引力,能把我們吸向地球,那能把我們拋向太空嗎?

2023-05-18     天文在線

原標題:引力,能把我們吸向地球,那能把我們拋向太空嗎?

引力,為什麼是吸引,而不是排斥?

我們感覺引力在把所有東西拽向地球,但這是為什麼呢?

「為什麼引力會把我們往下拉而不是往上拉?」 —— 格蕾西,九歲,麻薩諸塞州布魯克萊恩

引力是造成有質量或能量的物體相互吸引的原因。這也是為什麼蘋果會掉落在地上,行星會環繞恆星運動。

磁鐵可以吸引一部分金屬,但是磁鐵也可以排斥其他磁鐵。那麼,為什麼我們只能感受到引力的吸引呢?

在1915年,愛因斯坦在發表廣義相對論的時候找到了答案。所有有質量的物體,比如我們的地球,可以彎曲宇宙的結構(時空),這就是為什麼引力會把我們拉向地面的原因。這種「彎曲」就叫做引力。

什麼是時空?

在解釋引力之前,我們先要理解什麼是時空。

「時空」,顧名思義,是「空」(空間的三個維度:長、寬、高)與「時」(第四個維度:時間)的結合。愛因斯坦很巧妙地運用了數學知識,第一個發現我們所知的物理定律實際上是運作於一個時間和空間相結合的宇宙。

這實際上意味著時間和空間是相互關聯的。如果你在空間中移動得很快,相比起移動得更慢的人來說,時間對於你來說會更慢。這也是為什麼在宇宙中快速移動的太空人會比地球上的人衰老得更慢。

地球能夠彎曲時空,這就是為什麼我們會落向地球而不是遠離地球。

物質能夠產生「引力井」,而不是「引力山」

我們再來回憶一下,在宇宙中的物體由於其所產生的引力彎曲了時空而相互吸引。愛因斯坦在發表廣義相對論的時候,他發現所有在宇宙中的物質都能彎曲時空,在物理學中,這也就意味著所有的物質都有質量和能量。

引力的作用效果和當你站在蹦床上你的腳旁邊的物體會滾向你的腳一樣。

由於我們的大腦一般把世界想像成三維的,我們很難想像出四維時空。所以更形象一點的話,我們可以想像蹦床的表面。如果蹦床上什麼東西都沒有,那麼它的表面是平整的。但是如果你站在了蹦床上面的話,它的表面就會沿著你的腳延展,這樣就會形成一個以你的腳為中心的「山谷」。如果在蹦床上有一個球的話,那麼這個球就會滾向你的腳。

這是一個展示時空有什麼效果的二維的例子。你的質量會拉伸蹦床的表面,這樣會形成一個「引力井」,球就會滾向這個「井」。這很類似於一個像地球一樣很重的物體的引力能夠吸引我們。

我們繼續說,由於時間和空間是相互聯繫的,時間也會被很重的物體所拉伸。

在《星際穿越》這部電影中,裡面的人物去了一個離黑洞很近的星球。當他們在這個星球上的時候,他們的時間比其他人的流逝得更慢,也就是說,他們老得更慢。

如果你越重,那麼這個蹦床的「井」就會越深。這也是為什麼像太陽或者黑洞一樣在宇宙中很重的物體會有比地球更大的引力。

那麼為什麼引力會把我們往下拉而不是往上拉呢?

想像如果一個人如果從蹦床上反彈起來,剛才滾向「井」的球現在就會滾出去。這個「重力井」就會變成一個「重力山」。現在科學家所知的物體都只能形成「重力井」而不是「重力山」。當然,科學家也假設過一些由我們還不知道的物質或者能量所組成的物體能夠形成「重力山」,通過引力把你推向太空。但是目前來看,還沒有人發現這種能夠把你推向太空的物質。

相關知識

引力或重力(gravitation/gravity)是造成所有具質量或能量的物質之間相互吸引的作用,屬一種基本相互作用;其為地球表面物體重量的來源。

由於物理學概念的發展,術語語義也隨時代有變化;在嚴格區分術語的定義下,引力(gravitation)或稱萬有引力,用於天體之間的相互作用 ,而重力(gravity),用於地球對其上物體的作用。儘管引力與重力的差值非常小,兩者仍可作區別。當考慮地球自轉時,地表參考系屬旋轉參考系並非慣性系,因此重力是「地球的萬有引力與慣性離心力的合力」,此受離心力影響的重力,可精確描述為「表觀重力」。

BY: Mario Borunda

FY: Elliana Guo

如有相關內容侵權,請在作品發布後聯繫作者刪除

轉載還請取得授權,並注意保持完整性和註明出處

文章來源: https://twgreatdaily.com/cc6fa64afab0779504bd70f0a304f353.html