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《追捕祝融星》读后感10篇

时间: 2019-11-09 | 来源: 松鼠文章网 | 编辑: admin | 阅读:

  《追捕祝融星》是一本由[美] 托马斯·利文森著作,后浪丨民主与建设出版社出版的平装图书,本书定价:52.00元,页数:232,特精心从网络上整理的一些读者的读后感,希望对大家能有帮助。

  《追捕祝融星》读后感(一):科学史上的“幽灵之星”

  太阳系有八大行星:水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。绝大多数人都知道这个科学常识,但你知道吗,科学家们曾经花费无数心力,在很长的一段时间里,努力寻找一颗假想的太阳系行星,它被命名为“祝融星”。

  《追捕祝融星》重新揭开祝融星的身世,它曾经让全世界的天文爱好者痴迷,很多宇宙学家宣称找到了它,结果发现都是空欢喜,它就像薛定谔的猫,在那里,或不在那里;被看到,或没被看到,最后,它存在的可能性,被爱因斯坦终结,被历史尘封。

  1915年11月18日,爱因斯坦在普鲁士科学院公布了他的引力理论。他花了十多年的时间才为引力的问题找到了满意的答案,并推导出了一组方程,可以描述质量和能量如何弯曲空间以及如何在弯曲的空间中运动。

  爱因斯坦理论精确地预言了水星的轨道运动。怎样解释水星轨道近日点每世纪43角秒的神秘进动呢?根据牛顿理论,海王星的发现者、法国19世纪天文学家勒威耶认为水星附近存在一个未被发现的行星“祝融星”。可是,许多年过去了,祝融星到底在哪儿呢?

  人们为什么坚信“祝融星”是存在的呢?这就要从万有引力定律讲起。牛顿建立了一个“牢不可破的世界秩序”。当牛顿发现万有引力定律并提出运动三定律之后,在后来的大约两百五十年时间里,牛顿理论始终是物理学家和天文学家认识世界的主要依据。

  18世纪的天文学首先在牛顿力学的基础上,用分析的方法研究太阳系的力学运动规律。在这方面,法国的数理科学家贡献很大,拉普拉斯作为牛顿革命的直接继承者,以《天体力学》为代表的著作让后人得以构建更加精确的行星运动模型。在19世纪,布瓦尔解决了天王星的轨道问题,大胆设想,“有另一颗行星在扰动着天王星”,然后勒威耶发现了海王星。

  这些重要发现都是在牛顿理论的指导下完成的,牛顿理论似乎完美地解释了科学家们眼中的所有天体运动。他们可以试着理解星星的分布,理解事物如何从简单的开始变成后来的样子,理解牛顿的运动定律所预言的宇宙的变化。然而,唯一不和谐的,就是水星。牛顿的后继者在“祝融星”上陷入了僵局。19世纪长时间、广范围的天文学观测始终无法捕捉这颗神秘的“幽灵之星”,这是否意味着,牛顿也是会出错的,牛顿理论并非那么无坚不摧?

  直到爱因斯坦,人们才找到了“重构宇宙”的新方法。牛顿所理解的宇宙是一个固定的巨大舞台,行星、彗星等天体的运动都有序地发生在这个舞台之上。无论天体怎样运动,空间都固定不变,而且不可改变。在爱因斯坦的理论中,空间的可塑性要强得多。爱因斯坦描摹出一个引力理论的轮廓,在其中,宇宙中所有的物质、所有的粒子、所有的能量都对它的结构有影响:时空被物质和能量压弯了,引力场实际上是一个弯曲的时空。

  爱因斯坦相对论的论据之一,就是关于水星的计算。太阳因其巨大的质量而使时空发生了凹陷,水星在恒星的引力场的紧密包围中,进行那条扭曲的、四维的曲线运动,并不需要一大块儿物质才能解释水星的轨道。于是,假设里的“祝融星”,就在那一天,在爱因斯坦的演讲里,消失了,再也没有存在的必要了,它注定要被忘记,被抛弃。

  美国科普作家托马斯·利文森讲述的祝融星的故事,仍有着恒久的意义。牛顿是伟大的,爱因斯坦也是伟大的,后者的伟大并不否认前者的成就。他们也都有各自的局限,在爱因斯坦之后,20世纪宇宙学的迅猛发展,让爱因斯坦也成为了“过去”的代名词。这就是科学的残酷,它必须前进,不断前进,以后浪推翻前浪。祝融星凝聚着许多“失败者”的心血,人们看见的,总是那些聚光灯下的成功,但是,科学发现从来都是集体的沉淀,是站在“巨人肩膀”上的成果。每一条弯路,每一种曲折,都在排除谬误,指向正确的途径。所有前辈都不可盲目崇拜,所有理论都需要事实验证,如此,科学才成为科学。

  《追捕祝融星》读后感(二):首发!揭秘爱因斯坦如何摧毁一颗行星

  作为一个从未接触过非线性数学、非欧几何、量子力学等知识的纯文科生,我也不明为何自己要去看诸如量子学、天文学相关书籍。它们貌似离我很远,而且故意让我看不懂。

  许是因为后人对博尔赫斯文学的评价:“小文章而成大气候,在于其智慧的光芒、设想的丰富和文笔的简洁——像数学一样简洁的文笔。”

