宇宙、时间和光的真相,只有1%的人能够真正看懂,你是这1%吗?
原标题:宇宙、时间和光的真相 , 只有1%的人能够真正看懂 , 你是这1%吗?
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1682年的 , 有一颗彗星划过英国上空 , 这颗彗星的到来引起了整个欧洲的恐慌 。 因为在那个年代 , 人们对于科学知之甚少 。 只是把彗星当成是灾难的预警 , 但是爱德蒙哈雷呢 , 他不太一样 , 他对这颗彗星格外感兴趣 。 就跑去问牛顿说 , 是什么力可以控制这颗彗星的运动呢?牛顿说这是因为万有引力的作用 , 万有引力的大小与距离的平方成反比 , 也就说作用在这颗彗星上的力 , 随着离开太阳距离的增加以平方关系减少 , 所以最终的这颗彗星会沿着椭圆轨道进行运动 , 且会以固定的周期回归 , 牛顿的这席话直接就把哈雷给说服了 。
五年以后 , 也就是1687年的时候 , 哈雷出钱帮牛顿发表了巨著自然哲学的数学原理 。 牛顿在这本书中首次提出了牛顿运动定律和万有引力定律 , 奠定了经典力学的基础 。 此书一经发表 , 就立刻获得众多科学家们的追捧 。 自然哲学的数学原理这本书被认为是科学史上最重要的论述之一 。 
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这本书发表以后好评如潮 , 但同样也受到了质疑 。 例如在1692年的时候 , 就有一个叫列夫理查德本特利的牧师就发现其中的问题 , 就写了封信给牛顿说 , 宇宙只有两种可能 。 一种是有限的 , 一种是无限的 , 那如你所说的引力是相互吸引的 。 如果宇宙是有限的 , 宇宙就不可能处于静态之下 , 在引力的相互作用之下恒星会彼此相撞 。
最终聚合在一起 , 整个宇宙会处于混乱和灾难之中 。 如果宇宙是无限的 , 那么作用在任何天体上的力 , 无论是向左的力还是向右的力 , 也都将是无限的 , 那如果是这样的话 , 所有的天体就会被撕成碎片 。
经过仔细的思考 , 牛顿给本特利回了封信 , 他说这个宇宙是无限的 , 而且是绝对均匀的 。 所以一颗恒星被无限的星星往右拉的同时 , 他也被另一个方向无限的星星往左拉 。 两个力刚好一样大 。 左右两方的力就刚好抵消了 。 以此类推 , 各个方向的力都相互抵消了 , 所以产生了我们现在观测到的这么一个静态的宇宙种 。 其实牛顿自己也知道他这个回答是站不住脚的 。 按着牛顿的说法 , 整个宇宙中只要有任何一颗星星稍微晃动一下的话 , 这个力的平衡马上就被打破了 。 然后整个宇宙就会灭亡 , 这明显是有瑕疵的嘛 。 
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然后牛顿就给本特利写了第二封信 , 他说这个宇宙的造物主在创造宇宙的时候 。 就是按照无线和绝对均匀造的 , 那造完以后 , 整个宇宙就按照它的运动三定律率这么运行 。 偶尔出现问题的时候 , 造物主就会出现 , 稍微干预一下 , 有造物主保护 , 所以宇宙就一直没有崩溃 。 本特利提出的这个问题其实是很厉害的 , 就是宇宙到底是有限的还是无限的?是静态的还是动态的呢?这个问题 , 就是后来著名的本特利悖论 。 这个悖论其实不光难住了牛顿 , 后来还有一个著名的科学家也是深受其害 。
牛顿定律在之后的200多年里被科学界奉为神明 。 除了牛顿力学和万有引力定律以外 , 物理学界还有一个支柱 , 就是麦克斯韦的光的理论 。 当时物理学研究都是基于这两大支柱 , 这个情况一直到有一个人的出现 , 他就是艾尔伯特爱因斯坦 。 爱因斯坦在他年轻的时候 , 曾经读一本亚伦伯恩斯坦的书 。 书名的叫做关于自然科学名人书 。 这本书读完以后 , 爱因斯坦就问自己 , 如果我以光速追赶一束光的话 , 那到底会发生什么呢?在我眼里 , 这束光会静止吗?按照牛顿的理论 , 人是有可能追上光 。 但是根据麦克斯韦的方程 , 这个事情是绝对不可能发生的 。 
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爱因斯坦恍然大悟 , 物理学界的两大支柱竟然是相互矛盾的 , 这两者之间 , 必须否定其一 。 先说麦克斯韦 , 根据麦克斯韦方程 , 无论你试图以多快的速度追赶光 , 光都会以固定的速度传播 , 光速在所有惯性坐标框架中都是相同的 。 也就是说不管你是站着不动 , 还是坐在火车上 , 还是站在彗星上 , 你都会看到光线得以同样的速度向你驶来 , 不管你跑得有多快 , 绝对不会超过光速 。 爱因斯坦马上就发现这里面有瑕疵 , 你想象一下一个人坐在火箭里和一束光同时并肩起飞 。 假设火箭的速度也是光速 , 那对于站在地面上的人们来说 , 他们会看到火箭里的人和这束光是肩并肩飞上去的 , 飞的是一样快 , 但是坐在火箭里的人会怎么说呢?他会说这束光飞速的远离了他 。 这个火箭就像静止不动一样 , 那按照麦克斯韦的方程 , 他会得出两个完全不同的结论 , 所以麦克斯韦方程的是有瑕疵的 。
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