引力是如何产生的?
如果有高人,请您说的透彻一点,我总觉得课本上说的东西都很牵强。
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52 个回答
什么是答案总结? 答案总结
姬明泰,剑桥大学应用物理
谢邀!虽然现在很忙,但是这个问题实在太有趣了,忍不住。现在先说一下为什么这个问题这么有趣。前最高票的答案说目前科学无解。非常正确,我们的确还不知道这个看似每个人都懂的引力到底是如何产生的。有几个答案说了一大堆,其实就在说引力干什么吃的。问… 显示全部
谢邀!
虽然现在很忙,但是这个问题实在太有趣了,忍不住。
现在先说一下为什么这个问题这么有趣。前最高票的答案说目前科学无解。非常正确,我们的确还不知道这个看似每个人都懂的引力到底是如何产生的。有几个答案说了一大堆,其实就在说引力干什么吃的。问题是引力如何产生的,不是引力的作用或特征。牛顿也回答不出如何产生这个问题。这也是爱因斯坦花了三十年时间,最后遗憾而去,未能解答的问题。目前无数的量子物理家门,弦理论家门,都视这题为目前物理界的终极理论。
因为要回答这个问题,其实就需要:The Theory of Everything 万有理论/一切的理论。
先说一下,宇宙有四种基本力,也就是物质间最基本的相互作用:
(1)电磁相互作用
(2)强相互作用
(3)弱相互作用
(4)引力相互作用
前年发现希格斯玻色子后,也就是所谓的上帝粒子,完全的证实了Standard Model标准模型。这个模型概括解释了强核力、弱核力和电磁力的基本组成和所有物质的基本粒子。用单一理论来解释这三个相互作用如何产生,就是Grand Unified Theory大统一理论。这也算是二十世纪,到二十一世纪,物理界最大的成果。
不过,目前还没能把引力一起统一解释。所以还需要更上一层的The Theory of Everything万有理论/一切的理论,来把这四力都统一了,才能知道引力到底这如何产生的。
虽然没有人可以说他们知道答案,不过目前有些非常有趣的假说,待会儿详细来说。。。
===
咱饭后继续来说了。Theory of Everything 万有理论可以算是目前物理学的终极目标。而我们熟悉的两个物理理论系统:
(1)量子力学
(2)广义相对论
就是有可能解释万有理论的两个竞争者。它们其实是竞争对手,因为两个理论虽然都有潜力在未来达成万有理论,不过以目前的定义,是不可能两者皆对的。
对,你没看错,我的确说这两个被视为二十世纪物理界最有影响力的两个理论不可能两者皆对。不过目前应用物理上来说,这还不是问题。因为一个是微观,一个是宏观,由于应用相差大,所以可以分开解释。虽然两个都在目前的实验上来说,已被反复的验证了,真不好说哪个对哪个错,不过目前的解释非常“乱”,并不完美,并不是统一的万有理论。但是未来有可能改变它们的定义,来容纳对方。反正现在只能说两个都只解释了宇宙奥秘的一部分。
量子引力是量子力学试着解释引力,以及想办法结合广义相对论的一个理论。其中一个概念是graviton引力子,是一个假设的基本粒子。如果引力子真的存在,它不会有质量或电荷,并且是引力的产生源。不过这个假设理论,虽然可以完美的解释引力来源以及完成万有理论,还是有非常大的实验证实问题的。可以说基本上不可能测到。具体为什么我就不多说了,反正有很多基本上的物理问题导致实际测量几乎不可能。而在科学上,不可能实验证实的理论,不是个好理论,不过这也并不代表这个假设不对。只能说我们有可能无法验证。
另外,说到万有理论,不可能不提到String Theory弦理论。因为它是目前最被看好的,或许可以最终达到万有理论境界的理论。而且,弦理论给出了量子力学和广义相对论结合的可能性。弦理论有非常多的子理论,比较难在这说清楚。基本上都是说宇宙刚开始的时候,宇宙四力都是一个统一的基本力。所有的粒子在最最小的微观大小里:普朗克长度,都有不同在振动的弦。根据这些弦不同的振动,而产生了不同的粒子的质量以及相互作用。
还有必须要说到的是Loop Quantum Gravity圈量子引力论。以前这个理论跟弦理论水火不容。不过近年也有结合两个理论的子理论了。和弦理论一样,圈量子引力论也在尝试统一量子力学和广义相对论,所以它跟弦理论都是比较有名的试着解释量子引力的竞争者。圈量子引力论的基本概念是宇宙时空本生就是量子化的,普朗克长度大小的粒状。宇宙就好像一圈圈织在一起的。引力就是有某种特征的圈圈而引起的。
在《生活大爆炸》里, Sheldon相信的是弦理论,而他的死对头Leslie Winkle就是圈量子引力论派的。
其它试着解释引力来源,以及想成为万有理论的假设和理论实在是多的数不过来。很多都有部分交叠的概念,而有些却有互相有矛盾的假设。到底那个理论才可以最终升华到万有理论的地位,那就不知道了。或许我们这一代就有可能知道,或许永远都解不了这个宇宙奥秘。
===
最后分享一黑弦理论家门的笑话。。。
虽然现在很忙,但是这个问题实在太有趣了,忍不住。
现在先说一下为什么这个问题这么有趣。前最高票的答案说目前科学无解。非常正确,我们的确还不知道这个看似每个人都懂的引力到底是如何产生的。有几个答案说了一大堆,其实就在说引力干什么吃的。问题是引力如何产生的,不是引力的作用或特征。牛顿也回答不出如何产生这个问题。这也是爱因斯坦花了三十年时间,最后遗憾而去,未能解答的问题。目前无数的量子物理家门,弦理论家门,都视这题为目前物理界的终极理论。
因为要回答这个问题,其实就需要:The Theory of Everything 万有理论/一切的理论。
先说一下,宇宙有四种基本力,也就是物质间最基本的相互作用:
(1)电磁相互作用
(2)强相互作用
(3)弱相互作用
(4)引力相互作用
前年发现希格斯玻色子后,也就是所谓的上帝粒子,完全的证实了Standard Model标准模型。这个模型概括解释了强核力、弱核力和电磁力的基本组成和所有物质的基本粒子。用单一理论来解释这三个相互作用如何产生,就是Grand Unified Theory大统一理论。这也算是二十世纪,到二十一世纪,物理界最大的成果。
不过,目前还没能把引力一起统一解释。所以还需要更上一层的The Theory of Everything万有理论/一切的理论,来把这四力都统一了,才能知道引力到底这如何产生的。
虽然没有人可以说他们知道答案,不过目前有些非常有趣的假说,待会儿详细来说。。。
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咱饭后继续来说了。Theory of Everything 万有理论可以算是目前物理学的终极目标。而我们熟悉的两个物理理论系统:
(1)量子力学
(2)广义相对论
就是有可能解释万有理论的两个竞争者。它们其实是竞争对手,因为两个理论虽然都有潜力在未来达成万有理论,不过以目前的定义,是不可能两者皆对的。
对,你没看错,我的确说这两个被视为二十世纪物理界最有影响力的两个理论不可能两者皆对。不过目前应用物理上来说,这还不是问题。因为一个是微观,一个是宏观,由于应用相差大,所以可以分开解释。虽然两个都在目前的实验上来说,已被反复的验证了,真不好说哪个对哪个错,不过目前的解释非常“乱”,并不完美,并不是统一的万有理论。但是未来有可能改变它们的定义,来容纳对方。反正现在只能说两个都只解释了宇宙奥秘的一部分。
量子引力是量子力学试着解释引力,以及想办法结合广义相对论的一个理论。其中一个概念是graviton引力子,是一个假设的基本粒子。如果引力子真的存在,它不会有质量或电荷,并且是引力的产生源。不过这个假设理论,虽然可以完美的解释引力来源以及完成万有理论,还是有非常大的实验证实问题的。可以说基本上不可能测到。具体为什么我就不多说了,反正有很多基本上的物理问题导致实际测量几乎不可能。而在科学上,不可能实验证实的理论,不是个好理论,不过这也并不代表这个假设不对。只能说我们有可能无法验证。
另外,说到万有理论,不可能不提到String Theory弦理论。因为它是目前最被看好的,或许可以最终达到万有理论境界的理论。而且,弦理论给出了量子力学和广义相对论结合的可能性。弦理论有非常多的子理论,比较难在这说清楚。基本上都是说宇宙刚开始的时候,宇宙四力都是一个统一的基本力。所有的粒子在最最小的微观大小里:普朗克长度,都有不同在振动的弦。根据这些弦不同的振动,而产生了不同的粒子的质量以及相互作用。
还有必须要说到的是Loop Quantum Gravity圈量子引力论。以前这个理论跟弦理论水火不容。不过近年也有结合两个理论的子理论了。和弦理论一样,圈量子引力论也在尝试统一量子力学和广义相对论,所以它跟弦理论都是比较有名的试着解释量子引力的竞争者。圈量子引力论的基本概念是宇宙时空本生就是量子化的,普朗克长度大小的粒状。宇宙就好像一圈圈织在一起的。引力就是有某种特征的圈圈而引起的。
在《生活大爆炸》里, Sheldon相信的是弦理论,而他的死对头Leslie Winkle就是圈量子引力论派的。
其它试着解释引力来源,以及想成为万有理论的假设和理论实在是多的数不过来。很多都有部分交叠的概念,而有些却有互相有矛盾的假设。到底那个理论才可以最终升华到万有理论的地位,那就不知道了。或许我们这一代就有可能知道,或许永远都解不了这个宇宙奥秘。
===
最后分享一黑弦理论家门的笑话。。。
15/07/21更新:知乎分享的不止是知识,还有观点。告诉大家自己是有理解极限的,要知难而退,也是一种科普教育。这种科普有时比告诉大家一些用来装逼的小知识更重要,因为它能让人尊重这个学科。数学物理这种民科泛滥的领域尤其如此。此外,说明一个问题不是… 显示全部
15/07/21更新:
知乎分享的不止是知识,还有观点。
告诉大家自己是有理解极限的,要知难而退,也是一种科普教育。这种科普有时比告诉大家一些用来装逼的小知识更重要,因为它能让人尊重这个学科。数学物理这种民科泛滥的领域尤其如此。
此外,说明一个问题不是一个好问题更是科普的一个非常重要的任务。我很反感有人科普的时候娓娓道来一些并不相关的知识,比如问为什么1+1=2的时候提什么皮亚罗公理,这就是卖弄风骚(见7/21评论),让提问者觉得自己问的问题还挺好,得到了热烈的回应。有的时候就应该指出是提问者概念上搞混了,有些问题就不该问。
写答案的时候语气是有些不好,不过我也懒得改了。这不是大问题。有些评论单说我语气不好的问题,我认了。有些评论不服气,说我啥都没讲,没有帮助,那就是自己悟性低了。很多人只看到我甩公式,然而我通篇最重要的观点是什么时候该问为什么(对理论作出怀疑的三类动机)。这点阅读能力都没有,还指望别人给科普,怪我喽?
