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“空间”、“引力”与“流体”

(2014-10-26 20:48:37)
标签:

流体

引力

场论

引力场

空间

 

“空间”、“引力”与“流体”

 

杨明昆  王严学  杨昭国

 (ygyzg@126.com)

 

    1.“空间”与“流体”

    我们常说“宇宙空间”(在这里,简称为“空间”),但它究竟是什么?空空如也,还是塞满了可供光子、电磁波及其他所有一切移动的介质?科学家目前还没有找到确定答案。但一个最新理论认为,时空本身可能是一个“液态超流体”(liquid superfluid)。 [1][2]

    “超流体”是一种物质状态,完全缺乏黏性,正由于没有摩擦力,它可以永无止境地流动而不会失去能量。按照里贝拉蒂和马切诺尼的理论,时空作为这种特殊的物质形式,也具有非同寻常的特性,就像声音在空气中传播一样,它提供了一种介质,能让波和光子得以传播。 [1][2]

 

“空间”、“引力”与“流体”
图1

 

“空间”、“引力”与“流体”
图2 “空间”与“流体”

    2.“引力”与“流体”

    2.1“引力”与“空间弯曲”

    爱因斯坦的广义相对论认为,由于有物质的存在,空间和时间会发生弯曲,而引力场实际上是一个弯曲的时空。 [3]

    在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率)。 [4]

 

“空间”、“引力”与“流体”
图3 “引力”与“空间弯曲”示意图

 

“空间”、“引力”与“流体”
图4 “空间弯曲”示意图

 

“空间”、“引力”与“流体”
图5 “引力”是一种“空间弯曲”

    2.2“引力”与“流体”

    科学家的最新研究显示黑洞周围的引力场可能呈漩涡状。 [5]

 

“空间”、“引力”与“流体”
图6

    引力可以表现为流体的特征。流体的特征行为之一便是湍流,也即在某种情况下,它们无法平滑的流动,而是呈漩涡状。 [5]

 

“空间”、“引力”与“流体”
图7 “引力”与“流体”

    由于“引力”是一种“空间弯曲”,而“弯曲”与“流体”的特性相一致,并且“空间”也具有“流体”特性,因此,“引力”也具有“流体”特性。

 

“空间”、“引力”与“流体”
图8 “引力”、“空间”与“流体”

    3.“流体”与“场”

    “引力可以被描述为场论。”路易斯·莱纳(Luis Lehner)说道。“我们也知道在高能量时,可以用描述流体的数学工具来描述场论。因此这其中包含两个步骤:引力相当于场论,而场论等同于流体,因此引力等同于流体,这被称为引力/流体二象性。”  [5]

 

“空间”、“引力”与“流体”
图9 “流体”与“场”示意图

 

“空间”、“引力”与“流体”
图10 引力/流体二象性

    4.“引力场”

    “引力可以被描述为场论。”“引力”“流体”形成了“引力场”,“空间”“流体”也应该可以形成“场”——“空间场”!

 

“空间”、“引力”与“流体”
图11 “引力场”与“空间场”?

 

 

参考资料:

[1]《宇宙或是一个“液态超流体”》 中国科学院网站

http://www.cas.cn/xw/kjsm/gjdt/201404/t20140429_4102719.shtml

[2]《新理论认为宇宙本身或是一个“液态超流体”》凤凰科技

http://tech.ifeng.com/discovery/astronomy/detail_2014_04/29/36074085_0.shtml#_tansuo_datu

[3]《阿尔伯特·爱因斯坦》百度百科

http://baike.baidu.com/view/2526.htm?fromId=2218

[4]《广义相对论》维基百科

http://zh.wikipedia.org/wiki/廣義相對論

[5]《科学家发现黑洞边缘或有引力湍流》凤凰科技

http://tech.ifeng.com/discovery/front/detail_2014_06/10/36744143_0.shtml

[6]相关资料请参考《“引力场”与“空间场”》

(http://blog.sina.com.cn/u/2494755301)

(杨明昆 王严学 杨昭国期待您的交流、讨论  ygyzg@126.com)

 

 

 

 

 

 

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