  我十分好奇。不只针对“文笔”,更是针对“像数学一样简洁的文笔”中的“数学”。那些阿拉伯数字究竟如何体现出文章肌理的简洁优美?我去读博尔赫斯,似懂非懂;回想学过的数学、物理公理,似明犹非。

  几年前,无意中看了《万万没有想到——用理工科思维理解世界》一书,里面提及的理工科直线思维,颠覆了被言情小说喂大的我。我开始转变固有看法:“理科直男”在某些方面也许是褒义词。当然,理科直男思维不等于正确的理性思维,但确实有助于解决问题本身,而非浪费力气于情绪宣泄。

  今年看过瘾了的科普书少不了《时间的形状——相对论史话》《上帝掷骰子吗——量子物理史话》。它们让我知道严谨的科学故事可以幽默俏皮地说、轻松地看,也让我顿悟:看不懂高等数学、物理原理,也可以看看相关的科学故事,感受大数学家、大物理家的思维方式及科学精神。

  所以,近期我主动约了这本科普书《追捕祝融星——爱因斯坦如何摧毁了一颗行星》(奇怪,难道书名带破折号是理工科普类好书的暗号?)。这本书破折号后的书名吸引了我,我想知道那个顶着满头蓬乱头发的犹太人如何摧毁了行星。

  该书于2019年10月出版,作者是美国的托马斯.利文森。

  书中主要描写在奉牛顿言论为金科玉律的时代,“那个时代第一流的天文学家”勒威耶发现,如果按照牛顿的思维体系去计算,水星的进动每世纪总有38角秒的误差。为了捍卫牛顿思想的正确性,勒威耶用“水星附存在一颗大行星或一群小行星影响了水星运行”来解释水星异象。

  “除非水星近日点进动得到解释,否则存在的偏差将代表宇宙秩序被破坏,这是所有牛顿的继承者无法想象的。”

  1858年,生活在巴黎以西乡镇奥热尔奥博斯的乡村医生莱斯卡尔博,通过自制的天文观测仪器,“发现”了一颗新行星。这是一位敬业的医生,在观察行星期间,因为诊所临时来了患者,他只得先放下业余的望远镜,花了几分钟处理患者的问题,再回到天文观测仪器面前。

  九个月后,这位害羞的乡村医生把自己的观测结果寄给勒威耶,而勒威耶采取了他的观测结果并完成计算。随着勒威耶公开他的计算数据,宇宙中便多了一颗名为Vulcan的新行星。Vulcan为希腊神话中的火神,而中国的火神名祝融,故本书中文对应翻译为祝融星。

  这位乡村医生间断的观测结果准确吗?

  勒威耶利用一周计算出来的计算结果妥当吗?

  祝融星真的存在吗?

  通过什么手段可以再次观测到它?

  祝融星得以命名后,天文学家并没有闲着,还有诸多问题等着他们去解决。而所有问题的核心是,牛顿提出的宇宙法则确实牢不可破吗?

  无人敢质疑。

  “人们对现存的所有不确定性视而不见——而且理由正当。对新行星的信念等同于信任勒威耶的名誉,以及新发现背后坚如磐石的逻辑。”

  直至爱因斯坦横空出世。

  1905年被誉为“爱因斯坦奇迹年”。他用宇宙最强大脑,他在六个月内建立了20世纪物理学革命的基础,撼动了牛顿的物理理论大厦。他提出了狭义相对论,进而提出广义相对论,一步步打开人类对宇宙的新认知,包括摧毁祝融星。

  这个过程,既是科学的进步,又是人类的进步。

  这是一部“讨巧”的书,因为它是当前唯一一部讲述这颗人类想象中的行星(祝融星)的作品。

  这也是一部“不讨好”的书,因为祝融星事件已沉寂逾百年,当今关注者寥寥。

  为什么作者还要写这个主题?

  大概因为科学精神,而祝融星的故事是一个很好的例子。

  它可以证明人类具有发现和自我欺骗的双重能力:当发生当前技术无法解释的异象,人类善于发现新的途径以自证,但有时也会因为某位巨匠的珠玉在前而踏入错误的分岔小径。

  摒弃经验,拥抱新知。

  这本书着力呈现人类在科学道路上永不畏惧、永不停息的精神。

  而对于当时人们前赴后继地追捕祝融星,作者并没有站在历史高度进行批判,而是在书中举了个生动的例子表达立场:

  爱迪生听朋友克拉克说有一种沙漠野兔特别难猎取,被激发了好胜心。刚好这天,在路上散步的爱迪生发现远处有一只兔子,和朋友描述的特别像,于是他拿出枪砰砰砰直朝兔子射击。

  一枪、两枪、三枪……奇怪,兔子既没有被击中,又没有逃跑。爱迪生走近一看,才发现被朋友戏弄了,因为那是一只玩具毛绒兔。

  书中如此评论:

