萬有引力的實質是哪些?
這個問題到如今還沒定論吧,如同吸鐵石為何有磁性,記得中學數學老師說:假如誰能具體解決這個問題,當初的諾貝爾獎肯定歸他,樓主可要努力了,呵呵往年人們給出了幾種解釋,樓主瞧瞧吧。【第一種解釋】空間引力扭曲空間,也可以說是膨脹使空間扭曲。牛頓被蘋果砸到,換一種說法牛頓撞到了蘋果。用于宇宙在不斷膨脹,但是為何我們沒粘在一起呢?空間,空間存在壓力使我們不會粘在一起。這就是為何2個物質緊靠,就會形成作用力的誘因。在太空加速運動的飛船理你會倍感重力。在倒塌的扶梯你覺得不到重力。并且還有一點,我們在宇宙中,但是我們還是人類,我們沒法低于人類的思想以令一種方式看我們的這個宇宙...全部
這個問題到如今還沒定論吧,如同吸鐵石為何有磁性,記得中學數學老師說:假如誰能具體解決這個問題,當初的諾貝爾獎肯定歸他,樓主可要努力了,呵呵往年人們給出了幾種解釋,樓主瞧瞧吧。【第一種解釋】空間引力扭曲空間,也可以說是膨脹使空間扭曲。
牛頓被蘋果砸到,換一種說法牛頓撞到了蘋果。用于宇宙在不斷膨脹,但是為何我們沒粘在一起呢?空間,空間存在壓力使我們不會粘在一起。這就是為何2個物質緊靠,就會形成作用力的誘因。
在太空加速運動的飛船理你會倍感重力。在倒塌的扶梯你覺得不到重力。并且還有一點,我們在宇宙中,但是我們還是人類,我們沒法低于人類的思想以令一種方式看我們的這個宇宙。
一切都在發覺,一切都在探求,永遠沒有止境。引力是哪些?皚皚宇宙由無數個星體、星體組成,這種天體順著各自的軌道秩序井然地運轉,組成一個和諧的宇宙你們庭,是哪些神奇的力量把這種天體組合在一起的呢?人們覺得是引力。
但是引力的實質是哪些呢?早在1679年,知名科學家牛頓提出了萬有引力定理,覺得天體間因有質量而有引力,但是發覺了引力對一切物體的作用性質都是相同的。比如,當月球引力把任何一個物體吸引到地面時,其加速度是9.8米/秒’。
很其實,牛頓所提出的引力,實際上就是重力。并且引力是怎樣實現的呢?它的作用機制是哪些?萬有引力定理不能解答。引力與電力有相像之處,如二力均與物體寬度離的平方成正比,與兩物體所帶力荷(引力是質量,電力是電荷)的乘積成反比。
但二力的比列系數相差懸殊,電力遠遠小于引力。諸如,在氫原子中,原子核與電子間的電吸引力是它們間引力的1040倍!二力間還存在一些其他的差異,如(兩物質的)同性電荷間存在互相敵視力,異性電荷間存在吸引力,而萬有引力卻總是吸引力。
1916年愛因斯坦廣義相對論的問世,提出了嶄新的引力場理論。他覺得由引力引起的加速度,可以同由其他力導致的加速度區分開來。這個命題就是愛因斯坦的等價原理,即一個加速系統與一個引力場等效。
我們構想,一個人在遠離月球的太空中乘一架升降機上升,上升的加速度為9。8米/秒·平方,因為速率變化形成了阻力,這個人腳跟會緊緊壓在升降機的底板上,如同升降機停在月球表面上不動一樣,但未能說明他所遭到的是引力還是慣性。
為此,牛頓所說的萬有引力,在愛因斯坦看來,根本不是哪些引力,而是時空的一種屬性。在這些成曲線的四維時空連續體中萬有引力常量,根本不需引力.天體是按自己應有的曲線軌道運行的。1918年愛因斯坦按照引力場理論預言有引力波存在。
他覺得高速運動著(加速運動)的物質會幅射引力,引力波就是這些引力的載體,如同光波是電磁力的載體一樣。引力波的速率與真空中的光速相同。比如,在太陽和月球之間就是靠引力波傳遞引力子而實現互相作用的。
為此,引力波存在與否,是廣義相對論的又一個關鍵性驗證。引力波十分微弱。據估算,用一根長20米、直徑1。6米、重500噸的圓棒,以28轉/秒的怠速繞中心轉動,所形成的引力波功率只有2。2×10的負29次方瓦;一次17000噸級核爆燃,在距中心10米處的引力波充其量也只有10的負16次方瓦/分米·平方。
為此,引力波在目前還未能直接檢測。根據愛因斯坦的理論,自然界也應存在引力波,正如電荷的運動會形成電磁波一樣,物體的運動也會形成引力波,引力波的傳播速率為光速。這是電力與引力間又一個重要的相像特點。
但只有宇宙中具有巨大質量(幾倍于太陽質量)的運動天體才可能形成強烈的引力波。最早動手檢查引力波的是英國普利茅斯學院的化學學家韋伯博士。60年代他構建了世界上第一套引力波測量裝置:一根長153分米、直徑61分米、重約1。
