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宇宙的公式

科普小知识2021-10-06 03:29:54
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太阳系中有特定的模式吗?这张图片是太阳及其行星的概念性图片。

例如,在学校,我经常被给一系列的数字,并被要求找到一个数学模型,让我继续这个序列。这里有一个例子:

0,1,2,4,8,16,32

很明显,这个序列是先将1加到0,然后将每个数字加倍得到下一个数字。因此,序列应该以64、128、256等继续。现在,我们有了

0,1,2,4,8,16,32,64,128,256,512

这似乎是非常基本的,并不特别有趣。所以你可以想象当我在很短的时间内发现这个表达的一个修改版本似乎非常接近于解释宇宙时,我是多么惊讶!

以下是如何做到这一点。

将序列中的每个数字乘以3:

0,3,6,12,24,48,96,192,768,1024

每个数字加4:

4,7,10,16,28,52,100,196,388,772,1028

最后,每个数字除以10:

0.4、0.7、1.0、1.6、2.8、5.2、10、19.6、38.8、77.2、102.8

大卫·提丢斯(左)和约翰·博德

我为什么要做这些?嗯,在1766年,德国天文学家约翰·达尼尔蒂特斯发现,这个序列似乎表明了当时已知的每个行星和太阳之间的平均距离(行星的轨道是椭圆形的,所以它们到太阳的距离是不同的,所以天文学家取平均值)。他的同胞约翰·博德是柏林天文台的台长,他的观测广为人知,现在被称为提丢斯-博德法则(以下简称“博德定律”)。

地球距太阳约150万公里,称为1个天文单位。地球是离太阳第三远的行星。水星是离太阳最近的行星,其次是金星。

猜测:水星距离太阳0.39天文单位。

金星离太阳0.72度。

火星离太阳1.52度。

当时唯一已知的其他行星是木星和土星。

木星离太阳5.2度。

土星离太阳9.54天文单位。

这些距离非常接近我们序列中的第六和第七个数字。因此,似乎有一个美丽而简单的模型来描述行星和太阳之间的距离。当然,也有一定的差距。该序列预测了距离太阳约2.8天文单位的行星的存在。提丢斯和博德都相信火星和木星之间一定还有另一颗行星。他们认为,如果上帝浪费这个空间,摧毁他们的模型,这几乎是不可思议的。

除了预测火星和木星之间存在行星之外,提丢斯-波德法则还预测,如果有比土星更远的行星,它将离太阳约19.6天文单位——是土星和太阳之间距离的两倍。