第254章 水星近日点进动问题!空间弯曲?
作者:虚空圣堂   从剑桥留学生到物理学之神最新章节     
    第254章 水星近日点进动问题!空间弯曲?
    当李奇维说出哈勃的解释是错误时,礼堂内的大部分人都震惊了。
    不少人议论纷纷,认为李奇维是想要耍赖了。
    哈勃利用空间特性,解释了各种平方反比规律的本质。
    在所有的学生们看来,这是一种非常高大上的思维。
    视角都和普通人不一样。
    “布鲁斯教授,这下估计是栽了,你们看前面的那些大佬们都在疑惑,显然是认可哈勃的解释。”
    “我反正认为挑不出什么毛病,这里面连计算都用不着,还能出错?”
    “不过,我总觉得事情不会那么简单。哈勃的想法虽然精妙,但却是灵光一闪。”
    “大家仔细想想,要是稍微给你一个提示,你是不是也能想出这种解释?”
    不少人默默思考。
    此刻,前排如迈克尔逊等大佬们也在琢磨李奇维的话。
    哈勃的理论,单从数学层面看,绝对没有任何问题。
    如果把它想象成一个纯数学问题,没有什么引力和静电力。
    那么就变成了一个再简单不过的微积分问题了。
    比伯特兰定理的复杂性差远了。
    然而布鲁斯从不说废话,他既然说错了,那就代表一定有问题。
    部分大佬们也想不通了。
    李奇维嘴角带笑,看向众人的表情和反应,显然大家都被他狠狠拿捏了。
    “在说哈勃同学的解释哪里错了之前,我想先提另外一个问题。”
    “刚刚迈克尔逊教授讲了伯特兰定理对平方反比的解释。”
    “虽然这個定理从数学上,严格证明了引力必须符合平方的规律。”
    “但是,我需要大家记住一点。”
    “物理和数学永远不是一个东西!”
    “数学代替不了物理。”
    “数学永远只是物理学家的工具,而不是目标。”
    “一个物理理论,即便从数学上被严格证明了,不代表它一定就是对的。”
    “因为物理是研究宇宙万物真实存在的科学。”
    “它要符合我们在实际中观察到的物理现象。”
    “牛顿的光微粒说,数学形式非常精巧,但最后证明它是错的。”
    嗡!李奇维的话让在场的人都感到震动。
    原来物理理论不仅仅要满足数学形式,它还要符合客观规律。
    不然它就只是一个精美的玩具,好玩但不实用。
    “我不知道大家当时有没有认真听迈克尔逊教授的解释。”
    “伯特兰定理有一个前提,那就是行星的轨道必须是闭合的。”
    “这是什么意思呢?”
    这时,李奇维开始在黑板上画图。
    “假设火星绕太阳运动,不管它的轨道是圆形还是椭圆形。”
    “经过一个周期之后,火星还会回到原来的位置上,然后再运转下一个周期,周而复始。”
    “这就是闭合的轨道。”
    “针对这种情况,伯特兰定理是有效的。”
    “一旦火星的轨道稍有偏转,它很快就会回到原本的轨道上,而不会飞出去。”
    “这是万有引力的平方反比定律在起作用。”
    “但是,现实中却出现了一个反例。”
    “1859年,法国天文学家勒威耶根据万有引力定律计算后发现,太阳系内有一个行星它不是闭合轨道。”
    “它就是离太阳最近的行星:水星。”
    “水星的近日点一直在进动,它不是完美的闭合轨道。”
    “这句话是什么意思呢?”
    “水星绕太阳公转的轨道是一个椭圆。”
    “所谓的近日点,就是水星离太阳最近的点在轨道上的位置。”
    “而进动又是什么意思呢?”
