回头去看《时间简史》的前两章讲的是宇宙。在第一章《思索宇宙》中霍金写了这样一段话:
“关于宇宙,我们究竟知道什么,并且我们何以得到这些知识呢?宇宙从何而来?它又向何处去?宇宙有一个开端吗?如果有的话,在此之前发生了什么?时间的本质是什么?它会到达一个终点吗?我们能在时间中返回到过去吗?”
我记得自己刚接触这些知识的时候多少会思考一些关于宇宙的事情,每当一想到宇宙的外面是什么,我就会感到不舒服,就好像有一股力量在阻碍你去思考这个问题。我们的宇宙究竟有没有边际?我想应该是存在边际的。宇宙既然存在,就一定会有它存在的原因。我认为宇宙存在的时间已经很久远了,而我们人类的存在时间却十分短暂。或许宇宙就是一个母体,而我们的银河系或许就像它的一个器官,我们人类或许就是它的一个小小 细胞,或许连细胞都说不上。我们不能没有宇宙,可是宇宙没有银河系照样存在。
那宇宙到底是什么呢?我们现在还不知道,用霍金的话来讲,“只有时间才能裁决”。
第二章《宇宙演化的图像》中讲述了几位科学家的观点,这些观点串起来就是一个关于宇宙演变的猜想历程。
公元前340年左右,希腊哲学家亚里士多德撰写了一部题为《论天》的著作,这本书为地球是一个圆球提供了有力的证据。从古至今,一直都有人始终认为地球是平坦的,为了反驳这个观点,亚里士多德提出了很多论证。
有一个论证是基于月食。如果地球是一个平坦的圆盘,只有当太阳位于圆盘的正下方,它的影子才能是圆的,但在其他时刻它的影子应该是被拉长的椭圆。还有一个有力的论据,如果地球是平坦的,那么从大海远处驶来的船首先是一个模糊的点,之后随着船离我们的眼睛越来越近,船才能被我们看清楚。但事实上不是这样,我们首先看到的应该是船帆,之后才是船身。
亚里士多德认为地球是静止的,并且地球是宇宙的中心,其他的行星围绕地球做圆周运动。在公元2世纪,希腊人托勒密将这一观点转变成了一个完善的天空模型。在他的模型中,八个旋转的圆球围绕着地球,这八个圆球就是当时已知的八个天体。
托勒密写过这样的一段话:“当我快乐地凝视着密布的恒星群进行圆周运动时,我像是双脚凌空,飞上天穹。”他的话里提到的恒星群,其实是相对位置不变的行星,恒星在这样的球面上占据固定的位置,所以当它旋转的时候,恒星之间的相对位置保持不变。所以正如托勒密所看到的那样,恒星群像一个整体一样,同时运转着。
这个观点一直持续到了16世纪。1514年波兰教士尼古拉·哥白尼提出了另一个观点,那就是太阳是中心,地球以及其他行星都绕着太阳公转。这个观念在一个世纪之后才被世人所接受,因为出现了两位天文界的伟人——德国的约翰斯·开普勒和意大利的伽利略·伽利雷。
伽利略在17世纪初期用望远镜观测木星时发现,在木星的周围有一些小卫星或者月亮会伴随木星,这一观测结果直接否定了托勒密的观点,因为托勒密认为所有的天体都围绕地球公转,显然观测结果并不是这样。同一时期,开普勒将哥白尼的理论进行了改进,他提出行星的运动轨迹是椭圆而不是正圆。两人的理论相加起来宣告了托勒密模型的灭亡。
有一件非常另开普勒烦恼的事情就是,他认为磁力迫使行星围绕太阳公转,但是椭圆轨道却无法和他的这个思想保持一致。至少一点他已经明确了,那就是行星和太阳之间有一种力在牵扯着两者,但这个力一定不能是磁力。之后出现了一个人,基于开普勒的思想,终于解释了为什么所有的行星都围绕着太阳公转,这个人就是艾萨克·牛顿。
牛顿在1687年发表了《自然哲学的数学原理》,这部很可能是物理科学中最重要的著作。
他在这部著作中提出了一个定律:“除非有一个力作用在静止的物体上,否则所有这些物体自然地保持在静止状态。”这句话印证了开普勒的观点,那就是这些行星与太阳之间一定有某种力在作用。牛顿还描述了力的效应如何使物体运动或者改变物体的运动。
牛顿的理论,既解释了行星的运动,也确定了地球上的运动,“它即是现代物理学,也是现代天文学的开端”。
从此,我们家园的样子就不再更改,一直都是我们理解的样子,听见的样子,看见的样子。相信在以后的日子里,会有越来越优秀的科学家会为我们解开更多的宇宙之谜,或许是明天,或许不会久远。
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