03.03 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


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


不同的理論,對引力的描述也不一樣。牛頓認為引力是一種超距作用力,可以瞬間達到任何地方。如果按照牛頓對引力的描述,太陽只要消失,地球立馬可以感知到。



後來,愛因斯坦橫空出世,提出了劃時代意義的相對論。相對論徹底否定了牛頓的經典時空觀,並指出:引力就是時空的幾何彎曲導致的。時空就像是一個大“海綿”,有質量的物質放在上面可以把“海綿”壓彎,從而導致時空凹陷,導致處在凹陷範圍內的物體產生下滑的力(引力)。愛因斯坦關於引力的描述,很好地符合實際的觀測效應,並且引力透鏡以及引力波的驗證,也證明了相對論關於引力描述的正確性。



之後量子力學產生,也對引力進行了一番描述。量子力學認為引力本質是一種“引力子”的東西,相互交換而產生的。遺憾的是,到目前為止人們都沒有發現引力子,而量子力學又是被證實正確的理論。這種和相對論關於引力描述矛盾的問題,成了科學家們心中的一根刺。



為此,科學家們之後又提出了超弦理論,它可以把四種基本力統一起來,而且能夠解決相對論和量子力學關於引力描述的矛盾。超弦理論認為我們的宇宙是10維的,我們生活的只有3維。另外,超弦理論還認為一切物質都是由一段段或閉合、或開合的能量弦的振動而成。我們可見的物質例如電子、質子、中子等是由開合的弦振動而成,這種開合的弦一端必須一端固定在我們的三維空間裡面。而閉合的弦,則可以超脫於我們的三維,進入到其它7維。引力子就是這種閉合的弦組成,故而它可以不斷地穿梭於11個緯度之間,而我們完全不可見。



以上就是關於引力的四種描述。希望大家多多關注、評論一下哦~


科學探秘頻道


我們都知道,牛頓發現了萬有引力定律,但是他並沒有解釋為什麼萬物之間會有引力,這個問題一直到了另外一個偉大物理學家的出現才得以解決,他就是愛因斯坦!

愛因斯坦的廣義相對論認為,引力的本質就是時空的彎曲,而由於時空的彎曲讓宇宙萬物不得不沿著彎曲的時空運動,產生了引力的作用!

而任何有質量的物質都可以完成時空的彎曲,質量員越大,造成時空彎曲的效果越大,比如黑洞,能把時空結構壓縮到極限,以至於連光線都逃脫不了,所以我們無法直接觀察到黑洞!

質量造成時空彎曲的效果可以用我們現實生活中的例子更好地理解。時空結構就像具有彈性的布料,當我們把重物放到布料上時,就會造成布料的凹陷,類似時空的彎曲!

一開始科學家們認為引力的傳遞是瞬間的,不過之後的科學研究徹底改變了的我們對引力的認知,特別是引力波的發現,讓我們明白了的引力的傳遞也是需要時間的,並不是說叫我完成的,引力的速度就是光速,這並非巧合,而是必然!

也就是說,如果太陽此刻消失,來自太陽的引力也不會馬上消失,如同太陽光不會馬上消失一樣,而是引力和太陽光同時消失,因為光和引力的傳遞速度是一樣的!


宇宙探索


物質是由分子組成,分子由原子組成,原子由電子質子(中子)組成,電子只是攜帶能量自旋和移動本身沒有質量。而夸克束縛了能量使能量自旋導致大量正負電荷接近卻又無法湮滅為能量的穩定形態,夸克內各種電荷雖交叉分佈,但結構不同導致其形成比較穩定總顯1/3電子電量的下夸克或總顯2/3電子電量的上夸克,夸克間通過總顯電量不同更容易抵消斥力相互結合成中子,質子,反質子等各種粒子。粒子間正負電荷的交叉分佈導致粒子間互相吸引,就算是總顯電量為零的兩個中子之間也有引力,即萬有引力。粒子間離得越遠相互引力越大,離得越近相互斥力越大。物質是由能量聚合而成,因萬有引力而有質量,所以萬有引力和質量均為類似夸克間交叉分佈的正負電荷導致粒子間相互吸引造成的。萬有引力和時間無關。


