相對論中引力不存在,這是因為時空彎曲造成,為什麼時空彎曲,就會給造成兩個物體靠近?

不還是因為引力嗎?


根據曲率的符號,可以把幾何分為三種:

1.K&<0,羅巴切夫斯基幾何,過直線外一點有無數條直線與之平行

2.K=0,歐幾里得幾何,過直線外一點有且僅有一條直線與之平行

3.K&>0,黎曼幾何,過直線外一點不存在直線與之平行

現在我們把目光放到時空中,直線變成世界線,規定直線的一個走向是未來,另一個是過去。

在時空中的歐幾里得幾何,也就是閔可夫斯基幾何中,過直線外一點有且僅有一條平行線,而空間,也就是同時面,在任意時刻去截這一對平行線,得到的2個點的相對位置都是不變的,這就表現為沒有引力時的相對靜止。

在有曲率的時空中,比如施瓦西時空,過直線外一點沒有平行線,就算某個時刻單位切向量,也就是4速度相等,表現為這個時刻的截面上還是相對靜止的,之後也會相交於一點,表現為它們終會運動合併到一起。

當然把引力通過時空彎曲這種說法說出來,沒錯,還是因為引力,只是我們不得不這樣描述引力,這已經是最簡單的方式了,還想用原來牛頓那種手段,不夠用了啊。


匯聚定理:對於 [公式] 維時空中無轉動或超曲面正交的測地線匯,扭轉張量 [公式] , 測地線匯的Raychaudhuri方程為[公式] 則若滿足強能量條件 [公式] ,知 [公式] ,故擴張標量 [公式] 趨於減小,測地線匯趨於匯聚。

當然,該定理描述的是固定背景上試探粒子互相靠近,但幾何導致吸引可窺見一斑。


強行回答。

相對論里沒有說引力不存在,相對論只是重新定義了引力的產生機制。

按照牛頓經典力學來看,在現代科學框架下,「萬有引力」應該是電磁力的相吸屬性所至,但奇怪的是,萬有引力的強度很小,甚至可以說萬有引力小到了喪心病狂的地步,與電磁力應該具有的強度完全是兩個極端的世界。

以電磁力的尿性,用地球體積/引力比計算的話,兩個幾十公斤的人產生的萬有引力強度至少比實際上人體產生的萬有引力強幾萬倍,延伸開來看的話,一艘萬噸級油輪的引力基本上可以讓人在船體上豎著走路了……

但事實上無論是人體還是萬噸級郵輪,他們產生的萬有引力卻幾乎是可以忽略不計的。

所以,相對論里就對引力的發生機制進行了重定義,把它由原來的「兩個物體之間產生的吸引力」,定義成了「質量導致時空畸變從而產生的現象」,本質上,依舊是物質之間的相互作用,但從原理上,解決了為什麼萬有引力強度那麼小的bug。

這一點請務必搞清楚。

然後我們再說說力的發生機制。

其實這個也沒啥好說的,因為到目前為止,科學界仍然不清楚力具體的發生和傳遞機制到底是什麼……

不過以現代物理學框架來看,我們可以知道,宇宙中力的本質是「物質之間的相互作用」,而物質之間的相互作用,目前我們所知,有「強相互作用」、「弱相互作用」、「電磁相互作用」和「重(引)力相互作用」

可惜的是,目前人類並不清楚這四種相互作用的發生機制,只知道「強相互作用」和「弱相互作用」僅對原子核尺度構成影響,這兩個相互作用是物質存在的基礎;而「電磁相互作用」是宏觀世界的主宰,發生在宏觀世界裡的一切事物,包括力的傳遞,都由電磁力主宰;「重(引)力相互作用」,目前人類只知道它是由質量引起的時空畸變產生的,可能是由所謂的「時空張力」所導致,但是具體的原理人類仍然不清楚……


描述角度不同。

如果你說有引力,那時空就要看成平直的。這個時候描述引力的就是牛頓萬有引力定律。引力是靜態的,無法描述動態過程。

如果你說是時空彎曲,那麼引力就不能存在,物體(不受力)在彎曲時空中走測地線。這個時候描述引力用愛因斯坦場方程,是可以描述動態引力的。

為什麼時空彎曲,兩個物體會靠近?因為物體在不受力的時候總是走測地線,時空不彎曲,測地線是直線,時空彎曲了,測地線也彎曲了。時空為何彎曲?因為質量讓時空彎曲。

比如,太陽的存在,讓太陽周圍的時空彎曲了,地球在這個彎曲時空中,這個時候地球是不受力的,所以走測地線,這個測地線就是繞著太陽轉。

另一個角度:太陽存在,有引力,時空是平直的,地球如果不受力就走直線,但這個時候地球是受力的,受到了太陽的引力,所以繞太陽轉。

看到了吧,用彎曲時空描述,引力就不再是力。用引力描述,時空就不再彎曲。


時空彎曲這個說法不妥,感覺叫時空疏密更好。


這個問題不是那麼容易明白的,建議看看網上樑燦彬的微分幾何入門和廣義相對論


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