我們在哪兒?這個話題是我們要討論的第乙個話題。
從古希臘的同心球模型開始,人們對於自己處於宇宙的位置就有了初步的探索。人們根據近處的物體移動的較快,遠處的物體移動較慢的視差變化,從而總結出了地心說。但是由於行星逆行和亮度的變化,導致同心球模型並不能很好的**所觀測的現象。
這時候,托勒密又在原有的同心球模型上進行了一些改進,從而構造了均輪-本輪模型。但是這個模型相當複雜,以至於它其實並不精準。
這時候,地心說已經發展到極致了,再進行改進,只會使得模型更加複雜,但並不能改進多少效能。2023年,哥白尼的日心說則從另一角度,對於宇宙進行建模。雖然從現在看,日心說以顯而易見的優勢,應該很快就會讓地心說退位,但是實際上,這個轉換時間是相當長的。我們也知道,衡量兩個模型誰好誰壞,其實更多的是看其效能表現。之所以人們對於日心說不是一邊倒的支援,就是在於,使用日心說只是簡化了模型,對於模型的效能沒有太大的提公升。
2023年,伽利略使用望遠鏡觀察到了金星的盈缺變化,從而證明了日心說,也使得日心說開始成為主流。按照地心說的假設,進行應該只會有新月和半月的區別,但是進行卻有新月、上弦月和滿月等變化,這就證明了日心說才是對的。
2023年克卜勒發現了克卜勒定律,即行星圍繞太陽運轉不是正圓,而是橢圓,日心說模型的準確性才得以提公升。2023年牛頓的萬有引力定律,才真正完全解決了整個日心說的三個基本問題:行星是否圍繞太陽執行,行星如何繞太陽運動以及行星為什麼要繞太陽運動。
正是因為哥白尼這個日心說是圍繞行星柔繞誰旋轉的問題,因此旋轉(revolution)在哥白尼之後,才出現了革命(revolution)的含義。
哥白尼的日心說的重要意義在於,讓人們有了宇宙觀。它的歷程也體現了科學的一些特性:無先驗假設;需要邏輯、數學和物理的描述;具有可檢驗的觀測。
就在牛頓提出萬有引力定律後,人們一度認為宇宙模型已經被解決了。但是本特利佯謬提出宇宙不可能靜止不動和奧伯斯佯謬提出宇宙無方向性,使得人們對於無限與永恆的宇宙不再抱有幻想。實際上,現代天文學對於宇宙有了乙個大致的研究,我們暫且認為目前的結論是比較正確的。
我們所處的地球大概6×1
024
6\times10^
6×1024
千克重,半徑大約6400千公尺。這樣的大小已經是我們人類生活所見的最大值了。但是,放在天文上,這大小只能比作成一粒沙粒。
以太陽系為例,太陽到地球的距離為14 960萬千公尺,也就是說可以放下1萬個地球才能到達太陽,正是這個距離,定義為天文的乙個基本單位,稱為1天文單位。
而太陽系的八大行星中最遠的海王星距離太陽有30個天文單位。但這只是狹義的太陽系,在海王星外,還有冥王星所在的柯伊伯帶,距離太陽50天文單位,而最外面的奧爾特雲則據說有10萬天文單位。
但這只是太陽系的尺度,超出太陽系的尺度恐怕要用宇宙的單位——光年來計算了,1光年=9.46×1
07
9.46\times10^7
9.46×1
07萬千公尺,這比之前的1.4×1
04
1.4\times10^4
1.4×10
4萬千公尺要大上不少。但是距離我們最近的恆星所在的位置半人馬座距離我們又4.3光年,而武仙座則距離2.5萬光年,在銀河系外的仙女座則有250萬光年。這麼大尺度下,物質是相當稀疏的,太陽周圍恆星的分布是280平方光年內有1顆恆星,而星際物質的密度則是每立方厘公尺1粒子。
在太陽系之外,是我們所處的銀河系,我們上節已經講過這個包含了大約10000億倍太陽質量的物質總和。它的直徑大約16萬光年,與距離我們250萬光年的仙女座星系共同組成了本星系。本星系的直徑大約400萬光年。不幸的是,40億年後,本星系中最重要的兩個星系即將發生碰撞,從此天地重新開始。
在本星系之外,則是室女超星系團,它以室女超星系為主體,直徑大約1億光年。在宇宙中,包含了超過一千萬個超星系團。
而30億光年則是宇宙大尺度結構的標準尺寸,儘管目前我們認為宇宙的年齡大概138億年,但是宇宙的邊界一般認為有460億光年。那麼宇宙是如何形成的,又是如何演化的,目前仍然還是乙個未知數。
如果我們從整個宇宙來看,個人是那麼的渺小,人類是那麼的渺小,甚至生命是那麼的渺小。茫茫的宇宙,居然有460億光年的大小,我們其實更不知道在這個外面是什麼樣子。但是,正是因為對於未知的好奇,才讓我們一直砥礪前行,去探尋真理!
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