力悖論和奧伯斯佯謬是一回事。

奧伯斯佯謬是說要是宇宙是靜態均勻的,那麼對於我們來說白天和黑夜都應該是一樣明亮的,因為遙遠的星光也會照射到宇宙中,不管有多遠,就算幾十億光年以外的星光最終也會來到地球上,這樣一來,太陽光反而是微不足道了,所以應該白天黑夜的明亮程度都是一樣的。

可是為什麼我們看到宇宙的白天黑夜差別那麼大呢?

這個問題難倒牛頓,愛因斯坦也犯糊塗,這就是引力悖論

還是由於宇宙是膨脹的,其膨脹的速度甚至都大於了光速,這並不違反相對論的,這就意味著有很多星光都無法到達地球,所以說太陽光就顯得重要了,我們就有了“白天不懂夜的黑”。