(正文少数粗斜体也是这次更新的。)
——————————————————————————————
首先我们要理解题主的意思。当我们对一个理论作出怀疑时,通常有三类动机:
那么题主是哪一种呢?我判断是第三种,因为题主是“觉得课本上说得很牵强”,说明它在意的是课本上介绍的引力理论自身的问题,而且不可能是自洽性的问题,只能是形式上不清楚,不够有说服力。所以我不会从量子引力的角度来说,因为那是答非所问。
有很多答案说这个问题学界没有确定的回答。这种答案一般分两种情况,一种是像高票匿名用户那样的,肚子里没多少货,自己搞不清楚,就说科学界也没搞清楚(TA的回答有两个严重问题,一是认为爱因斯坦引力理论和牛顿引力是“等价”的,二是认为弦理论甚至引力子是“不可证伪”的,不服来辩);还有一种情况就是懂得比较多的专业人士,他们的重点在于一个结合量子力学的引力理论还未完成,但是正如上面我的观点,这么答是有点答非所问的。
需要注意的是,「对理论形式的不满意」一定是站在了解理论及其相关数学语言的基础上问出来的,而不是在「我看不懂这个理论」的基础上问的。人们总是希望通过一些「日常的经验」来解释「引力」这种物理概念,这也是许多低等民科做的事情。比如评论中有人说「其实地球的中心是个超强力抽气机,把地球上所有的东西都吸住,由此产生了「引力」」,虽然他是开玩笑举的例子,但这就是他以及许多其他人所期待的答案。我本想通过归纳人们问为什么「应该有」的动机而间接批评这类「不应该有」的动机,可惜很多人不理解。所以我觉得必须加上第4点动机:
4. 这个理论不符合「日常经验」。
这个动机是「绝对错误」的。
——————————————————————
下面是我的回答(仅针对有第3类动机的人有效,其他人可以散了):
首先澄清几个问题:
1、对一个科学理论不要过分吹毛求疵,所有理论都是有适用范围的。对于引力理论,牛顿引力在低速弱场近似下足够好了;爱因斯坦引力理论在几乎所有情况下都足够好了,还不适用的地方只有这几处:
a)黑洞,
b)极高能量物理过程(这样的过程不管是自然还是人工都还达不到,只能说是理论上的挑战),
c)极早期宇宙。
2、当你问一个科学概念的逻辑起源的时候,你追求的一般是一个美学结论。任何科学理论都有假设,科学理论不可能无中生有。一个好的理论,可以让你从任何复杂现象开始追根溯源到几个简单的假设,只有当你对假设的美学不认同的话,你才可以继续问为什么,否则就是耍流氓。
什么叫基本假设的“美学”呢?举几个例子:
回答一:
不满意?为什么?这样一个简单的公式就可以解释那么多引力现象了。这个公式告诉你引力是怎么实现的:它和产生引力的物体的质量成正比说明质量是它的源,它和自身的质量也成正比说明质量也是它的荷,它随空间成平方反比率这是一个符合实验的结果。
什么时候你可以对它不满意了呢?当你的审美能力达到了一定的程度,已经觉得这个公式满足不了你了的时候。比如,你可以具体地问:为什么引力和距离的平方成反比,而不是一次方或三次方?这和静电力是一样的,有什么联系?为什么引力总是吸引,不像静电力一样有排斥?你只有问了这些问题,我们才可以继续。
回答二:
经过长时间的学习,你终于弄懂了这个公式的意思。除了一个无关紧要的常数以外,这个公式比万有引力简单了一些,左边是一个几何张量,右边是一个物理张量,这个公式读作“物质弯曲时空”。你别问怎么弯曲的,不知道回去学去。
这个理论里,受引力影响的运动是“自由”的,不需要解释,是牛顿第一定律“物体在不受力的情况下沿直线匀速运动”的直接推广;这个公式告诉你引力是怎样通过物质产生的,右边是能够完整描述物质能量状态的张量,有“守恒”的性质,左边是一个由几何恒等式决定的也有“守恒”性质的几何量,从某种程度上来说,也是很简单的,并没有很多假设。相对于牛顿引力,它指出引力的源不是质量而是能动张量,其低速极限表现为质量;进而摒弃了引力作为「力」的描述,从而也不需要「荷」的概念(等效原理指出作为荷的质量和 F=ma 中的质量相等,说明这个力是几何效应),经过计算,这个公式在低速弱引力极限下表现为平方反比律。
什么?还不满意?你觉得这些张量构造起来太复杂?左边是微分几何中很基本的不依赖坐标的量,右边是狭义相对论自然引入的描述物质能量状态的量,觉得它们陌生只能是因为你姿势水平不够。
你说,这两个量我都熟悉,可是为什么要让它们相等?我们继续看:
回答三:
用作用量阐述物理理论的方法,是分析力学以来理论物理的基本研究方法之一,不懂的回去学去。右边是一个体积分,测度就是整个时空的体积形式,被积分的是几何上能够构造出的最低阶的标量场。也就是说,在允许时空弯曲的前提下,不放进任何物质的理论里,这是最最简单的一个。这总够了吧,这从数学的角度都已经算是很完美了。当你问引力是怎样产生的,我把一个足够符合实验,并且如此简单的一个理论摆出来,你还有理由继续问吗?没有。
什么什么?还不服?为什么不能有高阶的几何标量场?我可以说因为那样就不纯粹不美了吗?当然,也有人做这样的模型的,一种是从几何的角度,找符合美学又不影响实验结果的高阶项,比如Gauss-Bonnet gravity;一种是弦论的低能有效理论,就是各种SUGRA。但是都没被实验验证呢。何况仅从低能有效理论的角度来说,它们都没有老爱的理论简单优雅。
最后,我猜题主并不是在理解了以上三个理论之一后觉得它不够好(如果是,那么上面的就是答案),而是根本没有理解其中任何一个理论。如果是那样,你不要指望有人在知乎上给你完整推导一遍。你有什么具体的问题就具体地说。你得具体说明你对以上哪个理论有意见,然后说出你的意见来,而不是上来就问「为什么」,这就像问「你为什么要出生在这个世界上」一样无礼。
————————————————————————————————
好了,最后,为了满足一些鸡蛋里挑骨头的读者,讲讲广相和量子的兼容性问题。是的,不兼容,而且由于物理理论一般是向上兼容的,所以我们要修改的是引力理论。但是,我们问这个问题的出发点并不是已有的经典引力理论如何不够好(参看上面几个回答后的斜体问题),而是它在实际操作层面上与另一个理论冲突。也就是说,这个修改并不是问题“引力是怎样产生的”或“引力为什么是这样的”的答案。
不过作为题外话,我还是想澄清一些大家关于量子引力理论的误解。
首先,这种理论,无论是弦论还是圈量子引力,都不是“不可证伪”的。就算以目前的理论程度,暂时没有实验可以验证哪怕一点它们的推论,它们也是可证伪的,这些概念是不依赖于实验技术水平的。
其次,这样的理论并不是拍脑袋想出来的,虽然它们没有实验的佐证,但是它们有更强大的东西使得人们相信它,那就是理论的自洽性。我们说,当两个成熟的理论产生矛盾的时候,首先肯定它们都是(近似)正确的,这对于一个统一的理论来说有着非常大的限制,即这个统一理论在两种极限下确实可以得到这两个成熟的理论。在寻找这样的统一理论的过程中,我们要不断地debug,因为很多理论会有自身逻辑上的矛盾性,必须要避免。这样一来,可供选择的理论本来就不多了。而弦论是迄今为止比较成功的一个,这相当不容易。
最后,也是大家误解最多的,并不是实验上发现了什么极端现象,由于没考虑量子效应经典引力理论解释不了,而单单是理论上它们不相容。也就是说,目前并没有发现什么引力现象无法用现有引力理论解释。所以说,就“引力现象”而言,物理学已经给出了足够完美的解释了,解释不了的那些都没发现。这难道还不够吗?
知乎分享的不止是知识,还有观点。
告诉大家自己是有理解极限的,要知难而退,也是一种科普教育。这种科普有时比告诉大家一些用来装逼的小知识更重要,因为它能让人尊重这个学科。数学物理这种民科泛滥的领域尤其如此。
此外,说明一个问题不是一个好问题更是科普的一个非常重要的任务。我很反感有人科普的时候娓娓道来一些并不相关的知识,比如问为什么1+1=2的时候提什么皮亚罗公理,这就是卖弄风骚(见7/21评论),让提问者觉得自己问的问题还挺好,得到了热烈的回应。有的时候就应该指出是提问者概念上搞混了,有些问题就不该问。
写答案的时候语气是有些不好,不过我也懒得改了。这不是大问题。有些评论单说我语气不好的问题,我认了。有些评论不服气,说我啥都没讲,没有帮助,那就是自己悟性低了。很多人只看到我甩公式,然而我通篇最重要的观点是什么时候该问为什么(对理论作出怀疑的三类动机)。这点阅读能力都没有,还指望别人给科普,怪我喽?
(正文少数粗斜体也是这次更新的。)
——————————————————————————————
首先我们要理解题主的意思。当我们对一个理论作出怀疑时,通常有三类动机:
- 这个理论不符合某个实验,或者不自洽(不符合思想实验);
- 这个理论和另一个理论有冲突;
- 对这个理论的形式本身不满意。
那么题主是哪一种呢?我判断是第三种,因为题主是“觉得课本上说得很牵强”,说明它在意的是课本上介绍的引力理论自身的问题,而且不可能是自洽性的问题,只能是形式上不清楚,不够有说服力。所以我不会从量子引力的角度来说,因为那是答非所问。
有很多答案说这个问题学界没有确定的回答。这种答案一般分两种情况,一种是像高票匿名用户那样的,肚子里没多少货,自己搞不清楚,就说科学界也没搞清楚(TA的回答有两个严重问题,一是认为爱因斯坦引力理论和牛顿引力是“等价”的,二是认为弦理论甚至引力子是“不可证伪”的,不服来辩);还有一种情况就是懂得比较多的专业人士,他们的重点在于一个结合量子力学的引力理论还未完成,但是正如上面我的观点,这么答是有点答非所问的。
需要注意的是,「对理论形式的不满意」一定是站在了解理论及其相关数学语言的基础上问出来的,而不是在「我看不懂这个理论」的基础上问的。人们总是希望通过一些「日常的经验」来解释「引力」这种物理概念,这也是许多低等民科做的事情。比如评论中有人说「其实地球的中心是个超强力抽气机,把地球上所有的东西都吸住,由此产生了「引力」」,虽然他是开玩笑举的例子,但这就是他以及许多其他人所期待的答案。我本想通过归纳人们问为什么「应该有」的动机而间接批评这类「不应该有」的动机,可惜很多人不理解。所以我觉得必须加上第4点动机:
4. 这个理论不符合「日常经验」。
这个动机是「绝对错误」的。
——————————————————————
下面是我的回答(仅针对有第3类动机的人有效,其他人可以散了):
首先澄清几个问题:
1、对一个科学理论不要过分吹毛求疵,所有理论都是有适用范围的。对于引力理论,牛顿引力在低速弱场近似下足够好了;爱因斯坦引力理论在几乎所有情况下都足够好了,还不适用的地方只有这几处:
a)黑洞,
b)极高能量物理过程(这样的过程不管是自然还是人工都还达不到,只能说是理论上的挑战),
c)极早期宇宙。
2、当你问一个科学概念的逻辑起源的时候,你追求的一般是一个美学结论。任何科学理论都有假设,科学理论不可能无中生有。一个好的理论,可以让你从任何复杂现象开始追根溯源到几个简单的假设,只有当你对假设的美学不认同的话,你才可以继续问为什么,否则就是耍流氓。
什么叫基本假设的“美学”呢?举几个例子:
- 托勒密的本轮均轮。托勒密的理论对于初期观测数据是有比较良好的解释力的,但是随着观测数据的增多,他开始修改自己的理论,加了很多无中生有的东西,叫“本轮”“均轮”(我没研究过,只知道这些历史事实)。最后被日心说推翻时,日心说对数据的符合程度并没有非常理想,但是由于假设极少,还是战胜了设定繁杂的地心说。直到开普勒的天体物理三定律和牛顿的万有引力理论,观测数据才能被极好的拟合。这个例子说明,一个好的理论参数不能太多。
- 标准模型希格斯粒子质量的“精细调节”。具体的就不详述了,这个比较专业。概括起来,就是理论里需要有两个相互独立的参数,它们必须相差亿万分之一,才能解释观察到的现象(希格斯质量的值)。这就是提出“超对称”的一个重要动机。这个例子说明,一个好的理论的独立参数之间的关系不能太有“人为”的痕迹。
