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引力,既强大又弱小,它到底是什么?

任何有质量的物体都具有引力,任意两个有质量的物体之间都会产生引力作用,这就是牛顿所讲的万有引力。

引力极为强大,强大到宇宙星体皆受其控制。引力让月球围绕地球运行,引力让地球围绕太阳公转,引力使所有的恒星系、星系、星系团都能够稳定有序的运行。

然而,引力也极为弱小,在四种基本力之中,引力是最弱的。即使是一个孩童,也能够轻易从地上捡起一块石头,即使这块石头正在受到整个地球的引力拉拽。牛顿认为,物体之间的引力作用除了和质量有关,还与距离息息相关。距离越远,引力越弱。

万有引力公式很好的描述了引力与物体质量乘积和距离平方之间的数学关系,如果我们在日常生活中去运用万有引力公式,你会惊叹其竟然如此准确。

遗憾的是,我们所处的环境是一个弱引力场,当我们将万有引力公式带到强引力场的时候,我们就会发现计算结果与实际情况相差太远。科学家最早发现这一问题是在计算水星轨道的时候,万有引力公式对水星近日点的计算出现了很大的差异。万有引力的困惑不止于此,牛顿困惑于引力在真空中的作用机制,而对于引力的传播,他则认为是瞬时发生的。

虽然牛顿的万有引力并不完美,但在弱引力场之下已经足够用了,后来,爱因斯坦携带广义相对论而来,带领人类对引力的认知实现了进化。

爱因斯坦认为,引力之所以既强大又弱小,是因为其根本就不是一种力,而是一种几何效应。如果其是一种几何效应,那么在真空中的作用机制就会变得简单很多。真空的空间是平直的,而有质量的物体会导致时空的弯曲,你可以想象有一张平直的大网,一个球体坠落于大网之上,将网压出一个坑,而其它物体则会因此而向坑中心滑落,这就是引力效应。当然,这只是为了便于理解,实际情况有所不同。

宇宙没有上下之分,更不是一个平面,所以宇宙天体所导致的时空弯曲是来自于各个方向的。

物体的质量越大,则造成的时空曲率就越大,引力效应也就越加明显。而时空弯曲又可以被拆解为时间弯曲与空间弯曲。通过天文观测而证实的引力透镜和引力波就是空间弯曲有力的证明。

而使用放射性衰变时钟所进行的钟慢效应实验可以很好的证明时间的弯曲。爱因斯坦认为引力的传播速度等同于光速,同样也得到了证实。总之爱因斯坦于广义相对论中进行的很多关于引力的预言都被后来的科学家逐步加以证实,这充分体现了广义相对论对引力认知的准确性。但这仍然未可称为是引力的真面目。

广义相对论虽然对宏观世界的引力效应做出了最为准确的描述,但它仍然不能称为世界的本质规律,因为其只能适用于宏观世界,而与微观世界的量子力学格格不入。

在广义相对论中,宇宙是平滑的,而量子力学所描述的微观世界则是剧烈涨落的。近代物理学的两大支柱无法统一,在一定程度上说明了二者都可能只是一种近似理论,而非对宇宙本质的描述。只有出现一种理论能够将广义相对论和量子力学相统一,将宇宙间的四种基本力相统一,其才能称之为宇宙的本质规律,而我们会将其称之为统一场理论。

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