曾经有一颗祝融星,被爱因斯坦轻而易举地杀死了

栏目:人物资讯  时间:2022-11-22
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  一百多年前,天文学家曾笃定地认为,水星轨道内尚有一颗未被发现的行星。接下来的半个世纪中,人们疯狂地寻找这颗行星,却没有发现它存在的强有力证据。1915年,年轻的爱因斯坦轻易地用广义相对论解决了这个问题——这颗行星并不存在。这个堪比小说的离奇科学事件,如今被美国麻省理工学院教授托马斯利文森写到了科学读本《追捕祝融星》中。

  太阳及其行星自古至今,浩瀚星空寄托了人们无限想象。大概从牛顿时代开始,天文学慢慢呈现出今天的样子。天文学不但需要观测,更需要计算,计算需要的是一整套物理学的理论模型。根据今天中国17岁少年都能掌握的牛顿三大定律和万有引力定律,科学家们发现了海王星。这证实牛顿理论既有解释力,又有逻辑自洽,还能预测未知,在一段时期内,它成为科学家们充分相信的真理,也成为天文学家手中的强大武器。

  然而,根据托马斯利文森尊重科学事实的讲述,这个小说般精彩的故事只是刚刚开头。紧接着,天文学家们把目光投向了水星。按照牛顿理论计算出来的水星轨道,和水星的实际位置有些偏差。沿用找到海王星的老办法,科学家们笃定地认为,水星轨道异常一定是因为水星和太阳之间还藏着一颗没被发现的行星,正是它的引力干扰了水星。这颗行星的“存在”可以解释一系列天文学问题。

  水星是距离太阳最近的行星这颗星如此重要,以至于还专门获得了命名。它的名字英文原文是“伏尔甘”,是神话中的火神,中文译名也翻译成了中国古代神话中的火神,也就是祝融。

  全世界的天文学家花费半个世纪的时间去寻找祝融星。时常有人报告找到了祝融星的消息,那段时间报纸上总是刊登着确定找到了祝融星的新闻,但接下来很快又丢失了目标。如果相信牛顿的理论,就一定能找到祝融星;如果找不到就意味着牛顿理论错了。如果牛顿错了,那之前的正确经验又如何解释?19世纪中后期的天文学陷入了低谷,瓶颈卡在了“寻找祝融星”上。

  天才级科学家爱因斯坦登场了。1915年11月18日,是一战爆发后第二年11月的第三个星期四,一名尚显年轻的男子赶往柏林城中心的普鲁士科学院进行一场公开讲座,平日里蓬乱的头发也因此而收拾得相当服帖。正是这天和随后一周进行的又一次演讲,成就了这名20世纪最伟大的天才。他也终结了天文学家们孜孜不倦的错误追求:结束他们疯狂寻找一颗本不存在的行星的举动。

  普通人的知识储备是听不懂爱因斯坦的科学论证的,但是可以从托马斯利文森的描述中通晓其大致科学原理。爱因斯坦的理论认为,距离太阳很近的行星受太阳的引力很大,运行速度很快时,不能完全用牛顿的理论来处理,需要考虑额外的修正。因为在爱因斯坦看来,引力并不是两个物体之间瞬间产生作用的一种力量,引力本质上是时空的性质。作者打比方说,想象把一个质量很大的铅球放到床上,它会在床中央压出弧形的凹陷,这就相当于太阳的质量造成了它周围的时空的弯曲。如果这时往床上放一个小球,小球会在凹陷处盘旋,就像水星围绕太阳运动。所以引力其实并不是太阳和水星之间的连接,引力是太阳周围的空间变弯,水星只能在变弯了的空间里绕行。运用这样的思路计算行星轨道,就会发现远离太阳时,情况很接近牛顿理论的计算结果;靠太阳很近的时候,结果会和牛顿的理论有比较明显的差异。

  基于此,牛顿理论看起来异常的水星,在爱因斯坦看来非常正常。理论如何验证?天才科学家自有可靠的办法。因为是太阳引力让周围的空间弯曲,所以遥远的恒星星光从太阳附近经过时,也必须按照弯曲的空间行进,光线会弯曲,这时人们看到的恒星就会和本来位置有角度上的偏差。

  太阳引力令周围的空间弯曲然而太阳太过炽热,要观测太阳边上的星星几乎不可能。怎么办呢?答案是日全食。日全食时,月亮彻底把太阳遮挡住,趁着宝贵的几分钟观测太阳边上星星的位置,就可以验证爱因斯坦的理论。所以,一拨又一拨的天文学家组织远征队,去将要发生日全食的地方观测,准备验证或者推翻爱因斯坦。

  这一次天文学家没有失望。本来就不存在的祝融星,也在天文学中彻底消失了。

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