萬有引力的實質是,萬有引力的本質是什麼?

時間 2021-09-10 13:02:27

1樓:迮溫卯醜

根據愛因斯坦的廣義相對論,萬有引力的實質四維空間中,質量造成的時空的扭曲。

2樓:

相對論的解釋

其實引力是不存在的。或者說引力只是這種現象的一種解釋而已。它不同於其他力。

「引力」其實是時空扭曲的表現,舉一個二維的例子:一張繃直的橡皮筋網

1.放上兩個質量不一,體積相同的球,網扭曲了

2.在1的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動,直線與(同一個)球的位置距離越近,軌跡彎區越大

3.在2的基礎上,讓一個球在橡皮筋網上作勻速直線運動接近兩個質量不等的球,直線與兩個球的距離相同,經過質量大的球,軌跡彎區大

2跟3說明的現象與引力相似,而且也有質量越大、距離越小,引力越大

物體由於慣性沿直線運動,但在扭曲的空間運動,表現出來就是受到引力影響

事實上,引力扭曲的是四維時空。

還有一個例子:光經過大質量天體時會扭曲,但引力不能作用於光,所以解釋就是光沿直線傳播,在扭曲的時空中運動,就會扭曲。但光還是沿直線傳播

事實上,萬有引力並不是一種真實的力,比如牛頓說的萬有引力,是萬物之間皆有引力的簡寫。有確鑿證據表明:引力是電場力的作用。

卡文迪許的扭秤測出的兩個球之間的引力是「分子間力」。宇宙星體間的作用都是靜電引力或斥力,圓周運動在於帶電星體在另一星體的磁場中受到了洛侖茲力。

萬有引力的本質是什麼?

3樓:廣西師範大學出版社

人們所熟知的萬有引力的本質是什麼。牛頓認為

是一種即時超距作用,不需要傳遞的「信使」。愛因斯坦則認為是一種跟電磁波一樣的波動,稱為引力波。電荷被加速時會發出電磁輻射,同樣,有質量的物體被加速時就發出引力輻射。

這是廣義相對論的一項重要預言。但引力波那麼微弱,茫茫宇宙,到**去尋找它呢?

2023年美國馬里蘭大學教授韋伯發表了證實引力波存在的訊息,這引起世界物理學界一陣狂熱的激動。事情是:韋伯等人制造了6臺引力波檢波器,分別放在不同地點,進行長期的檢波記載。

結果發現在各臺檢波器上都記錄到一種相同的、不規則的「擾動」,並證明它並不是由聲學振動、**、電磁干擾或宇宙線干擾等引起的。因此他們認為,「不能排除,這就是引力波」。之後許多國家的科學家採用各種方法企圖證實宇宙深處的同樣「來賓」,但終未得到肯定的結果。

於是激動之餘,便只能嘆息罷了。

以後射電天文學的蓬勃發展給物理學家們開闢了新的探測途徑。射電望遠鏡的探測本領比光學望遠鏡強得多。美國天體物理學家泰勒等人在六年前,靠著射電望遠鏡發現了一個雙星體系——脈衝射電源(psr1913+16)。

按照廣義相對論計算,雙星相互繞轉,發出引力輻射,它們的軌道週期就因此而變短,(psr1913+16)的變化率為-2,6×10-12。而在前年,他們也是採用精密的射電儀器,由實驗得到觀察值為-(3,2±0,6)×10-12,與理論計算值在誤差範圍里正好符合。這可以說是引力波的第一個定量證據。

上述訊息傳開,引起世界物理學界更大的激動。科學家們信心倍增,為歡迎引力輻射這位宇宙「嬌客」,將開展更為廣泛的探索研究。因為對引力波的探測不僅可進一步驗證廣義相對論的正確性,而且將為人類展現出一幅全新的物質世界圖景,茫茫宇宙,到處有物質,到處有引力輻射。

約100年前對電磁波的驗證,使人類從此進入電子時代,取得驚天動地的巨大成就;那末,讓我們設想一下,要是有朝一日,引力波被完全確證,人類社會將會發生怎麼樣的深刻變化呢?

