愛因斯坦竟直接摧毀了一顆行星

1915年11月18日 柏林

愛因斯坦步入普魯士科學院,他非常平靜地講述著自己的觀點。

“對水星的計算表明,每過一個世紀,其近日點會進動43角秒,而天文學家們實際的觀測值比用牛頓力學計算的理論值多出(45±5)角秒,且天文學家無法用牛頓理論解釋這個結果。”

反覆檢視這個結果之後,愛因斯坦淡然說道

“因此,這個新理論與觀測結果完全一致”

愛因斯坦竟直接摧毀了一顆行星


愛因斯坦的話宣告數十年來拯救牛頓學說的努力完全白費,更重要的是,一顆行星被擊落了——哪怕這是一顆從未存在過的行星,但是人類為了找尋它,花了將近60年的時間。

我們,可以掌握世界的秩序

1684年8月,埃德蒙·哈雷前往劍橋三一學院會見艾薩克·牛頓,拋出了那個困擾了他將近一年的問題:“假設行星指向太陽的引力與它到太陽的距離的平方成反比,那麼行星的軌道曲線會是什麼情況?”

“橢圓,我計算過。”

牛頓的回答就像兩百多年後的愛因斯坦一樣簡潔明瞭,說著他就開始翻找自己的筆記,不過他沒有找到。

沒關係,牛頓爵士可以再算一遍。


愛因斯坦竟直接摧毀了一顆行星

艾薩克·牛頓


11月份,牛頓將9頁推導寄給哈雷,標題是《論物體在軌道上的運動》,其實就是我們所熟知的“萬有引力定律”。

哈雷發現了這短短九頁紙背後的奧秘——這是宇宙萬物運動的法則,哈雷鼓勵牛頓寫一本書,講述自己掌握的知識。三年之後的1687年,牛頓才把這本書寫完。這本書中所有的方程、幾何圖示、證明細節都用於描述運動,上至蒼穹,下至我們的家園,所有的一切都被幾個簡潔的定律描述。

牛頓在書中寫道“這一理論與跨越宇宙的不同尋常的軌道相符,與行星運動理論的規律一致,與天文觀測完美吻合。這樣的理論完全沒有可能不成立。”

而這本書就是《自然哲學的數學原理》,一部劃時代的鉅著,哈雷作為這本書的編輯,為這本書撰寫了序言“我們此刻獲准加入眾神的盛宴,我們已然運用天上的律法行事”,1727年,牛頓去世,蒲柏在悼詞中寫道“自然和自然的規律隱沒在黑暗中,上帝說,讓牛頓去吧!於是便有了光明。”

能算到的與不能算到的

1846年9月23日 柏林 皇家天文臺

天文學家伽勒觀察著天空,在午夜和1點鐘之間的某個時刻,他們看到一個光斑。

赤經21時53分25.84秒

這是一顆沒在星圖上的行星。

這就是海王星。

伽勒自然不是隨便一觀察就找到了海王星,伽勒的觀測受到法國天文學家勒威耶的委託。勒威耶通過萬有引力定律直接推算出了海王星的存在——“看,就在那兒,你會看見的”。


愛因斯坦竟直接摧毀了一顆行星

勒威耶


勒威耶就此一戰成名,成為法國一流的天文學家。他的下一個目標就是解釋水星的進動問題。

天文學家早已發現,水星在軌道近日點會發生進動,在理想的二體系統中,行星軌道是穩定的,近日點是固定的,但是一旦增加一個行星,這種穩定性便就消失了,對這樣的系統,在一頁紙上畫出天體每一年的軌跡,隨著時間推移就能得到一種花一樣的圖案。而水星的近日點,每世紀的進動速率高達565角秒。


愛因斯坦竟直接摧毀了一顆行星

水星軌道


勒威耶經過計算,發現已知行星導致的水星進動偏移為每世紀526.7角秒,算下來每年有0.38角秒的偏移得不到解釋,他認為應該是有未知的質量在擾動水星,也就是說水星和太陽之間還有一顆行星。

1859年3月26日,一位業餘觀測者聲稱發現了這顆行星,萬有引力理論完美地解釋了這顆行星的存在,它恰好存在於理論所預測的位置——這簡直太完美了。

勒威耶將這顆行星命名為祝融星。

只是這顆行星簡直太完美了,完美到根本不存在,找也找不到。

從業餘愛好者“發現”開始,人們就再也沒有看到這顆行星。1878年,在一場藉助日全食發起的“世紀大觀測”之後,人們依然找不到祝融星的蹤跡,幾乎整個天文學界都認為祝融星應該是不存在的,卻沒有人從此開始懷疑牛頓引力理論。

直到1915年愛因斯坦提出廣義相對論。

水星發生了什麼?

太陽因為其巨大的重量使得時空產生了凹陷。水星被太陽的引力場緊密包圍,深陷太陽的引力凹坑中。水星就這樣沿著扭曲的四維曲線運動,直到愛因斯坦用數學的抽象形式抓到這些,水星的軌道才脫離了牛頓的理論。

脫離牛頓的又何止水星,在祝融星應聲而落的同時,我們也脫離了牛頓,走向了愛因斯坦的懷抱,科學也在這一刻展示了自己的獨特性——這是人類唯一一種可以自校正的認知,每一個結論都是暫時的,在科學的世界中,每一個結論都在一些小的方面,甚至偶爾在一些重要的方面是不完善的。

勒威耶們缺少的,其實僅僅是一種想象整個世界運行法則的框架,一種從另一個角度解釋祝融星不存在的思路。

愛因斯坦的偉大之處就在於,他放棄了原先的框架,建立了一個嶄新的宇宙,我們,其實就生活在這個愛因斯坦為我們構建出來的宇宙之中。這個宇宙,終究有一天也會像牛頓為我們創造的宇宙一樣崩塌,而祝融星就像是這場轉變的見證。

而祝融星也在提醒我們,當遇見那些解決不了的問題的時候,不妨放下那些觀念,去思考一下我們所認為正確的,是否真的正確。


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