3噸的圓錐形鋁棒——后人稱之為韋伯桿,橫搭在由兩個鐵木柱支著的鋼絲上。鋁桿質量雖大,鋼絲卻幾乎無絲毫震動。韋伯猜想,鋁桿若能接收到來自太空的一束強引力波,還會擺動上去,但擺動很可能是很輕微的,他恐怕擺動幅度可能只有原子核半徑(10的負15次方米)這么大,附近貨車開過等造成的地面振動均可能造成韋伯桿形成這么幅度的震動。
為確認檢查的確實是引力波,他還在1000公里之外的紐約阿崗國家實驗室安裝了一個類似的儀器。他想,如果有一個引力波掃過整個太陽系的話,則兩個儀器都會同時做出同樣的反應。1969年6月,他宣布檢查到了引力波。
但后來科學家用更精確的儀器再也未檢查到,如今通常覺得,韋伯的實驗結果有誤。韋伯檢查器工作在溫度(27℃左右)環境,因為受分子熱運動噪音的限制,最高靈敏度只能達10的負16次方量級,拿來測量引力波尚不可能。
1974年日本人泰勒領導的實驗小組萬有引力常量,用射電望遠鏡對天空掃描,發覺了離月球15000光年的一顆脈沖星發出的脈沖訊號,又經過近4年的觀測,間接否認了引力波的存在。脈沖星是極速旋轉的中子星,它是一個內部停止了核燃燒而被壓得極端緊密的星體體。
它與另一個中子星一起互相繞轉,構成一個雙星體系。根據愛因斯坦的理論,這個雙星體系應能發射引力波,因而帶走一些能量,使雙星軌道漸漸縮小,周期漸漸變短。這種變化雖然都很微小,卻可以從它們發出的脈沖訊號抵達月球的時間精確估算下來。
4年的觀測表明:雙星軌道周期總共降低了萬分之四秒。這個結果正好與愛因斯坦的理論相符。這是人類第一次間接否認了引力波的存在。并且,這或許是間接證明,還不能由此得出引力波真實存在的推論。70年代中期到80年代中期,出現了工作在高溫條件下的第二代引力波測量器(韋伯檢查器為第一代)。
如英國耶魯學院建成了高溫引力波天線裝置:天線是圓錐形的鋁棒,長3米,重4。8噸,工作在液氮溫區,靈敏度達5×10的負19次方,能測量出振幅為1。5×10的負16次方分米即約千分之一原子核直徑或則一百萬億分之一毛發半徑的震動。
臺灣東京學院平川諾平院士的引力波測量工作也令人耳目一新。其諸多實驗均以頻度為千赫量級的高頻引力波為測量對象,這是與科學家迄今所曉得的最強天體引力波源相對應的。平川則創制了一種共振低頻引力測量器(圓形或扭擺型天線),明晰以蟹狀星云中的高速自轉脈沖中子星+21為測量對象,該星自轉周期為33微秒,所發引力波抵達地面的硬度約為10的負27次方量級。
平川的引力波測量器分別籌建在東京和筑波科學城,經在高溫條件下的長時間積累,靈敏度已達10的負25次方。在步入20世紀80年代以后,前南斯拉夫科學家烏恰耶夫又提出了“中微子引力論”。傳統理論覺得,中微子不帶電荷,無靜止質量,它以光速運動,幾乎不與物質發生作用,可以順利穿過月球。
然而近些年來發覺中微子還是有靜止質量的,不過其質量極小,約10的負32次方克。科學上發覺的中微子實際上有三類:電子類、μ介泛型和,介泛型。諸如,在太陽核聚變反應中幅射的是電子類中微子,它們在抵達月球前某個時侯就早已弄成了μ介泛型或,介泛型中微子了。
假如一類中微子能弄成另一類,它們就必須具有一定的質量了。有質量就可能對物體導致力道。烏恰耶夫以“中微子氣”代替引力波,覺得在飽含宇宙間的中微子氣中,中微子以亞光速進行著零亂無章的運動,其中一部份總是要被天體吸收的,結果每三天體都獲得一種“脈沖力”,此脈沖力大小等于其吸收的中微子質量與其速率乘積。
在日地系統中,月球向日面承受的中微子流比背日面要弱,由此形成的脈沖力恰巧抵消月球繞太陽運動的離心力。宇宙間各天體運動都可以這么解釋。在這兒根本不須要吸引之力。其實,這個理論只是一種剖析,并無實驗事實作根據。
不過因為中微子在宇宙演變過程中起著重要作用,對它的認識還有待進一步推進。因而,烏恰耶夫的說法其實是有一定道理的。這么,引力的本質究竟是哪些?是重力,引力波,還是中微子?如今,科學家又在改進檢查器或創制新的測量器,以求測量到引力波。
