自然成熟的紅富士蘋果
蘋果為什麼會掉落在地上,而不是飛向天空?
人類為什麼能夠站着地球表面行走,而不是飛向太空?
地球又為什麼會周而複始的圍繞着太陽旋轉?
相信這些問題,大家早已有了答案,那就是課本上說的“萬有引力”。
那麼,大家有沒有思考過這樣一個問題:“引力”到底是怎麼産生的呢?
任意兩個物體或兩個粒子間的與其質量乘積相關的吸引力,也是自然界中最普遍的力,簡稱引力。
在粒子物理學中則稱引力相互作用和強力、弱力和電磁力合稱4種基本相互作用力。
其實人類早已把引力歸納為自然界四大基本力之一,但對于引力的争議卻一直沒有停止過。
說到引力歸根結底是和質量有關,萬有引力是把引力視為由質量引起的一種基本力;而愛因斯坦相對論則把引力視為質量引起的時空彎曲的表現;量子力學認為,引力是由于兩個粒子交換引力子導緻的。
萬有引力
1687年,艾薩克·牛頓在《自然哲學的數學原理》上發表了一種自然規律
萬有引力定律:
任何兩個質點都存在通過其連心線方向上的相互吸引的力。
該引力大小與它們質量的乘積成正比與它們距離的平方成反比,與兩物體的化學組成和其間介質種類無關。
廣義相對論
廣義相對論是描述物質間引力相互作用的理論。
1915年,愛因斯坦完成這一理論,首次把引力場等效成時空的彎曲。
(時空是時間與空間的集合名詞,是物質運動的方向和速度,比如光線經過引力場時,光子會改變其運動的方向和速度)
愛因斯坦指出:物體的質量決定了時空的性質。由于同一個引力場中,物體的質量不均,使得時空産生了彎曲,而不同的彎曲程度被稱作“時空曲率”。
當光在四維時空中以直線運動經過大質量的天體時,因為大質量的天體彎曲了三維空間,導緻光在三維空間看起來是曲面前行。
這就像飛禽在地球的三維時空上沿直線飛行,它在二維的地面上的影子,看起來确實沿着一條彎曲的路徑。
量子力學
在愛因斯坦研究廣義相對論的同時,量子力學也在逐步地發展并且與廣義相對論共同成為了現代物理學的兩大支柱。與廣義相對論不同的是,量子力學是研究物質世界微觀粒子運動規律的物理學分支,主要研究原子、分子、凝聚态物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論。
在20世紀初期以來,在衆多物理學家的共同努力下,成功地将強力、弱力、電磁力歸納到量子力學的框架中。關于引力他們認為,引力來源于物質的粒子交換産生的,并且在基本粒子模型中,一直存在着一種叫做引力子的假想粒子,隻是目前無法證實引力子是否是真實存在的粒子。人們自然希望量子理論能解釋引力,故假想有一種還未發現的引力子存在,可是這種理論的數學運算十分複雜,且時至今日仍無法自洽。
引力依然是人類世界的未解之謎,任何大膽的猜想都可以推進科學發展,無聊的你是否也在質疑、在思考呢?
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