重力是如何工作的?

粒子物理学家克里斯·罗杰斯研究了这个大问题……
2020年3月05日

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对时空结构的程式化描绘。

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问题

重力是如何工作的?

回答

托尼通过网络发送了这个,所以粒子物理学家克里斯·罗杰斯接手了…

Chris R -我有个坏消息,坏消息是没人真正知道。

菲尔:哦,不!

克里斯·R -我很抱歉。但我可以告诉你我们所知道的。在17世纪,牛顿和胡克一起发现了万有引力定律,他们也发现了一些关于力的东西。所以当我们有一个力时,我们推一个很重的东西,我们让它加速一点;如果我们推一个很轻的东西,我们会使它加速很多。这是牛顿著名的物理定律之一。然后万有引力定律说一个很重的物体会比一个很轻的物体吸引更多的东西。爱因斯坦是个聪明的家伙,对吧?所以他来了……

菲尔——我听说过,是的。他的名声很好。

克里斯·R -他有,不是吗?所以他在20世纪初出现,他说了什么,他有一个顿悟的时刻,他实际上是在想,等等,你已经有了两种不同的质量定义。一是质量产生了巨大的引力,将物体强烈地拉在一起。另一个是,如果你有一个非常大的物体,真的很难推动它。如果我们说质量的这两种定义实际上是相同的,会发生什么?这就是所谓的等效原理。所以和他的另一个原理一起,协方差原理,即物理定律无论你移动多快都是一样的原理,他把这些原理结合在一起,形成了一个新的引力理论,把它看作是一种时空的曲率,因为你无法分辨它是否只是一个加速度,或者你是否靠近一个有引力的物体,比如一个大行星或类似的东西。

菲尔-我不太明白你是怎么得到弯曲时空的。

Chris R -这是个有趣的问题。所以如果你想象,例如,在弯曲的时空中…

菲尔——我无法想象。我不知道那是什么样子。

克里斯·R -不,你有!

菲尔-娜迪亚?

是不是和越来越接近黑洞,一切都扭曲了一样?这是…

克里斯·R -如果你绕着地球走,就像绕着弯曲的时空走。如果你从赤道出发,向北走,最后当然会到达北极。不管你从哪里出发,你最终都会到达北极。弯曲时空是因为平行线不再平行。

人们经常用这个比喻,把一个很重的保龄球扔到蹦床上,这会使蹦床向下扭曲,使蹦床向下弯曲。如果你在蹦床上滚一个球,它就会滚下山。题目说,这是时空曲率的二维表示,如果你把空间想象成蹦床表面的织物。这是一个合理的近似吗?

Chris R -这实际上是一个可爱的比喻。这是完全正确的。它确实展示了时空是如何弯曲的。

所以弯曲的时空,这就是我们剩下的吗?

Chris R:所以一些理论学家出现了,他们说我们可能有一种亚原子粒子叫做引力子。引力子很难被发现,因为我们认为引力是一种非常弱的力。但还有另一个更根本的问题。如果我们把这些引力子放到我们的理论中,结果是引力子在理论中不起作用,你会得到无限的力,这显然不是物理上的。所以在我们观测到引力子之前,它只是一个理论。

评论

人类状况:那些声称知道的人比那些承认自己不知道的人说真话的可能性要小得多。

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