牛頓曾暗示:地球自轉是因為「被踢了一腳」!那麼是誰在踢呢?

講述四個五 發佈 2020-06-16T20:26:55+00:00

很久以前,人們一度認為地球上之所以有白天和黑夜,是因為太陽圍著地球轉動,然而隨著科學的發展,人們逐漸認識到這種說法是錯誤的,實際上,地球一直在自轉才是造成日夜交替現象的真正原因。

很久以前,人們一度認為地球上之所以有白天和黑夜,是因為太陽圍著地球轉動,然而隨著科學的發展,人們逐漸認識到這種說法是錯誤的,實際上,地球一直在自轉才是造成日夜交替現象的真正原因。於是人們開始探索由此引發的下一個問題,即:地球已經自轉了45億年,它的初始動力來自於哪裡?

對於這個問題,牛頓曾說地球自轉是因為「被踢了一腳」,是誰「踢」的這一腳呢?牛頓的答案是:上帝。大家都知道,雖然牛頓提出的這種觀點,可以完美地解釋宇宙萬物為何可以如此有條不紊的運行,但是這種觀點卻是不可證偽的,因此不在現代科學的研究範圍內。那麼從科學的角度來看,如果要說地球自轉是因為「被踢了一腳」,那麼是誰「踢」的這一腳呢?

由於現在還沒有製造出時間機器,我們並不能回到45億年前進行實地勘察,所以科學家只有根據之前總結出來的自然規律,以及觀測到的各種現象來推測這個問題的答案。就目前來看,在諸多理論中,「星雲假說」在科學界得到的認同度是最高的。

該理論認為,我們太陽系的前身是一片跨度幾光年的星雲,在幾十億年前,在它附近的一次超星新爆發破壞了這片星雲的引力平衡,於是這裡的物質就開始向一個共同的質量中心坍塌。在這個過程中,大量的物質在引力的作用下向這片星雲的質量中心不斷聚集,這使它們在整體上擁有了一個角動量。

隨著星雲中心的質量持續增加,這片星雲就越轉越快,最終的演化結果是,這片星雲中的絕大部分物質形成了太陽,而太陽剩下的「邊角料」就形成了圍繞著太陽運行的各種天體(當然包括我們地球)。由角動量守恆定律可以推測出,地球會繼承之前的角動量,而地球自轉的初始動力就來自於此。也就是說,地球「被踢的這一腳」,是太陽系形成之前的那次超新星爆發「踢」的。

值得一提的是,「星雲假說」之所以獲得了科學界的認同,是因為科學家在宇宙中找到了一些證據。上圖為2014年11月6日,歐洲南方天文台(ESO)發布的由阿塔卡瑪大型毫米波天線陣(ALMA)捕捉到的「金牛座HL」,該恆星系距離地球大約450光年,其年齡還不足100萬年,正處於恆星系形成的初期。通過觀測,科學家認為該恆星系的狀態是符合「星雲假說」的理論推演的。

看樣子我們找到了這個問題的答案,然而對於喜歡刨根問底的人來講,這個答案顯然是不太令人滿意的,因為我們還沒有搞清楚,超新星爆發以及後續的星雲旋轉,其初始動力又是來自於哪裡?

在過去的日子裡,科學家通過長期的觀測,發現了一個驚人的事實——我們的宇宙正處於一個加速膨脹的過程中。根據這個現象,科學家利用「時間回溯」的方式推演出在大約137億年前,宇宙是處於一個溫度極高並且密度大得無法形容的「奇點」狀態,這就是著名的「宇宙大爆炸」理論。

需要指出的是,「宇宙大爆炸」理論看上去相當的匪夷所思,但它卻是目前關於宇宙起源的主流理論,因為這個理論有不少證據的支持,比如說宇宙微波背景輻射就是「宇宙大爆炸」的餘暉,又比如說通過該理論計算出的宇宙中氦、氘和鋰-7等輕元素的豐度,與實際測量的值基本相符。

歸根結底,超新星爆發以及後續的星雲旋轉,其初始動力都是來自於引力勢能,在「宇宙大爆炸」理論的基礎上,我們可以理解為,這些引力勢能都是來自於「宇宙大爆炸」的。我們可以看到,如果追根溯源的話,促使地球自轉了45億年的初始動力,其實就來自於此。

現在就有了一個終極的問題,那就是「宇宙大爆炸」的初始動力又是來自於哪裡?很遺憾的是,當科學家將宇宙回溯到「奇點」狀態時,所有已知的物理規律都失效了,這就意味著,現在的我們還不具備探索在「宇宙大爆炸」之前的能力。所以這個問題的答案,我們暫時還無從得知,不過近百年來人類科學進步的速度快得驚人,相信在不久的未來,科學家們就能夠給出完美的解釋。


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