- 爱因斯坦的相对论。相对论大师爱因斯坦,在提出狭义相对论的时候有一个抉择,那就是从以下三个东西中舍弃一个:相对性原理,光速不变,时空性质。当时的状况是,光速不变已经被证实,而时空不变几乎是先验的、不可动摇的。结果爱因斯坦力保相对性原理,把很直观的但是并没有严格验证过的时空性质给修改了,这才得到狭义相对论的时空观。这一步走得有一半是被逼的,因为当时的实验亟待一个解决方案。老爱成功了一次后,爱上了相对性原理,对它进一步拓展,得到广义相对论。值得注意的是,这一步是迄今为止极少有的(我能想起来的就这一例)人类没有理论或实验上的动机、纯从美学出发而得到的一个正确理论。这个例子说明,大师级的审美能力是怎样影响理论研究的。
回答一:
不满意?为什么?这样一个简单的公式就可以解释那么多引力现象了。这个公式告诉你引力是怎么实现的:它和产生引力的物体的质量成正比说明质量是它的源,它和自身的质量也成正比说明质量也是它的荷,它随空间成平方反比率这是一个符合实验的结果。
什么时候你可以对它不满意了呢?当你的审美能力达到了一定的程度,已经觉得这个公式满足不了你了的时候。比如,你可以具体地问:为什么引力和距离的平方成反比,而不是一次方或三次方?这和静电力是一样的,有什么联系?为什么引力总是吸引,不像静电力一样有排斥?你只有问了这些问题,我们才可以继续。
回答二:
经过长时间的学习,你终于弄懂了这个公式的意思。除了一个无关紧要的常数以外,这个公式比万有引力简单了一些,左边是一个几何张量,右边是一个物理张量,这个公式读作“物质弯曲时空”。你别问怎么弯曲的,不知道回去学去。
这个理论里,受引力影响的运动是“自由”的,不需要解释,是牛顿第一定律“物体在不受力的情况下沿直线匀速运动”的直接推广;这个公式告诉你引力是怎样通过物质产生的,右边是能够完整描述物质能量状态的张量,有“守恒”的性质,左边是一个由几何恒等式决定的也有“守恒”性质的几何量,从某种程度上来说,也是很简单的,并没有很多假设。相对于牛顿引力,它指出引力的源不是质量而是能动张量,其低速极限表现为质量;进而摒弃了引力作为「力」的描述,从而也不需要「荷」的概念(等效原理指出作为荷的质量和 F=ma 中的质量相等,说明这个力是几何效应),经过计算,这个公式在低速弱引力极限下表现为平方反比律。
什么?还不满意?你觉得这些张量构造起来太复杂?左边是微分几何中很基本的不依赖坐标的量,右边是狭义相对论自然引入的描述物质能量状态的量,觉得它们陌生只能是因为你姿势水平不够。
你说,这两个量我都熟悉,可是为什么要让它们相等?我们继续看:
回答三:
用作用量阐述物理理论的方法,是分析力学以来理论物理的基本研究方法之一,不懂的回去学去。右边是一个体积分,测度就是整个时空的体积形式,被积分的是几何上能够构造出的最低阶的标量场。也就是说,在允许时空弯曲的前提下,不放进任何物质的理论里,这是最最简单的一个。这总够了吧,这从数学的角度都已经算是很完美了。当你问引力是怎样产生的,我把一个足够符合实验,并且如此简单的一个理论摆出来,你还有理由继续问吗?没有。
什么什么?还不服?为什么不能有高阶的几何标量场?我可以说因为那样就不纯粹不美了吗?当然,也有人做这样的模型的,一种是从几何的角度,找符合美学又不影响实验结果的高阶项,比如Gauss-Bonnet gravity;一种是弦论的低能有效理论,就是各种SUGRA。但是都没被实验验证呢。何况仅从低能有效理论的角度来说,它们都没有老爱的理论简单优雅。
最后,我猜题主并不是在理解了以上三个理论之一后觉得它不够好(如果是,那么上面的就是答案),而是根本没有理解其中任何一个理论。如果是那样,你不要指望有人在知乎上给你完整推导一遍。你有什么具体的问题就具体地说。你得具体说明你对以上哪个理论有意见,然后说出你的意见来,而不是上来就问「为什么」,这就像问「你为什么要出生在这个世界上」一样无礼。
————————————————————————————————
好了,最后,为了满足一些鸡蛋里挑骨头的读者,讲讲广相和量子的兼容性问题。是的,不兼容,而且由于物理理论一般是向上兼容的,所以我们要修改的是引力理论。但是,我们问这个问题的出发点并不是已有的经典引力理论如何不够好(参看上面几个回答后的斜体问题),而是它在实际操作层面上与另一个理论冲突。也就是说,这个修改并不是问题“引力是怎样产生的”或“引力为什么是这样的”的答案。
不过作为题外话,我还是想澄清一些大家关于量子引力理论的误解。
首先,这种理论,无论是弦论还是圈量子引力,都不是“不可证伪”的。就算以目前的理论程度,暂时没有实验可以验证哪怕一点它们的推论,它们也是可证伪的,这些概念是不依赖于实验技术水平的。
其次,这样的理论并不是拍脑袋想出来的,虽然它们没有实验的佐证,但是它们有更强大的东西使得人们相信它,那就是理论的自洽性。我们说,当两个成熟的理论产生矛盾的时候,首先肯定它们都是(近似)正确的,这对于一个统一的理论来说有着非常大的限制,即这个统一理论在两种极限下确实可以得到这两个成熟的理论。在寻找这样的统一理论的过程中,我们要不断地debug,因为很多理论会有自身逻辑上的矛盾性,必须要避免。这样一来,可供选择的理论本来就不多了。而弦论是迄今为止比较成功的一个,这相当不容易。
最后,也是大家误解最多的,并不是实验上发现了什么极端现象,由于没考虑量子效应经典引力理论解释不了,而单单是理论上它们不相容。也就是说,目前并没有发现什么引力现象无法用现有引力理论解释。所以说,就“引力现象”而言,物理学已经给出了足够完美的解释了,解释不了的那些都没发现。这难道还不够吗?
广义相对论的观点:没有引力,只有时空的弯曲。弯曲的时空表现为引力。如果你问时空为什么会弯曲?呃,我不知道。
广义相对论的观点:没有引力,只有时空的弯曲。弯曲的时空表现为引力。
如果你问时空为什么会弯曲?
呃,我不知道。
如果你问时空为什么会弯曲?
呃,我不知道。
引力也是一种场,任何有质量的物体都有引力场 (引力子就是这种场的传播子,就像光子是电磁场的传播子一样),然后其他有质量的物体感受到引力场而有相互作用,哪里需要那么多大统一理论来解释啊!
引力也是一种场,任何有质量的物体都有引力场 (引力子就是这种场的传播子,就像光子是电磁场的传播子一样),然后其他有质量的物体感受到引力场而有相互作用,哪里需要那么多大统一理论来解释啊!
时空是客观存在的,当一个物质放到一个时空中,会对整个时空产生作用,因为它占用了一块时空。而时空会对这个物质产生作用,这个作用效果我们把它用“力”这个概念来解释。
时空是客观存在的,当一个物质放到一个时空中,会对整个时空产生作用,因为它占用了一块时空。而时空会对这个物质产生作用,这个作用效果我们把它用“力”这个概念来解释。
具有色荷的夸克交换胶子形成核力带电粒子交换光子形成电磁力有质量的粒子交换希格斯玻色子形成引力都是根据一定模型来描述规律,并且被实验一定程度上的验证了。 粒子,力,场,运动,存在,湮灭什么的本来就是抽象概念,是人类用已经认识物体的比喻。 是高… 显示全部
具有色荷的夸克交换胶子形成核力
带电粒子交换光子形成电磁力
有质量的粒子交换希格斯玻色子形成引力
都是根据一定模型来描述规律,并且被实验一定程度上的验证了。
粒子,力,场,运动,存在,湮灭什么的本来就是抽象概念,是人类用已经认识物体的比喻。 是高阶矩阵复杂的规律投影到低维度世界的表现。至于为什么,人类无法搞清楚。
带电粒子交换光子形成电磁力
有质量的粒子交换希格斯玻色子形成引力
都是根据一定模型来描述规律,并且被实验一定程度上的验证了。
粒子,力,场,运动,存在,湮灭什么的本来就是抽象概念,是人类用已经认识物体的比喻。 是高阶矩阵复杂的规律投影到低维度世界的表现。至于为什么,人类无法搞清楚。
经典力学的解释是:这个就是有,不需要解释相对论的解释是:重力这东西,和加速度等效,可以认为是空间扭曲导致的。
经典力学的解释是:这个就是有,不需要解释
相对论的解释是:重力这东西,和加速度等效,可以认为是空间扭曲导致的。
相对论的解释是:重力这东西,和加速度等效,可以认为是空间扭曲导致的。
赞成高票的两个回答,我说说你为什么觉得课本上的解释很牵强吧。因为他没法跟你解释明白也没必要跟你解释明白。因为你看的是高中物理课本而不是关于引力的学术专著。如果高中物理课本也像高票的两个回答那样说现在人们还没搞清楚什么是引力只知道它的一些性… 显示全部
赞成高票的两个回答,我说说你为什么觉得课本上的解释很牵强吧。
因为他没法跟你解释明白也没必要跟你解释明白。
因为你看的是高中物理课本而不是关于引力的学术专著。
如果高中物理课本也像高票的两个回答那样说现在人们还没搞清楚什么是引力只知道它的一些性质balabala的话显然是不太恰当,毕竟对于高中生来说只需要一个“差不多”的解释就可以了,高中课本针对的还是大多数同学。而如果你是对这个感兴趣的人,自然就会去深究,写得模糊一点可能反而会让你更愿意一探究竟。
如果你非要搞明白这个问题继而走上学术道路的话,恭喜你苦逼的人僧开始了。。。
因为他没法跟你解释明白也没必要跟你解释明白。
因为你看的是高中物理课本而不是关于引力的学术专著。
如果高中物理课本也像高票的两个回答那样说现在人们还没搞清楚什么是引力只知道它的一些性质balabala的话显然是不太恰当,毕竟对于高中生来说只需要一个“差不多”的解释就可以了,高中课本针对的还是大多数同学。而如果你是对这个感兴趣的人,自然就会去深究,写得模糊一点可能反而会让你更愿意一探究竟。
如果你非要搞明白这个问题继而走上学术道路的话,恭喜你苦逼的人僧开始了。。。
一本道:这个问题在二维上比较好解释。如果你把空间想象成一张薄膜,那么在薄膜上放一个有一定质量的物体M,就会在薄膜上压出一个坑来。这时由于薄膜表面变成了倾斜的,周围的物体就会产生向M运动的趋势。回到三维上来看,由于质量的压迫导致空间产生扭曲,… 显示全部
一本道:
这个问题在二维上比较好解释。
如果你把空间想象成一张薄膜,那么在薄膜上放一个有一定质量的物体M,就会在薄膜上压出一个坑来。这时由于薄膜表面变成了倾斜的,周围的物体就会产生向M运动的趋势。
回到三维上来看,由于质量的压迫导致空间产生扭曲,就是引力产生的原因了。
这个问题在二维上比较好解释。
如果你把空间想象成一张薄膜,那么在薄膜上放一个有一定质量的物体M,就会在薄膜上压出一个坑来。这时由于薄膜表面变成了倾斜的,周围的物体就会产生向M运动的趋势。
回到三维上来看,由于质量的压迫导致空间产生扭曲,就是引力产生的原因了。
关于引力的来源,学界最新的进展是引力的“熵力”假说,有兴趣读论文的可以看:http://arxiv.org/abs/1001.0785李淼的“第三枚苹果”对这个理论做了简单介绍,根据这个理论,引力问题与黑洞视界熵问题同源。其他相关介绍文章还有:引力的熵力假说全息引力
关于引力的来源,学界最新的进展是引力的“熵力”假说,有兴趣读论文的可以看:
李淼的“第三枚苹果”对这个理论做了简单介绍,根据这个理论,引力问题与黑洞视界熵问题同源。
其他相关介绍文章还有:
引力的熵力假说
全息引力
http://arxiv.org/abs/1001.0785
李淼的“第三枚苹果”对这个理论做了简单介绍,根据这个理论,引力问题与黑洞视界熵问题同源。
其他相关介绍文章还有:
引力的熵力假说
全息引力
有爱的暴叔,@鹦鹉螺市集 创始人
PaladinTyrion、Gollum、知乎用户 等人赞同
以下引自百度百科引力 是所有物质之间存在的相互吸引的力,即万有引力,与物体的质量有关,运算公式:F=GMm╱R^2。但是对为什么产生引力目前没有解释。近代物理(广义相对论)认为万有引力是由于时空弯曲而产生,并认为宇宙当中的曲线运动在四维时空中是直… 显示全部
以下引自百度百科
引力 是所有物质之间存在的相互吸引的力,即万有引力,与物体的质量有关,运算公式:F=GMm╱R^2。
但是对为什么产生引力目前没有解释。近代物理(广义相对论)认为万有引力是由于时空弯曲而产生,并认为宇宙当中的曲线运动在四维时空中是直线运动..........
