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《银河护卫队3》这一设定引热议,太阳背后真有一颗“反地球”? 天天微动态

2023-07-01 00:08:06 科普中国

在近期上映的《银河护卫队3》中,超级大反派“至高进化”(the High Evolutionary)创造了一个新的星球。它的尺寸、质量、基本环境都和地球一致。但在“至高进化”的计划中,要利用这个新的星球实现净化宇宙的大使命。新星球上的居民是兽面人身的生物,比如长着兔子脸的人、犀牛脸的人和狮子脸的人。这个新星球叫“反地球”(counter Earth)。

反地球的设定一点也不新鲜,甚至可以说非常古老。

躲在另一侧的反地球


(资料图片仅供参考)

古希腊的毕达哥拉斯最早提出大地是球形,发现了勾股定理,创建了信仰数字的毕达哥拉斯学派。这个学派认不相信当时流行的地心说那一套观点。他们认为地球在动,太阳也在动,宇宙中的一切天体都在围绕着一团“中央火”旋转。但是,以当时人类认知的理解,只有地球包含沉重的物质,具有实实在在的“重量”,而太阳和群星全部由神圣元素“以太”构成,轻盈而洁净。所以,整个宇宙的全部分量集中在地球身上,而地球又不在中央火的位置上。重量的中心也就是重心,与旋转的中心也就是中央火不重合,这就会造成偏心旋转的尴尬。追求和谐统一的古希腊人不太喜欢这种结构。

那怎么办呢?

在毕达哥拉斯身后,学派最重要的传人是公元前4世纪的菲洛劳斯。菲洛劳斯提出了“反地球”的概念,解决了重量不对称的问题。他相信,在中央火的对面,和地球相反的另一边,存在着一个与地球完全相同的反地球。地球与反地球同时围绕中央火旋转,转一圈的时间都是24小时。而且,古希腊人还没有地球引力的概念,无法理解地球的另外一面也可以有人“头朝下”。所以在古希腊人心目中,大地虽然是球体,但只有一面可以居住。也就是说,反地球永远躲在中央火的对面,地球人类无法被直接发现中央火和反地球。(见图1和图2.)

图1:地球上的夜晚,视线方向背对着太阳,看不见中央火和反地球

图2:地球上的白天,人类只生活在地球的一面,视线方向对着太阳,也看不见中央火和反地球

由于反地球与地球始终保持180度的角距,所以整个宇宙的重量分散在两个地球上,它们的重心正好落在中央火处。

虚位以待的“对点”

时间来到罗马时代,托勒密完善了地心说的理论体系,像中央火和反地球这样充满了上古神秘主义色彩的概念都被抛弃了。托勒密是实用主义者。为了符合天文观测的结果,在完整版本的地心说理论中,他设定的地球并不精确位于宇宙的中心,而是距离中心拉开了一点点间隔。在宇宙中心的另一侧,与地球对称的位置上存在一个“对称点”或“均衡点”(equant)。地球和对称点在宇宙中保持静止不动。所以严格来说,托勒密的“地心说”应该称为“地静说”。星辰围绕地球、宇宙中心和对称点共同组成的核心运动。假如对称点的位置上有人可以观察星空,会看到群星围绕自己匀速运动。所以地球上的人观察到的星辰的运动不再匀速。(见图3)

为了解释行星和太阳的运动速度不恒定的问题,托勒密不惜借用了反地球的概念。只不过,在托勒密的地心说这里,反地球只是虚空中假象的一个观察点,并不存在真实的星球。

图3:托勒密地心说中的地球与对称点

后来的天文学家们普遍不喜欢对称点的主意。它不光破坏了古希腊以来的简洁优美的数学传统,还增加了需要额外解释的理论风险。群星的运动相对于对称点均匀,对称点凭什么具有比地球更高贵的地位呢?后来的开普勒发现,行星运动的真实轨道是椭圆形,而不是圆周。考虑了椭圆形轨道之后,才能彻底消除掉地心说里这些奇奇怪怪的设定,建立真正优雅的日心说。

日心说的科幻世界

日心说建立起来后,人们普遍接受了太阳位于中心,地球和众行星围绕太阳运动的事实。但反地球的思想并没有因此消失,反而升级为现代版本的科幻思想。科幻小说中反复出现这样的主题:在太阳的另一侧,和地球相反的位置,存在另一个地球,与地球的位置保持对称。(见图4)

图4:现代版本的反地球

写于1896年的《从一个世界到另一个世界》(From World to World)是现代世界最早的关于反地球的科幻作品。其中反地球社会已经发展为先进的乌托邦世界。20世纪以来,《太阳的另一面》和《地球姐妹》等作品都具有相似的反地球设定。

反地球设定,会催生关于地球的孪生行星和孪生社会文明的想象。如果同样智慧的种族生活在与地球一样的生态环境中,有没有可能发展出与当前社会完全不同的社会形态?换句话说,我们今天的现实世界,是某种偶然,还是进化的必然结果?

反地球真的看不到吗?

从天文学的角度看,即便反地球真实存在,也无法隐藏自己。人类已经发射探测器前往金星和水星附近,有很大的机会观察到太阳背后的对称位置。更何况,探测器在飞行的过程中,很可能受到反地球的引力的作用,偏离预设的轨道。根据测算,只要反地球的直径超过160公里,它产生的引力就很容易被发现。

退一万步说,即使不依靠探测器,我们也能让反地球自己露出马脚。地球围绕太阳的轨道是椭圆,地球距离太阳近一些的时候,运动的快一些。反之,地球在远日端,跑的慢一点。反地球和地球很难相对太阳保持对称的同时,还能完全以相同的速度运行。再加上太阳系里还有其他行星。在木星和土星的引力影响下,反地球早晚有一天失去原有的稳定轨道,突然出现在我们面前。

《银河护卫队3》中的反派“至高进化”怎么解决这个问题呢?

虽然他没有把反地球放在太阳系里,但还是通过设置反地球在时空中的维度参数,让它与真实地球永远相差1毫秒,并且设置屏蔽场,防止反地球被地球发现,也防止反地球对太阳系的动力系统产生影响。即便是在漫威的宇宙中,引力扰动产生的不稳定也是一件不得不防的大事。

作者:高爽 科普作家

审核:韩文标 中国科学院上海天文台研究员

来源: 星空计划