《流浪地球》里,地球都不自转了,为何还有引力?
需要搞清楚的是,地球的引力跟地球的自转是没有关系的。地球自转还是停止自转,都不会影响地球引力的存在。
根据牛顿的万有引力理论,引力的大小主要是跟物体的质量和与其他物体的距离有关系。具体来说,两个物体间引力的大小与物体的质量成正比,与它们之间距离的平方成反比。可见,地球即使不自转了,引力也仍会存在。
我猜你想问的应该是:地球不自转了,地球的离心力会不会消失?
如果地球停止自转,它的离心力确实会消失。这会对海洋的洋流和潮汐等产生很多影响,大气环流也会受到很大影响。那样地球上会发生很多灾难。
在《流浪地球》里,人类让地球停止自转确实也引发了很多灾难。但它可能还是没有完全描述清楚真实的情况,真实的情况应该比电影里表现得还要严重。
请提出这种问题之前先把高中物理学会,物理课你但凡认真听一听都不会有这类疑惑。
万有引力大小仅跟两物体质量及质心距离相关,万有引力公式F=GMm/r²,其中G是万有引力常数,约等于6.67×10⁻¹¹Nm²/kg²,M和m分别是两物体的质量,r是质心距离,这个力跟地球自转没有任何关系。
既然引力与其他三种力不统一,可不可以认为它不存在,就是时空扭曲的结果?
放弃将引力统一,只保留引力是空间弯曲的结果,那么就是将相对论独立于大统一之外,这个观点是反物理学的。我相信,绝大部分物理学家,对此将持反对意见!
物理学的最高教义就是大统一
从牛顿创立现代科学至今,每一代物理学家最大的荣光,是能用简洁优美的数学公式,来阐述自然界隐藏的客观规律。并根据这些规律,通过初始的参数条件,做出世间万物运转规律的预测。
科学家们相信,宇宙的最终极的奥秘,必然是相通的,是可以用一种最基本的形式来解释的,否则,必将有违自然规律简洁和优美。物理界流传一牛二爱三麦恶传说,就是对物理学统一做出巨大贡献的人物的最大嘉奖。
所以,将引力独立出来,置之不理,每一个有着科学传统的科学家,都不会甘心放弃追逐大统一梦想的。
大统一是物理学的归宿
现代物理,发展到今天,我们已经将人类的目光透过组成物质的材料,推进到材料的材料——物质之间四个基本相互作用关系中了。它们分别就是强力、弱力、电磁力、引力。牛顿创立了引力,然后麦克斯韦将电磁力统一,爱因斯坦、狄拉克、波尔、杨振宁等利用相对论以及量子论,形成了标准粒子模型,将电磁力、强力、弱力进行了统一。这是人类文明科学的最伟大成就。
引力虽然仍旧游离于标准粒子模型之外,但是,综合了引力的超弦理论以及M理论,都极有希望完成人类的夙愿,所以没有理由现在放弃前面的努力,功亏一篑。
人类文明要进一步进入宇宙空间,大统一是必须迈过的山峰!
人类虽然已经取得辉煌的成就,但是人类仍旧被困在地球上,无法向星辰大海远航!人类是好奇的种族,我们终归属于星空,目前化学燃料为主的能源利用方式,是无法满足我们梦想的!将引力纳入标准粒子模型,无论是超弦理论,还是M理论,我们必须要将其拿下。
只有清楚引力的机理,才能利用和使用引力!引力以及引力场,是人类航空速度接近光速的关键,也是人类进入高维空间的唯一理论支撑,无论如何,我们都不会满足于现在的结论。
能否避开大过滤器,引力是关键的钥匙!
