【地球為什麼不是完美的球體?】據國外媒體報導,如果用一根足夠長的捲尺,從地球的中心開始測量,那地球的最高峰還會是珠穆朗瑪峰嗎?答案是否定的。如果以這種方式測量,那地球上最高的山峰應該在另一個半球:厄瓜多爾的欽博拉索山。

欽博拉索山之所以距離地心最遠,是因為地球的兩極實際上受到了擠壓,就像有人用雙手按住一個球的頂部和底部一樣。於是,厄瓜多爾所在的赤道就向外凸出。地球並不是一個完美的球體,而是大致呈橢球形,在赤道附近略有隆起。

事實上,大多數行星和衛星都不是完美的球體,而是通常會以這樣或那樣的方式被壓扁。那麼,導致這種現象的原因是什麼呢?答案是離心力,即一個旋轉物體所受到的明顯向外的力。

旋轉的行星會受到離心力的作用。在日常生活中,我們也常看到離心力的作用:當你坐在椅子上旋轉時,你應該會感到一股遠離身體中心的拉力;你的胳膊或腿也許會擺動起來。有時,當我們坐在旋轉木馬上時,旋轉木馬會有些許額外的力作用在我們身上,使我們感到被拉向一邊。

由於行星和衛星的旋轉,離心力導致它們在赤道處膨脹。這種影響可能非常微妙,但木星和土星這樣的巨型行星就是很好的例子。仔細觀察這兩顆氣體巨星的全球圖像,你會注意到它們都被輕微擠壓,中間隆起。在太陽系中,木星的自轉速度是最快的,繞軸旋轉一次的時間不到10小時,由此造成的木星赤道隆起,在地球上用業餘的小型望遠鏡都可以很容易看出來。土星的自轉速度也非常快,其外形呈現為橢球體,赤道直徑與兩極直徑之比相差大約10%。物體旋轉速度越快,其受到的離心力就越大。

離心力作用於天體的一個極端例子是矮行星妊神星(Haumea)。這顆矮行星位於柯伊伯帶,是太陽系的第三大矮行星。據估計,妊神星的質量約為冥王星的三分之一,具有極快的自轉速度非常快——每4個小時旋轉一次。儘管尚未直接觀測到它的形狀,但根據光變曲線計算的結果,妊神星呈明顯的橢球形,其長半軸可達短半軸的兩倍。儘管如此,據推算,妊神星自身的重力仍足以維持流體精力平衡,因此符合矮行星的定義。

珠穆朗瑪峰是地球上最高的山峰嗎?

這個問題的答案取決於我們如何對山峰的高度進行測量。眾所周知,珠穆朗瑪峰是世界上海拔最高的山峰,這是我們小時候就知道的事實之一。不過,還有一些山峰也可以被認為是地球的最高峰,這取決於我們測量的方式。

那麼,根據不同的參數——包括海拔最高、從底部到頂部最高,以及距離地球中心最遠的地方為最高——來判斷的話,世界上最高的山峰都有哪些?

珠穆朗瑪峰,位於喜馬拉雅山脈的深處,毫無疑問是地球上最著名和最迷人的山峰。自1953年5月29日,尼泊爾夏爾巴人丹增·諾蓋和新西蘭人艾德蒙·希拉里首次登上珠峰至今,已有4000多人成功登頂。據報導,自1922年開始有記錄以來,這座山已經奪走了300多人的生命。

研究人員在過去幾十年里多次測量過珠峰。在2020年12月8日,中國與尼泊爾共同宣佈了珠峰高程的最新測量數據,顯示珠峰海拔為8848.86米。這是一個相當驚人的高度,但也提出了一個問題:為什麼我們在確定世界最高峰時要使用“海拔高度”?