引力的产生与质量的产生是联系在一起的,质量是物质的内秉性质,由空间的变化产生的一种效应,引力附属质量的产生而出现。
引力 (相对论的解释)
其实引力是不存在的。或者说引力只是这种现象的一种解释而已。它不同于其他力。
“引力”其实是时空扭曲的表现,举一个二维的例子:一张绷直的橡皮筋网
1.放上两个质量不一,体积相同的球,网扭曲了
2.在1的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动,直线与(同一个)球的位置距离越近,轨迹弯区越大
3.在2的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动接近两个质量不等的球,直线与两个球的距离相同,经过质量大的球,轨迹弯区大
2跟3说明的现象与引力相似,而且也有质量越大、距离越小,引力越大
物体由于惯性沿直线运动,但在扭曲的空间运动,表现出来就是受到引力影响
事实上,引力扭曲的是四维时空。
还有一个例子:光经过大质量天体时会扭曲,但引力不能作用于光,所以解释就是光沿直线传播,在扭曲的时空中运动,就会扭曲。但光还是沿直线传播
引力 (量子力学的解释)
我们知道,由光子是物质的基本粒子来看,物质的构成本身没有意义,如果物质不能够与环境中的其它光子信息相互作用,它就不能将自己的能量、存在形式、表达给自然界,自己就是以纯暗物质的形式存在,尽管自己的寿命表现为无限长久,但是对环境、对自己没有意义,只有它不断与环境的其它光子信息相互作用光子能量,才能将自己的能量、质量表现出来,自己的光子信息才能变化,自己才能由生长到死亡,才能有自己存在的意义;这就是说任何物质,只要它存在,它就会不断地与环境中的其它光子信息相互作用,这样,物质的存在,各种作用力的存在,事实上,是通过自己周围的光子信息场完成的。 如图所示,物质A存在,是物质A不断与环境作用光子信息能量,而表现自己的质量,当物质B存在的时候,由于B也要不断与环境的光子信息相互作用,这B就不同程度地影响了A周围的光子信息内容,从宏观的角度来看,是B挡住了来自A周围的光子信息,改变了A周围的光子信息场,从大的方面来看,是来自于左方的光子信息能量要多一些,来自于A的右方光子信息能量要少一些,宏观表现为B对A有一个作用力,这个作用力,是所有物质共有的,称为万有引力。
也可以说成是,由于B的存在,导致了A周围的光子信息力场的形状发生了变化,这个力场的形状发生了变化,本来没有B的时候,物体A是一种平衡状态,有了B以后,光子信息的力场发生了变化,物体A的作用力,由于平衡变成了不平衡,人们自然会说,这是物体B存在的结果,是物体B对A的作用力。
引力 是所有物质之间存在的相互吸引的力,即万有引力,与物体的质量有关,运算公式:F=GMm╱R^2。
但是对为什么产生引力目前没有解释。近代物理(广义相对论)认为万有引力是由于时空弯曲而产生,并认为宇宙当中的曲线运动在四维时空中是直线运动..........
引力的产生与质量的产生是联系在一起的,质量是物质的内秉性质,由空间的变化产生的一种效应,引力附属质量的产生而出现。
引力 (相对论的解释)
其实引力是不存在的。或者说引力只是这种现象的一种解释而已。它不同于其他力。
“引力”其实是时空扭曲的表现,举一个二维的例子:一张绷直的橡皮筋网
1.放上两个质量不一,体积相同的球,网扭曲了
2.在1的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动,直线与(同一个)球的位置距离越近,轨迹弯区越大
3.在2的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动接近两个质量不等的球,直线与两个球的距离相同,经过质量大的球,轨迹弯区大
2跟3说明的现象与引力相似,而且也有质量越大、距离越小,引力越大
物体由于惯性沿直线运动,但在扭曲的空间运动,表现出来就是受到引力影响
事实上,引力扭曲的是四维时空。
还有一个例子:光经过大质量天体时会扭曲,但引力不能作用于光,所以解释就是光沿直线传播,在扭曲的时空中运动,就会扭曲。但光还是沿直线传播
引力 (量子力学的解释)
我们知道,由光子是物质的基本粒子来看,物质的构成本身没有意义,如果物质不能够与环境中的其它光子信息相互作用,它就不能将自己的能量、存在形式、表达给自然界,自己就是以纯暗物质的形式存在,尽管自己的寿命表现为无限长久,但是对环境、对自己没有意义,只有它不断与环境的其它光子信息相互作用光子能量,才能将自己的能量、质量表现出来,自己的光子信息才能变化,自己才能由生长到死亡,才能有自己存在的意义;这就是说任何物质,只要它存在,它就会不断地与环境中的其它光子信息相互作用,这样,物质的存在,各种作用力的存在,事实上,是通过自己周围的光子信息场完成的。 如图所示,物质A存在,是物质A不断与环境作用光子信息能量,而表现自己的质量,当物质B存在的时候,由于B也要不断与环境的光子信息相互作用,这B就不同程度地影响了A周围的光子信息内容,从宏观的角度来看,是B挡住了来自A周围的光子信息,改变了A周围的光子信息场,从大的方面来看,是来自于左方的光子信息能量要多一些,来自于A的右方光子信息能量要少一些,宏观表现为B对A有一个作用力,这个作用力,是所有物质共有的,称为万有引力。
也可以说成是,由于B的存在,导致了A周围的光子信息力场的形状发生了变化,这个力场的形状发生了变化,本来没有B的时候,物体A是一种平衡状态,有了B以后,光子信息的力场发生了变化,物体A的作用力,由于平衡变成了不平衡,人们自然会说,这是物体B存在的结果,是物体B对A的作用力。
一个二维世界的智慧生命怎么认识摩擦力呢?他们只有一维的感官,在脑中最多能形成二维的物体,因此绝对想象不到,在第三维上受到的力越大,他们在自己的世界受到的阻力就越大,更不用说认识到三维生命所观察到的微观层次的电磁力的作用了。实际上,他们根本… 显示全部
一个二维世界的智慧生命怎么认识摩擦力呢?
他们只有一维的感官,在脑中最多能形成二维的物体,因此绝对想象不到,在第三维上受到的力越大,他们在自己的世界受到的阻力就越大,更不用说认识到三维生命所观察到的微观层次的电磁力的作用了。实际上,他们根本不可能有摩擦这个三维生命直观的概念,只觉得有种神秘的力量阻止了他们的移动。
随着文明的进步,他们渐渐从神话中脱离,用一种理性的目光打量世界。起初,他们以为是因为面积,对很多二维生命而言,他们观察到的面积越大的物体,受到的外力就越大,这点上在他们造出一些材质相同,但是面积不同的物件之后受到的感触最深。他们得出了另一个经典的概念:质量。同等材质的物体,面积越大的质量就越大,其惯性也就越大。随着理论的完备,他们以为自己认识了整个世界运行的原理,有个叫艾萨克的二维大科学家,甚至还牛逼轰轰地在书中说:“现在,老子就要阐述世界的真理!”
但是随着他们科技的发达,终于能观察到一些超出他们生存环境之外的世界了。
历史进入了一个关键的时刻,二维生命们欢欣鼓舞,他们终于能进入生命禁区,死亡边界之外观察了。是的,他们进入了一个二维空间中会受到三维压力的区域(当然他们不知道三维空间的存在,也不知道那股力量从何而来),而在那个区域,他们是无法生存的,只有最高科技的造物才能短暂的坚持。随着二维生命科学家研究的深入,他们发现,以往的认识并不总是全对,在死亡边界外的区域,同样材质的东西,面积小的可能出现受到的阻力更大的情况,甚至还有些区域会出现同样材质同样面积的造物受到阻力连续变化的情况,甚至还有更加夸张的,有些造物竟然在死亡区域中一个特殊的类三角形区域凭空消失了。
直观的常识不能解决问题了,经典的理论也失效了,二维生命觉得有一朵阴云掩盖了他们的已知的世界,但是有超级天才的二维生命,得出了一个强大的理论,他拓展了质量的概念,并说质量越大,对二维空间的扭曲就越大,因此就会造成受到的阻力就越大。
时间过去了很久,大多数二维生命都不会为了一顿食物而发愁,有了许多闲暇时间来消磨。有一天,一个二维生命穷极无聊,在他们的论坛上发表了一个帖子:“你们说,阻力是如何产生的呢?”
二维生命们竞相发贴,历数各种最新的物理学理论,最后得出一个结论:“唉,要是能知道,我们就得那啥膨胀奖了。”
至少在相当长的时间里,他们怎么也想不到,奥妙在他们能理解的维度之外。
他们只有一维的感官,在脑中最多能形成二维的物体,因此绝对想象不到,在第三维上受到的力越大,他们在自己的世界受到的阻力就越大,更不用说认识到三维生命所观察到的微观层次的电磁力的作用了。实际上,他们根本不可能有摩擦这个三维生命直观的概念,只觉得有种神秘的力量阻止了他们的移动。
随着文明的进步,他们渐渐从神话中脱离,用一种理性的目光打量世界。起初,他们以为是因为面积,对很多二维生命而言,他们观察到的面积越大的物体,受到的外力就越大,这点上在他们造出一些材质相同,但是面积不同的物件之后受到的感触最深。他们得出了另一个经典的概念:质量。同等材质的物体,面积越大的质量就越大,其惯性也就越大。随着理论的完备,他们以为自己认识了整个世界运行的原理,有个叫艾萨克的二维大科学家,甚至还牛逼轰轰地在书中说:“现在,老子就要阐述世界的真理!”
但是随着他们科技的发达,终于能观察到一些超出他们生存环境之外的世界了。
历史进入了一个关键的时刻,二维生命们欢欣鼓舞,他们终于能进入生命禁区,死亡边界之外观察了。是的,他们进入了一个二维空间中会受到三维压力的区域(当然他们不知道三维空间的存在,也不知道那股力量从何而来),而在那个区域,他们是无法生存的,只有最高科技的造物才能短暂的坚持。随着二维生命科学家研究的深入,他们发现,以往的认识并不总是全对,在死亡边界外的区域,同样材质的东西,面积小的可能出现受到的阻力更大的情况,甚至还有些区域会出现同样材质同样面积的造物受到阻力连续变化的情况,甚至还有更加夸张的,有些造物竟然在死亡区域中一个特殊的类三角形区域凭空消失了。
直观的常识不能解决问题了,经典的理论也失效了,二维生命觉得有一朵阴云掩盖了他们的已知的世界,但是有超级天才的二维生命,得出了一个强大的理论,他拓展了质量的概念,并说质量越大,对二维空间的扭曲就越大,因此就会造成受到的阻力就越大。
时间过去了很久,大多数二维生命都不会为了一顿食物而发愁,有了许多闲暇时间来消磨。有一天,一个二维生命穷极无聊,在他们的论坛上发表了一个帖子:“你们说,阻力是如何产生的呢?”