    “水星除了绕太阳公转,它本身也在自转。”
    “自转的水星在受到太阳的万有引力牵引后,其自转轴也会旋转。”
    “并且旋转的方向和自转的方向相同,这种情况就是进动。”
    “通俗一点理解,就是物体一边运动一边向前进。”
    “所以它的轨道就不是闭合的了。”
    “勒威耶利用万有引力定律计算,他预测出水星的进动应该是每世纪5557.63角秒。”
    “然而,实际观测到的水星进动是每世纪5600.73角秒。”
    “理论值和实际值相差了43.10角秒。”
    “当时的科学家们猜想这可能是水星旁边的另外一颗行星影响的,并命名为火神星。”
    “可是人们并没有发现这颗行星。”
    “因此,这个问题就无法被万有引力定律解释。”
    “按照伯特兰定理,水星在发生轨道微小变化后,应该会回到正确轨道。”
    “然而实际情况却并非如此,水星它一直在进动。”
    “这足以证明万有引力的平方反比定律是错误的。”
    (注:其实太阳系内的所有行星都会发生进动,只不过水星的进动最明显,能被观察到。)哗!李奇维的话瞬间让学生们目瞪口呆。
    简直和听天书差不多。
    什么时候经典力学这么复杂了啊。
    不应该就是小球、滑块和滑轮吗?这都是啥和啥啊。
    什么闭合轨道,什么近日点进动。
    这还是课本上的万有引力吗?
    老天爷,我们学的内容到底被精简了多少啊。
    同时,大家才知道,原来还有万有引力解决不了的天体问题。
    不是说人类已经征服了宇宙吗?“我的上帝啊,万有引力定律竟然真的有缺陷,不是完美的物理理论。”
    “今天的演讲简直刷新了我的三观,我已经不相信课本了。”
    “怪不得都说要跟一位好的老师才行,要是布鲁斯教授当我的物理学老师,我都不敢想象自己会有多强。”
    “完了完了,那哈勃肯定是错的了。”
    “.”
    无数学生哀嚎一片,他们发现怎么都斗不过李奇维。
    对方的知识就好像无穷无尽一样,而且领先他们几个等级。
    前排的迈克尔逊等大佬苦笑一声。
    水星近日点进动问题,一直是困扰经典物理学家的心腹大患。
    很多大佬都试图去解释,甚至还有用电磁理论的,然而全部无功而返。
    直到现在,它依然是一个悬而未决的问题。
    不少物理学家干脆摆鸵鸟心态,认为它可能是未知原因造成的误差。
    比如水星自身结构发生变化,太阳内部产生了什么活动,等等。
    因为这个误差太小了。
    在宇宙天文学那庞大的尺度面前,显得微不足道。但无论怎么说,这都是万有引力定律无法解决的缺陷,至少说明它不完美。
    这时,李奇维继续说道:“说完了伯特兰定理的问题,我们再来看哈勃的理论。”
    “我想现在各位应该都同意,万有引力定律的平方反比是不够精确了吧。”
    “至少它不能解释所有的天体问题。”
    “既然连万有引力定律本身都有问题,那么哈勃基于定律的推理自然也就是错的。”
    “哈勃的理论更像是一种单纯的数学模型,而不是物理模型。”
    “真实世界中,并不存在点状的引力源或者点电荷。”
    “此外,还有最重要的一个问题。”
    李奇维笑着看向哈勃说道:
    “哈勃,你的理论有一个假设,那就是空间是各向同性且均匀的。”
    “换句话说,你认为空间之平直的。”
    “但是有没有可能空间是弯曲的,是非均匀的,是各向异性的呢?”
    轰!这一刻,不仅仅是在场的学生,就连迈克尔逊等物理学家,也是满脸震惊。
    开什么玩笑!空间是弯曲的?
    甚至还是各向异性的?
    如果说量子论的非连续性,让经典物理学家经过了好长时间才勉强能接受。
    那么空间是弯曲的,则无论如何不会被人接受。
    空间就是空无一物的地方,它怎么会弯曲呢。
    这种情形连想象都做不到啊。
    有谁能想象一个弯曲的空间是什么样的吗?
