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為什麼質量會彎曲空間,空間中究竟是什麼被彎曲了

由 詹娟娛樂 發表于 攝影2021-06-14
簡介在引力場中運動的物體,如果靠近產生該場的質量聚集體表面的那一面,那麼必定比遠離表面的那一面運動得更慢,這種速率的差異會使物體沿著格拉曉夫數Gr所稱的黎曼測地線運動

相對孔徑的概念是什麼

約翰·達菲爾德(計算機科學學位 + 物理偵探)迴應說,質量實際上並不會使空間彎曲。

能量的集中對周圍的空間有影響。基於廣義相對論,愛因斯坦說“引力場的能量應以與其他能量相同的方式起作用”。地球這樣的大質量物體之所以有引力,是因為物質是能量的集中,因此E=mc2。但請注意,一個無質量的光子也會引起引力,就像任何一種能量一樣。

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此外,這種能量實際上不會使周圍的空間彎曲。它只是使空間不均勻。1920年,愛因斯坦提到:“這種時空變異性的相互關係是時空標準的相互關係,‘空的空間‘在物理關係上既不是均勻的也不是各向同性,這一事實迫使我們用十個函式來描述它的狀態。我認為,這最終改變了空間是空的觀點。”這個非均勻空間被建模為彎曲時空,非均勻真空是彎曲時空的另一種解釋。我們說時空是彎曲的,但並不認為空間本身是彎曲的。我們提到的空間彎曲,不是空間的曲率,而是時空的曲率。空間不是彎曲的,而是非線性的、非齊次的,所以測量圖是彎曲的。

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還要注意的是,這裡引起混淆的一件事是地球本身是彎曲的,你可以透過“放大”,改變曲度。放大後你會感覺空間是不均勻的,而不是彎曲的。請注意,應力能張量與定向壓力有關,空間被有效地“向外推”,這種效應隨著距離的增加而減小。

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至於空間中到底是什麼被彎曲了,或者說到底是什麼被改變了,答案就是空間本身。不要認為太空是虛無的。愛因斯坦認為它是一種幽靈般有彈性、可以施加壓力的東西。至於能量是如何做到這一點的,沒有人確切知道。但是把空間想象成一種透明的果凍,現在用皮下注射針在中間注射更多的果凍。你會給周圍的果凍施加壓力,產生類似於引力場的東西。但是注意,你把果凍注射到果凍裡了。雖然在空間和能量之間似乎有某種深層的聯絡,但它們是同一樣東西。

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但是這些都是修辭手法,不能照字面意思理解。根據廣義相對論,質量產生引力場,在引力場中對物體的運動施加壓力。壓力影響在場中發生作用的速率,在格拉曉夫數Gr中稱為引力時間“膨脹”(我在膨脹這個詞上加引號,是因為它意味著固體中孔徑的增大,時間不是固體或任何物質,它只是觀察行為的概念性背景)。該引力場在產生該場的質量聚合體表面引力最強。越接近表面,運動的速度(時間)越慢。這四種作用是:綜合、衰減、振盪和空間位移(線性運動)。

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格拉曉夫數Gr並沒有解釋或提供質量如何產生引力場的機制,也沒有說明引力場的能量如何減緩這些運動的速度,但它確實提供了對線性運動的描述。在引力場中運動的物體,如果靠近產生該場的質量聚集體表面的那一面,那麼必定比遠離表面的那一面運動得更慢,這種速率的差異會使物體沿著格拉曉夫數Gr所稱的黎曼測地線運動。測地線在我們看來是彎曲的,因為我們用歐幾里得的平面性和直線可以將空間形象化,現實世界中卻不存在這些條件。

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以上這些每次都說得太多了,我們可以稱其為時空的曲率。時空是抽象的,是真實物體和力量活動的概念背景。它既不是物質,也不是力(儘管兩者都包含在內)。它並不會像壓力下的橡膠那樣產生變形,它只是格拉曉夫理論中的一個討論點。格拉曉夫數中的數學方程被稱為場方程,就像引力場一樣。它們不叫“時空方程”,因為那是毫無意義的。

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相關知識:

格拉曉夫數,自然對流浮力和粘性力之比,控制長度和自然對流邊界層厚度之比。格拉曉夫數Gr在自然對流過程中的作用相當於雷諾數Re在受迫對流過程中的作用,其大小能確定邊界層的流動狀態。自然對流邊界層從層流變為紊流也取決於一個無量綱準則格拉曉夫數Gr。此無量綱準則將從自然對流的微分方程式的無量綱化中產生。當格拉曉夫數相當大,約Gr>10E9時,自然對流邊界層就會失去穩定而從層流狀態轉變為紊流狀態。

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測地線效應,也稱作測地線進動。是指在廣義相對論預言下引力場的時空曲率對處於其中的具有自旋角動量的測試質量的運動狀態所產生的影響,這種影響造成了測試質量的自旋角動量在引力場內沿測地線的進動。這種效應在今天成為了廣義相對論的一種實驗驗證方法。

作者: quora

FY: 董美慧

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