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電影《地心引力》海報(bào)

注：QQ音樂(lè)沒(méi)有電影《地心引力》配樂(lè)，但是有Coldplay深情的《Gravity》牽引著你我。

引力是什么神漁夫科普第二期

愛(ài)因斯坦：“引力是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)……”

停！我咋沒(méi)看見(jiàn)。

愛(ài)因斯坦：“那是你太渺小，就像你站在地球上意識(shí)不到地球是圓的?！?/p>

滾滾滾自己玩去。

愛(ài)因斯坦：“……”

冤大頭卡文迪許的光杠桿法

上回說(shuō)到牛頓給大家扔下個(gè)難題就去研究上帝了，卡文迪許這個(gè)冤大頭歷盡艱辛才解決了問(wèn)題。那么他是怎么測(cè)出那個(gè)小數(shù)點(diǎn)后面幾乎都是零的量呢？思路也挺簡(jiǎn)單。

測(cè)倆東西間的引力，就找倆東西唄。他找了幾個(gè)鉛球。為了減少阻力，他拿繩掛了起來(lái)。然后拿另一個(gè)鉛球接近它，看看鉛球動(dòng)了多少。

扯淡，這能看出動(dòng)了？美女，我往你身上靠靠，有沒(méi)有感覺(jué)到被我吸引動(dòng)了呢……鬼才信！

別急！卡文迪許用眼睛也看不到，為了能看到就得放大。拿什么放大？放大鏡？能想到這個(gè)已經(jīng)差不多了。答案其實(shí)就是這么簡(jiǎn)單，用光放大。放大鏡就是用光放大，卡文迪許也想不到什么別的。

于是卡文迪許設(shè)計(jì)了所謂光杠桿法來(lái)觀察鉛球動(dòng)沒(méi)動(dòng)。球動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)，光線擺動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)，但是光線可以很長(zhǎng)啊，于是光線的投影就動(dòng)了一大塊。具體的做法網(wǎng)上都有，不再贅述。這下一放大可好，不僅清晰明顯，還能測(cè)量數(shù)值了呢！

光杠桿的原理

看到有冤大頭實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家測(cè)量出了數(shù)值，全世界的理論物理學(xué)家和天文學(xué)家們都行動(dòng)起來(lái)了。他們開(kāi)始夜以繼日的計(jì)算，發(fā)現(xiàn)天上那些星星的運(yùn)行方式和牛頓說(shuō)的幾乎都一模一樣！

除了天王星。天王星周期性亂晃，這讓科學(xué)家們有點(diǎn)蒙逼。突然有人說(shuō)，那是有一顆看不到的星星在拽他！于是人們便算出了海王星。海王星太暗所以人們本來(lái)是注意不到的，算出在哪后人們往那地方找自然就好找多了。后來(lái)發(fā)現(xiàn)水星也不對(duì)勁！于是又算出了火神星。

隨著不久人們真的找到了海王星，牛頓又牛逼了。死了一百多年還能時(shí)不時(shí)出來(lái)牛逼一把，搞科學(xué)真是裝逼最佳途徑（嚴(yán)肅地說(shuō)，這就是追尋真理的力量。但是當(dāng)今科學(xué)界人士大多承認(rèn)科學(xué)界無(wú)真理，具體的后面會(huì)介紹）。接著大家就開(kāi)始找火神星，可是找了好久也找不到。再找不到可糟了，不僅牛頓要完，整個(gè)物理學(xué)界都要完，逼裝大了就是不好，沒(méi)準(zhǔn)物理學(xué)家們裝的逼都將變成巴掌打臉上。幸好，如同很多人都知道的，愛(ài)因斯坦提出廣義相對(duì)論，把問(wèn)題解決了。

