地心说产生于古希腊时代,迄今两千多年,最初由米利都学派形成初步理念,后由古希腊学者欧多克斯提出,然后经亚里士多德、托勒密进一步发展而逐渐建立和完善起来。托勒密认为,地球处于宇宙中心静止不动,从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星,在各自的轨道上绕地球运转。由于把地球当作宇宙中心,后来被认为是错误理论受到批判。
日心说由波兰天文学家尼古拉 · 哥白尼创立,这个理论公布于1543年。认为太阳才是宇宙的中心,其他天体是围绕太阳转的,推翻了地心说理论。但当时受到教会、大学和天文学家的嘲笑。六十年后被开普勒、伽利略等天文学家证实,他的理论才被人类接受。
然而,这不是终极真理。本人在《生命是什么?》中提出,地心说和日心说是金银盾牌之争。若站在太阳角度,摁着太阳不让它动,所有天体都是围绕太阳转的;若站在地球角度,摁着地球不让它动,所有天体都是围绕地球转的。
也就是说,地心说和日心说都是正确的。这么看来,我提出的是两心说、无心说或多心说。是的,随便你怎么说。所有天体都是运动的,你摁着哪个天体不让它动,就可以把它视为宇宙的中心。因此,这也是宇宙多中心论。宇宙没有中心,宇宙处处是中心,这取决于你怎么看。
之所以是这样,因为运动是相对的,树看车是车动,车看树是树动。你如果要在两个或两个以上运动物体中找出一个中心,就必须把某个运动物体摁住,因为中心是静止的。若中心不静止,就不成其为中心了。我们用圆规画圆,圆心一定是静止的,一条腿站在那里不动,另一条腿围着圆心画弧,这个圆就画成了。若两条腿都动,就永远都画不成圆了。
也许,日心说好理解,地心说不好理解。你可以拿一根筷子,一头刺着一个苹果,另一头刺着一个李子,苹果是太阳,李子是地球,李子像是上了发条似的不断围绕着苹果转。假如你握住李子,苹果是不是围绕着李子转?那是当然的,这意味着太阳围绕地球转。
那么地球与行星之间的运动关系呢?假如地球外围的火星角速度与地球一样,围绕太阳转一圈时间相同,那么意味着地球与火星之间是静止的,不存在谁是中心的问题,因为没有相对运动。实际上,火星对日公转速度大约比地球慢一倍,这就意味着火星围绕地球转。地球围绕太阳转两圈,火星围绕地球转一圈,也就是火星对地公转周期是两年。
若火星与地球绕日公转轨道有倾角呢?道理大同小异,对于地球来说,只是意味着火星绕地倾角有所不同,无论什么倾角都是绕地运动。若火星与地球之间距离时近时远呢?对于地球来说,只是意味着火星绕地轨道不完全是圆形。行文至此,地球外围行星对地公转运动就说清楚了,土星、木星、海王星和天王星的运动也是如此。
地球公转轨道之内的金星,难道也是围绕地球转么?金星在里面转圈,地球在外面转圈,怎么也转不到地球的外面啊?怎么也不可能围绕着地球转一圈啊?大谬不然。既然太阳都可以视为围绕地球转的,金星怎么不可以视为围绕地球转的呢?
