引力是若何发生的 , 或者说引力的素质是什么?
今朝科学界的本家儿流不雅点认为 , 引力的素质是时空弯曲 , 这一不雅点来自爱因斯坦的广义相对论 , 而且颠末了很是多的天文不雅测证实 , 还在理论上起到了很好的展望感化 。
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在人类对引力的熟悉过程中 , 本家儿要呈现了三大理论 。 下面别离介绍一下 。
牛顿经典引力理论
据传 , 因为一个苹果失落下来砸到牛顿的脑壳 , 牛顿是以悟出了万有引力定律 。 宿世间一切物质都存在彼此吸引的感化力 , 这就是万有引力 。 万有引力的大小 , 除了与两个物体的质量有关 , 还与两个物体之间的距离有关 。 这是经典力学中关于引力的描述 。
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在牛顿的理论中 , 他认为时空是平直的 , 而且不管距离有多远 , 引力的感化都是刹时完当作的 。 现代物理学研究表白 , 牛顿的引力理论是广义相对论的一种局域近似 , 它只合用于弱引力场情况 。
牛顿的引力理论对于展望天体活动已经很切确了 , 好比 , 天文学家操纵万有引力定律预言了海王星的存在 。 不外在解决某些问题时 , 却碰到了坚苦 , 好比水星近日点进动问题 。
爱因斯坦的引力理论
1915年 , 爱因斯坦在狭义相对论的根本上正式完当作广义相对论 , 将引力诠释当作时空弯曲 , 认为时空与物质的关系十分紧密亲密 。 而在牛顿的理论中 , 时空与物质无关 。 是以 , 广义相对论认为引力并不真实存在 , 只是一种时空弯曲效应 。
该理论将时空几何化 , 存在于三维空间中的物体可以或许使空间甚至时候发生弯曲 , 这就是时空弯曲 。 如下图所示:
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有质量的物体能使时空弯曲 , 质量越大 , 时空弯曲的越厉害 。 而且单元空间中包含的质量越多 , 该区域的时空曲率也就越大 。 引力彼此感化的传递速度与光速半斤八两 。 广义相对论中最主要的方程即是引力场方程 , 它描述了物质与时空的关系 。
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广义相对论不仅解决了水星近日点进动(物体在强引力场中活动)的问题 , 还获得了良多尝试撑持 , 好比光线在引力场中的弯曲 , 光谱线的引力红移等 。 此外 , 广义相对论的良多天文展望也已经被证实 , 好比黑洞 , 物质在时空中活动时会激起涟漪形当作引力波 , 引力对光线的弯曲会形当作引力透镜等 。 广义相对论的降生对现代天文学的成长起到了很大的感化 。
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上图为人类拍摄的第1张黑洞照片
量子引力理论
【自然界中的引力是如何产生的?】量子力学和相对论是现代物理学的两大支柱 。 量子力学致力于研究微不雅宿世界中物质的活动纪律 , 其研究成果获得了尝试的切确撑持 。 量子力学试图将引力量子化 , 但却并没有获得当作功 。
宿世界是物质的 , 物理学家认为天然界中存在4种根基感化力:电磁力、强力、弱力、引力 。 量子力学与狭义相对论、经典场论连系 , 形当作了量子场论 , 并在杨米尔斯理论的根本之上成长出了尺度模子理论 , 当作功的将前三种力同一 , 可却迟迟不克不及将引力纳入此中 , 即量子力学与广义相对论不兼容 。
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