1700908142
极简宇宙史 第2章 讨厌的石头
1700908143
1700908144
我们恒星的表面重力（那个往下拉住你并让你留在星球表面的力）大约比我们地球上强二十八倍，但太阳还不是你在本书第一部分周游外部空间时遇到的引力最强的天体。黑洞，就是一个强大得多的引力提供者。但是，太阳至少比地球强一个数量级，而且与黑洞相比，观察和试验起来也容易得多。那么，牛顿的公式在我们恒星周围与在我们行星周围一样好用吗？我们应该如何检验？
1700908145
1700908146
你已经知道，太阳系里有八大行星，从远到近，它们是海王星、天王星、土星、木星、火星、地球、金星和水星。或许我们可以仔细看看它们如何在空间里运行，检查太阳是不是以牛顿公式所描述的那样把它们拖向自己。感谢那些放弃了自己家庭生活与夜生活而坚持观察星星的天文学家们，即便在牛顿时代，人类也已经有了对某些这样的轨道的精确描述。答案几乎过于完美：如果考虑到行星们互相之间的引力作用，所有上述行星都严格按照牛顿的公式运行。真是个好消息……这个公式真的是万有的，宇宙普遍适用。牛顿的妈妈一定对此感到自豪。
1700908147
1700908148
但是，等等。那些眼神好的读者无疑已经注意到上面的单子里少了一颗行星。我们只提了太阳系里八大行星中的七个。我们漏掉一个。那个离太阳最近的，受到太阳引力作用最强的那个：水星。
1700908149
1700908150
在水星这里，出了一点点问题。一点点不符。不大。差别实在很小，肯定，这没什么大不了。实际上，这点误差很重要。牛顿的工作完成后又过了几百年，这一点点误差改变了人类对于空间以及时间和与之相关的一切事物的认知。
1700908151
1700908152
水星看起来很普通，只比我们的月亮大了一点点，是太阳系八大行星中最小的一个。它是岩石质地，表面满是陨石坑，相当长的时间内都不会消失。水星没有大气层，因此也就没有气候变化来抹平它不规则的形状和伤痕。总之，水星不会是一个可能被选作度假目的地的行星。它自转一周需要五十九个地球日，也就是说水星上的一个夜晚相当于地球上的一个月，紧接着是同样漫长的白昼。水星上的白昼与黑夜都同地狱一般残酷，白天的温度可以高达430°C，到了晚上，又低到-180°C。牛顿不知道这些细节，他也不可能猜到水星世界如此糟糕。但今天，我们知道了这些事实，我们还知道了按照牛顿公式计算出来的所有围绕太阳公转的行星轨道看上去都像一个略微压扁的圆形。我刚才已经说过，对于所有其他行星，牛顿的计算在当时（也包括现在）都与观察结果完美吻合。如果那些行星转动时可以在身后留下印迹，所有的行星都会在天空里画出一个鸡蛋的外形，一个被压扁的圆环，一条年复一年不断重复的轨迹，就如牛顿所预言的。但水星例外。水星那个鸡蛋状的轨道自己会旋转，因此水星每次画出的轨迹并不与上次重合。这几乎都是其他行星造成的——每次靠近时它们都将这微小的水星拉向自己——牛顿就已经考虑到这种影响。然而，“几乎都是”不是“全是”。虽然误差很微小，但确实存在。想象一下手表上一秒钟的角度差距（我指的是老式的，有一根长针、一根短针的那种手表），然后再把那个角度除以五百。现在你得到的就是水星实际轨道与牛顿计算在一个世纪后产生的角度误差。
1700908153
1700908154
科学家们不用等个几十万年就发现了这么微小的误差本身就令人难以置信，但事实如此。更糟糕的是，我们知道牛顿的公式无法预言这种误差，更不要说解释这种误差了，因为这种误差来自牛顿不可能想象得到的引力的某种特质。
1700908155
1700908156
牛顿的公式给物体如何互相吸引定了量，但它没有解释引力到底是什么东西。可怜的牛顿（以及许多别的科学家们）花了自己生命中相当多的一块时间试图理解引力来自何处。物体之间互相吸引是来自物质本身的某种特性吗？那么是不是宇宙中所有的物体都互相联系？如果是的话，这种联系是通过什么建立的？我们从来没有在我们的脚与地面，或者月亮与地球之间检测到可见或不可见的弹力绳。那么是磁力联系吗？但我们脚底没有磁铁，而且我们的身体是电中性的，所以引力肯定不会是电磁力。那么，引力是什么？为什么那个固执的水星，最小的行星，一定要与众不同？
1700908157
1700908158
牛顿终于迎来了自己生命的最后一刻，去世了。那一年是一七二七年，他依然没有找到解释。一百八十八年过去了，有个人突然提出一个很奇怪的新想法。
