加载中…科技日报--爱因斯坦的真知灼见：为什么引力把我们拉低而不是拉高？
(2024-01-02 13:32:10)
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爱因斯坦的广义相对论将引力解释为质量引起的时空弯曲之结果，与磁性的双重吸引和排斥能力形成对比。这一理论引入了重力井的概念，是理解引力的核心。来源：SciTechDaily.com
引力是具有质量或能量的事物相互吸引的原因。这就是为什么苹果会掉到地上，行星围绕恒星运行。
磁铁会吸引某些类型的金属，但也会将其他磁铁推开。那么，为什么你只感觉到重力的拉力呢？
1915年，阿尔伯特•爱因斯坦发表了广义相对论，找到了答案。重力把你拉向地面的原因是，所有有质量的物体，比如我们的地球，实际上是弯曲和卷曲宇宙的结构，称为时空。这种弯曲就是你所感受到的重力。
在进入复杂的引力世界之前，你需要了解时空。
时空正是它听起来的样子：空间的三个维度——长度、宽度和高度——与第四个维度——时间相结合。爱因斯坦运用了一些非常出色的数学，他是第一个意识到物理定律在空间和时间融合在一起的宇宙中起作用的人。
这意味着空间和时间是相连的——如果你在空间中移动得很快，那么与移动缓慢的人相比，时间对你来说会变慢。这就是为什么宇航员——他们在太空中移动得很快——比地球上的人衰老得慢一点。
地球弯曲时空，让你朝着地球坠落，而不是远离地球。来源：Tokamac /
Wikimedia Commons，CC BY-SA
记住，引力是指宇宙中的物体相互吸引，因为时空是弯曲的。当爱因斯坦提出广义相对论时，他证明了宇宙中所有的物质都可以使时空弯曲——用物理学的术语来说，物质就是质量和能量。
由于你的大脑通常以三维的方式思考世界，因此很难将时空的四个维度视为一个单一的想法。因此，为了更容易可视化，想象一下蹦床的表面。如果上面什么都没有，那就是平的。但如果你站在蹦床上，它会在你的脚周围伸展，并以你为中心形成一个山谷。如果蹦床上有一个球，它会滚向你的脚。
重力的作用方式与你站在蹦床上时物体向你脚滚动的方式类似。
这是时空如何工作的二维例子。你的质量拉伸了蹦床，形成了所谓的重力井，球滚进去。这与地球等重物的引力将你我等物体拉向它的方式非常相似。
更奇怪的是，由于空间和时间是相连的，时间也被重物拉伸了！
在电影《星际穿越》中，角色们去了一个靠近黑洞的星球，当他们在那里的时候，他们的衰老速度比其他人慢。
你越重，蹦床的侧面就越陡。这就是为什么宇宙中真正巨大的东西——比如太阳或黑洞——比地球有更强的引力。
那么，为什么重力会把你往下拉，而不会把你推开呢？
想象一下，有人钻到蹦床下面，向上推。球会滚走的！这将是一个重力山，而不是重力井。据科学家所知，物质——或物质——总是形成重力井，而不是重力丘。科学家们可以想象由外来物质或能量制成的东西会导致引力将你推向太空，但到目前为止，还没有人发现任何东西会导致重力将你推离地球。
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