科普:為什麼物質可以使空間扭曲並產生引力?

2020-12-05 醉心音樂

在牛頓力學中,萬有引力是普遍存在的一種自然現象。但是牛頓為了研究「引力何以可能」的問題就陷入了難以跨越的障礙之中。

牛頓力學只是告訴引力就是普遍的,沒有為什麼!牛頓晚年為了解決引力產生的因果關係也不得不藉助上帝。其實這只是一種逃避的手段,最後也沒有研究個所以然來!

牛頓解答不了這個問題,直到兩百多年後的1915年,愛因斯坦才把引力的本質詮釋出來了,那就是有質量存在的物質必然會彎曲周圍的時空,引力只是時空彎曲的表象。可以說,愛因斯坦把「引力何以產生」的問題進一步的解答了一番。

但如果你繼續追問「時空彎曲何以產生」,愛因斯坦等人也是無法面對的。這種窘境就相當牛頓當年對引力本源的探究一樣。我們只能一步一步的推理,但是任何事物總有無數個「為什麼?」 一個事物最初的原因解決了,其背後還有另一個導致這個原因產生的原因,以此類推下去,這樣就沒完沒了了。 這也是哲學上的「外在關係說」!

拋開哲學層面,我們用廣義相對論來解釋時空彎曲

廣義相對論的公式Rμν-1/2Rgμν=8πTμνG/c^4告訴我們,物質本身就有時空屬性。物質的能量和動量T_uv的分布就對應著相關的時空彎曲R_uv。其實就是說物質的能量和動量才是決定時空彎曲的本質,而不是物質本身。但是物質必然會包含能量和動量,所以一般人認為是物質決定時空彎曲也不能看做是錯的,這只是不全面的認識罷了!

人們原本以為,一個物質的質量可以通過受到地球的引力算出,也可以通過其加速度和力的大小算出。但兩種計算質量的方式沒有絕對本質的相同!

但是等效原理卻告訴我們:引力質量嚴格意義上的確等於慣性質量。

那麼我們就可以想像:在一個廣袤無垠的宇宙深處,一個有運動的物體必然有慣性質量,而這個慣性質量又可以等於引力質量。所以物質的存在可以帶來能量和動量的空間分布,並產生引力表象!