1700908159
1700908160
1700908161
1700908162
1700908164
极简宇宙史 第3章 一九一五年
1700908165
1700908166
物理学研究的一个优点就是当观察与理论不符时，大多数时候我们首先觉得肯定是观察的错。然后我们试图重复实验，如果实验不为所动地重复给出错误答案，我们就会查查看，有没有某个不知名的人，曾经碰巧利用另一种理论预见过这种结果。如果答案还是否定的，基本上我们可以认为对于自然界的这种行为我们目前没有任何解释。最保险的办法就是尝试一切可能。显然，这个“一切可能”包含最疯狂的想法，我不得不承认，这是一件很好玩的事。我们在后面会看到，我们提出了各种现代理论来解释我们的宇宙如何诞生，这些理论完全可以与最佳“科幻小说”媲美（如同天文学家、拉德罗男爵马丁·里斯所说，好的科幻小说胜过差的科学研究）。通常情况下，那些想法完全错误。但没有关系，重要的是探索，并看看结果如何。至今为止，这种方法的效果相当不错。
1700908167
1700908168
牛顿的公式已经使用了两百多年，没有任何问题，公平地说，水星的例子对大多数人的生活没有什么影响。但是，有一个科学家提出了一个完全疯狂的想法来解释引力。想象一下在太空里，有一个太阳，和一个绕着它旋转的水星，不用管其他任何东西。整个宇宙里就这两样东西。一个小小的石头行星绕着巨大的发着光的太阳转动，其余就只剩下虚空。
1700908169
1700908170
现在，拿走水星。再拿走太阳。
1700908171
1700908172
（提醒一下：现在宇宙里什么都没有了。）
1700908173
1700908174
如果引力来自“什么也没有”，也就是说，来自宇宙的基本构造（不管所指何物），会是什么情况？
1700908175
1700908176
如果的确如此的话会有什么后果，让我们先把太阳放回去想想。如果我们可以先假设宇宙的构造是可塑的，那么太阳对它最简单的影响就是让它弯曲。这是怎么样的情景？让我们想象一个很重的球被放在一张被拉紧了的橡皮膜上。橡皮膜会在球的周围向下弯曲。如果你在橡皮膜上涂上肥皂，任何在橡皮膜上行走的东西——比如说，一只蚂蚁——如果走到弯曲的部分，就会滑向那只球，向下滑。对于那只蚂蚁来说，这种效果就如同引力。
1700908177
1700908178
显然，如果恒星与行星都在一张涂满肥皂的橡皮膜上，我估计我们早就注意到了。因此，宇宙的构造不可能真是一张水平实在的橡皮膜。但是，它或许是一个3D，甚至4D不可见的膜呢？先不管这充满空间的巨大的膜是用什么做的，为什么不能想象它会在其包含的物体周围弯曲呢？当然，不只是在一个平面上，而是在所有方向，就像一只浸在海洋里的球令周围的水弯曲。
1700908179
1700908180
仔细考虑一下这种想法，引力就仅仅是这种弯曲的结果，当一个人跌落时，并不是有一个往下拉的力让他跌落，而是他沿着宇宙构造中一个不可见的斜坡滑行而已（直到他撞到地上或其他类似地方阻止了他进一步跌落）。
1700908181
1700908182
一个疯狂的想法，是的，但是，无论如何，试试又有什么关系？在这样的宇宙里物体是如何运动的呢？
1700908183
1700908184
对除了水星之外的所有行星，使用这种“弯曲”理论进行几何计算的结果与牛顿公式给出的完全相同。这让人既兴奋又放心。那水星怎么样？
1700908185
1700908186
那个想出这种疯狂的“弯曲”理论的人发现，在他的宇宙中，水星那被压扁的圆环轨道会绕着太阳转动。多快呢？大概是一秒钟角度的五百分之一，每一百年。不可思议。牛顿死后一百五十多年里，没有人能够解决的问题，
1700908187
1700908188
他解决了。他是对的。突然之间，引力不再神秘了。引力原来是宇宙的构造被它所含的物体弯曲所引起的。牛顿没有看到这些。在此之前，没有人看出来，直到今天，我们依然在试图了解这种看法带来的各种后果。
1700908189
1700908190
史蒂芬·霍金常常说：“我不会拿发现的快感与性快感比较，但它持续得更长。”看一眼这个解决水星问题的人的照片，你就会同意霍金的话。
[
上一页 ]
[ :1.700908141e+09 ]
[
下一页 ]