月球围绕着地球旋转,它为什么会围绕着地球旋转,现在人们普遍认为月球是受到了地球的万有引力作用才围绕着地球旋转。但是,地球是如何隔着那么远的空间,把引力传给月球的?
我们用一截绳子拴上一个小铁球,只要用一个适当的速率旋转手臂,铁球就围绕着我们人旋转,只要这根绳子一断,铁球就会飞走,不再围绕我们人继续旋转,通过这个简单的类比,人们相信,地球也一定有一个绳子头之类的东西和月球连到一起的,但是,地球和月球之间显然空空如也,似乎看不到任何绳子之类的东西。
历史上这个问题很多科学家和哲学家困惑不解,他们总认为,只有物体相互“直接接触”才能相互作用。
为了解释这个难点,人们提出了一种假设:整个空间都充满着看不见、摸不着的一种叫以太的物质,想象中的以太与透明冻胶相似。如果你将手指压入冻胶,冻胶的扭曲会传递到它所以的部分,从而压力可传递到一定的距离外嵌在冻胶中的物体上,同样也可以设想地球使它周围的以太扭曲,扭曲作用沿以太蔓延到月球上,将力传给月球。人们提出了这种以太假设还有一个作用,就是来解释光的传媒问题。我们知道,一切波动都是物体振动形式在媒质中的传播。但是,光速该在什么媒质中传播呢?光在空间中的传播显得如此轻易(与声音相比),以至使人们觉得空间好像真是完全空虚的。这样人们提出的以太假设又有另一个作用,以太不仅是传播引力作用的媒质也是传播光波的媒质,现代有很多学者认为:以太在传播引力作用的速率和光速率是一样的,所以认为以太既是引力传播的媒质,也是光波传播的媒质并无奇怪之处。
但是,当人们对以太仔细分析一来,以太假设又难以立足。我们知道,在液体和气体只能传播纵波(也就是物体振动方向和波的传播方向一致的波),在固体中传播的只有横波(也就是物体振动的方向和波传播方向相垂直的波),而光速是横波,这样说来以太应该是固体,而且应该是极高度坚硬的固体,但是,对于速度只有光速几千分之一的恒星来说,他们毫不费力地穿梭于高度坚硬的以太中,在这种情况下,以太又应该如同液体和空气那样很容易被恒星和行星推开。现代物理学家很少有人再相信以太的存在,主要原因是观察地球相对于以太运动的各种尝试都失败了。
如果光是弥漫整个空间的以太的一种振动,那么光一定以某个速率相对与太运动。地球是在以太中饶太阳运行的设想是合情合理的。那就是说,地球像一只船,有时逆着“以太风”,运行,有时又顺着“以太风”运行。在这种情况下,地球和光在以太中同向运行和反向运行时观察到的光速应该不同,(对于声波也可以观察到类似的效应,在地面上,顺风传播的声波要比逆风传播的声波速度快一些。)
把光顺着和逆着以太风往返一次所花的时间与没有以太风时光往返依次所花的时间相比较,发现预期的时差很小;往返30米只差10负15次方秒,虽然这个时差很小,但人们想到观察适当方法产生的干涉图案可以测出这个时差来。1887年美国科学家阿尔伯特;迈克尔逊和爱德华、莫雷用一种很灵敏的干涉仪甚至能测出在以太理论基础上所预期的时差效应百分之一,但是,实验结果毫不客气是零。不仅这个实验而且以后许多其他类似的实验都没有显示出有以太风的存在。
现代的物理学家既然已经不再相信以太假设,那么,他们是如何看待地球是如何隔着遥远的空间对月球施加引力这个问题的。现代的物理学认为地球和月球之间甚至整个宇宙都充满着一种叫“场”的物质,而且“场”有好几种,地球正是通过一种叫“重力场”的物质把作用力传递到月球上的,并且认为,只要有物体存在,它周围的空间就一定弥漫这种“场”的物质,而且“场”能够对存在于其中的物体施加力的作用。
但是,这个“场”是什么物质呢?它在本质上和我们寻常的物体有什么不同?会不会能够和平常物质相互转化……等等这些问题,现代的物理学家只能说抱歉,他们无法回答。
对于地球如何把引力传给月球这个问题在笔者看来可不是一个一般的问题,这个问题应该讲牵涉到自然界中最本质、最核心的秘密,所以讲它可不是那么容易让人搞清楚的。在这里,让我们把问题的范围缩小一下,我们列出两个答案让人们选择:
A:地球是通过一种特殊的物质把作用力传递给月球的。
B:地球是通过空间把作用力传递给月球的
这两个答案你会认为哪个是正确的呢?
