引力:讓我們腳踏實地的力量到底是什麼?

2020-12-05 新華社客戶端

「讓掃把立起來的基本物理學,在每一天都有效,並不只在2月10日。」針對日前在社交媒體瘋狂上演的NASA「立掃把挑戰」,美國宇航局(NASA)在當地時間11日做出官方回應。

此前流傳於社交媒體平臺的熱帖——「美國宇航局說由於地球受太陽引力的關係,2月10日是對物體的引力最小,一年中唯一可以讓掃把站起來的日子」,被證明並不屬實。然而,這場社交媒體上的集體實驗,也讓人們禁不住想去追問:到底什麼是引力?日常生活中究竟哪些現象真正體現了萬有引力?

引力,是由兩個有質量的物體相互吸引而產生的相互作用。它令人類留在地球表面,令地球保持著穩定的軌跡環繞太陽公轉。在大約45億年前,引力促成了太陽的形成。試想一下,宇宙中各種有質量的物質都在相互吸引,也就是說,你的寵物狗、地球、甚至距離地球250萬光年的仙女座黑洞,都被你的引力所吸引,這是多麼奇妙的一件事。

引力在我們的生活中無處不在。放在地上的東西不會隨便飄起來,高處的東西失去支撐會掉下來,拋到高空的東西不出意外會落回地面,蘋果會砸到樹下的牛頓,長發會垂下來及腰,所有這些都是受到了萬有引力的作用。人們在悼念偉大籃球運動員科比時,也會聯想到引力:「一生都在與地心引力對抗的小飛俠,最終被地心引力收走了。」我們常說「水往低處流」,其原因也是水受到引力影響由高處向地處流。居住海邊的人,每天都有機會看到海水的漲落,因白天為朝、夜晚為夕,按照人們對晝夜的稱謂,在白天出現的海水上漲叫做「潮」,在晚上出現的海水上漲稱作「汐」,海水的這種周期性漲落被稱作「潮汐」。這也是因為月球、太陽等天體的引力形成的。利用潮汐現象中的巨大能量,現在人們已經在很多地方建立了潮汐發電站,這也成為利用引力來為人類造福的很好例子。

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。早在17世紀,牛頓問了一個所有人都想當然的問題:為什麼蘋果會掉到地上,而不是飛到天上?後來他發現了萬有引力定律。根據他的發現,兩個物體間的距離每上升多一倍,引力的強度就會減弱四倍(距離愈遠,引力愈弱)。而且,物體的質量和引力的強度呈正比,物體的質量越大,引力的強度也越大。這解釋了為什麼我們能感受到地球對我們的吸引力,卻很難感受到月球的吸引力。牛頓指出,不僅地球上具有萬有引力,通過運行規律可以發現,木星、土星也同樣圍繞著恆星做相同的運動。通過萬有引力定律,人類成功地預言並發現了海王星。

牛頓發現了萬有引力,但他並不知道引力是如何產生的。1915年,愛因斯坦發明廣義相對論,將引力描述為質量扭曲時空的幾何現象。他指出,物體會使周圍的時空發生彎曲,物體質量越大造成的時空曲率就越大。即使是光,經過大質量天體時,傳播路線也會發生彎曲。也就是說時空曲率將產生引力。按照這個思路,愛因斯坦還提出了引力場方程。後來的黑洞以及引力波都是廣義相對論中所得。在廣義相對論近乎完美解釋引力的同時,量子力學也在研究其他三種基本作用力,並且在上個世紀下半葉構建了以楊-米爾斯理論為基礎的粒子物理學標準模型。該模型將強力、弱力、電磁力歸納到了一起,從而統一了四大基本力中的三種,但引力卻始終無法與其他三種基本作用力歸納到一個理論中。根據量子力學的解釋,引力是由粒子的交換所產生的。在基本粒子模型裡一直有一個叫引力子的東西存在,然而直到今天科學家們也沒有找到引力子。因此關於引力本質的認識和探索,還有很長的路要走。

引力讓人類腳踏實地,也激發人類仰望星空。(中央紀委國家監委網站 韓亞棟)

