03.03 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


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


不同的理论,对引力的描述也不一样。牛顿认为引力是一种超距作用力,可以瞬间达到任何地方。如果按照牛顿对引力的描述,太阳只要消失,地球立马可以感知到。



后来,爱因斯坦横空出世,提出了划时代意义的相对论。相对论彻底否定了牛顿的经典时空观,并指出:引力就是时空的几何弯曲导致的。时空就像是一个大“海绵”,有质量的物质放在上面可以把“海绵”压弯,从而导致时空凹陷,导致处在凹陷范围内的物体产生下滑的力(引力)。爱因斯坦关于引力的描述,很好地符合实际的观测效应,并且引力透镜以及引力波的验证,也证明了相对论关于引力描述的正确性。



之后量子力学产生,也对引力进行了一番描述。量子力学认为引力本质是一种“引力子”的东西,相互交换而产生的。遗憾的是,到目前为止人们都没有发现引力子,而量子力学又是被证实正确的理论。这种和相对论关于引力描述矛盾的问题,成了科学家们心中的一根刺。



为此,科学家们之后又提出了超弦理论,它可以把四种基本力统一起来,而且能够解决相对论和量子力学关于引力描述的矛盾。超弦理论认为我们的宇宙是10维的,我们生活的只有3维。另外,超弦理论还认为一切物质都是由一段段或闭合、或开合的能量弦的振动而成。我们可见的物质例如电子、质子、中子等是由开合的弦振动而成,这种开合的弦一端必须一端固定在我们的三维空间里面。而闭合的弦,则可以超脱于我们的三维,进入到其它7维。引力子就是这种闭合的弦组成,故而它可以不断地穿梭于11个纬度之间,而我们完全不可见。



以上就是关于引力的四种描述。希望大家多多关注、评论一下哦~


科学探秘频道


我们都知道,牛顿发现了万有引力定律,但是他并没有解释为什么万物之间会有引力,这个问题一直到了另外一个伟大物理学家的出现才得以解决,他就是爱因斯坦!

爱因斯坦的广义相对论认为,引力的本质就是时空的弯曲,而由于时空的弯曲让宇宙万物不得不沿着弯曲的时空运动,产生了引力的作用!

而任何有质量的物质都可以完成时空的弯曲,质量员越大,造成时空弯曲的效果越大,比如黑洞,能把时空结构压缩到极限,以至于连光线都逃脱不了,所以我们无法直接观察到黑洞!

质量造成时空弯曲的效果可以用我们现实生活中的例子更好地理解。时空结构就像具有弹性的布料,当我们把重物放到布料上时,就会造成布料的凹陷,类似时空的弯曲!

一开始科学家们认为引力的传递是瞬间的,不过之后的科学研究彻底改变了的我们对引力的认知,特别是引力波的发现,让我们明白了的引力的传递也是需要时间的,并不是说叫我完成的,引力的速度就是光速,这并非巧合,而是必然!

也就是说,如果太阳此刻消失,来自太阳的引力也不会马上消失,如同太阳光不会马上消失一样,而是引力和太阳光同时消失,因为光和引力的传递速度是一样的!


宇宙探索


物质是由分子组成,分子由原子组成,原子由电子质子(中子)组成,电子只是携带能量自旋和移动本身没有质量。而夸克束缚了能量使能量自旋导致大量正负电荷接近却又无法湮灭为能量的稳定形态,夸克内各种电荷虽交叉分布,但结构不同导致其形成比较稳定总显1/3电子电量的下夸克或总显2/3电子电量的上夸克,夸克间通过总显电量不同更容易抵消斥力相互结合成中子,质子,反质子等各种粒子。粒子间正负电荷的交叉分布导致粒子间互相吸引,就算是总显电量为零的两个中子之间也有引力,即万有引力。粒子间离得越远相互引力越大,离得越近相互斥力越大。物质是由能量聚合而成,因万有引力而有质量,所以万有引力和质量均为类似夸克间交叉分布的正负电荷导致粒子间相互吸引造成的。万有引力和时间无关。


