宇宙間的萬有引力的本質是什麼?引力的作用需要時間傳遞嗎?

孤獨劍29332686


愛因斯坦廣義相對論認為,引力的本質是具有質量物體對周圍時空的扭曲而導致的現象。

這種時空彎曲會形成時空凹陷或者漩渦,導致靠近的兩個物體會互相掉進對方的凹陷或者漩渦,表現出互相吸引的現象,是為萬有引力。

這種引力隨著物體的質量距離而強弱。質量越大的物體和靠的越近引力越強,質量越小距離越遠引力越弱。引力是一種弱力,但影響是無限遠的,只不過太遠了,就忽略不計了。

一般說來,大質量物體比如太陽所導致的時空扭曲比較明顯,小質量物體會被大質量物體吸引,向大質量物體靠攏,最終掉落到大質量物體上。

就像地球的八大行星,都是被太陽吸引著無法離去,表現為向心力。但由於這些行星都有一定的角速度,就是設法掙脫引力的離心速度,表現為離心力。

這個速度正好與引力相抗衡,就使得這些行星圍繞著太陽在一定的軌道上旋轉,這種速度就是環繞速度。在對抗引力的速度上,有環繞速度、脫離速度、逃離速度。地球的環繞速度為7.9公里每秒,脫離速度為11.2公里每秒,逃逸速度為16.7公里每秒。

如果一個物體在太陽上面,其逃逸速度為每秒617.7公里。黑洞的逃逸速度大於光速,所以任何物體一旦被黑洞引力捕獲,就別想逃脫了。

引力一般表現為向心力,而抵禦引力的能力一般表現為離心力。速度是抵禦引力的基本方式。所以當你被一個物體引力所拉扯時,你就使勁的跑,跑得越快就越有可能逃脫,哈哈~

那麼引力作用的傳輸有沒有速度呢?當然有,它就是光速,每秒鐘約30萬公里。

這個問題在過去有過很多爭議。在牛頓經典理論統治的時代,人們認為引力是瞬間傳輸,無限快的,沒有速度。也有人認為是光速的若干倍。

愛因斯坦1916年發表的相對論認為引力是由引力波傳輸的,傳播的速度是光速。這個預言經歷了進一個世紀的研究和跟蹤,終於在2017年被世界科學界所證實和認同。

2017年10月17日,世界上70個天文臺同時觀測到了一次奇蹟,距離我們1.3億光年兩個中子星相撞所發出的引力波傳到了我們身邊,這次事件被視為人類首次集體“看到”了引力波,從而證實了愛因斯坦偉大預言的無比正確性。

其實在這比這早27個月前,科學家們就利用激光干涉引力波天文臺(LIGO)首次探測到了引力波事件,這是來自13億光年的兩個黑洞的合併事件。

巨大的引力波經過漫長的13億年傳輸,時空漣漪已經非常微弱,只是將LIGO探測儀器4公里長臂改變了一個質子直徑的萬分之一,科學家比喻為我們到最近太陽系外恆星4.22光年距離改變了一根頭髮絲的距離。

這說明了兩個問題,一個是引力波真的是可以傳輸到無限遠,二是引力是一種弱力,隨著距離的拉開影響力越來越微弱。

科學家經過觀測測算,最終證實引力波的傳輸速度為光速。

別看這種遙遠的引力波漣漪非常微弱,現在探測到了,將對今後人類解開宇宙初始的奧秘產生無可估量的意義和影響。這就是2017年諾貝爾物理學獎授予了首次發現引力波的三位科學家的原因。

這就是時空通訊的觀點,歡迎點贊、關注和拍磚。


時空通訊


我們現在還不敢說引力的本質是什麼,但廣義相對論是當今描述引力最為成功的一個引力理論。根據廣義相對論,引力作用的傳播需要時間。

牛頓把引力視為物體間的吸引力,而愛因斯坦則把引力視為物體彎曲時空所產生的幾何效應。根據愛因斯坦場方程,分佈在時空中的物質和能量會引發時空彎曲,物體在彎曲時空中沿著測地線運動,結果就產生了我們所認為的引力作用。