為了使測量數據具有可比性,我們必須有一個一致認可的基線。歷史上,甚至是現在,海拔通常以高於平均海平面的高度來表示。不過,這必須參照標準的平均海平面,因為世界各地的海平面都不一樣,而且由於氣候變化,海平面也在變化。

因此,目前的海拔高程是根據數學定義的地球大地水準面來測量的。所謂大地水準面,其實是一個用來測量精確地表高度的全球平均海平面模型。在地球重力場中,大地水準面是與處於自由靜止狀態的平均海水面相重合或最為接近的重力等位面,即“地球的數學表面”。在大地測量學中,大地水準面被視為地球的物理性狀和數學性狀;在各類高程系統中,日常被稱為海拔高程的正高系統就是基於大地水準面建立的。有了這個平均海平面,我們就能確定山脈的高度。這些測量數據,加上全球定位系統(GPS)的讀數,就可以獲得非常精確的海拔讀數。

因此,所有的山脈高度都是從海平面開始測量的,這主要是出於方便和一致性的考慮。但是,如果只是從底部到山頂進行測量呢?珠穆朗瑪峰還會高居榜首嗎?

答案是“不”。獲得這一榮譽的是夏威夷的一座死火山:茂納凱亞火山。儘管這座火山的峰頂只高於海平面4205米——還不到珠穆朗瑪峰的一半——但其大部分山體都隱藏在海平面以下。根據美國地質調查局的數據,茂納凱亞火山從山腳到山頂的高度為10211米,比珠穆朗瑪峰高得多。

那麼,茂納凱亞火山是否就是地球上最高的山峰呢?這個問題其實完全取決於我們如何來定義“最高峰”。如果地球上沒有海洋的話,那茂納凱亞火山的榮譽就沒有任何爭議了。我們還可以將其與太陽系中其他沒有海洋的天體上的最高山峰進行比較。

讓我們再換一個視角,來看一看距離地球中心最遠的山峰:厄瓜多爾的欽博拉索山。欽博拉索山在安第斯山脈中並不是最高的山——甚至沒有進入前30名——但它靠近赤道的地理位置改變了一切。地球並不是一個完美的球體,嚴格來說是一個扁球體,沿著赤道隆起。這是地球自轉所產生的力導致的結果。根據美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心的數據,地球的極區半徑(6356.75千米)和赤道半徑(6378.14千米)之間相差21.39千米。

欽博拉索位於南緯1度,這裏是地球隆起最突出的地方;這種地理上的特殊性使得欽博拉索峰距離地心的厚度達6348.10千米,比珠穆朗瑪峰峰距離地心的距離還要遠2.15千米。

簡而言之,珠穆朗瑪峰是地球海拔最高的山峰,而如果不考慮海平面的話,茂納凱亞火山無疑是世界上最高的山峰。相比之下,要證明欽博拉索是地球最高峰的難度較高,因為這完全是一個視角問題。

當然,無論你選擇哪一座山,它的高度都比不上太陽系中已知的最大火山——火星的奧林匹斯山。根據美國國家航空航天局的數據,奧林匹斯山的高度約為25千米,幾乎是珠穆朗瑪峰的三倍,其底部直徑更是達到驚人的601.9千米。

在主小行星帶(介於火星和木星軌道之間的小行星密集區域)的小行星灶神星上,還有一個非常明顯的地形特徵:雷亞希爾維亞盆地。這是太陽系中最大的撞擊坑之一,其坑底的中央山峰高度估計在20到25千米之間,意味著它可能是太陽系中最高的山。 #媒体手记#

【谁在背后,安排了宇宙的一切?爱因斯坦与杨振宁的怀疑或许是对的】

爱因斯坦的怀疑

世间万物运行有序,冥冥之中似乎有神奇的力量在控制着事物的运行。

在基督徒的眼中,是上帝用六天的时间创造了这个世界。上帝创造出白天、黑夜、空气、陆地、花草树木、动物等所有事物后,又创造出了亚当和夏娃。亚当夏娃相爱以后生了很多孩子,于是就有了人类。

用现代科学的眼光来看,亚当夏娃的传说当然不可信。但是著名物理学家爱因斯坦却说过这样一句话。他说“我想知道上帝是如何设计这个世界的” 。

研究物理的科学家很多都是无神论者,而且爱因斯坦也是出了名的无神论者。但是他为什么在洞悉了这么多的科学理论知识后,还怀疑上帝的存在呢?

