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我们每时每刻都能感受到地球的引力 , 虽然我们不以为然 , 早就习以为常了 。 但不可否认的是 , 引力是我们能站在地面上的原因 , 如果没有引力 , 我们根本就不可能安稳地站在地球上 。
但你没有想过 , 引力到底是什么?它是如何产生的?
一切还需要从让无数科学家着迷的东西说起:光!
毫不夸张地说 , 人类科学发展史就是对光本质的探索史 , 科学家对光本质的研究几乎贯穿了整个人类科学史 。
说到对光的痴迷 , 就不得不提到一个人 , 他就是大名鼎鼎的爱因斯坦 , 正是对光的好奇 , 才让爱因斯坦提出了伟大的相对论 。
那么 , 光到底有什么神奇之处呢?
先来做个思想实验 。 你驾驶一辆车 , 以100公里的时速行驶 , 想要车速更快 , 只需要踩油门就可以了 , 仪表盘上会清晰显示出汽车的速度 。
打开车灯 , 车灯发出的光的速度是多少呢?
每秒30万公里 。 但是当你踩油门让汽车加速到时速120公里 , 车灯发出的光的速度还是30万公里每秒吗?
你或许会以为随着汽车速度的增加 , 车灯发出的光的速度也会随之增加 , 毕竟车灯是随着汽车一切加速的 , 你会认为加速的汽车会给光线额外的推动力 。
但事实上并非如此 , 无论你如何加速或者减速 , 车灯发出的光的速度始终保持光速不变 。 而且无论你在什么地方测量 , 什么运动状态下测量 , 都是如此 。
即便汽车的速度达到99%光速 , 在地面上静止不动的我看来 , 车灯发出的光的速度仍旧是光速 , 而不是199%光速 , 也就是光速加上汽车的速度 。
这就是光速不变原理 , 光速是绝对的 , 它不需要参照系 , 与任何速度叠加之后仍旧是光速 。
由于速度等于距离(空间)处于时间 , 如果想要光速保持绝对不变 , 意味着时间和空间必须改变 , 这样才能迎合光速的绝对性!
也就是说 , 时间和空间并不是绝对的 , 而是相对的 , 具有弹性的 。 随着速度的改变 , 时间和空间也会跟着发生改变 。
这种颠覆性的思维方式让爱因斯坦敲开了通向相对论的大门 。
具有弹性的时空结构就像弹性布料那样可以弯曲 , 折叠 , 拉扯甚至被撕裂 。 想象一下一个弹性布料上放置一个重球 , 布料就会发生凹陷 , 这时候在凹陷的布料上放置一个小球 , 小球就会感知到凹陷的布料沿着凹陷的方向运动 , 体现出来的就是引力 。
也就是说 , 引力其实是不存在的 , 它只是时空弯曲的表象而已 。
只不过用弹性布料来形象地描述时空弯曲其实并不严谨 , 网络上有很多这样的示意图 , 只不过是方便大家理解而已 。
因为宇宙里没有上下的概念 , 并不存在“向下凹陷”的说法 。 更严谨地说 , 时空弯曲的方向是物体的质心方向 。 就像下面的动图那样 。
【引力无处不在,但引力到底是如何产生的?】简单总结就是:物体告诉时空如何弯曲 , 时空告诉物体如何运动!
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