兩個天體距離趨於無限小,引力就會變得無限大嗎?

兩個天體距離趨於無限小,引力就會變得無限大嗎?

有人認為,根據牛頓萬有引力理論,引力大小與距離成反比,與質量成正比。也就是說兩個天體距離越近,引力越大。那麼距離無限近,貼在一起,引力就會變得無限大嗎?

在現代物理學中,牛頓的萬有引力已經被愛因斯坦相對論所修正。愛因斯坦廣義相對論解釋了萬有引力的本質,就是質量對時空扭曲導致的現象,因此引力是質量的根本屬性。

凡是具有質量的物體,小到一個原子,大到一個星球,都會對時空造成擾動,科學家們把這種擾動做了一個形象的實驗:將一個鐵球,放在一張繃緊的床單上,就會呈現一個凹陷,質量越大的鐵球,凹陷就越大,如果有個小球經過大球附近,就會掉入大球形成的凹陷中,撞向大球。

這些大大小小的球,就是質量,而繃緊的床單就是時空。這種比喻很形象,也有一定的道理,但受到侷限,並不完全體現出時空扭曲的樣子。

事實上質量對時空扭曲是全方位的,四面八方無死角的。就是說物體周圍都是時空陷阱,或叫時空漩渦,質量越大,漩渦就越大,而小質量物體對時空的擾動很小,甚至可以忽略不計。

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從現象看,這種時空漩渦導致的物體相互靠攏現象就好像它們之間具備了吸引力,引力就是這麼來的。

所有物體都是由於這種引力凝聚在了一起,小物體就成了一個大物體,這個大物體外圍的所有物質都是圍繞在一個核心上,這個核心就被稱為“質點”。

小到一滴水、一頭豬、一個人、一輛汽車、一棟房子、一座山,大到一個星球,都有引力和質點。

但引力是這個世界存在的四種基本力,即強力、電磁力、弱力、萬有引力中最弱的力。

小物體的引力極小,甚至難以衡量,但到了一個星球,質量足夠大的時候,就成了一個球型,就不像一頭豬、一個人、一座山那樣的奇形怪狀了。

這是因為引力表現出的重力克服了物體的剛體力,可以抹平過於突出的部分,讓自己呈現出流體靜力平衡的狀態,比如月球、地球、太陽。

兩個天體距離趨於無限小,引力就會變得無限大嗎?

由此我們可以得出一個結論,引力的大小雖然是以質量為依據,但引力是圍繞著質心展開的,距離質心越近,引力越大,反之越小。

因此,現在我們言歸正傳,兩個物體之間距離無限趨近於零時,引力會變得無限大嗎?

問題本身說的是兩個“物理”之間,大概是筆誤,時空通訊理解應該是兩個“物體”之間吧,所以從這個方面來解釋。

怎麼理解兩個物體之間距離無限趨近於零,才是本問題的關鍵。

兩個人,床上那點事,算不算無限趨近於零?地球和月球靠在一起甚至相撞,算不算趨近於零?如果這樣理解,引力是無法變得無限大的,只能說,距離越近,引力越大。

事實上,引力是越接近質心,就會趨向于越大,而且並不需要兩個質心趨近於零,也就是質心重合,才會導致引力無窮大,還隔那麼一點,就會趨向於無限大,大得連光都逃脫不了。

兩個天體距離趨於無限小,引力就會變得無限大嗎?

說到這,我們腦海裡可能蹦出了一個物體,就是“黑洞”。因為在我們常常聽到的事物中,只有黑洞,才能鎖住光,讓光都無法逃脫。

黑洞並不是零直徑,為啥引力能夠無限大呢?前面說的還隔那麼一點,這個一點有多大呢?

這個問題其實在100多年前就有人給出了答案,這個偉大人物就是卡爾·史瓦西,是一位英年早逝的德國物理學家。1915年12月,他在愛因斯坦發表廣義相對論1個月後,就得出了愛因斯坦引力場方程的精確解。

這個解就是任何物質都有一個質量臨界點,任何物體縮小到這個臨界點,都無可奈何的會坍縮成一個黑洞,裡面的引力變得無限大。

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後來人們把這個臨界點叫做“史瓦西半徑”,又叫“事件視界”。這個半徑是一個球狀對稱、不自轉的物體,半徑的大小與物體的質量成正比。

計算一個天體史瓦西半徑的公式為:

Rs=2GM/c^2

Rs為天體的史瓦西半徑,G為萬有引力常數(G=6.67×10N·m/kg),M為天體的質量,c為光速。

根據公式計算,太陽的史瓦西半徑約2952米,地球的史瓦西半徑約9毫米,目前人類已知最大的恆星r136a1質量是太陽約300倍,其史瓦西半徑約900千米。

這就是說,當這些星球縮小到自己的史瓦西半徑以內時,這個範圍內的引力就會變得無限大。也就是說在史瓦西半徑範圍內無限大,在史瓦西半徑以外,引力並不會無限大,只是越接近越大而已,對於黑洞也是如此。

兩個天體距離趨於無限小,引力就會變得無限大嗎?

現在我們應該明白了吧,當兩個物體表面靠近時,靠得再近引力也不會無窮大,只有靠近其質點時,引力才會趨向於無窮大,但並不需要完全靠攏質點,而是隻要到了物體質量的史瓦西半徑,引力就會變成無窮大。

質點是零點,沒有體積,在黑洞中心被稱為奇點。

就是這樣,歡迎討論。


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