万有引力是怎么回事?同上
一、什么是万有引力
力学课本告诉我们,万有引力是宙中任何物体之间都存在一种相互吸引的力,是一种长程力,且不能被屏蔽。
同时,由于万有引力可以影响相距很远的物体并且不需要介质,爱因斯坦在广义相对论中认为存在万有引力场,物体间的引力通过万有引力场发生作用。 广义相对论指出,万有引力和惯性力在本质上是等效的。
二、如何解释万有引力的产生
按照广义相对论的观点,时间与空间是紧密联系在一起的整体,时空结构是弹性的,好像一种四维的橡皮地毯。所有的物体都躺在这块地毯上,并使地毯发生变形,称为时空畸变。 时空畸变的大小与物体质量有关,质量越大变形越大。物质集中的地方是引力场"浓密"的地方,也是时空弯曲...全部
一、什么是万有引力
力学课本告诉我们,万有引力是宙中任何物体之间都存在一种相互吸引的力,是一种长程力,且不能被屏蔽。
同时,由于万有引力可以影响相距很远的物体并且不需要介质,爱因斯坦在广义相对论中认为存在万有引力场,物体间的引力通过万有引力场发生作用。
广义相对论指出,万有引力和惯性力在本质上是等效的。
二、如何解释万有引力的产生
按照广义相对论的观点,时间与空间是紧密联系在一起的整体,时空结构是弹性的,好像一种四维的橡皮地毯。所有的物体都躺在这块地毯上,并使地毯发生变形,称为时空畸变。
时空畸变的大小与物体质量有关,质量越大变形越大。物质集中的地方是引力场"浓密"的地方,也是时空弯曲最大的地方,这种时空弯曲产生质量的吸引效应--万有引力。
物体在时空面上作三维的运动时,正如在橡皮地板上作二维运动的物体,由于地板在三维角度看不是水平的,在时空弯曲比较厉害的地方,“地板”是凹下去的,物体在经过其周围时就会向低处运动。
虽然对于物体本身来说,它还是在“地板”上沿地板面运动,但是对于不知道“地板”是弯曲的人来说,似乎就是在凹点存在对物体的引力将物体拉向它。
从这个角度来看的话,万有引力就等价于惯性系中的惯性力,是为了便于在我们的三维空间中解释物体之间的运动规律而制定的虚拟力。
既然万有引力F=GMm/R 在性质上与惯性力F=Ma一致,那么万有引力公式中的G又代表了些什么呢?
三、万有引力公式的意义
让我们类比在地板上运动的物体。它在凹陷周围产生的向低处运动的趋势,显然是与该处凹陷的程度(包括产生凹陷的物质的质量与地板的弹性系数)、物体与凹陷的距离有关。
对照万有引力公式,虽然由于凹陷处的曲面方程是非欧氏几何,以我们目前的数学知识还难以将曲面的方程解出,不过我们可以猜测万有引力常量G实际上就是一个关于时空曲面的“弹性系数”和曲面方程的常量。
也就是说,G即是代表单位质量的物体会引起时空弯曲的程度,它是一个与我们所在的宇宙相关的基本常数。在某些科幻小说中提到的平行时空,也许会具有和我们的宇宙不同的常数系统,包括h、G这些吧。
四、万有引力的“屏蔽”
万有引力每时每刻都在影响着我们。有时,它对我们的生产和生活有很大的帮助;有时,它又会给我们带来许多不便。
比如,在飞船的发射过程中,为了克服万有引力,我们必须给飞船以巨大的加速度,这对飞船的仪器和飞行员都是很不利的。
如果我们可以“屏蔽”地球对飞船的万有引力,就可以使飞船平稳轻松地起飞了。
在网上查找资料时,笔者发现有理论指出:
大量充电的电容器,当电容器极板间的电压达到7万至30万伏时,整个电容器就会沿着正极方向移动,电容器的移动速度甚至可达每小时几百千米,这是因为高压带电的电容器自身形成了一个人造重力场,这个重力场在抗衡地球重力,从而使电容器在没有动力的情况下移动。
当然,这里面涉及到的知识是笔者所不能理解的,笔者也不打算利用这一理论屏蔽万有引力
让我们来考虑一些更简单的方法:
若是想要屏蔽掉某一个万有引力,其实只需要在这个力的反向加上一个和它大小相等的力就可以了。
而且,根据F=GMm/R ,我们可以发现即使所需要屏蔽的万有引力很大,只要我们在待屏蔽物体足够近的地方放置一个不需要太大质量的物体就可以抵消它
例如,离某物体A100m处有100kg的物体B
为了抵消B对A的万有引力,我们只需要在离A物体1m处放置一个10g的物体C。
根据万有引力公式,C对A的引力等于B对A的引力,且方向相反,即达到了某种意义上的“屏蔽”B的引力。
因此,我们可以设计一个球体,将待屏蔽的物体放入其中。球体和待屏蔽物体间的距离小一些。根据球体在各个方向上所受的万有引力,可以计算出球体内部物体在各个方向上所受的万有引力(当然这里待屏蔽物体的形状密度和体积应该是已知的)。
随后,我们只要对这个球体各个部分的密度和质量进行有限的调整,就可以做到大致上使待屏蔽物体在各个方向上所受到的万有引力被抵消
当然,这种屏蔽可能不是很精确的,而且鉴于这个球体本身所受的万有引力没有被屏蔽,这种设计的实用价值可能不大。
不过对于一些物理试验中特定环境的创造应该会有一些帮助吧。
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