自 1776 年 7 月 4 日以來，太空科學已經取得了長足的進步。以下是這個傳奇故事的回顧
7 月 4 日，美利堅合眾國慶祝建國 250 週年，紀念《獨立宣言》發表並成為主權國家。
今天，這個相對較新的地方引領了我們對宇宙的理解。這是太空科學領域許多主要參與者的所在地，例如 美國太空總署加州理工學院 (Caltech)、麻省理工學院 (MIT) 和西北大學等。
為了慶祝美國獨立 250 週年，Space.com 將帶您了解多年來對宇宙的一些常見誤解，以及美國科學家在澄清這一宇宙混亂中所扮演的角色。
1776 年，艾薩克爵士 牛頓式自 1687 年出版《Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica》（自然哲學的數學原理）以來，運動定律已經存在了約 89 年。其中的五個定律 太陽系 早在美國誕生之前，古希臘人就已經發現了這些行星。而且，經過長期的鬥爭和多次壓制這項知識的嘗試，人們開始意識到 地球 波蘭天文學家尼古拉斯·哥白尼 (Nicolaus Copernicus) 於 1543 年和伽利略·伽利雷 (Galileo Galilei) 分別於 1543 年和伽利略·伽利雷 (Galileo Galilei) 在 1543 年為這一敲下了棺材，並在 1687 年再次受到牛頓的重擊誤解。
伽利略也讓我們認識到，地球不僅在太陽系中的位置是獨一無二的，而且它並不是唯一擁有月球的行星。 木星, 木衛一, 歐洲, 木衛三 和 木衛四 1610年發現。
顯然，當美國誕生時，我們已經開始了解宇宙以及我們在其中的位置，但一些重大誤解仍然存在。其中最大的問題之一涉及太陽本身的性質。
太陽就像一塊燃燒的煤炭
美國是在「蒸汽時代」形成的，這是一個從 1770 年持續到 1914 年的工業化時期。這場革命是由煤炭、機車、船舶和電力工廠推動的，改變了工業、交通和製造業的形態。當時，煤炭是人類已知的最密集、最強大的燃料來源，因此許多早期科學家推測太陽實際上是一塊極其巨大的燃燒煤炭，這也許並不奇怪。
然後，世界上最古老、最著名的科學期刊之一——美國的《科學美國人》寫了一篇文章 1863 年的文章 它首先開始像一塊燃燒的煤炭一樣推向太陽。
「如果太陽是由煤炭構成的，以目前的速度，它只能持續 5000 年。 太陽。很可能，它不是一個燃燒的物體，而是一個白熾的物體。它的光芒是熾熱的熔融金屬的光芒，而不是燃燒的熔爐的光芒。但太陽不可能在不損失熱量或提供新燃料的情況下持續散發熱量，」《科學美國人》的文章說。「假設太陽的熱量被落入其中的流星體保留，那麼就有可能從太陽系的質量中大致確定太陽發光的周期。界線在一億年到四億年之間。 」
儘管這一估計仍相去甚遠，但我們現在了解到太陽的年齡約為 46 億年；這一發展發生在地質革命時期，地質革命揭示了我們的星球比神學估計的只有幾千年的歷史要古老得多的證據。
大約 57 年後，在 1920 年，英國科學家阿瑟·愛丁頓 (Arthur Eddington) 首次提出，像太陽這樣的恆星是由氫核聚變為氦提供動力的。這個想法由愛丁頓在 1926 年出版的《恆星的內部構成》一書中發表。十二年後，核物理學家漢斯·貝特首次解釋了這個核融合過程，詳細描述了質子-質子鍊式反應和碳-氮-氧（CNO）循環。
美國成立 162 年後，由美國出版物引發的連鎖反應，太陽是一塊燃燒的煤炭的想法最終被燒毀。
以太還是…？
在 1800 年代美國的起步階段，科學家意識到光是一種波。將其應用於他們對其他波的了解，可以合乎邏輯地假設光也需要一種可以傳播的介質。這種介質必須是普遍存在的，並且具有一些獨特的屬性，以允許光以光速穿過它。
因此，有人提議在空間中填充一種稱為發光以太的介質，意思是「承載光」。事實上，它必須是一種不可見且無限的材料，不與物理物體相互作用，這使得發光以太的存在備受爭議。