陽光煉獄


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


有關萬有引力的本質問題,科學家目前對它最清晰的認識就是愛因斯坦廣義相對論描述的彎曲的時空。

物質使空間如何彎曲,空間讓物質如何運動。


這一理論認為引力只是彎曲的時空表象而已——地球一直在沿直線運動,只是這一條直線是曲面上的直線,屬於黎曼幾何,不是我們的歐幾里得幾何。

在這樣的非歐幾何裡,三角形內角只和不再是180度,兩條平行的直線也能相交。

引力的傳播需要時間,即光速。

這個測定最早是由中國科學家在2012年獲得第一個觀測證據,結果來的突然,過程卻花費近10年,這是他們通過反覆藉助日全食來觀測地球在月球和太陽的引力共同作用下發生的固體形變——科學家稱之為固體潮觀測來得到的證據。

當年的固體潮理論在預測數據時就把引力波的傳播速度認為是光速來導出結果,通過精確測定地球的固體潮現象,反解出來的引力波速度和光速很近。

當然了,最能讓人信服的證據就是去年的雙中子星合併時間,這次合併事件特別之處在於我們不僅能“聽見”引力波,還能觀測到這樣的天體事件發生在哪。

於是,科學家在用激光干涉儀探測到引力波的幾乎同時,也由望遠鏡觀測到了相應的天體事件,這就很清楚的說明引力波的傳播速度就是光速。

所以說,引力的傳播需要時間。

而太陽的突然消失,地球並不能立馬感知到,它仍會繞日繼續公轉八分鐘左右。直到我們看到太陽的最後一絲光線掠過地球時,我們的地球失去了太陽的引力,將沿公轉軌道切線方向飛出。

補充:當然,有關引力的本質的本質,還有待探索,我們的終極理論的目的之一就是統一四種基本力,進一步揭示引力的本質。在這一點上,統一場論實際一直在努力。其中的弦論就認為引力表現的很弱,是因為它屬於開弦,不能牢牢“扣在”一個宇宙裡,而是同時在幾個宇宙傳播,或在不同的維度傳播,這使得它會有能量的損失,和電磁力,強力,弱核力比起來太弱了。

科學新視野


愛因斯坦相對論中提到引力是物質質量周圍的空間被扭曲的效應,但並未說明為什麼質量周圍空間會被扭曲,這是關鍵問題,空間在沒有質量的地方為什麼是均勻平直的?質量又是什麼?它們為何會讓周圍空間發生扭曲現象?這些問題都是愛因斯坦無法解答的迷題,然而懷揣這麼多基礎性迷題他還是建立了自己的理論體系——相對論。在西方學術中我們不難看出很多理論一旦觸及到終極問題時都會把謎底拋給上帝,比如物質結構中最終代表質量的那部分,人們會讓它終止在上帝粒子層面,也就是說西方科學還是相信上帝創造了萬物,人類不能去揭示上帝創造的基礎。而東方文化則不然,比如無極生太極太極生兩儀兩儀生四象四象生八卦八卦生萬物的學說,雖然看似只是哲學思想卻可能揭示著宇宙萬物的起源發展變化規律。話題回到題主的引力與質量上,我們不妨結合東方哲學與西方自然科學將它們融合起來去設想一下宇宙,如果大爆炸是矛盾的兩種能量的分化過程,那麼運動能量與力場能量就是最初隨宇宙起源而生的,那麼表現物質質量的力場能量中引力場自然也是宇宙固有的一部分了,這就很容易解釋有質量的地方就存在力場的現象。引力存在並非是空間被扭曲的效果而是物質中固有的一種能量的顯現,當然這就與相對論格格不入了。我不敢去反對相對論,那樣會招來眾多的攻擊,只是想將自己的一點心得讓更多人知道,也許這種思路是對的也許是錯的,關係都不大。


用戶青魚wz


本民科認為,質量奇點,即俗稱的黑洞是宇宙中質量,引力和慣性的起源,應該特別強調的是,物質的引力不是原始的引力,而是基於質量奇點的原始引力的衍生引力,要比原始引力至少要微弱20個數量級! 此外,引力場的傳播速度必然是有限的,暫且假設以光速傳遞,但目前為止,還沒有物理實驗結果支持,不過,可以用實驗測試引力場的傳播速度似乎可行。


外星文明新時代


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


對引力本質的問題,至今沒有什麼進展。

牛頓對引力的解釋是物體間的超距作用,愛因斯坦對引力的解釋是引力是造成空間彎曲的原因。可以說,牛頓的解釋是物理學的解釋,愛因斯坦的解釋是幾何學的解釋。對引力的本質是什麼,至今回答不了。

根據牛頓第二定律:力是物體產生加速度的原因。地球上的物體受地球吸引產生重力加速度g,但是兩個電荷在沒有受外力作用下會產生吸引或排斥的原因是什麼呢?無論是牛頓或愛因斯坦,都沒有給出解釋。

所以,現在對引力的認識還是非常初步的。


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