一些关于天文方面物理学的想法.docVIP

一些关于天文方面物理学的想法 牛书 学号:P天文学在物理学中扮演着一个很特殊的角色。他是物理学的一个重要分支，又占据了物理学中一个相对重要的地位。它的发展是及其曲折而又激动人心的，每一次进步都带动了整个物理学界的巨大变革。而物理学界里程碑似的成绩无不有与之相关的地方，无不有其应用的地方。 天文学有着他不同于其他物理分支的一面，它的起源要比其它任何物理乃至整个科学都要久远。自宇宙诞生之日起它就以它的魅力去吸引人们向往的目光。人们对它的感觉往往是神秘、玄妙的。所以早期的物理学大多与天文学有关。而在当时研究它的人往往是一些哲学家。人们崇奉上天，所以他们也自然将上天与神联系起来，所以哲学的理性去思考他们，自然他们也提出了许多错误的观点。但这些观点仅仅是为他们的哲学观点服务的。但也为后人带来了更多的想象与思考。而其中的代表人物就是古希腊的集大成者亚里士多德（左下图）。 “Much of what Aristotle wrote about scientific subjects was wrong ,but he was not a scientist. He was trying to understand the universe by creating a system of formal philosophy. He attempted to use basic observations combined with first principles (ideas that were obviously true) to understand the world and the heavens.” 哥白尼的日心说带来了天文学的一次翻天覆地的变革，之后导致了天体物理学的自诞生以来的最为飞速的一次发展，其中牛顿的万有引力的影响是极其深远的。它给天文学家解释许多问题提供了一个最有力的论证。引力的存在让人感到一种莫名的欣喜，任何两个物体之间存在一种使它们相互靠近的作用效果。 但万有引力虽然不论村结论以及从表达式来说都是看起来很完美的，但人们又逐渐发现它与众不同的地方。因为引力的产生与惯性有着很多相同与相似的地方。所以引力产生的机制逐渐引起了人们的关注。 曾经有人提出过这样的引力机制：以太阳与地球为例，设想有许许多多粒子在空间以极大的速度向各个方向运动，在它们穿过物质时只有很少一部分被吸收掉，当他们被吸收时，就给地球一个冲量。然而，由于在一个方向上运动粒同在别的方向上运动的粒子一样多，所以这些冲量都相互抵消。但是如果考虑到太阳砸爱地球附近，那么跑向地球的粒子穿过太阳时就要被吸收掉一部分，所以来自太阳的粒子比来自另一边的粒子要少一些。因此地球受到一个朝向太阳的冲量，而且这个冲量与距离的平方成反比，因为当距离改变时，太阳所张的立体角也要改变。但此机制最终也因为的除了不真实的结论而宣告破产。（很多年前的地球温度将比现在高很多）。 其实我认为此机制还无法解释地球与太阳间的受力为什么是相等的，因为地球的体积比太阳小很多（10万倍），所以地球 (左图)太阳与地球的大小对比 所吸收的粒子将要比太阳吸收的少很多，比如说地球的半面都将在太阳的庇护下，地球为太阳所遮挡的只有极微小的一部分。很难得出太阳受力将要与地球受力相同。 但是对引力的探究并不是停留于此的，相反爱因斯坦相对论的提出却是极为令人振奋的。他敢于向最基本的条件提出质疑。他为物理学界带来了新生。相对论将我们看似极为普通而又显而易见成立的规律进行了深刻地讨论，推翻了我们一直奉为绝对权威的经典理论。而经典理论广泛应用的天文学界也同样得到了巨大的改变。万有引力在经典力学中的神圣地位也得到质疑。在爱因斯坦的广义相对论中，质点在纯引力和惯性力的作用下的运动，与它的质量无关。引力效应是一种几何效应。万有引力不是一般的力（即不是真正我们所定义的力），而是时空弯曲的表现。这一点已经由天文学家观测经过太阳的光线的轨迹而得到肯定。 我对于时空扭曲的一些观点及推想 引力引起时空的弯曲（如上图），它不仅仅是表示这一平面，从各个平面上看（假如我们能看见引力场线的话！）都应该是如此的。这对于我们很难相像，仿佛在巨大平滑充满空气空间中出现了一团稀薄的空气一样。而黑洞则是出现真空的极端情况。它将接近于将周围一切物质都吸收进来。上图衍变成一种类似无底洞的情形，而更令我惊奇的是此洞在各个平面方向上所“下落”的方应该是趋于一点的。所以被吸入的物体应该最终被高度挤压在一点的。从外部是看不出来有任何讯息传出的。现在有一种理论即是宇宙在不停地减速膨胀，并最终停下来或者开始收缩，但是如果这样的话宇宙就将很可能由于存在黑的关系将收缩为一点——“打挤压(Big Bunch)”。如果