相關焦點

  • 能量有引力?可以產生時空扭曲嗎?
    能量可以扭曲空間,也可以產生引力。愛因斯坦的引力場方程告訴我們,空間能量和動量的分布,決定了空間彎曲狀態。相對論解釋引力,主要通過空間的扭曲,質量越大,對空間的扭曲效果越明顯,引力也會越強。但是引力的本質,無論是相對論還是量子力學都無法解釋。根據質能公式,能量所產生的引力比質量產生的引力,小了光速的平方倍。純能量所產生的引力,更是詭異,人類也無法證實。
  • 為什麼黑洞的空間是扭曲的,能吞噬一切物質?科學家給出了猜想
    根據愛因斯坦廣義相對論,在宇宙中,時間與空間不是孤立存在的,它們是相互依存緊密不可分開的。但是黑洞能改變周圍的時間與空間,黑洞的時間與空間是扭曲的。黑洞在愛因斯坦廣義相對論中,利用引力場的方程式,把宇宙作為引力場,天體的質量衡量時空的性質與變量,可以推演出時空是不均勻的物質
  • 引力是由物質質量產生,那麼同等質量的物質都產生相同的引力嗎?
    根據現有理論引力就是由物質質量產生,同等質量的任何物質都產生相同的引力。大科學家牛頓提出了萬有引力定律,蘋果瓜熟蒂落掉在地面和月球的長久相伴,是因為同等性質的力。根據質量乘積正比距離平方反比的萬有引力公式來看,計算引力的時候也只是僅算質量,並沒有分物質。萬有引力是宇宙天體系統的主要粘合劑,宇宙的規律應該是至簡至純,難以想像會出現因物質不同而產生不同的力。那麼引力的本質到底是什麼,為什麼不同的物質只要質量相同就會產生相同的引力?
  • 引力是力,為什麼可以產生波?我們對外用力是在釋放「衝擊波」?
    如果把引力認為是牛頓說的力,就很難理解波了。只要能先忘掉引力是一種力,寧可想成「衝擊波」都行,讓我重新給你灌輸一遍為什麼東西會落地。愛因斯坦在他的《廣義相對論》論中提出的更精確的引力描述,引力波的概念就是從他那來的,但他說的還是會很抽象,所以多上點動圖。
  • 引力產生之謎
    空間時間和重力有質量的物質都會有引力。但質量為什麼會產生引力,引力到底是什麼東西,引力的傳播介質是什麼,現今科學界有各種解釋,但都未得到實驗證實。現在最具有信服力的解釋就是愛因斯坦的相對論時空理論——「引力」其實是時空扭曲的表現,舉一個二維的例子:一張繃直的橡皮筋網,放上兩個質量不一,體積相同的球,網扭曲了;‚在1的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動,直線與(同一個)球的位置距離越近,軌跡彎區越大;ƒ在2的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動接近兩個質量不等的球,直線與兩個球的距離相同,經過質量大的球,軌跡彎區大
  • 科學家稱黑洞的空間是扭曲的,那扭曲的空間是個什麼樣子的?
    根據1915年愛因斯坦廣義相對論的引力場方程,宇宙是一個引力場,在這個場中,天體的質量決定了時空的性質,於是時空變得不均勻,而形成了時空扭曲時空曲率也會產生引力,當光從扭曲的時空內路過時,就會改變路徑變得彎曲。這就是為什麼黑洞可以吞噬光的原因,那是因為黑洞無限的質量讓時空發生了無限的扭曲,進入這裡的光便隨著時空曲率一併被黑洞吞沒。
  • 科學家稱黑洞的空間是扭曲的,那扭曲的空間是個什麼樣子的?內幕...
    其實黑洞扭曲的絕不僅僅是空間,因為在愛因斯坦的廣義相對論宇宙中空間和時間是緊密結合在一起的,也就是說黑洞周圍的時間和空間都被嚴重扭曲了 在近年來一大批優秀的科幻電影中,《星際穿越》中的黑洞無疑是最真實的,而主角一行人在超級黑洞「卡岡圖雅」周圍的星球上經歷的時間膨脹也反應出了黑洞周圍時間流逝速度與地球上時間流逝速度的不同,然而在《星際穿越》中我們並沒有看到黑洞周圍的空間被扭曲成了什麼樣子。
  • 廣義相對論驗證引力是由時空扭曲產生!
    時空扭曲產生引力,創造出神奇宇宙奇觀。牛人們總是在一開始本部能夠得到大眾的認可,就像愛因斯坦,他的廣義相對論所提及的引力在一開始因為只是一個猜想而不被外界所認同,直到最後的以證明人們才不得不接受了這一事實。
  • 了解宇宙終極秘密–11解開引力的秘密,空間和光的秘密!
    很久沒有發文了,前幾天又重刷了一下復聯四這個量子力學科普片,穿越回過去用的是打破普朗克尺度,利用莫比烏斯環一筆帶過,我覺得是不是至少帶點反物質或虛粒子啥的更靠譜,他們帶的是皮姆粒子,那好像就是管縮小放大的,反物質是不可能用那管裝!
  • 匪夷所思,黑洞扭曲周圍空間
    經過漫長的等待,在全球200多位科學家的努力之下,2019年4月10日第一張黑洞照片終於誕生了,從照片可以清晰看到黑洞周圍的現象,突然想到了愛因斯坦的空間扭曲理論。運動是物質的根本屬性,那空間呢?它在運動嗎?它的根本屬性又是什麼呢?它和物質之間有相互作用力嗎?
  • 引力將時空扭曲成了一個漏鬥,為什麼其它時空不衝過來填補空缺?