廣義相對論對引力的描述是十分成功的,因為這個理論解決了萬有引力定律所無法完美解釋的水星軌道進動問題。並且它還預言了萬有引力定律所無法實現的引力現象,例如,引力時間膨脹效應、引力透鏡效應以及引力波,它們最終都逐一得到了證實。

至於引力的傳播速度,根據前年直接探測到的引力波現象可以證實廣義相對論的預言——引力的傳播速度就是光速,而不是萬有引力定律所體現的那樣是無窮大。因此,假如太陽瞬間消從宇宙中失,地球不會馬上感知到引力變化,而是要等待8.3分鐘之後,才會知曉太陽對地球的引力作用消失了。


火星一號


答:目前對萬有引力描述最深刻的理論是廣義相對論,廣義相對論認為:萬有引力的本質是空間的彎曲,引力的傳播速度等於光速,這已被眾多實驗所證實。


萬有引力是四大基本力之一,要追溯萬有引力的本質,還得看愛因斯坦的廣義相對論,這是目前對萬有引力描述最深刻的理論。



廣義相對論認為:三維空間中物質的質量分佈,決定了空間如何彎曲;空間的彎曲,影響著物體的運動,人類把這種影響效果稱之為“萬有引力”;既“物質告訴空間如何彎曲,空間告訴物體如何運動”。



通俗地說:相對論認為“引力並不存在”,萬有引力的本質就是空間彎曲。


愛因斯坦還用思想實驗——“愛因斯坦電梯”,來說明引力效應和慣性效應是等價的,即廣義相對論等效原理——慣性質量等於引力質量。




根據愛因斯坦的引力場方程,可以推導出引力的傳播速度就是光速,太陽距離地球約8光分,如果太陽瞬間消失,地球要等8分鐘後才能感知太陽的引力變化。


除廣義相對論外,還有其他理論試圖解釋萬有引力的本質,比如量子力學中,就試圖把引力量子化,並假設了一種傳遞介子——引力子。

可惜截止目前,引力子還未被發現,所以量子力學的解釋還只存在於理論當中。


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艾伯史密斯


萬有引力是如何產生的呢?是因為時空的彎曲,那時空的彎曲又是因為什麼呢?是因為物體的質量,物體具有質量,質量就會扭曲周圍的時空。

即便是萬有引力的創始者牛頓,他也解釋不清楚引力究竟是怎麼一回事兒,只是簡單的把它描述為物體之間的相互吸引。

愛因斯坦嘗試著解決這個問題,於是提出了廣義相對論,認為引力的產生是因為物體的質量扭曲了周圍的時空所致。

大質量物體扭曲時空的程度比較明顯,所以引力就大,小質量物體則與之相反,引力就小。

可以這麼去理解,一個具有質量的物體使周圍的時空發生了凹陷,質量越大,凹陷的“深度”就越深,另外,引力是一種長程力,理論上是可以作用於無限遠處的。

那麼就會出現這樣的情況,在它周圍的物體都會有靠近它的趨勢,且越靠近它,趨勢就越明顯。在無窮遠處,就可以直接忽略了。從公式上看,就是引力大小與距離的平方成反比。

可以看看下面這幅圖,就一目瞭然了。

另外呢,在不同的學問上,關於引力還有著不同的解釋,比如在量子力學中,量子力學嘗試著這麼去解釋引力,量子力學假設了一種基本粒子——引力子,引力子就作為了引力的傳播媒介,不過現在沒有關於引力子的任何發現。

如果引力子真的存在的話,那麼引力子不會有質量,也就是靜止質量為0。

引力的傳播速度是光速。

假設太陽突然消失,那麼在地球上,8分20秒之後陽光消失,與之同時的是,地球受到的太陽引力也消失。


一枚遊戲科幻迷


答:就目前科學理論來看,萬有引力的本質是空間的彎曲;引力的傳播速度等於光速。


牛頓發現了萬有引力定律,蘋果的瓜熟蒂落和如影隨形的月球他們都受到相同性質的力-萬有引力。但是牛頓的萬有引力定律並沒有從本質上解釋引力的由來,而且牛頓的萬有引力定律認為引力是超距作用的,從萬有引力公式出發,太陽的質量瞬間消失,引力會消失,地球會瞬間飛出軌道。