我相信,现在觉大多数人会选择A的,只有在法拉第时代以前的学者喜欢选择B答案的,在法拉第以前的学者认为引力、电力、磁力都是超距作用(也就是物体相互作用是相隔着空间直接进行)。但在法拉第看来,不经过任何媒介而发生相互作用是不可能的,他认为电荷磁体或电流的周围弥漫着一种物质,它传递电或磁的作用,他称这种物质为电场和磁场。
与其相类似,人们认为地球和月球周围都会弥漫着一种物质,人们称之为“重力场”,地球正是通过它把引力传递给月球的。
在日常生活中,我们用手推车,车子前进,用脚踢球,球向前滚动。如果手和车子之间隔着一小截距离,脚和球隔着一小截距离,无论我们是怎样的使劲,车子和球都纹丝不动,这就使人们造成一种根深蒂固的印象。只有相互直接接触才能相互作用,一旦看到磁铁隔着一定的空间距离能够吸引小铁块就感到疑惑不解。但是,现代物理学家发现以上的直接接触也只是表面现象而已,车子和手之间看似直接接触,但仍然隔着很微小肉囘眼看不到的小空间距离,手把作用力传递到车子上的、脚把作用力传递到球上的。
认为地球是通过一种特殊物质把作用力传递给月球,这种看法表面看起来使问题简单化,但仔细分析起来,有更多困难令人难以解释。
我们用一截绳子拴上一个小铁球,只要用一个适当的速率旋转手臂,铁球就围绕着我们人旋转,只要这根绳子一断,铁球就会飞走,不再围绕我们人继续旋转,通过这个简单的类比,人们相信,地球也一定有一个绳子头之类的东西和月球连到一起的,但是,地球和月球之间显然空空如也,似乎看不到任何绳子之类的东西。
历史上这个问题很多科学家和哲学家困惑不解,他们总认为,只有物体相互“直接接触”才能相互作用。
为了解释这个难点,人们提出了一种假设:整个空间都充满着看不见、摸不着的一种叫以太的物质,想象中的以太与透明冻胶相似。如果你将手指压入冻胶,冻胶的扭曲会传递到它所以的部分,从而压力可传递到一定的距离外嵌在冻胶中的物体上,同样也可以设想地球使它周围的以太扭曲,扭曲作用沿以太蔓延到月球上,将力传给月球。人们提出了这种以太假设还有一个作用,就是来解释光的传媒问题。我们知道,一切波动都是物体振动形式在媒质中的传播。但是,光速该在什么媒质中传播呢?光在空间中的传播显得如此轻易(与声音相比),以至使人们觉得空间好像真是完全空虚的。这样人们提出的以太假设又有另一个作用,以太不仅是传播引力作用的媒质也是传播光波的媒质,现代有很多学者认为:以太在传播引力作用的速率和光速率是一样的,所以认为以太既是引力传播的媒质,也是光波传播的媒质并无奇怪之处。
但是,当人们对以太仔细分析一来,以太假设又难以立足。我们知道,在液体和气体只能传播纵波(也就是物体振动方向和波的传播方向一致的波),在固体中传播的只有横波(也就是物体振动的方向和波传播方向相垂直的波),而光速是横波,这样说来以太应该是固体,而且应该是极高度坚硬的固体,但是,对于速度只有光速几千分之一的恒星来说,他们毫不费力地穿梭于高度坚硬的以太中,在这种情况下,以太又应该如同液体和空气那样很容易被恒星和行星推开。现代物理学家很少有人再相信以太的存在,主要原因是观察地球相对于以太运动的各种尝试都失败了。
