科学启蒙 | 牛顿和爱因斯坦都答错的问题(上)

俏妈看世界 2021-04-30 20:24:7


牛顿和苹果的故事你听过吧?牛顿在花园里散步,一个苹果掉下来,砸到他头上,给他砸出了灵感:为什么苹果是往下掉,而不是往上飞呢?噢,是地球在吸引它。于是牛顿就发现了万有引力:所有物体之间都有相互吸引力。

这个故事有瞎掰的成分,牛顿的原话是这样说的:当我在沉思的时候,一颗苹果落地,让我对万有引力的思想有了启发。你看,苹果其实没有落到牛顿的头上,而且,在看到苹果落地之前,牛顿已经在思考万有引力的事情了。


牛顿发现万有引力,太有价值啦。好多以前解释不了的事情,一下子可以解释了,为什么你跳起来还要落到地面上?为什么人类想飞上天这么难?为什么人从高处掉下来会摔得很疼?因为地球对人有引力,牵着呢。可别觉得地球引力不好啊,地球引力确实束缚人,但要是没有地球引力,人也没办法在地球上呆着,早就被甩到太空里去了。

万有引力是相互的,地球对苹果有引力,苹果对地球也有,而且引力的大小一样,为什么是苹果掉下来,而不是地球被吸上去?对了,苹果轻嘛。

宇宙里,所有的物体之间,都有相互的引力。这会儿,厨房冰箱里的冰淇淋和你之间也是有引力的,为什么你和冰淇淋没有被吸到一起?因为引力太小。要是那个冰淇淋像地球一样大,早就把你吸过去喽。


万有引力很好地解释了为什么地球一直围着太阳转而没有飞走;为什么月球一直围着地球转没有飞走。因为太阳对地球有引力,地球对月亮有引力。

但另外两个问题出现了。一个是小问题,一个是大问题。

小问题是:既然有引力,为什么太阳没有把地球吸过去,地球没有把月亮吸过来?

大问题是:宇宙中有那么多的星球,这些星球之间互相吸引,最终应该塌到一起去才对呀?为什么宇宙没有塌到一起去呢?

小问题好解释,因为地球是围着太阳转的,转的时候,地球会产生向外的惯性力,也叫离心力,这个力正好跟太阳和地球之间的万有引力抵消。所以地球只是围着太阳转,既不飞走,也没有被吸过去。就好像你骑自行车,轮子转,你就能向前走而不摔倒。

大问题把牛顿难住了。

牛顿这么解释:宇宙中的星球是均匀分布的,比如左边有一堆星球向左吸引太阳,右边还有同样的一堆星球在向右吸引太阳;上边有一堆星球向上吸引太阳,下边还有同样的一堆星球在向下吸引太阳。所以太阳就不动了。而且宇宙中所有的星球都跟太阳一样,受到前后左右其他星球的均匀的吸引,所以大家就保持平衡,没有塌到一起去。

牛顿错了,宇宙中的星球不是这么均匀的。(明日续)


摘自泡爸图书:《让孩子着迷的万物简史》


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