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1 # 小宇堂
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2 # 月亮像貌是個無字天書
根據愛因斯坦的理論,得出的這個"引力之所以產生是因為質量讓時空彎曲,,,"的道理是謬論!
引力的本質是什麼這道難題,是難倒包括牛頓,愛因斯坦在內的一地球科學頭腦的一個超級科學難題,無字天書月亮像貌發現人/解獲人/中國崔明軒工程師在1992年解讀月亮形貌過程中無意中解開了這道難題。
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3 # 一名普通老百姓
應該取決於引力子是否存在。
如果引力子存在,引力就可能不是空間彎曲的結果,注意,不是時空彎曲,那麼空間的彎曲就不存在,如果引力子不存在,引力就是空間彎曲的結果,那麼這個彎曲的程度就與密度有關,而密度是質量除以所佔空間的量,因此也與質量有關。
從目前的觀測結果,更傾向於質量使空間彎曲,彎曲的程度與密度相關,這樣比較好解釋為什麼原子核可以束縛住核外電子,恆星為什麼可以束縛住行星,也比較好解釋為什麼存在逃逸速度並且逃逸速度與質量相關。
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4 # 時空通訊
時空彎曲的日常表現是萬有引力。
時空彎曲是質量對時空的擾動導致的,因此從本質上來說,時空彎曲取決於質量大小,質量越大導致的時空彎曲就越大。有一些科學家們採用一張繃緊的床單來演示時空彎曲的直觀感受,他們將一些大小輕重不一樣的球體,放在這張繃緊的床單上,顯示出來的狀態是質量越大的球,被壓沉的坑就越深,附近質量小的球就有掉落質量大的球深坑中的趨勢,這種趨勢表現的就是萬有引力。
當然,床單的演示並不能完全展示出時空彎曲的狀態,因為床單只是平面的,質量對床單造成影響是重力導致的壓力,只是自上而下的;而時空是無處不在包裹著一切的,因此質量對時空的影響是全方位的,形成時空漩渦或陷阱,也是全方位的,而且會以萬有引力或引力波的方式被人類捕捉。
同等質量的物體,不管是黑洞,還是恆星,還是星際物質,對同等距離的時空彎曲影響都是一樣的,這是因為質量對時空的影響遵循牛頓萬有引力定律,表述為:F=GMm/r^2。這個公式裡的F代表引力大小,G為引力常量,M和m表示相互作用的兩個天體質量,r為引力相互作用的距離。
密度對時空彎曲的影響主要表現在距離上。一個球體如果密度大,這個球體體積就小,球體表面距離引力中心就近;反之,一個球體如果密度小,球體體積就大,因此球體表面距離引力中心就遠。這樣,根據牛頓萬有引力定律,在密度大的天體表面,引力就會大很多,也就是導致的時空彎曲大很多。
我們用太陽來說明這個問題。太陽質量約1.989*10^30kg,半徑約69.6萬千米,因此太陽表面的引力(重力加速度)約為273.86m/s^2,逃逸速度約為617km/s;如果太陽變成一個黑洞,其史瓦西半徑就只有2952米,這個球狀空間半徑表面就叫黑洞事件視界,在這個臨界點重力加速度達到51123815028901734m/s^2,逃逸速度達到光速,也就是約300000km/s。
由此可見,在同樣質量的太陽表面和黑洞表面,導致的時空彎曲程度是完全不一樣的,在黑洞史瓦西半徑臨界點,時空曲率已經達到無窮大,任何非黑洞天體一旦靠近這個區域,都無法逃脫,連光也將被抓進去有去無回,因此我們無法看到黑洞實體,只能看到視界外吸積盤的光亮。
這種無窮大的時空曲率,就像一個深不見底的漩渦,將一切吞噬到那個深不可測的奇點裡面。這就是所謂密度對時空彎曲的影響。
