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?

2020-12-04 易途

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?

這就要從本質上講萬有引力,愛因斯坦提出的廣義相對論認為,萬有引力是時空彎曲的外在表現形式。簡單來說就是「天體告訴時空怎樣彎曲,彎曲的時空告訴天體怎麼運動」。在這裡就避開了不同物質的打擾,引入了第三者時空。無論是什麼物質都可以使時空發生彎曲,時空彎曲的程度因質量大小而定。把時空比喻成一層薄膜,那麼一顆顆天體就像是這張薄膜上的小球,質量大的薄膜彎曲的越大,黑洞可能就會使薄膜變成一個垂直的洞。

關於引力本質的探究,量子力學曾引入引力子的概念,但是這條路暫時並未走通,所以目前來說關於引力就是上邊兩種理論。兩種理論都認為引力只跟質量有關,不在乎是什麼種類的物質。

如果不考慮廣義相對論裡的說法,牛頓的理解是:引力產生於質量,或者說有質量的物質「之間」存在天然的相互吸引力,這個力就是萬有引力。

通過研究牛頓發現,這個力的大小有規律可循,它與兩物體質量的乘積成正比,與兩物體距離的平方成反比。也就是說,引力至於質量和距離有關係,跟不同的物質沒關係。

如果考慮廣義相對論,引力的實質是空間的扭曲,而造成空間扭曲的因素也是質量本身,離這個質量中心越近,空間扭曲得越厲害,離得越遠,空間受到的影響就不大。這跟牛頓的觀點是一個道理,與距離成反比,與質量的量成正比,也是只與距離和質量有關,與物質的種類無關。

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