不明白地球為什麼會漂在天空不會往下掉,牛頓的引力論錯了嗎?
謝邀。
不止地球不會往下掉,你看,太陽也不會往下掉啊?月亮也不會掉下來呀?還有其他的行星,星系等,它們不是也好好地在天上掛著的嗎?
是啊,為什麼呢?但有沒有想過:如果它們要往下掉,它們將掉到哪裡呢?誰將是它們的承載物呢?或者說,它們將以誰為「參照物」往下掉呢?如果不弄明白這個,你怎麼就知道它們不是在往下掉呢?
所以,「參照物」是判斷一切物體是否運動以及做怎樣運動的根本前提。本題提問已經將地球判定為是懸浮在空中某特定區域之內的,說明選擇的參照物或是我們的恆星——太陽,或是在天空中能看到的其它星體。因為彼此的相對位置,肉眼看上去幾乎沒什麼太大變化。
弄清楚參照物的問題,接下來我們就好分析討論關於本問題的所有問題了。
首先,牛頓的引力論肯定是沒有錯的。為什麼地球漂浮在空中不掉下來,或者說怎麼就能與太陽和其他星體保持著一定的距離呢?
這要從當今科學界普遍支持的「宇宙大爆炸理論」來探討分析。
宇宙起源於大爆炸,起源於一個無窮大質量的一個奇點。至於奇點怎麼來的,又是受到什麼樣的條件觸發而開始發生大爆炸,進而慢慢地演變為如今我們這個宇宙的,我們暫且不去管它,也沒必要去管它,畢竟連那些老-古-董-們研究了一輩子甚至幾輩子了連個眉目都還沒理清呢,我們又算得了什麼呢。
言歸正傳。宇宙大爆炸的時刻,從體積無窮小、質量無窮大的奇點開始,然後「嘭-轟」就將那奇點內部蘊藏了不知多久的能量給爆發了出來。可以想想原子彈爆炸時的情形。不過宇宙大爆炸釋放的能量可不是小小原子彈的爆炸能比得了的,那可是成億上兆指數倍增長都趕不上的數字和威力。
在宇宙奇點爆炸並釋放能量的時候,百分之四的能量在後來的特殊條件下——比如後來冷卻下來的溫度、磁場的形成、能量之間的碰撞擠壓等,便形成了宇宙里能被感知到的我們所定義的「物質」這樣的東西。
這些物質在成形、碰撞、擠壓、改變速度等各種可能情形的相互影響下,慢慢地逐漸穩定下來。有的形成了星雲物質,有的構成了星團,有的構成了星系,星系又組成了星系團,超星系團,最後構成了我們這個宇宙。
可是不論星球、星雲、星團、還是星系,相對於整個宇宙這個虛空,它們都是懸浮於虛空之中的,為什麼不掉向宇宙的一端呢?
根據牛頓的萬有引力公式,F=(G*M*m)/ r^2,引力是物體之間的引力,是相對存在的,單獨一個物體並不能體現出什麼引力的作用。
所以,如果只針對宇宙里這百分之四的可見物質——星球、星雲、星團、星系等而言的話,它們在宇宙大爆炸的時候,經過彼此間的相互碰撞、擠壓、改變速度以及彼此之間引力的作用等,最終才穩定下來,而最終讓它們穩定下來的終極決定條件,就是牛頓發現的萬有引力。
所有的這宇宙百分之四的可見或可感知的物質,乍一看似乎就是因為彼此之間的萬有引力在起著平衡牽制的作用,才使它們各安本分地堅守在自己的崗位上,所以才能懸浮於宇宙的虛空之中而不會掉向宇宙的另一端。
但,事實真的是這樣的嗎?
答案:當然不是!
要知道,宇宙里有無數個超星系團存在,有的超星系團彼此的距離是非常非常之遙遠的,遙遠的天文數字都無法衡量計算的那種遠。按照牛頓的萬有引力公式,當距離r很大時,引力就會變得很小。如果,超星系團之間的距離非常大,它們之間的引力也基本上可以忽略不計了;而周圍的小星系團由於總體質量遠不及超星系團的總質量,所以也幾乎可以忽略不計。這樣一來,按照牛頓萬有引力公式F=(G*M*m)/ r^2,由於 r → 0,m → 0,所以F → 0。也就是說超星系團所受到的其他星系團的引力幾乎為零。
似乎到這裡,就可以解決為什麼能懸浮在虛空里而不掉到宇宙一端的問題了——因為沒有讓它掉下去的作用力,實則非然。
為什麼這樣的解釋不正確呢?
