牛顿的引力理论是错误的吗(这个问题难倒了牛顿)
牛顿的引力理论是错误的吗(这个问题难倒了牛顿)牛顿确实够鸡贼的,这番操作虽然没有解决问题,却堵住了本特利神父的嘴,都说了是上帝了,你一个神父还能说什么啊。牛顿在回信中说道:"需要一个持续不断的奇迹来防止恒星在重力作用下聚集到一块,行星现有运动不仅仅由于某个自然的原因,而来自于一个全能主宰的推动",这就是牛顿版的"上帝之手",所以后来英国输给阿根廷也别怪谁,人家马球王用的都是你们玩剩下的"上帝之手",这就叫天道轮回。本特利是牛顿同时代的一个神父,也很喜欢物理学,他认为牛顿理论构造了一个稳定无限和谐自洽的宇宙,很符合基督教的教义,这位神父理解的非常正确,牛顿爵爷本来就是神学家,他的牛顿力学本来就是为神学服务的。这一天本特利突发奇想给牛顿写了一封信,信中他问了牛顿一个问题,大意就是要是宇宙是无限的,那么所有物质都应该被万有引力吸引到一块去,无限大的引力最终会使得宇宙爆炸,这可怎么办啊?面对年轻
我们松开手,手里的东西就会落向地面,我们无论跳的多高,也要回到大地的怀抱,即便是围绕地球的卫星最终的结局也是回到地球母亲的怀抱,这就是万有引力定律。
在万有引力定律的支配下,物体之间都会相互吸引,质量小的物体最后都会靠近质量大的物体,这是一条放之四海而皆准的真理,不过也有例外,这个例外还每时每刻都发生在我们周围,每天太阳东升西落,地球却没有落向太阳,晚上月亮升起的时候,月球也没有落向地球,这是怎么回事呢?当然是因为星球之间的万有引力作为了向心力来使得月球围绕地球旋转地球围绕太阳旋转,那么是谁给了这个最初的力呢?
这就是引力悖论。
一、牛顿的诡辩
本特利是牛顿同时代的一个神父,也很喜欢物理学,他认为牛顿理论构造了一个稳定无限和谐自洽的宇宙,很符合基督教的教义,这位神父理解的非常正确,牛顿爵爷本来就是神学家,他的牛顿力学本来就是为神学服务的。
这一天本特利突发奇想给牛顿写了一封信,信中他问了牛顿一个问题,大意就是要是宇宙是无限的,那么所有物质都应该被万有引力吸引到一块去,无限大的引力最终会使得宇宙爆炸,这可怎么办啊?
面对年轻神父求知的渴望,牛顿爵爷沉思良久,发现还真没有办法解决,要是说不知道吧这不但没面子还意味着自己的理论有缺陷,既然不能说不知道又解决不了,那怎么办啊?爵爷想起了他的老本行,于是就把这个问题推给了上帝。
牛顿在回信中说道:"需要一个持续不断的奇迹来防止恒星在重力作用下聚集到一块,行星现有运动不仅仅由于某个自然的原因,而来自于一个全能主宰的推动",这就是牛顿版的"上帝之手",所以后来英国输给阿根廷也别怪谁,人家马球王用的都是你们玩剩下的"上帝之手",这就叫天道轮回。
牛顿确实够鸡贼的,这番操作虽然没有解决问题,却堵住了本特利神父的嘴,都说了是上帝了,你一个神父还能说什么啊。
爵爷虽然躲了过去,但是问题还没有解决啊,所以这个问题就叫做本特利悖论或者引力悖论。
如果楞要解释这个问题也可以,以地球为例吧。因为宇宙中存在无数颗星星,那么在各个方向都会对地球产生万有引力,这样各个方向就都有无限大的引力,这样一来,引力就会相互抵消,那么地球就不受力了,由于宇宙是无限大的,所以以谁为例都一样,这样是有星星就都受力为零了,就不用挤到一块去了,不过这么简单的解释牛顿会想不出来吗?当然不会想不出来,不过爵爷想得更深了一层,无限大和无限大并不一定能抵消,所以爵爷就回避了这种说法。
二、西利格尔悖论
又过了二百年,德国的天文学家西利格尔又把这事倒腾了出来,毕竟当年牛顿爵爷那一套是哄弄人的,都过了二百年了,上帝那一套早就吃不开了,就是在大街上喊"上帝死了",教会也不能点一堆火把人烤了,尼采就这么喊过,不也嘛事没有啊,何况这时候场的概念都已经出现了。
