未解的阿莱之谜

1915年,爱因斯坦提出了伟大的广义相对论,要说这个相对论有什么用处,首先自然是改变了人类的宇宙观,让人类以一种全新的视角来审视宇宙,而以相对论为基础,人类的历史进程也得以被彻底改写。而相对论的第二个用处,就是养活了一大群做科普的,有了相对论,那围绕着相对论颠来倒去、连续做个十年八年都没有问题,给孩子讲相对论、给中学生讲相对论、给大学生讲相对论、给职场白领讲相对论。音频讲、视频讲、文本讲、线下讲,翻来覆去讲;听着学、看着学、读着学、动着学,不明所以学。横批:一个愿打一个愿挨。反正,相对论那就是真理,是至高无上不知道高到哪里去的真理,谁反对就鄙视谁、打倒谁、续了谁。

不过说实话,这破玩意儿讲来讲去有什么意思,今天我就给你说一个不一样的,这便是挑战相对论的阿莱之谜。是不是没听过,没听过就对了,因为要说编,除了思考盒子,2049谁与争锋!另外,今天我还是再次声明一下,2049绝非科普节目,任何抱着提高科学素养的老板,请绕道。当然了,你可能会说,你不是科普节目你天天瞎BB这么多跟科学有关的话题干什么,那你就得擦亮眼睛好好看看了,事实上,我们的内容那是无所不包,整体来看,我个人认为,应该算是一档音乐节目。我也承认,科学的话题咱也有,而且也很多,但归根结底,我们是一档与人类文明有关的节目,科学现在很是兴盛,话题多一些也很正常。而且,我们就是闲聊、胡扯,没有任何让你提高科学素养的目的和作用,你要是觉得有,那肯定是错觉,所有的内容要么就是我编的,要么就是我在网上抄的,所以我的真实身份应该有两个,一是歌手,二是职业剽窃人,简称职业剽客。有首歌就是唱我的:人在广东已经剽到失联,有时也怀念当初一起已经改变。让这天空将你我相连怀念你。而今天,我这个职业剽客就要来跟你聊聊这个阿莱之谜。

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要想知道什么是阿莱之谜,我们就得先说说什么是傅科摆。傅科摆是一种简单的物理结构,由一根固定在一点上的摆杆,以及上面悬挂的一个重物所组成。当摆从垂直位置移开时,地球引力就会使它摆动起来。而在摆动的过程中,这个重物的轨迹会划出一个平面。在19世纪中期时,法国科学家傅科首次提出并设计出了傅科摆,傅科指出,傅科摆的摆动平面,以固定的角速度在不断地转动,以此证明了地球的自转。

傅科摆

傅科摆划出的平面

傅科

那么为什么这就可以证明地球在自转呢?我们假设在北半球整一个傅科摆,在摆动的过程中,我们可以清晰的看到,摆动平面沿顺时针方向缓慢移动。但是除了垂直方向上的重力之外,事实上,傅科摆在平面方向上,并没有受到任何外力的作用,也就是说,按照惯性定律,摆动平面的方向是不会改变的,它应该是沿着同一个方向来回摆动。而既然事实上它改变了,这就说明,平面的转动,是由于地球正在沿逆时针方向转动所造成的,如此一来,地球上的观察者就看到了相对运动的现象,由此便证明了地球处于不断地自转之中。

另外,傅科摆放置的位置不同,其摆动情况也会不同,在北半球时,摆动平面顺时针转动,而在南半球时,摆动平面逆时针转动。而且,纬度越高,摆动平面转动就越快,比如在北极,摆动平面转动一周,大约需要一天的时间,而在北纬30°,摆动平面一天只能转半圈。最后在赤道上,摆动平面是不转动的。

好了甭管你听没听懂傅科摆是怎么回事儿,反正事儿就是这么个事儿,没听懂也不要紧,事实上,我也不太明白,但我们只要记住一点就行了,那就是傅科摆有一个摆动平面,在固定的位置上,这个摆动平面也有着自己的转动速度。妥了,接下来阿莱之谜就要登场了。

