人类是地球上最有智慧的生命,从人类诞生以后就开始不断的研究和探索世界的奥秘,经过几千年的科技发展,现在人类已经能够走出地球探索宇宙,这说明人类科技发展的速度是非常快的,人类之所以能够有如此之快的发展速度,主要离不开伟大的科学家,在人类科技发展的道路上,出现了很多著名的科学家,比如说牛顿、哥白尼、霍金、伽利略、薛定谔等等,这些科学家为人类的发展起到了非常重要的作用,如果没有这些科学家的出现,人类的科技不可能有如此快的发展速度,在这些科学家中,牛顿被称为是科学界的鼻祖,牛顿的出现给人类打开了宇宙的大门,让人类对宇宙有了基本的认知。牛顿不仅仅在物理学上的成就很高,在其它方面的成就也是非常高的。
牛顿在数学上面发明了微积分,微积分是数学的一个分支,研究的是变化和积累,它主要涉及求导、积分和极限等概念,用于描述和分析连续变化的函数,微积分的广泛应用于物理学、工程学、经济学、计算机等领域,在天文学上,牛顿发现了万有引力定律,开辟了天文学的新纪元,万有引力是把引力视为由于质量引起的一种基本力,简单来说就是物质之间存在的一种相互吸引力,两个物体之间的质量和物体的大小乘积成正比,和物体之间距离的平方成反比,但是又和物体的化学本质和物体的物理状态没有关系,总体来说就是物体的质量越大、体积越大、引力就越大,牛顿认为,不管是苹果掉在地上,还是雨水掉在地上,都遵循同样一种力的作用。
这个力就是万有引力,根据牛顿的万有引力,科学家发现了海王星,牛顿的万有引力认为时空是平直的,不管距离有多远,引力的作用都是瞬间完成的,而引力和物体的质量是成正比的,牛顿的万有引力确实解决了人类很多难题,但是也存在一定的漏洞,按照牛顿的万有引力定律计算出水星近日点进动值和观测者存在分歧,1859年法国科学家勒维耶发现水星近日点进动的观测值比牛顿定律算的理论值每世纪快38秒,并猜测这可能是一个比水星更靠近太阳的水内行星吸引所致,当时科学家猜测,在水星附近可能存在一颗我们还未找到的天体。由于这颗行星的引力作用才使水星轨道呈现一种花瓣状,还有的科学家将这颗行星起名为火神星。
从那以后的一百多年里,人们始终没有找到“火神星”。因此,水星近日点的反常进动成了一个令人困惑的难题。后来爱因斯坦出现以后才解决了这个问题,爱因斯坦认为,引力并不是一种力,只是由于质量从而导致的时空弯曲,是一种几何现象,其程度会随着质量的增大而增强。按照爱因斯坦的解释,引力其实是不存在的,他只是时空弯曲的一种表象,爱因斯坦的广义相对论计算出来的水星进动是43.03角秒/百年,近日点进动就是椭圆长轴绕焦点(太阳)转动,于是椭圆上的每一个点都在进动。爱因斯坦的观点完美的解释了水星进动的问题,而且在1919年日全食的时候,科学家分别在不同的地方进行了观测,最终得出的结果和爱因斯坦预测的是一样的,这说明爱因斯坦的理论要比牛顿的万有引力定律更加精准。
爱因斯坦认为我们的宇宙其实就是一种巨大的薄膜,所有的天体都依附在这张薄膜上面,整个时空就像是一个大跳床,物体在上面运动会使得跳床变形,物体的质量越大,跳床的弯曲程度就会越大,爱因斯坦的广义相对论认为,质量才是引力的根本,这就像是将一块石头丢进水中,就会差生涟漪或者漩涡,由此影响周围的物质,这种扰动表现出来的现象就是时空漩涡,这种漩涡会影响这个范围物体的运动,产生相互掉进对方陷阱的现象,我们看到的就是物体的相互吸引,这就是引力,不过引力到底是不是一种力?到现在科学家还在积极的研究当中,在2009年的时候,著名的科学家埃里克.韦林德提出了涌现引力论。这里理论认为,引力是某种深层机制的外在表现的一种理论。