而廣義相對論的提出從本質上解釋了萬有引力,該理論認為空間如一張大網,有質量的物體位於這張大網上都會使網踏陷。也就是說有質量的物體會使時空發生彎曲,反過來時空彎曲限制物體的運動。從廣義相對論角度來看,引力只是時空彎曲的外在表現形式,實質上並不是一種力。量子力學從本質上解釋了其他三種基本作用力,唯獨相同辦法解釋引力的時候遇到障礙,這是否是可能的原因哪?引力波也是廣義相對論的預言之一,在前兩年已經被觀測證實,引力波不是常規意義上的波。它被認為是時空彎曲的動態形式。引力波的速度為光速,也就是說引力的傳播速度為光速,太陽瞬間消失,地球八分多鐘後會脫軌。

萬有引力定律依舊是目前航空航天的主要理論依靠,廣義相對論只是修正,並不是替代。科學的進步是這條路上所有科學家共同努力的結果,很少有推倒從來或者誰高誰低一說。無論是牛頓還是愛因斯坦都是我們仰慕的大師級科學家。


以上就是我的簡單回答,歡迎關注點評,說出你的看法。


科學黑洞


引力是量子力學無法解釋的問題之一,量子力學是研究微觀世界的學科,解決量子力學不能解釋的想象,我們有一套常用的方法,就是把現有理論的最小粒子再分解,所以我認為現在的量子力學無法解釋引力,是因為我們現在的原子模型還不完事,我們所認識的粒子還不夠小,力的本質、能量的本質我們都還不瞭解,不能以虛無含糊的描述,所以我進一步的就行了假設,假設像電子這樣的標準模型中的基本粒子也是有內部結構的,電子是由極小於電子的粒子構成,電子與這種級別的粒子的大小關係就像地球與原子 ,這種級別的粒子可以說已經非常小了,我們可以把它稱為空間粒子,空間粒子可以說我們所認識的空間的基本構成單位,也就是說空間是由空間粒子構成的。這個假設有什麼用哪?它可以解決相對論與量子力學在引力的解釋上的分歧,相對論認為引力是時空的彎曲,那什麼是時空彎曲,現在的理論認為空間、能量、力是虛無的,並沒有實質的物質表現,所以無法解釋什麼是時空彎曲,這個假設就是將這些概念實質化,空間是由空間粒子為基本單位構成的,時空彎曲就是空間粒子分佈不均勻的表現,力是空間粒子作用在物質上的表現,引力是大質量物體由於某種原因引起的周圍空間的空間粒子分佈不均的表現,至於大質量物體是如何產生引力的,愛因斯坦的質能方程可以告訴我們,質量可以通過核變變成能量,能量如何變成質量哪?這也是現代科學的一大難題,其實能量變成質量的方式每天的在我們身邊進行,它無時無刻把影響著我們的生活,在地球內部,那裡有著超高的溫度,超高的壓力,蘊含著大量的能量,而這就是能量變成質量的方法,物質在超高溫高壓下,能量會逐漸變成能量,地球為了保持內部這種高溫高壓的環境,就必須向周圍空間吸收能量,來補充能量變成質量的能量損耗,所以就會引起周圍空間的彎曲,產生引力,擁有高溫高壓內核是大質量物體產生引力的根本原因,舉例說明:白天經過太陽光的照射,溫度升高,都晚上溫度會逐漸降低,除了地球正常的反射外,一部分能量會被吸到地球內部,還有每隔一段時間就會發生的冰河時期,就是地球內部能量變成質量的週期性變化。(科學進步需要創新,這個觀點雖然沒有高深的知識,但是也是一種創新)


