火神、海王星和暗物質

超自然現象探索官 2024-03-27 07:59:08

尊敬的讀者,感謝您在百忙之中閱讀我的文章,這是對我努力的肯定,也是持續創作的動力,向您致以我最誠摯的敬意,希望能得到您的一個"關注",在此感謝!

你認爲海王星、不存在的火神星和暗物質有什麽共同點?但與發現和尋找行星/暗物質相關的故事非常非常有趣。它們清楚地向我們展示了當現有理論無法正常發揮作用時科學如何發揮作用。

天體力學的偉大時刻

烏爾班·讓·約瑟夫·勒維耶是 19 世紀最偉大的天文學家之一。這個人是一位出色的理論家,在天體運動和計算天體位置方面做了大量工作。在某個時刻,勒維耶意識到他與天王星之間存在問題。因爲計算值總是與觀測到的行星在天空中的位置不同。天文學家明確證實這並不是由于觀測不准確造成的。並不是因爲計算不正確。理論與觀察之間的差異無法消除。

當理論與觀察不一致時,可能有兩個原因:

1)該理論是不正確的,應該改變或完全抛棄。

2) 並非所有參數都是已知的。造成這種差異的原因是未考慮的影響。

勒維耶完全相信牛頓萬有引力理論的正確性。通過研究,他發現它在整個太陽系中都能完美地發揮作用。對于科學家來說,放棄這個理論將是最後一件事。因此,勒維耶依據牛頓著作不可侵犯的假設,提出天王星的運動受到某個未知行星的影響。以前沒有考慮到這種重力影響。因此,觀察結果和理論並不一致。

未知星球

勒維耶開始根據天王星與預測位置的偏差來計算這顆未知行星的參數。在這件事上他與英國人約翰·庫奇·亞當斯展開競爭。誰也做過類似的計算。

從本質上講,法國和英國之間由來已久的競爭仍在繼續。尋找未知行星已成爲國家的重要事務。報紙不斷報道正在開展的工作的進展情況。勒維耶和亞當斯以及他們對新行星的探索爲當時所有受過教育的人所熟知。盡管今天除了天文學家自己之外幾乎沒有人記得他們的名字。

最終,1846年,勒維耶將他的計算結果交給了德國天文學家約翰·戈特弗裏德·哈雷。事情發生在柏林。科學家讓他看一下他計算出的天空中的點。你瞧!那裏真的有一顆不爲人知的星球!

當然,這個故事中有一點運氣的成分。我們現在知道勒維耶和亞當斯對這顆未知行星的假設有些不准確。當然,他們遲早會以這種方式找到海王星。但哈雷實際上在勒維耶預測的位置准確地發現了一個天體,這一事實是由一次令人愉快的意外所解釋的。

另一個新星球?

勒維耶關于海王星的看法是正確的。然而,他使用了牛頓的引力理論,在這種特殊情況下,該理論被證明是正確的。然而,引力功的所有其他特征尚不清楚。

通過計算海王星,勒維耶令人印象深刻地證明了該理論的真正威力。畢竟,這位科學家基本上沒有從椅子上站起來就發現了一顆新行星。僅使用鉛筆和紙。

這就是勒維耶搓著手期待解開下一個謎題的原因。事實證明,距離太陽最近的水星的行爲並不像理論學家預測的那樣。計算出的行星運動參數與觀測到的參數不一致。

再次,選擇是放棄該理論或尋找以前未知的影響。勒維耶再次選擇了牛頓的萬有引力理論。基于他在海王星上的成功,他還懷疑一些未知的行星正在影響水星的軌道。這顆行星本來應該離太陽更近,被稱爲“火神”。

難以捉摸的瓦肯人

勒維耶是一位著名且受人尊敬的天文學家。他通過解釋天王星軌道的偏差,令人印象深刻地展示了他的能力。因此,他的新假說迅速傳遍科學界也就不足爲奇了。不幸的是,沒有人能夠真正觀察到瓦肯星。

起初,人們認爲這是由于觀測條件困難造成的。畢竟,這樣一顆距離太陽很近的行星是極難探測到的。人們曾嘗試觀測火神行星在太陽盤前的經過。一切都無濟于事。

這個謎團直到 1915 年阿爾伯特·愛因斯坦發表了他的廣義相對論才被解開。而事實證明,這一次勒威耶做出了錯誤的決定。牛頓的萬有引力理論實際上未能很好地解釋水星的運動。愛因斯坦用他的相對論做到了這一點。在它的幫助下,可以在不受未知假設行星影響的情況下描述水星的運動。

但後來天文學再次面臨選擇:拒絕現有的理論,或者尋找未知的影響。天體運動問題再次出現。

空間和暗物質

1933年,瑞士天文學家Fritz Zwicky研究了後發星團中星系的運動。科學家發現這個由大約1000個星系組成的星系群實際上根本不應該存在!研究人員根據他的觀察得出了這個結論。他發現,單個星系移動得太快,無法成爲星團的成員,因爲整個星團質量的引力太弱,無法阻止星系簡單地“飛散”。事實證明,那裏的物質一定比我們能觀察到的還要多。只有在這種情況下,額外的引力效應才能確保星系之間的耦合。

茲威基得出的結論是,後發星團中還有一些未被觀測到的物質。然而,這個假說並沒有在科學界紮根。但幾十年後,美國天文學家維拉·魯賓面臨著同樣的問題。

有一天,她正在觀察銀河中的星星。這位女士意識到恒星繞銀河系中心移動的速度取決于銀河系的總質量。維拉·魯賓驚訝地發現恒星的運動並不完全按照理論預測!

同樣,有兩種方法可以解決這種差異:要麽星系的質量比可見的要大(該質量可以通過其引力影響來解釋觀測到的速度),要麽理論存在問題。

維拉·魯賓發現之後,這個問題開始受到更加認真的對待。尤其是當它後來出現在超星系團的觀測中時。宇宙中的任何地方——從星系中的恒星到星系團——天體的運動似乎與現有理論預測的不同。它們的移動就好像受到了更多物質的影響。比我們能觀察到的要多得多。

似乎除了“正常”物質之外,還有某種“暗物質”。具有引力效應但不發射或反射電磁輻射的東西。

宇宙學家還發現,當我們考慮到宇宙中存在大量暗物質時,他們的理論開始更加符合現實。

暗物質代表了勒維耶在 1846 年所走的道路:錯誤的不是理論,而是迄今爲止未知的影響。然後是海王星,現在是暗物質。但觀測與理論之間的差異很可能會像愛因斯坦在 1915 年解決水星運動問題一樣得到解決:用一種新的理論。

然而,迄今爲止,還沒有或多或少合理的理論來解釋觀察到的現象。

0 阅读:33

超自然現象探索官

簡介:致力于超自然現象、星球科普、天體物理學、天文學