在牛顿时代,牛顿创立了万有引力定律。万有引力定律很好的解释了天体间的运动规律。但面临了一个问题,这些天体是如何运动起来的?
图:牛顿牛顿的晚年除了醉心于“炼金术”外,一直在思考这个问题。在当时一直到20世纪初的年里,人们都认为宇宙是永恒存在的。保持着一个相对静止的状态。甚至这个观点还影响到了爱因斯坦。牛顿在思索良久以后,将这个“第一推动力”的施力者安在了上帝身上。
牛顿所处的时代,宗教信仰如同呼吸和吃饭一样,是一个普遍和正常的事情。牛顿从小到老都是一个虔诚的信徒,所以得出这个结论并不奇怪。这也是宗教信徒的普遍想法:凡是不能解释的事情,都归于神的安排。当然,这个解释只能糊弄一时。
图:爱因斯坦时间到了年,这年爱因斯坦发表了广义相对论,之后的几年里,爱因斯坦尝试将广义相对论应用到整个宇宙本质的解释上。结果他发现,无论如何,这个宇宙都不可能是静止的,要么收缩、要么膨胀。
苦恼的爱因斯坦为了让他的计算达到“静态宇宙”的结果,在他的公式里加入了一个“宇宙常数”。后来他承认这是他“一生犯的最大的错误”。事实上,这不是他犯的最大错误,他对定域性原理的信奉才是他犯的最大错误,以至于他的晚年全部消耗在了当时不可能成功的统一场论中(这是一个题外话……)
过了十来年,哈勃通过对星空的观测发现了河外星系,并发现这些星系正在远离我们,远离我们的速度与天体距离太阳系的距离成正比,于是他得到了一个公式:
v是星系远离我们的速度,D为它距我们的距离,H。就是哈勃常数。
哈勃将系外恒星的光谱与太阳光谱进行对比,发现这些光谱发生了红移。由此,哈勃证明了宇宙中绝大多数的天体都在远离我们而去。根据现有的宇宙参数,在时间轴往后推导,很容易就能得出在很久以前宇宙中所有物质肯定会靠得更近。自然而然就得出了宇宙大爆炸的结论。
图:宇宙大爆炸模型通过普朗克卫星的观测,目前较为精确的宇宙大爆炸时间为.99±0.21亿年以前。大爆炸赋予了所有物质的动能。
太阳系诞生于原始太阳星云之中,星云物质在万有引力作用下,围绕着一个中心旋转,在重力作用下,一些星云物质汇聚在一起,形成了太阳和行星等天体。这些天体继承了原始太阳星云的动能,于是就围绕着太阳旋转起来。这也是太阳系中绝大多数星体自转方向相同的原因。当然,个别行星由于受到了其他星体碰撞从而改变了自转方向的例外。例如:金星。