二维生命们竞相发贴,历数各种最新的物理学理论,最后得出一个结论:“唉,要是能知道,我们就得那啥膨胀奖了。”
至少在相当长的时间里,他们怎么也想不到,奥妙在他们能理解的维度之外。
赵琳,IA, UI, IxD, Ux, UCD
王小喜、摸象人、Stephen Vee 赞同
民科一面又要漏出来了. 看懂了的请大家踊跃点赞. 请不要计较我的理论的对错. 这一问题现在真的没有正确答案. 在我的物理观里最神秘的莫过 光速 (无法超越) 和 引力 (无根无源) . 如果说在我的物理观里 光速 藏着 时空 的奥秘, 那么 引力 就隐着 物质 的本源… 显示全部
民科一面又要漏出来了. 看懂了的请大家踊跃点赞. 请不要计较我的理论的对错. 这一问题现在真的没有正确答案.
在我的物理观里最神秘的莫过 光速 (无法超越) 和 引力 (无根无源) . 如果说在我的物理观里 光速 藏着 时空 的奥秘, 那么 引力 就隐着 物质 的本源.
请想象一下整个时空充满了某种"液体" (介质). 这"液体"的密度是不均匀的. 而 高密度 向 低密度 有力使其趋于均匀. 而 物质 或说 质量 会造成一定范围内的"液体"密度的降低. 迫于均匀力的存在造成了引力. 极大的 质量 使"液体"的密度降为极低或接近真空. 使得空间和时间在这一点被消耗和毁灭. 注意! 这种均匀力是一种趋势. 如果均匀达成. 即 物质 或说 质量 消失, 必转化为能量弥散在"液体"中.
这"液体" (介质) 的不均匀, 所以在其中传播的光可能被弯折. 其中的时间也不均匀. 底密度会造成时间的减慢. 而正是因为 均匀力 只能将 高密度 向 低密度 驱动, 所以时间不可逆, 反引力也无法实现. 当然如果我们可以制造出一个 高密度点 (负质量) 时间逆流啥的都不是事. 话说我们应该已经可以通过能量制造出 低密度点 了吧? 即通过 能量 制造 物质 或说 质量 , 即我们应该已经可以使"液体"变的不均匀一点了吧? 哈哈! 虫子们.... 欢呼吧!
请原谅我便于理解又搞出个"以太". 但这货真的可能存在. 只是不是以物质的形态或能量的形式存在存在. 这个模型也比较容易理解引力波的存在. 虽然实际情况可能复杂到爆.... 但基础在我理解就是这样的.
手机敲字不容易的. 赏个赞或折叠吧!
在我的物理观里最神秘的莫过 光速 (无法超越) 和 引力 (无根无源) . 如果说在我的物理观里 光速 藏着 时空 的奥秘, 那么 引力 就隐着 物质 的本源.
请想象一下整个时空充满了某种"液体" (介质). 这"液体"的密度是不均匀的. 而 高密度 向 低密度 有力使其趋于均匀. 而 物质 或说 质量 会造成一定范围内的"液体"密度的降低. 迫于均匀力的存在造成了引力. 极大的 质量 使"液体"的密度降为极低或接近真空. 使得空间和时间在这一点被消耗和毁灭. 注意! 这种均匀力是一种趋势. 如果均匀达成. 即 物质 或说 质量 消失, 必转化为能量弥散在"液体"中.
这"液体" (介质) 的不均匀, 所以在其中传播的光可能被弯折. 其中的时间也不均匀. 底密度会造成时间的减慢. 而正是因为 均匀力 只能将 高密度 向 低密度 驱动, 所以时间不可逆, 反引力也无法实现. 当然如果我们可以制造出一个 高密度点 (负质量) 时间逆流啥的都不是事. 话说我们应该已经可以通过能量制造出 低密度点 了吧? 即通过 能量 制造 物质 或说 质量 , 即我们应该已经可以使"液体"变的不均匀一点了吧? 哈哈! 虫子们.... 欢呼吧!
请原谅我便于理解又搞出个"以太". 但这货真的可能存在. 只是不是以物质的形态或能量的形式存在存在. 这个模型也比较容易理解引力波的存在. 虽然实际情况可能复杂到爆.... 但基础在我理解就是这样的.
手机敲字不容易的. 赏个赞或折叠吧!
让我来让我来!给你一个简单直观的解释!先忘掉重力。设想一个平滑平滑又很柔软的垫子。然后在垫子上放上一个很重的大球。平滑的垫子因此凹陷下去。此时在垫子的其他地方放上一些若干小球。小球会怎么样呢?你想象一下。在垫子凹陷的作用下,这些没有其他力… 显示全部
让我来让我来!
给你一个简单直观的解释!
先忘掉重力。
设想一个平滑平滑又很柔软的垫子。然后在垫子上放上一个很重的大球。
平滑的垫子因此凹陷下去。此时在垫子的其他地方放上一些若干小球。
小球会怎么样呢?你想象一下。
在垫子凹陷的作用下,这些没有其他力造成初始速度的小球就会向中间那个大球慢慢滚去,速度越来快。如果小球有初速度,就会沿着大球打转
这就是引力…啊不,引力的思想实验。
那么垫子代表什么呢?
空间。当然,真实的空间不止一个平平的垫子那么简单,而是无处不在。
大球扭曲了自己附近的空间,质量小的物体因此会受空间扭曲影响,向大球“靠拢”。
就是我们看到的引力现象。
解释起来要用相对论。但是答主不会。
这些东西都是答主从美国一个科普纪录片里看来的。
上面有答案说,引力的原因到现在也没有找到。
也有答案用一些精彩的公式来说明。
而我愿意分享一个粗浅的答案,来简单解释引力的大致原因。如有质疑,我也做不了专业解释。
当时看到纪录片里的解释,突然扫清疑惑。在此愿和大家分享。
给你一个简单直观的解释!
先忘掉重力。
设想一个平滑平滑又很柔软的垫子。然后在垫子上放上一个很重的大球。
平滑的垫子因此凹陷下去。此时在垫子的其他地方放上一些若干小球。
小球会怎么样呢?你想象一下。
在垫子凹陷的作用下,这些没有其他力造成初始速度的小球就会向中间那个大球慢慢滚去,速度越来快。如果小球有初速度,就会沿着大球打转
这就是引力…啊不,引力的思想实验。
那么垫子代表什么呢?
空间。当然,真实的空间不止一个平平的垫子那么简单,而是无处不在。
大球扭曲了自己附近的空间,质量小的物体因此会受空间扭曲影响,向大球“靠拢”。
就是我们看到的引力现象。
解释起来要用相对论。但是答主不会。
这些东西都是答主从美国一个科普纪录片里看来的。
上面有答案说,引力的原因到现在也没有找到。
也有答案用一些精彩的公式来说明。
而我愿意分享一个粗浅的答案,来简单解释引力的大致原因。如有质疑,我也做不了专业解释。
当时看到纪录片里的解释,突然扫清疑惑。在此愿和大家分享。
物体可以使空间产生一定扭曲,质量越大,扭曲程度越大,就像在柔软的床上的不同地方放两个球,用手按下去其中一个,使床面下凹(相当于空间的扭曲),另一个会怎样?当然是向那个按下去得球滑下去,撞上(相当于互相吸引)。像万有引力定律,问为什么的话…… 显示全部
物体可以使空间产生一定扭曲,质量越大,扭曲程度越大,就像在柔软的床上的不同地方放两个球,用手按下去其中一个,使床面下凹(相当于空间的扭曲),另一个会怎样?当然是向那个按下去得球滑下去,撞上(相当于互相吸引)。像万有引力定律,问为什么的话……如果太抬杠是没法回答的,这就是我们宇宙的一个基本定律了。引力的产生源于时间扩张而形成的、宇宙中的无处不在的“引力势”,而不是物体“产生”了引力。由于任何观察者到宇宙“边缘”的距离(离开宇宙起始时刻的时间长度)都是相等的,时空发展而引起的“引力势”,相对于任何质点也是相等的。故引力势在宇宙中远离星系或高密度物质区域的太空深处处处相等(引力常数)。“引力势”随着时间的进程(或者说是时空的扩张)慢慢增大,它能量来源于时空的膨胀,这才是造成物体具有“引力”现象的根本原因。也是宇宙物质凝聚和质量缓慢增大的原因。”引力势的产生是时空扩张过程所累积起来的能量所引起,这里我举一个不太确切的例子:一个被不断吹涨的气球,它表面(比喻当下时间层面)累积起来的能量,会形成一个指向于处在该表面任意质点的向心力(在相对静止状态是一种势能),这好比就是引力势。要是在气球表面的某一点凝聚了较多的引力势能,例如在该处有一个“疙瘩”,鼓(吹)气的过程中未能使它扩张到应有的范围,我们可以认为该处凝聚了更多的“能量”或者说他与周围环境的能量差增大了,这个“疙瘩”所在区域(由它向周边扩散)的受力状况就会有所改变。看起来就是该点(“疙瘩”)有了引力。当然,这种力绝不是产生于这个“疙瘩”,而是来自鼓(吹)气引起的气球表面累积起来的能量(势能)。现在科学界还有不同解释
【第一种解释】空间 引力扭曲空间,也可以说是膨胀使空间扭曲.牛顿被苹果砸到,换一种说法 牛顿撞到了苹果.用于宇宙在不断膨胀,可是为什么我们没粘在一起呢?空间,空间存在压力使我们不会粘在一起.这就是为什么2个物质靠近,还会产生斥力的原因.
【第二种解释】引力来源于弯曲正是质量造成了空间的弯曲,而运动是沿着弯曲的空间进行的,这使得人们“以为”是在受某种引力支配着.实际上不是引力,而是弯曲的空间.这就是“引力”产生的原理.【第三种解释】爱因斯坦认为万有引力是物质的存在使时空发生弯曲所致.
【第四种解释】虽然外延的引力没有夺得相邻的电子,但是质子的这种引力是实实在在的,是没有边界的.单个原子核的外延引力是微不足道,可万亿亿个原子核的外延引力却是天体运行的纤绳,是重力之母
【第一种解释】空间 引力扭曲空间,也可以说是膨胀使空间扭曲.牛顿被苹果砸到,换一种说法 牛顿撞到了苹果.用于宇宙在不断膨胀,可是为什么我们没粘在一起呢?空间,空间存在压力使我们不会粘在一起.这就是为什么2个物质靠近,还会产生斥力的原因.
【第二种解释】引力来源于弯曲正是质量造成了空间的弯曲,而运动是沿着弯曲的空间进行的,这使得人们“以为”是在受某种引力支配着.实际上不是引力,而是弯曲的空间.这就是“引力”产生的原理.【第三种解释】爱因斯坦认为万有引力是物质的存在使时空发生弯曲所致.
