對引力的認知是如何進化的?什麼才是真正的引力

2020-12-20 科學信仰孫晨

引力是自然界中已知的四種基本力之一,其餘的三種基本力分別為電磁力、強核力和弱核力。與另外三種基本力相比,引力具有兩個顯著的特點。

其一,就是引力很弱。當我們將一支筆放在桌子上的時候,這根筆會受到整個地球的引力而緊貼在桌面之上,然而,隨便一個三歲小童就可以輕而易舉將這支筆拿起來,在與整個地球的引力對抗中取得勝利。其二,就是引力的作用範圍最廣,無論是天體的運行、物體的下落,都是引力作用的結果,任何兩個具有質量的物體之間都存在著相互的引力作用,這就是萬有引力。

萬有引力是由牛頓所提出的,我們不去爭辯牛頓是如何發現萬有引力定律的,我們也不去猜測牛頓是不是真的在那個午後被樹上掉下來的蘋果所砸中,我們只需要知道有一點是事實,那就是牛頓通過公式驗證了導致蘋果下落的引力和天體公轉的引力是同一回事,也正是從這一刻開始,萬有引力誕生了。

牛頓的萬有引力公式不僅可以應用於日常生活,也足以應付現代航天工程的需要,但其卻並非引力的本質。無論是日常生活,還是航天工程,實際上都是處於一種弱引力場環境之下的,而在面臨強引力場的時候,萬有引力公式就顯得無能為力了。

科學家們最初發現萬有引力公式不適用於強引力場環境下,是在測定水星近日點的實際進動值時,測定的結果與萬有引力公式的計算結果出現了極大的偏差。

在很長一段時間以來,科學家們對此感到手足無措,知道愛因斯坦和廣義相對論的出現,引導了人類對引力的認知完成了進化。牛頓的萬有引力和愛因斯坦的廣義相對論對於引力的認知存在著怎樣的差別呢?首先,牛頓認為萬有引力是一種力,而愛因斯坦則認為引力並不是一種力,而是一種幾何效應。愛因斯坦認為沒有物質的空間是平直的,而物質會導致空間的彎曲。

引力的本質就是空間的彎曲,物體質量越大,所引起的空間曲率就越大,引力也就越大。

事實上證明,愛因斯坦對於引力的認知是完全正確的,通過廣義相對論的推導,愛因斯坦預言了引力紅移、引力透鏡和引力波,而這些都已經被現代科學所證實,而且根據愛因斯坦的公式所計算的水星近日點的實際進動值也十分精確。

也正是因為引力的本質是一種幾何效應,所以才顯得與其它三種基本力格格不入。其次,牛頓認為引力的作用是瞬時的,而愛因斯坦認為引力的傳導同樣需要時間,而這個時間就是光速。

太陽光傳到地球大約需要8分鐘的時間,而引力也是如此,如果太陽突然消失,地球仍會保持正常的公轉,直到8分鐘以後才會因為引力的消失而停止,引力的傳導速度等同於光速,同樣已經被現代科學所證實。

當然,牛頓的萬有引力理論並沒有錯,如果說愛因斯坦的廣義相對論描述的引力的本質,那麼牛頓的萬有引力就是廣義相對論在弱引力場環境下的一種近似理論,而且我們也已經說過了,牛頓的萬有引力公式即使應用於航天工程領域仍然已經足夠精確了。而從另外一個角度來說,無論是廣義相對論,還是萬有引力,都不能稱之為對引力的終極描述。因為宇宙的終極理論必須能夠將四種基本力相統一,這也就是科學家夢想中的統一場理論。

