塑造宇宙的力量（5）不存在的行星 與 水星軌道
2020-08-28 E聞天下從 我們了解了引力在微觀尺度下對物質的影響。
無論宏觀還是微觀，無論我們觀察宇宙中何處，都會看到引力的作用。
它創造了宇宙中的形態和結構。
它決定了每顆行星、恆星以及每個星系的軌道。
我們曾經以為掌握了它的全部規律。
但事實上，我們的引力理論，我們對這種力的理解存在瑕疵，被我們地球的一個近鄰暴露了出來。
水星與太陽
上圖中左下角的黑色圓點 即是水星，背景是巨大的太陽。
上圖中左下角的黑色圓點 即是水星（Mercury），背景是巨大的太陽。
幾千年來，我們一直驚奇於這顆匆匆掠過太陽的行星。
但在150年前，天文學家注意到水星軌道的奇怪之處。
水星的軌道相當複雜。
至少它不是一個完美的圓，而是一個拉長的橢圓。
它距離太陽最近處大約4600萬公裡，然後又遠至將近7000萬公裡。
但是，只要用牛頓的引力定律就能精確地計算出水星的軌道。
所以天文學家過去經常預測出精確的時間，何時你可抬頭仰望天空，看到微小的水星從太陽前面經過。
天文學家的難堪
然而，事實卻是，對於這個時間，他們總是算不準。
他們預測了一次又一次，而每次發生，他們都有偏差，這是一個巨大的難堪。
為了解決這個問題，天文學家們並未質疑牛頓的理論，而是構想了另一顆行星，並稱之為 Vulcan，他們認為在太陽系的某處一定存在著另一顆行星，該行星從地球上始終看不見的，但會稍微擾動（攝動）水星的軌道，所以這應該就是他們計算錯誤的原因。
接下來的幾十年裡，天文學家苦苦尋覓Vulcan的蹤影。
但從未找到它 -
因為Vulcan並不存在。
徹底改寫牛頓的引力定律
而真正的解釋，甚至比構想出行星Vulcan更吸引人，因為它需要修改，事實上，完全改寫牛頓的萬有引力定律。
重力（引力）並不是像巨大的磁鐵那樣將我們拉向地球中心的力。
從某種意義上來說，引力根本就不算是一種力。
對引力本質的描述最終成為科學界的一個重大挑戰，但就在牛頓逝世將近200年後，一個新的理論出現了。
廣義相對論（General Relativity）
這個的新理論，被稱為廣義相對論（General Relativity），發表於1915年，是愛因斯坦經過十年研究後的成果，至今一直是物理學史上最重大的成就之一。
它不僅能夠絕對精確地解釋水星的奇怪運行，而且還能解釋我們看到的與引力有關的宇宙萬象。
而且，最重要的是，它解釋了引力實際上是如何作用的。
所謂引力是行星、恆星和星系對其周圍空間產生的影響效應。
根據愛因斯坦的理論，空間不僅僅是空的，而是一種被稱為「時空」（space-time）的結構。
這種時空結構能在行星、恆星和星系的巨大質量作用下扭曲、彎曲和變形。
宇宙中所有物質都在彎曲。
構成宇宙本身的物質扭曲了空間。
我們通常所看到的物體都在使空間彎曲，但是幅度都微乎其微。
但是當達到行星，恆星，星系的尺度時，它們確實會以巨大的幅度彎曲宇宙的結構。
這就是關鍵思想所在。
宇宙萬物都在彎曲的時空景觀上直線移動。
所以我們所看到的行星軌道就是行星落入由恆星的巨大質量形成的彎曲時空中。
這就能解釋水星不穩定的軌道了。
因為它距離太陽很近，時空彎曲效應對於水星的影響遠大於太陽系其他行星。
關於彎曲空間的想法是難以想像的，但如果你能置身其外，如果我們能漂浮在時空之上俯瞰它，那麼這就是我們的宇宙的景象 -
你會看到行星和衛星產生的微小起伏，也會看的星系產生的遼闊深谷。
你會看到行星、衛星和恆星環繞著峰頂旋轉，沿著直線路徑穿過彎曲的時空景觀。
我們可以認為，引力就是宇宙萬物都在墜入時空的效果。
月球正落入由地球質量產生的低谷（時空塌陷）中。
地球正在墜入由太陽產生的低谷中，而太陽系正在墜入由銀河系產生的時空深谷中。
而我們的星系正在向宇宙中的其他星系墜落...
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