宇宙间的万有引力的本质是什么?引力的作用需要时间传递吗?

孤独剑29332686


答:目前对万有引力描述最深刻的理论是广义相对论,广义相对论认为:万有引力的本质是空间的弯曲,引力的传播速度等于光速,这已被众多实验所证实。


万有引力是四大基本力之一,要追溯万有引力的本质,还得看爱因斯坦的广义相对论,这是目前对万有引力描述最深刻的理论。



广义相对论认为:三维空间中物质的质量分布,决定了空间如何弯曲;空间的弯曲,影响着物体的运动,人类把这种影响效果称之为“万有引力”;既“物质告诉空间如何弯曲,空间告诉物体如何运动”。



通俗地说:相对论认为“引力并不存在”,万有引力的本质就是空间弯曲。


爱因斯坦还用思想实验——“爱因斯坦电梯”,来说明引力效应和惯性效应是等价的,即广义相对论等效原理——惯性质量等于引力质量。




根据爱因斯坦的引力场方程,可以推导出引力的传播速度就是光速,太阳距离地球约8光分,如果太阳瞬间消失,地球要等8分钟后才能感知太阳的引力变化。


除广义相对论外,还有其他理论试图解释万有引力的本质,比如量子力学中,就试图把引力量子化,并假设了一种传递介子——引力子。

可惜截止目前,引力子还未被发现,所以量子力学的解释还只存在于理论当中。


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艾伯史密斯


爱因斯坦广义相对论认为,引力的本质是具有质量物体对周围时空的扭曲而导致的现象。

这种时空弯曲会形成时空凹陷或者漩涡,导致靠近的两个物体会互相掉进对方的凹陷或者漩涡,表现出互相吸引的现象,是为万有引力。

这种引力随着物体的质量距离而强弱。质量越大的物体和靠的越近引力越强,质量越小距离越远引力越弱。引力是一种弱力,但影响是无限远的,只不过太远了,就忽略不计了。

一般说来,大质量物体比如太阳所导致的时空扭曲比较明显,小质量物体会被大质量物体吸引,向大质量物体靠拢,最终掉落到大质量物体上。

就像地球的八大行星,都是被太阳吸引着无法离去,表现为向心力。但由于这些行星都有一定的角速度,就是设法挣脱引力的离心速度,表现为离心力。

这个速度正好与引力相抗衡,就使得这些行星围绕着太阳在一定的轨道上旋转,这种速度就是环绕速度。在对抗引力的速度上,有环绕速度、脱离速度、逃离速度。地球的环绕速度为7.9公里每秒,脱离速度为11.2公里每秒,逃逸速度为16.7公里每秒。

如果一个物体在太阳上面,其逃逸速度为每秒617.7公里。黑洞的逃逸速度大于光速,所以任何物体一旦被黑洞引力捕获,就别想逃脱了。

引力一般表现为向心力,而抵御引力的能力一般表现为离心力。速度是抵御引力的基本方式。所以当你被一个物体引力所拉扯时,你就使劲的跑,跑得越快就越有可能逃脱,哈哈~

那么引力作用的传输有没有速度呢?当然有,它就是光速,每秒钟约30万公里。

这个问题在过去有过很多争议。在牛顿经典理论统治的时代,人们认为引力是瞬间传输,无限快的,没有速度。也有人认为是光速的若干倍。

爱因斯坦1916年发表的相对论认为引力是由引力波传输的,传播的速度是光速。这个预言经历了进一个世纪的研究和跟踪,终于在2017年被世界科学界所证实和认同。

2017年10月17日,世界上70个天文台同时观测到了一次奇迹,距离我们1.3亿光年两个中子星相撞所发出的引力波传到了我们身边,这次事件被视为人类首次集体“看到”了引力波,从而证实了爱因斯坦伟大预言的无比正确性。

其实在这比这早27个月前,科学家们就利用激光干涉引力波天文台(LIGO)首次探测到了引力波事件,这是来自13亿光年的两个黑洞的合并事件。

巨大的引力波经过漫长的13亿年传输,时空涟漪已经非常微弱,只是将LIGO探测仪器4公里长臂改变了一个质子直径的万分之一,科学家比喻为我们到最近太阳系外恒星4.22光年距离改变了一根头发丝的距离。

这说明了两个问题,一个是引力波真的是可以传输到无限远,二是引力是一种弱力,随着距离的拉开影响力越来越微弱。

科学家经过观测测算,最终证实引力波的传输速度为光速。

别看这种遥远的引力波涟漪非常微弱,现在探测到了,将对今后人类解开宇宙初始的奥秘产生无可估量的意义和影响。这就是2017年诺贝尔物理学奖授予了首次发现引力波的三位科学家的原因。