顾名思义,阿莱之谜的提出者是一个名叫阿莱的人,这个阿莱是个法国人,全名叫莫里斯-阿莱。在科学家的名单中,名单十二卷,是卷卷都没有他的名字,事实上,这哥们甚至和物理学家一点边都搭不上。不过虽然不是物理学家或其他什么科学家,但这哥们绝对不是泛泛之辈,由于在市场理论及资源有效利用方面做出了开创性贡献,以及对一般均衡理论重新做了系统阐述,阿莱获得了1988年的诺贝尔经济学奖。所以说,这位阿莱同志其实是个经济学家,而且还是个大经济学家。

阿莱

阿莱不仅经济学搞得好,对物理学和天文学也十分感兴趣,有时候甚至把物理学和经济学结合起来研究。也许你会认为,阿莱对物理学的兴趣,也许就和我们差不多,没事儿看看科普书、买两节科普课,但这样想你就小看他了,因为阿莱绝不是一般的爱好者,他懂相对论,而且是真的懂。

也不知道是出于什么动机,可能就是哪根筋搭错了,在1954年,阿莱进行了一场看似十分蛋疼的实验,这哥们在巴黎找了两个地点,一处位于地面,一处位于地下57米深的隧道中,然后在这两个地方分别摆上一个傅科摆,并让它们摆动起来。而接下来阿莱要做的就是等待,等待6月30日日食的出现。6月30日,日食如期而至,阿莱开始观察在太阳一点点被月球遮住时摆的运动情况,然后再观察太阳逐渐明亮起来时摆的变化。

结果发现,在日食前后,摆动平面旋转正常,与巴黎所在的纬度应有的值相同,也就是每分钟0.19°,但是在日食过程中,摆动平面意外地多转了13.5°,这种变化在日食刚开始的时候最为明显,在太阳完全被遮住时稳定下来,而在日食结束时变化消失,共历时两个半小时多。为什么会出现这种状况,阿莱也无法解释,于是抱着实验的可重复性这一原则,阿莱于1959年日食时,又在相同的两个地方,重复了这一实验,实验结果与5年前完全一致。

研究傅科摆的阿莱

阿莱的实验结果一经公布,马上在物理学界引起了广泛反响,人们首先想到的,便是依靠爱因斯坦的广义相对论来解释这种异常的发生。但结果却是做不到,因为根据相对论,这种现象只有在临近一个拥有极大质量的旋转物体时才有可能发生,比如说在黑洞附近,黑洞强大的引力场可能会扭曲摆所在的空间,并由此改变摆动平面的方向,区区月球显然是做不到这一点的。既然做不到,为什么又会发生呢?对此,阿莱认为,在日食或月食期间,日月的引力是不确定的,所以才会引发这一现象。也就是说,阿莱认为,在发生日食或月食的时候,引力是会发生变化的,而这种变化是相对论所无法解释了。

可以想见,在那个爱因斯坦几乎封神的年代,阿莱的结论一出,瞬间便遭到了嘲笑和贬低,这哥们如此不自量力,竟然敢去挑战身经百战的相对论,实在是有点too young了,而刚刚死去三年的爱因斯坦也在棺材里表示,你们给我放出去,看老夫怎么干他。

当然了,嘲笑归嘲笑,要想推翻阿莱的结论,人们还是要用事实说话,你阿莱在实验中不是号称引力出现了变化么?没关系,你自己重复这不能作数,你这个实验必须放到全世界任何地方,都具有可重复性,那才能说明问题,现在就让我们来做做你这个破实验,看是不是还得到相同的结果,如果不是,你阿莱就继续好好研究你的经济学吧,不要整天想着搞一个大新闻,然后再把物理学批判一番。

于是,为了推翻阿莱的结论,各路科学家纷纷上马了。但是万万没想到的是,在1961年的罗马尼亚,物理学家杰弗丹竟然观察到了与阿莱同样的现象,这样一来,阿莱至少不再孤军奋战了。不过这一次实验,还是没能让物理学界死心,于是在1965年,科学家在意大利北部城市的里雅斯特又搞了一次实验,这一次实验,爱因斯坦表示excited,因为科学家在日食期间,没有测量出引力的任何变化。但是有些人就是看热闹不嫌事儿大,1970年,哈佛大学的科学家再一次重复了阿莱的实验,结果测量出,摆在摆动的过程中,摆动幅度增加了0.0372%。

总之就是,在此期间,各种实验是一会儿支持阿莱,一会儿反对阿莱,而且有意思的是,凡是使用傅科摆的实验,实验结果都支持阿莱,而凡是使用重力计的实验,却都在否定阿莱,那么这是不是说,摆与重力计对引力的反应不一样呢?