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  • 要不是引力,我們就飛出地球了,引力其實很微弱,也很神秘
    引力是宇宙中四種基本力之一,與電磁力和強弱核力並列。因為萬有引力,我們才能在地球上站穩腳跟,腳踏實地地進行生活,宇宙萬物,也才能沿著它們的軌道,進行著運轉。儘管如此,引力依然是科學家們至今沒有徹底破解的謎題之一。
  • 無比強大,卻又無比弱小的引力,它的本質到底是什麼?
    如同強核力、弱核力以及電磁力的媒介粒子膠子、W及Z玻色子以及光子一樣,人們也希望能夠找到引力的媒介粒子,並且事先已經給這種粒子命名為了引力子,只可惜事與願違,時至今日都未能發現引力子的蛛絲馬跡。引力是一種非常強大的力,它遍布於宇宙之中,小到一磚一石,大到宇宙天體,無一不受引力的作用,我們的地球能夠圍繞太陽穩定運行也是託了引力的福。
  • 無比強大,卻又無比弱小的引力,它的本質到底是什麼?
    引力是一種非常強大的力,它遍布於宇宙之中,小到一磚一石,大到宇宙天體,無一不受引力的作用,我們的地球能夠圍繞太陽穩定運行也是託了引力的福。然而另一方面,引力又是無比弱小的,是四種基本力中最弱的一個,它幾乎無法與任何力量相抗衡。
  • 引力到底是什麼,可能它並不是力
    力在我們的生活中隨處可見,當我推別人一下,我會給別人施加一個力,而我也會受到一個反作用力。如此常見的現象卻支配著我們的生活,我們的一切,從微乎其微的原子量子到浩瀚無垠的宇宙。大名鼎鼎的牛頓提出萬有引力定律,解釋了天體運行的規律。海王星的發現不得不說是一個奇蹟,是對牛頓萬有引力定律的最好詮釋。
  • 科學家計算引力不足以維持銀河系目前形態,那是什麼力量在維持?
    不參與電磁力的物質目前可觀測到的物質產生的引力確實不足以維持銀河系的形態。那這具體是咋回事呢?這我們要從上世紀30年代說起,當時就有天文學家發現一個問題,就是他們在觀測星系團邊上的恆星系時,發現這些恆星系都跑得特別快,快到什麼程度呢?
  • 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?
  • 宇宙中所有星球都「漂浮」在空中,到底是什麼力量在支撐著它們?
    、地球被太陽引力拖住、太陽系則被銀河系引力拖住、銀河系則又被本星系團的引力拖住......如果照這種思路思考下去,會陷入一個死循環,那就是最高一級的天體會被什麼東西拖住呢?,不管質量是比地球大還是比地球小的,幾乎和地球處於同一個平面上,就拿木星來說,它的質量比地球大了整整300多倍,可是它依然與地球運行在同一個平面黃道平面上,並沒有因為質量大小不同而導致運行軌道發生差異,還有銀河系中1000多億顆恆星,運行軌道幾乎都處於銀面上,而不是像一個球形體圍繞銀河系轉,這說明什麼呢?
  • 銀河系的中心到底是什麼,究竟是什麼力量讓數千億恆星圍繞它轉?
    1687年牛頓萬有引力定律問世,給我們揭開了宇宙星球之間相互運動的秘密,是因為有質量的物體會擁有引力,從而相互吸引相互影響。愛因斯坦的相對論問世為我們揭開了牛頓遺留下來的問題。引力是怎樣產生的,質量會扭曲時空,質量越大扭曲程度越高,而時空的扭曲會使得在這個扭曲時空附近的物體,受到這個扭曲程度的影響。這就是引力。所以在宇宙之中質量越大的物體引力就越大,當然這同樣受限於距離。牛頓的原話是任意兩個質點有通過,連心線方向上的力相互吸引,該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。
  • 向地球引力發起挑戰:是什麼東西妨礙我們飛向宇宙空間呢?
    那麼究竟是什麼東西妨礙我們飛向宇宙空間呢?主要是地球引力。假如地球沒有引力,一切物質都將離開地球飛向廣闊的字宙空間,月球也會離開地球飛向漫無邊際的太空。是什麼力量把我們及一切物質牢牢地束縛在地球之上?地球的引力。那麼,掙脫地球引力的關鍵又是什麼呢?速度。讓我們假定,有人站在一個平臺上,平臺周圍是平坦的地面。
  • 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。
