1543年,波蘭天文學家哥白尼在【天體執行論】中提到日心說的觀點。 在他看來,曾經地球為宇宙中心的觀點其實是錯誤的,太陽才是真正意義上的宇宙中心。只可惜由於這種觀點對於那個年代的人影響和沖擊實在太大,所以並沒有多少人願意接受。而 宗教為了穩定自己宣揚的地心說,更是不顧一切地阻礙日心說的宣揚 。
時至今日,經過不斷的發展探索之後,我們知道 日心說其實也是一種錯誤的論述,太陽也並非是宇宙的中心 。只不過在這件事情上,其實絕大多數人還忽略了另外一個關鍵點,那就是地球不僅自轉以及圍繞太陽公轉,其實還在 以超快的速度橫穿宇宙 。科學家們經過研究發現,這個速度大約為 每秒600公裏 ,只是人類 毫無感覺,渾然不知 。
四大基本力
事實上,許多現代人在第一次看到這個資訊的時候都能夠接受但難以理解。在現代天文學的普及之下, 天體運動概念已經深入人心 ,可600公裏每秒究竟是如何計算出來的呢?不僅如此,當速度達到這個程度之後,為什麽我們人類毫無感覺?想要了解具體原因,我們可以 從天體為什麽運動開始說起 。
很多人都知道 宇宙是一個廣闊無垠的空間,同時也是所有時空的集合 。可除此以外,宇宙的基本執行規律究竟是什麽呢?難道每個星系都在屬於自己的「圈層」之中獨立的運動?
然而答案並非如此,在天文學的界定之中,宇宙有著 四大基本力充斥著整個空間, 這四大基本力分別為 強核力,弱核力,電磁力以及重力。 更重要的是,這四種力並不會因為星系的區別而被阻隔開來。它們就像是看不見的絲線一樣, 牽連著每一個星系甚至每一個天體 。
就目前的研究結果來看,前三種力都可以在量子電動力學中得到很好的解釋。也就是說,在原子,物質體子的運動過程中,都會有不同的表現來證明 力的存在 。然而對於重力來說,卻 始終無法量子化 。
簡單來講,前三種力證明了微觀世界中, 各種微觀物質一直都在不停的運動,可重力還始終停留在天體運動之中。 不僅如此,和人們想象之中不同的是, 重力 的作用能力是四大基本力中 最弱 的。只不過 由於重力的存在,所以才會有宏觀世界的基本執行模式。
可既然如此,為什麽在了解地球運動的時候,還要將另外三種力帶上呢?這主要是由於世界雖有微觀和宏觀之稱,但兩者其實就是一個整體。 如果沒有其他力的共同作用,重力也只能攜帶著大物質前行。 所以從這裏我們就可以了解到, 有著四大基本力的影響,地球才會在宇宙之中不斷的運動 。
不只是地球, 宇宙中所有的天體以及星系其實都在不停的運動 。哪怕是銀河系這樣龐大的星系,其實也是在圍繞更大的宇宙結構執行。在這個過程之中,地球自然也就會出現穿越宇宙的情形。
參照系
雖然運動的緣由已經找到,可運動的速度又是如何計算出來的呢?這就和 參照系 有一定的關系了。不僅如此,參照系的不同,地球所表現出來的速度其實也是不一樣的。
在了解這件事情之前,其實可以舉一個簡單的例子來幫助理解。我們假設地球是一個 靜止不動的整體 ,可我們所生活的 城市卻在以某一個速度不斷的前行 。那麽在城市之中穿行的所有交通工具,其實都有一個 「相對速度」 。而假設某一個人此時正乘坐著這些交通工具,那麽他相對於城市以及地球,執行的速度都是不同的。
地球也同樣如此,我們曾經了解到的地球運動只有自轉和公轉,執行速度分別為 466m/s以及29.79km/s, 這種區別就來自與參考系的不同選擇。可在這之外, 難道太陽就是恒定不動的嗎?