早在一个世纪以前,爱因斯坦就凭借自己对物理学领域的研究成果成为了最有名的科学家。爱因斯坦研究出了狭义相对论,这让人们对时间空间的概念有了全新的认识。爱因斯坦还研究了光电效应的有关内容,自此,人类打开了量子世界的大门。

另外,爱因斯坦研究的分子运动、广义相对论等内容,直到今天还有人在他研究的基础上进行深入研究。时至今日,很多人都能一眼就认出爱因斯坦的照片。可见,爱因斯坦在人类科学进步史上有着非比寻常的地位。爱因斯坦也因为科研成果突出,而被外界密切关注。

在爱因斯坦五十岁左右的时候,曾经在一次专访中表示自己不是无神论者,他也不认为自己是泛神论者。他认为,这些问题在思维的限制下变得狭隘。

在爱因斯坦眼里,人类就像是一个小朋友在一个庞大的图书馆里,这里有各种语言文字。虽然小朋友无法看懂这些文字和语言,但是他隐约能够感受到这里有着某种自己难以表达的神秘规律。不过目前,我们都只是能够看到一部分有组织、有秩序的法则并且遵循,但是我们还没能彻底理解法则。

“我相信斯宾诺沙的上帝,因所有存在物质之井然有序显示出了祂的存在。但我不相信将自己献身于人类命运及生活的那位上帝。”——爱因斯坦
斯宾诺沙是十七世纪荷兰的一位理性哲学家。他认为上帝不是超然的、统治世间万物的宇宙创造者,而是自然规律本身。在他眼里,我们人类只是遵循自然规律存在的一员。爱因斯坦在这句话中很明确地指出,他所谓的“上帝”,并不是具有神话色彩的上帝,也不是一个灵魂或者一个个体。

爱因斯坦眼中的上帝是宇宙的规律、是世间万物的运行法则、是人类还没有摸索到的科学边界。而他的那句“我想知道上帝是如何设计这个世界的”,不是怀疑上帝创造了一切,或者说他想要找到上帝是谁,而是说他想要了解宇宙诞生、存在、运行的所有秘密。

杨振宁的怀疑

除了爱因斯坦,著名物理学家杨振宁先生也曾说过“如果要问有没有一个造物者,那我想是有的,因为整个世界的结构不是偶然的。”

杨振宁先生是我国科学院院士,也是诺贝尔物理学奖获得者。他研究的相变理论通过解析延拓的方式,研究了巨配分函数的解析性质,解释了同一相互作用下为什么会有不同热力学相的问题。他研究的玻色子多体问题、杨—Baxter方程、1维δ函数排斥势中的玻色子在有限温度的严格解、弱相互作用中宇称不守恒等科学研究都有着开创性的成果。

《物理世界》杂志在2004年邀请读者评选科学史上最伟大的公式,最终麦克斯韦方程组夺得桂冠。而杨振宁就曾经用“妙不可言”来形容该方程组。麦克斯韦方程组帮助人类认识了电磁现象,揭示了电磁相互作用的完美统一,并且被广泛应用到了技术领域。

同为物理学界非常有名的大亨,爱因斯坦认为物质井然有序,杨振宁认为世界结构存在一定的必然性,两者对于宇宙的猜测有着高度的相似性。为什么说两位物理界巨头都怀疑世界上有“上帝”或者“造物者”存在呢?

从地球遥望宇宙,我们整个太阳系都不过是一粒微不足道的尘埃。在浩瀚的宇宙之中,人类的力量更是微弱得可怕。但是整个庞大的宇宙虽然由无数微尘组成,但是所有事物的运行规律都像是有着一套固定的法则。比如我们现在钻研和了解到的相对论、麦克斯韦方程组、牛顿力学等内容,都是宇宙暗含的法则之一。

有人怀疑人类的存在只是宇宙中的一个偶然,但是如果这个偶然不复存在,那么这个世界还会有其他像人类一样拥有一定智慧的生命存在吗?如果人类是在地球上自然进化而来的生物,作为在地球上生存了几十万年的生物,人类为什么会被太阳晒伤?抛开人类本身,物理学界也有很多说不清道不明的规律法则。