  “爱迪生,他被克拉克耍了,他的目标看起来像一只沙漠野兔,有兔子的耳朵和兔子的腿,一切都像兔子。它正好出现在人们所期望的地方,但是……托马斯.爱迪生,天才发明家,刚刚亲手谋杀了一只毛绒杰克兔。它看起来实在太像真的了。”

  祝融星在当时的理论环境中看起来太真了,所以才有一批批天文学家前赴后继参与研究。这也正秉行着科学界一贯坚持的研究原则:实验、观察、归纳。也正是这种看起来很“笨”的方法,推动着人类社会产生值得骄傲的技术进步和文明。

  任何时候,严谨的科学求知欲都不应该被嘲弄。

  百年前爱因斯坦说,“这个巨大的世界——它独立于我们人类存在,它在我们面前就像一个伟大而永恒的谜。”

  至今仍如是。

  而这类科普书籍带领我们更加靠近这个伟大而永恒的谜,尽管我们仍无或永无能力揭晓谜底。

  《追捕祝融星》读后感(三):从牛顿力学到爱因斯坦广义相对论,河马老师翻译的科学书,值得看

  作为一个理科生,其实我像大多数女生一样,对于数理化并不擅长,究其原因,不过是对数理化那么多的原理、概念、名词、公式……绕不明白。

  当妈以后,开始要面对孩子的作业辅导,我开始对着小学的奥数题脑仁疼。儿子最大的乐趣就是给我讲奥数题,看着我呆滞的样子,他有着满满的成就感。

  我不止一次的和儿子讨论:“为什么你什么概念都能够快速理解呢?我记得我当初学到这些概念的时候可懵了……”儿子很无语:“概念这些,就是概念化存在的东西,你去理解干嘛?记住,知道就好。我们现在的知识面还不足以做更深层次更复杂的研究。”

  好吧,我承认这种时候我是很有挫败感的。

  仔细分析,其实是我和儿子从小到大同时期的认知差异。相比于同时期的我,喜欢看书又到处旅游的儿子的知识面比我宽很多,所以他对于很多知识都有了解,接受度自然比小时候的我好很多。

  可是,我却不知道怎么去改善自己对数理化的认知。今年倒是看了两本书,对我的数理化认知是有着颠覆性的意义的。

  一本是《万物皆数》,讲的是数学历史,很有阅读快感的一本书,详细的从欧洲的建筑开始讲数学在历史上,在建筑中,甚至在生活中的无处不在。通过《万物皆数》的阅读,我开始对数学不再排斥,甚至有意识的在生活中留意起了很多数学现象。

《追捕祝融星》封面

  另外一本就是《追捕祝融星》——由民主与建设出版社出版,美国麻省理工学院研究生科学写作项目的教授和主任托马斯·利文森(Thomas Levenson)所著,《天文学通识 30 讲》讲师,人称“河马老师”的北京河马星空教育科技有限公司创始人高爽翻译。

  附上作者和译者的简介:

托马斯·利文森(Thomas Levenson),美国麻省理工学院研究生科学写作项目的教授和主任。他还为美国公共广播公司(PBS)、英国广播公司(BBC)和其他媒体大量撰稿,曾获得美国国家研究院传播奖、皮博迪奖(Peabody Award),以及美国科学促进会的西屋科学 记者奖。除本书外,还著有《牛顿与伪币制造者:科学巨匠鲜为人知的侦探生涯》《爱因斯坦在柏林》《为测量而测量:科学的音乐史》《冰期:气候、科学和地球上的生命》。译者高爽,德国海德堡大学天文学博士,北京河马星空教育科技有限公司创始人,曾任北京师范大学天文系讲师。他是优秀的天文工作者、科普作家,热衷于科学传播工作,具十年科普写作与讲座经验,译著有《天文之书》《科学需要讲故事》《宇宙》等。在 得到app 上开设了课程《天文学通识 30 讲》。人称“河马老师”。

  这是一本同样可读性很强的书,类似于小说的写法,以牛顿建立起整个物理学的基础,人们选择运用牛顿万有引力定律解释宇宙的奥秘开始,到勒维耶运用牛顿定律在“笔尖上”发现了海王星,到困扰天文学家的水星轨道问题,到勒维耶提出祝融星的存在可能,几十年间整个天文学界对祝融星的寻找和验证,无数次声称“捕捉”到祝融星的行为和记录,最后被爱因斯坦的广义相对论证明祝融星根本不存在!

  真实的天文学历史故事,串联着物理知识和科学家的生活和性情趣味描述,为我们讲述那段承上启下历史的同时,又科普了引力、时空弯曲和相对论的缘起。

科学是什么?一切思想、推论和假设都要接受科学的质疑、挑战和批驳。所有高中生都知道,科学过程是这样进行的:“建立一种假设”,然后“用实验或观测来验证”,最后“分析结果”并“得出结论”。如果结果无法支持最初的假设,则需要回到第一步重新做假设。如此往复操作,科学方法就像是知识的挤出机。设置正确的问题作为开始,把数据倒进管道里,从另一端挤出知识。最重要的是,如果产生的知识不可靠,你需要回到一开始,用新的设置再试一次。

  “无论理论多么优雅,只有它的预言符合实验结果,我们才能相信它是对自然的有效描述。”——费曼

  在读《追捕祝融星》这本书之前,我并不知道每一次的日食就是天文学界的一场验证和盛宴,每一次的日食科学家们都可以在短短的时间内验证许多对宇宙的假设——而我们今天大众所熟知的宇宙观,正是在这样的一次次探索中得出来的。

  在读《追捕祝融星》这本书之前,我也不知道星图,不知道夜空中的星星其实不是一整晚都在那个位置上的,原来星星还是会有出场和退场时间的,而这个时间,就是宇宙中关于这颗星能给我们的提示,而科学家们,就是破译这些提示的人!

