地球和所有天體都在高速運動,為什麼我們感覺不到呢?
事實上,只要使用一個小彈簧天平或傅科擺,地球高速旋轉的現象就能被充分揭示出來。傅科擺是直觀的,但難以理解。彈簧秤更容易理解,也更直觀。
傅科擺是由地球自轉的科裡奧利力引起的一種現象,它圍繞振蕩中心旋轉。旋轉的「離心力」會使每個點的「重量」不一致。然而,在過去,人們不相信人類有很長的理解旋轉和革命的歷史。
地心說
有一個非常有趣的類比。在海洋中,一艘航行極其順利的大船沒有窗戶。你能感覺到船在動嗎?相信無論你做什麼實驗,你都找不到船在移動,因為伽利略、牛頓甚至愛因斯坦已經反覆驗證了這個問題。
我們所處的地球像是一艘巨大的船。它在宇宙中穩定運行。除了由自身板塊運動偶爾引起的湍流外,沒有其他異常運動。而對人類來說幸運的是,上帝沒有同時關上門和帶上窗戶,這樣我們就可以透過大氣層觀察太陽的升降,看到布滿星星的天空的升降。因此,經過幾千年的積累,人類終於在兩千多年前總結出了「地心說」。
不得不說,地心說忠實地遵守觀察規律,因為太陽、月亮和星星都圍繞著地球旋轉,而東升西落的現象使人們逐漸得出一切事物都以地球為中心的結論,並建立了一個相當完善的體系來解決觀察和理論之間的矛盾。在這方面,古希臘的託勒密地心系統是最嚴密的,所以在近1500年的歷史中,甚至沒有人懷疑它的正確性。
早在託勒密、赫拉克利特和阿里索斯提出太陽是宇宙的中心之前的500年,因為根據他們的三角函數計算,太陽比地球大得多,但不幸的是沒有其他證據,日心說被地心說無情地粉碎了!
哥白尼發現了他們的兩種理論,並在嚴密觀察的基礎上提出了日心說。他認為地球是以兩種方式運動的,一種是圍繞太陽旋轉,另一種是獨自旋轉。
當時,主流觀點肯定是哥白尼瘋了。為什麼地球的自轉和公轉沒有把人趕出去?不僅如此,我們仍然穩穩地站在一個堅固的地球上,根本感覺不到地球的震動。然而,這些疑慮是通過仔細觀察而得到彌補的。儘管每個人都懷疑他們,但他們無法阻止日心說像雜草一樣蔓延。
萬有引力
牛頓是解決這個問題的人。他在1687年出版的《自然哲學的數學原理》中指出,萬有引力對地球表面的任何物體都有吸引力。甚至遙遠的天體也被它牢牢抓住。雖然他沒有測量萬有引力常數,但萬有引力清楚地告訴每個人,我們站在地球上,以地球的高速在宇宙中如此平穩地運動是有原因的。
從日心說到宇宙中沒有中心
太陽系中心的日心說已經存在數百年了。克卜勒和赫歇爾的觀察為這一理論奠定了堅實的基礎。拉普拉斯嚴格的計算把上帝趕出了他的理論。然而,隨著天文觀測技術越來越先進,人類逐漸意識到太陽系不是宇宙的中心。
1918年,美國天文學家沙普利認為,經過4年的觀察,太陽系位於銀河系的邊緣。1926年,瑞典天文學家貝爾蒂爾·林德布拉德(bertil lindblad)分析說銀河系也在旋轉,簡單地說太陽系也在高速運動。哈勃的觀察發現銀河系只是宇宙中一個普通的星系,就像仙女星系一樣。
1977年,天文學家根據宇宙微波背景輻射的偶極各向異性測量了銀河系超過600公裡/秒的運動速度,而半人馬星座的巨大引力源的方向直到1988年才被發現。
從地心說到現在,人們突然發現宇宙根本沒有運動中心,所有天體都在高速運動!
那麼為什麼我們看不到其他恆星高速運動?這是一個非常有趣的問題。天文學界曾經想觀察一顆恆星的年視差,因為這是證明日心說的一個重要論據。儘管日心說認識到了這一點,但恆星視差還沒有被觀測到,因為恆星之間的距離太遠,而這個微小的角度需要極高的觀測精度才能實現。