人类一直没有发现地外文明,很可能是宇宙中超新星爆发发挥着生命大过滤器的作用!靠近银河系中心,平均200-300年就会发生超新星爆发,α射线爆发将清洗一切100光年内的生命可能。而地球之所以得以爆发生命,是由于太阳系处于银河系边缘,恒星稀疏所致。但是,最近发现距离我们100光年内有可能50万年内发生超新星爆发的恒星。所以,引力的突破,更是关系到人类生存的大事!只有吃透引力,才可能进入高维空间,到达接近光速的航行速度。否则,人类对于此距离下的超新星爆发,人类将毫无办法,只能坐以待毙。
我是猫先生,感谢阅读。
物理学家的统一大业按照目前主流的科学认识,近代科学起源于文艺复兴时期的欧洲,从哥白尼革命开始,伽利略实现的近代实验科学的奠基,第谷和开普勒让天文学和占星术彻底分家,牛顿则是将那个时代的庞杂的知识进行集大成,确定了科学的范式。
从这时起,科学开始飞速发展,持续至今大概是300多年的时间。在这300多年的时间里,物理学家这个群体一直都有一个夙愿:大一统理论。无论是牛顿还是爱因斯坦都曾努力做出大一统理论,但他们都失败了。
这个大一统理论指的就是仅仅利用一个理论,就可以解释宇宙中所有的物理学现象。反观我们现在的物理学体系,现代物理学有两大支柱:相对论和量子力学。但是两者之间只有狭义相对论和量子力学进行了很有效的结合,由此得到了量子场论。而广义相对论和量子力学至今还格格不入。
按照目前的认知,宇宙中一共存在着四种基本作用力,分别是强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用和引力相互作用。物理学家认为只要统一了这四种作用就可以得到大一统理论。
可是一直到现在,弱相互作用和电磁相互作用得到了统一,强力只能勉强算是和弱相互作用、电磁相互作用统一。但实际上这不是弱相互作用、电磁相互作用那样的统一,更不要说引力相作用了。科学家一直是在试图利用“引力子”理论来把引力相互作用也纳入到其中,结果理论和实际现象相距甚远,以至于科学家放弃了这个想法。
虽然“引力子”理论失败了,但是科学家不可能放弃把四种作用力统一在一起。因为科学每一次跃进都是依靠着“统一”,这其实从引力的发展也能看出来。
格格不入的“引力”最早的引力理论是牛顿的万有引力定律。这个理论认为引力是一种超距作用,换句话说,引力是瞬间完成传递的。如果太阳突然消失了,那牵引地球的引力就会瞬间消失,这时候地球就会沿着轨道的切线方向飞出去。
牛顿的万有引力定律让我们知道,地球上的物理学定律和宇宙中的天体运动其实是一回事,这其实也是一次物理学理论的统一。
后来,麦克斯韦提出著名的麦克斯韦方程,这也是一个物理学理论的统一,实现了“电”和“磁”的统一。
再后来,1905年,爱因斯坦提出了著名的狭义相对论,在狭义相对论当中他实现了“时间”和“空间”的统一,在同年发表的质能等价理论当中,他又统一了“质量”和“能量”。
我们会发现,能够跻身物理学前三的物理学家都实现了物理学理论的统一。到了1915年,爱因斯坦提出了著名的广义相对论,这也是如今解释引力的主流科学理论。在这个理论当中,爱因斯坦提出引力现象的产生,事实上这本质上是时空弯曲的结果。
我们来举个例子,月球会绕着地球转,按照广义相对论,是因为地球压弯了时空,而月球绕着时空的“侧地线”在运动,这里的“测地线”是四维时空的“直线”,也就是两点之间的最短距离。
在广义相对论中,爱因斯坦提出了著名的等效原理,把物体受到引力作用与物体在加速度状态下的物理学规律进行了统一。
科技的“原动力”物理学大厦的建立,依靠的就是一次次物理学理论的统一。即便现在解释引力的是时空扭曲,但是科学家依然不会去放弃把四种作用力统一在一起。因为放弃这个观念,就相当于放弃了科学的发展。我们也知道,如今世界各国都在大量投入科学经费,就是期盼着类似于牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦提出的这种统一理论可以发生在自己的国家,这样可以大幅度推进科学的进步。同时,科学一旦进步了,必然会作用于科技,使得科技突飞猛进的进步。
第一次工业革命就是得益于牛顿力学和热力学的发展;第二次工业革命、第三次工业都是得益于麦克斯韦电磁学的发展;而近代的航天技术和通信技术的发展,得益于相对论和量子力学的发展。
每一次科学的发展所带来的技术爆炸,都带来了整个社会在效率上大幅度的发展,并且带来巨大的经济利益。在这些利益的驱使之下,无论是科学家还是政府都会热衷于把科学理论进一步地发展。而广义相对论和量子力学的统一就是科学理论发展路径上极其重要的一环,因此,人类不会放弃这个想法。