不同密度天體表面引力不一樣密度越大的天體,表面引力越大。因為前面說了,同等質量天體,密度越大體積越小,距離引力核心就越近,導致的時空曲率或引力就趨於越極端。
在宇宙中,恆星死亡後會留下幾種大密度屍骸,主要有白矮星、中子星、黑洞。白矮星密度在1~10噸/cm^3,質量約太陽0.5~1.4倍,體積約地球大小,也就是半徑約7000km左右;中子星密度約1~10億噸/cm^3,質量在太陽的1.44~3倍以下之間,半徑約10km左右;現在發現的黑洞最小的都在太陽質量3倍以上,黑洞所有質量都集中在核心一個體積無限小的奇點上,因此密度無限大。
但黑洞會在奇點周圍形成一個球形空間,理論上這個空間只會有物質路過,不會留存物質,但這個空間就是黑洞無限曲率影響範圍,任何物體到達這個空間裡,都會被拉拽到無底深淵中的那個奇點上。
這個空間就叫史瓦西半徑,這個球狀空間的半徑大小與質量成正比,遵循史瓦西半徑公式,表達為:R=2GM/C^2。公式裡的R就是史瓦西半徑值,G為引力常量,M為天體質量,C為光速。如果要把黑洞質量平均分攤到史瓦西半徑這個球體積上,那黑洞的密度就是質量越小的黑洞密度越大,反之密度越小。
天體食物鏈所有天體中,表面曲率最大的是黑洞,因此表現出的引力無限大,逃逸速度達到光速;中子星表面引力也非常巨大,逃逸速度可達15萬km/s;白矮星表面逃逸速度可達數千km/s。
在這樣的極端環境下,恆星遇到白矮星,只有被其吞噬的命運,但白矮星吃得太飽就會撐破肚子,就是當白矮星質量達到錢德拉塞卡極限(約1.44倍太陽質量)時,就會發生la超新星爆發,最終可能坍縮成一箇中子星。
而白矮星遇到中子星,就會被中子星吸積瓦解,最後中子星吃得太飽同樣也撐破肚子,就是超過奧本海默極限(約3倍太陽質量),就會爆發坍縮成一個黑洞。
而黑洞是天體食物鏈的頂級老大,什麼天體靠近它都逃脫不了被吞噬的命運。而且黑洞永遠吃不飽,已知最大黑洞是編號為DSS J073739.96+384413.2的黑洞,質量已經達到太陽的1040億倍,還在貪婪不停地吞噬著恆星和各種天體物質。
時空彎曲影響最終還是與質量成正比這些高密度天體無論如何極端,極端影響都是限定在一個範圍內,距離遠了,導致的時空曲率或者說引力就與其他所有天體一樣了。因此,它們的時空彎曲影響大小,或者說引力影響大小,最終還是與質量成正比,與距離平方成反比的,質量越大引力越大,距離越遠引力衰減得越快。
這就是太陽系、地球能夠在佈滿黑洞、中子星、白矮星的銀河系中生存至今的原因。迄今為止,發現距離太陽系最近的黑洞也有1000多光年,它對太陽系的影響就像普通恆星一樣。
如果在太陽位置,換成與太陽質量一樣的黑洞或中子星、白矮星,對我們地球的引力影響還是會和太陽一樣大,地球照樣還會這樣公轉。但不管是黑洞還是中子星、白矮星,都沒有太陽這樣強的光度和溫度輻射到地球來,因此地球就會陷入黑暗極寒的境地,生物將無法避免被滅絕。
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5 # 廣佛順樂
物質無論質量大小和密度的大小都不會彎曲時空,在水中的沙子無論分開與集中,對水來說佔有的體積是一樣的,而物質無論分散和集中對空間沒有絲毫影響,密度大的物質佔用空間更小,反而是對空間的壓力負壓越大,也就是空間被壓彎是個可笑無知的,沒有科學認知的笑話!
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正兒八經地說應該是“質量”。但密度實際上是描述空間上質量的分佈的一個物理量,跟時空彎曲也是有聯絡的。但“到底取決”的還是質量!