【第四种解释】虽然外延的引力没有夺得相邻的电子,但是质子的这种引力是实实在在的,是没有边界的.单个原子核的外延引力是微不足道,可万亿亿个原子核的外延引力却是天体运行的纤绳,是重力之母
万有引力形成的机理假设存在着一个极低层次的物质粒子弥漫在我们的周围。把这个层次物质粒子称作玄子。无数的玄子向空间各个方位作着无秩序的运动(玄子层次的布朗运动)。把对熵的描述扩大到玄子层次上面来 。我们把玄子运动的无序程度称作玄熵系数。玄熵… 显示全部
万有引力形成的机理
假设存在着一个极低层次的物质粒子弥漫在我们的周围。把这个层次物质粒子称作玄子。无数的玄子向空间各个方位作着无秩序的运动(玄子层次的布朗运动)。把对熵的描述扩大到玄子层次上面来 。我们把玄子运动的无序程度称作玄熵系数。玄熵越大整体无序程度越大。玄熵大小与空间玄子个数、平均单个玄子动量有关。
某些具有吸纳玄子能力的物体就能使玄子作定向于物体的涌流运动。其原因可以看作是物体内部玄熵小于外界玄熵。这样的物体称作力源。力源形成的力场的大小与力源吸纳玄子能力和空间玄熵大小有关。
物体、玄子的存在是根,玄子的被吸纳(放射)是‘因’,其‘果’:造就玄子涌流的形成,即玄子力场的形成。我们可以把这个形式类比真空装置注灌空气或水时的模型。
把处于力场中的物体看作是由一端到另一端一个层面一个层面的存在。物体面向力源的最内层面外围的玄子涌向力源,涌流产生的玄子空缺使最内层与次内层之间的原来无秩序运动的玄子产生对最内层的碰撞,碰撞产生的动量转移迫使物体面向力源最内层产生趋向于力源运动趋势,即产生指向力源的力。由于物质层间空隙的存在,玄子空缺的产生,使每个层都存在来自其与相对外层之间的玄子的撞击,使每个相对内层都能产生趋向力源运动的趋势。各层受到的来自次内层外围玄子的撞击力既是使物体产生加速度的力,又是能使物体形变(面向力源隆起)的力。各层受力相加就是物体受力源的力了。
在物体较小时就可以简便的把物体看作只有一层来研究受力,其大小就是物体面向力源的那一层面产生了的定向于力源涌流的玄子造成的玄子空缺力,即造成背向力源一面玄子撞击力。
由于物体包含的质粒间有空隙的存在。我们可以进行如下的推出:力场中均匀、厚度相同物体,受力大小与密度有关。密度小于一个值K时,玄子撞击可以作用到每一个质点,故这些物体具有相同加速度。密度大于这个值K时,随密度增大玄子加在物体上的撞击百分比B值(撞击质粒与总质粒之比)减小,加速度随之逐渐减小;物体密度一定时,其厚度存在一个值H,小于H时,玄子撞击可以作用到每一个质点,加速度不变。大于H时,随H的增大玄子加在物体上的撞击百分比减小,加速度逐渐减小。我们在地表认知的物体不论大小、轻重,似乎有着一个相同的向心加速度,就是与所观察物体的密度小于K、厚度小于H有关。
力源的吸纳玄子造就空间各方位玄子涌流向力源。是一个涌流球模式。球表面积是与球半径的平方成反比的。单位面积各指向力源涌流的玄子个数大体是与涌流球半径成反比。这就是我们认知的地球上物体向心加速度大小大体与物体上距地心距离的平方成反比的原因。
★玄子的存在是定义在密度极大、体积极小。现在普遍认为的原子半径的数量级为10^-10米,几乎集中全部质量的原子核半径的数量级为10^-15米。做个计算:密度均匀物质在一个平面要有多高的尺寸(L)才能使物质可以为原子核极限平铺状态,即再高时有原子核上下重叠了。L=S(原子)*R(原子)/ S(原子核)。而原子核相对玄子来说可能还存在空隙。
★传说1590年,伽利略在比萨斜塔上做了两个大小不同铁球同时落地的试验,只是因为两铁球大小差别还不够大,差别足够大时小球先落地。其实1922年,厄阜等人就进行了细致的实验,找出了不同物体、不同化学结构的物体具有不同的向心力加速度。其中的原因是物体非均匀物体,存在质粒重叠。在真空环境下小鸡毛重力加速度是有可能大于大铁球的。阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特1971年8月2日在无空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛做了下落试验,让地球上的电视观众亲眼看到了这两个物体同时掉落在月球表面上,但当锤子再大些时我们看到的就是羽毛先落地了。
这也让我们知道质量的精确测定靠天平、弹簧秤、杆秤这些工具是不行的。要应用向神十太空授课中的装置:给一个恒定的力再用高科技的光栅测加速,利用牛顿第二定律F=am求取。
★按照原有理论,分析月球引起的潮汐作用是:地球上面向月球一面的海水受到月球引力,海水还受到由于地球自传产生的惯性里(离心力),两力的合力使得海水隆起,出现涨潮。在背向于月球一面,地球自转产生的惯性力(离心力)大于月球引力,此时两力的合力亦可使得海水隆起,出现涨潮现象。可是再研究地表距离月球最远和最近点中间的点海水,其受力是月球引力的指向地心的分力与其惯性力的合力,其值小于距离月球最远点时的力。因为这点上月球引力的指向地心的分力小于月球对最远点海水的引力。潮高应该大于远月点,小于近月点。地球潮汐应该是一个不倒翁形,可实际上是纺锤体形。
用现在的观点,月球厚度大于H值。地球上的远月球点海水受月球引起的空缺力很小了。地球自转引起的惯性力可以看作就是引起重力减小的力,出现涨潮现象。而在中间点海水由于有一个月球空缺力指向地心的分力的存在,隆起的高度小于远月点。这就是纺锤体行出现的原因了。
★月球在其位置上时由于厚度大于H的原因,如果放置一个小于H的卫星,在月球轨道上绕地球运转,其惯性加速度要大于月球。我们现在利用激光技术已经可以精确测得月地之间的距离,可是与利用牛顿万有引力定律计算出的值,两者之间有误差。厚度小于H的物体其运行规律r^3/t^2=定值。在厚度大于H时的物体是不遵循这个规律的.太阳系中由于各行星厚度是大于H的,故他们的运行规律不是遵循这个规律的。
★牛顿引力理论有能计算质量的本领。计算出的地球质量为月球的80多倍。地球的体积是月球的48.4倍。得出二者的密度相差很大,这与月球来源的‘分裂说’、‘同源说’等都不允许这么大差值的存在。
依靠牛顿万有引力理论求出的各大行星的密度相差很大,这与星系各种起源说不符。
★开普勒第三定律r^3/t^2=k,没有可靠的文献记录记载开普勒是怎样对这个定律推导给出的。依本文的思想观点:1行星的运动是划出了一个鸡蛋圆(或不倒翁圆)。太阳的位置稍靠于尖端。太阳到行星的矢径在相等时间在尖端区域划出的面积比在宽端区域的要大。
依据开普勒第三定律得知任何向两行星间的距离到太阳距离(周期t是知的),便能算出所有行星到太阳距离。K、H的存在,本书中理沦做不到。
1:力场中的玄子涌流变大,力场中绕力源运动的物体作‘旋进运动’,r变小v变大T变小。
2:力场中的玄子涌流变小,力场中绕力源运动的物体作‘旋离运动’,r变大v变小T变大。
3:物体的速度v以垂直于力源的加速度a逐渐变大时,作旋离运动其距离力源距离变为l,用时为t,r变大、T变大。受到迫使v减小的力。
4:物体的速度v以垂直于力源的加速度a逐渐减小时,作旋离运动其距离力源距离变为l,用时为t,r变小、T变小。受到迫使v增大的力。
5:保持住物体的V不变,物体受到的玄子涌流越大,物体距力源距离r越小、T越小。
6:保持住物体的V不变,物体受到的玄子涌流越小,物体距力源距离r越大、T越大。
7: 物体远离力源距离l,v变小、T变大。
8:物体向力源靠近l,v变大、T变小。
★英国《自然杂志于1978年10月报道:美国人卡姆和谱姆庇对数千只鹦鹉螺解剖后发现其是一种奇妙的“时钟”,其外壁上的生长纹默默地记载着月球的地质年代中的变化历程。通过观察各时代鹦鹉螺化石的生长纹论断出4亿多年前月球绕地球公转的周期为9天,随着年代的变迁逐渐为15天,18天,22天,26天,直到今天的27.3天。(暂不考虑各时期一天的时长)
T在变大得:R在变大。通过三千年来对月食的纪录来看,T在变大。通过利用现代高新手段如激光测距发现R在变大。
(说明:在时代的变迁中,地球吸纳玄子导致其产生的向心加速度其质量、自转公转周期都在变化。太阳月球亦是如此。这个复杂的变化系统促就月球、地球、太阳的存在状态)。
★1910年魏格纳提出大陆漂移说,认为很久以前大陆合而为一为超大陆。更久远的大陆应该是合而为一为地表,在增变过程中地球质量增大、体积增大,地球龟裂成几个大陆。
★各行星相对于太阳也都存在着不倒翁形态。像地球:南半球扁平状、南极向内凹,北极向外凸,且北半球一月离太阳最近,而七月最远。说明太阳力场中太阳造就的单位面积涌流力在逐渐减小。
★行星的绕日运动是一个近似椭圆形轨道。太阳位于其中的一个焦点上。水星绕日运动每次离焦点最近时总有一点偏差,差值为一百年向前移动(进动)5601〞。根据牛顿引力理计算勒威耶算出还要多出38〞,纽康算出是43〞。
原因:力场中的单位面积涌流力变小,水星作旋离运动,太阳水星之间的距离在变大,水星公转速度在变小,每次到达近日点的时间间隔在变大,即晚点到达牛顿理论预期的时间点。每每彗星的姗姗来迟也是同样的道理。
★美国人威尔斯通过分析珊瑚虫化石,从其上面的年轮和生长线推算出:6亿年前,一年不少于425天,一天为20个小时;4亿年前,一年405天,每天21.5小时;3.7亿年前,一年395天;2亿年前,一年385天,每天23小时。引起这种变化的主要原因:1太阳产生的单位面积涌流力在变小,地球作旋离运动,太阳和地球之间的距离在变大、地球的公转速度在变小、公转周期在变大。2地球的质量在变大,能量守恒求知得:自转速度、公转速度在变小,自转周期、公转周期在变大;3另一方面也要考虑在内:地球的质量在变大,地球能受到涌流撞击的面积在变大,受到的太阳造就的涌流力在变大,中和12的影响,减缓时长的变化。
★较古老的年代地表单位面积向心涌流力力较大,爬行动物的昌盛时期形成原因:爬行动物重心较低,稳定性强,克服自身具有的向心加速度带来的弊端。恐龙王朝到来时动物的存在只有肌肉只有发达身体强壮才能摆脱向心力的束缚,运动自如,得以生存。
★马提尼岛上有能使动、植物生长超大的能力。最有可能的原因:岛上单位面积涌流力大。
★高纬度的人、树木普遍较低纬度大。高纬度生物受到的单位面积涌流力大。
★研究被硅质化的古生物化石,生物在它们所处的地质年代都有适应相应年代超大单位面积涌流力的本领。生物的进化,单位面积涌流力对其有特定的影响。
★卡西米尔效应产生的原因应该是金属板内外压力差所致:当两板平方且相距较近时,在在两板相夹的空间里的玄子受到的外面粒子作用在平行方面的是大于垂直于板方面的,因为有板的阻挡。这类似于在空气中两光滑玻璃板平行靠近时吸引力大增。就像两张平行靠近的纸片,在两纸片相夹的空间越吹气,两纸片越靠近。因为纸片之间空气粒子运动着的方向都趋向于外部气流的方向,外部垂直于纸片的粒子的运动强度大于纸片之间的了。
★由地球向外发射的电磁波缘何频率变低了——被迎头而来得玄子阻击。
★途经太阳附近的光线为什么偏折了——被飞向太阳的玄子推引。
★物体含物质的量少了,外界能量增多(核能的产生)——像密封着大量‘热’(运动着)‘气体’(玄子)的瓶子(物体) 开了口(引爆核反应)当然要溢出(玄子涌流)。
★前面也提到地球上也存在着向心力异常大的区域,还有同在地表区域不同而向心力相差较大,像印度洋海面的向心力就异常大,同样的一块黄金在那里用弹簧称称量卖会多卖好多钱。赤道与两极相差较大,依原来的理论计算是不允许差别这么大的。
★还有同一地区在不同时刻的向心力有很大的变化…这些用以前的理论解释起来很麻烦,且抓不住要点。现在的理论解释这些有很大的灵活性。例如:巴巴多斯一地区不同棺材移动异常,质量大的移动、质量小的未变动;平放的、质量大的移动,质量小的、竖起的未变动,这些都是向心力异常时面积S差异较大能造成的。
