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空间中并不存在引力这种「力」?广义相对论又是如何定义引力的

2024-07-06科学

导语

引力是一个物体由于其质量而产生的「力」,也是使人类没有一统天下的本质「力」。

然而爱因斯坦在上世纪提出的广义相对论却声称这并不是个「力」,因为广义相对论中是空间弯曲。

那么空间又如何弯曲呢?

引力又是如何在空间弯曲中被定义的呢?

牛顿引力。

吸铁石也有磁性,想要火速逃离我某某的「引力」,不仅要跳跃三次,还要蹦上两个翻滚,有时候还不能逃掉。

在生活中很多人都不知动能、势能和引力之间还有这么一个关系,动能就是我们平时常说的「动」,而势能就是我们常常说的「静」,引力呢?

那就是「跟着我一起跑」的。

牛顿将引力定为:「任何两个物体都会因为重力而被吸引」这种「力」。

这不仅仅是牛顿第二定律给定力,也是许多古代先贤给力的定律。

然而牛顿第二定律却是给物体的加速度定理,他认为,任何一个物体的加速度都是和受力、质量成正比的。

牛顿认为,如果两个物体之间没有「力」的作用,那么两个物体就会保持匀速直线运动。

然而世界上个大复杂,所以牛顿认为,要想使一匀速直线运动的物体产生加速度,就一定会有外界作用于其上的「力」。

这个「力」就是我们常说的「引力」,即物体之间的相互作用。

牛顿猜想,是不是所有的物体都会彼此吸引,然后这个「引力」就是任何一匀速直线运动物体之间的彼此「力」呢?

牛顿开始对这个问题进行了仔细分析,牛顿认为,巨大的物体为什么能够量进行操作,是因为这些物体蕴含巨大的能量,足以让其他物体难以逾越它的「引力」范围。

改动这个「引力」的在变大、变小吧,不然就是稀疏了,要不就会有一部分新物体呗「引力」进来,又或者有一些老物体「引力」飞走,不然就是稀疏了。

当然,也有一些小物体经常不受「引力」的支配,这些小物体不仅受到外力的影响,还会因为自身的运动导致「引力」失控,最后就是逃不脱被「引力」吸走了。

这就是牛顿第三定律中,物体之间的动能和势能之间转化为外力逃逸的电影啦。

然而引力之间终究还有一个计算公式,这个公式就是在牛顿的研究基础上提出来的。

假设有两个质量为m1、m2的物体,它们之间之间的距离为r,它们之间之间的引力就可以简化为「F= Gm1m2 / r^2」。

广义相对论。

新物体层出不穷,而人类又不能每天都去观测天体运动。

所以就有人将牛顿的引力定理和太阳引力定理等等,综合在一起,就提出了广义相对论。

广义相对论不仅是让物体之间的引力变得复杂了,同时也给太阳之外的引力做出了详细地说明和解释,牛顿广义相对论中认为,不仅有太阳对地球产生吸引,地球对太阳产生引力,太阳之外的星球之间也会形成引力。

广义相对论认为,太阳无非是巨型的引力场,而在这个引力场中所有不是太阳的物体都会受到太阳吸引,产生引力。

在这个引力场中,太阳是所有物体的引力场「旋涡」,任何物体来到这个引力场中,都会被太阳的「引力」从轨道上拖拽下来。

广义相对论认为,每一个引力场都是一个「漩涡」,在这个漩涡中,每一个新物体都会设法逃出这个引力场的「范围」,可新物体也会被其他物体给吸走,最终只有新物体自身肯走,引力场才能解脱困境。

广义相对论认为,每个物体之间的引力都是一种惯性力,是因为每个引力场中的物体都想要逃逸引力场,内部产生的一种相互吸引的「力」。

广义相对论中的引力是一种惯性「力」,不仅是因为每个引力场中的物体会因为惯性产生引力,还有一个原因就是每个引力场都是由物体的「质量」所形成,物体的质量就是物体的大小,不仅是因为大小不同,质量也不同,所以新物体之间相互吸引的「力」也不同。

万事万物不仅仅是引力之间有差异,广义相对论中还有一个重要的观点就是引力不仅仅是一个有大小有瘦的「力」,还具有时间性。

在这个引力场中,时间是不确定的,物体运动的时间可能会变长,也可能会变短,最后从引力场中逃离出去的时间又变成了常数。

广义相对论引力的计算公式。

广义相对论中有一个重要的观点就是:「空间是弯曲的」。

这也是引力为什么不是一个「力」的核心理论,爱因斯坦认为,空间和时间是相互关联的,众坐标之间的关系符合牛顿引力的计算公式,弯曲的空间体现出来的就是时间的不确定性。

广义相对论中认为,时间会随着空间的弯曲而产生扭曲,广义相对论用一个简单的向前走的人举例。

在没有引力的作用下,向前走的人脱离了地球引力场,那么他将以「指标」速度一直向前跑,人和时间将保持不变。

而在地球引力场中,人会从地球上一直跑到地球中心才会停下来,因为这种惯性在空间的弯曲中不能逃脱,所以时间是不确定的,人和时间在这个引力场中有差异。

由于引力场中的时间不定,所以引力也必须具备时间性,引力的大小和引力场中物体的「质量」成正比。

爱因斯坦认为,引力的公式不能再用牛顿的公式了,所以他提出了新的引力公式:「Gμν = 8πTμν」。

当然,广义相对论中的引力也没有引力轻松,他需要付出更多的代价才能享受相互的「力」,这种「力」也不是一般的「力」,而是爱因斯坦力。

广义相对论中的引力不能简单的用公式来对他们进行求和,而是需要计算之后才能求和。

结语

广义相对论认为,引力是因为空间的弯曲而产生的,他不是普通的「力」,而是一种「惯性力」。

这种「力」不仅有大小有瘦,还兼有时间性,可以随着时间和空间的弯曲而改变。