爱因斯坦是如何摧毁“祝融星”的
人类在开始探索世界的时候,就会抬起头看到天空当中无数的繁星。在古希腊,人们对于行星的研究诞生了几何学,而且建立一整套复杂的解释体系。天文学的验证需要模型体系的搭建,面对遥远的宇宙,在不能做实验的情况下,对于宇宙的想象容易陷入路径依赖,最终把某一理论发展到极致,之后就陷入了死胡同。这个时候,科学就需要颠覆式创新。
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17世纪,人类迎来天文学研究巨大突破,牛顿万有引力横空出世。此时的天文学不但可以观测,还可以更加准确地计算,之后人们不断完善天文物理学的模型,然后再用观测的方法,去验证这些模型。如果验证错误,那么说明这个理论模型是有纰漏的,或者说底层的原理是有错误的。比如之前人们提出地心说,该理论认为所有的星球,包括太阳、月亮,都是围绕地球旋转的,地球是整个宇宙的中心。
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这套理论曾经流行很多年。很简单,这个理论很直观,我们站在地面上,确实感觉不到地球在转动,而且清清楚楚地看到日月星辰在围绕着我们转动。但是文艺复兴之后,日心说又取代了地心说,此时人们认为太阳是宇宙的中心,地球、海王星、冥王星包括月亮都要围绕太阳旋转,此时宇宙学已经突破了人们的直觉。那么为什么会围绕太阳旋转?为什么还要在特定轨道上呢?
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其实万有引力从一开始就是为了解答这些宇宙问题的,而不是解释我们日常生活问题的。如果你拿着两个重量足够大的铁球,放在光滑的桌面上,为什么没有因为万有引力,两个球碰撞在一起呢?实际上万有引力是反生活常识的。牛顿所有的观察都来自太空,他发现行星围绕太阳,只受到太阳引力的拉扯。自己旋转的同时,还要受到太阳引力的影响,因此会呈现出椭圆形的轨道,而不是一个标准圆。牛顿再接再厉,还计算出了彗星的轨道,并且成功计算出未来彗星会在什么时间出现。
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这个发现,在当时无异于石破天惊的,对当时世人造成非常大的震撼。站在未来的视角,可能我们觉得G=mg比较伟大,但是远不如彗星给当时世人造成的冲击要大。就像未来我们看爱因斯坦的质能方程E=mc2,肯定要比原子弹爆炸要伟大,但是原子弹在二战时期的影响力要远胜质能方程。后来天文学家勒维耶发现天王星运行轨迹有些异常,如果按照万有引力理论,除了太阳之外,肯定还有一颗行星在干扰天王星。随后勒维耶计算出了这个未知行星的位置,伽利略用望远镜成功发现了这颗行星,这就是海王星。
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牛顿的万有引力,无数次被验证,所以之后百年的时间,人们对于牛顿的理论深信不疑。不但拥有自洽的逻辑,还能预测未来。之后天文学家把目光聚焦到水星上,如果按照万有引力,水星的轨道和实际观察到的轨道是有偏差的,按照海王星的案例,那么水星异常肯定因为水星和太阳之间,还存在着一个未知的行星,它的引力干扰了水星。当时人们把这个未知的行星,称呼为祝融星,源自罗马神话锻冶之神“Vulcanus”。
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人们认为它离太阳更近,也一定更热,是一个火山的世界,因此用神话当中火神来命名。祝融是三皇五帝时期,被任命的火神,因此翻译成中文就是祝融星。全世界的天文学家,花费了近半个世纪的时间,一直在寻找这个祝融星。时常有新闻报道,称发现了祝融星,可是随后又报道,丢失了目标,祝融星总是和这些天文学家们躲猫猫,水星轨道的异常,一直没有得到解决。瑞士的两名天文学家,甚至认为太阳黑子就是祝融星;美国、阿根廷等很多地方的天文爱好者都发布了关于祝融星的照片,随后都证明不过是太阳黑子。
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为什么天文学家会集体犯错呢?这就是一种路径依赖的思维定势,因为之前人们用万有引力解释了无数的天文现象,而且用万有引力验证了各种猜想。整个天文学几乎都是构建在这套理论体系上的,如果牛顿万有引力错误,那么整个理论体系的大厦有可能就坍塌了。但是天文学又是一个依靠观察验证的理论体系,之前的观察不成立,那么就有可能是这套理论体系是错误的,就需要一套新的解释体系。爱因斯坦认为,如果离太阳比较近,受到太阳引力很大,因此速度更快,此时我们不能用牛顿理论来处理。
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