萬有引力的本質是什麼

4樓:匿名使用者

各個層次的物理對萬有引力有不用的理解,沒必要追求到底,只要能滿足你

目前的學習需要就可以。目前,對萬有引力最深的解釋是,物質具有質量,然後使得空間彎曲,這個彎曲的曲率我的感覺到的就是萬有引力了。你要是高中生,你就只要知道質量產生萬有引力,明白萬有引力的公式以及做題的時候什麼時候該考慮。

其他的,不要多想,容易誤入歧途。

5樓:匿名使用者

任何物體之間都存在場,場對其中的物體有力的作用

6樓:匿名使用者

萬有引力的本質是什麼這個問題應該沒有答案。

7樓:扈桃稅昭君

引力到底是什麼力,現在科學家還沒研究出來;是否有引力子,還沒測出來;引力是一種力還是幾種力,還不清楚,有沒有反引力,還有待觀察。

8樓:泉熠辟穀夢

按照量子論的觀點,萬有引力的本質是在動量守恆的前提下兩個物質或能量包之間的引力子交換。按照廣義相對論的觀點,萬有引力的本質就是在有質量物體(包括純能量)的存在下對時空的扭曲。這種扭曲導致歐幾里得時空的捲曲,然後由於測地線發生了變化,物體運動軌跡就發生了變化,這些就表現為受力。

實際上在閔可夫斯基四維時空圖上仍舊是一條線性函式。

9樓:迮賓公旋

依據愛因斯坦廣義相對論,萬有引力的起源是四維時空的扭曲,扭曲後四維時空的曲率=萬有引力的量度。

這是人類最早的對於「力」起源的數學解釋,這個解釋經過一個世紀的實驗驗證,證明是非常非常精確的結果。在2023年,楊振寧和米爾斯把愛因斯坦的這一觀點從四維時空推廣到任意抽象空間,他們認為,力的起源是因為特定「空間」的扭曲造成的。這一理論現在成為「規範理論」。

具體比如,電磁力的起源在於u(1)空間的扭曲(具體技術細節我就不解釋了),這些理論經過了大量而廣泛的實驗驗證,比如這個電磁力的問題,目前得到的結論是理論**和實驗結果在99.9999999...%上符合,是人類文明史有史以來最為精確的理論。

總之一句話,力的起源是其對應空間的扭曲。

若我的回答對您很有幫助,請採納回答。

萬有引力的**是什麼,它的本質到底是什麼?

10樓:星辰大海路上的種花家

從亞里士多德的結論中可以推匯出一個概念,即輕的東西下落慢,重的東西下落快!儘管將近2023年的時間裡也有人懷疑這個觀點,但卻一直到伽利略才真正提出質疑,比如紙團下落慢,鐵球下落快,那麼將它們綁在一起,不就是一個折中的速度嗎?儘管伽利略提出了這個尖銳的觀點,但卻因為現實條件原因未能付諸實施。

傳說中的比薩斜塔試驗

第谷·布拉赫

開普勒通過對第谷觀測火星的記錄發現,火星圍繞太陽(開普勒支援日心說)的軌道並不是一個正圓,他嘗試了很多中方式來描述火星的軌道都失敗後,偶然間使用了橢圓並且準確套用到了火星的軌道上,其實也是開普勒運氣好,當時發現的幾顆行星中,火星軌道的偏心率是最高的:

水星: 0.2056 金星: 0.0068

地球: 0.0167 火星: 0.0934

木星: 0.0483 土星: 0.0560

當然水星是最高的,但水星實在難以觀測,因此這火星就成了第谷記錄資料最多的行星,開普從火星為突破口,發現行星執行軌道的規律,總結出了行星運動三大定律,當然到現在為止,還與萬有引力沒有任何關係,但這成了牛頓突破萬有引力定律重要支點!

一直有一個牛頓和蘋果的故事,但大家都認為這是杜撰的,但事實上這蘋果下落的原因和天上行星的運動確實有著不可分割的關係,哥白尼的日心說和開普勒的行星三大定律,為牛頓開創輝煌的萬有引力時代打下了堅實的基礎,牛頓認為他站在了巨人的肩膀上,這個形容沒有錯,他非常敬畏大自然,但卻不屑於同僚**。

牛頓2023年牛頓發表了《自然科學的哲學原理》,對萬有引力和三大運動定律進行了描述,將開普勒的行星三大定律和萬有引力論做了統一的論證,當然這只是剛剛開始而已,因為在此以後牛頓力學將會成為17世紀後300年內的科學發展的指導,其中最閃亮的一點就是發現海王星。

赫歇爾兄妹觀測星空

勒維耶自2023年牛頓萬有引力和三大運動定律發表以來,經過數代科學家的完善以及新理論的開創,經典力學時代在十九世紀末達到了鼎盛。拉普拉斯稱如果知道每一顆粒子的狀態,他將可以**未來!甚至開爾文勳爵這樣形容完美的物理學:

「未來的物理學只能在小數點後七位顯示存在」!

開爾文勳爵:威廉·湯姆遜

但一朵巨大的烏雲正籠罩在物理學上空,首先發難的就是水星進動問題:1859 年,法國天文學家勒維耶根據水星150年的觀測資料,發現了水星軌道的長軸存在一定的擺動現象,在排除了所有行星攝動影響後,仍然存在一個難以解釋的誤差,勒維耶認為水星軌道內測存在一顆行星,它應該距離太陽非常近!但經過多年觀測這顆行星並不存在!