★还有在宇宙扩张、超光速粒子的发现,电磁旋,一些物质的放射性,岁差的形成,迈克尔逊-莫雷实验结果等方面都可进行干涉性的解释。
张华平_新浪博客
假设存在着一个极低层次的物质粒子弥漫在我们的周围。把这个层次物质粒子称作玄子。无数的玄子向空间各个方位作着无秩序的运动(玄子层次的布朗运动)。把对熵的描述扩大到玄子层次上面来 。我们把玄子运动的无序程度称作玄熵系数。玄熵越大整体无序程度越大。玄熵大小与空间玄子个数、平均单个玄子动量有关。
某些具有吸纳玄子能力的物体就能使玄子作定向于物体的涌流运动。其原因可以看作是物体内部玄熵小于外界玄熵。这样的物体称作力源。力源形成的力场的大小与力源吸纳玄子能力和空间玄熵大小有关。
物体、玄子的存在是根,玄子的被吸纳(放射)是‘因’,其‘果’:造就玄子涌流的形成,即玄子力场的形成。我们可以把这个形式类比真空装置注灌空气或水时的模型。
把处于力场中的物体看作是由一端到另一端一个层面一个层面的存在。物体面向力源的最内层面外围的玄子涌向力源,涌流产生的玄子空缺使最内层与次内层之间的原来无秩序运动的玄子产生对最内层的碰撞,碰撞产生的动量转移迫使物体面向力源最内层产生趋向于力源运动趋势,即产生指向力源的力。由于物质层间空隙的存在,玄子空缺的产生,使每个层都存在来自其与相对外层之间的玄子的撞击,使每个相对内层都能产生趋向力源运动的趋势。各层受到的来自次内层外围玄子的撞击力既是使物体产生加速度的力,又是能使物体形变(面向力源隆起)的力。各层受力相加就是物体受力源的力了。
在物体较小时就可以简便的把物体看作只有一层来研究受力,其大小就是物体面向力源的那一层面产生了的定向于力源涌流的玄子造成的玄子空缺力,即造成背向力源一面玄子撞击力。
由于物体包含的质粒间有空隙的存在。我们可以进行如下的推出:力场中均匀、厚度相同物体,受力大小与密度有关。密度小于一个值K时,玄子撞击可以作用到每一个质点,故这些物体具有相同加速度。密度大于这个值K时,随密度增大玄子加在物体上的撞击百分比B值(撞击质粒与总质粒之比)减小,加速度随之逐渐减小;物体密度一定时,其厚度存在一个值H,小于H时,玄子撞击可以作用到每一个质点,加速度不变。大于H时,随H的增大玄子加在物体上的撞击百分比减小,加速度逐渐减小。我们在地表认知的物体不论大小、轻重,似乎有着一个相同的向心加速度,就是与所观察物体的密度小于K、厚度小于H有关。
力源的吸纳玄子造就空间各方位玄子涌流向力源。是一个涌流球模式。球表面积是与球半径的平方成反比的。单位面积各指向力源涌流的玄子个数大体是与涌流球半径成反比。这就是我们认知的地球上物体向心加速度大小大体与物体上距地心距离的平方成反比的原因。
★玄子的存在是定义在密度极大、体积极小。现在普遍认为的原子半径的数量级为10^-10米,几乎集中全部质量的原子核半径的数量级为10^-15米。做个计算:密度均匀物质在一个平面要有多高的尺寸(L)才能使物质可以为原子核极限平铺状态,即再高时有原子核上下重叠了。L=S(原子)*R(原子)/ S(原子核)。而原子核相对玄子来说可能还存在空隙。
★传说1590年,伽利略在比萨斜塔上做了两个大小不同铁球同时落地的试验,只是因为两铁球大小差别还不够大,差别足够大时小球先落地。其实1922年,厄阜等人就进行了细致的实验,找出了不同物体、不同化学结构的物体具有不同的向心力加速度。其中的原因是物体非均匀物体,存在质粒重叠。在真空环境下小鸡毛重力加速度是有可能大于大铁球的。阿波罗15号的宇航员大卫·斯科特1971年8月2日在无空气月球表面上使用一把锤子和一根羽毛做了下落试验,让地球上的电视观众亲眼看到了这两个物体同时掉落在月球表面上,但当锤子再大些时我们看到的就是羽毛先落地了。
这也让我们知道质量的精确测定靠天平、弹簧秤、杆秤这些工具是不行的。要应用向神十太空授课中的装置:给一个恒定的力再用高科技的光栅测加速,利用牛顿第二定律F=am求取。
★按照原有理论,分析月球引起的潮汐作用是:地球上面向月球一面的海水受到月球引力,海水还受到由于地球自传产生的惯性里(离心力),两力的合力使得海水隆起,出现涨潮。在背向于月球一面,地球自转产生的惯性力(离心力)大于月球引力,此时两力的合力亦可使得海水隆起,出现涨潮现象。可是再研究地表距离月球最远和最近点中间的点海水,其受力是月球引力的指向地心的分力与其惯性力的合力,其值小于距离月球最远点时的力。因为这点上月球引力的指向地心的分力小于月球对最远点海水的引力。潮高应该大于远月点,小于近月点。地球潮汐应该是一个不倒翁形,可实际上是纺锤体形。
用现在的观点,月球厚度大于H值。地球上的远月球点海水受月球引起的空缺力很小了。地球自转引起的惯性力可以看作就是引起重力减小的力,出现涨潮现象。而在中间点海水由于有一个月球空缺力指向地心的分力的存在,隆起的高度小于远月点。这就是纺锤体行出现的原因了。
★月球在其位置上时由于厚度大于H的原因,如果放置一个小于H的卫星,在月球轨道上绕地球运转,其惯性加速度要大于月球。我们现在利用激光技术已经可以精确测得月地之间的距离,可是与利用牛顿万有引力定律计算出的值,两者之间有误差。厚度小于H的物体其运行规律r^3/t^2=定值。在厚度大于H时的物体是不遵循这个规律的.太阳系中由于各行星厚度是大于H的,故他们的运行规律不是遵循这个规律的。
★牛顿引力理论有能计算质量的本领。计算出的地球质量为月球的80多倍。地球的体积是月球的48.4倍。得出二者的密度相差很大,这与月球来源的‘分裂说’、‘同源说’等都不允许这么大差值的存在。
依靠牛顿万有引力理论求出的各大行星的密度相差很大,这与星系各种起源说不符。
★开普勒第三定律r^3/t^2=k,没有可靠的文献记录记载开普勒是怎样对这个定律推导给出的。依本文的思想观点:1行星的运动是划出了一个鸡蛋圆(或不倒翁圆)。太阳的位置稍靠于尖端。太阳到行星的矢径在相等时间在尖端区域划出的面积比在宽端区域的要大。
依据开普勒第三定律得知任何向两行星间的距离到太阳距离(周期t是知的),便能算出所有行星到太阳距离。K、H的存在,本书中理沦做不到。
1:力场中的玄子涌流变大,力场中绕力源运动的物体作‘旋进运动’,r变小v变大T变小。
2:力场中的玄子涌流变小,力场中绕力源运动的物体作‘旋离运动’,r变大v变小T变大。
3:物体的速度v以垂直于力源的加速度a逐渐变大时,作旋离运动其距离力源距离变为l,用时为t,r变大、T变大。受到迫使v减小的力。
4:物体的速度v以垂直于力源的加速度a逐渐减小时,作旋离运动其距离力源距离变为l,用时为t,r变小、T变小。受到迫使v增大的力。
5:保持住物体的V不变,物体受到的玄子涌流越大,物体距力源距离r越小、T越小。
6:保持住物体的V不变,物体受到的玄子涌流越小,物体距力源距离r越大、T越大。
7: 物体远离力源距离l,v变小、T变大。
8:物体向力源靠近l,v变大、T变小。
★英国《自然杂志于1978年10月报道:美国人卡姆和谱姆庇对数千只鹦鹉螺解剖后发现其是一种奇妙的“时钟”,其外壁上的生长纹默默地记载着月球的地质年代中的变化历程。通过观察各时代鹦鹉螺化石的生长纹论断出4亿多年前月球绕地球公转的周期为9天,随着年代的变迁逐渐为15天,18天,22天,26天,直到今天的27.3天。(暂不考虑各时期一天的时长)
T在变大得:R在变大。通过三千年来对月食的纪录来看,T在变大。通过利用现代高新手段如激光测距发现R在变大。
(说明:在时代的变迁中,地球吸纳玄子导致其产生的向心加速度其质量、自转公转周期都在变化。太阳月球亦是如此。这个复杂的变化系统促就月球、地球、太阳的存在状态)。
★1910年魏格纳提出大陆漂移说,认为很久以前大陆合而为一为超大陆。更久远的大陆应该是合而为一为地表,在增变过程中地球质量增大、体积增大,地球龟裂成几个大陆。
★各行星相对于太阳也都存在着不倒翁形态。像地球:南半球扁平状、南极向内凹,北极向外凸,且北半球一月离太阳最近,而七月最远。说明太阳力场中太阳造就的单位面积涌流力在逐渐减小。
★行星的绕日运动是一个近似椭圆形轨道。太阳位于其中的一个焦点上。水星绕日运动每次离焦点最近时总有一点偏差,差值为一百年向前移动(进动)5601〞。根据牛顿引力理计算勒威耶算出还要多出38〞,纽康算出是43〞。
原因:力场中的单位面积涌流力变小,水星作旋离运动,太阳水星之间的距离在变大,水星公转速度在变小,每次到达近日点的时间间隔在变大,即晚点到达牛顿理论预期的时间点。每每彗星的姗姗来迟也是同样的道理。
★美国人威尔斯通过分析珊瑚虫化石,从其上面的年轮和生长线推算出:6亿年前,一年不少于425天,一天为20个小时;4亿年前,一年405天,每天21.5小时;3.7亿年前,一年395天;2亿年前,一年385天,每天23小时。引起这种变化的主要原因:1太阳产生的单位面积涌流力在变小,地球作旋离运动,太阳和地球之间的距离在变大、地球的公转速度在变小、公转周期在变大。2地球的质量在变大,能量守恒求知得:自转速度、公转速度在变小,自转周期、公转周期在变大;3另一方面也要考虑在内:地球的质量在变大,地球能受到涌流撞击的面积在变大,受到的太阳造就的涌流力在变大,中和12的影响,减缓时长的变化。
★较古老的年代地表单位面积向心涌流力力较大,爬行动物的昌盛时期形成原因:爬行动物重心较低,稳定性强,克服自身具有的向心加速度带来的弊端。恐龙王朝到来时动物的存在只有肌肉只有发达身体强壮才能摆脱向心力的束缚,运动自如,得以生存。
★马提尼岛上有能使动、植物生长超大的能力。最有可能的原因:岛上单位面积涌流力大。
★高纬度的人、树木普遍较低纬度大。高纬度生物受到的单位面积涌流力大。
★研究被硅质化的古生物化石,生物在它们所处的地质年代都有适应相应年代超大单位面积涌流力的本领。生物的进化,单位面积涌流力对其有特定的影响。
★卡西米尔效应产生的原因应该是金属板内外压力差所致:当两板平方且相距较近时,在在两板相夹的空间里的玄子受到的外面粒子作用在平行方面的是大于垂直于板方面的,因为有板的阻挡。这类似于在空气中两光滑玻璃板平行靠近时吸引力大增。就像两张平行靠近的纸片,在两纸片相夹的空间越吹气,两纸片越靠近。因为纸片之间空气粒子运动着的方向都趋向于外部气流的方向,外部垂直于纸片的粒子的运动强度大于纸片之间的了。
★由地球向外发射的电磁波缘何频率变低了——被迎头而来得玄子阻击。
★途经太阳附近的光线为什么偏折了——被飞向太阳的玄子推引。
★物体含物质的量少了,外界能量增多(核能的产生)——像密封着大量‘热’(运动着)‘气体’(玄子)的瓶子(物体) 开了口(引爆核反应)当然要溢出(玄子涌流)。
★前面也提到地球上也存在着向心力异常大的区域,还有同在地表区域不同而向心力相差较大,像印度洋海面的向心力就异常大,同样的一块黄金在那里用弹簧称称量卖会多卖好多钱。赤道与两极相差较大,依原来的理论计算是不允许差别这么大的。
★还有同一地区在不同时刻的向心力有很大的变化…这些用以前的理论解释起来很麻烦,且抓不住要点。现在的理论解释这些有很大的灵活性。例如:巴巴多斯一地区不同棺材移动异常,质量大的移动、质量小的未变动;平放的、质量大的移动,质量小的、竖起的未变动,这些都是向心力异常时面积S差异较大能造成的。
★还有在宇宙扩张、超光速粒子的发现,电磁旋,一些物质的放射性,岁差的形成,迈克尔逊-莫雷实验结果等方面都可进行干涉性的解释。
张华平_新浪博客
不才,我知道的物理学界对于引力产生还没有一个很准确的描述,就是只能解释这个现象,但是引力的形成的微观原因还不清楚
不才,我知道的物理学界对于引力产生还没有一个很准确的描述,就是只能解释这个现象,但是引力的形成的微观原因还不清楚
felixgrey 赞同
因为物质质量引起的空间塌缩,
因为物质质量引起的空间塌缩,
负比热出现的原因在于体系的能量将不再是一个广延量