假如金星对日公转角速度与地球一样,则两者之间没有相对运动,不存在谁是中心的问题。实际上,金星公转速度比地球快很多。假如金星快一倍,地球转一圈,金星转两圈,就意味着金星围绕地球转,假如两颗星都没有自转,金星也能看到地球背面,这等于金星绕到了地球背后,因为地球被视为是静止的。行星对地公转周期,可用一个公式来计算:
公式英文化:
公式是指一个天体环绕另一个天体的周期,比如火星绕地球,或金星绕地球。360°也就是环绕一周,用于公转轨道为圆或类圆的计算,也就是两个天体角速度基本是匀速的。
T是环绕周期,ω是相对角速度,ω1是指较快天体的角速度,通常是位于内侧的天体,如地球与金星之间,就是金星的角速度;ω2是较慢天体的角速度,通常是位于外侧的天体,如地球与金星之间是地球的角速度。两个天体的角速度差,也就是它们的相对运动速度。
假如地球不动,金星每天角速度是1°,则360天就环绕地球一圈(地球天,下同),地球能完全能看到金星的背面,即使金星没有自转。
实际上金星角速度是1.6°/天,地球角速度是0.985°/天,说明地球跟着金星跑,金星要环绕地球一圈就没那么容易了,等于金星环绕地球速度放慢了,1.6° - 0.985°= 0.615°,这是两者的相对速度,代入公式后得出结果是585天。即金星环绕地球一圈需要585天。
假如地球与金星的角速度相同,代入公式后除数是零,没有意义,也就是不存在谁环绕谁的问题,因为双方相对速度是零,彼此看对方是静止的。
假如用这个公式计算地球绕日运动呢?道理是相通的,把太阳视为静止的,地球角速度是0.985°/天,代入公式计算结果是365天。即地球绕太阳公转一圈是365天。
宇宙中任何两个天体的环绕运动,都可以用这个公式计算,只是需要把它们放入一个平面,任何两个点都可以放入一个平面。
同样道理,地球内侧的水星与地球的运动关系,也大同小异,都是这么绕地公转的。当然,倾角与距离的变化也不是个问题。
在太阳系、银河系和整个宇宙,有没有一个天体的运动方向和运动速度与地球完全一样?不能说绝对没有,可以说几乎没有,这是无限小的一种可能性。地球的运动太复杂了,受周边所有天体的影响,从理论上可以说受宇宙所有天体的影响。况且,运动方向可以精确到无限小,运动速度也可以精确到无限小,这怎么能同步呢?因此,地球与宇宙中的任何一个天体都有相对运动,都可以视为是围绕地球转的。也就是说,地球可以视为宇宙的中心。当然,任何一个天体都可以视为宇宙的中心。事实也是如此,人类在哪个星球生活,哪里就是宇宙中心,这正是人类的感觉。
另外,宇宙中有没有一个天体,直冲地球而来或直背地球而去呢?若存在这种天体也就不是围绕地球转了。所谓直冲而来,就是相冲运动,是指运动方向完全与地球相反;所谓直背而去,就是相背运动,也是指运动方向完全与地球相反,只是两者位置不同。由此可见,运动方向相反有两种情况:一种是相冲运动,另一种是相背运动。这很好理解,两车相对而行,叫相冲运动;错车之后,叫相背运动,虽然两车运动方向不变。
考虑到地球运动的复杂性,直冲地球而来或直背地球而去的天体几乎不存在。因为地球有公转,太阳还带着地球绕银河系中心公转,银河系也是向某个方向高速运动的。当然,地球还有其他复杂运动,由于太阳与相邻恒星有引力,可能彼此向对方运动。也许是与多个相邻恒星有相对运动,形成复杂的运动关系。从理论上看,任何一个天体都具有无数个运动方向,这些运动方向可以折中为某个运动方向(见《全新运动定律》中的第四运动定律)。
那么,那些撞击地球的流星和小行星,难道不是与地球发生相冲运动吗?不,这是两个天体运动轨道相交造成的,而不是因为直奔地球而来撞上的。这种现象可以视为:这个小天体在绕地公转过程中,偏心率太大,越来越偏离地球这个圆心,最后是圆弧某点与地球相交,于是撞上了。所有落在地球的小天体,都是轨道相交所致;所有落在月球的小天体,也是轨道相交所致。1994年彗星撞木星,还是轨道相交所致。行文至此,可以得出一些结论,这些结论构成了新的运动定律:
1.放在宇宙这个系统中看,两个天体运动方向完全相冲叫相冲运动,两个天体运动方向完全相背叫相背运动,这两种运动只有理论上的可能性,实际上是不可能存在的。但有程度上的区别,两个天体的运动方向接近一条直线,可以概略视为相冲运动或相背运动(第二十五运动定律)。
2.若不考虑角度,只考虑距离,任何两个天体之间,若不是发生相冲运动就是发生相背运动(第二十六运动定律)。
3.若两个天体运动方向完全相同,运动速度完全相同(线速度或角速度),那么这两个天体之间是静止的,但只存在理论上的可能性,实际上是不可能存在的。但有程度上的区别,相对速度低到一定值,可以视为是静止的(第二十七运动定律)。
4.宇宙中的天体,几乎都是在做画弧运动,有闭合弧和开放弧,有圆弧、近圆弧、椭圆弧、螺旋弧和不规则弧等。这是因为天体之间存在引力造成的(第二十八运动定律)。当然,把画弧运动说成画圈运动也可以,只是没有那么准确,因为许多弧是不闭合的。《生命是什么?》认为,太阳系的行星是螺旋运动的,螺旋式缓慢坠入太阳。宇宙中的恒星、行星、卫星、小行星、彗星等,绝大多数都是螺旋运动的,最终都是要坠入中心天体的。
5.任何两个画弧运动天体之间的运动关系,可视为一个天体围绕另一个天体运动。是哪个天体绕哪个天体运动,取决于你的想法,你摁住了哪个天体,哪个天体就是中心天体。也可以视为,两个天体相互围绕着对方运动(第二十九运动定律)。这种运动关系不太好理解,后文有详细解释。
6.只要两个天体不是相冲运动、相背运动或相对静止,就可以视为一个天体绕另一个天体运动,或两个天体相互围绕对方运动(第三十运动定律)。
7.宇宙是没有中心、有多个中心或有无数个中心的,一切取决于你怎么看,你摁住了哪个天体,哪个天体就是宇宙中心(第三十一运动定律)。
以上几个定律,描述的是宇宙的基本运动,可以说是宇宙运动观,即站在地球角度,把地球视为宇宙中心,摁着地球不让它动,那么所有天体、整个宇宙是怎么运动的,就基本清晰了,可以说都是围绕地球转的。不同的是,距离有近有远,速度有快有慢,角度有大有小,弧度有大有小。宇宙运动就这么简单。
这也是符合引力定律的,任何两个天体之间都存在引力,即使是相背运动或小角度相背运动,最终还是要走到一起的,引力会把他们拉回来,也就是轨道会弯曲折返,然后进行相冲运动或小角度相冲运动。当然,不是说就一定会撞到一起。但也不能排除这种可能性,若发生这种情况,则意味着最终宇宙所有天体会抱成一个大团,形成一个巨无霸天体。如果你把这个巨无霸视为黑洞,黑洞就黑洞吧,反正人类已经看不到了,看不到的事物等于漆黑一团。
假如地球只有自转没有公转,那么摁着地球不动,整个宇宙都是围绕地球转的,地球也是宇宙的中心。这正是人类的感觉。白天看着太阳围绕地球转,晚上看着月球和星星围绕地球转。现代科学认为,人类的这种感觉是错的,是一种错觉。不,人类的这种感觉非常正确,这是人类对真理的直接感知。人类的进化让人类拥有这种高超的能力,我们不要轻易怀疑和否定自己的能力。直觉、感觉、感受、感知和灵感都是人类非常重要的"特异功能"。当然,其他动物也有它们自己的特异功能。应该说,人类的绝大多数感觉都是正确的,错觉只是极少数。
不过,第二十九定律说"两个画弧运动天体之间的运动关系,可视为一个天体围绕另一个天体运动。"似乎不够严谨,说服力还不够。这个定律需要解释一下,把道理讲清讲透了,真理才能成立。
假如两个相距1万光年的行星各自围绕自己的恒星绕小圈,你能认为这两个行星之间是相互围绕对方转么?当然是这样。放在两个恒星系来看,这两个恒星系一定是相互围绕着对方转的。你若不信,可以在银河系中随意找出两个恒星,看看是不是围绕对方转的。银河系有几条旋臂,每条旋臂都是围绕银心转的,旋臂有里外之分,恒星也有里外之别,可以概略视为一个放大的太阳系。既然太阳系中任何两颗星都是相互围绕对方转的,那么银河系中任何两颗星也是相互围绕对方转的。