相關焦點

  • 引力的本質是什麼?
    引力,四大基本力之一,也是唯一一個和其它三種基本力無法統一的力。在牛頓的時代,大家並不知道引力是如何來的,只知道引力的公式如下:F=GM1*M2/R^2被蘋果砸到的牛頓即物體的引力,和物體的質量以及物體的距離的平方的倒數呈正比。牛頓時代,能夠得到萬有引力已經十分不易,我們也不必對其嚴苛要求,非要找出引力因何而來。
  • 宇宙萬物都有引力,那麼引力的本質是什麼?又是如何產生的?
    引力是自然界四大基本力之一,人類之所以能站在地表全靠引力的牢牢吸附。人類對引力的第一次系統認知始於牛頓時期的萬有引力定律,從那時起人們知道了物體質量越大造成的引力就越大,然而當時牛頓雖然知道萬有引力,但他並不知道引力是如何產生的。
  • 引力是如何產生的?是地球創造了引力,還是引力創造了地球?
    引力在我們的生活中是無處不在,就連我們平時的吃飯喝水都離不開引力的作用,但是其實可能很多朋友並不知道引力到底是怎麼來的,那到底引力是從哪裡來的呢?是從地球的內部嗎?其實引力的來源就是時空。按照現有的說法,星球或者物體會在時空中造成凹陷,而這樣的凹陷就是產生引力的罪魁禍首。無時無刻吸引著暗物質的物體,會將暗物質也吸引到凹陷當中,這樣就會形成一個暗物質的流動場,即產生了引力。
  • 引力是什麼?引力真的存在嗎?
    引力存在嗎?我們從小就聽過牛頓被蘋果樹上掉下的蘋果砸,然後腦袋好像開了光一樣,一下就想明白了萬有引定律了。這個故事或多或少是有演繹的成分,真實性堪憂,最早也僅僅載於沒見過牛頓的伏爾泰的書中,他也是打聽來的。
  • 量子引力沒有對稱性意味著什麼?
    如果你想全面描述宇宙在基本層面上是如何運作的,你必須從兩種不同的、不相容的角度來看待它。要描述粒子及其電磁和核相互作用,你需要使用量子場論(QFT)的框架,量子場滲透到宇宙中,它們的激發產生我們所知的粒子。
  • 引力到底是怎麼產生的?是引力創造了星球,還是星球創造了引力?
    引力到底是怎麼產生的?是引力創造了星球,還是星球創造了引力?因為有了引力,所以物體會從高空墜落,人們可以在地表行走,引力的存在毋庸置疑,然而直到現在,也沒人知道引力到底是怎麼產生的,儘管科學家們提出了非常多的想法與猜測,並且每一個看上去都很有道理,但終究只是猜測,並不是確定的事實,那麼引力到底是怎麼產生的呢?到底這些引力創造了星球,還是這些星球創造了引力呢?
  • 引力是如何產生的?
    牛頓經典引力理論據傳,因為一個蘋果掉下來砸到牛頓的腦袋,牛頓因此悟出了萬有引力定律。世間一切物質都存在相互吸引的作用力,這就是萬有引力。萬有引力的大小,除了與兩個物體的質量有關,還與兩個物體之間的距離有關。這是經典力學中關於引力的描述。
  • 軌道和引力的關係,引力是否是構成宇宙「大廈」的棟梁支柱?
    太陽的引力將所有行星向內拉扯,但行星運動產生的離心力又會阻止它們撞過來;而行星總是以驚人的速度在自轉和公轉,它們自身首先要保持穩定,引力和離心力一致,自身的物質才不會被拋射出去。此外,太陽引力與行星因運動而受到的離心力之間,必須形成一種微妙的平衡。行星周而復始地圍繞恆星運行,軌道由此產生了。
  • 銳意進取:長安引力如何產生「未來引力」
    然而以長安汽車為代表的國內一線車企並沒有放慢腳步,而是推出了諸如長安引力等更加銳意進取的車型,為未來國產汽車進一步發展落子布局。那麼長安引力這款面向未來的車型到底怎樣產生「未來引力」的呢?長安引力的動力總成採用了藍鯨NE1.5T高壓直噴發動機+全新藍鯨7速溼式雙離合變速箱的「雙藍鯨」組合,品質過硬、動力更強。其中,藍鯨NE1.5T高壓直噴發動機有著濃重的跨國研發技術背景,集成了世界先進的發動機科技,稱其為代表了中國發動機的未來也毫不為過。
  • 引力的超距作用真的很神秘嗎?引力能量來自哪裡?科學家給出答案
    人們自然對這種能夠跨越空間距離、不需要相互接觸的相互作用就很好奇,憑什麼引力不接觸就能發生相互作用呢?但是,事實上就是如此,四種基本力的相互作用,都不需要發生相互接觸。所以自從牛頓提出來萬有引力開始,物理學家們一直在探尋著究竟是什麼東西產生讓物質能跨越空間距離產生能改變物體運動狀態的相互作用,然而一直都沒有找到。因為沒有,所以臣妾找不到啊。
