宇宙間的萬有引力的本質是什麼?引力的作用需要時間傳遞嗎?

孤獨劍29332686


我們都知道,牛頓發現了萬有引力定律,但是他並沒有解釋為什麼萬物之間會有引力,這個問題一直到了另外一個偉大物理學家的出現才得以解決,他就是愛因斯坦!

愛因斯坦的廣義相對論認為,引力的本質就是時空的彎曲,而由於時空的彎曲讓宇宙萬物不得不沿著彎曲的時空運動,產生了引力的作用!

而任何有質量的物質都可以完成時空的彎曲,質量員越大,造成時空彎曲的效果越大,比如黑洞,能把時空結構壓縮到極限,以至於連光線都逃脫不了,所以我們無法直接觀察到黑洞!

質量造成時空彎曲的效果可以用我們現實生活中的例子更好地理解。時空結構就像具有彈性的布料,當我們把重物放到布料上時,就會造成布料的凹陷,類似時空的彎曲!

一開始科學家們認為引力的傳遞是瞬間的,不過之後的科學研究徹底改變了的我們對引力的認知,特別是引力波的發現,讓我們明白了的引力的傳遞也是需要時間的,並不是說叫我完成的,引力的速度就是光速,這並非巧合,而是必然!

也就是說,如果太陽此刻消失,來自太陽的引力也不會馬上消失,如同太陽光不會馬上消失一樣,而是引力和太陽光同時消失,因為光和引力的傳遞速度是一樣的!


宇宙探索


愛因斯坦廣義相對論認為,引力的本質是具有質量物體對周圍時空的扭曲而導致的現象。

這種時空彎曲會形成時空凹陷或者漩渦,導致靠近的兩個物體會互相掉進對方的凹陷或者漩渦,表現出互相吸引的現象,是為萬有引力。

這種引力隨著物體的質量距離而強弱。質量越大的物體和靠的越近引力越強,質量越小距離越遠引力越弱。引力是一種弱力,但影響是無限遠的,只不過太遠了,就忽略不計了。

一般說來,大質量物體比如太陽所導致的時空扭曲比較明顯,小質量物體會被大質量物體吸引,向大質量物體靠攏,最終掉落到大質量物體上。

就像地球的八大行星,都是被太陽吸引著無法離去,表現為向心力。但由於這些行星都有一定的角速度,就是設法掙脫引力的離心速度,表現為離心力。

這個速度正好與引力相抗衡,就使得這些行星圍繞著太陽在一定的軌道上旋轉,這種速度就是環繞速度。在對抗引力的速度上,有環繞速度、脫離速度、逃離速度。地球的環繞速度為7.9公里每秒,脫離速度為11.2公里每秒,逃逸速度為16.7公里每秒。

如果一個物體在太陽上面,其逃逸速度為每秒617.7公里。黑洞的逃逸速度大於光速,所以任何物體一旦被黑洞引力捕獲,就別想逃脫了。

引力一般表現為向心力,而抵禦引力的能力一般表現為離心力。速度是抵禦引力的基本方式。所以當你被一個物體引力所拉扯時,你就使勁的跑,跑得越快就越有可能逃脫,哈哈~

那麼引力作用的傳輸有沒有速度呢?當然有,它就是光速,每秒鐘約30萬公里。

這個問題在過去有過很多爭議。在牛頓經典理論統治的時代,人們認為引力是瞬間傳輸,無限快的,沒有速度。也有人認為是光速的若干倍。

愛因斯坦1916年發表的相對論認為引力是由引力波傳輸的,傳播的速度是光速。這個預言經歷了進一個世紀的研究和跟蹤,終於在2017年被世界科學界所證實和認同。

2017年10月17日,世界上70個天文臺同時觀測到了一次奇蹟,距離我們1.3億光年兩個中子星相撞所發出的引力波傳到了我們身邊,這次事件被視為人類首次集體“看到”了引力波,從而證實了愛因斯坦偉大預言的無比正確性。

其實在這比這早27個月前,科學家們就利用激光干涉引力波天文臺(LIGO)首次探測到了引力波事件,這是來自13億光年的兩個黑洞的合併事件。

巨大的引力波經過漫長的13億年傳輸,時空漣漪已經非常微弱,只是將LIGO探測儀器4公里長臂改變了一個質子直徑的萬分之一,科學家比喻為我們到最近太陽系外恆星4.22光年距離改變了一根頭髮絲的距離。

這說明了兩個問題,一個是引力波真的是可以傳輸到無限遠,二是引力是一種弱力,隨著距離的拉開影響力越來越微弱。

科學家經過觀測測算,最終證實引力波的傳輸速度為光速。

別看這種遙遠的引力波漣漪非常微弱,現在探測到了,將對今後人類解開宇宙初始的奧秘產生無可估量的意義和影響。這就是2017年諾貝爾物理學獎授予了首次發現引力波的三位科學家的原因。