  真是一本超级值得推荐阅读的科学类书籍啊!难怪可以入围 2019 年英国皇家学会科学图书奖终选名单!

  如果你是像我一般对数理化头疼却又好奇的人,不妨读一读。我还觉得这本书可以推荐给中学生读一读,在开始学习物理学之前,在开始系统学习天文之前,是一本很好的科普类兴趣书籍!数理化从来都是不分家的,从牛顿力学到爱因斯坦广义相对论的科学革命,推荐你阅读这本《追捕祝融星》来了解!

  《追捕祝融星》读后感(四):科学史诗的冰山一角

  本来这个书评是几天前,也就是上个月末写好的,但豆瓣一直在审核中,我就默认放不出来了吧。今天收拾了一下心情重新写一篇好了——这就是没有word备份的下场

  我自己在读书的时候有次和一个老师聊天,他在言谈中充满了对法国物理学家德布罗意(De Broglie)的不屑。“不就是一个花花公子嘛,读历史不想读了去读物理,最后差点没毕业,毕业论文就两页纸不到,把爱因斯坦光电方程的等号两边交换了一下位置,然后就得诺贝尔奖啦?”

  我其实蛮能理解这位老师这么说的用意,的确站在现在看,德布罗意可以说是赶上了好时候。他所在的年代正是牛顿的经典力学被解构和怀疑的年代,也是任何一点新发现都可能对新的量子力学理论有重大贡献的年代。20世纪初期的许多年轻且意气风发的科学家们的群像真可谓是茨威格所云的“人类的群星闪耀时”,这样的时代估计在我的有生之年是不会看到了。

  实际上,虽然我们很习惯于所谓“科学认知一日千里的进步”,而事实可能也的确如此,但纵观人类的历史,真正值得铭记的突跃般的进步,值得大书特书的那种,只有两次(古希腊的科学我暂时不算在内)。一次是牛顿在总结伽利略,开普勒等人的经验规律基础上提出的运动定律,让科学和理性挂钩;另外一次则是20世纪初伴随着相对论和量子力学的提出,整个经典力学被放在更宏大的框架下审视的同时,物理学界试图构建“更宏大”框架的努力。这两次堪称史诗一般的跃进,挑出任何一次来讲都足够写成煌煌巨著,就不要提把这两次突跃结合起来写。在这种情况下,如果想要讲“从牛顿到爱因斯坦”全部的故事,那就只好写一个有代表性的侧面——“寻找祝融星”这本书就是一个很不错的侧面,在短小的篇幅内把该讲的故事都讲完了。毕竟,天文学总是一个检验物理定律很好的领域啊。

  先说牛顿。牛顿的力学定律是什么,此处按下不表,但是他的定律足够简洁,以至于被列为中学课本的必修课;与此同时,牛顿的力学定律又足够深刻。上到天体星辰,下到苹果落地,都可以用牛顿简洁的几个公式来解释。在牛顿还活着的时候,他的这些力学定律就被用来准确地预测哈雷彗星的轨迹和太阳系已知行星的星表,也正因为如此,在牛顿的葬礼上才有了那句千古传颂的悼词——“起初,万物一片混沌,上帝说,让牛顿诞生,于是一切充满光明。”

  在牛顿身后,他的力学定律作为“人类理智接近神的意志”的产物,一次又一次地在天文学中得到应验,以至于法国科学家拉普拉斯提出了著名的决定论——世界现在的样子是在其诞生时就决定了的,而其未来的命运也早已注定,其原理就在于诸如牛顿提出的规律那样的事务。事实也看起来的确如此,牛顿的定律一次又一次地预测了彗星的回归,在赫歇尔发现天王星之后不久,人们试图推算它的轨道,发现计算值和观测值有明显的偏差,在这个时候法国天文学家勒维耶认为天王星的轨道外应该有一颗没有被发现的行星,并可以通过计算去推断它大概的位置(在没有计算器的年代,这样的计算量是非常惊人的),后来人们果然在那个位置找到了一个新的行星,那就是海王星。

  海王星的发现给勒维耶带来了巨大的声望。这个声望在当时的人们看来是牛顿给的——牛顿定律又一次证明了它的正确性。在这种情况下勒维耶成了法国天文台的台长,并着手建立太阳系所有已知行星的星表。在这个过程中,其他的行星轨道都是可以得到很好的解决,唯独水星,“在考虑到所有的影响因素之后”,水星的轨道进动理论值和预测值仍然有38角秒的差异,虽然非常微小,但足以让包括勒维耶在内的学者们严肃对待这件事情。按照勒维耶的猜测,从发现海王星的思维定势出发,在太阳和水星之间应该有一颗没有被发现的行星吧,这便是所谓“祝融星”的由来。

  如果大家全盘接受牛顿的概念,那么水星轨道进动的问题是一定要有一个“产生引力的实体”这样的解释。那个年代大家对牛顿的理论是深信不疑,于是在这样先入为主的思想引领下,许多的人声称“发现了祝融星”,虽然很多这样的发现到最后都是闹剧,但“祝融星大约只是没被发现罢了”,它一定是存在的,这是牛顿力学的自然推论,而牛顿怎么可能错呢?