位于太阳公转轨道前面或后面的恒星呢?如果距银心距离是一样的,速度、弧度也是一样的,对于太阳来说它们是静止的。不过,那么多参数完全一样是不可能的,不可能没有一米、一秒、一度的差异,即使有1亿公里的差距,也是头发丝的差距,别说一米、一分米、一厘米、一毫米了。从绝对的角度,不存在与太阳运动模式完全相同的恒星。
当然,若某个恒星公转轨道近似太阳公转轨道,只有前后时间差而已,一方面可以视为对太阳静止的,另一方面可以视为围绕太阳运动的,只是轨道偏心率很大,运动圆心与地球的运动圆心重叠了,而其运动轨道又正好与地球公转轨道重叠,这可视为一种特殊的绕地运动轨道。就像椭圆的两个焦点重叠后,椭圆就变成圆了,但仍可以视为一种特珠的椭圆。
由此可见,银河系中任何两个天体之间的运动关系,也可以视为相互围绕对方转的。那么,太阳与河外星系中的某颗恒星的运动关系呢?也同样是彼此围绕着对方转的。因为银河系与河外星系也在做画弧运动,彼此之间也存在引力,这就意味着是相互围绕着对方转的。
假如是两颗相距一百亿光年的恒星呢?几乎是从宇宙的这头到那头了。道理也一样。它是分别属于某个星系,某个星系又分别属于某个星团,这就是两个星团之间的运动关系了。由于宇宙各星团存在引力,彼此之间也是进行画弧运动,也就是说,相互围绕着对方运动。
假如两颗恒星公转轨道不在一个平面,甚至是相互垂直的,你还能认为它们是相互围绕着对方转么?那是当然的。任何两颗恒星都可以放在一个平面里,可以在一个平面直角坐标系中寻找它们的运动关系,它们也一定是在进行画弧运动,也就是说,相互围绕着对方运动。根据第四运动定律,一个物体可以有无数个运动方向。其中一个运动方向就是围绕对方运动,因为两个恒星之间有引力,只是引力大小不同而已,但再小也是引力,因此彼此也在围绕着对方转。
这么看来,宇宙究竟是进行大爆炸运动,还是进行画弧运动?《生命是什么?》不认为宇宙大爆炸是正确的,只能说是无数种可能性中的一种,是真理的可能性很小。仅仅发现远方星系光谱红移,不足以证明宇宙发生大爆炸。星系越远,需要穿透更多宇宙尘埃,光谱发生红移是正常的。就像日出日落时阳光要穿透更厚的空气,太阳就显得更红一样,这是简单道理。
假如,在一个时间点观察光谱是偏蓝的,在另一个时间点观察光谱是偏红的,那才说明是红移了。也就是说,需要两个时间点的观察来对比。实际情况是,美国天文学家埃德温·哈勃只是在1922年发现,越远的星系光谱越红,他没有进行两个时间点的观测对比,因为他认为所有星系光谱都应是一样的,他也没有考虑星光穿透宇宙尘埃的影响,那个时代人类也不知道宇宙有尘埃。
观察星光红移需要的两个时间点,究竟多长合适?非常短,一瞬间,要在一微秒之内找出光谱的变化。假如这一微秒光谱是这个颜色,下一微秒光源远去了几纳米,光谱因此拉长了几纳米,那才说明是红移了。光的波长在400~760纳米之间,在前后两个波长之间测出波长发生微小变化,这是人类有能力做到的么?就算你能测得出来,你也看不出颜色变化啊。
星光红移是把多普勒效应运用到光波中。多普勒效应研究对象是声波,火车由近到远,声音由高到低,也就是声波拉长了。声波的运动速度是每秒三百多米,声源每秒移动十几米,可能会有较大影响;光波的运动速度是每秒三十万公里,光源每秒移动十几米或一百多米,对光波的影响是极其微小的。不过,多普效应也没做过精确实验测定过,是不是那么回事也很难说。火车发出的声波是多频的,高频声波穿透力弱,低频声波穿透力强,火车远去高频声波就被过滤了。
也许有人觉得,你为什么认为人类的科研成果,这也错了那也错了呢?《生命是什么?》认为,人类认为的真理有50%是真理就不错了。发现不妥就应提出质疑,这才是人类应有的科学态度。
《生命是什么?》提出过宇宙演化模式,未能引起人类的注意和重视。人类只是认同宇宙大爆炸理论。并在此基础上进行深入研究,推测出宇宙发生大爆炸时,多少微秒产生什么物质,说得头头是道,有鼻子有眼睛,似乎真有那么回事,我觉得是钻入牛角尖了。研究宇宙要从宏观上把握,只宜从总体上、战略上、概略上看问题,若具体到多少微秒毫秒,那就不是研究宇宙了。137亿年前发生的事,你亲眼看到了么?就算你亲眼看到了,你能测得出多少微秒创造出什么物质么?