  • 引力極其強大,但又極其弱小,其本質究竟是什麼?
    真有意思,引力如此之大,又如此之弱,究竟是什麼力量?其實質何在?最早對引力做出精確定義的人是牛頓,他的萬有引力定律第一次使人類如此接近引力的真理。Newton認為任何物體都有互相吸引的力,而這種力是一種超距作用,即引力是瞬間發生的,不需要時間進行傳導。
  • 引力的傳播速度是光速,科學家是如何測量出來的?
    什麼是引力?試想一下,如果一個物體能夠濃縮到自己質量的史瓦西半徑中時,那麼最弱的引力就會變成最強的力,並且還能把進入其範圍的一切撕碎甚至吞噬掉,即使是具有最高速度的光也是無法從裡面逃逸出來的。什麼是引力波?
  • 蘋果落在地上是因重力,引力無處不在,大爆炸之前是否存在引力?
    是什麼力量把蘋果拽到了地上?」正是有了這種想法,最終導致了物理學中最重要的發現之一,即:引力的基本力量。今天,沒有人否定重力的存在。正是有了重力,地球上的一切才可以留在地球上,而不是飛入太空。例如,跳傘、蹦極、過山車等娛樂活動,人們從這些活動中獲得了令人興奮的感覺,但如果沒有了重力,那這一切也就不可能了。
  • 引力是什麼?重力又是什麼?
    引力不是由空間壓縮造成的,而是物體質量彎曲周圍時空造成的幾何效應,總之是質量告訴空間如何彎曲、彎曲多厲害,彎曲的空間告訴物體該如何運動。不能簡單的說重力就是萬有引力,重力不是引力,但是在地面上,重力確實是由萬有引力產生的,不過重力並不一定需要由萬有引力來產生。能使物體獲得重量的萬有引力和慣性力的共同作用叫重力,小於物體正常值叫失重,大了就是超重。比如在星際穿越中的永恆號飛船上,重力就是由空間站的整體旋轉帶來的離心力提供的。
  • 恆星引力的爆款IP運營法則
    恆星引力創始人、CEO王一栩說:「要看產品。我們希望每一個產品和每一個IP能夠面向最對他胃口的受眾。」如何做到這一點,可以理解為恆星引力如何完成IP的孵化。在與王一栩的交流中,我們提煉出了三個關鍵詞。關鍵詞一,熱情。
  • 引力存在的確切證明是什麼?
    其實並沒有什麼引力的「存在」,科學研究不是這麼分析事物的幾個物體互相加速朝其他物體運動的現象被命名為引力,沒有引力他們就會呆在原地不動。引力的存在證明就是如上所述現象的表現。我們也可以用卡文迪什(Cavendish)裝置證明引力存在於各種物體之間。引力理論則是一個完全不相同的東西…牛頓引力理論的證明通常是被用於卡文迪許試驗,這顯示出萬有引力的存在…這為預測天體的運功軌道和在大質量物體旁「向下」的防向提供了確切的證據。
  • 如果地球消失引力5秒,會發生什麼?結果顛覆認知
    說到地球引力,正是因為有了它的存在,我們才能牢牢的依附在地球上,可以說它是萬物賴以生存的保障。對此,一些腦洞大開的朋友想到,如果地球上有一個控制引力的開關,那麼把這個開關關掉會怎樣呢,也就是說如果地球的引力突然消失,即便是只消失五秒,那會發生什麼變化呢?
  • 引力到底是什麼,可能它並不是力
    是什麼造成天王星的運行軌道「異常」呢?於是天文學家大膽猜想在天王星的外側一定還有一顆行星「拖曳」著天王星使其軌道異常。1844年,天文學家勒維烈利用牛頓力學通過天王星運行的偏差反推出另一顆新行星的位置。在德國天台加勒的幫助下,他們在1846年9月23日在預定的天區發現了太陽系第八顆行星——海王星。這無疑是牛頓萬有引力定律最輝煌的時刻。
  • 引力與自轉有關係嗎?如果地球沒了月亮的引力,你我還會存在嗎?
    本文基於回答網友這樣的問題:地球自轉可產生引力,為何月球卻不能?直話直說,這種認知是錯誤的。萬有引力與自轉沒有毛關係,凡有質量的物體,都存在萬有引力,因此引力是物質本質屬性,一個原子也不例外,何況月球呼?
  • 引力究竟是什麼?科學家正在逐步完善
    我們知道一顆蘋果使牛頓發現了萬有引力,使得人類重新審視探索發現世界,而對於物理學研究來說這也是一個巨大而的進步,這個發現也被稱為17世紀自然科學最偉大的科技成果之一,為我們揭開了許多未解之謎和一些以前無法解釋的自然現象,今天我們就來說一說萬有引力到底是什麼?