银河系正带着太阳系奔向一条不归路,而且永远都无法到达目的地!
这个题目的本质是宇宙不同尺度下的运动模式和主导力的差异。在我们日常的认识中,天体主要是受重力影响的,在质心的重力作用下,天体沿着测地线运动,这就是我们所熟悉的地球绕太阳公转的过程!其实对引力的理解应该从地心说开始。虽然我们在早期并不知道这是天体运行的强大力量,但是没有地心引力理论,了解历史是不完整的!
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古希腊天文学家托勒密在前人的基础上总结出了以地球为中心的天体运动理论,简称地心说。当然,我们现在知道这是错误的,但是这个理论相当精确,因为托勒密设置了相当多的光晕轮来修正天体运动的错误轨道,这使得这个理论计算极其复杂,但是却是有效的,甚至可以作为导航使用!所以地心说持续了1500多年,直到哥白尼开始怀疑它。在观察了行星的轨道后,他总结了日心说。在日心说下,太阳系的行星轨道都是井井有条的,原来的几百个光晕大幅度下降,减少了计算量。因为日心说更接近事实,哥白尼没有发现行星的椭圆轨道,所以哥白尼的日心说还是有修正的。
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之后,开普勒在他的老师第谷的海量数据中总结出行星椭圆轨道和行星三定律的事实,使得行星轨道的计算越来越精确,不再需要光环辅助修正。简单来说,开普勒解决了行星如何运动!牛顿在这些的基础上,辅以自己的发现,引入了万有引力定律,解决了为什么天上的星星会这样运动。当然,牛顿在重力的传递上出了问题,但牛顿的到来是划时代的进步。在接下来的三百年里,科学家们为把牛顿力学建成经典力学的伟大建筑付出了巨大的努力!但是,还有一个问题没有解决。重力的传递是什么?这是一个问题,因为牛顿把它解释为以太,但是随着科学的进步,以太的问题越来越严重。比如水星的岁差无法解释,迈克尔逊·莫雷的以太漂移零结果实验无法解释。
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最后,在20世纪初,爱因斯坦的狭义相对论解决了迈克尔逊·莫雷的以太漂移零结果,而他的广义相对论解决了水星的进动问题,以质量弯曲时空的方式解释了重力的传递。所以水星的进动是由椭圆轨道通过弯曲空间的时空曲率不同造成的,而其他行星由于轨道直径大没有明显的影响(其实水星并不明显,Levie要紧贴)关于广义相对论,惠勒说的很好理解:“质量告诉时空如何弯曲,时空告诉质量如何运动”!一句话把事情说清楚!
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太阳占整个太阳系质量的99.86%,所以它产生的时空曲线是一个非常有趣的结果。太阳基本位于中心,然后每个行星都在这个弯曲的时空中运行,每个行星都有自己的弯曲时空,周围都有卫星在运行,卫星周围也有弯曲时空。他们相互影响,相互纠缠,此生不可解离!如果从弯曲时空的角度去观察被质量弯曲的空间,用坑坑洼洼来形容可能是非常合适的,因为周围的时空里有造成凹陷的巨大天体,也有带质量或不带质量的扁平虚空!这是广义相对论下的时空,每一个凹陷都是一个巨大天体的引力范围,宇宙中充满了这样的凹陷。在时空弯曲的凹陷中,在银河系范围内,这些质量仍然可以沿着具有明显闭合曲线的测地线运行。比如太阳系还在围绕银心旋转,但是这个大致闭合的椭圆曲线的周期高达两亿多年,但是当这个尺度再增大,那么它们的曲线可能就不再闭合了!
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这是典型的局部星系团和超星系团的运动,因为在距离银河系约2.5亿光年的地方,有一个性质不明的超重力源,这是1986年才发现的巨型引力源!位于九头蛇和半人马座的方向,许多古老的星系都在这个方向与邻近的星系发生碰撞。巨源所在的平方英尺处的星团正好被银核球体挡住,使得巨源的所有信息都无法穿透银核。所以我们很难知道巨源的性质,但我们知道银河系正以每秒600-800公里左右的速度冲向巨源,就像我们开车一样,只是前挡风玻璃被一张海报卡住了。我们只能从两个窗口看到我们在哪里!无论巨大的源离得多远,在引力主导的时空中,质量的路线永远是测地线的,可能是封闭的椭圆轨道,也可能是抛物线轨道,也可能是双曲线轨道,但本质是一样的!
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