引力无处不在,但引力的本质是什么?引力是如何产生的?

2022年10月01日21:25:25 科学 1885

引力,在我们身边无处不在。

根据牛顿万有引力定律,有质量的物体就会产生引力,而万物都有质量,所以我们每时每刻都能感受到引力的存在。我们之所以能安全地站在地球上,就是因为有引力的存在。

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牛顿提出了万有引力,但并没有诠释引力到底是什么,引力到底是如何产生的?

牛顿本人当然也知道万有引力的本身存在着“瑕疵”,但由于时代的局限性,我们不能苛求太多,伟大的牛顿很难揭示引力的本质,这种局限性是不可突破的,任何时代都有其无法突破的局限性。

这个问题留给了另外一个伟大的物理学家,爱因斯坦

1915年,爱因斯坦提出了伟大的广义相对论,该理论一经提出,就轰动了全世界,因为它太具有颠覆性了。

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根据广义相对论诠释,所谓的引力,本质上其实就是时空万物,任何有质量的物体都会对周围时空造成弯曲,在弯曲的时空中,一切物体都是沿着直线运动。

注意,上面的“直线运动”并不是我们经常所说的直线,而是四维时空中的“直线”,也就是“测地线”。万物都能感受到被弯曲的时空,然后沿着弯曲的时空做“测地线”运动,体现出来的就是引力。

说白了,所谓的引力其实是不存在的,它只是时空弯曲的表象而已。这就是引力的本质。

那么时空到底是如何弯曲的呢?

我们常见的描述时空弯曲的都是一些不太严谨的示意图,方便我们通俗理解。比如说,把时空弯曲描述成弹簧床被重物压缩的情况,其实这是不严谨的。

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因为在宇宙太空并没有方向之分,没有上下的概念,时空无法“向下”弯曲。

更严谨地来讲,时空弯曲的方向是物体的质心方向,也就是物体质量的中心,就如同下图那样,物体在运动的也会拉拽着周围的时空一起运动。

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广义相对论是万有引力定律更高级的体现。说白了,万有引力定律是广义相对论的近似值和特例,是在低引力情况下的特例。

这也是为什么万有引力定律无法诠释水星的“进动”现象,而广义相对论就能很好诠释。因为水星距离太阳太近了,受到时空弯曲的影响比别的天体都要大!

不过对于生活在地球上的我们来讲,大部分时间还是由牛顿万有引力定律统治着,因为我们生活在低引力世界。而一旦上升到宇宙层面,就需要广义相对论出马了!

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