“旅行者一號”為什麼不向上飛,這樣不是更快離開太陽系嗎

2014年9月13日凌晨,美國國家航空航天局(NASA)宣佈,"旅行者一號"已經離開太陽系,正在飛往別的恆星,之前"先驅者10號"可能也已經飛出了太陽系,但是由於失去信號,並不能完全確認,"旅行者一號"才是第一個飛出太陽系的人類飛行器。

“旅行者一號”為什麼不向上飛,這樣不是更快離開太陽系嗎

在飛出太陽系之前,"旅行者一號"這個孤獨的流浪漢已經獨自跋涉了37年,不過有一個問題,"旅行者一號"為什麼要一直平著飛呢,為什麼不向上或者向下飛呢?這樣是不是會更快地飛出太陽系了,當然了,"旅行者一號"之所以這樣飛有一個重要原因是要順路考察太陽系的其他行星,還有就是為了節約燃料,要利用行星的引力彈弓加速。

要是去除這兩個重要原因呢,那就是太陽系根本就沒有"上""下"。

一、什麼是"下"

這個看起來很好回答,我們早就有答案啊,不是有一句話叫做"人往高處走,水往低處流"嘛,那低處自然就是下了,而且春天的雨滴夏天的冰雹秋天的落葉冬天的雪花不都在往下落嗎?對,沒錯,它們都在往下落,不過也有不往下落的。比如伽利略扔下的鐵球,砸向牛頓的蘋果它們就未必朝下落,為什麼呢?

因為那時候我們已經知道了我們居住的大地是一個球,既然是球,這個"下"就費思量了。我們說的下,對於伽利略和牛頓來說那可就不是下了,那就是上了,我們看來,伽利略扔出的鐵球和牛頓的蘋果就應該朝天上飛了。

“旅行者一號”為什麼不向上飛,這樣不是更快離開太陽系嗎

所以說,我們"下"的概念是不對的,應該是朝著地心方向的才是"下",為什麼朝地心方向才是下呢,因為地球質量大啊,這就是萬有引力定律了。所以說,質量大的物體或者天體的方向才是"下"。

依照剛才對"下"的定義,對於"旅行者一號"來說,它的"下"就是太陽的方向,這就是說"旅行者一號"的飛行路線本來就是"上下"飛的。

不過還有一個問題,我們看到的太陽系確實是有上下的啊,就象這張圖片一樣,太陽系就是盤子一樣扁扁的。

“旅行者一號”為什麼不向上飛,這樣不是更快離開太陽系嗎

二、太陽系為什麼是扁的

其實不止是太陽系扁扁的象一個盤子,銀河系也扁扁的象一個盤子,既然象盤子,肯定就有上有下了,這只是一個錯覺,要是說清楚了為什麼太陽系是扁的,就可以消除這種錯覺了。

這事要從康德說起。別擔心,我不講哲學,康德的哲學我也不懂,人家康德可不止是哲學家,他還提出了星系的成因。

“旅行者一號”為什麼不向上飛,這樣不是更快離開太陽系嗎

康德最早提出了星系的成因就是星雲說,不過運氣不好,他的星雲說書稿剛剛交給出版商準備印刷,出版商就破產了,所以存世的書沒幾本。後來拉普拉斯又獨立地提出了星雲說,對,就是創造拉普拉斯魔的拉普拉斯。

他們的觀點是說最早沒有行星也沒有恆星,都是一大片星雲,這片星雲就開始旋轉,一部分粒子聚集在中心,那就是恆星,甩出去的一部分就是行星,不過這個中心不是幾何中心,而是引力中心,所以太陽系也不是一個正圓,而是橢圓,聽起來有點熟悉吧,這就是開普勒行星第一定律。

“旅行者一號”為什麼不向上飛,這樣不是更快離開太陽系嗎

可是為什麼轉了半天,轉成了一個圓盤呢?為什麼不轉成一個球呢?要是轉成了一個球,那就確實有了很直觀的上下了,不象現在,只有前後左右。

因為我們的宇宙是三維的,旋轉只能圍繞一個旋轉軸,只能有一個法平面,你看我們地球不也是圍繞著地軸旋轉,法平面就是赤道,對於太陽系來說,就是黃道面,就是黃道吉日的黃道,沒錯,黃道吉日這個詞就是這麼來的。

起初,各種粒子確實是四面八方的轉,但是矢量疊加,最終就會得到一個主旋轉軸和一個法平面,粒子相互碰撞後,其他方向的角動量會相互抵消,由於角動量守恆,最後都會落到這個盤子裡,所以星系也大多是扁的。

這也解釋了為什麼旅行者一號為什麼只能沿著盤子飛,而不能向上飛,就算飛上去了,也得被拉回來,因為這個星系本來就沒有上下,只有左右。

還是打個比方吧。

就好像是我們中國人,年輕時出去打拼,到老的時候總是念叨葉落歸根,想方設法也要回到家鄉,對於粒子來說也是這樣,雖然起初上躥下跳,最終還得回到父母的懷抱,對於粒子來說這叫角動量守恆,對於人類來說,這就叫文化。不過,還是有的文化不講究這個的,比如一群罪犯被髮配到美洲,就創建了燈塔國,而且還和祖宗開戰,鬧著要獨立,這就是不同的文化了。

粒子呢,是不是也有這種不同的呢?

還是有的,有的星系就是球形的,要是處於那種星系中,飛行器就可以選擇上下左右飛了,這種星系為什麼會形成球形呢?難道它們的角動量不守恆啊,當然守恆了,這是宇宙的基本規律是不可能改變的,不過可能有另一種物質起了作用,這種物質就是暗物質,要是考慮到暗物質的引力效果,其實這種球形星系也是扁的,因為我們看不見暗物質,所以就看起來是球形星系了,那麼暗物質是什麼呢?誰知道呢?劉慈欣說那是二維化之後的物質,沒準也有可能。

最後再說一個問題,既然太陽系有上下,那麼為什麼包括地球在內的諸大行星不掉向太陽啊,或者說為什麼不向下掉啊,因為向心力啊。

向心力這個不是牛頓說的,這是笛卡爾說的,地球之所以不下沉向太陽,月球之所以不下沉向地球,那是因為它們向下的力,就是萬有引力提供向心力被用來做圓周運動了。

這個就不用過多解釋了,生活中隨處可見,拿一根繩子拴上一塊石頭轉起來,石頭也沒有被繩子拉向你的手,而是轉圈。


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