這就是時空通訊的觀點,歡迎點贊、關注和拍磚。


時空通訊


我們現在還不敢說引力的本質是什麼,但廣義相對論是當今描述引力最為成功的一個引力理論。根據廣義相對論,引力作用的傳播需要時間。

牛頓把引力視為物體間的吸引力,而愛因斯坦則把引力視為物體彎曲時空所產生的幾何效應。根據愛因斯坦場方程,分佈在時空中的物質和能量會引發時空彎曲,物體在彎曲時空中沿著測地線運動,結果就產生了我們所認為的引力作用。

廣義相對論對引力的描述是十分成功的,因為這個理論解決了萬有引力定律所無法完美解釋的水星軌道進動問題。並且它還預言了萬有引力定律所無法實現的引力現象,例如,引力時間膨脹效應、引力透鏡效應以及引力波,它們最終都逐一得到了證實。

至於引力的傳播速度,根據前年直接探測到的引力波現象可以證實廣義相對論的預言——引力的傳播速度就是光速,而不是萬有引力定律所體現的那樣是無窮大。因此,假如太陽瞬間消從宇宙中失,地球不會馬上感知到引力變化,而是要等待8.3分鐘之後,才會知曉太陽對地球的引力作用消失了。


火星一號


答:目前對萬有引力描述最深刻的理論是廣義相對論,廣義相對論認為:萬有引力的本質是空間的彎曲,引力的傳播速度等於光速,這已被眾多實驗所證實。


萬有引力是四大基本力之一,要追溯萬有引力的本質,還得看愛因斯坦的廣義相對論,這是目前對萬有引力描述最深刻的理論。



廣義相對論認為:三維空間中物質的質量分佈,決定了空間如何彎曲;空間的彎曲,影響著物體的運動,人類把這種影響效果稱之為“萬有引力”;既“物質告訴空間如何彎曲,空間告訴物體如何運動”。



通俗地說:相對論認為“引力並不存在”,萬有引力的本質就是空間彎曲。


愛因斯坦還用思想實驗——“愛因斯坦電梯”,來說明引力效應和慣性效應是等價的,即廣義相對論等效原理——慣性質量等於引力質量。




根據愛因斯坦的引力場方程,可以推導出引力的傳播速度就是光速,太陽距離地球約8光分,如果太陽瞬間消失,地球要等8分鐘後才能感知太陽的引力變化。


除廣義相對論外,還有其他理論試圖解釋萬有引力的本質,比如量子力學中,就試圖把引力量子化,並假設了一種傳遞介子——引力子。

可惜截止目前,引力子還未被發現,所以量子力學的解釋還只存在於理論當中。


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艾伯史密斯


不同的理論,對引力的描述也不一樣。牛頓認為引力是一種超距作用力,可以瞬間達到任何地方。如果按照牛頓對引力的描述,太陽只要消失,地球立馬可以感知到。



後來,愛因斯坦橫空出世,提出了劃時代意義的相對論。相對論徹底否定了牛頓的經典時空觀,並指出:引力就是時空的幾何彎曲導致的。時空就像是一個大“海綿”,有質量的物質放在上面可以把“海綿”壓彎,從而導致時空凹陷,導致處在凹陷範圍內的物體產生下滑的力(引力)。愛因斯坦關於引力的描述,很好地符合實際的觀測效應,並且引力透鏡以及引力波的驗證,也證明了相對論關於引力描述的正確性。



之後量子力學產生,也對引力進行了一番描述。量子力學認為引力本質是一種“引力子”的東西,相互交換而產生的。遺憾的是,到目前為止人們都沒有發現引力子,而量子力學又是被證實正確的理論。這種和相對論關於引力描述矛盾的問題,成了科學家們心中的一根刺。



為此,科學家們之後又提出了超弦理論,它可以把四種基本力統一起來,而且能夠解決相對論和量子力學關於引力描述的矛盾。超弦理論認為我們的宇宙是10維的,我們生活的只有3維。另外,超弦理論還認為一切物質都是由一段段或閉合、或開合的能量弦的振動而成。我們可見的物質例如電子、質子、中子等是由開合的弦振動而成,這種開合的弦一端必須一端固定在我們的三維空間裡面。而閉合的弦,則可以超脫於我們的三維,進入到其它7維。引力子就是這種閉合的弦組成,故而它可以不斷地穿梭於11個緯度之間,而我們完全不可見。