    这时,哈勃站了起来,显然他也被李奇维天马行空的想象力震惊到了。
    他本以为自己提出的理论非常精彩,而且很大胆。
    但是和布鲁斯教授一比,简直完全没有可比性。
    一个是小孩画画,一个是梵高随笔。
    这一刻,他才发现自己和当世顶级物理学家之间的差距。
    对方是对这个世界的一切都抱有怀疑。
    哪怕是时间和空间也不例外。
    “布鲁斯教授,您的观点实在让我叹为观止。”
    “我承认您的前半部分,我的理论确实更像是数学游戏,而不是物理本质。”
    “但是空间是弯曲的,甚至是各向异性的,这感觉有点天方夜谭啊。”
    哈勃刚说完,就连密立根也开口了:“布鲁斯,你不会是广义相对论有什么突破了吧。”
    李奇维微微一笑,显得非常高深莫测,说道:“只是最近有了一些小突破。”
    “你们知道我为什么会提万有引力定律这个问题吗?”
    “因为狭义相对论的缺陷就是不兼容引力。”
    “这个世界上没有绝对的惯性参考系。”
    “所以我一直在试图把引力纳入相对论之中。”
    “最近碰巧有了一些突破。”
    “我的广义相对论不仅可以完美解释水星进动的问题,也能解释哈勃的理论。”
    “不过暂时它还有一点小问题需要解决。”
    “离正式发表还有一段时间。”
    轰!会场内仿佛发生爆炸一般。
    所有人都被震惊的一愣一愣。
    虽然之前李奇维在第一届布鲁斯会议上,就宣布了广义相对论早晚会发表。
    但到底到了什么程度谁都不知道。
    而且广义相对论到底能解决什么问题,大家也是一头雾水。
    然而今天,李奇维终于透露一点底了。
    广义相对论能解决万有引力的缺陷,解释水星近日点的进动问题。
    这可是困扰了无数物理学家几十年的问题啊。
    普朗克、汤姆逊等大佬都研究过,毫无头绪。
    难道布鲁斯的广义相对论就能解决吗?
    “我的上帝啊,没想到我还能亲口听到布鲁斯教授谈广义相对论,我连狭义相对论都看不懂啊。”
    “相对时空也太难理解了,真不知道布鲁斯教授的脑子是怎么长的。”
    “真实期待广义相对论面世的那一天啊。”
    李奇维看着众人震惊的表情,心中很是满足。
    这个时代,因为他的到来。
    广义相对论将比原本时空中更加轰动。
    现在物理学的第一大事就是布鲁斯发表广义相对论。
    无数人都在等待。
    现代物理学的其他内容,大家还敢尝试尝试,也许能发现什么了不得的成就。
    但是广义相对论,所有人在接触狭义相对论后就直接放弃了。
    那简直不是人学的物理。
    连狭义相对论都已经如此晦涩难懂了,在场的人不敢想象,广义相对论会难成什么样。
    不少人心中反问:我的物理可是门门a+,不会连论文都看不懂吧。
    真实历史上,爱因斯坦在发表完广义相对论后,物理学家就用这个理论完美解释了水星近日点进动问题。
    按照广义相对论理论,质量物体在引力场中速度发生变化,就会产生引力波。
    引力波和电磁辐射一样,会带走轨道能量。
    行星的轨道会随着时间推移逐渐衰减,最后跌入中心的引力源。
    当然,当时的物理学家是通过时空弯曲来解释的。
    引力波这个东西有点过于超前了。
    不过这一切,李奇维暂时还不能公开。
    只见他装逼地说道:“经典物理学远比你们想象的还要复杂。”
    “我们有太多的问题没有解决。”
    “虽然我在第一届布鲁斯会议上,列举了几个经典遗留问题。”
    “但那不代表就是全部的问题了。”
    “也许过一段时间,又有哪个天才会发现一个新问题。”
    “物理学就是在不断的怀疑中前进和发展的。”
    “永远不要迷信权威,对那些习以为常的概念要多问自己,为什么一定是这样呢?”
    “当然,也不要迷信我,说不定哪天我也错了。”
    “不过,我想那天应该不会来了。”
    众人哈哈大笑,被李奇维的幽默和自信折服。
    所有人感受到了李奇维的个人魅力。
    博学、深邃、自信、循循善诱。
    此刻,在场的人因为李奇维一个人,对所有华人的观点都改变了。
    这就是实力带来的尊重。
    然而演讲才刚刚开始,震惊远不止于此。
    (本章完)