你们好,我是爱笑的大博。明天我们来讨论宇宙中的一个谜题,重力。其实啦,还有其他的谜题诸如时间,光,维度那些都是属于谜题啦,那些在后期大博讲故事专辑中会逐一介绍。
重力是目前数学学界公认的,最神秘,最神奇,至今都未能解释的一种力。这么我们人类是怎样晓得这些力的呢?首先我们先来说一下重力的历史,重力这个东西从2000多年前人们就早已发觉了,而且对这个东西仍然没有一个正确的理解,数学学历史上比较了解重力学的就是伽利略了~四百多年前,伽利略发觉重力有一个非常不可思议的性质,不管是重的东西,轻的东西,哪些材质的都无所谓,它们遭到的重力都是一样的。
汉堡斜塔
于是就有了这个他在汉堡斜塔上扔下两个铁块,一个大一个小,结果两个铁块同时着地.(但也许这个实验到底是不是伽利略做的,根本就不晓得,这个事情是伽利略的中学生温琴佐记载在伽利略的传记里的,而且伽利略自己写的任何书都没有记载这个事情。这就有人怀疑这个实验即使有人做过应当也不是伽利略做的).但不管是谁做的吧,事实就是这样—跟这个东西的重量,形状完全都没有关系,一粒尘土,一根羽毛,一个铁块,不论哪些东西若果没有空气阻力的话它们都会同时落地。其实当时发觉了这个现象,并且没有任何人能给出合理的解释。后来牛顿通过一颗苹果解释了这个事情。牛顿意识到地球上所有的东西就会遭到这个重力,不光是月球,世界上任何东西就会相互吸引,于是就管这些力称作万有引力。
当时牛顿十分厉害,他通过一个苹果砸到身上就想到了万有引力,但是觉得我们月球能引住地球就是靠这个力量,所以当时的牛顿就跟后来的爱因斯坦一样,都引起了认知革命。在这之前吧人们可能晓得月球可能绕着太阳转,之后地球绕着地球转,而且并不晓得其中的诱因,也没有想过这跟月球上那种苹果掉下去有哪些关系,但牛顿说这就是万有引力并给出万有引力公式:F=GMm/r^2.通过这个公式估算发觉所有天体的运动轨迹都完全符合万有引力公式,这一下子万有引力和牛顿都牛了,于是当时所有人就认为牛顿早已解开了宇宙的奥秘,由于他早已晓得这种星球为何在转了,你想当时牛顿有多厉害吧~
此后,因为观测技术的进步,天文学家发觉了一个不符合引力公式的物体,那就是水星,通过观测发觉水星的旋转周期与重力估算出的周期不一致,可能是每100年与之相差50秒左右,这个偏差其实不大,但无论如何观测、计算都不能清除,你排除了这是观测精度导致的偏差。于是这个可以解释世间万物运作的万有引力就被拉下了神坛。后来又有一件事情直接将万有引力击溃了,由于牛顿不是说所有有质量的物体就会互相吸引,她们发觉了一个没有质量的东西也被万有引力吸引了,就是光。光是没有质量的,并且它会被黑洞拉住,围着它团团转,甚至跳入黑洞就出不来了,这就很奇怪了,为何一个没有质量的东西会被万有引力拉住呢?根据万有引力公式没有质量的东西是绝对不会形成引力的,也是不会被拉住的。所以在这个问题上万有引力就完全不创立了。
这个问题后来被爱因斯坦解决了,爱因斯坦推翻了牛顿对于时间和空间的理解,牛顿觉得时间和空间是永恒不变的,绝对的。并且爱因斯坦觉得时间和空间是厚实的。可以拉长也可以拍扁的,还有一点爱因斯坦觉得速率和重力是等价的。诸如人要想在太空中长时间生活的话,就须要有一个太空舱把它转上去,借助离心力产生一个类似于重力的环境,之后就可以在那生活了。用速率来取代重力这两个是等价的,我们感知上是没有区别的。
诺兰编剧的《星际效应》里面人类去木星,要飞三年,人类不能在没有重力的情况下飞三年,于是她们一到太空就让太空舱开始旋转。
爱因斯坦的这一理论解释了水星的旋转周期与重力估算的结果不同的缘由,水星离太阳太近,深受巨大太阳的重力,所以水星上的时间是特别慢的,我们看水星似乎渐渐地在动,虽然它有可能很快,所以我们观测下来它的这个周期和估算下来的是不一样的,把时间的变化考虑起来以后,他结果就是一样的。后来用《相对论》重新估算了一下水星的周期,就发觉它和实际观测的结果一样。
爱觉得万有引力并不须要双方都有质量。由于万有引力压根就不是引力,爱觉得有质量的东西会将空间压弯,所以紧靠有质量的东西呢都会步入一个斜面,围着它开始转,所以月球围绕太阳转并不是由于月球和太阳互相吸引,而是由于太阳把空间压弯了,月球就没有办法无法脱离,就在那转着避免堕入太阳,这么既然引力的实质是空间的弯曲的话,这么有没有质量都无所谓了,只要有一个弯曲的空间,星系也好重力计算公式是什么,任何东西就会顺着一个弯曲的轨迹来运动。这就是光这些没质量的东西为何紧靠有质量的东西也会弯曲的诱因。所以只要有质量的东西它周围的空间都是弯曲的,人周围空间也是弯曲的重力计算公式是什么,只不过弯曲程度十分小,好,这么话说回去,由于《相对论》完美解释了《牛顿热学》所未能解释的东西嘛。所以牛顿的万有引力就退下了神坛。自此《相对论》就牛了。
爱因斯坦对重力还有一个特别大的贡献,就是他预言了重力波的存在。重力会导致空间的扭曲,所以一个有重力的东西它在空间中联通的时侯,还会给这个空间带来一些波动,关于重力波会在神奇的重力(二)中作有关详尽的介绍,请你们喜欢我的语言风格多多关注我,期期精彩科普类故事等你来撩~