人類怎麼知道宇宙無重力，無空氣？

Question

在人類尚未離開過地球前，人類怎麼知道宇宙無重力，無空氣？

Answer 1

其實在牛頓提出萬有引力定理之後,在其內容就已經預言了宇宙無重力也無空氣,因為在萬有引力論中,所有的物體都有質量,所有的質量都會產生重力,所有的重力都會彼此互相吸引,是故,蘋果會掉向地球,月球會繞著地球轉,地球會繞著太陽。同時,沒有星體的地方,就不會有重力,而空氣也有質量,所以沒有重力就不會有空氣。後來人類對於"光"的本質開始有了質疑,討論光是波或是粒子,牛頓因為提出太空中並無空氣,粒子不需要介質來傳導,所以他認為光是如小彈珠一般的粒子,一顆顆的打在各個物體,有些反射有些被吸收。而另一方面,發現土星環的惠更斯則是注意到光有一些波動的性質,所以雖然他不知道光的介質是什麼,但他仍然大膽的提出光是一種波,不過當時因為牛頓的名氣大,大家也都認為牛頓講了算,所以就說光是粒子。但是認為光為波的,還是將宇宙中,設定出了一種太空中的介質,並定名為乙太。中間的故事還很長,還有很多人會參與其中,包括發現光線干涉線條的楊格,和發現無線電的馬赫,發明無線電波傳送的馬可尼,和整理無線電波理論,並提出公式的麥克斯威爾....這些先不提,跳到愛因斯坦愛因斯坦在搭電梯的時候,想到一個大家都有想過,卻總是忘了重點的問題...也就是"如果鋼纜斷了會怎樣",一般人只會想到"就摔死啦",但是大科學家的想法可和一般人不同,他想到,"會感覺不到無力存在"也就是說,當四週的物體與人同時落下時,人是不會感到重力的,應用到天文物理學上,繞行地球航行,並且以7.9公里飛行的飛行器,將視為"不斷向地球落下,但永遠掉不到地球"的物體,這物體將一直保持在失重狀態,也就是,人造衛星,或是太空站,太空梭,都是失重的...這是個相當重要的觀念,因為以前的人是沒想過這一點,他們計算地球的質量,認為在太空當中應該還是會感受到地球引力,但是此理論告訴大家..並不會...而且,果不其然!一般的科學家是後知後覺型的,發現了一個自然現象之後,回到實驗室裡競競業業研究"為什麼會有這種自然現象"。但是牛頓,愛因斯坦,則是那種"先知先覺型"的,他們提出自己的理論,然後告訴大家"你們去觀察,看看是不是如我所料的這樣",這是偉大中的偉大

Answer 2

宇宙中有上千億的星系，平均每一星系又約有上千億的恆星及各類天體。相對的，天文學家也有較多的"樣品" ，可以拼湊出有關恆星與星系的完整理論。但是我們只有一個宇宙，建構一個合理的宇宙論並不容易，所以宇宙論標準模型─大爆炸學說，仍然有許多尚未解決的難題。天文學家提出暴脹理論(inflationary theory) ，解釋/解決部份宇宙論標準模型的困難，但終極的宇宙論仍在建構之中。