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时空通讯


我们现在还不敢说引力的本质是什么,但广义相对论是当今描述引力最为成功的一个引力理论。根据广义相对论,引力作用的传播需要时间。

牛顿把引力视为物体间的吸引力,而爱因斯坦则把引力视为物体弯曲时空所产生的几何效应。根据爱因斯坦场方程,分布在时空中的物质和能量会引发时空弯曲,物体在弯曲时空中沿着测地线运动,结果就产生了我们所认为的引力作用。

广义相对论对引力的描述是十分成功的,因为这个理论解决了万有引力定律所无法完美解释的水星轨道进动问题。并且它还预言了万有引力定律所无法实现的引力现象,例如,引力时间膨胀效应、引力透镜效应以及引力波,它们最终都逐一得到了证实。

至于引力的传播速度,根据前年直接探测到的引力波现象可以证实广义相对论的预言——引力的传播速度就是光速,而不是万有引力定律所体现的那样是无穷大。因此,假如太阳瞬间消从宇宙中失,地球不会马上感知到引力变化,而是要等待8.3分钟之后,才会知晓太阳对地球的引力作用消失了。


火星一号


答:就目前科学理论来看,万有引力的本质是空间的弯曲;引力的传播速度等于光速。


牛顿发现了万有引力定律,苹果的瓜熟蒂落和如影随形的月球他们都受到相同性质的力-万有引力。但是牛顿的万有引力定律并没有从本质上解释引力的由来,而且牛顿的万有引力定律认为引力是超距作用的,从万有引力公式出发,太阳的质量瞬间消失,引力会消失,地球会瞬间飞出轨道。
而广义相对论的提出从本质上解释了万有引力,该理论认为空间如一张大网,有质量的物体位于这张大网上都会使网踏陷。也就是说有质量的物体会使时空发生弯曲,反过来时空弯曲限制物体的运动。从广义相对论角度来看,引力只是时空弯曲的外在表现形式,实质上并不是一种力。量子力学从本质上解释了其他三种基本作用力,唯独相同办法解释引力的时候遇到障碍,这是否是可能的原因哪?

引力波也是广义相对论的预言之一,在前两年已经被观测证实,引力波不是常规意义上的波。它被认为是时空弯曲的动态形式。引力波的速度为光速,也就是说引力的传播速度为光速,太阳瞬间消失,地球八分多钟后会脱轨。
万有引力定律依旧是目前航空航天的主要理论依靠,广义相对论只是修正,并不是替代。科学的进步是这条路上所有科学家共同努力的结果,很少有推倒从来或者谁高谁低一说。无论是牛顿还是爱因斯坦都是我们仰慕的大师级科学家。


以上就是我的简单回答,欢迎关注点评,说出你的看法。


科学黑洞


首先来看第一个问题,万有引力的本质是什么?在粒子物理学中,万有引力被认为是自然界中的四种基本相互作用之一,也是最弱的一种基本相互作用。但根据广义相对论以及现代宇宙学的观点,引力实质上是物体质量对时空的几何弯曲效应。打个通俗一点的比方,假如有一张橡胶薄膜,我们将它的四周拉直,在它上面没有放置物体时它是平直的,当我们在它的上表面放置一个小球时,橡胶薄膜的表面就会因为小球的质量而变得凹陷、弯曲,小球就会向薄膜曲面的曲率中心滚落,如果在这个薄膜曲面上再放置一个质量更小的小球,第二个小球也会沿着曲面向凹陷处滚落。小球的质量大,薄膜越弯曲,向曲率中心滚落的加速度也越大。两个物体之间的万有引力就如同这个例子中小球的滚落一样,是由于物体自身质量的存在使得原本平直的空间变得弯曲了。物体的质量越大,对空间的弯曲程度也越大,形成的万有引力也越强。

再来看第二个问题,引力的作用需要时间传递吗?回答这个问题,我们要明确引力场的概念,我们还是以上面所举的例子来类比可能会更容易理解,第一个小球压迫薄膜形成弯曲的薄膜表面,这个弯曲的薄膜表面可以和引力场类比,第一个小球形成的弯曲表面就是它的引力场,当二个小球处在这个弯曲表面上时,它就处在了第一个小球的引力范围,即处在第一个小球所形成的引力场中。需要说明的是,如果第一个小球的质量远远大于第二个小球,那么第二个小球所处的引力场与第二个小球自身的质量无关。至于第二个小球受到的引力作用是否需要时间传递,这里要分为两种情况,第一种情况是,第二个小球进入第一个小球所形成的引力场之后,受到的引力作用是不需要时间传递,因为它已经处在了引力场中。第二种情况是,先有第二个小球,然后再有第一个小球形成的引力场,那么第一个小球受到的引力作用是需要时间传递的。它的传递速度实际上就是引力场的建立速度,大小等于真空中的光速。


王军礼01


第四节,运动的本质(《能量球理论》百度贴吧能量球理论吧)

宇宙万物都在运动,且永不停息地运动,是什么在推动宇宙万物的运动呢?