創造不一樣的人生


首先來看第一個問題,萬有引力的本質是什麼?在粒子物理學中,萬有引力被認為是自然界中的四種基本相互作用之一,也是最弱的一種基本相互作用。但根據廣義相對論以及現代宇宙學的觀點,引力實質上是物體質量對時空的幾何彎曲效應。打個通俗一點的比方,假如有一張橡膠薄膜,我們將它的四周拉直,在它上面沒有放置物體時它是平直的,當我們在它的上表面放置一個小球時,橡膠薄膜的表面就會因為小球的質量而變得凹陷、彎曲,小球就會向薄膜曲面的曲率中心滾落,如果在這個薄膜曲面上再放置一個質量更小的小球,第二個小球也會沿著曲面向凹陷處滾落。小球的質量大,薄膜越彎曲,向曲率中心滾落的加速度也越大。兩個物體之間的萬有引力就如同這個例子中小球的滾落一樣,是由於物體自身質量的存在使得原本平直的空間變得彎曲了。物體的質量越大,對空間的彎曲程度也越大,形成的萬有引力也越強。

再來看第二個問題,引力的作用需要時間傳遞嗎?回答這個問題,我們要明確引力場的概念,我們還是以上面所舉的例子來類比可能會更容易理解,第一個小球壓迫薄膜形成彎曲的薄膜表面,這個彎曲的薄膜表面可以和引力場類比,第一個小球形成的彎曲表面就是它的引力場,當二個小球處在這個彎曲表面上時,它就處在了第一個小球的引力範圍,即處在第一個小球所形成的引力場中。需要說明的是,如果第一個小球的質量遠遠大於第二個小球,那麼第二個小球所處的引力場與第二個小球自身的質量無關。至於第二個小球受到的引力作用是否需要時間傳遞,這裡要分為兩種情況,第一種情況是,第二個小球進入第一個小球所形成的引力場之後,受到的引力作用是不需要時間傳遞,因為它已經處在了引力場中。第二種情況是,先有第二個小球,然後再有第一個小球形成的引力場,那麼第一個小球受到的引力作用是需要時間傳遞的。它的傳遞速度實際上就是引力場的建立速度,大小等於真空中的光速。


王軍禮01


對於目前人類對自然的認知,引力的本質是時空彎曲。

這是上世紀初由愛因斯坦發現的,愛因斯坦也因此成為公認的20世紀最偉大的物理學家。然而在求解引力波的過程卻一波三折。

在推導出引力場方程的次年,即1916年,愛因斯坦就用近似方法找出了三種引力波的傳播形式,其中一個會傳播能量,被認為是可能的引力波形式,其傳播速度是光速。但是第二年就有人指出他的證明存在嚴重錯誤,第二年,愛因斯坦又重新修正了其證明。

然而到了1922年,那位廣義相對論超級腦殘粉愛丁頓爵士(對,就是那個為了證明空間彎曲拉大隊去非洲拍攝日全食的天文學家)閒的蛋疼去搗騰愛因斯坦放棄了的那兩個不傳播能量的引力波解時發現它們的速度並不是光速,而是無窮大눈_눈



然後又過了十多年,到1936年,愛因斯坦又沒事折騰起引力波,他新的結果是引力波不可能存在눈_눈因為他的計算中會出現奇點,導致廣義相對論失效。。。

結果他的論文投稿後被告知審稿時發現證明可能存在錯誤,並附上審稿意見要求修改,愛因斯坦火冒三丈,根本沒看評審意見,馬上回信說他要把論文轉投他處。在他重新投稿的時候,愛因斯坦終於意識到其證明的問題,據說還是之前那位匿名的審稿人指出的,他剛好是愛因斯坦的同事。他發現只要通過座標變換就可以把之前發現的奇點消掉,最終形式的引力波方程終於出爐。



根據相對論的預言引力波的速度就是光速,並且攜帶能量。當然,這個速度是光速其實是根據相對論作為基本參數添加進去的而並不是推算出來的。

而人類發現的第一次引力波事件,根據兩個探測器收到信號的時間差表明引力波速度肯定不是無限的。到了雙中子星合併事件,引力波傳播速度被嚴格證明是就是光速!