《生命是什么?》认为,宇宙存在着永恒的变化,不存在简单的爆炸。站在局部来看,似乎是宇宙大爆炸;站在全局来看,星团、星系、恒星和行星都是在画弧。比如,站在太阳上观察,看到周围的恒星都是往一个方向飞,能不能认为恒星处于大爆炸、向外飞的过程中呢?若站在更高的位置,就会发现大家都只是围绕银心运动而已。
在研究运动定律时,我们放纵思想,顺便研究了宇宙的运动模式,意外捡到了一个大西瓜,这也是非常重要,非常有意义的课题。运动定律是研究一个物体或多个物体的运动规律(若是一个物体必须有一个参照物或参照系);运动模式是一个物体、多个物体或无数物体在更大的时间跨度,更大的空间范围的运动规律。运动定律更趋向于理想状态,运动模式更趋向于实际状况。所谓理想状态是指有一些理论上的假定和前提,说直线就是直线,说圆形就是圆形,说等速就是等速,说静止就是静止,说真空就是真空。这在宇宙中是不存在的,宇宙没有绝对的真空、直线、静止、等速和圆形等。
这篇文章是不是把人类的思想搞乱了呢?当然不是。只是给人类提供观察事物、世界和宇宙的新思路,多一个立场,多一个角度,多一个思路,多一个方法看世界,这样对世界的认识就更准确、更全面了。不必陷入无谓的金银盾牌之争,争了几百年还未搞清楚谁对谁错,金牌方还以为自己是对的呢?由于银牌方也对,只能说明金牌方只对了一半。这属于片面看问题。如果你绕到盾牌的背后看,就会发现从那边看盾牌是银色的。
当然,我们说任何两个天体之间是相互围绕对方运动的。只是想说,你也可以这么看问题,一切取决于你想怎么看。你摁着这个天体,那个天体就是围绕着这个天体转的;你摁着那个天体,这个天体就是围绕着那个天体转的。你两个天体都不摁住呢?那么它们之间就是对旋关系,围绕着一个质点对旋,对于较近的天体这个质点就是引力中心。
比如,你可以把月球视为围绕地球转的,也可以把地球视为围绕月球转的,还可以把地球与月球视为对旋关系。最新研究表明,地球与月球是相互围绕着对方转的,即月球是地球的伴星。确切说,这两个天体围绕着地表以下1600公里处的共同引力中心对旋。虽然共同引力中心只偏离地心4700多公里,但足以证明两个天体是围绕着对方转的了。地球与太阳之间,也可以视为对旋关系,只是地球能撬动太阳很少而已。
前文提到,两颗相距一万光年的行星各自围绕自己的恒星转,能不能把两颗行星视为静止的呢?当然也可以,你要这么看也没错,一切取决于你怎么看。两颗行星各自绕小圈,可以视为原地不动的,再忽略它们所在恒星、星系和星团的运动,那么这两颗行星之间就是静止的,现在人类也是这么看世界的。只要在短时间内观测不到变化,就认为是静止的,恒星的称谓就是这么来的。
同样,在太阳公转轨道前面或后面的恒星,与太阳一起围绕银心公转,彼此之间也可以视为静止的,或说概略看是静止的。这也没错,一切取决于你怎么看,怎么看就怎么有。哲学喜欢把不同思考模式的人分为唯物主义和唯心主义,科学不讲这套,主张多立场、多角度、多模式看问题。同样一个姑娘,你认为她美她就美,你认为她丑她就丑,一切取决于你怎么看。萝卜咸菜,各有所爱。如果说这是唯心主义,那也是客观存在和客观真理。
顺便说一句,本人认为,银河系中的行星不是围绕着银心公转的,而是像个旋涡一样向银心坠落,有朝一日太阳也会坠落到银心上。所有旋涡星系和棒旋星系,基本都是这样的。当银心增大到一定程度,压力和温度高到一定程度,有可能发生大爆炸。先来一个扩张过程,再来一个收缩过程,现在是处于收缩过程。
也就是说,宇宙大爆炸是以星系为单位展开的。确切说不存在宇宙大爆炸,有可能存在星系大爆炸。当然,这只是一种新观点和新理论,已有一些比较有力的证据,还需要找到更多有力证据。主要是通过太空望远镜观察星系,看看有没有正在向外扩张的星系。包括银河系也得重新审视,究竟是收缩、扩张还是稳定。通过太空望远镜拍摄的照片,可以发现有些星系是正在发生爆炸或处于扩张过程中的,这些照片可以作为星系大爆炸理论的有力证据。若无人能够推翻,星系大爆炸理论就可以成立。
图片说明:这些来自哈勃太空望远镜的照片,是对多个目标星体的拍摄。上述六张照片显示的是星系爆炸,从规模、形态和细节判断,可以认定是来自星系的爆炸,而不是来自恒星的爆炸。这些过去被认为是星云的东西,实际上就是星系爆炸过程某个瞬间的形态
图片说明:以上三张照片,显示星系爆炸发生后,达到了爆炸扩张的极限,逐渐归于平静和沉寂,在中心物质的引力作用下,逐渐旋转和收缩。有些外围的恒星未受太大影响,保持基本完整,重新加入旋涡,形成旋臂;其他小块物质,在围绕星系中心旋转过程中,逐渐收缩靠拢,形成新的恒星,于是星系又开始进入收缩过程和旋涡状态
为什么爆炸发生之后,星系物质还是围绕着中心转呢?因为核心之处物质最密,温度最高,辐射最多,引力最大,虽然没有一个实实在在的中心天体,但也可以视为存在一个中心天体。对天体的认识,也要有新观念,只要物质相对密度明显高于周围,哪怕只是一团高密气体,也可以认为这是一个天体。由此可见,天体或星体也是一个相对概念。从这个概念出发,上述照片显示的星云,也可以视为天体。
这里提出的是星系爆炸和收缩理论,这个理论是推翻宇宙大爆炸理论的,起码有看得见摸得着的直接证据,与星光红移相比更直接,更可靠,更可信。耳听为虚,眼见为实,都看见了还能不信么?