以上就是關於引力的四種描述。希望大家多多關注、評論一下哦~


PhD肖


萬有引力是如何產生的呢?是因為時空的彎曲,那時空的彎曲又是因為什麼呢?是因為物體的質量,物體具有質量,質量就會扭曲周圍的時空。

即便是萬有引力的創始者牛頓,他也解釋不清楚引力究竟是怎麼一回事兒,只是簡單的把它描述為物體之間的相互吸引。

愛因斯坦嘗試著解決這個問題,於是提出了廣義相對論,認為引力的產生是因為物體的質量扭曲了周圍的時空所致。

大質量物體扭曲時空的程度比較明顯,所以引力就大,小質量物體則與之相反,引力就小。

可以這麼去理解,一個具有質量的物體使周圍的時空發生了凹陷,質量越大,凹陷的“深度”就越深,另外,引力是一種長程力,理論上是可以作用於無限遠處的。

那麼就會出現這樣的情況,在它周圍的物體都會有靠近它的趨勢,且越靠近它,趨勢就越明顯。在無窮遠處,就可以直接忽略了。從公式上看,就是引力大小與距離的平方成反比。

可以看看下面這幅圖,就一目瞭然了。

另外呢,在不同的學問上,關於引力還有著不同的解釋,比如在量子力學中,量子力學嘗試著這麼去解釋引力,量子力學假設了一種基本粒子——引力子,引力子就作為了引力的傳播媒介,不過現在沒有關於引力子的任何發現。

如果引力子真的存在的話,那麼引力子不會有質量,也就是靜止質量為0。

引力的傳播速度是光速。

假設太陽突然消失,那麼在地球上,8分20秒之後陽光消失,與之同時的是,地球受到的太陽引力也消失。


一枚遊戲科幻迷


答:就目前科學理論來看,萬有引力的本質是空間的彎曲;引力的傳播速度等於光速。


牛頓發現了萬有引力定律,蘋果的瓜熟蒂落和如影隨形的月球他們都受到相同性質的力-萬有引力。但是牛頓的萬有引力定律並沒有從本質上解釋引力的由來,而且牛頓的萬有引力定律認為引力是超距作用的,從萬有引力公式出發,太陽的質量瞬間消失,引力會消失,地球會瞬間飛出軌道。
而廣義相對論的提出從本質上解釋了萬有引力,該理論認為空間如一張大網,有質量的物體位於這張大網上都會使網踏陷。也就是說有質量的物體會使時空發生彎曲,反過來時空彎曲限制物體的運動。從廣義相對論角度來看,引力只是時空彎曲的外在表現形式,實質上並不是一種力。量子力學從本質上解釋了其他三種基本作用力,唯獨相同辦法解釋引力的時候遇到障礙,這是否是可能的原因哪?

引力波也是廣義相對論的預言之一,在前兩年已經被觀測證實,引力波不是常規意義上的波。它被認為是時空彎曲的動態形式。引力波的速度為光速,也就是說引力的傳播速度為光速,太陽瞬間消失,地球八分多鐘後會脫軌。
萬有引力定律依舊是目前航空航天的主要理論依靠,廣義相對論只是修正,並不是替代。科學的進步是這條路上所有科學家共同努力的結果,很少有推倒從來或者誰高誰低一說。無論是牛頓還是愛因斯坦都是我們仰慕的大師級科學家。


以上就是我的簡單回答,歡迎關注點評,說出你的看法。


科學黑洞


引力是量子力學無法解釋的問題之一,量子力學是研究微觀世界的學科,解決量子力學不能解釋的想象,我們有一套常用的方法,就是把現有理論的最小粒子再分解,所以我認為現在的量子力學無法解釋引力,是因為我們現在的原子模型還不完事,我們所認識的粒子還不夠小,力的本質、能量的本質我們都還不瞭解,不能以虛無含糊的描述,所以我進一步的就行了假設,假設像電子這樣的標準模型中的基本粒子也是有內部結構的,電子是由極小於電子的粒子構成,電子與這種級別的粒子的大小關係就像地球與原子 ,這種級別的粒子可以說已經非常小了,我們可以把它稱為空間粒子,空間粒子可以說我們所認識的空間的基本構成單位,也就是說空間是由空間粒子構成的。這個假設有什麼用哪?它可以解決相對論與量子力學在引力的解釋上的分歧,相對論認為引力是時空的彎曲,那什麼是時空彎曲,現在的理論認為空間、能量、力是虛無的,並沒有實質的物質表現,所以無法解釋什麼是時空彎曲,這個假設就是將這些概念實質化,空間是由空間粒子為基本單位構成的,時空彎曲就是空間粒子分佈不均勻的表現,力是空間粒子作用在物質上的表現,引力是大質量物體由於某種原因引起的周圍空間的空間粒子分佈不均的表現,至於大質量物體是如何產生引力的,愛因斯坦的質能方程可以告訴我們,質量可以通過核變變成能量,能量如何變成質量哪?這也是現代科學的一大難題,其實能量變成質量的方式每天的在我們身邊進行,它無時無刻把影響著我們的生活,在地球內部,那裡有著超高的溫度,超高的壓力,蘊含著大量的能量,而這就是能量變成質量的方法,物質在超高溫高壓下,能量會逐漸變成能量,地球為了保持內部這種高溫高壓的環境,就必須向周圍空間吸收能量,來補充能量變成質量的能量損耗,所以就會引起周圍空間的彎曲,產生引力,擁有高溫高壓內核是大質量物體產生引力的根本原因,舉例說明:白天經過太陽光的照射,溫度升高,都晚上溫度會逐漸降低,除了地球正常的反射外,一部分能量會被吸到地球內部,還有每隔一段時間就會發生的冰河時期,就是地球內部能量變成質量的週期性變化。(科學進步需要創新,這個觀點雖然沒有高深的知識,但是也是一種創新)