  • 廣義相對論一直認為引力不是力,為啥我們教科書還要談引力
    眾所周知愛因斯坦提出了一個理論叫:廣義相對論,這個理論最大的反常規觀點就是:引力不是一種力,這個觀點非常挑戰人類的直覺,所以到現在為止都有很多網友無法贊同這種觀點,但是引力為啥不是力,愛因斯坦是如何做出這一個論斷的,為啥我們的教科書還要談引力,今天我們就來談談這個問題。
  • 地球引力消失五秒鐘會怎樣?
    據國外媒體報導,我們經常說某個人「腳踏實地」、或者「一步一個腳印」,這些人一般不會有「虛無縹緲的想法」。這些詞都可以用來形容某人謙虛、清醒和務實,腦袋裡沒有充滿了理想主義和不切實際的幻想。但說實話,讓我們真正「腳踏實地」的並不是謙遜的品質,而是引力。哪怕地球失去引力僅僅五秒鐘,我們所知的一切生命都將就此終結。
  • 地球「懸浮」在宇宙中,它是依靠什麼力量,能支撐到現在?
    人類的起源到底是什麼等等,這些都是值得探究的問題。我們都知道,生活中做的一切與地心引力有密切的關聯,不同的星體引力也是不同的。歷史上有多個太空人登陸月球上過,月球的環境與地球環境完全不同,即使沒有強有力的支撐,仍會長期浮在空中。月球的重力只有地球的1/6,那為什麼地球不會在宇宙中掉落呢?地球「懸浮」在宇宙中,它是依靠什麼力量,能支撐到現在?
  • 引力,既強大又弱小,它到底是什麼?
    引力讓月球圍繞地球運行,引力讓地球圍繞太陽公轉,引力使所有的恆星系、星系、星系團都能夠穩定有序的運行。然而,引力也極為弱小,在四種基本力之中,引力是最弱的。即使是一個孩童,也能夠輕易從地上撿起一塊石頭,即使這塊石頭正在受到整個地球的引力拉拽。牛頓認為,物體之間的引力作用除了和質量有關,還與距離息息相關。距離越遠,引力越弱。
  • 引力的本質到底是什麼?引力子的質量可能等於零
    目前來說,我們並沒有在實驗中發現萬有引力的傳播子是什麼,因為萬有引力的發現時間要遠遠早於後三種基本力,牛頓最早發現了萬有引力,並且使用數學公式將萬有引力表達出來。後來愛因斯坦使用相對論將萬有引力解釋成是時間與空間的扭曲。
  • 地球那麼重,是不是有什麼神秘力量託著地球不往下掉?
    什麼是重? 首先,我們要對「重量」和「質量」有一個清晰的認識,它們其實是完全不同的兩個概念。關於質量的定義其實是這樣的:質量是物體所具有的一種物理屬性,是物質的量的量度 只是看字面意思很難能夠看懂到底說了什麼。
  • 地球引力消失五秒鐘會怎樣?造成災難性後果
    我們經常說某個人「腳踏實地」、或者「一步一個腳印」,這些人一般不會有「虛無縹緲的想法」。這些詞都可以用來形容某人謙虛、清醒和務實,腦袋裡沒有充滿了理想主義和不切實際的幻想。但說實話,讓我們真正「腳踏實地」的並不是謙遜的品質,而是引力。哪怕地球失去引力僅僅五秒鐘,我們所知的一切生命都將就此終結。
  • 要是有一天引力突然消失,你還有機會拉粑粑嗎?
    在說流星前我們複習一下引力 引力聽起來沒那麼高大上你能腳踏實地別做夢了你先骨鴿一下流星到底是什麼——大樹都滾起來了變成流星體還有點可能——在慣性的作用下我們的確會
  • 光給了我們感知宇宙的力量,但也蒙蔽了宇宙的真相!
    我們繼續擴大視野,光線穿越銀河系大約需要10萬年,穿越可觀測宇宙大約930億年。也就是說,我們看月亮,那是1.3秒以前的月亮;我們看到的太陽,那是8分鐘前的太陽,根據相對論,甚至它的引力都是8分鐘前的引力;我們觀測銀河系另一端的恆星,我們看到的是10萬年前的恆星;我們觀測可觀測宇宙邊緣的星系,那是138億年前的星系(為什麼不是460億年?
  • 引力到底是什麼?是時空的彎曲還是引力子?
    四大作用才是宇宙的規則首先,「萬物的秩序規則」並不是只有引力說了算。畢竟,在宇宙中存在四種作用力:強相互作用,弱相互作用,電磁相互作用,引力。引力關於「引力」的解釋,歷來說法有很多,而且引力至今也是科學家在思考和研究的對象。我們可以先簡單描述一下引力的作用,如果從宇宙的大尺度上來看,引力是星系的粘合劑,如果沒有它們,宇宙中的物質會成一盤散沙。正是因為引力有趨勢物質相互靠近的作用。因此,它可以把宇宙中的一些距離相近的物質聚合到一起。大部分的星系就是由物質和暗物質提供的引力而聚集起來的。