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大家想象用户车里装了一车西瓜,用户急转弯,西瓜滚向一边。这就是俺老朋友小爱对引力场的解释,引力场

(2013-11-30 08:52:52) 下一个

大家想象用户车里装了一车西瓜,用户急转弯,西瓜滚向一边。这就是俺老朋友小爱对引力场的解释。

在爱因斯坦引力场理论里,引力场是时空弯曲的结果。物体的周围的3维空间是弯曲的。物体在时空中进入到另一个物体的引力场时,感觉到空间的弯曲,就好比汽车里的西瓜在汽车转弯时感觉到离心力一样。汽车转弯时虽然空间(近似)是“直的”,因为物体运动转了方向,感觉上就好像是空间扭曲了。同样,如果空间是扭曲的,即使汽车运行方向不变,车里的也会感觉到有力的存在。

在4维时空中,时间是永远在变的,也就是说物体即使在空间中是“静止”的,在4维时空里也是在运动。物体在4维时空中“运行方向”就是时间。如果4维时空的空间是弯曲的,物体就能感觉到空间的弯曲,也就是力。所以,即使两个物体间相对距离/方向都不变,如果它们周围的空间是弯曲的,互相间也会感觉到。这就是引力场。

理解爱因斯坦重力理论的关键是把物体看成在4维时空中运动,运动方向是时间。

爱因斯坦重力理论认为重力场是instantaneous,也就是没有延迟,没有“传播速度”一说。 还有一个很荒唐的结论就是任何物体,哪怕只是一个中子的质量,在半径足够小的时候都可以变成黑洞。究其原因是爱因斯坦的理论里物体是没有大小的。其实,所有经典物理理论框架里,包括牛顿力学,包括量子力学,物体都假定为点,有的只是距离。这个隐含的假定实际上与“空间弯曲”互相矛盾,只适用与非弯曲的空间里。因为弯曲的空间里每个点的空间都有自己的特性,每个物体的不同部分所在空间都有不同的特性。

在现代量子重力场理论里,空间是可以量子化的。相反,时间是连续的,(还)不能量子化,还是一直在“运动”。这就是超弦理论。

空间量子化以后,有重力场子(graviton)。超弦理论希望解决的一个很重要的课题就是重力场。解决重力场理论是现代物理学的中心之一,也是达到“统一场”理论(所谓theory of everything)的关键。

超弦理论中的一个比较受大家认可的理论是现代M-theory。在这个理论框架里,时空是11维(10维空间加一维时间)。宇宙大爆炸前,我们所在的三维空间也是微空间,大小在普朗克尺度上(10的负35次方米)。宇宙大爆炸就是是其中的三维空间展开了,剩下的7维没有展开,还保留在微空间里。
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评论
李哼 回复 悄悄话
写得好,深入浅出的。

请继续阐述,假如用户车里装的不是西瓜,是黄瓜呢? 大白菜呢~~~
当当结 回复 悄悄话 还是没看懂~
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