当时他正在研究黑洞热力学定律的观测结果,而这些结论正好为他提出的涌现引力论提供了坚实的依据,在韦林德看来,根据黑洞的热力学性质,黑洞在吞噬物质的过程中,也会产生一定的熵增,而这一现象和热力学第二定律有相似之处,因此他认为黑洞的熵增现象可能与引力存在着某种内在的联系,而这种联系所体现出来的就是引力,在1865年,德国物理学家克劳修斯首次提出了熵的概念,用来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度,能量分布的越均匀,熵就会越大,可以简单理解为,熵是表示物质系统状态的一种度量:熵越大,系统就越无序,熵越小,系统就越有序,熵其实就是热力学第二定律。在热力学中一共有三个定律。
热力学第一定律:热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其它能量相互转换,但是在转化过程中,能量的总值保持不变。热力学第二定律:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响,或不可能从单一热源使之完全转化为有用的功而不产生其它影响,或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。热力学第三定律:热力学系统的熵在温度趋近于绝对零度时趋于定值,而熵增定律是宇宙中最可怕的定律,简单来说就是在一个封闭的系统中,任何事物,必然会从有序走向无序,直到死亡,任何事物都无法逃离这个命运,熵增定律揭示了宇宙演化的规律,这个规律包括我们所有生命和非生命的演化规律,正是基于这一结论,韦林德才慢慢确立了涌现引力论的研究思路。
他认为引力并不是宇宙中的一种基本力,而是有某种深层机制所引起的一种虚假力,这一机制可能和宇宙微观结构的涌现过程有着一定的联系,除此之外,韦林德还将自己的涌现引力论和爱因斯坦的引力理论进行了比较,他认为在一定条件下,这两种理论所描述的引力现象并不相同,而且在解释宇宙加速膨胀和暗能量等现象的时候,涌现引力论也有着更好的表现,韦林德这个理论提出之后,很多科学家都格外关注,他们纷纷对韦林德的研究进行了深入的探讨,并从不同角度对其理论观点进行了反驳,这也使得涌现引力论的讨论热度越来越高,成为了当前物理学界的一个热门话题,其实涌现引力论认为宇宙中的引力并不是由引力所传递的,而是一种幻象。
涌现引力论也对暗物质和暗能量的存在提出了全新的解释,按照传统观点,暗物质和暗能量的存在也提出了全新的解释,根据传统观点,暗物质和暗能量是构成宇宙大部分物质的重要组成部分,它们所产生的引力作用才是推动宇宙加速膨胀的关键,但是在涌现引力论当中,它却认为存在暗能量的空间会产生一种向内的自我推力,这一推力会使得物质之间的引力作用减弱,甚至发生相互排斥的现象,而这一观点和暗物质的解释有着明显的不同,也为我们提供了一种全新的思考方式,暗物质和暗能量在很早的时候就被科学家提出来了,很多科学家认为,在我们的宇宙中,应该存在一种非常神秘的物质,这种物质不会和其它任何物质发生化学反应,所以我们看不见也摸不着它们。
而这种物质就是暗物质,科学家认为,宇宙中能够看见的物质占到了宇宙总质量的百分之5,而看不到的物质占到了宇宙总质量的百分之95,从占比上我们就能够看出,暗物质才是宇宙中最主要的物质,以人类目前的科技来看,人类还无法观测到这种物质,科学家对暗物质的猜测有很多种,一些科学家认为暗物质并不是某种物体,它可能是空间的独特性,空荡的空间可能并不是虚无的,而是有自己的能量,当宇宙膨胀时,暗能量就会填满这些空间,暗能量是一种非常强大的能量,它不仅仅能够推动宇宙不断的膨胀,还能够控制天体的运动,在20世纪初的时候,美国物理学家爱德温.哈勃发现了遥远的星系正在远离我们,这个现象表明我们的宇宙正在膨胀当中。