还真不是,因为就在1990年,科学家在芬兰利用傅科摆进行了阿莱实验,结果却没有发现摆动平面有什么变化。而在1995年,印度科学家则利用重力计支持了阿莱的结论。而且印度科学家还得出了这样的结论,那就是摆动平面的变化,不可能是海洋影响的结果,也不可能是观看日食的人所影响的,造成这个变化的最大可能,就是日食本身,正是日食的发生,引发了某种我们难以解释的引力异常。

1997年,我国科学家也参与到了解密阿莱之谜的队伍之中。1997年3月9日,我国地球物理学家汤克云,在黑龙江省漠河利用一次日全食的机会,在重力计上观察到了重力的改变,而且这次实验与阿莱的实验,有着惊人的相似性,那就是在日食即将开始的时候,重力加速度出现了显著变化。为了解释这一现象,我国科学家也提出了几种解释,有人认为,是看日食的人群所造成的振动,影响了重力计的读数,但问题是汤克云进行实验的地方是漠河的荒郊野外,虽不至于鸟不拉屎,但也绝对算得上是荒无人烟。还有人认为,日食期间,高空大气层的突然变冷,会产生一种压力波,这种压力波部分地补偿了地球的引力,这个解释还是比较靠谱的,因为它至少在不违背相对论的前提下,对实验结果作出了解释。另外也有人提出,日食期间温度的变化,可以改变一个建筑物的倾斜角度,这种改变虽然很小,但却足以使一台高度精密的仪器,比如重力计产生误差。

看到中国人在黑龙江成功重复了阿莱实验,有些人也跑到中国来一探究竟,比如在1999年,一位名叫鲁因贝克的法国哥们就不远万里来到黑龙江漠河,兴致勃勃地搞了一次,结果这一次,他却没有发现任何的引力反常现象。

总之,几十年间,阿莱实验被进行了无数次,有些实验支持,有些实验反对,那么到底真相为何呢?看来,要想得出答案,就必须得在全世界,搞一次声势浩大的、不知道高到哪里去的大型实验,问题是谁有这个能力呢?还真有一个机构有这个能力,这便是NASA。

1999年,发生了一次在北美、欧洲和亚洲都能观测到的日食,于是利用这一契机,NASA决定,调动自己的所有资源干他丫的,我们要团结一切可以团结的力量,彻底揭开阿莱之谜,而这个可以团结的力量,便是分布在三大洲的60个科研小组,他们分别利用摆和重力计,来重现阿莱实验。那么结果如何呢?面对着全世界的翘首以盼,狡猾的NASA没有公布结果,不过其中有个细节倒很是值得玩味,那就是一个德国小组发现了引力异常,但在3个礼拜后,他们表示自己弄错了,收回了此前的结论。

那么NASA是不是在有意隐瞒着什么?这会不会是一次阴谋?就像人们津津乐道的那样,说NASA已经发现了外星人,但就是不公布,这次的情况是不是也是同样的?NASA已经发现了相对论的漏洞,但怕引起物理学的地震,考虑到这一漏洞对目前人类不会造成什么影响,NASA决定了隐瞒事实真相?我想倒也不见得,可能的原因也许很简单,那就是摆和重力计都太敏感了,任何极小的干扰都会影响它们的结果。而这些干扰是目前难以探查的,所以NASA或许思来想去之后认为,这样的实验是没有意义的。

总之,日食是否会引发某种目前理论难以解释的引力效应,真相还远未大白于天下,但至少,阿莱之谜和其他的关于引力的不解之谜一样,它们时时刻刻在告诉人类,我们还没有完全理解引力作用的方方面面。而具体到阿莱之谜,它或许会成为瓦解相对论的第一步,也或许,终究如梦幻泡影一般彻底破碎。真相究竟为何,只有未来才有答案。

好了貌似今天说的有点破碎,我再给你总结一下:日食期间,阿莱发现了引力异常现象,这种现象相对论无法解释,为什么,不知道,完了。返回搜狐,查看更多

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