宇宙論原則(cosmological principle)由觀測顯示，大尺度(約200 Mpc 以上) 的宇宙具有以下的基本假設：1. 均勻性：物質在太空裡是均勻分佈的；2. 等向性：整個宇宙從每一個方向看出去都差不多；3. 共同性：宇宙起始10-43 秒後，所有的物理定律，在宇宙中的每一個地方都適用。我們現在可以去推測的宇宙大爆炸理論來進一步了解我們所生存的這個宇宙。大爆炸學說的內容如下：1. 假設宇宙是在約150-200億年前，從一個高溫高密度的狀態，開始爆炸，膨脹之後漸漸冷卻，形成星系；2. 膨脹是發生在每一處；3. 宇宙論標準模型所描繪出的宇宙的歷史→當時間為0時開始產生大爆炸， 當時間為4秒時，開始產生質子、中子、電子。當時間為3分時，開始形成原子核，其中氫(H) 約佔75%，氦(He) 約佔25%。此時氣體是游離的，自由電子與光散射，光無法跑遠就被散射掉，宇宙到處充滿輻射。大爆炸至此時期之前，合稱為輻射主控時代(radiation dominate era)。接下來當時間為106年時，溫度約為3000 K ，自由電子與氫、氦原核結合成為氫原子與氦原子。此時氣體是中性的，使得光子可以在宇宙中自由行走，亦即宇宙變透明了， 從此進入物質主控時代(matter dominate era)。當時間為109年時，星系形成。在大爆炸的理論下我們可經由一些觀測資料來證明大爆炸理論。這些觀測證據包括：1. 宇宙紅位移：由地球任何方向看出去，遙遠的星系都是離我們遠去，宇宙膨脹 。2. 氦與氦的豐存度：宇宙標準模型預測，H(氫)佔約75%，He(氦)佔約25，己經實測證實。恆星所消耗的氫與所產生的氦，還不足以改變這個比例。3. 微量元素的豐存度：微量元素包含重氫(deuterium)、氦-3 (helium-3)、鋰-7 (lithium-3)，對這些恆星無法合的微量元素，宇宙標準模型預測的豐存度，與實測的豐存度一致。4. 3K微波背景輻射：在大爆炸之後，宇宙膨脹、冷卻。Penzian & Wilson (1978 諾貝爾獎得主) 用號角形天線發現，天空具有均勻等向的無線電波雜訊─宇宙背景輻射，相對應於3K 黑體所發出的輻射。COBE 衛星精確測量，宇宙微波背景輻射的溫度為2.726 ±0.005 K。5. 微波背景輻射不均勻量：微波背景的微量不均勻 ，是宇宙區域結構的種子。

現今的宇宙為什麼仍在快速地膨脹？數千億顆恆星為何能擠在一個小小的星系空間內而不會崩潰？這些困擾著天文學家的問題，答案可能就快要揭曉了。今年4月美國太空總署（NASA）發布新聞指出，從哈柏望遠鏡所觀測到一顆形成於100億年前的超新星仍持續地加快速度遠離我們。也就是說，宇宙擴張的速度並未減緩、而是愈來愈快。這新證據支持了愛因斯坦在80多年前提出的神祕 「黑暗能量」正在加速宇宙擴張的理論。科學家指出，解開「黑暗能量」之謎可能是瞭解時間、空間、物質與能量本質的關鍵。他們估計，黑暗能量約占宇宙的三分之二，但他們仍完全不知道它到底為何物，也尚不知直接觀測和研究它的方法。

至於宇宙是怎麼來的？它會怎樣地演化下去？未來的宇宙會持續膨脹或有收縮的一天，還是宇宙的大小會呈週期性地震盪呢？有沒有另一個「宇宙」？甚至「子宇宙」、「孫宇宙」存在嗎？我們可以給宇宙做簡單的解釋，四面八方我們所處的空間就叫做「宇」，而從古代到現今的這一條時間軸線稱之為「宙」，我們所在的時間空間就是我們的宇宙。至於會不會有另一個時間空間的存在我們就無法得知了，甚至有人猜測通過黑洞就能到達另一個宇宙，但我們對於黑洞還不是很了解，甚至連觀測都很難，但是我們不否認有另一個宇宙的存在。科學家們尚無法從目前資料中找到答案，這些謎題正等待著你我做更進一步地探索！

宇宙是非常的廣大的，以目前人類的能力還無法到達另一個星系，對於宇宙僅能推測，對宇宙愈了解人類就對人類本身感到愈渺小，我們再也不是太陽系的中心，更不是銀河系的中心，在宇宙中我們就如大海裡的一小顆粒沙。所以宇宙還有許多疑問等著我們去探討與發現。

Answer 3

呃....宇宙有重力(正確的說法是引力)
也有空氣(正確的說法是氫氣)

你這個問題有點奇怪
我改天再解釋好了