在从未有人类上太空之前,我们是如何得知地球外面是没有空气和会失重的呢?

穷淘人生


人类在第一次进入太空之前,是咋知道太空中没有空气/氧气的?确实,我们没有去过一个地方确实不知道那里的情况。但有幸得是,在我们地球到太空之间的这段区域完全是向我们敞开的,因此我们可以通过间接的分析和直接的观察去了解一些情况。其实想知道太空没有空气对我们人类来说并不难。

我们每个人可能都有过登山的经历,头一天心情激动满怀期待,第二天一大早就赶紧起床,为徒步登山打包食物和装备,然后坐车欣赏沿途的风景。这一路上包括登山的过程中都能呼吸到新鲜的空气。当然这里说的山高度至少要在3000米以上。

然而,一旦你到达了山顶,就会发现其他人呼吸变得有点困难。也许你身体素质好,但过了一段时间,你也觉得有点呼吸困难了!

因此通过简单的一次旅行,任何人都会得出一个正确的结论:在山顶上呼吸困难与高空中缺少氧气有关。

人们对大气压力和真空的认识

早在公元前350年,人们就首次提出了太空中没有氧气的理论。希腊天文学家亚里士多德提出,自然界厌恶真空,这一理论后来被称为“恐怖真空”理论。意思就是说,自然界不允许真空的存在,很讨厌它,我们无法在局部空间中将空气抽走,因为亚里士多德观察到,如果我们抽走水管中的空气,水就会补充进来并占据空间。

后来的原子论否定了这一理论,直到17世纪,太空中没有氧气的理论才被科学证据所证实。

我们都听说过气压计?这是一种用来测量气压的仪器。气压计是由一位名叫埃万杰利斯塔·托里拆利(Evangelista Torricelli)的意大利物理学家发明的,他实际上是伽利略的学生。伽利略曾在空中做过许多不同的实验,他知道了空气有重量,也有某种力量可以抵抗真空的形成。伽利略死后的一年,托里拆利就成功地完成了实验,并创造了一种可以产生局部真空的仪器!

托里切利做了更多的研究,大约在1644年,他得出结论,空气或大气会产生压力,因为空气被某种神秘的东西拉或推到地球表面。他的原话是这样说的:“我们是生活在空气的海洋下面的,空气的重量是用实验可以证明的。”

几年后的1646年,布莱斯·帕斯卡(以他的概率论而闻名)也对大气压进行了实验。帕斯卡发现真空存在于现实世界中。两年后,也就是1648年,帕斯卡说服他的姐夫弗洛林·佩里耶带着水银气压表爬上了法国的圆顶山。他们发现,当我们远离地球表面时,大气压力就开始下降。一直以来,在高海拔地区大气压力下降的原因是未知的。

德国科学家奥托·冯·格里克在1650年制造了第一台真空泵。他证明了由空气重量产生的力非常大,两组马都无法把真空的两个半球分开,这就是著名的马德堡半球实验。奥托还注意到,地球的大气层像一个外壳一样包围着地球,密度随着海拔的升高而逐渐下降。他得出结论,在离地球表面一定距离的地方一定存在真空。

奥托·冯·格里克(Otto von Guericke)对他制造的第一台真空泵进行的实验演示。

影响近代人类的科学原理,它解决了当时人们面临的所有问题

1687年,历史上最有影响力的科学家之一,艾萨克·牛顿爵士在他的自然哲学的数学原理中提出了万有引力理论。这时一个跨时代的理论,至此人们在之前所进行的所有实验、的出来的所有结论都找到了科学上的依据。

感谢传说中的那个苹果!否则,我们可能需要很长的时间才会发现引力的存在。引力是我们人类以及我们所能看到的一切依附在地球表面的原因。如果没有地心引力,所有的东西都只会四处漂浮。而且现在还有人会问,为什么宇宙中的星系会漂浮在太空中?这种问题很幼稚。

引力除了把我们留在地球表面之外,在许多其他自然现象中也扮演着重要的角色。

为什么太空中没有空气/氧气?

