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第8部分

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這裡我們必須指出過些偏差中的一個提請讀者注意。按照牛領的理論,行星沿橢圓軌道繞日執行,如果我們能夠略而不計恆星本身的運動以及所考慮的其他行星的作用,這個橢圓軌道相對於恆星的位置將永久保持不變。因此,如果我們改正所觀測的行星運動而把這兩種影響消去,而且如果牛頓的理論真能嚴格正確,那麼我們所得到的行星軌道就應該是一個相對於恆星系是固定不移的橢圓軌道。這個可以用相當高的精確以驗證的推斷,除了一個行星之外;對於所有其他的行全而言,己經得到了證實,其精確度是目前可能獲致的觀測靈敏度所能達到的精確度。唯一例外的就是水星,它是離太陽最近的行星。從軌韋裡耶(Leverrier)的時候起人們就知道,作為水星軌道的橢圓,經過改正消去上述影響後,相對於恆星系並不是固定不移的,而是非常緩慢地在軌道的平面內轉動,並且順著沿軌道的運動時方向轉動。所得到的這個軌道橢圓的這種轉動的值是每世紀43〃(角度),其誤差保證下會超過幾秒(角度).經典力李解釋這個效應只能藉助於設立假設,而這些假設是下大可能成立的,這些假設的設立僅僅是為了解釋這個效應而已。

根據廣義相對論,我們發現,每一個繞日執行的行星的橢圓軌道,都必然以上述方式轉動;對於除水星以外的所有其他行星而言,這種轉動都大小,從現時可能達到的觀測靈敏度是無法探測的;但是對於水星而言,這個數值必須達到每世紀43〃這個結果與觀測嚴格相符。

除此以外,到目前為止只可能從廣義相對論得出兩個可以由觀測檢驗的推論,即光線因太陽引力場而發生彎曲,以及來自世大星球的光的譜線與在地球上以類似方式產生的(即由同一種原子產生的)相應光譜線比較,有位移現象發生。從廣義相對論得出的這兩個推論都已經得到證實。

第三部分 關於整個宇宙的一些考慮

30.牛頓理論在宇宙論方面的困難

經典天體力學除了存在著第21節所討論的困難之外,還存在著另一個基本困難,根據我的瞭解,天文學家希來哲(Seeliger)第一個對這個基本困難進行了詳細的討論。如果我們仔細地考慮一下這個問題:對於宇宙,作為整體而言,我們應持何種看法;那麼我們所想到的第一個月答一定是:航空間(和時間)而言,宇宙是無限的。到處都存在著星體,因此,雖然就細微部分說來物質的密度變化很無但平均說來是到處一樣的,換言之,我們在宇宙空間中無論走得多麼遠,都會到處遇到稀薄的恆星群,這些恆星群的種類和密度差不多都是一樣的。

這個看法與牛頓的理論是下一致的。牛頓理論要求宇宙應具有某種中心,處在這個中心的星群密度最大,從這個中心向外走,諸星的群密度逐漸減小,直到最後,在非常遙遠處,成為一個無限的空虛區域。恆星宇宙應該是無限的空間海洋中的一個有限的島嶼。

這個概念本身已不很令人滿意。這種概念更加不能令人滿意的是由於它導致了下述結果:從恆星發出的光以及恆星系中的各個個別恆星不斷奔向無限的空間,一去不返,而且永遠不再與其他自然客體相互發生作用;這樣的一個有限的物質宇宙將註定逐漸而系統地被削弱。

為了避免這種兩難局面,希來哲對牛頓定律提出了一項修正,其中假定,對於很大的距離而言,兩質量之間的吸引力比按照平方反比定律得出的結果減小得更加快些。這樣,物質的平均密度就有可能處處一樣,甚至到無限遠處也是一樣。而不會產生無限大的引力場。這樣我們就擺脫了物質宇宙應該具有某種象中心之類的東西的這種討厭的概念。當然,我們擺脫上述基本困難是付出了代價的,“這就是對牛頓定律進行了修改井使之複雜化,而這種修改和複雜化既無經驗根據亦無理論根據)我們能夠設想出無數個可以實現同樣目的的“定律,而不能舉出理由說明為什麼其中一個定律比其他定律更為可取;因為這些定律中的任何一個,與牛頓定律相比,並沒有建立在更為普遍的理論原則上。

31.一個“有限”而又“無界”的宇宙的可能性

但是,對宇