我们最该知道的10大科学定律及理论(2)

　　9.推算出宇宙年龄：哈勃定律
　　标准释义：来自遥远星系光线的红移与它们的距离成正比。该定律由哈勃和米尔顿·修默生在将近十年的观测之后，于1929年首先公式化，Vf=Hc×D(远离速率=哈勃常数×相对地球的距离)，其在今天经常被援引作为支持大爆炸的一个重要证据，并成为宇宙膨胀理论的基础。
　　这里涉及一个前文提到的人，埃德温·哈勃。此人对宇宙学的贡献值得让人来回溯下他的事迹：在20世纪20年代呼啸掠过、大萧条蹒跚而至的岁月里，哈勃却演绎了突破性的天文研究——他不仅证明除了银河系外还有其他星系的存在，还发现了那些星系正以远离银河系的方向运动，而他公式中的远离速率就是星系后退的速度，哈勃常数指的是宇宙膨胀速率的参数，而相对地球的距离主体也是这些星系。但据说，被尊为星系天文学创始人的哈勃本人却非常不喜欢“星系”一词，坚称其为“河外星云”。
　　随着时间流逝，斗转星移，哈勃常数值也发生着变化，但这并没很大关系。重要的是，正是该定律帮助量化了宇宙各星系的运动，推算遥远星系的距离。而“宇宙是由许多星系组成”的概念的提出，以及发现这些星系的运动可以追溯至大爆炸，它们都使哈勃定律就像同样以此人命名的天文望远镜般著名。
　　8.改变整个天文学：开普勒三定律
　　标准释义：即行星运动定律，由开普勒发现的行星移动所遵守的三条简单定律。第一定律：每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳运行，而太阳则处在椭圆的一个焦点中；第二定律：在相等时间内，太阳和运动着的行星的连线所扫过的面积都是相等的；第三定律：各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆轨道的半长轴的立方成正比。
　　围绕着行星的运行轨道，尤其是它们是否以太阳为中心，科学家与宗教领袖以及自己的同行进行了长达数个世纪的争斗。16世纪时，哥白尼提出了在当时引发巨大争议的日心说理论，认为行星是以太阳而不是地球为中心进行运行的。此后第谷·布拉赫等人也相继有所论述。但真正为行星运动学建立明确科学基础的，是约翰内斯·开普勒。
　　开普勒于17世纪早期提出的行星运动三大定律，描述了行星是如何围绕太阳运动的。第一定律，又被称为椭圆定律；第二定律，又被称面积定律，换句话解释该定律，就是说如果你连续30天跟踪测算地球与太阳之间连线随地球运动所形成面积，就会发现不管地球在轨道的哪个位置，也不管何时开始测算，结果都是一样的。至于第三定律，也称调和定律，它使得我们能够建立起一个行星轨道周期与距太阳远近之间的明确关系。比如金星这样非常靠近太阳的行星，就有着比海王星短得多的轨道运行周期。正是这三条定律，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系。
　　7.大部分理论的基石：万有引力定律
　　标准释义：牛顿的普适万有引力定律表示为，任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。该理论能够由一个已经写进今天高中物理课本的公式进行表述：F=G×[(m1m2)/r2]
　　尽管今天人们将其看作是理所当然的事情，但当艾萨克·牛顿在300多年前提出万有引力学说的时候，无疑是当时最具有革命性的重大事件。牛顿提出的理论可以简单表述为：任何两个物体，不管各自质量如何，相互之间都会发生作用力，而质量越大的东西产生的引力越大。公式中，F指两个物体之间的万有引力，用“牛顿”作为计量单位；m1和m2分别代表两个物体的质量；r为两者之间的距离；G是引力常数。
　　这是多种实践条件下都相当精确的定律，但物理学发展至今，人们已经知道牛顿对重力描述的不完美性。然而，该定律仍不失为迄今所有科学中最实用的概念之一，它简单、易学、且涵盖面很广，以至于在广义相对论初问世的一段时间内都甚少有人问津。更有意义的是，万有引力定律让渺小的人类获得了计算庞大星球之间引力的能力，并且在发射轨道卫星与测绘探月航线等方面尤其有用。