《宇宙的琴弦》(2) 如果太陽爆炸份氧,地球多久能知道?

愛因斯坦狹義相對論解釋了時間弯屈、空間以及光的性質(zhì)蜗帜,闡述了萬物的運動速度極限是光速,但是卻引出了另外一個問題:以光速為物體運動極限的概念與牛頓17世紀(jì)后期提出了引力理論是不相容的资厉,因為引力可以瞬間在兩個大大質(zhì)量星體直接傳播钮糖。換句話說,引力的速度是應(yīng)該超過光速的酌住。經(jīng)過多年研究,愛因斯坦提出了廣義相對論阎抒。在這個理論中酪我,他又一次革新了我們對空間、時間的觀念且叁,他證明它們是卷曲著的都哭,而引力就是那個卷曲的波瀾。

1642年,牛頓出生于英國的林肯郡欺矫,毫無疑問纱新,他是一位科學(xué)天才,他對宇宙有無數(shù)的發(fā)現(xiàn)穆趴,其中最為著名的就是萬有引力定律脸爱。今天我們知道,我們能穩(wěn)穩(wěn)地站在地球上而不會漂浮在太空中未妹,就是地球引力的作用簿废。這樣簡單的常識,在300多年前络它,沒有人知道蘋果會落下的原理和行星圍繞著太陽公轉(zhuǎn)的原理是一樣的族檬。

牛頓認(rèn)為兩個物體之間的引力大小取決于兩個因素:組成每個物體的物質(zhì)總量和物體間的距離。物體質(zhì)量越大化戳,引力也就也大单料,反之越小。并且給出了精確計算引力的方程式点楼,稱之為:引力定律扫尖。直到20世紀(jì)初,引力定律一直被公認(rèn)為不容辯駁的真理盟步。

但是愛因斯坦的狹義相對論提出了光速是一切宇宙萬物的運動速度的最大值藏斩。但是按照引力定律,兩個物體之間的引力和距離是存在關(guān)系的却盘≌颍可以試想太陽突然爆炸之后,原理1.5億千米的地球會立刻脫離太陽的運動軌道黄橘,但是光從太陽到地球需要8分鐘兆览,也就是說,引力的速度超過了光速塞关,這顯然和愛因斯坦的狹義相對論是矛盾的抬探。

在牛頓提出引力的同時,他并沒有解釋引力到底是什么帆赢,也沒有說明引力究竟是怎么發(fā)生作用的小压。兩個物體相隔億萬里,他們憑什么發(fā)生關(guān)系的呢椰于?

1907年的一天怠益,愛因斯坦坐在瑞士的一間辦公室里,經(jīng)過曲折坎坷的思維活動瘾婿,他終于意識到這個問題的答案蜻牢。狹義相對論通過相對性原理確立了不同觀察者的觀點都是平等的烤咧。物理學(xué)定律對一切勻速運動的觀察者都是一樣的。但是對于那些加速運動者呢抢呆?愛因斯坦發(fā)現(xiàn)利用了空間和時間的彎曲來講加速度和引力聯(lián)系在了一起煮嫌。讓我們看看他是如何做到的。

愛因斯坦通過一系列實驗首先證明了所有加速度運動時抱虐,空間都是彎曲的昌阿,而且時間也是卷曲的。而且愛因斯坦發(fā)現(xiàn)梯码,引力其實就是時間和空間的彎曲宝泵。這就是廣義相對論的思想精髓。什么意思呢轩娶?當(dāng)沒有任何物體或者能量時儿奶,空間應(yīng)該在二維平面上是平直的。但是在這個二維平面上鳄抒,如果有一個很大質(zhì)量的物體時闯捎,這個物體就會讓這個平面凹陷,類似于一個球落入一張網(wǎng)上一樣许溅。地球繞著太陽轉(zhuǎn)瓤鼻,仿佛有一個繩子將地球和太陽連接在一起。其實就是地球卷入了太陽將空間凹陷的軌道中贤重,我們稱這樣的現(xiàn)象叫做引力的作用茬祷。所以,導(dǎo)致地球和太陽之間的引力的神秘力量并蝗,是因為太陽的存在祭犯,導(dǎo)致了空間的彎曲。因此愛因斯坦的廣義相對論將空間的彎曲結(jié)合在了一起解釋了引力的作用滚停,闡述了引力的動因是宇宙的結(jié)構(gòu)沃粗。

所以按照這一理論,如果太陽爆炸了键畴,由于引力的作用最盅,我們地球還是需要8分鐘才知道太陽爆炸的事實。

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