我们研究天文科学,不是非要哪些站在天文望远镜后面的人才能研究,他们虽然最先接触太空照片,甚至直接观察太空,但不意味着他们就有某些感悟,不意味着他们就能发现真理,不意味着他们的判断和结论就是正确的。他们可能疏忽很多东西,有心人捡个漏,就会取得重大科学发现。你有眼睛,我有大脑,借你的眼睛搞研究。绝大多数人对看到的事物都是熟视无睹的,极少数对事物敏感、思维活跃的人才会深入思考和研究。无数人看到苹果落地,只有牛顿悟出了万有引力。人类历史几百万年,只有几个人思考和研究天体是怎么运动的,于是才有了地心说、日心说和多心说。
星系可能存在大爆炸,恒星也有可能存在大爆炸,只要恒星周围有足够多的物质喂养它,包括附属行星、宇宙尘埃和相邻恒星,质量大到一定程度,温度压力大到一定程度,也有可能发生大爆炸。但这个过程非常漫长,所以被人类观测到的不多,有发生也不一定被人类发现,由于太遥远只是亮度略增加而已,瞬间就过去了。但还是有一些被人类捕捉到,所谓超新星爆炸就属于这种情况。
同样道理,行星质量大到一定程度,随着压力和温度的上升,也有可能发生大爆炸,爆炸之后就成为一个小太阳了,然后不断吞噬周边物质慢慢长大。地核压力和温度是很高的,温度高达6880℃,高于太阳表面的5505℃。木星核温度更高,科学家估计高达20000℃,所以木星对外辐射的能量多于从太阳吸收的能量。若木星质量增大到一定程度,不排除发生大爆炸,由行星变成恒星。
既然行星、恒星、星系都有可能发生大爆炸,那么宇宙是否也会发生大爆炸?这是一种不能排除的可能性,只是人类还未发现宇宙有一个核心,而且所有星系都围绕着这个核心转,那么就不能认定宇宙会发生大爆炸。行星、恒星和星系,都是有核心的,恒星系、行星系都有中心天体,银河系有一个核心,核心可能有黑洞,可能是一组包团对旋的巨大恒星。
话说回来,本文提出了无心说、两心说和多心说,有什么实际意义呢?任何一种对客观世界的看法,若是正确的,那就是真理,那就必然有重大意义。科学就是吃这碗的,就是研究各种客观事物,从中找出客观真理,这些真理有可能是静态的,有可能是动态的,动态真理也叫客观规律。
第一,使人类有一个正确的宇宙观
有一个立足点,有一个中心点,这样才能正确看宇宙。人类一直都是这么看宇宙的,但现代科学不想让人类这么看宇宙,认为人类居住在宇宙的荒郊野地,那是一个很不起眼的角落而已。有必要在理论上拨乱返正,回到人类的"原点"上,要像古人那样以我为中心,泰然看宇宙。
第二,使人类学会相对看问题
运动是相对的,中心也是相对的。妻子可以把丈夫视为中心,丈夫可以把妻子视为中心,儿子可以把爸爸视为中心,也可以把妈妈视为中心,爸爸和妈妈也可以把儿子视为中心。当然,全家都把爷爷视为中心也未尝不可,有些大官和大款,一个家族好几代人,都是把他视为中心的。
第三,从理论上确定合适的天文观测点
假如观测点是地球,就可以把地球视为静止不动的;假如观测点是太空望远镜,也可以把太空望远镜视为静止不动的;假如观测点是太空飞船,也可以把太空飞船视为静止不动的;假如将来把太空望远镜部署到月球、火星、小行星或绕日轨道上,也可以把这些立足点视为静止不动的。自己不动,万物在动,这样事情就简单化了。万物是怎么动的?可以用公式计算出他们的运动,一个物体一个公式。当然,怎么方便就怎么做,若你要把太空望远镜看成是绕地运动的,那也是可以的,万物皆可为中心。
第四,简化复杂运动
两个运动着的天体,它们彼此的运动关系是很复杂的,要精确计算出彼此的运动关系,不是那么简单的事,因为双方都在运动,若一方或双方的运动没有规律性,若一方或双方的运动很复杂,就无法计算和描述两者之间的运动关系了。
