地球为什么有引力

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地球为什么有引力,经常看到有人在关注这个问题,课考拉为大家整理了相关内容,一起来看看。

为什么会有引力?

大家对下面这个玩具应该比较熟悉,它叫牛顿摆,至少各类电视里会常常出现。

牛顿摆是用来演示动量守恒的,1750年左右提出的“宇宙粒子流”假说就试图通过动量守恒定律来解释引力的机制,不幸的是,这个假说是错误的。

我们运用牛顿的万有引力理论能成功解释行星运动、可以制造人造卫星、可以发射载人飞船,然而在赞颂人类智慧的同时,更应当向大自然表示敬畏,因为她能如此完整而普遍地让日月星辰的运动统一于如此简洁的规律。

如此我们当然不禁要问:引力的机制究竟是什么?

牛顿只满足于描写地球是如何围绕太阳运动,他并没对引力的产生加以解释。事实上我们能使用能量守恒定律去计算一些东西,还有许多的物理中的数学定律已经被我们运用得炉火纯青,但我们并不清楚它们背后的机制。提一个更深刻的问题:为什么我们能用数学描述自然,却并不知道是什么在起作用?究竟是我们发明数学来描述宇宙,还是数学物理方程本身就存在?(小编真的不知道)

回到引力的机制,在牛顿以后也有很多人提出过假说。最著名的一个莫过于前面提到的“宇宙粒子流”假说了。在宇宙中有许许多多的粒子以极大的速度向各个方向运动,在它们穿过物质时有一小部分会被吸收掉。这时要提到另一个重要的物理定律了----动量守恒定律,宇宙中动量(质量乘以速度矢量)是守恒的。这一定律是普遍的,无论在经典力学还是量子力学、相对论还是非相对论。

在这里,宇宙粒子被星体(譬如太阳)吸收以后,它的动量自然就转移到了太阳上(称为冲量),不过由于粒子是四面八方而来的,这些冲量相互抵消,所以总体来看太阳并不受力。但对地球来说,因为太阳阻挡了一部分粒子,因而来自太阳的粒子冲击会少一些,于是地球就显现为被太阳吸引了。而且用一些立体几何的知识就可以证明,这种引力机制正好满足牛顿的平方反比定律!多么令人兴奋!

不过很可惜,这种假设是错误的。因为它会预言一些新的结果,而那是不存在的。大家一定都有这样的经验,在雨中奔跑的时候(不考虑斜雨),只会有从前面打在你脸上的雨,而不会有从后面打来的,这是由你和雨的相对运动关系决定的。设想地球在轨道上运动的时候,显然从前面飞来的粒子要比从后面飞来的快,因而冲量也大(想想我刚刚说的动量的计算方法),相当于地球受到了一个阻力,在这种机制下地球将会减慢速度。人们计算了地球停下来所需的时间,结果是并不需要多久,因为这种假设是错误的。

从此以后再也没有提出一个机制可以完美地解释万有引力的基础。这一任务就要留给读者来完成了(或者小编,嘿嘿)。

地球为什么有引力(万有引力),是什么产生的?

举一个例子,人为什么能站在地球上而不掉下去,有吸力?人根本感觉不到吸力。相对论解释,如果人一直站在一个加速的电梯上,人就不会掉下去了。也就是说如果地球是加速在膨胀,一直膨胀,在上面的东西才不会掉下去。但是地球大小并没有变呀,所以说时空是弯曲的,扭曲的,有密度差的。地球一直在膨胀都体现不出来,他不是一个正常的时空。

根据相对论,每一个有质量的物体周围的空间和时间都被扭曲了,被质量扭曲了。要说物体之间有引力,其实就是他们彼此陷入到对方扭曲的时空场里去了。

宇宙为什么会有引力存在?产生的原因是什么?

引力是四大基本自然力之一(另外三大分别为电磁力、强核力、弱核力),牛顿最早发现了万有引力定律。牛顿把引力描述为两个物体之间的一种吸引力,其大小与两个物体的质量乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。基于这样的描述,很好地解释了太阳系中的天体运动,并预测了海王星的存在。尽管万有引力定律取得了很大的成功,但是并没有解释引力产生的原因,而且也无法解释水星近日点进动等问题。直到二十世纪初,爱因斯坦提出了全新的引力理论----广义相对论,才完美地解释了这些问题。

广义相对论指出,任何具有质量的物体都会扭曲周围的时空,物体在弯曲时空中沿着“最短路径”(测地线)运动,从而表现出相互靠近的趋势。因此,本质上,引力是时空弯曲的结果,而非万物之间的一种吸引力。物体的质量越大,扭曲时空就越显著,表现出的引力就越强。

通过广义相对论,完美地解释了水星近日点进动的问题,并且预言了黑洞、引力透镜、引力波、引力红移以及引力时间膨胀效应等现象,这些都是牛顿引力理论所没有的。事实上,万有引力定律只是广义相对论在弱引力场下的近似。

自广义相对论诞生以来,它所作出的预言已经被悉数证实,它的一大非常重要的应用与我们的日常生活息息相关----GPS的时钟校正。通俗来讲,引力会放慢时间。引力越强(即时空曲率越大)的地方,时钟走得越慢。在太空中的GPS卫星离地球较远,受到地球的引力作用较小,GPS上的时钟相比地面走得更快,所以需要对其进行校正,否则误差太大,无法使用(另外还需考虑狭义相对论的时间膨胀效应)。

半城烟火半城落寞 2023-09-11 13:52:34

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