事實上,如果 將太陽以及太陽系當作一個整體 ,那麽這個天體 同樣會受到重力的控制影響 。在重力的作用下,太陽系自然也會遵循萬有重力定律,並且和地球一樣存在著公轉和自轉。
根據天文觀測數據顯示,太陽系距離銀河系中心位置大約為2.64萬光年,而整個太陽系圍繞這個中心執行一圈所具有的速度則在250km/s,各大天體執行速度則大約為220km/s。
很多人會疑惑,為什麽同一個整體內不同的天體會有不同的速度表現?這主要是由於 太陽系內部天體本身就有一段距離 。
其實這很容易理解,和古希臘哲學家,科學家亞里士多德所提出的 「車輪悖論」 是同一個概念。在太陽系以及內部天體 共同圍繞銀河中心進行運動 的時候, 各自所走過的路徑以及距離銀河中心的半徑是不一樣的 ,所以最終得出的 相對運動速度自然也不一樣 。
了解了這一點以後,我們就可以繼續將參照系放大。 與地球和太陽系公轉相同,由類似銀河系一樣的極大星系所組成的本星系群,其實也在圍繞著室女座超星系團運動。 而室女座超星系團同樣會圍繞著宇宙的中心運動,在這樣的極大星系運動過程之中,地球以600km/s的速度橫跨地球,其實也就不難理解了。
而我們人類之所以會完全感受不到這種變化,其實主要就是因為 人類太過渺小 。別說是人類,即便是地球本體,或許都無法相信自己正在進行著運動。它和我們人類一樣, 就像是乘坐在太陽系這輛「列車」上的乘客,默默無聲的前行。
相對靜止與碰撞
可既然地球一直都在不停的運動, 為什麽沒有和其他的星系發生碰撞呢? 主要原因就在於 相對靜止。 我們在初中物理課程中都聽說過這樣一個故事,在第二次世界大戰期間,曾有 戰鬥機飛行員徒手抓住了和自己閉「並駕齊驅」的子彈 。而地球以及太陽系在太空中的執行模式,其實也和這種「並駕齊驅」十分想象。
我們都知道銀河系中存在 1000億到4000億顆類似太陽的恒星,太陽系在銀河系中像是一枚塵埃。 可也正因如此,所以太陽系才會嚴格遵循銀河系中的法則,和其他天體以及恒星系友好和平的相處。而即便出現了某些「誤會」,其實也是無關緊要的。
那麽宇宙中的所有星系是否會在相對靜止的情況下,永遠保持穩定呢?這種理解也是錯誤的。 相對靜止僅僅只是星系在某一個宇宙環境某一個階段中的一種狀態, 可這種狀態 並非是穩定的。 就像在2012年的時候,天文學家們就 確定銀河系最終將會和仙女座星系發生碰撞。 甚至就目前而言,兩個星系的 邊緣位置 已經開始產生了一些 小「摩擦」 。
既然如此,為什麽我們還是沒有任何一點感覺呢?其實這主要是因為 兩個星系太大,而它們碰撞的相對速度又太低 。以銀河系為例,從中心到邊緣地區分別為 銀心,銀河,銀盤,銀暈,銀冕, 其遼闊程度絕對不是我們人類能夠想象的。
而在這些組成之中, 銀冕就像我們更加熟悉的太陽風一樣,影響範圍極大 。在仙女座之中,內部情況也同樣如此,所以兩者現如今主要還是 最外圍開始接洽 ,也就是最外圍的空間逐漸融為一體。而由於天體的體積在宇宙空間中的存在 極其渺小, 所以 並沒有發生什麽實體碰撞現象。
根據天文學家們推測, 兩個星系最終徹底碰撞完成,至少需要四十億年的時間。 在這個過程之中,由於仙女座星系的直徑和銀河系接近,所以兩個星系最終很有可能會 形成一個更大的橢圓系星系 。只不過到了那個時候,太陽系或者地球會發生什麽樣的變化,科學家們就無從知曉了。
銀心黑洞
值得一提的是, 在地球穿越宇宙的運動過程之中,其實銀心黑洞絕對是功不可沒的 。了解天文學的人都知道,黑洞並不是我們想象之中的「黑色洞口」,而是某一個恒星在 熱能源消耗殆盡 之後,質素超過了 歐本海默極限 所形成的特殊天體。
經過長時間的研究追蹤分析,天文學家們發現,恰好在銀河系的正中心,就存在一個 超大質素的黑洞 , 其質素大約是太陽的400萬倍,光是視界半徑就達到了1300萬公裏。
視界半徑:黑洞的半徑,也能指代剛好能夠被觀察到的時空半徑。
對於這個黑洞,科學家們將其命名為 「人馬座A」 。
假設地球或者太陽系直接出現在這個黑洞的視界範圍之中,那麽地球以及太陽系都會 被它釋放出來的巨大吸重力瞬間撕碎 。好在由於距離的關系,我們這裏能夠感受到的力已經 十分安全 ,並不用因此擔心。
前文所講,在宇宙四大基本力的作用下,所有星系以及天體,都會圍繞更高級別的宇宙結構作環繞運動。對於地球而言,其實 能夠接觸到的最高結構也就是銀心黑洞 。毫不客氣地說, 再上一級別的重力源,和地球根本沒有什麽關系。
宇宙浩瀚無垠,600km/s的速度看起來十分嚇人,可這對於整個可觀測宇宙460億光年的半徑來說,根本就不算什麽。 從這一點上來說,我們渾然不知,也算是情理之中的一件事情。
結語
其實理解地球的移動速度和我們在日常生活中面對相關的速度問題時,並沒有什麽區別,最重要的就是 尋找合適的參考系 。在遠古時期,當人類的視野還停留在地球表面的時候,又有多少人會想到地球在進行著自轉和公轉運動呢?
而在人類開啟地外探索以後,我們 對宇宙的好奇心日益強烈 ,無數科學家窮盡一生只為能夠再多尋找到一點宇宙真理。時至今日,我們所有人都知道自己在宇宙中的渺小,可那又如何? 千裏之行始於足下,人類的太空探索之路必然會越走越遠 。