假如你摁着一个天体不让它动,只是另一个天体在运动,这样复杂问题就简单化了,你怎么动我都能把你计算和描述出来。人类大脑就是这么计算和描述周围运动事物的,几乎总是把自己看成是不动的。即使坐在汽车里,人也把自己看成是不动的,只是认为车外两旁的树急速向后运动。确切说,人的视觉和大脑把车外的一切视为运动的。但由于汽车有轰鸣和震动,声音入耳和身体震动也同时让大脑感觉人或车是在运动。当列车停在站台,旁边那辆列车缓慢启动,有时会认为是自己的列车开动了,那是眼睛和大脑告诉你的,但这是一种错觉。因为列车启动时听不到声音,若列车司机技术高超,你也感觉不到列车启动时猛推你一下,所以单靠眼睛判断就出现错觉。
在城市里车水马龙、行人匆匆,人就觉得神经紧绷、生活很累,就是因为大脑要不断计算和描述周围的"动物",即使你坐着不动,也觉得很累。你不计算和描述"动物",就没有安全感,就不知怎么运动。到了乡村你会觉得一切慢悠悠的,整个人很放松,很享受,因为静物很多,"动物"很少、很慢、很远,大脑就不用拼命计算了。有一年我在海南某个普通小镇小住,虽然门前也有一条乡镇马路,但人车稀少,几乎没有汽车。晚饭后坐在门前,偶尔看到一辆牛车经过,慢悠悠的;或者看到一辆农民改装的小翻斗车经过,虽然有发动机的突突声,但慢得跟牛车拟的,感觉不到它有任何威胁。所以觉得很享受,这就是所谓的慢生活吧。
在城市闲人稀少的广场,人也觉得舒服和放松,也是这个道理。不仅"动物"很少、很慢、很远,而且都是"软体动物",不小心被撞一下也无关宏旨。八十年代我军校毕业考时,喜欢跑到江河边的树林背书;后来备考研究生时,也喜欢跑到广场边的树林背书。因此,从心理学和生理学的角度来看,城市广场是有重要意义的。
不过,若节假日去一些景点游玩,若人山人海,比大城市的商业街还拥挤,你会神经紧张,十分焦虑,忐忑不安,那就失去旅游的意义了。凡是过节去景点挤过的人,都不敢有下次了。
你趴在地上射击100米外一只奔跑的猎豹,很容易命中目标;你骑在飞奔的马背上,射击100米外一只奔跑的猎豹,那就很难命中目标了,因为大脑计算不出两者的运动关系,找不到瞄准点,不知往哪打。对于大脑来说,同时计算两个运动物体的运动关系,过于复杂,不能胜任;若只计算其中一个运动物体,相对简单,能够胜任。
对于骑着飞马打飞豹,平时这样事较少遇到,需要经常训练和积累经验才行。实际上是训练大脑学会把自己当成不动的,只把猎豹当成运动的,这样瞄准点在哪里就知道大概了。不过,马匹和猎豹的运动方向和运动速度要相对固定,这样命中率才高。若是随机方向和随机速度,训练时间就要很长了。
第五,有利于未来的宇航事业
比如,飞船要飞到火星上的某个着陆点,需要进行一系列复杂的计算,地球的自转,地球的公转,火星的自转,火星的公转等,都要计算得很精确。何苦呢?把地球视为不动的,把火星视为绕地公转的,公转方式可以用一个公式描述出来,也可以用一幅图画描述出来,还可以用立体直角坐标系描述出来。这样一切都很简单了,火星什么时候离地球最近,什么时候离地球最远,一目了然,就可以在火星离地球最近的时候飞往火星,再把飞船的飞行时间作为提前量,一切都OK了。假如半年后火星将运行到近地点,现在就可以向近地点发射飞船了,因为飞到火星近地点需要半年。飞船进入火星轨道后,再由飞船内的计算机寻找预定的或最佳的着陆点。
