物理定律在宇宙中是否存在（地球上的物理規律適用於全宇宙嗎）

2023-04-22 06:33:25

在古代，就有很多人在思考：萬事萬物運轉的規律到底是普世的，還是說地球上一套，宇宙中一套？

最早，探討這個問題的是古希臘的先賢們。有個叫做泰勒斯的人，他提出：萬物的本源是水。開始探討萬物的構成和運動，拉開了古希臘哲學的帷幕。

當時古希臘一共有四個門派，分別是米利都學派、愛菲斯學派、畢達哥拉斯學派、愛利亞學派。泰勒斯就屬於米利都學派。畢達哥拉斯創立了畢達哥拉斯學派，他提出：萬物的本源是數。

所以，我們很容易發現，古希臘哲學的開始其實是在探討萬物的基本構成，或者說是萬物的基本單位。古希臘發展到鼎盛時期，出現了許多相關的討論，其中流傳最廣的有兩套思想，一套是德謨克利特的原子論，另外一套是亞里斯多德的四元素說。

德謨克利特認為萬物是由原子和虛空構成的，他認為的原子和我們如今的所說的原子是兩碼事，他所說的原子是不可再分的。而亞里斯多德則認為，萬物是由四種元素構成的，分別是：水、火、土（地）、氣。

同時，亞里斯多德結合了前人的思想，把這套理論融入到了地心說模型當中。所謂的地心說模型，就是指地球是宇宙的中心，萬物都繞著地球轉。前文說到的畢達哥拉斯，他信仰：完美。他認為天體繞著地球都是勻速的圓周運動，這樣才夠完美。這個思想逐漸演變成了天界完美不變的信仰，亞里斯多德也繼承了這個觀念。但在地球表面並非如此，因此，亞里斯多德認為，地球表面和宇宙是遵守不同的規則。因此，構成地球表面的元素就應該和構成宇宙的元素是不同的。於是，他提出宇宙是由以太構成的。

要知道，亞里斯多德可是古希臘的百科全書，集大成者。因此，他的理論被大家所接受，成為了主流。我們可以來總結一下：

所以，你看其實古人是認為宇宙和地球遵守著兩套物理學規律，其實這也很符合我們日常生活中的直覺。

到了歐洲中世紀的後期，哥白尼首先提出了日心說模型，這個模型的宇宙中心是太陽，而非地心。他的這套理論其實誤差和地心說模型是差不多的，所以在當時沒有引起很大的轟動。

雖然哥白尼並沒有掀起什麼波瀾，但他卻影響了許多後來的學者，比如：伽利略、克卜勒等人。

克卜勒有個師傅叫做第谷，第谷長年觀測，留下來了很多珍貴的數據。同時，第谷還發現，天界並非是完美不變的，比如：彗星就不是勻速圓周，天空中也會出現「新星」。

開勒普這利用第谷的數據，得到了行星運動的三大規律，比如：行星運動的軌跡其實是橢圓，而不是勻速圓周。

伽利略則是利用望遠鏡證明了並非所有的天體都繞著地球轉，比如：木星就有衛星，它是繞著木星轉的。除此之外，伽利略還提出了慣性定律，解決了地球運動，人跳起來後，不會落到後面的問題。

這三位學者的發現都證明地心說不靠譜了。自從他們三個人的努力之後，日心說開始在學術界引起廣泛的重視，這也被稱為哥白尼的天文學革命。

其實上文提到的這些大神並非是最終一錘定音的人。就在伽利略去世不久，一位影響世界的早產兒降生，他就是牛頓。牛頓提出了著名的力學三大定律和萬有引力定律，這個理論把地球上的物理學規律和天界的天體運動規律給統一了起來。讓我們知道，天體運動和蘋果落地其實是一碼事，都是引力在作祟。

牛頓的這一個大發現堪稱是科學家的第一次「統一」，並且開創了現代科學。但是他其實只解決了天界與地球表面的動力學問題。我們知道，物理現象其實包含了聲，光，電，力，熱等，除此之外，還有物質的構成。這些是不是地球也和宇宙一樣呢？

客觀地說，如果我們一定要驗證這個問題，至少需要我們把整個宇宙都看個遍。但實際上，人類根本做不到這點。因此，科學家在研究天文學問題時，只能基於已有的觀測和理論進行合理的假設。在天文學家有個極其著名的假設：宇宙學原理。

宇宙學原理的意思是說，在整個宇宙的尺度來看，空間的任何一點，以及任一點的方向上，物理規律是無法分辨的清楚的，無論是壓強，密度，曲率還是紅移都應該是相同的。不過，在同一點上，在不同的時刻，各種物理量可以不同，所以這樣就可以確保宇宙的演化。

說白了就是宇宙從大尺度上看，其實是一樣的，在小尺度上看，可以有不同。這就像一片森林。

如果你從上方看，好像處處都一樣，但當你聚焦在一顆樹上時，就可以看到樹在隨著時間的變化而變化。

也就是說，在科學家眼裡，宇宙中各處的物理學規律應該是相同的。事實上，如今來看，地球上的一切，宇宙中也都有，畢竟地球本身就是宇宙的一部分。