现在让我们考虑一些简单的问题,如果地球有引力,引力是让所有物体与地表相连的因素,那有没有可能引力是我们感受到大气压的原因?的确如此!上文托里拆利认为有种神秘的东西,现在看来这种神秘的东西就是引力。引力将大气(或空气)拉向地球表面,造成大气压力。

如果是这样的话,为什么我们越往上走气压越低呢?当我们上升到大气层的高处时,我们正在远离地心,因此也就远离了地球的引力场。我们越往上走,引力的拉力就越小,所以在离地球一定的高度或距离上,引力就不再作用于任何物体,它们就会简单地飘向太空。

这种现象也就发生在氧气的身上。氧气集中在大气的低处,越往高处越少。这就是为什么登山者和徒步旅行者在山顶呼吸困难的原因,因为那里几乎没有氧气。我们越往高处走,空气越稀薄。

当引力不再有力作用时,空气分子(氧气)就不再被吸引到地球上。因此,分子之间的距离会越来越远,导致密度降低,压力降低。这就是我们认为的没有空气或者真空。

科学家、物理学家和天文学家就是这样认识到太空中不存在空气/氧气的,通过逻辑推理和一些基础实验。

当然,科学家发现这个问题并不像我们讨论这个问题那么简单。在得出这个结论之前,许多伟人都参与其中,并进行了大量的实验。例如,蒙高菲埃兄弟在热气球上进行的实验有助于得出这样的结论:当我们远离地球表面时,空气(也就是氧气)会不断的减少。

在17世纪到19世纪之间,许多关于空气在压力、温度、分子等方面的行为的理论和定律被阐述了出来。这些定律包括波义耳定律、查尔斯定律、阿伏伽德罗定律、理想气体定律等等。所有的定律和理论都在发现太空空无一物的自然真理中发挥了巨大的作用。


量子科学论


这个问题放佛无从着手,是一个是鸡生蛋还是蛋生鸡的逻辑悖论,但其实对科学历史稍有常识的人都会知道这是科学计算的自然结果。事实上在人类进入太空之前,人类就已经知道地球外面没有空气而且会失重!

自然和自然界的规律隐藏在黑暗里,上帝说:让牛顿去吧!于是,一切成为光明。

这是一位诗人对这位千年一遇奇才的赞美,也是对这个问题的最好回答。事实上在17世纪之前,在牛顿诞生之前,人类在物理、化学领域虽然已经小有成就,但对于外太空确实缺乏足够的了解,当然更不知道地球外面没有空气,而且会失重。但随着牛顿万有引力定律及其公式的问世,人类通过计算已经能够大致推断出地球之外的情况。

举一个直观的例子,现代人造地球卫星就源于牛顿在300年前的一个设想,牛顿假设在一个山顶架设一门大炮,如果这门大炮威力足够的大,炮弹能够以每秒7.9公里的速度飞行,则这发炮弹将永不落地。所以时至今日,虽然人类的科技比300年前有了长足的进步,但在基础理论领域相对牛顿并未有大幅的进步,人类仍然站在这个巨人的肩上。当然,对外太空基本模型的建立并不能完全归功于牛顿,在牛顿之前、之后也有其他科学家做出了自己的贡献。但牛顿的出现是根本性的且是划时代的,说他为人类带来光明实至名归。

为什么科学能够预见未知的事物?答:这正是上帝语言的魅力!

在古典时代,科学常被称为上帝的语言,代表着整个宇宙的基本规律,是可验证并且可重复的学问。所以结合相关的条件,经过科学的计算准确预见未知的事物,对科学本身而言并不奇怪,这不是迷信,因为上帝总是会尊从自然法则。在科学史上,相关的案例比比皆是!

1846年,法国天文学家勒维耶就通过牛顿的公式,准确计算出了海王星的轨道,使得太阳系在人类视野内又多了一颗行星。


1916年史瓦西通过爱因斯坦引力方式预言了黑洞的存在,2019年4月10日人类拍摄了首张黑洞的照片,证实了史瓦西的预言!

1916年 [1] ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在,2016年2月11日,LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器,已经首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。

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深度科幻


以目前来说地球外面是人类暂时无法生存的可知区。

地球以外究竟有没有适合人类生存的空气和会不会失重,这个谁也说不准;各国的科研人员一边探索地球周边已知的地区,一边目光遥望遥不可及的河外文明。太阳系以目前来说是除地球以外,是没有其他的生命体存在;但是科研人员也不会一昧的探索未知的区域,免得招惹祸端。

整个宇宙很大很大,大到整个银河系就像沙子一样,或许存在河外文明、或许存在星系殖民、或许存在平行世界。由于未知,一切皆有可能;地球文明尚小,我们还需要不断摸索前行。