西利格尔算了一下,指出在静态无限宇宙中,就算是各个方向的万有引力抵消了,算是受力为零了,可是场中的引力势也不会为零,而是趋于无穷大,这样宇宙还是会挤成一个疙瘩,最终爆炸或者撕裂。
可是这么多年过去了,宇宙没有塌缩的迹象啊,怎么解释这个问题呢?只能是要么是宇宙模型错了,要么是万有引力理论错了。
这个情况是不是很熟悉啊。这在科学史上是大好事啊,物理学上那两朵乌云都是这么回事,实验无法和理论契合,这个时候无论推翻哪一边都是名垂青史的呀,爱因斯坦普朗克玻尔他们三个都是这样上位的。
于是西利格尔也打算这么玩一下,他认为是牛顿的万有引力理论错了,打算修正一下,可是没有成功,这路数和洛伦兹差不多,洛伦兹为了解释迈克尔逊莫雷以太零漂移的实验结果,就提出了洛伦兹变换,虽然没有如同爱因斯坦一般惊天动地,也算是青史留名了,可是西利格尔却没有成功。
没有成功也没关系,反而更是大好事啊,当初爱因斯坦就是直接抛弃了以太小说,提出了狭义相对论,现在修正万有引力理论不成功,这就说明是静态宇宙模型错了,要是通过万有引力定律推导出静态宇宙模型错了,绝对是石破天惊的大发现,估计名气不会比爱因斯坦普朗克小多少,遗憾的是,他并没有再往前走一步,只留下了一个悖论。
其实也不能怪西利格尔,就是爱因斯坦也不敢轻易推翻静态宇宙模型。
三、爱因斯坦的后悔
爱因斯坦提出广义相对论之后,也推导出了他自己的宇宙模型,可是这个宇宙模型有点过于神奇,这个宇宙居然不是静态的,爱因斯坦掩卷长思,觉得这个结论有点过于神奇,可是他又不能象牛顿一样来个上帝之手帮忙,再说了,就算他问题推诿给上帝,上帝也未必帮他,他天天念叨上帝不掷骰子,上帝早烦透他了。
不过爱因斯坦也有他的独特的解决办法,他在宇宙模型里加了一个宇宙项,这样宇宙就成了静态的了,这就叫防患于未然,省得以后亡羊补牢,确实不用亡羊补牢,因为这是画蛇添足,纯粹是闲得。
很快,弗里德曼就指出爱因斯坦的宇宙静态解是不稳定的,依据广义相对论,宇宙应该是膨胀的,爱因斯坦说不可能的,这个东西是我发明的,我怎么会不清楚的,其实爱因斯坦还真不清楚,他虽然列出了方程,他自己还真解不出来,比如黑洞就是史瓦西解出来的。
对于物理学家来说有一个好处,那就是争论不休的时候咱就做实验,谁的说法符合实验结果谁就正确,可是这是宇宙啊,怎么做实验?做不了实验那就观测呗。
哈勃对星系的距离与红移进行了观测,他发现远方星系的谱线均有红移,而且距离越远的星系,红移越大,这就意味着星系看起来都在远离我们而去,且距离越远,远离的速度越高,这就是说宇宙在膨胀,而不是静态的。
对此,爱因斯坦表示很后悔,立即删除了宇宙项,并承认这是一生中最大的错误。
现在我们已经知道了宇宙是膨胀的,那么引力悖论也就不成立了,之所以宇宙没有挤成一个疙瘩,是因为宇宙还在膨胀之中,要不用那个已经用滥了的气球打个比方吧。
对于一个吹气的气球,我们会看到气球上的图案距离在一直扩大,我们就知道一定是气球在膨胀,都膨胀了,还谈什么聚集到一块去啊。
四、引力悖论和奥伯斯佯谬
其实引力悖论和奥伯斯佯谬是一回事。
奥伯斯佯谬是说要是宇宙是静态均匀的,那么对于我们来说白天和黑夜都应该是一样明亮的,因为遥远的星光也会照射到宇宙中,不管有多远,就算几十亿光年以外的星光最终也会来到地球上,这样一来,太阳光反而是微不足道了,所以应该白天黑夜的明亮程度都是一样的。
可是为什么我们看到宇宙的白天黑夜差别那么大呢?
还是由于宇宙是膨胀的,其膨胀的速度甚至都大于了光速,这并不违反相对论的,这就意味着有很多星光都无法到达地球,所以说太阳光就显得重要了,我们就有了"白天不懂夜的黑"。