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大家想象用戶車裏裝了一車西瓜,用戶急轉彎,西瓜滾向一邊。這就是俺老朋友小愛對引力場的解釋,引力場

(2013-11-30 08:52:52) 下一個

大家想象用戶車裏裝了一車西瓜,用戶急轉彎,西瓜滾向一邊。這就是俺老朋友小愛對引力場的解釋。

在愛因斯坦引力場理論裏,引力場是時空彎曲的結果。物體的周圍的3維空間是彎曲的。物體在時空中進入到另一個物體的引力場時,感覺到空間的彎曲,就好比汽車裏的西瓜在汽車轉彎時感覺到離心力一樣。汽車轉彎時雖然空間(近似)是“直的”,因為物體運動轉了方向,感覺上就好像是空間扭曲了。同樣,如果空間是扭曲的,即使汽車運行方向不變,車裏的也會感覺到有力的存在。

在4維時空中,時間是永遠在變的,也就是說物體即使在空間中是“靜止”的,在4維時空裏也是在運動。物體在4維時空中“運行方向”就是時間。如果4維時空的空間是彎曲的,物體就能感覺到空間的彎曲,也就是力。所以,即使兩個物體間相對距離/方向都不變,如果它們周圍的空間是彎曲的,互相間也會感覺到。這就是引力場。

理解愛因斯坦重力理論的關鍵是把物體看成在4維時空中運動,運動方向是時間。

愛因斯坦重力理論認為重力場是instantaneous,也就是沒有延遲,沒有“傳播速度”一說。 還有一個很荒唐的結論就是任何物體,哪怕隻是一個中子的質量,在半徑足夠小的時候都可以變成黑洞。究其原因是愛因斯坦的理論裏物體是沒有大小的。其實,所有經典物理理論框架裏,包括牛頓力學,包括量子力學,物體都假定為點,有的隻是距離。這個隱含的假定實際上與“空間彎曲”互相矛盾,隻適用與非彎曲的空間裏。因為彎曲的空間裏每個點的空間都有自己的特性,每個物體的不同部分所在空間都有不同的特性。

在現代量子重力場理論裏,空間是可以量子化的。相反,時間是連續的,(還)不能量子化,還是一直在“運動”。這就是超弦理論。

空間量子化以後,有重力場子(graviton)。超弦理論希望解決的一個很重要的課題就是重力場。解決重力場理論是現代物理學的中心之一,也是達到“統一場”理論(所謂theory of everything)的關鍵。

超弦理論中的一個比較受大家認可的理論是現代M-theory。在這個理論框架裏,時空是11維(10維空間加一維時間)。宇宙大爆炸前,我們所在的三維空間也是微空間,大小在普朗克尺度上(10的負35次方米)。宇宙大爆炸就是是其中的三維空間展開了,剩下的7維沒有展開,還保留在微空間裏。
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評論
李哼 回複 悄悄話
寫得好,深入淺出的。

請繼續闡述,假如用戶車裏裝的不是西瓜,是黃瓜呢? 大白菜呢~~~
當當結 回複 悄悄話 還是沒看懂~
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