主流的观点认为,宇宙的物质运动被四种基本力掌控。星体之间有万有引力,原子内有电磁力,核内有强核力和弱核力。

万有引力只是说有质量就存在引力,并没有说为什么有质量就有引力,引力的本质引力的机制又是什么呢?

电磁力也一样,不解释为什么存在电荷,电荷的作用机理又是什么,原子核如何吸引电子,电子为什么有正负?

强核力与弱核力更让人摸不着头脑,强核力为什么力量极大而力程又极短,强弱之间又有何关联?

主流的很多理论也都只是猜想和假设,并无证据,也无实质,更无机制,当然不能自圆其说。

物质,时空,运动是宇宙的三大根基,三大根基是宇宙演化的基础,是各种理论的前提,更是整个自然科学的基础和前提。任何理论都必须建立在正确的宇宙三大根基概念基础上,没有根基的理论犹如无源之水无本之木。

物质是种实在的东西,具有阻挡性和碰撞性。空间是一无所有的环境,物质是存在于一无所有的环境中的。我们首先要确认宇宙的这两大根基,然后才能找出运动的本质。

物质存在于一无所有的空间环境里,物质在空间里又如何存在,又如何运动?

物质在一无所有的空间里只能是以惯性状态存在。惯性是物质固有的属性,是宇宙的属性。物质在没有受到外力作用的情况下,永远保持匀速直线运动状态或静止状态。

物质运动是基于惯性运动,宇宙万物的运动都是惯性运动,原子粒子是,星体星系是。但实际上天体的运动粒子的运动都不是匀速直线的运动,而是圆周绕行运动。这是因为物体随时都受到外力作用而随时都在改变运动状态。这种改变是能量球机制的作用。

惯性运动是不需要力的运动,不需要力来维持,永远保持运动。惯性现象是宇宙的广泛现象和普遍存在,任何物体都存在惯性。任何物体给它一个外力,它就会沿力的方向运动。比如在一个光滑的平面上,我们给物体一个碰撞力,这个物体就会沿力的方向运动。这个物体前没有引力,后没有推力,它照样运动,这就是惯性运动,惯性运动并非一定要完全的匀速直线。它之所以后来停下来,是因为它在前进的过程中受到阻力而改变了运动状态。

惯性运动是种客观存在,是物质运动的基础,宇宙万物都是基于惯性运动。光子就是典型的惯性运动,它是光速惯性运动,匀速直线,受到碰撞后才改变方向。光子是完全弹性碰撞,碰撞改变的是方向,不改变速度,所以光子的速度比较稳定。

宇宙万物的运动,并非四种力的主导,而是惯性碰撞力的作用。我们先看看万有引力,只要是有质量的物体都能产生吸引力的作用。质量能产生力?质量是如何产生力的,力是种怎样的形式,引力如何起引拉作用,力与力之间如何交织在一起,斥力又是什么?

比如在一个一无所有的宇宙空间里,两个基本粒子就摆在那里,它们又如何相互吸引呢?如果两个粒子不借助任何物质的东西,凭空地,莫名其妙地就吸引了,这种无中生有的事谁信?如果力是种非物质的形式,由物质的东西产生非物质的力,关键是这种非物质的东西存不存在?就算是非物质也应有非物质的作用机理,物质与非物质的相互转换真是太玄了!如果两个粒子以产生引力子的方式吸引呢,关键是引力子如何形成引力机制,引力子又以何种方式存在于空间?要承认引力理论,得先把这些问题说清吧?