  再说爱因斯坦。书里虽然没有明确指出,但却也有不少暗示,那就是"虽然有一些暂时未能解决的现象,但牛顿力学作为整个物理学的基础是不容怀疑的“。书里没有写,1900年国际物理大会上有一些非常著名的论断,那就是”整个物理学的天空晴空万里,只剩下几朵诸如黑体辐射之类令人不快的云彩了“,倘若这些问题最终得以解决,那么,人类就真的籍由科学获得了上帝的能力吧。

  然而也就在那几年,一些学者做出了一些看似不起眼的发现,比如迈克尔逊和莫雷很精确地测得了光速,而且发现光速是一个常量——这其实和牛顿力学中的”参考系“是矛盾的。当时大约注意到这件事情的人很少,而作为专利局小职员的爱因斯坦注意到了这些,从光速不变这样的实验事实出发,他开始思考大家都当做理所当然的时间和空间,提出了狭义相对论,再根据”重力和加速度等效“的原理,提出了广义相对论——爱因斯坦所有的推论其实用到的数学物理知识并不难,本学渣一步一步看下来都能看得懂。何况大家。

  然后爱因斯坦发现,如果自己的理论是对的,其实牛顿的宇宙观就起码需要经过重大修改。当然,这非常有勇气。除此之外,科学理论起码要经过”预测被实验证实“的步骤,才可以被接受为真。那么,根据爱因斯坦的广义相对论,太阳的引力会对光产生偏转,这可以通过观测日食验证的——当然,如果爱因斯坦是对的,那么解释水星轨道进动的偏差就不需要假设”祝融星“的存在了。换句话说,如果爱因斯坦是对的,那么祝融星是不存在的。

  1919年的日食观测证明了爱因斯坦的理论为真,所以,一连串附带的问题也都解决了,包括祝融星——我们不能说爱因斯坦”摧毁“了它,事实上,它从来就没有存在过,如此而已。现在我们知道,牛顿的经典力学理论是”事物宏观低速运动时的特例“罢了,爱因斯坦的发现,丝毫无损牛顿的伟大。

  所以,在爱因斯坦之前的一系列发现,在我看来与其说是牛顿的胜利,倒不如说是科学的胜利。而爱因斯坦之后的一系列发现,与其说是爱因斯坦的胜利,倒也不如说是科学的胜利吧。所谓的科学,其实有一条最基本的原则,那就是如果事实和理论抵触了,无论理论构造得多么精妙,都必须被抛弃。

  大约人类的天性里有一些对理性和形式逻辑的着迷,也或许是人类的天性里会有些对权威的崇拜在,所以当一个人提出的理念比较接近事实又比较精妙之时,人类就会把这个人给神话了,比如牛顿,再比如爱因斯坦,这样的神话其实是和科学的实事求是背道而驰的,往难听点说,这算是劣根性。

  以后的科学会如何发展,我也不了然。有时候我会觉得自己很幸运,至少有幸生在两次科学的史诗般飞跃之后,可以带着敬畏之心看科学史上的这些前辈们。这样的突跃以后可能还会有,大约在我们深信不疑且引以为傲的理论又一次面对现实挑战的时候,下一个类似的”祝融星“大约就会促成这样的突跃吧。

  所以面对科学,我的态度并不是什么”知识就是力量“,也不是什么”科学技术是第一生产力“,与之相反,我倒是常常想起牛顿的那句话——我只是在真理的海边玩耍的孩子,偶尔因为捡到五彩斑斓的贝壳而开心不已。但是,真理的大海我却从没看见过。

  《追捕祝融星》读后感(五):爱因斯坦竟击落了一颗行星

  

1915年11月18日 柏林

爱因斯坦步入普鲁士科学院,他非常平静地讲述着自己的观点。

  “对水星的计算表明,每过一个世纪,其近日点会进动43角秒,而天文学家们实际的观测值比用牛顿力学计算的理论值多出(45±5)角秒,且天文学家无法用牛顿理论解释这个结果。”

  反复检视这个结果之后,爱因斯坦淡然说道 “因此,这个新理论与观测结果完全一致”

1914年,爱因斯坦

  爱因斯坦的话宣告数十年来拯救牛顿学说的努力完全白费,更重要的是,一颗行星被击落了——哪怕这是一颗从未存在过的行星,但是人类为了找寻它,花了将近60年的时间。

我们,可以掌握世界的秩序

  1684年8月,埃德蒙·哈雷前往剑桥三一学院会见艾萨克·牛顿,抛出了那个困扰了他将近一年的问题:“假设行星指向太阳的引力与它到太阳的距离的平方成反比,那么行星的轨道曲线会是什么情况?”