黑洞的例子說明一切根據資料的推算示例,黑洞的密度並不是恆定的值,似乎黑洞越大,密度就越小,其體積是以事件視界來算的。
恆星級別的黑洞:質量= 2×10^31千克,事件視界內的體積= 3.4×10^12 立方米。密度將是6×10^18 千克/立方米。
星系級別的黑洞:質量為2×10^39 千克,事件視界內的體積= 10^37立方米,密度= 200 kg / 立方米。
一個星系級別的黑洞,其密度才200 kg / 立方米!!! 而常溫常壓下水的密度是1000KG/立方米。黑洞的密度居然可以比水還小!
但時空彎曲的量怎麼描述其大小呢?我們說廣義相對論將引力認為是時空的彎曲,但顯然,一個星系產生的引力遠遠超過一顆恆星。那麼我們是否必須說,星系級黑洞造成的時空彎曲要大於恆星級黑洞產生的時空彎曲呢?
答案似乎是肯定的!
上圖:不同質量的天體,造成的總曲率是有差異的。
我們再來把黑洞變成同質量的星系和恆星與黑洞同質量的恆星或者星系產生的引力實際上跟黑洞相同。
也就是說,對於外部來說,兩個天體內部物質的質量如何分佈並不改變其總的引力大小,只要質量相同其向外產生的引力都是一樣。所以從這樣的邏輯來說,顯然引力大小,以及時空彎曲的大小跟天體的密度沒有關係,而只跟質量相關。
上圖:不同天體造成的時空曲率。
(a)左-太陽;
(a)右-壓縮成白矮星的太陽(質量相同)
(b)-壓縮成黑洞的太陽(質量相同)
在遠處,同質量造成的曲率相同;但在近處,壓縮與不壓縮造成的曲率就有差異了。
但是,這是對外部來說……對內部來說情況就不一樣。恆星內部的物質受到的時空扭曲的程度就跟同質量黑洞內部的物質不一樣,當然這顯然是由於內部的引力分佈不均所致。也就是說對於天體內部,其內部系統的質量分佈改變了內部將決定其內部各點的時空曲率。但這仍然跟密度不太好掛鉤,因為密度並不探討質量分佈的問題,質量分佈是一個幾何問題,而非一個簡單的數量。因此說密度決定了時空的彎曲量怎麼講也是不科學的。
另一個衍生問題:質量的中心也不等於引力的中心(質心不等於重心)質心是基於質量的,而重心是基於重量的,這兩個“心”在非孤立系統中不會重合。因此,我們在探討時空彎曲的時候也要注意不要把質心認為是重力的中心。也就是說,雖然引力是基於質量的,但引力中心不一定在質量的中心。
當物體上的重力場均勻時,質心和重心是相同的。但是,當天體進入在空間中不均勻的重力場時,重心將發生偏移,而質心是保持不變的。
上圖:均勻引力場中的物體質心與重心重合,非均勻引力場中,質心與重心不重合。
愛因斯坦的廣義相對論並沒有說過如果把一個大質量平攤到很大的範圍裡就不太會產生一個指向某個固定方向的引力引力的範圍是無窮遠,因此無論如何分散質量,這些質量也會因為引力而被吸引到一處,聚集起來。除非質量變成能量輻射出去。
我們的宇宙當中的天體之所以不斷相互遠離(如哈勃觀察到的那樣),是因為宇宙中存在著目前科學仍未能解釋的暗能量不斷地推動空間膨脹所致。愛因斯坦的廣義相對論並不包含關於暗能量的相關理論,因此也無法解釋這種現象。
上圖:引力與暗能量的相互抗衡形成了我們宇宙現在的樣子。
總結時空彎曲取決於質量,這是基本正確的。物質的密度無法描述時空彎曲的細節情況,因為質量的分佈是一種幾何量,僅用密度無法描述。我們要注意重心也不等同於質心。此外,愛因斯坦沒有說過質量分散到足夠大就無法產生引力了。