    以太是古希臘哲學家亞里斯多德所設想的一種物質,並且被定義為第五元素,牛頓借用了以太,他認為平直的宇宙空間中充滿了以太,使得引力得以傳遞,而且光也穿梭其中!,方向是指向更扭曲的空間,也就是質心!空間被扭曲了,為什麼其他地方的空間不會過來補充?時空是一種非常奇特性質,它似乎可以無限填滿宇宙,我們認為時空與物質都隨著宇宙一起誕生,而膨脹的宇宙則讓天體之間的距離彼此遠離,宇宙未來會膨脹到什麼時候我們不得而知,但至少可以知道,空間似乎並不是一種稀缺物質,它會填充所有空缺的地方,從來不會讓某一處在絕對真空的空間,除非出現真空衰變。
  • 科學家稱黑洞的空間是扭曲的,扭曲的空間是什麼樣子?專家說出答案...
    黑洞的特性代表就是引力,引力強大到足以撕裂吞噬掉一切,一顆只有2公裡大小的黑洞,就能將太陽吞噬的一乾二淨,因此你可以想像其威力!它的引力強到光都無法逃逸,當光進入黑洞後,它就會被吸入進入,如果你拿一個手電筒去照射黑洞,你會發現光直徑被扭曲了,實際上光線被沒有被彎曲,而是黑洞周圍的空間彎曲了。這種扭曲現象我們將之稱為透鏡效應。 目前主流的″扭曲″是絕對的理解偏差和解釋錯誤。特別是一些描繪引力效應的圖,即一重球壓在一張膜上的形成的凹陷效果圖,更是絕對錯誤的。
  • 加速膨脹的宇宙,是因為引力逃到了高維空間?
    但是,引力定律在最大尺度上失效也會產生相同的效果。大一統理論的領跑者——弦論提出了一種新的引力定律。弦論不僅僅是描述細微尺度的物理定律,它還能對宏觀世界產生影響。弦論提出,宇宙存在一些普通物質無法進入,但引力或許能逃逸進去的額外維度。這種逃逸產生了不可恢復的時空扭曲,進而造成宇宙加速膨脹。它會對行星運動產生細微的影響,並被觀測到。
  • 時間沒有質量,甚至於根本不是物質,為何引力還可以讓時間變慢?
    ,我們的雙腳都可以踏踏實實地踩在地上而不會飄起來,也是因為地球的引力。,和其它的物質並無不同,但如果說時間也會受到引力的影響,那麼恐怕很多人就難以接受了,雖然難以接受,但這卻是事實。由於GPS衛星上的時間流逝速度與地表不同,所以定位位置就會出現偏差,平均每24個小時,偏差就可以達到14米。事實讓我們明白了時間的流失速度的確會發生變化,而且它不僅會受到相對運動速度的影響,而且還會受到引力的影響,那麼這到底是為什麼呢?為什麼沒有質量,也不是物質的時間會受到引力的影響呢?
  • 時間沒有質量,甚至於根本不是物質,為何引力還可以讓時間變慢?
    其實不僅是月球、地球和太陽這樣的宇宙天體,任何具有質量的物體之間都具有相互的引力作用。光雖然沒有靜止質量,但是它從誕生之時起就一直處於光速運動之中,而運動就會產生慣性質量,而慣性質量又等效於引力質量,所以光一樣會與其它具有質量的物體發生相互的引力作用,因此光會被黑洞強大的引力所束縛,無法逃逸而出,於是黑洞的史瓦西半徑之內就成為了完全不可見的世界,黑洞的「黑」可謂是名副其實。
  • 強大的引力能夠扭曲時空形成黑洞,那麼磁力呢?
    對物理感興趣的朋友可能有所了解,當大量的物質聚集在極小範圍的空間內,將會產生強大的引力,達到一定臨界值時,物質結構將會發生坍縮,進而形成黑洞。黑洞強大的引力將局部空間扭曲,曲率變為無限大,形成了一個只許進、不許出的閉合空間。而這個將黑洞內部與外部分開的界面被稱之為視界面,任何物質進入視界裡就再也出不來了,即使以光速也逃逸不出來。
  • 引力來自空間和時間的曲率,再次證明愛因斯坦是正確的!
    兩物體相隔無限遠也受萬有引力的作用,但是牛頓也不知道,為什麼會產生引力,高中物理必學萬有引力定律,但是學完你也不知道為什麼會產生引力;所以這就更加凸顯出了愛因斯坦廣義相對論的高明之處!即引力來自空間和時間的曲率,太陽和地球等天體改變了這種幾何結構。
  • 引力為什麼要以光速傳播?那它為何能逃離黑洞?
    也就是說,引力是怎樣逃離黑洞的?如果說引力以不同於光的方式『移動』,那它為什麼會以同樣的速度傳播呢?其實這個問題很簡單,只是有些概念搞混了。引力並不是從黑洞逃離的,這裡有個錯誤的概念,我們認為引力是由質量物體產生的,那質量物體為什麼要產生萬有引力呢?
  • 可以扭曲時空並且產生奇特幻影
    最新描述中黑洞的吸積盤擁有雙峰輪廓,黑洞恐怖的引力其實要比看到的要恐怖一萬倍甚至更多,因為這些輪廓表明黑洞在扭曲和吞噬一切物質,包括了光線和時間。所以研究人員會在黑洞周圍發現非常奇特的幻影,要知道黑洞本身吞噬光線以及射線,我們是無法發現黑洞到底是什麼樣子的,只知道黑洞很黑。
  • 愛因斯坦相對論表明大型天體扭曲時空,扭曲時空是引力導致的嗎?
    按照愛因斯坦光子相對論的詮釋,時空扭曲與引力可以看作是因果關係,也就是時空扭曲讓我們感受到了引力效應,本質上可以認為引力不存在,只是時空扭曲的表現形式! 所以說,時空扭曲並不是引力導致的,那麼是什麼導致了時空的扭曲?質量!