重力到底是什么? 阿尔伯特 爱因斯坦认为,这实际上是时空曲率现象!

小夏 科学 更新 2024-02-21

自然界有四种基本力,分别是电磁力、弱相互作用力、强相互作用力和万有引力,在这四种基本力中,万有引力是最弱的力,也是一种可以作用于无限远的远程力。

然而,虽然它是最弱的力量,但它可以主宰整个宇宙,例如引力可以使重元素聚集形成行星,星云坍缩产生恒星,星系演化都依赖于引力。

万有引力的发现者是著名的艾萨克·牛顿,他在1687年提出了万有引力定律,它告诉我们,任何物体之间都存在万有引力,它的万有引力与它们的质量成正比,与距离的平方成反比。 也就是说,物体的质量越大,引力越强,反之,质量越小,引力越小。

通过万有引力定律,我们可以知道天体的运动规律,以及计算天体的质量,以及物体如何摆脱天体的引力场等,例如计算物体绕地球的轨道速度和逃逸速度。

然而,牛顿虽然发现了万有引力的存在,但他并不知道万有引力是如何产生的,总之,万有引力的本质是什么。

直到1916年,20世纪最伟大的科学家阿尔伯特·爱因斯坦发表了一篇**,即广义相对论,人们才知道引力是如何产生的,在广义相对论中,人们认为引力其实不是一种力,而是一种引起时空曲率的质量几何现象, 物体的质量越大,时空的曲率就越大,这种弯曲现象就是引力的根源。

我们可以把看不见的时空想象成一部电影,当放进一个有质量的物体里,胶片会形成一个凹陷,而这个凹陷就是质量引起的时空曲率,随着质量的增加,凹陷的程度会变得更强,比如地球之所以绕着太阳转,就是因为太阳的质量很大, 这使得周围的时空发生严重的弯曲,导致地球和其他天体沿着测地线移动。

通过广义相对论,爱因斯坦还预言了很多现象,比如黑洞的存在,就是黑洞的质量把周围的时空弯曲到极限,导致光在弯曲的时空中无法逃脱。

还有引力波,即当一个有质量的物体在时空中加速时,时空的曲率随位置而变化。 而由此产生的扭曲会以光速以波的形式向外传播,在时空中产生涟漪,就像你把石头扔到池塘里一样,它会在池塘表面产生涟漪,并在石头入水的地方向外传播。

除了上面的,还有引力透镜效应等等,这些都是在广义相对论中预言的,现在这些也都得到了证实,综上所述,引力的本质其实是时空曲率引起的几何现象!

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