『太阳系』宇宙最隐秘的运行方式——空间拖拽银河系

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每当夜晚抬头遥望那看似无尽而且沉寂的星空，布满了或明亮或昏暗的星光，我的思维都会被带进广阔的宇宙空间，会感受到面对广阔的宇宙时人类自身的渺小，甚至开始怀疑周围的一切存在。

遥望星空的你
今天要聊到的话题是关于宇宙中最隐秘最不容易被察觉的一个天文效应，让我们先从小学读物中的两句诗开始说起吧。
坐地日行八万里，巡天遥看一千河这两句诗实际上是对地球自转等天文运动的一个真实写照。看看下面这组数据，我们就能清晰地了解到脚下的地球究竟一致在带着我们参与着哪些疯狂的行为！

地球赤道上的自转线速度约为466米/秒；
地球绕太阳公转的平均速度约为29.78千米/秒；
地球随着太阳系绕银河系中心旋转的速度约为250千米/秒；
地球随着银河系绕本星系团中心的旋转速度约为600千米/秒。

地球等各大行星绕太阳公转
看到这里你是不是已经在问自己一个问题了：是不是就在我躺在沙发上一动不动地阅读完手机上的一篇文章时，我已经飞跃而过数万甚至数十万公里了？
回答是肯定的，我们的宇宙就是这么疯狂，这就是今天的主题——空间拖拽效应。
空间拖拽效应空间拖拽效应从字面意思上理解就是，宇宙中的大型天体在引力的作用下“拖拽”着其周围的物质伴随它一起运动的现象。这个解释实际上只回答对了一小半，因为天体所拖拽的对象决不仅仅只是其周围的物质，而是包括自身在内的整个宇宙空间，更直接但不那么严格的理解是天体周围的空间。
银河系对空间产生的旋转式拖拽
这究竟是怎么回事？空间也能被拖拽进而形成某种运动？这要先从牛顿的经典空间与马赫、爱因斯坦的相对性空间说起。
绝对空间到相对性空间牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中提出了“绝对空间”的概念，并解释道：绝对空间其自身特性与一切外在的事物无关，处处均匀，永不移动。牛顿在试图区分绝对运动和相对运动时，提出了一个历史上极为著名的“水桶实验” ， 300年来，几乎所有的大物理学家和哲学家都对这个实验发表过见解，有人辩驳，有人维护（具体参见作者之前的相关文章）。
相对性空间
直到马赫、爱因斯坦彻底否定了牛顿对水桶实验的解释，揭示出相对性空间的概念，人们才意识到所谓的“绝对空间”是压根不存在的。马赫、爱因斯坦指出，一切物质的运动只有相对于其它的实实在在的物质而言才是有意义的。实际上，一切关于空间性质的研究必须建立在一个参考系上，而这个参考系必须跟某些实在性存在的客体相关联。
银河系构成的参考系示意图
例如地质学家在研究地理时，一般都以地球表面为参考系，而天文学家在研究地球在太阳系中的运动时，都是以整个太阳系构成的参考系为基础。地球表面构成的参考系实际上和太阳系构成的参考系并不是一个形态的宇宙空间，因为你在两个不同的参考系上观察到的宇宙景象在形式上是完全不同的，虽然它们属于同一个宇宙，服从着相同的物理规律。