另一個則是看起來和引力沒啥關係的邁克爾遜·莫雷實驗零結果,本來是驗證以太的實驗,結果卻證明了以太似乎並不存在,但其實這和引力關係相當大,因為牛頓發現了萬有引力後順手就盜取了以太的概念,將其作為引力的傳遞者,結果2023年的莫雷實驗零結果,證明了以太不存在,儘管結果仍待驗證,但這個結果實在太過震撼,以至於動到了物理學的根基!

洛侖茲急著推出了洛侖茲變換來解釋以太漂移實驗的零結果,他的洛倫茲變換成功的解釋了零結果,但他卻死守以太概念以至於錯過了一個偉大的發現,而龐加萊則以光速同步本地時來解釋同時性的相對性概念,同樣也走到了偉大發現的邊緣!但歷史沒有如果,註定要讓愛因斯坦來摘取這果實,因為勝利終是屬於具有果斷以及開創性的那一類人!

愛因斯坦剛好具有這兩個特質,狹義相對論在2023年發表了,直接拋棄了以太的概念,推出了光速不變以及相對性原理兩個前提,總結出了狹義相對論,但別開心得太早,因為這中間仍然有一個非常重要的概念沒有解決,引力到底是依靠什麼傳遞的?

這還得等待十年,從狹義相對論發表以後,愛因斯坦就開始瞭如何將狹義(勻速直線運動)推廣到任何運動下都適用的理論,而這十年中有部分時間是愛因斯坦在補黎曼幾何的課,因為未來將要誕生的廣義相對論描述的是光怪陸離的宇宙時空,2023年愛因斯坦完成了廣義相對論,但他到了2023年才發表,這是一個顛覆牛頓力學的理論,以至於科學界對待廣義相對論猶如天書,但這並不影響廣義相對論猶如野草一般生長,首先下手的就是一直懸而未決的水星進動問題。

廣相描述的宇宙時空

廣相認為大質量天體會扭曲周圍的時空,而水星的軌道偏心率高達0.2056,是八大行星中偏心率最高的,因而水星在經過遠日點和近日點時時空彎曲度差異很大,因此用萬有引力平直時空計算的軌道誤差值,減去攝動後仍然有一個無法解釋的進動角度。這當然也歸功與將近150年水星軌道的觀測資料,但也要感謝勒維耶精確計算以及不忽略誤差的精神。

第一個開刀的水星進動被完美解決,廣相威力開始顯現!

誇張的水星進動軌道

此後2023年愛丁頓對日食的觀測驗證了引力彎曲光線的理論,其實從質能方程也能推算出引力能彎曲光子,因為光子具有能量,但值卻只有廣相計算的一半,而太陽引力彎曲光線的角度比較偏向廣相的計算值,這其實也是愛因斯坦運氣比較好,因為2023年的日食時太陽擋住的是畢宿星團的亮星,方便愛丁頓的觀測驗證。

2023年蘇聯數學家利用廣相引力場公式,假設宇宙物質分佈是均勻的,計算出了宇宙的形狀,而他發現宇宙在絕大部分情況下都是膨脹的,勒梅特在2023年取得了相同的結果,2023年哈勃觀測到遙遠的星系正在加速原理,驗證了弗裡德曼和勒梅特的計算結果。這表明宇宙在很早期時曾經處在一個很小的範圍內,後來它將發展成宇宙大**說。

伽莫夫在二戰後為完善大**理論,提出了太初合成理論,他的同事則根據大**推測出宇宙中存在大**餘暉的輻射,也就是預言了宇宙微波背景輻射的存在,這後來在2023年被驗證,太初合成理論中的原初物質丰度也在後期的射電觀測中被一一證實!

其實關於引力的本質到這裡就可以結束了,因為廣相已經完美的解釋了引力就是質量彎曲時空,而後期的多項**與後期的觀測也完美貼合,當然2023年底觀測到引力波是錦上添花。但這遠未結束,因為廣相和量子力學在黑洞奇點上出現了嚴重的衝突,也難以在大一統理論上更進一步,因此弦理論試圖在引力的本質上做出解釋。

弦理論認為組成世界的有兩種弦,開弦和閉弦,開弦的橫向振動產生光子,質量則通過弦通過振動會具有「振動能量」產生,根據質能方程,能量將和質量等價!而引力則通過在「開弦」之間,通過交換「閉弦」傳遞引力,也可以在「閉弦」之間,通過交換「閉弦」傳遞引力。但楊振寧對弦理論似乎有些不太感冒,因為楊振寧認為實驗+理論的物理才美,而建立在純理論上的弦理論猶如沒有根基的大廈,一點都不美!

剛剛廣相搞明白了引力是質量彎曲時空,又被弦理論搞糊塗了,引力到底是什麼,也許我們未來還有很長的路要走!

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