  “椭圆,我计算过。”

  牛顿的回答就像两百多年后的爱因斯坦一样简洁明了,说着他就开始翻找自己的笔记,不过他没有找到。

  没关系,牛顿爵士可以再算一遍。

艾萨克·牛顿

  11月份,牛顿将9页推导寄给哈雷,标题是《论物体在轨道上的运动》,其实就是我们所熟知的“万有引力定律”。

  哈雷发现了这短短九页纸背后的奥秘——这是宇宙万物运动的法则,哈雷鼓励牛顿写一本书,讲述自己掌握的知识。三年之后的1687年,牛顿才把这本书写完。这本书中所有的方程、几何图示、证明细节都用于描述运动,上至苍穹,下至我们的家园,所有的一切都被几个简洁的定律描述。

  牛顿在书中写道“这一理论与跨越宇宙的不同寻常的轨道相符,与行星运动理论的规律一致,与天文观测完美吻合。这样的理论完全没有可能不成立。” 而这本书就是《自然哲学的数学原理》,一部划时代的巨著,哈雷作为这本书的编辑,为这本书撰写了序言“我们此刻获准加入众神的盛宴,我们已然运用天上的律法行事”,1727年,牛顿去世,蒲柏在悼词中写道“自然和自然的规律隐没在黑暗中,上帝说,让牛顿去吧!于是便有了光明。”

能算到的与不能算到的

  1846年9月23日 柏林 皇家天文台

  天文学家伽勒观察着天空,在午夜和1点钟之间的某个时刻,他们看到一个光斑。

  赤经21时53分25.84秒

  这是一颗没在星图上的行星。

  这就是海王星。

  伽勒自然不是随便一观察就找到了海王星,伽勒的观测受到法国天文学家勒威耶的委托。

  勒威耶通过万有引力定律直接推算出了海王星的存在——“看,就在那儿,你会看见的”。

勒威耶

  勒威耶就此一战成名,成为法国一流的天文学家。他的下一个目标就是解释水星的进动问题。

  天文学家早已发现,水星在轨道近日点会发生进动,在理想的二体系统中,行星轨道是稳定的,近日点是固定的,但是一旦增加一个行星,这种稳定性便就消失了,对这样的系统,在一页纸上画出天体每一年的轨迹,随着时间推移就能得到一种花一样的图案。

  而水星的近日点,每世纪的进动速率高达565角秒。

水星轨道

  勒威耶经过计算,发现已知行星导致的水星进动偏移为每世纪526.7角秒,算下来每年有0.38角秒的偏移得不到解释,他认为应该是有未知的质量在扰动水星,也就是说水星和太阳之间还有一颗行星。

  1859年3月26日,一位业余观测者声称发现了这颗行星,万有引力理论完美地解释了这颗行星的存在,它恰好存在于理论所预测的位置——这简直太完美了。

  勒威耶将这颗行星命名为祝融星。 只是这颗行星简直太完美了,完美到根本不存在,找也找不到。 从业余爱好者“发现”开始,人们就再也没有看到这颗行星。1878年,在一场借助日全食发起的“世纪大观测”之后,人们依然找不到祝融星的踪迹,几乎整个天文学界都认为祝融星应该是不存在的,却没有人从此开始怀疑牛顿引力理论。 直到1915年爱因斯坦提出广义相对论。

水星发生了什么?

  太阳因为其巨大的重量使得时空产生了凹陷。水星被太阳的引力场紧密包围,深陷太阳的引力凹坑中。水星就这样沿着扭曲的四维曲线运动,直到爱因斯坦用数学的抽象形式抓到这些,水星的轨道才脱离了牛顿的理论。

  脱离牛顿的又何止水星?在祝融星应声而落的同时,我们也脱离了牛顿,走向了爱因斯坦的怀抱,科学也在这一刻展示了自己的独特性——这是人类唯一一种可以自校正的认知,每一个结论都是暂时的,在科学的世界中,每一个结论都在一些小的方面,甚至偶尔在一些重要的方面是不完善的。

  勒威耶们缺少的,其实仅仅是一种想象整个世界运行法则的框架,一种从另一个角度解释祝融星不存在的思路。 爱因斯坦的伟大之处就在于,他放弃了原先的框架,建立了一个崭新的宇宙,我们,其实就生活在这个爱因斯坦为我们构建出来的宇宙之中。

  这个宇宙,终究有一天也会像牛顿为我们创造的宇宙一样崩塌,祝融星就像是这场转变的见证。

  祝融星也在提醒我们,当遇见那些解决不了的问题的时候,不妨放下那些观念,去思考一下我们所认为正确的,是否真的正确。

  《追捕祝融星》读后感(六):祝融星消失的第104年:只有关注科学,才知道打破固有观念有多难

  1915年11月的一天,爱因斯坦正在对水星的运行轨道进行最后的计算,当正确的答案出现的时候,爱因斯坦那一颗强健的科学家心脏发生了一次真正的心悸,那是发自于胸腔深处的战栗,是多年来独自在黑暗中前行,自信与担忧不停交替着,终于拨云见日的喜悦。