阳光炼狱


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。


星宇飘零2099


有关万有引力的本质问题,科学家目前对它最清晰的认识就是爱因斯坦广义相对论描述的弯曲的时空。

物质使空间如何弯曲,空间让物质如何运动。


这一理论认为引力只是弯曲的时空表象而已——地球一直在沿直线运动,只是这一条直线是曲面上的直线,属于黎曼几何,不是我们的欧几里得几何。

在这样的非欧几何里,三角形内角只和不再是180度,两条平行的直线也能相交。

引力的传播需要时间,即光速。

这个测定最早是由中国科学家在2012年获得第一个观测证据,结果来的突然,过程却花费近10年,这是他们通过反复借助日全食来观测地球在月球和太阳的引力共同作用下发生的固体形变——科学家称之为固体潮观测来得到的证据。

当年的固体潮理论在预测数据时就把引力波的传播速度认为是光速来导出结果,通过精确测定地球的固体潮现象,反解出来的引力波速度和光速很近。

当然了,最能让人信服的证据就是去年的双中子星合并时间,这次合并事件特别之处在于我们不仅能“听见”引力波,还能观测到这样的天体事件发生在哪。

于是,科学家在用激光干涉仪探测到引力波的几乎同时,也由望远镜观测到了相应的天体事件,这就很清楚的说明引力波的传播速度就是光速。

所以说,引力的传播需要时间。

而太阳的突然消失,地球并不能立马感知到,它仍会绕日继续公转八分钟左右。直到我们看到太阳的最后一丝光线掠过地球时,我们的地球失去了太阳的引力,将沿公转轨道切线方向飞出。

补充:当然,有关引力的本质的本质,还有待探索,我们的终极理论的目的之一就是统一四种基本力,进一步揭示引力的本质。在这一点上,统一场论实际一直在努力。其中的弦论就认为引力表现的很弱,是因为它属于开弦,不能牢牢“扣在”一个宇宙里,而是同时在几个宇宙传播,或在不同的维度传播,这使得它会有能量的损失,和电磁力,强力,弱核力比起来太弱了。

科学新视野


爱因斯坦相对论中提到引力是物质质量周围的空间被扭曲的效应,但并未说明为什么质量周围空间会被扭曲,这是关键问题,空间在没有质量的地方为什么是均匀平直的?质量又是什么?它们为何会让周围空间发生扭曲现象?这些问题都是爱因斯坦无法解答的迷题,然而怀揣这么多基础性迷题他还是建立了自己的理论体系——相对论。在西方学术中我们不难看出很多理论一旦触及到终极问题时都会把谜底抛给上帝,比如物质结构中最终代表质量的那部分,人们会让它终止在上帝粒子层面,也就是说西方科学还是相信上帝创造了万物,人类不能去揭示上帝创造的基础。而东方文化则不然,比如无极生太极太极生两仪两仪生四象四象生八卦八卦生万物的学说,虽然看似只是哲学思想却可能揭示着宇宙万物的起源发展变化规律。话题回到题主的引力与质量上,我们不妨结合东方哲学与西方自然科学将它们融合起来去设想一下宇宙,如果大爆炸是矛盾的两种能量的分化过程,那么运动能量与力场能量就是最初随宇宙起源而生的,那么表现物质质量的力场能量中引力场自然也是宇宙固有的一部分了,这就很容易解释有质量的地方就存在力场的现象。引力存在并非是空间被扭曲的效果而是物质中固有的一种能量的显现,当然这就与相对论格格不入了。我不敢去反对相对论,那样会招来众多的攻击,只是想将自己的一点心得让更多人知道,也许这种思路是对的也许是错的,关系都不大。


用户青鱼wz


本民科认为,质量奇点,即俗称的黑洞是宇宙中质量,引力和惯性的起源,应该特别强调的是,物质的引力不是原始的引力,而是基于质量奇点的原始引力的衍生引力,要比原始引力至少要微弱20个数量级! 此外,引力场的传播速度必然是有限的,暂且假设以光速传递,但目前为止,还没有物理实验结果支持,不过,可以用实验测试引力场的传播速度似乎可行。


外星文明新时代


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。


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


对引力本质的问题,至今没有什么进展。

牛顿对引力的解释是物体间的超距作用,爱因斯坦对引力的解释是引力是造成空间弯曲的原因。可以说,牛顿的解释是物理学的解释,爱因斯坦的解释是几何学的解释。对引力的本质是什么,至今回答不了。

根据牛顿第二定律:力是物体产生加速度的原因。地球上的物体受地球吸引产生重力加速度g,但是两个电荷在没有受外力作用下会产生吸引或排斥的原因是什么呢?无论是牛顿或爱因斯坦,都没有给出解释。

所以,现在对引力的认识还是非常初步的。


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