引力为什么能时空弯曲(引力的本质就是质量对周围时空扭曲导致的陷阱和漩涡)(1)

万有引力的本质是质量对周边时空的扰动,这种扰动是把周边的时空进行弯曲。曲率与质量成正比,影响范围与距离成反比。

也就是说,质量越大的物体,对自己周边的时空造成的曲率越大,小质量物体经过大质量物体身边时,就会受到这种曲率的影响,顺着曲率的漩涡往下掉,最终掉到大质量物体的身上。

这种时空曲率从宏观上表现出来的现象是引力,看起来是两个物体相互吸引。但引力是这个世界已知存在的四种基本力里面最弱的一种力,因此小质量物体的引力很小,甚至小到可以忽略不计。比如两个人,或两辆汽车,甚至两座大山,你能感受到他们的引力吗?

引力为什么能时空弯曲(引力的本质就是质量对周围时空扭曲导致的陷阱和漩涡)(2)

因此一般来说,只有在天体的运动中,引力才能够成为考量的对象。

比如我们地球的引力主要表现为重力,就是物体由于地球的吸引力而受到的力,物体受到的力与质量成正比,我们就感到质量越大的物体越重。

在太空无重力状态下,物体质量再大也没有重量(失重状态)。

根据天体质量的大小,可以计算出其重力加速度。速度是与引力抗衡的条件,适当的速度可以与引力相互抵消,叫环绕速度,就是不被大质量天体引力陷阱所陷落,但也逃不出引力的牵扯。在环绕速度下,小质量物体围绕着大质量天体在轨道上旋转,双方会保持一种平衡状态;超过逃逸速度,则可摆脱引力束缚飞向远方。

引力为什么能时空弯曲(引力的本质就是质量对周围时空扭曲导致的陷阱和漩涡)(3)

地球的环绕速度为7.9千米/秒,逃逸速度为11.2千米/秒。

质量越大相对体积越小的物体,导致的时空曲率也就越大。太阳的质量虽大,但直径有139.2万千米,表面的逃逸速度为617.7千米/秒;白矮星虽然质量在太阳以下,但体积只有地球大小,逃逸速度需要5000千米/秒左右;中子星质量超过太阳,半径却只有10公里左右,逃逸速度最高达到150000千米/秒。

黑洞奇点无限小,视界里面的逃逸速度超过光速。所以靠近黑洞的史瓦西边界逃逸速度就要接近光速了,那里的引力漩涡无可阻挡,以后大家若有机会前往黑洞附近可要当心!

引力为什么能时空弯曲(引力的本质就是质量对周围时空扭曲导致的陷阱和漩涡)(4)

这些质量很大体积却很小的天体在自己周围导致的时空曲率很大,就如漩涡很急陷阱很深很陡峭,靠近的物体就很难逃脱。

但这种时空扰动形成的引力现象与距离成反比,离开越远消散的越快,呈指数级递减。但就是到了天边也还有,所以引力又是超长力,理论上无限远。但一般出了天体的引力圈(希尔球半径)就可以忽略不计了。

这个距离并不大,地球的希尔球半径约150万公里,也就是说地球对时空扰动导致的时空漩涡影响到150万公里远;太阳的希尔球半径约1光年左右。

引力的希尔球半径计算涉及到周边天体,比较复杂,这里就不多扯了,有兴趣的可以看时空通讯过去发过的相关文章。

时空通讯专注于老百姓通俗的科学话题,欢迎大家探讨。本号发表的所有文章均属原创,请尊重作者版权,谢谢关注和支持。

,