【原】宇宙中有什么物體是絕對(duì)靜止的嗎？

曾經(jīng)我們都覺(jué)得有絕對(duì)靜止的物體存在，畢竟事實(shí)擺在眼前，幾十年前上學(xué)的小學(xué)它一直在那里，你想回去就能回去懷念一下，你上下班的公司位置從來(lái)都沒(méi)有改變，而你家在你心中的位置似乎從未曾動(dòng)搖，但相對(duì)運(yùn)動(dòng)告訴我們沒(méi)有什么物體是靜止不動(dòng)的，而廣義相對(duì)論則告訴我們連宇宙都在不斷長(zhǎng)大！

絕對(duì)參考系的變遷

• 地心說(shuō)的歷史

要說(shuō)起絕對(duì)參考系的歷史，必須要提上地心說(shuō)，早在公元前4世紀(jì)古希臘數(shù)學(xué)家愛(ài)由得塞斯就提出了以地球?yàn)橹行模鱾€(gè)天體環(huán)繞的多層同心結(jié)構(gòu)宇宙體系了，恒星在最外層，以北天極為中心形成一周日周運(yùn)動(dòng)，而太陽(yáng)的那一周卻和恒星同心球相反方向做年周運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樘?yáng)和恒星那個(gè)同心球并不相同，因此太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)不和恒星一樣，可以解釋四季的來(lái)歷。各個(gè)恒星則屬于不同的同心球，但它們都以地球?yàn)橹行摹?/p>

由得塞斯的同心球理論被亞里士多德采納，編入了他的宇宙觀！

公元前3世紀(jì)時(shí)的阿波羅尼奧斯和前2世紀(jì)左右的喜帕恰斯（伊巴谷），發(fā)現(xiàn)行星存在逆行現(xiàn)象，因此他們認(rèn)為這些行星在一個(gè)小環(huán)上運(yùn)動(dòng)，叫做本輪！而本輪又在以圓周運(yùn)動(dòng)繞地球轉(zhuǎn)，叫做均輪！理論上完美的地心說(shuō)只需要一個(gè)本輪和均輪即可解釋?zhuān)珜?shí)際情況及其復(fù)雜，因此本輪和均輪疊加到地心說(shuō)體系中變得極為繁瑣。甚至天文學(xué)家都搞不清楚到底有多少個(gè)本輪和均輪。

托勒密天文學(xué)指導(dǎo)下，以地球?yàn)橹行牡奶?yáng)和行星的運(yùn)動(dòng)圖

托勒密總結(jié)古希臘天文的偉大成就，將其寫(xiě)成了十三卷的《天文學(xué)大成》，采納地心說(shuō)中本輪和均輪的說(shuō)法，結(jié)合天體運(yùn)動(dòng)制定相當(dāng)精確的星表，后人將其命名為托勒密地心說(shuō)。

地心說(shuō)認(rèn)為地球是宇宙中亙古不動(dòng)的，所有的天體都圍繞地球公轉(zhuǎn)。

• 日心說(shuō)的歷史

其實(shí)最早在公元前三世紀(jì)就有古希臘天文學(xué)家赫拉克里特和阿里斯塔克提出過(guò)日心說(shuō)的雛形，認(rèn)為地球是圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的，但這種大逆不道的言論很難讓人接受，因此在大量觀測(cè)相結(jié)且有嚴(yán)密體系的地心說(shuō)面前，非常蒼白和無(wú)力。

阿里斯塔克計(jì)算太陽(yáng)直徑

但阿里斯塔克還有一項(xiàng)天文成就，即測(cè)量了太陽(yáng)月亮和地球的距離，在公元前300多年時(shí)候，他已經(jīng)測(cè)量出太陽(yáng)遠(yuǎn)比地球要大！

在哥白尼提出日心說(shuō)之前，2300多年前就已經(jīng)有了日心說(shuō)，但哥白尼通過(guò)自己的實(shí)際觀測(cè)，頂著巨大的壓力提出了他的日心說(shuō)，并且將此寫(xiě)成《天體運(yùn)行論》，不過(guò)哥白尼迫于教會(huì)的壓力并沒(méi)有發(fā)表，而是到了晚年才在朋友的支持下將其印刷發(fā)表，因此哥白尼在黑暗的教會(huì)統(tǒng)治時(shí)代得以全身而退簡(jiǎn)直就是個(gè)奇跡。

但他的“日心說(shuō)”追隨者部布魯諾顯然沒(méi)有那么好運(yùn)，當(dāng)然這和布魯諾的性格比較高調(diào)有關(guān)，但他對(duì)日心說(shuō)的熱情以及最終為其付出生命實(shí)在讓人敬佩，但大家可能不知道的是，第一個(gè)提出宇宙無(wú)限論的人可能是布魯諾！

日心說(shuō)理論認(rèn)為太陽(yáng)是所有天體運(yùn)行的中心，它是宇宙的中心！在宇宙中太陽(yáng)是靜止不動(dòng)的！

打破宇宙中心論的太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)

