从古至今,其实无论是哲学家和科学家都曾经非常详细地论述过宇宙和地球之间的关系。他们也曾经试图去解释宇宙的各种现象,以及地球上的各种现象。古希腊时期关于这个这部分的讨论尤其多。今天,我们就来聊一聊这个问题。
天界完美不变?
总的来说,哥白尼革命之前,古希腊哲学家们认为天界是天界,大地是大地,两者之间有不同的物理学规则,连构成的物质都是不同的。具体来说是这样的,但是有个叫做毕达哥拉斯的哲学家,他对于数学极度的迷恋。他认为,天界运动的规律应该是完美的。
那什么是完美的呢?
对于当时学者来说,他们认为有一些数字是完美的比如:10。他们还认为有一些几何图形是完美的,比如:圆。他们还认为一些特殊的立体图形是完美的,也就是5个正多面体。
毕达哥拉斯、柏拉图等人就认为,宇宙天体的运动应该是完美的,也就是匀速圆周运动。至于地球,我们都能发现,万物都有朝向地面的趋势,因此,地球和天界是不同的。
我们必须承认,这个理论现在看起来确实挺奇葩的。但是在当时确实是妥妥的主流理论。这个理论在亚里士多德时期发展到了极致。亚里士多德认为,月球以下,是由水、火、土、气构成的,其中火和气比较轻,有远离地球表面的运动趋势,而土和水比较重,有向地球表面运动趋势。而月球以上,这是由一种叫做以太的物质构成。因此,月球以上的宇宙遵循的是另外一套物理学理论,和月球以下是不同的。
不仅如此,亚里士多德作为那个时代的集大成者,他把这套理论和地心说进行了结合,地球作为宇宙的中心而存在。地心说后来进一步又被托勒密等人补充和完善。基于这套理论,我们可以知道,古希腊人认为天界是完美不变的,完美的几何轨迹,永恒不变的最外层天球。这些都是基于那个时期用肉眼观测到的结果。
月上和月下的统一
托勒密的地心说最终在西方流传的了1000多年,深受当时主流学术圈的认同。这种情况一直持续到几位近代科学巨匠的出现。这几位科学巨匠分别是哥白尼、第谷、伽利略、开普勒和牛顿。
其中,哥白尼提出了日心说,但是日心说也存在这三个关键问题无法解决,分别就是地动抛物问题,说白了就是地球如果运动,人跳起来后,为什么没有落到后面,还有就是恒星的周年视差,说白了就是如果是日心说,地球动起来后,我们看到的星空应该是发生变化的,但事实并非如此。最后就是哥白尼的日心说和托勒密的地心说精度其实差不多,没有准到哪里去。
伽利略解决了地动抛物问题,又用望远镜看到了天界并非完美的。而第谷观测到超新星和彗星也证明了天界并非完美的。开普勒这是直接提出了开普勒三大定律,让我们知道天体运动并非是完美的匀速圆周运动,而是椭圆。但开普勒一直无法解释为什么天体运动的轨迹是椭圆。
牛顿通过提出万有引力定律,解释了为什么天体运动是椭圆。当然,远不仅如此。万有引力定律还让我们知道,为什么地球上的物体都有往地球表面下坠的趋势。
说白了,牛顿的万有引力定律让我们明白一个道理,就物理学规律来看,宇宙天体的运动和地球上物体的下坠其实都是引力造成的。因此,牛顿通过万有引力定律统一了月上和月下的物理学规律。
宇宙学原理
到了近代,科学家们就提出了著名的宇宙学原理。
这个宇宙学原理让我们明白,宇宙处处的物理规律应该是一样的,没有任何的天体是特殊的,这和之前的中心论是完全两码事。
但是宇宙学原理到底成不成立,实际上,我们还没有办法确定,它只是目前科学家的普遍认同。但有一点是确定的,至少目前来看,我们所知的物理学规律适用于全宇宙的。举个例子,构成地球的元素,其实我们都可以在元素周期表中找到,而宇宙所适用的宇宙周期表和地球是一模一样的。
除了基本的物质构成单位,我们知道目前宇宙中存在着四种基本作用力,分别是强力、弱力、电磁力和引力。地球上也同样存在着这四种力。而这四种基本作用力则是确保了物质构成的粘合剂。
因此,从最底层的逻辑上看,至少到如今宇宙和地球是共用同一套物理学规律的。