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[科普中國]-《時間簡史》里的星球觀

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人與人之間,是否存在一種磁場引力?
答案是存在的。
從宇宙間萬有引力定律分析,這種引力來源于星球?!稌r間簡史》提出了怎樣的星球觀?
一、星球與光速
《時間簡史》提到了光速。霍金在《時間簡史》中提到,一本書中的一個公式可能會嚇跑一半讀者,但是他在書中卻提到了質(zhì)能方程。公式中的E為能量,M為質(zhì)量,C為光速。一切物質(zhì)都潛藏著等于其質(zhì)量乘以光速平方的能量,且物體運(yùn)動速度不能超過光速。
光速,是兩部作品看待星球的一個引路石。在愛因斯坦前,幾乎所有人都認(rèn)為時間和空間是絕對的?;艚鹛岬剑绻羞@樣的一個光速飛船達(dá)到光速,就會產(chǎn)生時間差,即飛船的內(nèi)部時間比外部慢,飛船上的人感覺過的時間和地球上人類感覺過的時間是不一樣,這樣,人類就能到達(dá)未來。
宇宙星球的運(yùn)作都是依附物存在,而光是有速度的,同一件事情的發(fā)展,不同觀察者所觀測的時間是不同的。假設(shè)某個星球遇到了彗星碰撞,發(fā)生了大爆炸,同時光經(jīng)過10億光年的距離才達(dá)到了地球,被某個天文學(xué)家看到,對天文學(xué)家來說,星球正在毀滅,而實(shí)際上,如果在星球附近觀察,這個星球在10億年前已經(jīng)不存在了。
按照廣義相對論,加速度等于引力,引力場會引發(fā)時空扭曲,所以,時間流動的速度是不一樣的。舉例:開普勒452b距離地球1400光年,如果乘坐一艘擁有光速的飛船“星環(huán)號”需要1400年從地球到開普勒452b,但是對于在飛船上的人來說,只需要很短的時間。同樣,銀河系的直徑是10萬光年,和光速一樣快的飛船從銀河系一邊飛到另一邊,需要十萬年的時間。但是對于這個宇宙飛船上的人來說,這個跨越銀河系的旅程,只有數(shù)十分鐘。
光速是了解星球的開始,光速能讓我們了解星球間的距離,同樣可以估算出星球的質(zhì)量、能量。將光速概念套入質(zhì)能方程E=MC2中,我們能看出,光速不變,質(zhì)量越大,能量越大?;艚鹪凇稌r間簡史》中提到,有多少的光被折射出來,以及恒星離我們有多遠(yuǎn),決定了恒星的亮度。同樣,我們可以根據(jù)測量恒星表面的亮度和距離,計(jì)算出他的絕對亮度,通過絕對亮度,測量它們的表觀亮度的方法來算出它們的距離。美國哈佛大學(xué)的天文學(xué)家享利埃塔·利比特發(fā)現(xiàn)了這些星球的亮度變化周期可以用來測量恒星與地球的距離。并計(jì)算出了九大不同星系之間的距離。
二、星球運(yùn)作與引力
地球作為一個適合人類居住的星球,它本身有著非常良好的基礎(chǔ)——與恒星太陽保持恒定的運(yùn)作軌道。
霍金在《時間簡史》中提到,地球和太陽之間的運(yùn)作時與引力相關(guān)。這種力是萬有的,每個粒子都因?yàn)橘|(zhì)量和能量感受到引力。這種力可以作用到非常大的距離且總會吸引。太陽和地球的引力,可以看作是兩個物體的粒子之間引力的交換,這種交換所帶來的現(xiàn)象就是,地球繞著太陽公轉(zhuǎn)。而其它星球同樣存在這樣的引力,引力決定了宇宙的演化。對于恒星來說,引力吸引會超過其它的力,使恒星坍縮。黑洞也是因?yàn)檫@種恒星的坍縮和和圍繞它們的引力場而產(chǎn)生。
三、黑洞、質(zhì)量守恒
1973年,霍金發(fā)現(xiàn)黑洞輻射的溫度和其質(zhì)量成反比,黑洞會因?yàn)檩椛涠冃?,但溫度卻會升高,最終會發(fā)生爆炸而消失?;艚鹪凇稌r間簡史》里表示,根據(jù)相對論,沒有什么能超過光速,光不能逃逸,其它東西更不可能逃逸,而存在一個集合或空間,光和任何東西都不能逃逸到遠(yuǎn)處的觀察者,而這個區(qū)域就是黑洞。
黑洞定義為質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)燃料耗盡后,引力坍縮所產(chǎn)生的。整個70年代,霍金都在研究黑洞,同時他對宇宙的起源發(fā)生了興趣。套用E=MC2公式,能量質(zhì)量成正比,黑洞損失質(zhì)量,它的事件視界面積變小,溫度變高。
黑洞存在,但是質(zhì)量守恒定律一直被認(rèn)可。
霍金表示,光速恒定,能讓我們分析到恒星的運(yùn)作規(guī)模、質(zhì)量能量的關(guān)系,而引力存在,決定了宇宙收縮或膨脹,宇宙的大爆炸或其他的奇點(diǎn),很多定律失效。
宇宙奧秘不止在此,《時間簡史》僅僅是打開探索宇宙的大門,剩下的,需要人們不斷挖掘……

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