比如,英國計劃分別在東西兩岸構建臂長為3。2公里的激光測量器,經多次反射,總光程可達100公里,其靈敏度恐怕可達10的負21次方。前南斯拉夫科學家提出,引力既然能使空間彎曲,引力波將使空間彎曲程度發生改變,由是,電磁場還會因其存在空間的改變而改變,只要測量到這些改變,即使測量到了電磁波。
我國科學家提出,引力波會使物質的超紊流發生改變。德國學者則提出,引力波將使約瑟夫森結電壓深受影響。這種效應均可拿來測量引力波。【第二種解釋】引力來始于彎曲正是質量引起了空間的彎曲,而運動是順著彎曲的空間進行的,這促使人們“以為”是在受某種引力支配著。
實際上不是引力,而是彎曲的空間。這就是“引力”產生的原理。【第三種解釋】愛因斯坦覺得萬有引力是物質的存在使時空發生彎曲所致。時空彎曲的理論很奇特,也很令人心寒,物質的存在怎樣使時空發生彎曲?又怎樣形成引力?萬有引力來自那里,如何互相作用?成了自然之謎。
三百年來,有這么多人探求萬有引力,而今的推論竟是如此簡單——萬有引力就是質子與電子間電磁力的外延。為何他人就沒有想到?百年來肯定有不少學者首先就想到過這個緣由,肯定提出過假說,并且提出這個新假說與學界秉持的電子云理論、自由電子理論偏頗,而無數次被迅速地否定了。
百年來,學界覺得原子的核外電子是零亂無章的電子云,而新假說是原子核吸引了電子,還有庫侖力外延,所有原子核的電磁力都延展在外,吸引原子以外的電子。那豈不成了不可拾掇的電子角逐戰!百年來,學界覺得金屬內彌漫著自由電子,而新假說覺得萬有引力是原子核吸引了電子后還有庫侖力外延。
這些力構成了月球的重力,吸引住了月球上的山川、河海、大象和人,這么對自由電子的吸引更是輕而易舉。事實上臆測中的自由電子沒有遭到萬有引力的阻礙,于是新假說就被就地否決了。拋棄了核外電子無規律的電子云理論,拋棄了金屬內彌漫著自由電子的理論,注意到核外電子有規律的運動,認識到核外電子都是在一定的基態軌道規律運轉。
再來看萬有引力,它就那么簡單!萬有引力的存在也輔證了核外電子是規律有序的:萬有引力吸引著萬億噸的山川、海洋、高樓、大壩。這么,吸引散漫輕小的電子云、吸引自由零亂的自由電子應當是輕而易舉,但是事實是萬有引力對于這么輕小的電子沒有顯著的作為,證明原子外的電子是各有歸屬的,不是散漫、自由的。
這些電子云理論、自由電子理論是應當拋棄的。西路至簡,大自然總是用最簡法則構成自身。在探求了物質核外電子有規律的運轉以后,再來看萬有引力,發覺萬有引力的本源十分簡單:就是原子核實電子的吸引力——庫侖力,就是原子核(質子)與電子間電磁力的外延。
你們曉得,原子是由原子核和繞核旋轉的核外電子組成,原子核(質子)帶正電荷,電子帶負電荷,正負電荷互相吸引才有這電子饒核高速旋轉。原子核實電子的引力不會到了原子的邊沿嘎但是止,質子對電子的引力是沒有邊界的,遠遠地超出了原子、超出了物體之外,誰也沒有理由把這種無限的作用限制在一個原子范圍內。
那個把原子核實電子的引力孤立在一個原子之內,覺得原子間沒有互相作用、對外沒有交流是形而念書的。所有原子核的電磁力都延展在外,所有的質子引力都向外延伸,為何沒有產生電子角逐戰?這是由于相鄰原子的外電子相距較遠,引力大打折扣。
此外,每位原子的核外電子都是在一定的基態軌道規律運轉,都有各自的歸屬,是非常穩定的,核心多吸引來了電子也沒有其軌道,原子也留它不住。【第四種解釋】雖然外延的引力沒有斬獲相鄰的電子,然而質子的這些引力是實實在在的,是沒有邊界的。
單個原子核的外延引力是微不足道,可萬億億個原子核的外延引力卻是天體運行的纖繩,是重力之母。目前有兩種主流理論(但沒據說過哪些地應力)1。引力波,任何有質量的物質均會對外幅射引力波,就像熱物體幅射紅外線一樣,引力波能傳達引力,如同紅外線傳達熱一樣2。
中微子,中微子以亞光速在宇宙各角落進行著零亂無章的運動,其中一部份總是要被天體吸收的,結果每三天體都獲得一種“脈沖力”(中微子具有質量)。
在日地系統中,月球向日面承受的中微子流比背日面要弱(由于這中間的中微子要被太陽和月球三者吸收,故兩個天體在連線方向上吸收的中微子要比其他方向的少),由此形成的脈沖力在地-日連線方向上也小些,故地-日會有種向彼此運動的趨勢,既我們所說的引力參考資料:愛因斯坦理論和前南斯拉夫科學家烏恰耶夫理論。收起