  一个星期之后,爱因斯坦在普鲁士科学院展示他的科学成果,他忍着内心的悸动,用近乎平静的语气向听说:

每过一个世纪,其近日点会进动43角秒,而天文学家们实际的观测值比用牛顿力学计算的理论值多(45±5)角秒,且天文学家无法用牛顿理论解释这个结果。因此这一新理论与观测结果完全一致。

  至此,宇宙中不再需要借助祝融星才能解释水星的轨道了。

  祝融星的消失意味着科学正式进入了广义相对论时代。

  人类的文明离不开科学发展的历史,但科学史作为一门学科,是一个极为宏大的题材,无法通过一篇文章来窥其全貌,但祝融星的故事无疑是一个切口,告诉我们在科学的发展历程中,打破固有观念到底是多么的艰难。

  《追捕祝融星》的作者是美国麻省理工学院研究生科学与写作项目教授和主任托拉斯·利文森,作为一名专业学者,托拉斯·利文森不仅学识丰富,文笔也颇佳,曾为美国公共广播公司,英国广播公司和其他媒体大量撰稿,并多次获奖。在《追捕祝融星》中,托拉斯·利文森用讲故事的口吻为我们讲述了一个独一无二的科学故事。

一、从牛顿的力学说起“牛顿是有史以来最伟大的天才,也是最幸运的一个。因为我们无法再为世界中找到别的体系了。”——摘自《追捕祝融星》

  自行星运动的正圆形轨道被打破之后,科学家们开始关注这样的一个问题:行星为什么总是绕太阳做封闭曲线运动,而不是做直线运动远离太阳呢?

  针对这个问题,艾德蒙▪哈雷对天体进行了分析,通过计算,他得出了这样一个 结论:力的大小与它们与太阳的距离的平方成反比。

  但这仅仅是一个数学表达,无法解释所有能观测到的行星的运动轨道。

  就在这个时候,罗伯特▪胡克宣称他得出了平方反比定律,但是,两个月过去了,胡克也没能提供书面的证明。

  带着疑惑,天文学家哈雷在拜访牛顿的时候向他提起了这个困扰科学界已久的问题:“假设行星只想太阳的引力与它到太阳的距离的平方承反比,那么行星的轨道曲线会是什么形状?”

  出乎哈雷意料之外的是,牛顿几乎是不假思索的脱口而出:“椭圆”。

  其实,这个结果早在几年前牛顿就仔细的计算过,但与哈雷的一番谈话让他认为原先的计算或许有错误,所以牛顿谎称自己找不到计算笔记了,一直到当年的11月,牛顿才将重新计算过的长达9页的数学推导《论物体在轨道上的运动》寄给了哈雷。

  这就是著名的“牛顿万有引力”定律。

  一个新的定律的提出遭受质疑是免不了的,“万有引力定律”也不例外,有人向牛顿提问到:“万有引力可以用于描述之前没发现过的天体运动吗?”

  这些质疑并没有持续多久,牛顿就用力与运动的数学模型,完美的计算出了彗星的轨道——抛物线。

  牛顿病逝之后,许多的科学家开始通过自己的数学技巧证明牛顿引力理论的正确性,比如数学家拉普拉斯就通过自己精湛的数学技巧建立了一个能够细致描述世间万物运动的体系,完成了牛顿引力理论奠基的工作。

  但要说牛顿理论的捍卫者,最有名的还是发现了海王星的天文学家勒威耶。

  作为海王星的发现者,勒威耶视牛顿的引力理论为金科玉律,当然持有这个观点的也并不是勒威耶一个人,在那个年代,几乎所有的人都视引力理论为真理。

  但在一次尝试建立水星运动的数学模型时,勒威耶发现水星的星表记录与观测结果不一致,作为牛顿理论的追随者,勒威耶不允许自己怀疑牛顿定律的正确性,所以他坚持认为这些细小的差异是由于计算不够精确或者存在某些未知的因素造成的。

  然而,在充分考虑了所有因素之后,勒威耶所计算的水星进动残差值仍有38角秒的差异。

  牛顿引力肯定不会错,那么唯一的可能就是“水星轨道附近有一颗行星,造成了水星运动的异常……

二、在勒威耶的想象中诞生

  就在人们为证明牛顿理论而纷纷寻找这颗行星的时候,一个业余天文学家莱斯卡而博声称自己观测到了这颗行星,而这颗行星的位置正好就在引力理论所预测的位置上。

  勒威耶将这颗行星命名为祝融星。

  至此之后,寻找祝融星就成了勒威耶及天文爱好者共同的任务。

  不久之后,有一名名叫本杰明·斯科特的英国贵族声称自己发现了水内行星,也许是太业余了,斯科特的发现并没有被广泛报道,很快,苏黎世天文学家鲁伯特·沃尔夫试图通过专业的观测来寻找祝融星,他回顾了自己和其他的观测记录,总结并发表了21种可能。