比如光速是物质能够达到的速度上限,是物理学中的一个常数。但是如果光速不是现在的299792458 m / s(米/每秒),而是另外一个数值的话,精细结构常数就会发生改变。一旦精细结构常数发生变化,那么电磁相互作用强度乃至恒星聚变过程都会发生改变。如果宇宙中的法则被意外打破,或者失去平衡,或许所有的事物都会被吞噬或者消失。

比如宇宙中的碳和氧都是恒星所释放的能量。如果光速改变精细结构常数也会随之改变,而光速变快的话,精细结构常数就会变小,那么恒星内部就不能形成和释放氧气。如果没有氧,地球上就不会有生命存在。

精细结构常数
我们都听说宇宙来自于一场大爆炸,大爆炸以后诞生了无数天体星系。在宇宙之中,不论是微小的粒子还是巨大的星系都有一套运行法则。所有的元素互相配合、互相影响才形成了现在的宇宙。比如正负电荷的数量就大致相同,所以宇宙中物质的“天平”才没有失衡倾斜。假如正负电荷或者其他数据出现了倾斜,那么我们眼中的世界或许又是另外一副模样。

比如引力常量万有引力常量G=6.672x10^-11 N·m²/kg² (牛顿平方米每二次方千克)。也就是说不论是哪两个质点可以通过质量、距离等数值计算出它们的引力。但是一旦引力发生变化,我们眼前的宇宙都将有可能不复存在。假如引力太大,所有的物质都会被吸入黑洞。假如引力太小,物质之间的吸引不够紧密,就无法融合形成天体和星系。

所以杨振宁才会怀疑宇宙的出现并不是偶然,和爱因斯坦一样怀疑世间有造物主的存在,在背后安排好了宇宙的一切。但他们的怀疑并不是说又有一个无所不能的神创造了宇宙和世间万物。他们是想探索到科学的尽头,看看宇宙中所有事物发展是不是都是按照一定的法则运行的。因为如果没有这个运行法则,我们的宇宙也许根本就不会存在。这样来说,爱因斯坦和杨振宁的怀疑也许都是对的。

谁安排了宇宙的一切?

我们看到了一颗石头,我们不会问是谁创造了石头。因为石头形态结构简单而且随处可见,所以很难让人感到惊讶或者好奇。但是如果我们看到了一座宫殿。宫殿高大巍峨,墙壁上有精美的彩绘图案,地砖和柱子上都是精致的浮雕。宫殿里的物品、装饰甚至佣人都和整个宫殿浑然一体。我们就会忍不住问,这是谁住的宫殿?

同样的道理,我们的宇宙有丝毫的偏差都不可能存在,但是宇宙中如此庞大的一切却始终在井然有序地运行着。如果宫殿的房主就是宫殿的造物者,那么宇宙的缔造者又是谁呢?

我们的科学所发掘出的数据,只是找到了宇宙运行的一部分规则。不论我们有没有发现它们,不论我们有没有用公式的方式去表述它。这些宇宙暗含的法则始终都存在,这些规律是我们任何人都无法左右和改变的内容。

如果说庞大的宇宙就是一座放满了外语书籍的图书馆,我们人类就是目不识丁的孩童。爱因斯坦、杨振宁之类的科学家,有人发现了书架的摆放顺序,有人自学了两行外语。而我们大多数人都只是庸庸碌碌地生活,甚至从来没有思考过自己身处在一座图书馆里,更没有思考过这座图书馆是谁建的。

但是也有很多人对宇宙的存在有着不同的见解。比如电影《喜马拉雅星》说,所有世间万物都是梵天做的一场梦。等到梵天醒来,世间万物就会消失。等到梵天睡着,世间万物又会逐渐出现。所有的死亡都代表了重生,所有的结束都意味着新的轮回。

再如著名的动物园假说中指出,包括人类在内的所有地球生物都是被外星高级文明圈养在笼子里的动物。我们所有人的一举一动都被外星文明时刻监控着。

不论是何种说法,宇宙中确实还有很多神秘的现象等着我们去发现。在科学高速发展的今天,越来越多的谜团已经逐渐被解开。相信在不遥远的未来,我们一定可以解开宇宙最根本的奥秘,找到宇宙的“创造者”。

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