神奇的引力效应,是什么样的物理机制可以让两个物体相互吸引呢?
任何两个物体之间都存在相互吸引的力,哪怕这两个物体相距很远,引力的作用仍然存在,为什么两个物体之间会存在引力呢?我们先来看看两位物理学泰斗的解释吧。
爱因斯坦和牛顿牛顿-万有引力
让我们回到1666年,这一年,牛顿所处的伦敦爆发的瘟疫,在剑桥大学任教的牛顿不得不回到故居生活。
他此时在庄园里游走,突然眼前的一棵树掉下一个成熟的苹果,爱思考的牛顿看到苹果往下掉,他停下来思考。
牛顿苹果树
思考着为什么苹果会往下掉,而不是向上呢?
牛顿三大定理的提出,使古典物理学过渡到了经典物理学,当今的力学仍然是以牛顿力学为基础研究的,可见当时牛顿对于力学的贡献之大,牛顿第一定律的表述为:
任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
从第一定律可以看出,既然运动不需要力来维持,那说明苹果往下掉肯定是受到了力的作用,那这个力到底是什么力呢?又是什么样的物质给了苹果这个力,牛顿对此进行了研究。
万有引力
他认为这个力属于万有引力,只要这个物体有质量,就会存在着引力的作用 。
对于地球吸引苹果,牛顿利用微积分的知识也成功的证明了,这在他所写的《自然哲学的数学原理》中的第一卷中就有记载,他认为引力是一种最基本的力。
牛顿
在这里需要强调的是,牛顿的苹果树神话其实是编造的,更别提牛顿被苹果砸中了,那牛顿为什么要编造这样的神话呢?
可能是为了掩盖当时牛顿沉迷于炼金术吧,因为牛顿在剑桥大学生活的三十年里,最感兴趣的不是物理和数学,而是他一直热衷的炼金术。
事实上万有引力并不是牛顿一人的功劳,早在牛顿之前就对此有过很多研究,正如牛顿所说"如果我看的比谁更远,那是因为我站在巨人的肩膀上"爱因斯坦-时空弯曲
与牛顿齐名的另一位伟大的物理学家爱因斯坦认为引力并不是一种力,而且时空弯曲。
提起爱因斯坦,就不得不说他的相对论,相对论分为广义相对论和狭义相对论,是关于引力和时空的理论,与量子力学共同奠定了现代物理学的基础,
广义相对论
时空的本质是什么?它是指时间和空间的结合,在爱因斯坦的理论中,它把时间和空间描述成下面的网格线。
时空弯曲
爱因斯坦认为,一个有质量的物体可以弯曲它周围的时空,质量最大,时空弯曲就越明显,并且随着人类对宇宙的深入理解,发现时空扭曲可能真的存在。
爱因斯坦认为牛顿的经典时空观是错误的,他认为引力并不是一种力,对于两个物体能够相互吸引,其本质上是有质量的物体会使其周围的时空发生的弯曲。
爱因斯坦
这个物体周围的时空发生了弯曲后,也就是说周围的时空形成了一个凹陷,当一个小质量物体靠近时,就会掉入这个时空凹陷中,这就是爱因斯坦认为引力产生的本质。
而对于黑洞这样的超大质量体,它形成的时空弯曲现象很明显,在其周围的时空是一个巨大的凹陷,以至于光都无法从这个凹陷中逃离出来。
黑洞引力
总结: 两位泰斗对于引力的解释各不相同,但各自又有自身的道理,牛顿认为引力属于一种自然界中最基本的力 ,任何两个只要有质量的物体之间就必然存在引力;而爱因斯坦认为引力并不是一种力,而是时空弯曲 ,并且时间弯曲的大小和物体的质量有关,在同等质量但体积不同的情况下,体积越小的物体形成的时空弯曲的深度就越深。
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