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引力存在于宇宙萬(wàn)物,但為何會(huì)產(chǎn)生引力?它的本質(zhì)又是什么?

 宇宙時(shí)空探索 2020-11-16

放眼宇宙各處,引力無(wú)處不在,它創(chuàng)造出形態(tài)和結(jié)構(gòu),掌控者每個(gè)行星,恒星及星系的運(yùn)行軌道,而我們自認(rèn)為可以預(yù)測(cè)其運(yùn)行規(guī)律,但我們對(duì)它的認(rèn)識(shí)仍存在一個(gè)漏洞,它可以從地球的近鄰身上反映出來(lái)。

它就是水星。千萬(wàn)年來(lái),當(dāng)這顆“飛毛腿”星球匆匆劃過(guò)太陽(yáng)表面時(shí),人們都驚嘆無(wú)比。但150年前,天文學(xué)家注意到水星運(yùn)行軌道的奇怪之處。水星的運(yùn)行軌道很復(fù)雜,首先,軌道不是正圓,而是扁長(zhǎng)的橢圓形,在近日點(diǎn),它距離太陽(yáng)約4600萬(wàn)公里,而遠(yuǎn)日點(diǎn)距離太陽(yáng)約7000萬(wàn)公里。只需要運(yùn)用牛頓萬(wàn)有引力定律,就可精確計(jì)算出水星的運(yùn)行軌道。

科學(xué)家常喜歡預(yù)測(cè),當(dāng)抬頭仰望天空,在什么時(shí)候能看到那如小圓盤(pán)的水星劃過(guò)太陽(yáng)表面,但事實(shí)上,他們從未預(yù)測(cè)準(zhǔn)確,他們一次又一次做出預(yù)測(cè),但每當(dāng)此情況發(fā)生時(shí),總會(huì)有些許偏差,這相當(dāng)尷尬。

但沒(méi)人質(zhì)疑牛頓,相反他們所做的是假象了一顆叫祝融星的行星,在太陽(yáng)系的某個(gè)角落必定存在這樣一顆地球上看不見(jiàn)的行星,它擾亂了水星的運(yùn)行軌道,他們就是這樣解釋計(jì)算錯(cuò)誤的原因。

數(shù)十年來(lái),天文學(xué)家不斷尋找祝融星,但他們從未找到,因?yàn)樗揪筒淮嬖?,而真正的解釋比自?chuàng)的祝融星更加有趣,因?yàn)橛?jì)算公式需要稍加修正,事實(shí)上,是對(duì)牛頓萬(wàn)有引力的徹底重寫(xiě)。

引力并非如一個(gè)巨大磁鐵般把我們向地球中心吸,在某種意義上,引力根本就不是一種力。如何描述引力的本質(zhì)成為對(duì)人類智慧巔峰的又一挑戰(zhàn)。

牛頓去世后約200年,新理論誕生了,這個(gè)新理論被成為廣義相對(duì)論,它經(jīng)過(guò)愛(ài)因斯坦十年的研究于1915年發(fā)表,直到現(xiàn)在,此理論還被視為物理史上最偉大的成就之一,它不僅可以絕對(duì)精確地解釋水星運(yùn)行的異常,也可解釋迄今為止我們?cè)谟钪嬷兴?jiàn)的任何與引力有關(guān)的現(xiàn)象,最為重要的是,它解釋了引力是如何作用于萬(wàn)物的。

引力是恒星,行星以及星系對(duì)其周圍空間所產(chǎn)生的影響。根據(jù)愛(ài)因斯坦理論,太空并不是空無(wú)一物,而是一個(gè)被稱作時(shí)空的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)可以被行星,恒星和星系的巨大質(zhì)量所扭曲,事實(shí)上,宇宙中所有的物質(zhì)都在扭曲時(shí)空,包括你我在內(nèi)的所有人都在扭曲這種結(jié)構(gòu),但是扭曲程度非常之微小,但當(dāng)達(dá)到行星,恒星或者星系的規(guī)模時(shí),它們扭曲宇宙結(jié)構(gòu)的程度就非常大了。

最關(guān)鍵的一點(diǎn)是,在扭曲的時(shí)空中一切都是沿著直線運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),我們看見(jiàn)的行星軌道是行星在被質(zhì)量極大的恒星所扭曲后的時(shí)空中的運(yùn)行軌道,這就為解釋水星飄忽不定的軌道提供了可能,因?yàn)樗请x太陽(yáng)很近,它受到時(shí)空扭曲的影響比太陽(yáng)系其他行星都要巨大。

扭曲空間的概念聽(tīng)起來(lái)十分抽象,但是如果我們可以凌駕于時(shí)空之上俯視它,你會(huì)發(fā)現(xiàn)我們的宇宙不過(guò)如此,你會(huì)發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星,行星和恒星在徑直穿過(guò)那片時(shí)空的過(guò)程中留下一串華麗的轉(zhuǎn)身。

可以這樣理解引力,宇宙萬(wàn)物都落入到了時(shí)空當(dāng)中,月球落入由地球質(zhì)量創(chuàng)造的深谷中,地球落入太陽(yáng)創(chuàng)造的深谷中,太陽(yáng)系正在落入銀河系創(chuàng)造的時(shí)空深谷當(dāng)中。

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