如果光是弥漫整个空间的以太的一种振动,那么光一定以某个速率相对与太运动。地球是在以太中饶太阳运行的设想是合情合理的。那就是说,地球像一只船,有时逆着“以太风”,运行,有时又顺着“以太风”运行。在这种情况下,地球和光在以太中同向运行和反向运行时观察到的光速应该不同,(对于声波也可以观察到类似的效应,在地面上,顺风传播的声波要比逆风传播的声波速度快一些。)
把光顺着和逆着以太风往返一次所花的时间与没有以太风时光往返依次所花的时间相比较,发现预期的时差很小;往返30米只差10负15次方秒,虽然这个时差很小,但人们想到观察适当方法产生的干涉图案可以测出这个时差来。1887年美国科学家阿尔伯特;迈克尔逊和爱德华、莫雷用一种很灵敏的干涉仪甚至能测出在以太理论基础上所预期的时差效应百分之一,但是,实验结果毫不客气是零。不仅这个实验而且以后许多其他类似的实验都没有显示出有以太风的存在。
现代的物理学家既然已经不再相信以太假设,那么,他们是如何看待地球是如何隔着遥远的空间对月球施加引力这个问题的。现代的物理学认为地球和月球之间甚至整个宇宙都充满着一种叫“场”的物质,而且“场”有好几种,地球正是通过一种叫“重力场”的物质把作用力传递到月球上的,并且认为,只要有物体存在,它周围的空间就一定弥漫这种“场”的物质,而且“场”能够对存在于其中的物体施加力的作用。
但是,这个“场”是什么物质呢?它在本质上和我们寻常的物体有什么不同?会不会能够和平常物质相互转化……等等这些问题,现代的物理学家只能说抱歉,他们无法回答。
对于地球如何把引力传给月球这个问题在笔者看来可不是一个一般的问题,这个问题应该讲牵涉到自然界中最本质、最核心的秘密,所以讲它可不是那么容易让人搞清楚的。在这里,让我们把问题的范围缩小一下,我们列出两个答案让人们选择:
A:地球是通过一种特殊的物质把作用力传递给月球的。
B:地球是通过空间把作用力传递给月球的
这两个答案你会认为哪个是正确的呢?
我相信,现在觉大多数人会选择A的,只有在法拉第时代以前的学者喜欢选择B答案的,在法拉第以前的学者认为引力、电力、磁力都是超距作用(也就是物体相互作用是相隔着空间直接进行)。但在法拉第看来,不经过任何媒介而发生相互作用是不可能的,他认为电荷磁体或电流的周围弥漫着一种物质,它传递电或磁的作用,他称这种物质为电场和磁场。
与其相类似,人们认为地球和月球周围都会弥漫着一种物质,人们称之为“重力场”,地球正是通过它把引力传递给月球的。
在日常生活中,我们用手推车,车子前进,用脚踢球,球向前滚动。如果手和车子之间隔着一小截距离,脚和球隔着一小截距离,无论我们是怎样的使劲,车子和球都纹丝不动,这就使人们造成一种根深蒂固的印象。只有相互直接接触才能相互作用,一旦看到磁铁隔着一定的空间距离能够吸引小铁块就感到疑惑不解。但是,现代物理学家发现以上的直接接触也只是表面现象而已,车子和手之间看似直接接触,但仍然隔着很微小肉囘眼看不到的小空间距离,手把作用力传递到车子上的、脚把作用力传递到球上的。
认为地球是通过一种特殊物质把作用力传递给月球,这种看法表面看起来使问题简单化,但仔细分析起来,有更多困难令人难以解释。