假如物质是以引力状态存在于空间,那宇宙就是引力交织的宇宙。物质一碰上就吸引在一起,在远处就被牵引,物质越大吸引力越大,吸引力越大吸引的物质越多,这样下去,整个宇宙的物质都要被吸成一坨了。而事实上,原子核并没有吸住电子,光子也没有被星体吸引,星系也没有被吸成一坨。看来引力并非宇宙的机制。

惯性运动与引力运动,互为矛盾,互不相容。如果宇宙物质运动是种引力运动,那就没有惯性运动的存在空间,引力无处不在,哪还有匀速直线的惯性运动?如果宇宙是惯性运动机制,那引力就不能存在,因为引力一存在,惯性运动就作废了。宇宙不可能引力运动与惯性运动同时兼备,那就成了两种运动机制的并行,那岂不乱了套?引力运动与惯性运动,二者不可共存,只能取其一。

牛顿最初提出万有引力的时候,也只是根据现象提出的猜想,他也说不出引力的机制。虽然应用科技应用到了万有引力,但都是总结现象得到的规律,现象规律也一样地可应用。

万有引力开启了物理学的大门,已后的电磁力,强力,弱力也都在走引力的老路。电磁力弄出个电荷吸引,谁说得清电荷是怎样个吸引法?强力又是怎样个强力法?

引力理论贯穿整个物理学,如果引力不存在,那物理学怕是要推倒重来?

物质运动基于惯性运动,惯性运动形成惯性碰撞,碰撞产生碰撞力,碰撞力改变惯性状态,物质相互作用是惯性碰撞相互作用,力是惯性碰撞力。


布鲁诺二


stemmer原创:引力效应光速延迟,各向同性。

广义相对论认为,宇宙的万有引力的本质是质量引起的时空弯曲,并推导计算出星球不仅有椭圆运动,还有进动,也计算出光会因时空弯曲而弯曲,也计算出大质量星系激烈运动,如双中子星,双“黑洞”等大质量天体相互冲击,会产生可观测到的引力波,上述计算均己被观察到,其计算结果与事实高度吻合,证明了其证确性。


太阳光到达地球须八分多钟,光在时空中传播,有速度,其最高速度为恒值光速,光速最高速度恒值,其速度不因参照系改变而改变,无论何种参照系下,光速在参照系中也为恒值,说明光速是时空本性所至。


引力的本质是时空弯曲效应,时空的本性是最高速为光速,说明引力效应的传播速度最高速只能是光速,引力效应的传播与光的传播最大区别点是,一是、光速不因距离增长而减小,而引力效应随距离的增长而呈二次曲线减少;二是,光的传播方向性较强,而引力效应是球面效应,围绕产生引力效应相同所有质量源的任意封闭曲面中,引力效应在封闭曲面上的积分为恒值,质量的本质为物质内禀时空弯曲效应,对外表现引力效应;三是,光的传播要受物质介质延迟,改向,吸收等影响,而引力效应不受物质介质影响,局部时空弯曲效应光速影响整个时空,引力效应为长距作用,为光速延迟效应;四是,光的传播为几率波传播,光子之间产生干涉现象,干涉的位置不同,光强不均匀,有强有弱,而引力效应之间,仅为引力效应强度几何叠加;五是,光的传播波长与频率与光源运动状态相关,有红移或蓝移效应,光的能量随光的红移,频率变低而正比变小,随光的蓝移,频率变高而正比变小,而引力效应只与时空弯曲相关,可以说引力效应各向同性。



stemmer


虽然,头条少有科学界大牛大咖,出场为大家解惑释疑,但是,我等民科与爱科人士,也有较为深厚的底子,也不是吃素的。为了科学,说错了、失败了,没关系,头顶没光环。

本题,我可以负责任说,目前尚无可靠答案。同志们一起来探讨。我的原则是:坚持原创,绝不炒作。若有异议,欢迎补正。


一,万有引力定律,是实验数据统计分析的结论,公式没问题,航天航空飞行器的所有计算,皆以此为基础。但是,对公式各参量的物理机制,缺乏深层次研究。

二,万有引力的内在机制。姜放同志认为,万有引力来自原子内部的暗物质量子与核子之间的相互作用。这里重点介绍他的数理推导。

假设一,空间单元或空子(暗物质量子)的拓扑半径与电子相同。r0=2.8179×10^-15m。核子半径为1.2×10^-15m。

假设二,空子的能量为m0c²,动量为m0c。空子是核子之间的媒介。空子与核子互动的动量横为m0c。空子之间的能量,以光速互动,并引发引力的光速传播。

假设三,核子之间,空子之间,能量动量的互动,皆为各向同性,根据动量公式有:


省略前期有关复杂公式,得到两个核子之间的长程作用力,即计算型万有引力公式:



三,万有引力的传播速度。我认为,力只是费米子与玻色子两两之间的,动量传递效果的代名词。费费互动(例如电子与质子),费玻互动(例如电子与光子),总是以玻色子(例如引力子、介子、空子)为介质。引力传播就是玻色子传播。结论是引力以光速传播。

