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引力産生的時空彎曲

生活更新时间:2024-09-02 06:16:02

牛頓提出了萬有引力定律，但并沒有解釋引力到底是如何産生的。

而愛因斯坦的廣義相對論诠釋了引力的本質：引力的本質是時空彎曲。可以看出，引力并不會導緻時空彎曲，恰恰是時空彎曲表現出了引力，引力隻是時空彎曲的幾何效應而已。

任何有質量的物體都會導緻時空彎曲，不過隻有大質量天體造成的彎曲比較明顯。大質量天體周圍的小質量物體會感應到時空彎曲，自然地沿着彎曲的時空做“測地線”運動（也就是時空中的最短距離）。

引力産生的時空彎曲（引力導緻時空彎曲）1

可以看出，按照廣義相對論的诠釋，所謂的引力其實是不存在的，引力隻是時空彎曲的表象而已。

而牛頓的萬有引力定律是以絕對時空觀為基礎的，也就是平直的時空。事實上時空是彎曲的，隻不過即便是地球這樣質量的天體，對時空的彎曲程度也非常有限，可以忽略不計，所以牛頓的萬有引力定律在我們地球上仍舊适用，而且萬有引力定律非常簡單，更方便計算。相對來講，廣義相對論雖然更精确，但是很複雜。

引力産生的時空彎曲（引力導緻時空彎曲）2

說白了，萬有引力定律可以看做是廣義相對論的一個特例，在近似平直時空的特例。

除了廣義相對論，标準粒子模型也試圖從微觀世界诠釋引力的本質，兩者并不矛盾。标準模型強調了引力子的存在，如果找到引力子，将會統一自然界四種基本作用力，可惜的是直到今天科學家仍舊沒能找到引力子。

目前對引力本質最成功的诠釋還是愛因斯坦的廣義相對論，終結就是：時空告訴物質如何運動，物質告訴時空如何彎曲。

不過網絡上對“彎曲”的理解和描述并不嚴謹，很多描述用類似彈性布料或者彈簧床來比喻時空完全，其實并不嚴謹，隻是為了讓大家理解彎曲的定義而已。

引力産生的時空彎曲（引力導緻時空彎曲）3

因為在宇宙太空中沒有所謂的上下概念，“向下彎曲”是沒有意義的。彎曲的方向應該是朝着物體的質心。而由于物體都是一直在運動中，所以在運動的過程中也會拉拽周圍的時空，就像下圖那樣：

引力産生的時空彎曲（引力導緻時空彎曲）4

所以，引力并不會導緻時空完全，而是時空彎曲表現出了引力。同時，時空也不可能脫離物質單獨存在，物質也離不開時空。時空和物質必須同時存在，事實上時空也可以看做是物質的一種，這又是另一個話題了，這裡就不讨論了！

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