所以問題就可以回答了,引力波傳播需要時間。太陽如果消失,地球會與感受到太陽光消失的同時感受到太陽引力的消失。


星宇飄零2099


stemmer原創:引力效應光速延遲,各向同性。

廣義相對論認為,宇宙的萬有引力的本質是質量引起的時空彎曲,並推導計算出星球不僅有橢圓運動,還有進動,也計算出光會因時空彎曲而彎曲,也計算出大質量星系激烈運動,如雙中子星,雙“黑洞”等大質量天體相互衝擊,會產生可觀測到的引力波,上述計算均己被觀察到,其計算結果與事實高度吻合,證明了其證確性。


太陽光到達地球須八分多鐘,光在時空中傳播,有速度,其最高速度為恆值光速,光速最高速度恆值,其速度不因參照系改變而改變,無論何種參照系下,光速在參照系中也為恆值,說明光速是時空本性所至。


引力的本質是時空彎曲效應,時空的本性是最高速為光速,說明引力效應的傳播速度最高速只能是光速,引力效應的傳播與光的傳播最大區別點是,一是、光速不因距離增長而減小,而引力效應隨距離的增長而呈二次曲線減少;二是,光的傳播方向性較強,而引力效應是球面效應,圍繞產生引力效應相同所有質量源的任意封閉曲面中,引力效應在封閉曲面上的積分為恆值,質量的本質為物質內稟時空彎曲效應,對外表現引力效應;三是,光的傳播要受物質介質延遲,改向,吸收等影響,而引力效應不受物質介質影響,局部時空彎曲效應光速影響整個時空,引力效應為長距作用,為光速延遲效應;四是,光的傳播為幾率波傳播,光子之間產生干涉現象,干涉的位置不同,光強不均勻,有強有弱,而引力效應之間,僅為引力效應強度幾何疊加;五是,光的傳播波長與頻率與光源運動狀態相關,有紅移或藍移效應,光的能量隨光的紅移,頻率變低而正比變小,隨光的藍移,頻率變高而正比變小,而引力效應只與時空彎曲相關,可以說引力效應各向同性。



stemmer


雖然,頭條少有科學界大牛大咖,出場為大家解惑釋疑,但是,我等民科與愛科人士,也有較為深厚的底子,也不是吃素的。為了科學,說錯了、失敗了,沒關係,頭頂沒光環。

本題,我可以負責任說,目前尚無可靠答案。同志們一起來探討。我的原則是:堅持原創,絕不炒作。若有異議,歡迎補正。



一,萬有引力定律,是實驗數據統計分析的結論,公式沒問題,航天航空飛行器的所有計算,皆以此為基礎。但是,對公式各參量的物理機制,缺乏深層次研究。

二,萬有引力的內在機制。姜放同志認為,萬有引力來自原子內部的暗物質量子與核子之間的相互作用。這裡重點介紹他的數理推導。


假設一,空間單元或空子(暗物質量子)的拓撲半徑與電子相同。r0=2.8179×10^-15m。核子半徑為1.2×10^-15m。

假設二,空子的能量為m0c²,動量為m0c。空子是核子之間的媒介。空子與核子互動的動量橫為m0c。空子之間的能量,以光速互動,並引發引力的光速傳播。

假設三,核子之間,空子之間,能量動量的互動,皆為各向同性,根據動量公式有:


省略前期有關複雜公式,得到兩個核子之間的長程作用力,即計算型萬有引力公式:




三,萬有引力的傳播速度。我認為,力只是費米子與玻色子兩兩之間的,動量傳遞效果的代名詞。費費互動(例如電子與質子),費玻互動(例如電子與光子),總是以玻色子(例如引力子、介子、空子)為介質。引力傳播就是玻色子傳播。結論是引力以光速傳播。


四,萬有引力的其它動因。這只是我的一個猜測,覺得比較邏輯,當然有待數學分析。我認為,一個孤體(例如地球)的引力,是其內部所有費米子(電子質子中子)自旋角動量與軌道角動量綜合作用的結果。其自旋模式,當然是螺線,可拓撲為圓周運動。核外電子轉速快,平均約2200km /s,角動量大,在原子內部,產生向心加速度與引力;並且輻射電磁波,但因重重阻隔,對外不顯示。不妨說,萬有引力的本質,主要是在原子內部,電子軌道角動量引起的向心力。


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