引力相互作用

引力相互作用

引力相互作用是自然界的四種基本相互作用之一。簡稱引力作用。 所有具有質量的物體之間的相互作用,表現為吸引力

規律是萬有引力定律,更為精確的理論是廣義相對論。在4種基本相互作用中最弱,遠小於強相互作用電磁相互作用弱相互作用,在微觀現象的研究中通常可不予考慮,然而在天體物理研究中起決定性作用。按照近代物理的觀點,引力作用是通過場(質點造成的時空彎曲)或通過交換場的量子實現的,引力場的量子稱為引力子

基本介紹

簡介,現象,引力,牛頓引力和愛因斯坦引力的區別,

簡介

所有具有質量的物體之間的相互作用,表現為吸引力,是一種長程力力程無窮大。其規律是萬有引力定律,更為精確的理論是廣義相對論。在4種基本相互作用中最弱,遠小於強相互作用電磁相互作用弱相互作用,在微觀現象的研究中通常可不予考慮,然而在天體物理研究中起決定性作用。按照近代物理的觀點,引力作用是通過場(質點造成的時空彎曲)或通過交換場的量子實現的,引力場的量子稱為引力子
重力相互作用,簡稱重力或引力,是四個基本相互作用中最弱的,但是同時又是作用範圍最大的(不會如電磁力一般相互抵銷)。但當距離增大,重力相互作用的影響力就會遞減。不像其他的相互作用,重力可以廣泛地作用於所有的物質。由於其廣泛的作用範圍,當物質質量為極大,物質有關的屬性以及與物質的帶電量有時可以相對地忽略。

現象

而由於其廣泛的作用範圍,引力可以解釋一些大範圍的天文現象,比如:銀河系黑洞和宇宙膨脹;以及基本天文現象例如:行星的公轉;還有一些生活常識例如物體下落、很重的物體好像被固定在地上、人不能跳得太高等。

引力

萬有引力是第一種被數學理論描述的相互作用。在古代,亞里士多德建立了具有不同質量的物體是以不同的速度下落的理論。到了科學革命時期,伽利略·伽利萊用試驗推翻了這個理論——如果忽略空氣阻力,那么所有的物體都會以相同的速度落向地面。艾薩克·牛頓發現地心引力,進而引伸出萬有引力定律(1687年),是一個用來描述通常重力行為非常好的近例。在1915年,阿爾伯特·愛因斯坦完成了廣義相對論,將重力用一種更精確的方式描述——時空幾何,並指出引力是空間與時間彎曲的一種影響。
一個活躍的領域正致力於用一個使用範圍更廣的理論來統一廣義相對論和量子力學——大統一理論。在量子力學中,一個在量子引力理論中構想的粒子——引力子被廣泛地認為是一個傳遞引力的粒子。引力子仍是假想粒子,還沒有被觀測到。
儘管廣義相對論在非量子力學限制的情況下較精確地描述了引力,但是仍有不少描述萬有引力的替代理論。這些在物理學界嚴格審視下的理論都是為了減少一些廣義相對論的局限性,而觀測工作的焦點就是確定什麼理論修正廣義相對論的局限性是可能的。