廣義相對(duì)論

廣義相對(duì)論是怎么提出來(lái)的呢？是愛(ài)因斯坦為了解決水星問(wèn)題套數(shù)據(jù)套出來(lái)的么？這回不是，而是愛(ài)因斯坦在兩耳不聞窗外事一心只是瞎尋思時(shí)自己捉摸出來(lái)的，恰好后來(lái)聽(tīng)說(shuō)水星的軌道不對(duì)勁，于是照著自己的理論一算，正好解決了。為此大家都覺(jué)得愛(ài)因斯坦牛逼。

廣義相對(duì)論到底是啥，除了算星星還有啥用，能吃么？

廣義相對(duì)論的一個(gè)基本思想是，一個(gè)星球繞著另一個(gè)星球轉(zhuǎn)，其實(shí)不是轉(zhuǎn)，就是走直線。它明明在轉(zhuǎn)咋就成直線了？愛(ài)因斯坦說(shuō)是空間彎了。也就是說(shuō)引力根本不存在，就是一個(gè)星球把空間壓彎了，另一個(gè)星球在彎彎的空間里走直線，作為傻逼的我們看起來(lái)就是在轉(zhuǎn)圈。

你真牛逼，你說(shuō)空間是彎的就是彎的，我咋看不見(jiàn)？

“因?yàn)槟闾煨?，就像你站在地面上意識(shí)不到地球是圓的?！?/p>

彎曲時(shí)空

地球是圓的上天就能看見(jiàn)，你說(shuō)空間是彎的怎么看？搞物理的凈扯淡，廣義相對(duì)論錯(cuò)了！

這是當(dāng)今好多民間科學(xué)家的說(shuō)法。他們認(rèn)為相對(duì)論是錯(cuò)誤的。這是一種勇于質(zhì)疑和善于思考的好精神，可是這句話本身就有問(wèn)題。

這涉及到了對(duì)物理的理解問(wèn)題。物理學(xué)講的東西不見(jiàn)得一定要追究其存在與否，或者說(shuō)我們要改變對(duì)于“存在”二字含義的理解。物理理論只要能高效并比較精準(zhǔn)地解釋現(xiàn)象即可。如果這東西使得一切現(xiàn)象都能解釋?zhuān)敲次覀兙彤?dāng)這東西存在。即使它不存在，其實(shí)是什么怪物擺出了它存在的樣子給咱們看，可是咱們看不到那怪物，就只能當(dāng)怪物偽造出來(lái)的這東西存在。

事實(shí)是，廣義相對(duì)論能夠解釋科學(xué)家觀測(cè)得到的許多現(xiàn)象，所以在一定范圍內(nèi)它就是正確的。因此你不能說(shuō)廣義相對(duì)論是錯(cuò)的，只能說(shuō)：我知道一種情況，廣義相對(duì)論解釋不了。或者說(shuō)：我有一種比廣義相對(duì)論更簡(jiǎn)潔或描述得更精準(zhǔn)的理論，甚至能夠把廣義相對(duì)論包進(jìn)去。（注：2016年2月11日美國(guó)科學(xué)家宣布第一次直接探測(cè)到了引力波的存在已完成廣義相對(duì)論的驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)使得推翻相對(duì)論變得極其困難以至于幾乎不可能。）

這道理也適用于所有其它理論。所以科學(xué)界已經(jīng)普遍承認(rèn)，科學(xué)無(wú)真理，只有可以描述一定范圍內(nèi)現(xiàn)象的好方法。

愛(ài)因斯坦

自從廣義相對(duì)論出來(lái)后，天文學(xué)家們?cè)诮鉀Q問(wèn)題時(shí)大范圍拋棄了萬(wàn)有引力定律，在一些牛頓引力能解決的問(wèn)題上也是如此，因?yàn)閺V義相對(duì)論算起來(lái)更清楚且優(yōu)美。

廣義相對(duì)論讓天文學(xué)從抽象的代數(shù)時(shí)代走進(jìn)了幾何時(shí)代。這點(diǎn)我后面在講數(shù)學(xué)和物理的聯(lián)系時(shí)還會(huì)再介紹。

