人类在地球上发现的物理定律在宇宙中有没有普适性?
发布网友
发布时间：2022-05-15 18:15
共1个回答
热心网友
时间：2024-02-22 08:37
在古代，就有很多人在思考：万事万物运转的规律到底是普世的，还是说地球上一套，宇宙中一套？
地心说
最早，探讨这个问题的是古希腊的先贤们。有个叫做泰勒斯的人，他提出：万物的本源是水。开始探讨万物的构成和运动，拉开了古希腊哲学的帷幕。
当时古希腊一共有四个门派，分别是米利都学派、爱菲斯学派、毕达哥拉斯学派、爱利亚学派。泰勒斯就属于米利都学派。毕达哥拉斯创立了毕达哥拉斯学派，他提出：万物的本源是数。
所以，我们很容易发现，古希腊哲学的开始其实是在探讨万物的基本构成，或者说是万物的基本单位。古希腊发展到鼎盛时期，出现了许多相关的讨论，其中流传最广的有两套思想，一套是德谟克利特的原子论，另外一套是亚里士多德的四元素说。
德谟克利特认为万物是由原子和虚空构成的，他认为的原子和我们如今的所说的原子是两码事，他所说的原子是不可再分的。而亚里士多德则认为，万物是由四种元素构成的，分别是：水、火、土（地）、气。
同时，亚里士多德结合了前人的思想，把这套理论融入到了地心说模型当中。所谓的地心说模型，就是指地球是宇宙的中心，万物都绕着地球转。前文说到的毕达哥拉斯，他信仰：完美。他认为天体绕着地球都是匀速的圆周运动，这样才够完美。这个思想逐渐演变成了天界完美不变的信仰，亚里士多德也继承了这个观念。但在地球表面并非如此，因此，亚里士多德认为，地球表面和宇宙是遵守不同的规则。因此，构成地球表面的元素就应该和构成宇宙的元素是不同的。于是，他提出宇宙是由以太构成的。
天界和地球表面的规律是不同的，它们以月亮为分界，月亮以上（简称月上）是宇宙，遵守一套物理学规则，月亮以下（简称月下）是凡间，遵守另外一套规则。
以太是月上的构成元素，主要的运动规律是：匀速圆周运动。
水火土气是月下的构成元素，主要的运动规律是：力是维持物体运动的原因。
所以，你看其实古人是认为宇宙和地球遵守着两套物理学规律，其实这也很符合我们日常生活中的直觉。
天文学*
到了欧洲中世纪的后期，哥白尼首先提出了日心说模型，这个模型的宇宙中心是太阳，而非地心。他的这套理论其实误差和地心说模型是差不多的，所以在当时没有引起很大的轰动。
虽然哥白尼并没有掀起什么波澜，但他却影响了许多后来的学者，比如：伽利略、开普勒等人。
开普勒有个师傅叫做第谷，第谷长年观测，留下来了很多珍贵的数据。同时，第谷还发现，天界并非是完美不变的，比如：彗星就不是匀速圆周，天空中也会出现“新星”。
开勒普这利用第谷的数据，得到了行星运动的三大规律，比如：行星运动的轨迹其实是椭圆，而不是匀速圆周。
伽利略则是利用望远镜证明了并非所有的天体都绕着地球转，比如：木星就有卫星，它是绕着木星转的。除此之外，伽利略还提出了惯性定律，解决了地球运动，人跳起来后，不会落到后面的问题。
这三位学者的发现都证明地心说不靠谱了。自从他们三个人的努力之后，日心说开始在学术界引起广泛的重视，这也被称为哥白尼的天文学*。
科学界的第一次“统一”
其实上文提到的这些大神并非是最终一锤定音的人。就在伽利略去世不久，一位影响世界的早产儿降生，他就是牛顿。牛顿提出了著名的力学三大定律和万有引力定律，这个理论把地球上的物理学规律和天界的天体运动规律给统一了起来。让我们知道，天体运动和苹果落地其实是一码事，都是引力在作祟。
牛顿的这一个大发现堪称是科学家的第一次“统一”，并且开创了现代科学。但是他其实只解决了天界与地球表面的动力学问题。我们知道，物理现象其实包含了声，光，电，力，热等，除此之外，还有物质的构成。这些是不是地球也和宇宙一样呢？
宇宙学原理
客观地说，如果我们一定要验证这个问题，至少需要我们把整个宇宙都看个遍。但实际上，人类根本做不到这点。因此，科学家在研究天文学问题时，只能基于已有的观测和理论进行合理的假设。在天文学家有个极其著名的假设：宇宙学原理。
宇宙学原理的意思是说，在整个宇宙的尺度来看，空间的任何一点，以及任一点的方向上，物理规律是无法分辨的清楚的，无论是压强，密度，曲率还是红移都应该是相同的。不过，在同一点上，在不同的时刻，各种物理量可以不同，所以这样就可以确保宇宙的演化。
说白了就是宇宙从大尺度上看，其实是一样的，在小尺度上看，可以有不同。这就像一片森林。
如果你从上方看，好像处处都一样，但当你聚焦在一颗树上时，就可以看到树在随着时间的变化而变化
也就是说，在科学家眼里，宇宙中各处的物理学规律应该是相同的。事实上，如今来看，地球上的一切，宇宙中也都有，毕竟地球本身就是宇宙的一部分。
