你有沒有想過:世界的規(guī)律,生命的繁衍生息,恒星的演化和星系的膨脹為什么如此有序,究竟是什么在背后支持著宇宙的演化? 隨著物理學的發(fā)展,科學家發(fā)現,宇宙從本質上只有四種最基本的力,也就是我們常說的“四大基本力”。各種不同的力從本質上來說都屬于四大基本力其中的一種,這四種力分別是“引力、電磁力、強力、弱力。” 引力可以影響一切具有質量的物質,弱力可以影響大多數粒子,電磁力對電荷產生影響,而強力會影響核子、介子等。宇宙的本質就是各種力的傳遞,一切都源自于138.2億年前的奇點爆炸,宇宙在爆炸后不斷降溫,各種基本力也隨之出現,然后一步步演化成了今天這個復雜的宇宙。 時至今日,科學家也沒有完全搞明白四種基本力,我們的物理理論并不能完美的解釋這四種基本力,科學家一直想找到一個可以統一四大基本力的理論,愛因斯坦這樣偉大的科學家用了自己后半生絕大部分時間去尋找這樣的理論,可惜的是愛因斯坦失敗了。 在四大基本力中,最常見的就是引力,每一種基本力都是構成這個宇宙必不可缺少的一部分,但是對于人類來說引力在宏觀世界中產生的影響要比其他三種基本力更大,也更常被用到,同時引力也在主導著宇宙中天體的演化和大尺度宇宙結構的穩(wěn)定。 但是,引力究竟是什么?是一種力?還是時空的彎曲?又或者是一種可以傳遞引力的玻色子? 牛頓爵士,物理學的巨人。他開創(chuàng)了物理學的全新時代,拉開了天文學和宇宙的帷幕,同時也是第一個認識到自然界中所有存在質量的物體之間都存在著吸引力的人,并且還發(fā)現這個吸引力的強度和物體的質量有關。 引力是影響宇宙中天體運動的唯一一種力,質量越大的天體產生的引力就越強,宇宙中的物質會因為引力聚集在一起,大量的氫元素聚集在一起后恒星就會產生,而一個大質量的恒星在死去時,如果質量足夠就會向內坍塌形成黑洞。 通常情況下星系的中心都是一個巨大的黑洞,比如銀河系的中心就是存在一個黑洞,這個黑洞大約是200萬倍太陽質量,宇宙中的引力源并不一定是黑洞,一些物質特別密集的區(qū)域同樣可以產生巨大的引力,比如影響著整個本超星團的“巨引源”就是一個引力特別異常的區(qū)域,這個區(qū)域產生的引力影響著附近數億光年范圍內的星系運動。 這個區(qū)域可能存在超多大質量黑洞,物質的密度特別高產生了巨大的引力場,但是引力的本質究竟是什么呢?在解釋宇宙中天體運動時,科學家普遍認為引力的本質是“時空彎曲”,這個觀點也是愛因斯坦在相對論提出的,他認為引力從嚴格意義上來說并不能算是一種力,而是時空彎曲產生的“曲率”。 如果愛因斯坦的觀點是正確的,那么所謂的“引力”其實并不存在,是物體在時空中存在時對周圍時空造成的影響,并不是嚴格意義上的“力”。強大引力的時空扭曲并不是只影響空間,還會影響時間的流速,目前科學家已經證明,引力越強的區(qū)域時間的流速就越慢。 相對論認為時間和空間是不可分割的,大質量產生的時空曲率對空間的影響就是引力,而時間的影響就是會導致時間流速相對于正常區(qū)域更慢,從這個角度來看,愛因斯坦的觀點會更加正確一些,但是目前引力場理論仍然存在一些無法解釋的問題,于是科學家在理論中引入了“暗能量”和“暗物質”的概念。 在觀察宇宙中的星系時,科學家發(fā)現理論計算出的數據和宇宙中觀測到的數據不一致,目前普遍認為宇宙中存在大量的暗物質和暗能量,這些物質能量不反射光也不會輻射光,任何已知的手段都不能直接觀測這些物質和能量,但是關于這些物質和能量存在太多的未知,或許在未來我們對于引力的定義還會根據數據的變化更改。 牛頓的經典力學無法解釋“引力波”的存在,而愛因斯坦的引力場理論預言了這種時空彎曲產生的漣漪,科學家已經多次捕捉到了宇宙中的引力波信號,證明了愛因斯坦的預言。但是在量子力學中,很多科學家都認為,引力或許是某種玻色子產生的,這種粒子就是“引力子”。 廣義相對論和量子力學的標準模型在數學上不相容,也就是說這兩個理論都不是完全正確的,如果認同愛因斯坦的觀點,那么引力子這種粒子完全沒有必要存在。用引力子這個概念來補充標準模型是完善物理理論最簡單一個的辦法。 可是不論科學家怎么努力,都沒有找到所謂的引力子,因此廣義相對論的引力場論才是目前最被認可的理論。
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