創造不一樣的人生


這是一個偉大的研究課題。從牛頓提出萬有引力定律以來,包括牛頓自己在內都在思考這一問題,引力的本質是什麼?倒底是如何產生的。愛因斯坦對此也進行了研究,建立了偉大的廣義相對論方程,將引力解釋成是質量物體導致時空彎曲的結果,而已被一系列事實所驗證。到目前為至,能比較合理解釋引力本質的主要是廣義相對論,即引力的本質是時空彎曲的結果。但要深入細究,刨根問底,那又會問,物質質量怎麼會引起時空彎曲呢?如此,可以說,引力的本質仍未揭示,而這確是個宇宙級的難題。下面談談我對此的研究心得。考察牛頓的萬有引力定律,可很清楚地看出,萬有引力是兩個質量物體共同作用的結果,且與相互間的距離的平方成反比。在日常生活中,我們挺舉重物時,我們必須用力,有時感到很吃力,這其實是在消耗我們體內的能量,因此,可以判定,引力必定與能量轉換有關係。廣義相對論方程,反映的是物質周圍的空間(時空)的曲率(張量),即廣義相對論需要藉助(第三方)空間來描述。廣義相對論將物質質量與空間聯繫了起來,牛頓萬有引力將能量轉換聯繫了起來。由此,本人認為,在物質中一定有一種東西既能實現能量(質能)轉換,又與空間因素緊密相關。通過深入研究,發現了這一關鍵東西,這就是由空間膨脹所產生的一種粒子,稱其為化子。此化子粒子能將能量轉化成質量粒子,並與質量粒子一起構成物質。由於化子是空間膨脹產生的一種負空間性質的粒子,因此,在物質周圍(化子),能產生一種負空間性質的場,一種類似於空間彎曲的陷勢場,即廣義相對論表述的空間彎曲。因此,化子能在質能轉化的過程中產生引力,又能引起空間的陷勢場(空間彎曲)。歸根結底,空間膨脹的一個重大作用就是產生與空間相關的粒子,並將宇宙大爆炸中的能量轉化成物質,這也就是為何質能方程(E=MC^2)成立的緣由和引力的本質來源。以上是本人研究結果,具體可見本人開創性的論文《負空間論》,點擊本人網名頭像可閱讀該文。歡迎朋友們點評、指教。


空間的奧秘


愛因斯坦相對論中提到引力是物質質量周圍的空間被扭曲的效應,但並未說明為什麼質量周圍空間會被扭曲,這是關鍵問題,空間在沒有質量的地方為什麼是均勻平直的?質量又是什麼?它們為何會讓周圍空間發生扭曲現象?這些問題都是愛因斯坦無法解答的迷題,然而懷揣這麼多基礎性迷題他還是建立了自己的理論體系——相對論。在西方學術中我們不難看出很多理論一旦觸及到終極問題時都會把謎底拋給上帝,比如物質結構中最終代表質量的那部分,人們會讓它終止在上帝粒子層面,也就是說西方科學還是相信上帝創造了萬物,人類不能去揭示上帝創造的基礎。而東方文化則不然,比如無極生太極太極生兩儀兩儀生四象四象生八卦八卦生萬物的學說,雖然看似只是哲學思想卻可能揭示著宇宙萬物的起源發展變化規律。話題回到題主的引力與質量上,我們不妨結合東方哲學與西方自然科學將它們融合起來去設想一下宇宙,如果大爆炸是矛盾的兩種能量的分化過程,那麼運動能量與力場能量就是最初隨宇宙起源而生的,那麼表現物質質量的力場能量中引力場自然也是宇宙固有的一部分了,這就很容易解釋有質量的地方就存在力場的現象。引力存在並非是空間被扭曲的效果而是物質中固有的一種能量的顯現,當然這就與相對論格格不入了。我不敢去反對相對論,那樣會招來眾多的攻擊,只是想將自己的一點心得讓更多人知道,也許這種思路是對的也許是錯的,關係都不大。


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