从剑桥留学生到物理学之神 第322章

作者:虚空圣堂

  也就是所谓的宇宙岛理论。

  宇宙是广袤浩瀚的大海,银河系只是漂浮在大海上的微不足道的岛屿。

  两派各执一词,辩论的非常激烈,但谁都没有说服谁。

  如果李奇维没有记错,应该再过十几年就会有结果了。

  而终结的人就是眼前的哈勃。

  “是的,教授,您说的非常正确。”

  “这个问题一直困扰着所有人。”

  “难道您”

  哈勃不敢置信,应该不可能吧。

  布鲁斯教授不可能强悍到这种地步吧。

  李奇维笑道:“放心,我对这个问题没有观点。”

  “因为目前天文学的手段太粗糙了。”

  “只有一些基本的测量方法,却没有合适的理论。”

  “银河系这个问题,并不需要用到多么高深的知识,而是需要巧妙的测量技巧。”

  “你也可以尝试着去解决。”

  哈勃嘿嘿一笑,瞬间有了自信。

  要是搞清楚这个问题,他就可以在天文学领域横着走了。

  最后,李奇维又给哈勃喂了几碗鸡汤,对方心满意足地离开了。

  他之所以要和哈勃讨论天文学,除了指导对方,还有一个原因。

  那就是广义相对论发表后,他就会正式进入天文学领域。

  而且他要开辟一个全新的细分学科:宇宙天文学。

  这个时代的天文学不像后世,被划分的非常细。

  每个方向都有自己的特定研究内容和方法。

  现在只要是研究地球外的东西,统统是天文学。

  而只有广义相对论出来后,才有了研究宇宙学的可能。

  因为宇宙学就是研究宇宙物质和时空的关系。

  侧重于理解和解释宇宙,不像现在的天文学就是单纯地观测和描述天体。

  而时空正是广义相对论的领域。

  黑洞、暗物质、暗能量、宇宙大爆炸

  李奇维作为量子论和相对论的创始人,到时候他肯定要横跨两界。

  左手微观领域,洞悉原子奥秘。

  右手宏观领域,剖析星体历史。

  而这一切,都需要从他的广义相对论开始。

  此刻,李奇维看着面前的手稿,心中感慨万千。

  “百年后,这些东西恐怕都是最珍贵的文物吧。”

  他的内心又投入到广相之中。

  广义相对论的诞生,一共有两个原因。

  第一,为了解决狭义相对论只适用于惯性参考系的局限性。

  第二,把万有引力纳入相对论体系。

  这两个问题也不是孤立的,而是有着紧密的联系。

  而现在,李奇维需要重新审视狭义相对论。

  首先他要问自己的就是:为什么一定需要惯性参考系?

  惯性系到底有什么特殊呢?

  连牛顿那样的绝世天才,他的力学定律都需要惯性系的限制。

第307章 广义相对论两大基本原理!(盟主加一更!)

  惯性这个词语,日常生活中我们经常遇到。

  比如,一列火车疾驰而来,即便它已经开始刹车,但也不能立刻停下来。

  因为我们知道火车具有惯性。

  并且在普通人的认知中,物体的质量越大,则它的惯性越大。

  然而,很少有人真正思考过,惯性的本质是什么?为什么质量可以衡量惯性的大小?

  这是因为我们受到的教育,并不是从头开始的,而是预设了很多内容。

  物理学严格算起来,应该是从伽利略开始的。

  古希腊的那帮人,他们更注重的是思想的辩论,而不是具体的实验。

  比如关于运动。

  古希腊哲学家上来就研究运动的本质,讨论物体为什么会运动。

  但是却不去研究物体到底是怎么运动。

  说白了,他们不去研究过程,直接讨论结果。

  而伽利略不同。

  他是第一个将理性思维和实验结合起来的人。

  他通过实验去研究物体的运动过程,从而发现规律。

  其中惯性定律就是他最重要的发现之一。

  伽利略认为物体的静止状态和直线匀速运动状态,是完全等价的。

  并且他给这种状态起了一个名字,就叫:惯性系。

  什么意思呢?

  比如人在高铁上,如果把窗户都关上,假设轨道非常平滑,高铁没有一点颠簸。

  那么其实人是感觉不到自己在运动的。

  在没有其他参照系的情况下,是不可能分清匀速直线运动和静止的。

  而所谓的惯性,就是物体保持这种状态的能力。

  并且基于惯性系的概念,伽利略又发现了一个重要定律。

  那就是相对性原理。

  说的是在任何惯性系中,力学定律总是保持不变。

  什么意思呢?

  你在高铁上做自由落体实验,和你在地面静止时做自由落体实验。

  两种情况下,看到的物体运动过程完全一样。

  小球都是笔直下落,测出来的加速度也完全一样。

  这就是相对性原理。

  它非常符合人类的直觉体验,而且很容易用数学公式表达出来。

  因此它和惯性定理一样,都是公理、公设。

  意味着你可以去尝试证伪,但是没有办法证明。

  牛顿完全继承了伽利略的两大力学定律。

  在此基础上,提出了牛顿力学三大定律。

  所以,牛顿说他站在巨人的肩膀上没有错,伽利略就是那個巨人。

  牛顿是继承而不是生搬硬套。

  首先,他给惯性定律下了一个严格的定义。

  即一个质点或者物体在不受外力的情况下,它将保持静止或者匀速直线运动。

  这就是牛顿第一定律。

  牛顿就是牛顿,和普通人不一样。

  他没有满足既有的定律,而是想的更深一步。

  那物体要是在惯性运动的时候,突然给它施加一个力会发生什么。

  这就是牛顿第二定律。

  即力会改变物体的运动状态,产生一个加速度。

  用数学公式表达就是F=ma。

  不管是后世还是现在,只要是刚接触物理学的人,学到的第一个物理公式恐怕都是它。

  看起来非常简单,小学生都会算。

  但会算没用。

  其实你并没有思考过公式背后的深刻道理。

  牛顿当时在研究第二定律的时候,他就在思考一个问题。

  为什么同样大小的力施加在不同的物体上,产生的加速度会不一样呢?

  聪明的你立刻回答:因为质量m不一样啊。

  恭喜你,答错了!

  因为当时牛顿还没有推导出这个公式。

  牛顿认为是惯性的原因。

  物体的惯性总是让它倾向于保持原有的运动状态。

  即物体的惯性是一种反抗外力的能力、固有属性。

  惯性越大,反抗能力就越强;反之,惯性越小,反抗能力就越弱。

  而惯性的大小,可以用【惯性质量】来表示。

  也就是牛顿推导的F=ma中的m。

  注意!

  重点来了。

  这个惯性质量m并不是我们常说的质量。

  什么意思呢?

  女神身材非常好,身高170cm,重量只有50kg。

  我现在在后面推动女神,会给女神产生一个加速度。

  我们代入公式F=ma时,m用的就是女神的重量,也是50kg。

  但是!

  这是两种完全不同的质量,只是恰好数值相等而已。

  女神的重量是引力质量,而不是惯性质量。

  惯性质量是物体抵抗外力的能力,而引力质量是物体之间产生引力的原因。