中学的科学书上就明确告诉大家,宇宙中所有天体都在不停的运动,地球在自转的同时本身还以30千米/秒的速度绕着太阳公转,太阳则带着一帮小弟以120千米/秒的速度绕着银心公转,而银河系数千亿颗恒星却正朝着一个叫做巨引源的神秘区域以超过600千米/秒的速度前进!更大范围呢是怎么运动呢?宇宙又是咋个运动呢?
天体的转动真的是上帝推了一把吗?
人类认识宇宙最早是从地球中心论开始的,当然这后来被哥白尼的日心说所推翻,再后来开普勒的行星运动定理以及银河系自转的发现,太阳中心论也被推翻,随着人类对天体运动的了解,对宇宙的认识也在进入一个更高的层次!
天体为什么会转起来?
更准确的说天体转起来就是它的原罪,而产生这个原罪的就是宇宙最初时诞生的基本作用力:引力在作怪,星云会从克服热膨胀压力转而成为收缩,是因为引力,金斯不稳定性是导致星云坍缩的重要原因,其几个先决条件中,引力坍缩大于热压力是最主要的,而受到干扰则是选项之一!
引力作用下的物质遵守测地线运动,它产生的轨迹就是一个螺旋下坠的运动曲线,无可挑剔的完美,因此坍缩到中心的天体,有生俱来即获得了这个螺旋运动的角动量,它继承的可能是整片星云的角动量,或者部分区块角动量,这取决于坍缩区域的大小!
天体运动的上帝就是引力
其实这个定义是不完整的,但在星系范围内的天体运动,以引力来概括已经绰绰有余,简洁一些用牛顿的万有引力来描述也大致正确,而更精确一些用爱因斯坦的广义相对论来描述,那么可以精确到小数点后十几位!
捕获天体的三种运动方式,坠落、环绕和逃逸
但在超星系团或者更大规模上来考量,那么必须还要引入一个暗能量主导的斥力,暗物质它提供的仍然是引力,所以我们要简单介绍下引力的对立面:暗能量,这种在均匀弥漫在空间中的物质也具有质量,但它产生的却是斥力,1998年两个团队研究深空Ia超新星红移发现了宇宙正在加速膨胀,意外的发现了宇宙在几十亿年前的缓慢膨胀已经被暗能量导致的加速膨胀所代替!
所以在未来宇宙的命运可能有两个,一个是热寂,也就是越来越膨胀中,所有天体的温度都趋向于绝对零度,另一个则可能在暗能量的主导下,宇宙膨胀超过光速的大撕裂!因此在1998年以后,主导天体运动的因素有两个,一个是代表上帝的引力,另一个代表撒旦的暗能量!
为什么月亮不自转?
既然天体是运动的,为什么月亮永远一面朝着地球呢?这确实是个有趣的问题,用一句能噎死人的回答:“假如你抱着女朋友一起转,请问你是否能看到你的女朋友的头也在转?”。如果你转了一周,你也看到你女朋友的头也转了一周,估计这应该能吓到你了!
月亮和地球就处在这种模式下,这种两个天体的运动模式叫做潮汐锁定,在太阳系中这样的运动方式是非常普遍的,而冥王星和它的卫星卡戎却真的是上文所说的抱着女朋友转,因为它们两个是互相潮汐锁定!
这种模式形成的原因是,引力作用下天体有一种被拉长的趋势,而这种趋势会产生一个转动方向上的逆向力阻止天体自转,最终到与公转同步!两者之间的距离和天体的比例是其中最关键的因素,但这个过程可能会很久,因为潮汐引力逐渐消耗搅动量是一个漫长的过程,当然这些消耗的角动量不会跑掉,它会让两个天体逐渐相互远离!
还有其他不自转的天体吗?
理论上史瓦西黑洞是一种理想的不运动的天体,自转的黑洞成克尔黑洞了!但史瓦西黑洞只是一个计算方便假设的天体,事实上它的存在性是值得商榷的,不过这并不表示史瓦西算错了,两者没有什么关系!但它即使真的存在又如何呢?黑洞也会随着这个星系的运动而不自觉的运动。
更大范围呢是怎么运动呢?宇宙又是咋个运动呢?
既然整个宇宙内的天体都在运动,那么宇宙本身又是如何动的呢?这绝对是个有趣的问题,因为宇宙即代表所有,在它的“外面”没有空间,也没有时间,那么如何定义运动?至少有空间和时间才能确定是如何运动的吧?
而从这一点来看,真正不动的可能就是宇宙本身,但科学家又告诉我们,经过他们巧妙的测量,宇宙可能是一个开放式的平坦空间,简单的说它很可能是无限大的,这就让定义如何运动的朋友傻眼了,无限大空间本身怎么运动?