牛顿是他那个时代的数学天才。他良好的观察技巧和抓地力使他能够在书中解释自然的基本力——引力数学原理在一种既符合逻辑又能证明一切的光线下,从岩石的下落到天体在太空中的运动。现在我们都知道,引力理论本身不足以准确预测和解释行星的运动,更不用说恒星和整个星系的运动了。当牛顿的万有引力理论被证明时,许多人认为它是唯一的最不可逆转的计算,没有任何东西可以反驳它。然而,在几个世纪之内,人们显然需要一种新的方法来解释主要理论,以准确解释行星运动的椭圆曲线。
《原理》第一版于17世纪80年代出版,它被公认为是对世界上最强大的基本力量的惊人洞察。在牛顿的一生中,他的理论坚定地站在那里,直到发现它169年后,他的引力谱版本终于开始出现裂痕。我们这些了解基础天文学的人都知道海王星和冥王星都不容易被观测到当它最终被发现时柏林天文台的乌尔本·勒维耶,研究人员发现它在允许路径的一度范围内他没有太注意它。但是,这是第一个牛顿的万能方程无法解释的例子。
接下来,水星的奇怪行为开始引起人们的关注。金星和地球的轨道基本上都是圆形的,但水星的轨道是椭圆形的,距离一个平均极端位置的距离比另一个平均极端位置的距离远46%。火星也表现出类似的椭圆路径。这些都是围绕太阳运动的。你可以注意到它们彼此之间的不同:
行星运动最早是由哥白尼和开普勒解释的。开普勒是第一个提出椭圆轨道的人但他的理论在这里也有例外,因为他声称,在每一次轨道运行后,行星会回到它开始时的位置,但事实并非如此,因为开普勒假设行星是点质量,彼此之间没有相互作用。但事实并非如此,因为行星也会受到彼此运动的严重影响。
现在由于这些干扰,地球公历年之间的差异和返回到同一位置所需的时间是不同的。公历年被称为回归年,完整的公转被称为恒星年。但是,恒星年的影响是什么呢?一个恒星年比它长20分24秒。撇开这个问题的复杂性不谈,我们的星球在热带年并不是360度旋转的。它只做359.98604°,所以如果我们把度分解成60角分,把分分解成60秒,每一个世纪,地球移动5025 "秒。由于地球绕地轴旋转,地轴的定位也会受到影响,这就是我们所说的地轴移位。
以下是所有行星及其每个世纪的变化,按重要性递减的顺序排列:
- 金星:277.9”每世纪。
- 木星:153.6”每世纪。
- 地球:90.0”每世纪。
- 土星:7.3”每世纪。
- 火星:2.5”每世纪。
- 天王星:0.14”每世纪。
- 海王星:0.04”每世纪。
如果我们把它们都加起来,位移是5557 "当我们把地球的也算进去。这并不是最新的发现,因为早在19世纪晚期,天文学家从3个世纪以来的数据就可以推断出它。虽然我们观察到了,但没有任何理论可以解释为什么这一切都发生了。数学家们开始预测各种各样的模型来帮助解释它。由西蒙·纽科姆和阿萨斯·霍尔所做的一项研究认为,如果重力与距离的2.0000001612次方成反比,而不是2次方,那么整个事情就可以解释了。但是,这个定律在地球上似乎很有效,为什么它会在太空中产生异常呢?这就是爱因斯坦的狭义相对论起作用的地方,并与纽科姆和霍尔的方法相结合;一个完美的解释,利用时空的良好效果。因此,在研究天体时,牛顿定律已经被宣布过时了,因为它们有能力影响时空曲线。根据爱因斯坦的理论,重力在很大程度上受到质量的影响,因此,物体的质量越大,它所能施加的引力就越大。
根据爱因斯坦的理论,重力在很大程度上受质量的影响,因此,物体的质量越大,它所能施加的引力就越大。因此,爱因斯坦正确地预测了每世纪43″,但时空的概念是如此之深,以至于没有人相信它,直到太阳自身使光线弯曲,才在物理学上证明了这个革命性的概念,并最终取代了牛顿本人。以下是来自《纽约时报》的新闻片段:
所以,无论是引力波、时空曲线内的波纹,还是修正后的行星运动,爱因斯坦在引力理论中的条款在很大程度上仍然成立。我们不能从牛顿那里拿走任何东西,因为他是主要的工作,新的引力理论包含了牛顿的概念,但时空和质量的存在影响着质量周围的引力,改变了我们看待宇宙的方式,在牛顿取得第一个突破大约三百年后。