四,万有引力的其它动因。这只是我的一个猜测,觉得比较逻辑,当然有待数学分析。我认为,一个孤体(例如地球)的引力,是其内部所有费米子(电子质子中子)自旋角动量与轨道角动量综合作用的结果。其自旋模式,当然是螺线,可拓扑为圆周运动。核外电子转速快,平均约2200km /s,角动量大,在原子内部,产生向心加速度与引力;并且辐射电磁波,但因重重阻隔,对外不显示。不妨说,万有引力的本质,主要是在原子内部,电子轨道角动量引起的向心力。


原道童子


人类搞不懂什么是万有引力所以不能在宇宙中遨游。

为什么万物皆有引力?引力它能说明什么?一个物质的存在具有它的代表性,以它自己存在的现象作为此宇宙中一员。那么其他物质又如何来认质它的存在?显然要以它的独有存在的现象为根本。

这个在宇宙中存在的独有现象又是一种什么样的体现?这个体现又如何来证明它实质性的存在?

在这个宇宙中的一切都不是孤独的,在这个宇宙中也不存在着与这个宇宙没有任何关系的东西。那么就有这个宇宙任何一种物质必然要与其他东西产生密切的关系。既然任何一物质与周围一切之间必然会产生各种联系,这个联系会是什么呢?

这个宇宙中存在一切物质之间的联系会是什么?组合成一切物质的单元是粒子,粒子之间的运行随时都要产生更新换代。这需要一切物质之间必须交链,随时随地又随刻保持互通。

在这个宇宙中只要一瞬间其中存在一物质未达成与周围粒子交链,那么这个物质完全进入瓦解状态,甚至消失在这个宇宙之外。可见宇宙中的一切粒子物质之间随时交汇更替,粒子以高速度方式周旋在物质之间,保持一定的物质形态。

以单位粒子的交链运动来平衡一定物质的形态,作为形成这个宇宙的基础。可见,粒子与物质之间都是难分难舍的同一整体。而人类所谓的万有引力,其实只是粒子与物质之间的交汇力,粒子每时每刻都与一定的物质产生一定的作用力,这个作用力的方向取决于比谁较大的物质。

这个作用力的存在代表着这个物质在宇宙中存在,也许人类错误的认为这是万有引力。在现实当中,物质的这个作用力是会改变的。以人类为例,不同的人运动速度不同。相同重量级的人跑步运动的速度会不同,原因他们与粒子物质之间产生的作用力不一样。如同他们有轻功一样,运动速度快的人,人体与粒子物质之间的作用力方向改变,与地球之间产生的阻尼力变小,相应人体的运动力增加。

物质之间并没有人类认识的引力,只有粒子物质之间的相互交链的作用力,保持物质在宇宙中一定时间内平衡。


Ncz


对于目前人类对自然的认知,引力的本质是时空弯曲。

这是上世纪初由爱因斯坦发现的,爱因斯坦也因此成为公认的20世纪最伟大的物理学家。然而在求解引力波的过程却一波三折。

在推导出引力场方程的次年,即1916年,爱因斯坦就用近似方法找出了三种引力波的传播形式,其中一个会传播能量,被认为是可能的引力波形式,其传播速度是光速。但是第二年就有人指出他的证明存在严重错误,第二年,爱因斯坦又重新修正了其证明。

然而到了1922年,那位广义相对论超级脑残粉爱丁顿爵士(对,就是那个为了证明空间弯曲拉大队去非洲拍摄日全食的天文学家)闲的蛋疼去捣腾爱因斯坦放弃了的那两个不传播能量的引力波解时发现它们的速度并不是光速,而是无穷大눈_눈



然后又过了十多年,到1936年,爱因斯坦又没事折腾起引力波,他新的结果是引力波不可能存在눈_눈因为他的计算中会出现奇点,导致广义相对论失效。。。

结果他的论文投稿后被告知审稿时发现证明可能存在错误,并附上审稿意见要求修改,爱因斯坦火冒三丈,根本没看评审意见,马上回信说他要把论文转投他处。在他重新投稿的时候,爱因斯坦终于意识到其证明的问题,据说还是之前那位匿名的审稿人指出的,他刚好是爱因斯坦的同事。他发现只要通过坐标变换就可以把之前发现的奇点消掉,最终形式的引力波方程终于出炉。



根据相对论的预言引力波的速度就是光速,并且携带能量。当然,这个速度是光速其实是根据相对论作为基本参数添加进去的而并不是推算出来的。

而人类发现的第一次引力波事件,根据两个探测器收到信号的时间差表明引力波速度肯定不是无限的。到了双中子星合并事件,引力波传播速度被严格证明是就是光速!



所以问题就可以回答了,引力波传播需要时间。太阳如果消失,地球会与感受到太阳光消失的同时感受到太阳引力的消失。


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