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萬有重力會不會根本就不存在

2024-03-01科學

我試著用通俗易懂的語言給大家解釋一下為什麽說萬有重力可能並不存在,我們從一個大家都理解的小實驗開始吧。

當我們在一個加速行駛的卡車裏,加速度保持不變,在車頂掛一個小球。小球肯定是向後飄起,某個角度,一直不變,想象一下你開車猛踩油門。是不是有個推背感?這個推背感就是因為汽車做加速運動產生的一個力,如果汽車一直加速。那你會一直有推背感,如果把你懸掛在車頂,你也會和這個小球一樣飄起來。

當我們在車外看的時候。我們當然知道,這是因為卡車在做加速度運動,他們的合力就產生了加速度。導致小球在車廂裏漂浮著,但是如果你從出生就在這個車廂裏,從來也沒看過外面的世界。車廂中的你是不是就懵了?除了拉力和重力?如果以車廂為參考,系車廂從始至終都沒有動。那怎麽球就飄起來了呢?如果你在車廂裏做個受力分析,你會發現小球受到繩子的拉力和重力的同時還在受著一個莫名其妙的力在影響,所以才會飄起來。

那車廂中有個聰明的人就會假設車廂有個與卡車運動反向的加速度,乘以小球品質,那麽這個小球就平衡了,那這個聰明的人名字叫牛頓。物理中假設的這個力是個假想力,他的學術名稱叫慣性力,他並不是一個真實存在的力。

因為站在更高維度的我們,是知道這個力的產生是因為車廂有個向前的加速度。但是車廂裏的人是不知道的,這裏可能有些人還不太明白,我們再舉個例子。如果你從高空中自由落體下墜,你的狀態是飄著的,你並不會感受到重力。這就是失重狀態,你身邊的一切物體,即使你放手,也會和你保持相對靜止的狀態。

現實情況是,輕的物體會比你落得慢,學過兩個鐵球同時著地的朋友都會知道。輕的物體下落慢是因為空氣阻力,不是因為重力。假設你的下墜在真空環境下進行。你身邊的一切都和你保持相對靜止,假設這個高度足夠高,這個人從出生到死亡一直處於真空下墜狀態。那麽他的一生中就不會存在重力,這樣的情況是不是很像太空環境,其實不僅僅是相似。愛因史坦說過真空自由落體和太空環境是完全一致的狀態。

我們再進一步,如果你在車頂掛不同品質的小球,你會發現他們飄起來的角度都是一樣。然後乘以他們本身品質後,你會發現作用於不同小球上的力的大小也是不同的。那麽這就說明那個聰明人之前假想的慣性力不是僅僅作用在我們一開始的那個小球上。而是作用在所有的物體上,這就說明,他假想的慣性力其實是個力場,從此。萬有重力誕生了,萬有重力就是牛頓假想的一個慣性力場,不同品質的物體,受到的重力大小也不一樣。

當你站在更高維度看,你才會知道,其實這個力不存在,只因為我們從出生到現在。一直都在宇宙這個車廂裏,就像車廂裏的人,一直不理解為什麽小球會飄著。所以假設了一個慣性力場,那牛頓不理解為什麽蘋果會落地,所以假設了萬有重力。就像我們站在車廂外面看車廂內的小球,我們都知道並不是因為有個力在拉著他。而是因為卡車在加速。

這就是為什麽愛因史坦的狹義相對論說:在慣性參考系下,物理法則保持不變,也就是說,如果參考系不是慣性的勻速的,那麽牛頓三大定律就不適用了。這也是為什麽現在中學課本稱牛頓三大定律為經典物理學,並不是說它不對。而是說,它存在局限性,這些理論只適用於我們日常的基礎物理,對於尖端的物理與科技。高速和強場我們所學的基礎物理知識有些就不適用了。

如果重力是假想力,那我們的太陽系以及我們能接觸到的宇宙空間,甚至整個宇宙。都在做加速運動,就像整個宇宙都在車廂裏被卡車帶著做加速運動。我想大多數人都知道,地球在繞著太陽,以每秒三十千米的速度在公轉。但是,很多人不知道的是,太陽帶著整個太陽系,以二百三十千米每秒繞著銀河的中心在公轉。

所以說,在你有生之年的每一秒,你都出現在宇宙中的不同的地方,不要想著明年的今天你還會回到宇宙中的這個點,不管你現在坐在哪,你永遠也回不到你現在所處的宇宙空間了。所以,好好珍惜當下。那接著問,銀河繞著誰在轉呢?我們不知道,但是可以確定的是。銀河也以每秒五百到六百千米的速度相對於系外的參考系在運動,這樣一環套一環。人類想要跑到車廂外面去看看,真是路漫漫其修遠兮。

第一個質疑萬有重力的其實是牛頓自己,他在寫給三一學院院長的信中就寫到:我知道那裏有個例,我就叫他萬有重力吧。但是那個力是怎麽產生的,我不知道。只能留給後人去研究了。

我們通常用萬有重力去解釋一些物理問題,只是用了牛頓得到的這個結果去解釋現象。但是產生這一結果的根本原因,牛頓直到死也不知道,也許這就是為什麽牛頓晚期研究神學的原因之一吧。