  但十来年过去了,祝融星依旧没有找到。一直到1862年,一位名叫拉米斯的先生通过望远镜观测太阳时,注意到了一颗黑子在快速移动。

  祝融星可能再次被观测到的消息马上引燃了天文界,越来越多的人宣称自己观测到了祝融星。但让人失望的是,据两台格林尼治天文台拍摄的照片清晰的显示,这不过是一颗普通的太阳黑子,并不是什么祝融星。

  对于这个结果,勒威耶依旧没有怀疑祝融星存在的真实性,他将计算所需的数据转向了更早的观测记录,发现有一种解释就是祝融星轨道的倾斜程度比之前假设的更大,所以他断言,1877年的春天会在太阳表面观测到祝融星。

  这一次祝融星依旧没有出现,这事距离勒威耶观测到海王星已经过去了31年。

  勒威耶病逝之后,天文界并没有停止寻找祝融星。安阿伯天文台台长詹姆斯·克雷格·沃森就是其中的典型代表。

  沃森曾经发现过20多颗小行星,为了寻找祝融星,沃森专门来到怀俄明州,这是大日食的最佳观测地,就在日食开始前半小时的时候,沃森突然发现一条诡异的黑色曲线在太阳的圆面上穿过。

  观测结束后,沃森在观测记录本上这样写道:“稍偏南处,我看到一颗红色的星,我估计它的视星是4.5,这颗星绝对要比贵宿一更亮,而且一定不是彗星,因为它没有呈现出任何拉长的形态。”

  然而,在随后的观测中,这颗疑似行星并没有继续出现,印入人们眼帘的依旧是那几颗熟悉的恒星。

  但沃森并不打算放弃,他将自己的发现电报给了法国和英国的国家天文台,《纽约时报》也在第一时间发布了祝融星被发现的消息:

“一次杰出的发现……祝融星,在躲藏了这么久之后,在一次又一次只给人们显露不确定的踪迹之后,终于被直接捕获。”——《寻找祝融星》

  沃森的结论在一开始并没有受到质疑,然而随着时间的推移,同一时段的其他的观测者都没有发现祝融星,人们开始觉得沃森的观测结果也许是一个错误。但尽管如此,也没有一个人怀疑引力理论的正确性,因为对于水星以外的其他观测结果,引力理论都十分精准。

三、从爱因斯坦的广义相对论中覆灭

  就在祝融星开始被人们遗忘的时候,一位来自瑞士的年轻人出现了。

  这个年轻人就是爱因斯坦。

  当时的爱因斯坦刚刚取得物理学学士学位,是瑞士国家专利局的一名三级技术专家,他工作勤恳,尽心尽责,是模范职员。

  公务员的工作并没有磨灭爱因斯坦的天才属性,1905年上半年,爱因斯坦在《物理学记事》上连续发表了4篇文章,跨越了物理学的大部分领域。

  其中第四篇就是大名鼎鼎的狭义相对论。

  狭义相对论几乎适用于所有物理情境中,完美地描述了时空中的运动形式,但只有一个例外——无法解决速度发生变化、加速或减速的情况。

  直到1907年11月的一天,一个自由落体运动提醒了他,爱因斯坦意识到人在摔下屋顶时感觉不到自己的任何变化,换句话说就是无法区分自己是正受到引力的作用而下落,还是漂浮在失重的太空中。经过思考,爱因斯坦将这一理念提炼为“等效原理”。

  “等效原理”提出之后,爱因斯坦便开始着手狭义相对论中的另外一个核心问题:调和狭义相对论与牛顿理论之间的不一致。

  他决定从祝融星入手。

  在过去,新的发现总是基于已发表的结果之上,但爱因斯坦却不一样,他不停地探索,发展出了用数学方法计算物质运动形式的新技巧。就这样过了7年,对水星轨道的计算终于取得了实质性进展。

  1915年11月,广义相对论正式诞生,在普鲁士科学院上,爱因斯坦用精准的计算证明祝融星其实并不存在,水星轨道的偏离其实只是太阳因其巨大的质量使时空产生了凹陷,作为太阳系内离太阳最近的行星,水星深埋于太阳的引力凹坑中,所以其轨道自然也就远离了牛顿理论。

  至此数十年来对牛顿引力理论而定拯救正式宣告终结。

  祝融星的故事结束了,从科学发展史上来看,祝融星只是人类的一个小小的教训,但除了教训我们还应该看到的是任何科学进步的背后都蕴含了科学家们一代代的努力,他们不仅要日复一日重复的进行着枯燥的工作,还要不停地与错误进行斗争,其间还要保持高昂的精神状态,就像北大教授吴国盛所说的那样:

“科学精神是一种特别属于希腊文明的思维方式。它不考虑知识的实用性和功利性,只关注知识本身的确定性,关注真理的自主自足和内在推演。科学精神源于希腊自由的人性理想。科学精神就是理性精神,就是自由的精神。”——吴国盛《什么是科学》

  这是科学家的精神,也是自由的精神,也是人类科学进步的根本原因所在。

文章标题: 《追捕祝融星》读后感10篇
文章地址: http://www.sslnew.com/article-95-203916-0.html
文章标签:读后感  追捕  融星
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