道理很簡單。宇宙萬物都在做運動,而且基本上都是「旋轉式的運動」。仔細觀察宇宙萬物的話,「旋轉式運動」才是宇宙之最基本的運動。我們的地球包括太陽系的其他行星,自轉是旋轉式的運動,公轉同樣也是旋轉式的運動。可以再擴大些,太陽系,銀河系也在做旋轉式的運動,甚至整個宇宙都在做旋轉式的運動。那麼微觀世界又如何呢?當然也是在做旋轉式的運動。電子圍繞著原子核在做旋轉式的運動,費米子在做自旋式的運動,還有很多其他的微小粒子,它們都在做旋轉式或自旋式的運動。故超星系團自然也在做旋轉式的運動。可以查看水木之前的文章《宇宙大統一場之力以及反重力的實現方法》,裡面有詳細講解。
既然是旋轉式的自傳和公轉,而不是直線的均速運動,根據牛頓運動學第一定律,說明使超星系團做旋轉式運動的力並不是來自於宇宙大爆炸那一瞬間的推動力,而是有除了引力之外的其他力的作用。否則如果受到的力真的基本上就是為0,那麼超星系團要麼以宇宙大爆炸時獲得的動能做直線運動不停地向宇宙的一端衝去,要麼在沖向宇宙一端的過程中與其他星系相撞進而合為一體,而不可能做旋轉式運動,更不可能乖乖地堅守在自己領域之內的崗位上。
那麼這種向心力和離心力又來自哪裡呢?
其實水木前面已經暗示過了。前面水木講到宇宙當初大爆炸時的能量轉化成的可感知物質只佔宇宙總物質和能量的百分之四,也就是說還有百分之九十六的物質和能量是不能被我們探測感知到的,它們就是當今科學界所謂的「暗物質暗能量」。
正是這些幾乎充滿了整個宇宙的「暗物質暗能量」,才是使超星系團和其他星系、星團、星雲、星球等做旋轉式運動的關鍵,更是它們將宇宙里可感知的百分之四的物質束縛在各自的崗位上,它們的作用力才是真正的「萬有引力」。
而暗物質只佔23%,暗能量卻佔73%,所以暗能量才是主宰宇宙這4%可感知物質的「上帝」。就像一杯水,你在裡面加入了23%的冰,又加入了4%的顆粒。冰的顏色與水是一樣的——透明的,不仔細看幾乎看不到冰的存在。因為冰和水的作用(浮力),可以使加入的4%顆粒懸浮於水中而不會沉到杯底。
如何使這4%的顆粒在水裡旋轉起來呢?當然是使水旋轉起來了,水的旋轉,才能帶動顆粒的旋轉。不信,可以按水木說的做下試驗。記住,旋轉杯子讓水在杯子里做旋轉運動時,盡量保持手旋轉的速度大小相等,速度為勻速,以免受力不均勻,水從杯子里濺出來。
當你按照水木說的做試驗,你看到了什麼?
是不是粒子很乖地隨著水的旋轉也有序地在各自的崗位上做著一定速度的旋轉?而水的中心是個比周圍都低的漩渦?
好了,試驗做完了,我們可以開始思考了。
水=73%暗能量;冰=23%暗物質;顆粒=4%可感知物質。是不是很相似呢?
哈哈,眉目出來了,我們的宇宙說不定就是這樣運動的——因為大部分的暗能量在做著「旋轉運動」,帶動著其他的物質也跟著一起做「旋轉式的運動」。
但還有個問題我們沒有解決:為什麼會有那麼多的旋轉式星系存在?也就是說它們怎麼會像分組似的分成一個一個的「旋轉星系團」呢?
這裡又要回到水木前面發表的那篇文章《宇宙大統一場之力以及反重力的實現方法》里所講的了。具體內容,感興趣的讀者可以前去閱讀,這裡水木只說重點。
因為宇宙的裂縫,「大統一場之力」在向宇宙之外流泄時,造成了宇宙之內萬物的旋轉式運動。
但宇宙的裂縫並非一處,所以,因為宇宙「大統一場之力」的泄漏而導致的宇宙內部出現的「旋轉式運動」也並非一處(或許很多初次讀水木這篇文章的讀者,一定不明白水木在說什麼,所以建議還是先閱讀一下那篇文章。篇幅有限,水木此處不能太羅嗦重複),所以才會形成了那麼多的星系團。
好了,至此,水木已經完整地回答了「地球為什麼會漂在天空不會往下掉」的問題。分享就到這裡,感謝對水木的支持!
本篇小編自己「水木長龍」原創,轉載標明出處,謝謝!
推薦閱讀:
※網文:多一隻眼睛看引力波
※遇見黑洞會怎樣?
※男人「變壞」會更有性引力
※引力波時代
※引力波的三位獵手,獲「復旦-中植科學獎」(施郁的科普報告)