我从小就有一个疑问,为什么所有的星球都是漂浮在空中的?

本答案来之悟空问答:想法捕手的回答

爱因斯坦认为时空不过是物质广延性的体现。一切物体也都在时空中。以相对论的角度来说,所有天体都被时空兜住了,而且时空是这个宇宙中最“坚硬”的东西。

是漂浮,还是坠落?

地面上的我们觉得星星都飘在空中,好像它们都能抵抗地心引力而不掉下来。事实上,地球引力太小了,根本拽不动它们。

但所有的天体却都被更强大的引力拽着,使它们坠向强引力源,只不过天体在形成之时都有一个初速度,于是就变成了被强引力源拽着做圆周运动。

2fb712b4c8da49ec813b602e7cc7d5d6

卫星围绕行星转,行星围绕恒星转,恒星围绕星系核转,这些运动都由引力造成,所以所有的天体可以简单地理解为都在坠向其环绕的中心引力源。月球坠向地球,地球坠向太阳,太阳坠向银心,然而银河系又坠向哪里?

以牛顿力学来解答这个问题会产生无止尽的追问。

然而以相对论的角度来思考,物质告诉时空如何弯曲,时空告诉物质如何运动。

没有引力,只有时空。

时空将一切物质裹在其中,空中的星球也被时空裹挟着运动。所以说,时空撑住了所有的天体、星系,以及我们。

我们安静且渺小,因此时空待我们温柔如水,一生还算过得平静。但宇宙中的天体就不一样了,它们的质量让时空倍感压力,被挤压,被扭曲,但最后总算还撑得住。扭曲的时空,就像被铁球压出一个深坑的乳胶垫,铁球的质量越大这个坑就越大。

f0ca2d3c5d794f24ad503e4fcfe9ecb1

也就是说,只有大质量的天体才能让时空表现出明显的弯曲。日常生活中的物体,就像乳胶垫上的微生物,完全不会对垫子产生压迫。一个铁球可以把垫子压出一个深坑,但它能使时空弯曲多少?几乎为零,可以忽略不计。

因为铁球与天体之间的质量天差地别,也可以说支撑天体的时空比支撑铁球的乳胶垫坚硬的多,到底有多坚硬呢?

时空的硬度

假设乳胶垫的坚硬程度为1,那么钢铁的坚硬程度大概就是10^11,而时空的坚硬程度是恐怖的10^43(这个数字刚好和普朗特时间:10^-43s的数字成倒数),这是一个天文数字,意味着亿万倍的强度差。

05334ba1-8be3-45cf-a018-88f1f3377cbe

“时空具有硬度”这一结论让人感觉违背常理,难以接受,其实只是因为我们习惯性地把时空认为是空的罢了。

如果说,所有的天体都在坠向自己所环绕的引力源,那最终那个最大质量的引力源又坠向哪?如果我们都在以一种感受不到的方式下坠,那我们是否就生活在一个黑洞之中?

这样看来,有时空兜底,反而让人踏实一点。

有时空兜不住的质量吗?

按上面的概念来理解,时空的“硬度”与“韧性”可谓是这个宇宙中最强的,而黑洞可能是时空唯一兜不住的天体。

黑洞是巨大质量被无限压缩成一个不可逆的奇点。不去讨论这个点的物理奇异性,单从承重的角度来看,黑洞周围的时空就像被压破了的纸。

这个被压破的时空豁口到底通向哪?没人知道。或许是另一个时空,另一个“硬度”与“韧性”更大的时空。

b6b4688075b741b6a90dddfd6fc0afa4

黑洞的事件视界就是这个时空的洞口,而黑洞奇点可能根本就不存在于我们这个时空,所以不遵循我们这个宇宙的物理法则。

黑洞这个“向下”坍缩的方向,可以说是我们这个宇宙唯一能确定的“第四空间维度”,通向一个未知的时空。

现代物理学已经明确知道这个时空的大门位于我们时空的下限:普朗克长度(1.61624×10^-35m)与普朗克时间(5.39121×10^-44s),这个下限之下所有的物理学定律都不适用。

在超弦理论中,那里是称之为“弦”存在的时空,且“弦”具有巨大的张力,是一种“硬弦”,这是否和那个时空的“硬度”有关?

如果这样理解,超弦理论就根本不是这个时空的物理理论,而应该是另一个时空的一种理论。弦与其说是构成我们这个世界物质的更基本单位,不如说是那个时空外溢出的能量成就了这个世界,而我们这个世界物质坍缩后凝聚的能量,再次回到另一时空。

总结

如果时空是一种具有广延性的物质,那时空是否也该具有“时空密度”的概念。如果是,时空扭曲就是由于时空密度的分布不均造成的,只是唯有巨大的质能才能造成时空密度的分布不均。

而就宏观宇宙与微观宇宙而言,我们身处的这个时空与普朗克尺度下的时空,其时空密度属于不连续的两个量级,类似与“能级”的概念。

两个时空内的物质,就像电子一样只会在自己的时空能级上运动。黑洞的出现就像是一次时空能级的“跃迁”,而逆向“跃迁”是否就是暗物质的产生机制?毕竟暗物质和黑洞本身一样,都无法用电磁波探测。

这样的脑洞结论,你认为如何??

欢迎关注@想法捕手,读科学,聊宇宙。

© 版权声明
THE END
喜欢就支持以下吧
点赞0
评论 抢沙发