负比热出现的原因在于体系的能
量将不再是一个广延量,子系统之间的相互
作用必须予以考虑,这是天体、原子核以及
纳米团簇等负比热体系的共同特点
Negative specific heat, phase transition and particles spilling from a potential well
Negative specific heat, phase transition and particles spilling
from a potential well
J.Rao, Q.H.Liu and T.G.Liu
通常认为,负比热出现的原因在于体系的能
量将不再是一个广延量,子系统之间的相互
作用必须予以考虑,这是天体、原子核以及
纳米团簇等负比热体系的共同特点。
态历经成分却可能出现负比热。该文中W.Thirring专
门提出了一个简单的模型,本文称为“noninteracting-
particle-in-the-well”模型。这种模型中, 个粒子被限
制在一个大盒子里,盒子中央有一个势阱。体系能量
升高时,粒子有可能从阱内溢出,使得动能降低,实
现负比热。 W.Thirring的模型为实现负比热指出了一
条新的途径。
MODEL AND ITS MICROCANONICAL ENSEMBLE TREATMENT
其中: , 为第 个粒子的能量。
系统的微正则平均动能:
体系的平均能量:
曲线即为体系的caloric曲线,而比热
则可作如下定义:
微正则分布给出动量空间中的热力学状态数正比于:
因此,对于该位形相空间中代表点数目正比于:
SINGLE PARTICLE NSH
只有一个粒子时,其能量达到势阱高度即可从阱内溢出;而当粒子数很多时,由于能均分的作用,粒子平均能量达到势阱高度时,并不能使全部粒子从阱内溢出。势阱的体积比越小和(或)粒子数越多,离子越容易从阱内溢出。
当体积比 时,仅有与 成正比的项对(6)式和(7)式有贡献。这时我们得到规则锯齿形结构的caloric曲线以及呈梯状变化的平均粒子数(阱内)曲线。具体表达如下:
Dense/Dilute Particle state
and Phase Transition
看作是一种气相,而阱内粒子则可看成是一种
凝聚相。因此,当粒子数有限时,两相共存意
味着负比热的一种相变解释。
学极限情况下,仅仅在体积比取无穷小
量时,这种相变才可能重现为通常的一
级相变。由Fig.3可以看出,这时,相变
潜热对应着caloric曲线中的平坦部分,
粒子数 ,体积比 。
讨论:
结构;ⅱ)对给定的粒子数和体积比,凝聚相仅仅在
密度方面不同;
(2)由于粒子间不存在相互作用,这种有限体系和
其他有限体系相比在相变方面有重大不同。包括ⅰ)
体系的负比热完全来自单粒子效应,ⅱ)负比热并
不是发生相变的必要条件。
(3)我们试图通过多种定义来概括相变,发现上述
定义是自洽且物理上合理的。
互作用,体系必然为气相。密度和气相不同的
另一相位于阱内。相变因此可以定义为高密度
态和气态两相共存。尽管粒子的溢出通常伴随
着负比热,但负比热并不是相变的一个先决条
件。
Conclusion
参考文献:
量将不再是一个广延量,子系统之间的相互
作用必须予以考虑,这是天体、原子核以及
纳米团簇等负比热体系的共同特点
這是 http://www.ccast.ac.cn/workshop/cond-2007/wenzhang/raoj.ppt 的 HTML 檔。
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Negative specific heat, phase transition and particles spilling
from a potential well
J.Rao, Q.H.Liu and T.G.Liu
引 言
- 纳米团簇中负比热的成功观测[1]使得有
通常认为,负比热出现的原因在于体系的能
量将不再是一个广延量,子系统之间的相互
作用必须予以考虑,这是天体、原子核以及
纳米团簇等负比热体系的共同特点。
- W.Thirring在一篇论文[2]中指出在某些体系中尽管
态历经成分却可能出现负比热。该文中W.Thirring专
门提出了一个简单的模型,本文称为“noninteracting-
particle-in-the-well”模型。这种模型中, 个粒子被限
制在一个大盒子里,盒子中央有一个势阱。体系能量
升高时,粒子有可能从阱内溢出,使得动能降低,实
现负比热。 W.Thirring的模型为实现负比热指出了一
条新的途径。
- Thirring在其论文里假定,体系中每一个粒子的能量分别守恒,粒子间不交换能量,因此是一个非各态历经的体系。本文在Thirring工作的基础上更进一步,考虑一个各态历经的体系,也就是仅系统的总能量守恒,但粒子间可以交换能量。通过 计算,我们发现该体系严格可解,在有限粒子的情况下该模型有可能出现微正则的负比热。最后,我们进一步讨论了这种负比热与一级相变的联系。
MODEL AND ITS MICROCANONICAL ENSEMBLE TREATMENT
- 在“noninteracting-particle-in-the-well”模型中,我
(1)
其中: (2)- 给定总能量 ,可求得微正则条件下相空间的
其中: , 为第 个粒子的能量。
系统的微正则平均动能:
(4)
阱内粒子数的平均值为:
(5)
以 为能量单位,每个粒子的平均动能为:体系的平均能量:
曲线即为体系的caloric曲线,而比热
则可作如下定义:
- 通过直接计算可求得平均动能的表达式:
(6)
- 代表势阱体积占总体积的比例,函数
- 势阱内的平均粒子数为:
- (7)
- 平均动能的表达式,(6)可作如下理解:
- 对某一特定的位形,比如 个粒子位于阱内,那
微正则分布给出动量空间中的热力学状态数正比于:
因此,对于该位形相空间中代表点数目正比于:
SINGLE PARTICLE NSH
只有一个粒子时,其能量达到势阱高度即可从阱内溢出;而当粒子数很多时,由于能均分的作用,粒子平均能量达到势阱高度时,并不能使全部粒子从阱内溢出。势阱的体积比越小和(或)粒子数越多,离子越容易从阱内溢出。
- 当体积比 时,(6)式和(7)式将只剩下 一项,因此:
- 这正是理想气体的情形。
当体积比 时,仅有与 成正比的项对(6)式和(7)式有贡献。这时我们得到规则锯齿形结构的caloric曲线以及呈梯状变化的平均粒子数(阱内)曲线。具体表达如下:
(8)
- Fig.1中最下端的锯齿形曲线为 时的caloric曲线,当 时为一个周期函数,其周期为 。
- 从图上我们可以看出,每一个粒子精确的吸收能量 ,一个接一个地溢出势阱,当粒子全部溢出时,体系释放出全部动能且处于能量 的状态。动能下降同时总能量上升意味着单粒子的负比热。
- 在热力学极限 ,caloric曲线得变化周期趋于零, 。(8)式化为:
- 当 时,(6)式和(7)式不能进一步解析地简化。Fig.1-Fig.3显示了数值计算结果。Fig.1显示了粒子数 时,不同体积比
- 下的caloric曲线, Fig.2和Fig.3则显示了相同体积比下体系粒子数不同时的caloric曲线。
- 由图中的caloric曲线可以看出,粒子数越大,锯齿波的振幅越小。因此,对一定的体积比,大粒子数体系的caloric曲线将呈平滑趋势。
- Fig.1中的六条曲线显示了该模型中caloric曲线在各种条件下的基本特征,容易看出这些曲线限制在 和 两个极端之间。随着体积比的增大,总能量越来越趋向于在每一个粒子间均分,而且在 附近,caloric曲线通常有一个锯齿形结构。
- 能量均分在阱内和阱外粒子之间同时发生。一方面尽管阱内粒子受到扰动,但仍然是一个个(而不是一群群)溢出阱外;另一方面,阱外粒子一旦获得了足够的能量,粒子从阱内溢出后,体系并不出现负比热现象。
- 显然,粒子从阱内的溢出可以分为三种类型:ⅰ体积比很大且趋于1,这时没有负比热发生,caloric曲线呈单调增长;ⅱ体积比很小且趋于0,这时,整个能量增长的过程都伴随着负比热;ⅲ 给定粒子数 ,存在某个体积比 值的区间,在低能区域体系存在负比热现象,随着能量的升高负比热现象趋于消失。
Dense/Dilute Particle state
and Phase Transition
- 当平均能量 为正数且足够大时所有粒子可
- 当平均能量取一个中间值时,阱内外两种不
看作是一种气相,而阱内粒子则可看成是一种
凝聚相。因此,当粒子数有限时,两相共存意
味着负比热的一种相变解释。
- 定义两个密度
- 阱内粒子数密度:
- 阱外粒子数密度:
- 一级相变可以重新定义为两相密度差:
- 在相变过程中,两相可以共存。
- 在这样一种定义下,发生相变的过程
学极限情况下,仅仅在体积比取无穷小
量时,这种相变才可能重现为通常的一
级相变。由Fig.3可以看出,这时,相变
潜热对应着caloric曲线中的平坦部分,
粒子数 ,体积比 。
讨论:
- (1)凝聚相不能进一步区分成固相和液相,这是因
结构;ⅱ)对给定的粒子数和体积比,凝聚相仅仅在
密度方面不同;
(2)由于粒子间不存在相互作用,这种有限体系和
其他有限体系相比在相变方面有重大不同。包括ⅰ)
体系的负比热完全来自单粒子效应,ⅱ)负比热并
不是发生相变的必要条件。
(3)我们试图通过多种定义来概括相变,发现上述
定义是自洽且物理上合理的。
- “noninteracting-particle-in-the-well”模型的
互作用,体系必然为气相。密度和气相不同的
另一相位于阱内。相变因此可以定义为高密度
态和气态两相共存。尽管粒子的溢出通常伴随
着负比热,但负比热并不是相变的一个先决条
件。
Conclusion
参考文献:
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- 2 W. Thirring, H. Narnhofer and H. A. Posch, Phys. Rev. Lett. 91(2003)130601. This Letter examines a fundamental issue whether "the microcanonical specific heat is positive, if the system is ergodic. However if the system is not ergodic, the energy shell in the phase space has some ergodic components with a negative specific heat." So, only the non-ergodic components in the phase space
- as are considered. In this paper, we consider the contributions from the whole phase space, as given by Eq. (3).
- 3 D. H. E. Gross. Microcanonical thermodynamics: Phase transitions in. “Small” systems. Series: Lecture Notes in Physics, Vol. 66. World Scientific Singapore, 2001;
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