哥白尼的日心說(shuō)并不能解釋行星的所有運(yùn)動(dòng)，但這一點(diǎn)很快就被開(kāi)普勒所解決，他的老師第谷留下了大量精確的行星觀測(cè)記錄，盡管第谷并不支持日心說(shuō)，但他非常尊重觀測(cè)，因此這些遺留的資料成了開(kāi)普勒突破行星運(yùn)動(dòng)理論的關(guān)鍵支撐。

第谷·布拉赫

根據(jù)第谷對(duì)火星近日點(diǎn)和遠(yuǎn)日點(diǎn)的精確觀測(cè)資料，開(kāi)普勒在1605年總結(jié)出了行星運(yùn)動(dòng)的橢圓軌道定律，并且開(kāi)普勒將觀測(cè)與發(fā)現(xiàn)總結(jié)《新天文學(xué)》于1609年發(fā)表！還有兩條定律分別發(fā)表于《世界的和諧》、《哥白尼天文學(xué)概要》!

開(kāi)普勒行星三大定律意義非常重大，從哥白尼的正圓日心說(shuō)修正成了橢圓軌道說(shuō)，這對(duì)牛頓的影響是極大的，得以讓牛頓從地球的自由落體運(yùn)動(dòng)中延伸到了天體之間的運(yùn)動(dòng)，牛頓在1687年發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》闡述了萬(wàn)有引力，天體之間的引力與它們的質(zhì)量成正比，和距離的平方成反比！

牛頓統(tǒng)一了天上和地下的力，但去留下一個(gè)萬(wàn)有引力常數(shù)G的大坑，這個(gè)坑后來(lái)在100多年后被卡文迪許用扭稱(chēng)準(zhǔn)確測(cè)量出了萬(wàn)有引力常數(shù)后解決！

與卡文迪許同時(shí)代的赫歇爾在1781年三月發(fā)現(xiàn)了天王星后，曾試圖觀測(cè)銀河中的每一顆恒星繼而建立銀河系的模型，當(dāng)然大家都知道赫歇爾沒(méi)有成功，但他卻發(fā)現(xiàn)了一個(gè)副產(chǎn)品，1783年赫歇爾分析了天狼、南河三、軒轅十四、北河二、北河三、大角和河鼓二這7顆恒星的自行速度和方向，認(rèn)為這是太陽(yáng)的空間運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)！

赫歇爾指出太陽(yáng)正朝著武仙座方向運(yùn)動(dòng)，1837年阿格蘭德?tīng)柛鶕?jù)390個(gè)恒星的自行資料，證實(shí)了赫歇耳的結(jié)論是正確的，太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)被發(fā)現(xiàn)了！根據(jù)觀測(cè)太陽(yáng)向鄰近恒星的運(yùn)動(dòng)速度大約是19.7千米/秒，但這并不是太陽(yáng)相對(duì)于銀心的運(yùn)動(dòng)速度，就像火星公轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度是24.1千米/秒，地球運(yùn)動(dòng)速度是30千米/秒，兩者差距6千米/秒，這個(gè)6千米/秒就和太陽(yáng)的與鄰近恒星之間的速度差而已！

銀河系的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在十九世紀(jì)還發(fā)現(xiàn)不了，要等到二十世紀(jì)初！1914年美國(guó)天文學(xué)家沙普利用威爾遜山天文臺(tái)1.5米口徑的反射鏡觀測(cè)大量球狀星團(tuán)的運(yùn)動(dòng)后認(rèn)為，銀心在人馬座方向附近！4年后的1918年他認(rèn)為太陽(yáng)系距離銀河系約3萬(wàn)光年。

1926年瑞典天文學(xué)家林德布拉德提出銀河系自轉(zhuǎn)中心在人馬座附近，認(rèn)為銀河系有很多子系統(tǒng)構(gòu)成，1928年奧爾特和瑞典天文學(xué)家林德布拉德建立了銀河系差動(dòng)自轉(zhuǎn)的動(dòng)力學(xué)理論（不同位置自轉(zhuǎn)速度不一樣）：由恒星的視向速度和自行來(lái)計(jì)算銀河系的差動(dòng)自轉(zhuǎn)，通過(guò)綜合射電以及光學(xué)觀測(cè)，可以計(jì)算出銀河系的自轉(zhuǎn)速度分布，太陽(yáng)系在銀河系中自轉(zhuǎn)速度為220千米/秒。

廣義相對(duì)論下的宇宙動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)

1916年愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論發(fā)表以后，1917年愛(ài)因斯坦就其應(yīng)用到了整個(gè)宇宙上，開(kāi)啟了相對(duì)論宇宙學(xué)，但愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)一個(gè)可怕的事實(shí)，因?yàn)樵诮^大多數(shù)情況下宇宙都是動(dòng)態(tài)的，為迎合當(dāng)時(shí)靜態(tài)宇宙的主流觀點(diǎn)，愛(ài)因斯坦給他的引力場(chǎng)方程加了一個(gè)宇宙常數(shù)來(lái)保證宇宙處在靜態(tài)模式。