陌小染


在人类宇宙飞船没有到达太空前,世界许多人类是不知道地球以外的太空,人类不能生存,因为没有空气。而今天这样的人少多了。

中国有牛郎织女的古代文学故事,有嫦娥奔月的神话传说。古人想象力之丰富,多么的美好的憧憬。

那时许多国家人们对漫天的星空根本不感兴趣,没有出现什么传说故事。

当古代几何学出现之后,人们对距离感有了新的发现,在测量一个移动物体时,同样走过的距离,近的形成的夹角大,远得形成的夹角小。

人们看见太阳东升西落,月亮也是这样不断的在天空中变化。而更小的星星变化很小,有的看不到变化。这就是给人类展开了新的视野,眼前的天空有着丰富的未知的内容。

人类开始对天空启发了极大的兴趣。

月亮是圆的,用简陋的天文望远镜看到许多星星新的面貌,它们都有一个共同的特点都是圆形的。那么大地是宇宙的中心吗?

当西方的大航海时代的到来,发现了新的大陆,西方人开始对新大陆产生了极高的渴望,新的殖民地的开发,大量的移民,走过的路线有往东方向走,也有往西方向走,一个个的海岛越过,来往于殖民地之间。

结果,往东方向走的和往西方向走的竟能够到达一个地点。

从印度,到中国海岸,到西伯利亚,到加拿大到美国西海岸。

从美国东海岸向东方向一直航行,可以到达英国,法国。

这种现象给人们一个新的启发,大地不是方的,而是圆的,只有圆的才能够出现这种现象。

人类开始认识到自己生存的大地和月亮,太阳,所有的星星一样,是一个圆形的物体。

人类发现自己生存在一个星球上,开始寻找新的家园,到另一个星球上去生活。

伟大的梦想启发了伟大的行动,人类开始开发太空。

发现新大陆的梦总是伴随着开发太空的梦。

天文望远镜看见的月球表面一个个的圆形的坑,没有一丝生命的痕迹,而人类攀登珠穆朗玛峰的体验,认识到越高空气越稀薄,气压越低。

天空是黑色的,而不是蔚蓝色的。

人们发现地球上有大海,有大气层,而月亮上看不到这些。

那么越是高空,空气越稀薄,到了太空,空气是否更加稀薄呢?

这个举一反三的提问,萦绕在人类的思想中。

人类的这种提问得到了证实,因为人类已经知道了万有引力,和大气压力。

而地球以外的太空处于这种状态的边缘。

人类知道,一层厚厚的大气包围着地球,而大气层以外空气稀薄,到极度稀薄,到真空。

月亮悬在空中,难道不会落下来吗?人类开始了这方面的认识,发现了引力与重量的关系,原来宇宙中没有重量这个名词与单位,重量本身就是虚构的。

人类开始对重量有了新的认识。

重量是一个物体对一个物体的吸引力和吸引系数。

人类已经认识到太空中引力微弱,任何东西在引力微弱的状况下都会像月亮,太阳一样漂浮在深黑的太空中,地球也是一个漂浮在深空中的星球。

人类开始发射飞行器到地球以外的太空中去,证实了人类的设想,人类进一步的探索太空掌握更多的太空知识。


宝树白石


人类正真了解太空也就是这近2百年的事情,最初海拔的高低来测的数据,还有使用氢气球,或者风筝携带仪器观测高空变化,然后根据理论推断各种假设,然后加以验证,都是一步一步来的,这是一个漫长的过程


掌资讯


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阳佛艾沃


当然是地球的科学经过一系列的计算,推演,以及验证等各种方式去了解到这种情况。也不是在我们凭空想象出来的。在古时人们只认为越高的地方越冷,于是就有了“高处不胜寒,起舞弄清影”千古名句。但是古人还没有意识到地球之外是没有空气和失重的。


南极老鬼


你的问题看似深奥,实质很随意,最起码没有提供公认的证明:是谁敢在人类未进入太空之前就说太空是真空和失重?任何的猜测和模拟都是假设。只有就反复的科学实验和用生命做代价的实践后才能下结论!就如同开采石油一样,随便用手指一块地就说有石油吗?未知的复杂性没有哪个专家敢说简单二字。何况太空…


风清城


呵呵,你查查中国古籍,有失重,真空这些词吗?古人认为天上是神仙住的地方,凡人得了道也可以平地飞升去天上做神仙,怎么会是真空和失重呢。牛郎是个凡人,不也在天上和织女过着甜蜜的生活。


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