太阳每年狂奔70亿千米,银河系的星星位置为什么不变?耐心等待
夜空的星星是人类最早的导航仪,在指南针没有发明出来之前,人们都是靠观察星星来判断方向。也正是因为夜空中很多星星的位置不变, 让古代的人有了一种错觉, 认为这些星星都是围绕地球旋转 ,于是有了 地心说 。
即便是后来的 日心说 推翻了旧说法 ,人们也只是把地球这个中心换成了太阳而已。随着后面 科技 的发展,我们逐渐意识到,太阳也好,地球也好,都只是 宇宙中的普通星球 。并且太阳和地球的位置也不是永远不变的,它们 时刻都在运动 。
夜空中的星星其实就是宇宙中的其他 恒星 ,既然太阳在运动那么它们也在运动。问题来了, 为什么银河系的这些星星的位置并没有因此改变? 星座 的形状几千年来都是这个样子吗?
在过去, 人们认为太阳不过是围绕地球旋转的一颗星球 ,那个时候的科学家认为宇宙就只有三种天体,太阳、月亮和星星。后来又在其中分辨出了其他行星,比如水星、金星等,但人们依然相信,它们是围绕地球这个中心天体旋转的。
这其实是人们当时的认知有限,而且 这一学说也非常符合人类一贯的 唯我独尊 的特性 。人类在登上食物链顶端后就不再正眼看过自然,于是教会为了方便管理,就用 地心说 这个理论作为主流思想。
当时最贫穷苦难的人群也能以作为人类和宇宙中心这件事感到自豪,教会可以掩盖很多矛盾。这也是 哥白尼 的 日心说 会这么遭到强烈的反对的原因,因为痛恨它的不但有教会,还有很多沉浸在这其中自以为是的普通人。
在一众科学家付出生命的代价后, 日心说最终取代了地心说 。但日心说也不是完美无缺的, 哥白尼建立了一个完整的太阳系概念,却没有建立正确的宇宙概念 ,太阳并不是宇宙的中心。不过这次人类没有再犯刚愎自用,固步自封的错误,随着 科技 的发展,人类逐渐意识到,宇宙中有比太阳系还要大的范围, 在天文望远镜的帮助下,我们发现了 银河系 。
太阳系和其他恒星系一起分布在银河系中,此刻的太阳化身为一颗“行星”,围绕银河系的中心旋转。并且天文学家们发现, 太阳的位置在所处的银河系也不是中心地带,它 位于银河系的一根旋臂 上 ,旋臂的长度有大约2万光年。而我们所谓的星星,就是同一银河系里的其他恒星。
既然太阳围绕银河系中心旋转,那它也会有 公转 的 周期 与 速度 。的确,经过天文学家计算,太阳的公转周期大约为 2.7亿年 ,公转速度 每秒220公里 。
这个速度超越了太阳系内已知的一切物体,也就是说 太阳在一年的时间内就能 狂奔大约70亿千米的距离 ,其他恒星的移动距离也不遑多让。
银河系是比太阳系还要高级的体系,宇宙中的银河系数不尽,我们常说的银河系就是指我们太阳系所在的这个, 其他的银河系被称为 河外系 。它有 五条旋臂 ,太阳系在其中的 猎户臂 上 。
行星围绕恒星旋转是因为受到了恒星的引力,那么恒星围绕银河系依靠的是什么?那当然还是引力,可关于银河中心有什么,普遍的说法说 银河系的中心有一个 银心黑洞 。因为银河系的生长方向是从内到外, 年龄也是越靠近中心越古老 。
比如我们的太阳系就只有大约46亿年的 历史 ,银河系的年龄在100亿岁左右,因此不论是到中心的距离还是在旋臂的位置上,太阳都显得十分稚嫩。但是 在银河系的中心,完全是另一幅光景 。
银河的中心地带分布着很多 白矮星 ,它们是恒星的墓碑,诉说着这里曾经存在着恒星。因为 恒星的寿命是有限的,在将自己的 能量耗尽 以后,就会 坍塌 ,最后留下一个内核 ,质量在8个太阳以下的恒星最后就会转变为白矮星。但是那些质量巨大,远超过太阳8倍的恒星,衰亡后就不是白矮星,而是另外两种质量、密度都超级巨大的天体。大质量恒星死亡后,会留下 中子星 或者 黑洞 。
两者的引力都很巨大,光从中子星周围逃逸时会出现曲率,也就是原本直线传播的路径,会变成曲线传播。 黑洞则是直接将光一起吸入进去,谁也别想逃!