我們現在知道這種介質並不存在，這要歸功於兩位美國物理學家阿爾伯特·A·邁克爾遜和愛德華·W·莫利，他們在1887年得出了科學史上最重要的無效結果：反駁了發光以太的存在。
如果發光的以太存在，那麼科學家推斷，當地球以每小時 66,000 英里（106,216 公里/小時）的速度繞著太陽旋轉時，我們的星球必須穿過以太，而以太被認為是靜止的。這意味著地球 必須 相對於靜止的以太運動。如果以太是光波傳播的介質，這必然意味著光速在地球傳播方向上的變化越來越小。
邁克爾遜-莫雷實驗在俄亥俄州克利夫蘭進行，使用一種稱為邁克爾遜-莫雷干涉儀的設備來測試垂直於地球傳播的光波和平行於地球傳播的光波的速度差異。麥克爾遜和莫利原本期望觀察到由光波的不同傳播時間所引起的干涉圖案。
當相同波長的光在稍微不同的時間到達偵測器時就會發生這種情況，這意味著波的峰值和邊界不再完全對齊。然而，令美國物理學家驚訝的是，沒有檢測到干擾。這意味著光速沒有變化，本質上反駁了以太的存在。
對發光以太的否認至關重要，因為它為他打開了大門 阿爾伯特愛因斯坦1905年提出狹義相對論 廣義相對論 1915年，後者修正了我們對重力的理解，並導致我們認識到 黑洞 和 重力波 早在對此類物體進行實驗觀察之前。
其他星系！
儘管科學家在美國誕生前就知道地球並不是太陽系的中心，但還有另一個明顯的誤解。人們相信 銀河系康德於1755年首次提出的「宇宙島」理論，至今仍在宇宙中佔據著獨特的地位──與其他星系的存在成為人們熱議的話題。太陽系本身也被認為位於銀河系的中心。
1785 年，天文學家威廉·赫歇爾開始繪製銀河系地圖，正確地確定了銀河系盤的形狀，但卻錯誤地將太陽系置於銀河系的中心。這種情況在 1918 年發生了變化，當時美國天文學家 Harlow Shapley 確定，被稱為球狀星團的密集恆星團集中在人馬座方向的遙遠核心中。這使得太陽系偏離了銀河系的中心。今天，我們擴展了這一點，將我們的行星系統移至距離銀河系中心 27,000 光年的地方，進入銀河系的旋臂之一。
五年後，也就是1923年，銀河系的獨特性被破壞了。使用 100 英吋（2.5 公尺）胡克望遠鏡 威爾遜山天文台美國天文學家 埃德溫·哈伯 對仙女座星雲（梅西耶 31）進行了成像，並確定它距離我們至少一百萬光年。儘管我們現在知道這個距離接近250萬光年，但這仍然足以將M31置於銀河系邊界之外。
仙女座星雲是真實存在的事實 仙女座星系1924 年 11 月，《紐約時報》向大眾宣布了一個離我們星系很遠很遠的消息。我們在銀河系中不再孤單，但哈伯望遠鏡並沒有就此結束。
宇宙不是靜止的
當時的另一個假設是宇宙是靜態的，愛因斯坦在 1917 年支持了這個假設。然而，在 1929 年，哈伯發現來自遙遠星系的光發生了紅移。換句話說，當從這些光源發出的光的波長向我們傳播時，這些波長被拉伸。這表明這些星係正在遠離我們。愛因斯坦深信這一點，放棄了他的靜態宇宙模型。
然而，美國科學家尚未完成整個宇宙觀的修正。 1998 年，索爾·珀爾穆特 (Saul Perlmutter)、亞當·里斯 (Adam Riess) 和羅伯特·科甚納 (Robert Kirshner) 等美國研究人員組成的兩個國際研究小組發現，宇宙不僅在膨脹，而且膨脹實際上正在加速。
暗能量 被引入作為推動這種加速擴張的神秘力量。時至今日，它仍然是宇宙中最迫切的謎團之一。
也許到美國慶祝 300 歲生日時，暗物質之謎以及其他宇宙難題（例如暗物質的性質）將得到解決。如果真是這樣的話，美國的計畫很可能就是這樣的 哈伯太空望遠鏡, 詹姆斯韋伯太空望遠鏡和未來 羅馬南希·格雷斯太空望遠鏡 將使美國創新者和科學家站在這些發展的最前沿，就像他們的前輩在過去 250 年中所做的那樣。
