万有引力的速度是多少?

bdqnwqk6个月前问题21

在计算了肉眼可见的唯一一颗彗星的轨道后,埃德蒙·哈雷对万有引力非常感兴趣。1684年,他与牛顿会面,讨论开普勒行星运动定律的证明,他惊讶地发现牛顿已经解决了这些问题。事实上,牛顿是一位优秀的博学家,在哈雷求助之前4年,牛顿已证明了这个定律。22岁时,他独立地发明了微积分。

图注:牛顿

牛顿考虑公布他的证明,哈雷决定成为他的赞助人。牛顿的《原理》将作为人类历史上最具开创性的作品之一,由哈雷出资出版。然而,一些批评家质疑牛顿对神秘的引力证明的有效性,为什么引力会这样工作?

几个世纪后,爱因斯坦不仅揭示了造成引力神秘引力的原因,而且还设定了一个上限。牛顿认为,万有引力以与古代光一样的速度移动——无限。他解释说,如果太阳突然从太阳系中心消失,所有的行星都会瞬间被抛入太空,其方向是瞬间的切向速度。然而,爱因斯坦不同意。

牛顿万有引力的问题牛顿万有引力的无限范围意味着每个粒子都会影响其他粒子,而不管它们之间的距离如何,即使它们位于宇宙的相反角落。爱因斯坦并不是第一个持不同意见的人。1859年,法国天文学家勒威耶在水星的轨道上发现了一个异常,这不能用牛顿的万有引力来解释,这是最早的批评。水星的轨道在水星的轴线上摆动和偏离,正式名称为水星的近日点进动。

图注:近日点水星进动

第一次尝试计算引力的速度是由拉普拉斯,他将引力重新定义为场或液体,他计算出的速度至少是光速的700万倍。然而,引力速度的有限性,不管它的速度有多快,都引申出一个问题。只有一个物体上的力(比如A)直接指向另一个物体,才能在两个物体之间实现稳定的轨道。如果重力以无限速度移动,即使物体A和B被天文距离隔开,这两个物体之间的引力也会瞬间相互影响。但是,有限性会导致滞后。

可以这么想象一下,两个物体作为两个弓箭手射出的箭所传递的引力。如果箭头以有限的速度移动,箭头将错过目标,因为目标在不断旋转中,将向前推进。这将破坏轨道的稳定,因为这个系统产生的力,涉及一个物体的离心力和引力将偏离其轨道,导致物体逐渐向外螺旋,可能摧毁整个太阳系。

图注:牛顿引力有限速度的问题要击中目标,弓箭手必须提前一点射击来补偿运动。如果引力不被认为是一个单一的箭头,而是一块四射的箭头,那么这些箭头之一朝物体右侧移动(假设它们顺时针运行)将正面击中其目标。当两个相反的箭头对齐并垂直于两个物体的相应离心力时,尽管延迟,都会完成稳定的轨道。

图注:引力波作为分散的箭头这个论点是由著名的天文学家汤姆·范·弗兰登提出的,他计算出箭的速度是光速的200亿倍,这被认为是瞬间的。然而,爱因斯坦在他的广义相对论中声称,这波箭的速度等于光速——大约每秒299792.458公里。

为什么万有引力速等于光速?我们必须首先承认爱因斯坦的狭义相对论被严重误解了。速度c不是光速所独有的,而是信息传输的独有。每秒299792.458公里的速度是指传输有关自然界中任何相互作用的信息的上限。因此,光和引力的速度以信息允许移动的峰值速度移动。

根据爱因斯坦的理论,引力并不是一种力,它毫不动摇地指向其源头,而是一种波,一种在时空结构上的扭曲——一种以光速传播的引力波。由于他的理论声称空间和时间是不可避免的纠缠,爱因斯坦使用c作为转换因子,将时间单位转换为空间单位,反之亦然。这是因为它的唯一特征,不依赖于观察者的运动或能量来源的特性,光、引力和无质量粒子服从这种特性。

图注:LIGO(激光干涉仪引力波观测台)1998年发表的一篇学术论文以引力速度没有直接在实验室中测量——引力相互作用太弱,这样的解释超出了目前的技术功能”作为论文开始。现在,近20年后,LIGO的研究人员探测到了引力波,这些引力波是由一个遥远的星系中1.3亿光年外的两颗恒星的死核的恒星碰撞产生的。爆炸是毁灭性的,致盲的光和引力的震颤穿越了宇宙,甚至可以在地球探测到它。

如果引力速度等于光速,则必须同时接收两个信号。这将是第一次实验性地确认引力速度是否真正等于光速,正如爱因斯坦所宣称的那样,自从他首次提出“荒谬”的主张以来,物理学家们一直在渴望着证明这一点。这意味着,如果太阳突然从太阳系中心消失,地球的毁灭将在8分钟后开始,与太阳光到达地球所花的时间相同。

然而,情况并非如此。如此巨大的碰撞也散发出其他形式的电磁辐射,如伽马射线,干扰实验。根据一篇论文,光和引力到达之间的延迟只是几秒钟,当我们考虑它们所经过的距离时,这几乎无关紧要。实验现在已经将引力速度缩小到光速的1%以内!

首先感谢邀请我们的宇宙诞生138亿年前大爆炸,如果没有那场大爆炸,今天的世界将不复存在,你我也将不复存在。引力作为宇宙基本四大自然力,它占据了非常重要的地位,宇宙四大力分别为,强核力,弱合力,电磁力和引力,那么引力的速度究竟为多少呢?我们来分析一下。

我们知道目前来看宇宙中已知最快的速度是光速,但是我们知道宇宙非常的庞大,因此宇宙中很可能存在的比光速还快的东西,不过目前来看呢。以人类的科学技术来看还没有发现。我们举个很简单的例子。就拿我们的太阳系做例子,地球围绕着太阳转。太阳光到达地球需要八分钟的时间。你就说我们所看到的太阳是8分钟之前的太阳,如果太阳消失了,我们会在八分钟之后的得知。

我们知道地球绕着太阳转是因为引力。地球和太阳在相互吸引,如果太阳一旦消失的情况下,整个太阳系的结构都将会发生变化,我们知道地球距离太阳一会儿是1.5亿公里,如如果太阳在消失之后,地球立马发生了轨道改变。那就代表着引力是超越光速的,目前来看这是不可能的。为什么地球的轨道会发生改变呢?源于重力。

重力是物质朝着质心坍缩的一种力,这种力量是足以改变时空的。实际上我们的太阳系就是一张纸,地球就是一个铁球。太阳呢,就是一颗铅球。如果铅球消失了,那么太阳系的质心可能就消失了,而太阳的重力影响了整个时空,时空的改变使地球也发生了改变。这么来看,我们就会发现空间的速度是超越光速的。这合理吗?

你知道宇宙的年龄为138亿年,但是它的直径却为930亿光年,而宇宙是在无限的加速膨胀之中的,那么我们就能知道宇宙在某一个时刻,它的加速膨胀超越了光速。根据爱因斯坦的光速不变原理来看,物质是不可能达到光速的,而宇宙膨胀的却不是物质,而是空间。那么证实,空间的改变是可以超越光速的,正是因为这样,刚太阳消失之后,整个太阳系都会发生变化。同样的也适用于银河系,如果银河系的黑洞突然之间消失了,那么整个银河系也会四分五裂。

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