引力怪物——黑洞

接著我們就可以來(lái)看一個(gè)大家都十分熟悉的名詞：黑洞。

這又是一個(gè)用數(shù)學(xué)式子算出來(lái)的東西。根據(jù)廣義相對(duì)論，人們算出來(lái)要是一個(gè)東西太沉了把空間壓得它親娘都不認(rèn)識(shí)，這個(gè)空間就連光也逃不出來(lái)。（注：高中生用萬(wàn)有引力定律也可以算出黑洞的臨界質(zhì)量，雖然這樣算是錯(cuò)的，但是神奇的是，得數(shù)和用廣義相對(duì)論算的一樣。）

這下可好，科學(xué)家找到了個(gè)老嚇人的東西，并且我們還看不見(jiàn)它！看不見(jiàn)是不是就像前文說(shuō)的在背后操縱理論的怪物一樣，可以當(dāng)作不存在呢？不是，我們可以用其它方法間接地看到黑洞，所以我們肯定黑洞就在那里，我們要研究它，不能視而不見(jiàn)。

黑洞模擬形象

前文說(shuō)的怪物是我們把吃奶的力氣都使出來(lái)也看不見(jiàn)的東西，這才可以當(dāng)作不存在?？晒治镆悄芸匆?jiàn)我們呢？只要它不讓我們察覺(jué)，它看不看我們對(duì)我們來(lái)說(shuō)毫無(wú)意義。當(dāng)然，如果你哪天想出辦法看到了那怪物，就可以得諾貝爾獎(jiǎng)了。

那么黑洞有什么好研究的呢？除了滿足大家的好奇心外，其它重要的研究目的就必須進(jìn)行一些解釋才能讓大家明白。解決熵的問(wèn)題是一個(gè)十分重要的目的。熵是什么大家不用管，只要知道這玩意兒沒(méi)人管的話就會(huì)自己變大。那這玩意兒有啥用？它總是自己變大的性質(zhì)使得我們沒(méi)法做到下面這個(gè)事情：把空氣啊海洋什么的溫度降低，用多出來(lái)的能量發(fā)電。

WOW，這要是能做到不就牛逼了，科學(xué)家還研究個(gè)屁黑洞啊，都給我研究這個(gè)來(lái)！

可惜科學(xué)家已經(jīng)根據(jù)熵這東西總是自己變大的原理證明了這不可能。那么這個(gè)原理怎么就這么煩人？能不能打破它？這時(shí)候黑洞的作用顯現(xiàn)出來(lái)了。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)東西進(jìn)了黑洞后，熵就沒(méi)法算了，換句話說(shuō)，沒(méi)準(zhǔn)這時(shí)候熵就不自己變大了，定律就可以打破了，然后我們就可以模擬這個(gè)條件從空氣海洋里抽能量發(fā)電了！這看起來(lái)不錯(cuò)，老百姓都會(huì)很高興?？墒沁@個(gè)定律一旦打破，科學(xué)家多年來(lái)弄出來(lái)的無(wú)數(shù)理論就會(huì)動(dòng)搖，到時(shí)候就和當(dāng)年水星一樣，一旦解決不了，裝的逼就又變成巴掌打臉上了。

結(jié)語(yǔ)

好在有個(gè)東西叫做“圈量子理論”，發(fā)明這理論的“討厭”科學(xué)家把黑洞的熵算出來(lái)了。等等，圈量子理論？啥叫圈，啥叫量子？又糊涂了。

不用急，這個(gè)基于量子理論發(fā)展起來(lái)的理論暫時(shí)沒(méi)被廣泛認(rèn)同，這方面研究還可以有進(jìn)展。但是量子理論也就是電影里常見(jiàn)的“量子力學(xué)”則是一門(mén)成熟完備的理論。

至于量子力學(xué)到底是什么玩意兒，除了在電影里唬人還有別的用處么？我將在下一集開(kāi)始為大家介紹。

神漁夫

南大天文系學(xué)生

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