一起读《时间简史》-05纠结的“牛魔王”
前两集中我们介绍了17世纪物理学界的三巨头,开普勒、伽利略和牛顿。他们三个人如何将人类对宇宙的认知提升到了一个前所未有的高度。其中牛顿对万有引力的发现是一个里程碑。牛顿的万有引力告诉人们,世间万物都有联系,任何两个物体之间都存在万有引力。
牛顿其实和西游记里的一个人物很像,就是牛魔王。牛顿和牛魔王一样,都充满了纠结和矛盾。牛魔王的故事你肯定知道,他的儿子也就是红孩儿非要吃唐僧肉。唐僧是孙悟空的师傅,那孙悟空和牛魔王可是拜了把子的。后来孙悟空为了过火焰山借芭蕉扇的时候,又得罪了牛魔王的妻子铁扇公主,牛魔王等于是夹在兄弟和家人中间,这够矛盾。
牛顿也碰上了一件特别矛盾的事儿,这个事儿还牵扯到了宇宙学上一个十分重要的问题,就是宇宙到底有多大。这一集我就跟你说一说牛顿是怎么回答这个问题的。可以说宇宙学这门学问到了万有引力的时候发生了一个转折。之前的地心说和日心说,说的难听一点,他们关注的点都已经过时了。这两个学说先不管对错,他们关心的点无非就那么几个,首先都要强调一下宇宙的中心是什么,然后围绕着星球如何绕宇宙中心旋转,最后再解释远处不动的星星是怎么回事。
但万有引力这个东西一出来,宇宙就没这么简单了,首先你要讨论的一个问题就是宇宙有多大,而牛顿由万有引力得出的第一个结论就是宇宙必须是无限大的。为什么呢?它的逻辑是这样的,之前已经讲过了,宇宙中所有物质之间都存在万有引力。也就是说任何两个星球,不管他们彼此相距有多遥远,都有着相互靠近的意愿,这里面注意任何两个字,所有星球都想靠近其他的星球。有点类似于你在电视剧里看到的抛绣球招亲的情节。那个绣球一抛出,所有人都去抢,因为绣球对于他们来说有巨大的吸引力,所以道理一样,宇宙中的星球之间的距离,由于引力的作用应该越来越小才对最终聚集在某一个地方,整个宇宙就会收缩成一块很小的区域。因为所有的物质都往这挤。
但奇怪的是这种现象并没有发生,我们的宇宙非常的和谐,所以连牛顿本人也不得不设想,宇宙必须是无限大的,并且在宇宙中存在无限多的星星,这些星星还必须分布的很均匀,不能说这块区域里星星特别多,那块区域里几乎就没有。为什么这样设想就可以解决相互吸引的问题呢?因为在宇宙无限大的情况下,你单看某个星星,它左边和右边,上边和下边的物质是差不多一样的,因此引力大小也旗鼓相当,就好像左右两边在拔河一样……