牛頓引力和愛因斯坦引力的區別

狹義相對論是建立在狹義相對性原理光速不變原理之上的,已經經受過嚴格的實驗數據考證,是正確的。而且狹義相對論也可以和量子力學融合。
所以重點來說說廣義相對論。廣義相對論是建立在等效原理和廣義相對性原理之上的,也經受了實驗數據的考證,尤其是引力波的發現,更是佐證了廣義相對論的正確性。
時空告訴物質怎么運動,物質告訴時空怎么彎曲,這樣的話是正確的。但時空彎曲不是物質具有引力的原因,這是我要說的。也就是說偉大的愛因斯坦在對的基礎上,建立了一個對的理論,卻解釋了一個錯誤的事情。用時空彎曲來解釋引力是錯誤的。
那么你會問了,你認為是咋樣的?很明顯廣義相對論是一種引力理論,是描述引力存在方式的一種理論,是說明引力本源的理論,但在解釋的過程中出現了錯誤,也就是理解的方式不同。
假設這樣一個場景,牛頓和愛因斯坦都活到了2017年,現就坐在我的旁邊。兩個人如何看待對方的理論,愛因斯坦會說牛頓錯了嗎?牛頓會說愛因斯坦錯了嗎? 很明顯,都會各執一詞。
他們沒有活到2017年,可是你活到了2017年。我問,你認為牛頓的引力理論正確,還是愛因斯坦的正確。你說牛頓錯了,那么為什麼教科書都在講牛頓的引力公式?而且我們也運用牛頓引力公式去完成了很多問題。可是支持愛因斯坦引力理論的人說牛頓引力理論解釋不了很多現象。而愛因斯坦理論卻可以解釋,而且數據更精確,更完美。
支持愛因斯坦著名的實驗有水星近日點運動,光線在引力場的偏移,光譜線的紅向移動,雷達回波延遲。
那么就矛盾了,我到底該支持誰。其實對於該問題的思考對於引力理論來說至關重要。我們來比一下牛頓引力理論和愛因斯坦引力理論。
引力相互作用
首先從公式上來看,牛頓的引力公式是通過具體的物質實驗得來的。愛因斯坦的引力理論則多是從繁雜的數學方式推導而來,其理論公式是一組非線性方程式。
再從適用範圍來說,牛頓引力理論只適用於巨觀物體低速運動範圍,愛因斯坦引力理論適用於星際,甚至宇宙尺度下天體高速運動等的引力計算。從牛頓引力公式就可以看出來,計算涉及的也就是質量和距離。而愛因斯坦的公式則更不是這樣。
其實寫到這裡,一個敏感的人大概已經知道我要指明的答案了。從牛頓引力理論和愛因斯坦引力理論來對比,我們不難發現牛頓引力理論就像一條“線”;而愛因斯坦的廣義相對論則像一個“面”,所以它是一個非線性的方程式。
這就是非常清晰和好理解了。再次回到引力是慣性的源泉的觀點。在說明這個觀點的時候,我反覆強調過一定要注意理解引力場!
這是問題的關鍵!
牛頓引力理論沒有涉及到場,所以我會把它形容為一條“線”,它是線行的公式。廣義相對論涉及場,所以它的理論就要求了四維時空,它是一個非線性的方程。這才是我要講的關鍵。這和我要說明的理論觀點非常一致。
所以愛因斯坦和牛頓引力理論從本質上來說,兩者都是引力理論,都是描述引力存在的方式!
所以兩者都沒有錯,適用範圍有別,觀測角度不一樣。用中國的一句詩歌形容就是:“橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同。”牛頓引力著重看“線”,愛因斯坦著重看“面”,以“面”看“體”。所以從更廣遠的角度來說,廣義相對論的描述方式更勝一籌,因為它的理論系統把“運動”考慮進去,把場考慮了進去,得出了的結果更精確。這是可以想像的到的。
引力相互作用
由此再來理解一遍慣性。其實和引力是一樣的。物質具有慣性,和整體引力場是有關的。所以引力是慣性的源泉! 而具體到我們身邊的物質,物質質量大,慣性大;物質質量小,慣性小。是和具體的物質引力表現相吻合的。
再回到廣義相對論的時空觀,也就是愛因斯坦的彎曲時空。其實愛因斯坦的彎曲時空一直是飽受爭議的。宇宙天體如此之眾多,時空是怎么彎曲的? 這種“混亂”不是一般的難以想像!
對於引力場來說更像是一場災難。我敢保證,就算愛因斯坦在我的面前,他也無法就此描述清楚。因為他的構想,對於語言來說是蒼白的!
而且愛因斯坦理論是支持霍金的大爆炸的。我其實是對此反對的。如果宇宙起源於一個奇點,那么所有的理論系統在“奇點”時期都是失效的。任何東西都是不可想像的! 這本身就不可思議! 這也不符合現有哲學體系【以馬列哲學和道家哲學為例吧】。
因此對該理論持高度懷疑態度,他的理論一定不能是孤獨的,靜態的系統。所以期待他理論的進一步完善和進一步被驗證。否則就是錯誤的。
對引力如此的不了解,那么觀測【引力透鏡觀測星系引力場分布】結果比廣義相對論大,這並不能證明廣義相對論是錯誤的。因為我們對引力場的場的性質還不清楚。愛因斯坦關於引力存在方式的描述就目前來說,是靠的住的。它是引力存在方式的說明理論,其實也說明了引力的本源!
摘自獨立學者靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們