萬有引力的本質是空間的彎曲?引力的傳播速度是光速嗎?
我們現在還不敢說引力的本質是什麼,但廣義相對論是當今描述引力最為成功的一個引力理論。根據廣義相對論,引力作用的傳播需要時間。
牛頓把引力視為物體間的吸引力,而愛因斯坦則把引力視為物體彎曲時空所產生的幾何效應。根據愛因斯坦場方程,分布在時空中的物質和能量會引發時空彎曲,物體在彎曲時空中沿著測地線運動,結果就產生了我們所認為的引力作用。
廣義相對論對引力的描述是十分成功的,因為這個理論解決了萬有引力定律所無法完美解釋的水星軌道進動問題。並且它還預言了萬有引力定律所無法實現的引力現象,例如,引力時間膨脹效應、引力透鏡效應以及引力波,它們最終都逐一得到了證實。
至於引力的傳播速度,根據前年直接探測到的引力波現象可以證實廣義相對論的預言——引力的傳播速度就是光速,而不是萬有引力定律所體現的那樣是無窮大。因此,假如太陽瞬間消從宇宙中失,地球不會馬上感知到引力變化,而是要等待8.3分鐘之後,才會知曉太陽對地球的引力作用消失了。
目前對萬有引力描述最深刻的理論是廣義相對論,廣義相對論認為:萬有引力的本質是空間的彎曲,引力的傳播速度等於光速,這已被眾多實驗所證實。
萬有引力是四大基本力之一,要追溯萬有引力的本質,還得看愛因斯坦的廣義相對論,這是目前對萬有引力描述最深刻的理論。
廣義相對論認為:三維空間中物質的質量分布,決定了空間如何彎曲;空間的彎曲,影響著物體的運動,人類把這種影響效果稱之為「萬有引力」;既「物質告訴空間如何彎曲,空間告訴物體如何運動」。
通俗地說:相對論認為「引力並不存在」,萬有引力的本質就是空間彎曲。
愛因斯坦還用思想實驗——「愛因斯坦電梯」,來說明引力效應和慣性效應是等價的,即廣義相對論等效原理——慣性質量等於引力質量。
根據愛因斯坦的引力場方程,可以推導出引力的傳播速度就是光速,太陽距離地球約8光分,如果太陽瞬間消失,地球要等8分鐘後才能感知太陽的引力變化。
除廣義相對論外,還有其他理論試圖解釋萬有引力的本質,比如量子力學中,就試圖把引力量子化,並假設了一種傳遞介子——引力子。
可惜截止目前,引力子還未被發現,所以量子力學的解釋還只存在於理論當中。
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