万有引力|宇宙四力“大一统”?万有引力的前世、今生与未来( 二 )
卡文迪许扭秤实验测定万有引力常量G
然而 , 即使知道了万有引力的存在 , 并不意味着知道它是怎么产生的 。以牛顿力学为代表的经典力学并未对万有引力如何产生给出合理的解释 。广义相对论与万有引力
由爱因斯坦在1916年发表的广义相对论 , 解释了万有引力与空间弯曲的关系 。这一论断 , 解释了很多以往不能解释的现象 , 但对于万有引力 , 似乎又为其蒙上了一层神秘的面纱 。
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广义相对论认为:引力是一种时空弯曲造成的几何效应 , 物质告诉时空如何弯曲 , 弯曲的时空告诉物质如何运动牛顿认为万有引力是由物体的质量引起的一种基本力 , 而根据广义相对论 , 爱因斯坦认为是物质的质量引起了空间弯曲 , 而弯曲的空间同样会反过来影响运动物质的运动 , 而质量为什么会引起空间弯曲 , 爱因斯坦并未给出解释 。
弯曲的空间指的是什么?想象一下有一个巨大的空间 , 这个空间由于受到空间外部某个超大质量物体的影响 。则所有在这个空间中的物质 , 都会不同程度地“弯曲” 。如运动中的物体 , 静止的物体 , 还有光、电磁波等 。除了表现为形状的弯曲之外 , 空间内物质的演变速度也会受到影响 。
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弯曲的空间——眼见不一定为实
这意味着 , 如果我们作为一个观察者在这个空间外部观察这个空间 , 我们所看到的东西事实上并不在我们所认为的“方向”上 。而是从另一个方向“偏转”过来的 。
还记得伽利略在1607年测光速的试验么?伽利略假定光走的是直线 , 假如某个地方有一个超大质量的物体 , 使光线发生的弯曲 , 那么光走直线的模型就不成立了 , 测出来的光速也不准 。(其实由于光的传播速度太快了 , 即使没有光线弯曲 , 用伽利略的方法测量的结果也是极不准确的)
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伽利略一只手握着计时器 , 另一只手快速提起灯 , 向对面山头的助手发送“光的信号”
俗话说 , 耳听为虚 , 眼见为实 。也许在未来 , 我们要改变这个观点了 , 因为我们周围的物体 , 无时无刻不在或多或少地改变着光传播的方向 。现代量子力学与万有引力
回到我们最初的问题 , 万有引力是如何产生的?这其实是一个目前科学尚未定论的问题 。在现代量子力学研究的过程中 , 引力场量子化一直是一个令科学家感到非常棘手的问题 。
“引力场量子化”是什么?目前已发现宇宙中存在的四种基本力:电磁力、强核力、弱核力、万有引力 , 其中电磁力、强核力、弱核力都已经能够用量子力学的理论解释 , 但是万有引力还不行 。所以我们称它“还并未被量子化” 。
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已被量子化的电磁力、强核力、弱核力的力载子:光子、胶子、W&Z玻色子 。引力子有望成为万有引力的力载子
爱因斯坦对于万有引力来源的描述 , 认为引力只是一种空间弯曲的几何效应 , 小D愚笨地认为 , 这种模型归根结底还是一种辅助模型 。
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