爱因斯坦引力模型:预言宇宙中的三大奇迹

我们都听说过爱因斯坦的广义相对论,这是一种描述引力的理论,也成引力模型。广义相对论指出,质量和能量会扭曲时空,形成所谓的引力场,而其他物体则会沿着这个弯曲的时空路径运动。
广义相对论是现代物理学中最重要的理论之一,它不仅影响了天文学和宇宙学领域,还对物理学的其他领域产生了深远的影响,如粒子物理学和量子场论等。

引力场会形成引力波,有点像扔在池塘里的石头会在水里产生一圈一圈的涟漪。这种引力波可以穿过空间,据说是唯一可以在不同维度空间里穿透的力,在《星际穿越》这部电影中,主人公库珀就是通过引力波在五维空间通过控制手表指针和书本的缓慢运动与自己的女儿进行一种电码的交流。

同时,引力场会产生的时空扭曲,而这种影响已经对我们的科技提供了理论基础,在《生命时宇宙的偶然吗》一书中,作者指出:           

诸如全球定位系统(GPS)之类的现代技术提供理论基础。该技术把地球周围时空的微小变形也考虑在内了。如果GPS不把这一小小失真考虑在内,它就不是把你导到你自己家的车道上,而是导到邻居家的车道上去了!

这就是引力模型的魅力,一个伟大的模型,连发现者爱因斯坦都不敢想象它能还能做出多少令我们意想不到的预测:            

爱因斯坦的引力模型独树一帜。因为它预言了三种自然界中存在着的现象。                这三种自然奇迹是黑洞、暗能量和膨胀中的宇宙。     

膨胀中的宇宙我们昨天已经谈到了。黑洞是什么呢?就是当一个质量很大的物体,通常是恒星内核发生坍缩导致质量继续增大,大到其压力超过了核力和电磁力的作用后,就变成了一个非常小的黑洞,但是质量又非常大,可以理解为其密度十分高,质量越大的物体其引力就越大,就能吸引其附近的任何物质进来,黑洞对光的吸收也很特殊,因为光无法逃脱黑洞的引力,所以黑洞看起来就像一个非常黑暗的区域,因为没有光线从中逃脱。

第三种是暗能量,提到暗能量,又不得不提到暗物质。在我们这个宇宙中,普通物质只占5%,包括咱们看到的星系,剩下的25%是暗物质,70%是暗能量。在书中指出:          

暗物质”应该称为“不可见物质”,因为它不会与光产生相互作用,所以也不会产生阴影,因此完全不可见。它不具有把原子结合在一起的力,所以它也不能形成原子;事实上,它能直接从普通物质中穿过。

暗物质也和各种形式的物质一样,也会对周围的世界产生引力。
宇宙中充满了暗物质,大约是普通物质的6倍。


暗物质也是星系内部能够稳定存在的原因,否则,星星之间将更为松散,我们的银河系也难以形成。

暗能量更是一种神奇的能量,就藏生在现在你我的四周,我们还是继续引用书中的解释:           

暗能量被认为是空的空间本身的质量。                如果空间确实是一种物质,且有质量,那么它就会让空间膨胀得比普通物质更快。                空间的质量并没有随着宇宙的膨胀而稀释,因为新的空间带来了新的质量。                暗能量能调整宇宙膨胀的步伐:如果宇宙膨胀的速度太慢,大爆炸的热量就会把最简单的元素氢消耗殆尽。                100亿亿立方英里的空间才相当于一勺糖的重量。


我们看到暗能量的重量是非常轻的,轻到可以忽略不计,但是又由于它无处不在,却有实实在在地占据了宇宙的大部分质量,也正是有了它,宇宙才能加速膨胀,而且我们观测不到的地方甚至超过光速。但是在地球上,改无法利用现有手段观测到暗能量,目前只能通过观测到宇宙微波背景辐射、超新星爆发和星系团的分布等数据来分析推断。

虽然,我们对于暗物质和能量的研究还处于早期。对我们也是一种知识的拓展。空的空间也有质量,那么它又还不算物质,只是一种能量形式,或许物质和能量之间本身就是种模糊的概念,物质只是能量的另一种表现形式,而一切就像超弦理论说的一样,不过是弦的振动形式。我们这个宇宙的一切不过是由一个母宇宙的琴弹出来的华丽乐章。

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