因此天文学家预计,我们所在的银河系中心有至少一个 银心黑洞 。在它巨大的引力下,太阳和一众恒星围绕着它进行旋转。既然大家都在狂奔,为何从地球上看过去,这些恒星的位置几乎没有改变呢?比如北极星始终就在地球的北极上方。
原因有两个,一个是 相对静止 ,另一个则是 距离太远 想要彻底观察到移动,需要耐心等待很长的时间。
宇宙中不存在静止,所有的物质都在运动,所以我们头上的星星其实位置也是在变化的,我们看不出来,是因为 我们同处于一个体系之中 。
一个人站在地球的赤道上,一天的时间移动了4万公里,可是人自己却丝毫察觉不到。这是因为我们属于地球上的一部分,与地球上的一切物体都在一个运动体系中,处于 相对静止 的状态,因此 察觉不出来地球在自转 。
将人造卫星发射升空,进入太空后不围绕地球运转而是悬停在地球上方,这样就会看见地球的自转。因为此时人造卫星已经脱离了地球,它不再属于地球的一部分, 从第三方的角度看,地球是运动的 。
同样的道理, 我们的太阳系和其他恒星系都是银河系的一部分 ,将银河系想象成一列火车,太阳是一列车厢,我们是车厢的乘客,其他恒星系是同一列火车的其他车厢,虽然我们从一个车厢走另一个车厢需要费很多力气,但是不能否认, 每个车厢之间是相对静止的 。
所以我们是在和其他恒星一起运动, 大家都在一个体系内运动,互相之间的位置相对没有变化 。
但是这个解释有一个问题,就算在围绕银河旋转的事情上可以看做相对静止,可别忘了宇宙实在膨胀的,就像一个气球上的两个蚂蚁,它们可以看见彼此在气球膨胀后距离越来越远, 为何人类却丝毫没觉得这些星星变小了呢? 这恐怕还有距离的原因 。
银河系里,恒星与恒星之间的距离都是按光年来计算的,比如 距离太阳最近的另一恒星是 比邻星 ,它们之间的距离是大约 4.3光年 ,而 一些距离更远的恒星可能在上百、上千甚至上万光年 。
也就是说我们看见的一些星光其实是这颗恒星在几百几千或者几万年前发出来的光, 它的位置变了,但 位置变化后的光还没有达到地球上 ,我们看到的光是它以前位置发出来的。
我们认为的恒星位置,其实是很早期之前的位置,这不就 相当于2200光年外的外星人现在看到了秦始皇登基 ,但在地球上秦始皇早已经去世了。天文学家根据这样的规律,利用模型将10万年前的北斗七星的形状模拟出来,惊奇地发现, 10万年前的北极星并不是今天的勺子模样,它更像是一个箭头 。然后再按照这个速度进行 10万年 后的预测,北斗星又会 变成另一个形状 。
再比如, 猎户座的盾牌,形成时间不过才千年 。很有可能我们与古埃及人看到的猎户座不一样,几万年后这块盾牌会消失,也许会变成猎户手里的一只小狗。
其实这个星象,就和我们地球上的地貌一样, 人类看到的永远都是暂时的 。地球上看不见变迁是因为变化的速度很慢,时间很长;宇宙中看不见的变化并非是其速度慢,相反宇宙中物质运动的速度都是很快的, 我们看不见是因为距离太远了 。我们观察到的,永远比天体本身慢了一步, 一颗1万光年外的恒星同样移动了70亿公里的距离,我们也要1万年后才知 道,这个时候,观测的人都换了上千茬了。
因此,不是我们看不见这些恒星的位置变化,而是这个变化持续的时间太久了。想要看到位置变化,我们 需要耐心等待几百年、几千年、几万年甚至几十万年 。
那有人会反对说,我们不看那些几百上千光年以上的恒星,就专门 只看距离太阳系比较近的 。
我们假设比邻星的移动速度和太阳一样,也是一年70亿千米,这个距离在人类看来很大,但是 在宇宙中,就是一段很小的距离 。70亿千米换算成宇宙单位也就是大约0.0007光年,这在直径1.2万光年的银河系, 可以算作几乎没有动 。
那么 太阳与比邻星的距离变化在银河系中 根本就不算什么 ,作为有“时差”的人类,几乎察觉不到。如果比邻星要与太阳出现明显的位置变化,也需要人类等待很久的时间 ,以人类现在的寿命,是看不到的 。
如果算上古老的占星学, 人类观察宇宙的时间也就大约 5000年 ,这个时间对于宇宙来说根本不足以观察到明显的星象变化,所以古人描绘的星象图今天依然可以使用,古人用北斗七星指路,我们现在依然可以延续这一传统。
星象图就和我们的地图一样,对人类来说是“永恒不变”,但是对于宇宙中的天体来说,这就是它们的一个瞬间。
地球的陆地海洋分布经历了分分合合,以后也会继续下去,而银河系中的恒星位置,也在过去的几十亿年里,靠近、远离, 恒星更是一个接一个衰亡,又一个接一个诞生 。比起它们的周期, 人类的寿命太过于短暂 ,甚至都比不上它们的瞬间。
这么一看,人类当初的地心说非常滑稽,一个行星上的碳基生命体,认为自己是宇宙的中心,这在现在看来是愚昧无知的体现。
这也更说明了 伽利略、哥白尼等科学家对人类的贡献有多么巨大 ,没有他们将人类的思想从自大中解脱出来, 人类永远认识不到自己的渺小 。无知会带来傲慢,傲慢才是人类进步的最大阻碍。