同样道理,飞往月球也可以这样做,飞往小行星也可以这样做。甚至飞船绕地运行时,也可以把地球看成是围绕飞船运动的,当飞船要着陆时,想在哪个点着陆,打开减速火箭,就奔那个着陆点去了。实际上,火箭不是减速,而是加速,是飞船与地球相对运动的加速,加速一会就可以利用惯性落到着陆点了。好好想想是不是这样?可以用两个拳头比划一下,一个代表地球,一个代表飞船,开始是这个拳头绕那一个拳头转,然后是那个拳头绕这个拳头转,相对运动方向保持不变。这时就可以发现,只要代表飞船的拳头打开减速火箭,就等于相冲运动加速,这样相对速度就增大了,也就是火箭加速冲向地球。
航天部门每次都担心飞船降落时,速度太快把地球撞坏了。那当然了,飞船向地球加速飞来,是有可能把地球撞坏的。也许地球撞不坏,但飞船和宇航员会被撞坏。试想一下,两个相对静止、距离不变的物体要撞在一起,是不是必须有某种力量把其中一个物体推向另一个物体?火箭点火正是这种推动力量。你把这叫做减速点火,那是你把飞船视为运动的,地球是静止不动的;你把这叫做加速点火,那是你把地球视为运动的,飞船是静止不动的。
好比两辆汽车一前一后等速同向前进,可以视为是相对静止、距离不变的两个物体,突然前车踩刹车,两车就撞在一起了,在前车看来自己是做减速运动,在后车看来前车是做加速运动,明明前面那辆车是静止不动的,怎么突然启动向自己冲来呢?能不撞个满怀吗?你把前车看成是运动的,前车就是做减速运动;你把后车看成是运动的,前车就是做加速运动,加速向自己冲来。
当然,作为飞船着陆来说,一方面是飞船点火加速向地球扑来,另一方面是地球引力对飞船拉拽,一推一拉两种力共同作用,使飞船奔向地球。这么解释飞船着陆,可能很多人难以接受,因为拧不过根深蒂固的"旧思想",人类骨子里认为飞船是绕地运动的,地球是静止不动的,无法认为地球是绕飞船运动的,而飞船是静止不动的。就像无法想象地球另一面的人是"倒着站立"的一样。
将来人类有能力进行光速或超光速星际飞行时,一旦迷失方向,不得不暂时降落在某个孤星上,就像在航海中迷失方向被迫停靠某个孤岛一样。那也不要害怕,只要找到太阳就行了,可以把太阳视为是围绕自己运动的"行星",然后把太阳的公转参数输入计算机,让计算机代入已有的公式计算,结果出来后就知道飞船怎么才能飞回太阳了。不然,你就是看到太阳也飞不回来,或者需要绕飞很长的弯路,也许还未到达地球能量就消耗完了。若找不到太阳呢?找到银河系也成,往太阳所在的概略位置飞,飞近了就发现太阳在哪里了。
这个道理很简单,就像在地球轨道上的飞船,明明看到火星就在前方,宇航员能不能驾驶飞船向火星扑去呢?当然不行,99.99%会扑空。因为火星不是静止不动的,火星与飞船之间有着复杂的相对运动,需要精确计算才能"击中"目标。最简单的计算就是把火星视为是围绕飞船转的。飞船内的计算机计算出最佳"起飞点",然后脱离绕地轨道向火星飞去,飞行过程中计算机不断计算和修正飞行参数,直至到达火星,这样可以获得最佳捷径,可以最大限度节省燃料和时间。
现在的飞行轨迹,是由地面预先计算好的,是预先定死了的,是不能有任何修改的。将来的星际飞行,需要有更多的自由度,宇航员想去哪就去哪,这才叫真正的星际飞行。不然,只是火箭按固有程序把你发射到太空某处,你只是一颗炮弹而已。
多少年以来,我一直为天文学家和宇航专家在飞船进行星际飞行时进行的复杂计算而担忧,总觉得太复杂,太辛苦,太容易出错,稍有计算失误,就与目标天体失之交臂了。飞往火星的探测器为什么失败率那么高?我想主要是地球与火星轨道计算有偏差,差之毫厘,失之千里,错过了就永远失去了。若是着陆失败,人类会知道的,着陆时会有很多报道,但着陆失败的报道不多,说明跑偏的比较多。现在,我也许可以帮他们一把了,把复杂问题简单化了,事情就好办得多了。
2016年12月20日