奇妙的宇宙（3星系和宇宙演化）/走进科学大门丛书

作者简介

胡中为： 1938年9月8日生于辽宁沈阳，1960年毕业于南京大学天文系，后留校任教，中国科学院紫金山天文台客座研究员。国际天文学联合会会员，美国行星学会会员。曾任中国空间科学学会理事、《天体物理学报》编委、《中国大百科全书·天文卷》编委。出版有《天文学教程》《普通天文学》《太阳系演化学》《行星科学》《美妙天象——日全食》《婵娟之谜——月球的起源与演化》《星空的流浪者——彗星》等著作。是国家自然科学奖“哈雷彗星观测研究”、江苏省科技进步奖“太阳系演化研究”的主要贡献者之一。

内容简介

牛顿宇宙模型与奥伯斯佯谬 纵观历史，人类从实际活动中逐渐形成了空间、 时间和物质的哲理概念。在地面的人和在行驶的汽车 里的人观察事物的“角度”——参考系不同，地面的 人参考静止的房屋而判断物体是否在运动，行驶的汽 车里的人参考车窗而判断物体是否在运动。运动总是 相对于某个参考系而言的。因为行驶的汽车也是相对 于地面运动的，坐在汽车里的人说自己（相对于汽车 ）是静止或是走动的，那么，地面的人怎么说明他的 运动情况呢？这就有在相对于不同参考系运动表述的 变换问题。我们在地球上观察到太阳每年在星空中绕 地球转一圈，实质却是地球每年绕太阳公转一圈。 牛顿的绝对时空观 在哲理上，所谓宇宙观，即时空观，就是对时间 和空间及物质关系的认识。不管每个人是否自觉地意 识到了，事实就是这样——自己对人生和事物的认知 实际上总是受宇宙观的支配。 牛顿倡导绝对时空观。他认为，绝对时间自身跟 任何外在事物无关地均匀流逝着，绝对空间跟外在事 物无关且永远相同和不变的。他把时间、空间和物质 相互割裂而认为它们各自独立无关，绝对空间是三维 的“框架”，绝对时间是无论何处测量两个事件之间 的时间间隔，它们都是一样的、同时的。以前，一般 人的直觉体验很容易接受这样的绝对时空观，只是到 现代才逐渐接受相对论的时空观，大谈事物的相对论 。要了解其深奥的科学知识背景，也的确有一定难度 。 相对做匀速直线运动的参考系称为惯性系，不同 惯性系之间用伽利略变换，它集中反映了经典力学的 绝对时空观。（1）时间间隔与惯性系的选择无关， 若有两个事件先后发生，在两个不同的惯性系中的观 测者测得的时间间隔相同。（2）空间间隔也与惯性 系的选择无关，空间任意两点之间的距离与惯性系的 选择无关。在经典力学中，物体的坐标和速度是相对 的，同一地点也是相对的，但时间、长度和质量这三 个物理量是绝对的，同时性也是绝对的。这就是经典 力学的绝对时空观。 牛顿的无限宇宙模型 牛顿把他的引力理论应用于整个宇宙而提出无限 宇宙模型。如果认为宇宙是有限的，就是认为宇宙有 边界和中心，那么，由于各部分之间的相互吸引，物 质必然落向中心而形成一个巨大的球，这与观测事实 不符。而在一个无限的宇宙中，无边界、无中心，物 质受到来自各方向的引力作用相抵消而停留在原地， 但物质可以局部地各自聚集成团，彼此相隔很大的距 离，散布在无限的空间内。牛顿的宇宙模型是无限的 ，总体是稳定的，只是局部区域的不稳定性才导致天 体的形成。 奥伯斯佯谬 1826年，德国天文学家奥伯斯指出，如果宇宙是