但1922年蘇聯(lián)物理學(xué)家弗里德曼通過(guò)假設(shè)宇宙各向同性簡(jiǎn)化引力場(chǎng)方程后得到描述空間上均一且各向同性的弗里德曼方程，在這個(gè)方程中宇宙常數(shù)可以消除的，從而得到一個(gè)膨脹的宇宙模型！

1927年勒梅特得出同樣的結(jié)果，而且勒梅特進(jìn)一步提出了早期宇宙可能是一個(gè)坍縮到幾何尺寸極小的“原生原子”上，這就是宇宙大爆炸組早的模型。

勒梅特

1929年哈勃觀測(cè)遙遠(yuǎn)星系后退而發(fā)現(xiàn)了宇宙正在膨脹，速率大約是550千米/秒·百萬(wàn)秒差距（現(xiàn)代普朗克衛(wèi)星最新數(shù)據(jù)67.15千米/秒·百萬(wàn)秒差距）但哈勃拒絕給出過(guò)去和未來(lái)的結(jié)果，但這并不影響宇宙大爆炸說(shuō)的逐漸流行！

二戰(zhàn)以后勒梅特提出的大爆炸理論由喬治·伽莫夫補(bǔ)上了太初核合成理論，他的同事拉爾夫·阿爾菲和羅伯特·赫爾曼則理論上預(yù)言了宇宙微波背景輻射的存在（大爆炸的余暉）。

1964年威爾遜和彭齊亞斯發(fā)現(xiàn)了宇宙微波背景輻射，宇宙出于從誕生到現(xiàn)在到未來(lái)膨脹的一整套理論已經(jīng)完整串聯(lián)起來(lái)。

銀河系在宇宙中的運(yùn)動(dòng)

上文我們交代了宇宙大尺度上的膨脹，但銀河系在宇宙是運(yùn)動(dòng)的嗎？這一直在困擾科學(xué)家，一直到1977年才找到一個(gè)好辦法，因?yàn)楫?dāng)時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)宇宙微波背景輻射非常均勻，只有萬(wàn)分之幾的起伏，因此美國(guó)勞倫斯伯克萊國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的喬治·斯穆特等人找到了一個(gè)好方法，測(cè)量宇宙微波背景輻射有沒(méi)有偶極向異性。

他們將微波探測(cè)器裝到了U-2偵察機(jī)上，準(zhǔn)確的測(cè)到了宇宙微波背景輻射的偶極向異性，大小為3.5±0.6 mK，換算后太陽(yáng)系在宇宙的運(yùn)動(dòng)速度大約在390±60千米/秒，但這個(gè)方向與太陽(yáng)系在銀河系中運(yùn)動(dòng)方向相反，折合后速度大約在600千米/秒！

U2偵察機(jī)

1979年Chincarini和Rood發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)蛇-半人馬座方向可能存在超星系團(tuán)（銀心附近），后來(lái)沙雅和桑德奇分別發(fā)現(xiàn)本星系群都在朝著室女座超星系團(tuán)方向運(yùn)動(dòng)，并且本星系團(tuán)和室女座超星系團(tuán)還朝著長(zhǎng)蛇-半人馬座方向運(yùn)動(dòng)。

巨引源所在

1988年一個(gè)天文研究小組通過(guò)對(duì)鄰近400個(gè)橢圓星系的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，銀河系與跟星系群以及超星系團(tuán)和附近的數(shù)百萬(wàn)個(gè)星系都在以600-800千米/秒的速度朝著一個(gè)未知引力源方向移動(dòng)，小組成員艾倫·德萊斯勒將其取名為巨引源！這個(gè)引力中心距離銀河系大約距離1.5-2.5億光年。

但各位卻無(wú)需擔(dān)心銀河系有一天會(huì)掉入巨引源，因?yàn)楦鶕?jù)哈勃常數(shù)計(jì)算，2.5億光年外的巨引源大約正以4400千米/秒的速度遠(yuǎn)離，銀河系永遠(yuǎn)都追不上！

宇宙中沒(méi)有絕對(duì)靜止的物體，曾經(jīng)我們以為地球不動(dòng)，但地球一直在動(dòng)，后來(lái)以為太陽(yáng)不動(dòng)，結(jié)果太陽(yáng)繞著銀河系高速運(yùn)動(dòng)，而且銀心也以更高的速度運(yùn)動(dòng)，而且整個(gè)宇宙也在不斷膨脹中！無(wú)限微觀的微觀粒子也在不斷運(yùn)動(dòng)中，所表現(xiàn)出來(lái)的就是溫度，那么我們將物質(zhì)冷卻到絕對(duì)零度就不動(dòng)了嗎？其實(shí)也不能，因?yàn)槲覀儾荒芡ㄟ^(guò)有限的循環(huán)降低到絕對(duì)零度，然后因?yàn)楹Ｉげ淮_定性原理，動(dòng)量P和位置Q是無(wú)法同時(shí)獲知的，但卻不必驚慌，從宏觀到微觀，所有的物體都在不斷運(yùn)動(dòng)中，甚至在微觀都還處在不確定性的陰影之下，各位就從了吧！