繼續昨天的話題,我們知道在距離地球六千多萬光年外的地方,有一顆急速旋轉的中子星,被稱為黑寡婦脈衝星。
這兩顆星每隔9個小時,就會互繞一次。由於它強烈的輻射,讓它的伴星(褐矮星)產生了爆炸。我們身在在地球上,可能會覺得這不過是遙遠星空外一場暴力的煙火,與我們沒有絲毫的關係。但是你需要知道一點:這兩顆星正把我們拉向它們,同時我們也在往回拉,我們兩邊中間雖然隔著數兆公裡,卻通過萬有引力(重力)緊密的聯繫在了一起。
萬有引力是任何兩個有質量的物體間相互吸引的力量,也就是說,宇宙中的任何兩個物體,都具有互相吸引的性質:每一個星球、黑洞、人類、手機、與原子都不斷有互相吸引的力量,所有有質量的物體都參與了這場盛宴。
如果你要問為什麼我們沒有感受到從四方八面而來的拉力呢?這個問題有質量與距離兩個原因所導致的。
最早描述兩個物體引力的方程式是牛頓老爺爺在1687提出的。自從那個時候起,我們的科學家們對引力的了解不斷的深化,但牛頓的萬有引力定律在大部分情況下,仍然是相當好的粗略計算,方程式是這樣的:
兩個物體間的引力相等於一個物體的質量乘以另外一個物體的質量,再乘以一個小數目,叫做引力常數,然後除以兩個物體距離的平方。
如果你將其中一個物體的質量加倍,它們中間的引力會變為雙倍,如果將兩者距離增加增一倍,引力強度就會等於之前的四分之一。你與地球之間的引力將你拉向地球的中心點,就是你所體驗到的重量。
舉個例,假設你站在海平面上時的引力是800牛頓。如果你到死海,引力會很微小的增加,假如你爬到珠穆朗瑪峰山頂上,引力將會減少,減弱的幅度仍然很小,走到高一些的地方會削弱多一點引力,
但是並不能逃避引力。重量是由時空曲率變異所產生的:空間的三個維度加上時間──會因任何具有質量的物體而彎曲。
來自地球的重力在到達距離地表400公裡的國際太空站上,仍可感受到地表引力的90%,幾乎是原來的強度。而航天員感受不到重力的原因是昨天我們說過的,因為太空站一直在向地球的方向不斷墜落、上升。幸運的是,空間站繞地球飛行的速度快到足以讓它永遠不會掉落地面。
而月球的表面離地球大概是40萬公裡遠的距離,在那裡的,你能感受到的地球引力只剩下不到你在地球上感受的0.03%。這時地球給你的引力影響已經非常微弱了,你只會察覺到來自月球的引力,這大約是地球引力的六分之一的樣子。如果離得更遠一些,地球的引力則會繼續減少,但不會是零。
即使我們身在地球上面,我們也仍然會受到遙遠天體和鄰近地球天體的微弱影響,太陽對你施加了大概0.5牛頓的力量。
如果你距離現在把手機放在離你幾米遠的距離,你會感受到與手機間有彼此間有一兆分之一牛頓的拉力。這個拉力與仙女座星系與我們之間的引力相近,該星系在2.5百萬光年遠處,但其質量大約是太陽的一兆倍!
在這些理論裡,有一個特別有意思的事情,那就是我們在談到擺脫重力時有個漏洞,理論上,如果所有環繞我們的相近的質量,幾乎均勻的拉向我們,那我們會怎麼受力呢?比如我們正在地心裡,不會被煮熟或壓碎?
好的,從理論上來講,如果你在地心掏空了一個完美的球形,你就會感受到來自四面八方同樣大的拉力,也就是說,你就失去重量懸浮在洞中間。
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