隨著物理學(xué)的發(fā)展,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),宇宙從本質(zhì)上只有四種最基本的力,也就是我們常說的“四大基本力”。各種不同的力從本質(zhì)上來說都屬于四大基本力其中的一種,這四種力分別是“引力、電磁力、強(qiáng)力、弱力?!?/div>
引力可以影響一切具有質(zhì)量的物質(zhì),弱力可以影響大多數(shù)粒子,電磁力對(duì)電荷產(chǎn)生影響,而強(qiáng)力會(huì)影響核子、介子等。宇宙的本質(zhì)就是各種力的傳遞,一切都源自于138.2億年前的奇點(diǎn)爆炸,宇宙在爆炸后不斷降溫,各種基本力也隨之出現(xiàn),然后一步步演化成了今天這個(gè)復(fù)雜的宇宙。
時(shí)至今日,科學(xué)家也沒有完全搞明白四種基本力,我們的物理理論并不能完美的解釋這四種基本力,科學(xué)家一直想找到一個(gè)可以統(tǒng)一四大基本力的理論,愛因斯坦這樣偉大的科學(xué)家用了自己后半生絕大部分時(shí)間去尋找這樣的理論,可惜的是愛因斯坦失敗了。
在四大基本力中,最常見的就是引力,每一種基本力都是構(gòu)成這個(gè)宇宙必不可缺少的一部分,但是對(duì)于人類來說引力在宏觀世界中產(chǎn)生的影響要比其他三種基本力更大,也更常被用到,同時(shí)引力也在主導(dǎo)著宇宙中天體的演化和大尺度宇宙結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。
但是,引力究竟是什么?是一種力?還是時(shí)空的彎曲?又或者是一種可以傳遞引力的玻色子?
牛頓爵士,物理學(xué)的巨人。他開創(chuàng)了物理學(xué)的全新時(shí)代,拉開了天文學(xué)和宇宙的帷幕,同時(shí)也是第一個(gè)認(rèn)識(shí)到自然界中所有存在質(zhì)量的物體之間都存在著吸引力的人,并且還發(fā)現(xiàn)這個(gè)吸引力的強(qiáng)度和物體的質(zhì)量有關(guān)。
引力是影響宇宙中天體運(yùn)動(dòng)的唯一一種力,質(zhì)量越大的天體產(chǎn)生的引力就越強(qiáng),宇宙中的物質(zhì)會(huì)因?yàn)橐奂谝黄穑罅康臍湓鼐奂谝黄鸷蠛阈蔷蜁?huì)產(chǎn)生,而一個(gè)大質(zhì)量的恒星在死去時(shí),如果質(zhì)量足夠就會(huì)向內(nèi)坍塌形成黑洞。
通常情況下星系的中心都是一個(gè)巨大的黑洞,比如銀河系的中心就是存在一個(gè)黑洞,這個(gè)黑洞大約是200萬倍太陽(yáng)質(zhì)量,宇宙中的引力源并不一定是黑洞,一些物質(zhì)特別密集的區(qū)域同樣可以產(chǎn)生巨大的引力,比如影響著整個(gè)本超星團(tuán)的“巨引源”就是一個(gè)引力特別異常的區(qū)域,這個(gè)區(qū)域產(chǎn)生的引力影響著附近數(shù)億光年范圍內(nèi)的星系運(yùn)動(dòng)。
這個(gè)區(qū)域可能存在超多大質(zhì)量黑洞,物質(zhì)的密度特別高產(chǎn)生了巨大的引力場(chǎng),但是引力的本質(zhì)究竟是什么呢?在解釋宇宙中天體運(yùn)動(dòng)時(shí),科學(xué)家普遍認(rèn)為引力的本質(zhì)是“時(shí)空彎曲”,這個(gè)觀點(diǎn)也是愛因斯坦在相對(duì)論提出的,他認(rèn)為引力從嚴(yán)格意義上來說并不能算是一種力,而是時(shí)空彎曲產(chǎn)生的“曲率”。
如果愛因斯坦的觀點(diǎn)是正確的,那么所謂的“引力”其實(shí)并不存在,是物體在時(shí)空中存在時(shí)對(duì)周圍時(shí)空造成的影響,并不是嚴(yán)格意義上的“力”。強(qiáng)大引力的時(shí)空扭曲并不是只影響空間,還會(huì)影響時(shí)間的流速,目前科學(xué)家已經(jīng)證明,引力越強(qiáng)的區(qū)域時(shí)間的流速就越慢。
相對(duì)論認(rèn)為時(shí)間和空間是不可分割的,大質(zhì)量產(chǎn)生的時(shí)空曲率對(duì)空間的影響就是引力,而時(shí)間的影響就是會(huì)導(dǎo)致時(shí)間流速相對(duì)于正常區(qū)域更慢,從這個(gè)角度來看,愛因斯坦的觀點(diǎn)會(huì)更加正確一些,但是目前引力場(chǎng)理論仍然存在一些無法解釋的問題,于是科學(xué)家在理論中引入了“暗能量”和“暗物質(zhì)”的概念。
在觀察宇宙中的星系時(shí),科學(xué)家發(fā)現(xiàn)理論計(jì)算出的數(shù)據(jù)和宇宙中觀測(cè)到的數(shù)據(jù)不一致,目前普遍認(rèn)為宇宙中存在大量的暗物質(zhì)和暗能量,這些物質(zhì)能量不反射光也不會(huì)輻射光,任何已知的手段都不能直接觀測(cè)這些物質(zhì)和能量,但是關(guān)于這些物質(zhì)和能量存在太多的未知,或許在未來我們對(duì)于引力的定義還會(huì)根據(jù)數(shù)據(jù)的變化更改。
牛頓的經(jīng)典力學(xué)無法解釋“引力波”的存在,而愛因斯坦的引力場(chǎng)理論預(yù)言了這種時(shí)空彎曲產(chǎn)生的漣漪,科學(xué)家已經(jīng)多次捕捉到了宇宙中的引力波信號(hào),證明了愛因斯坦的預(yù)言。但是在量子力學(xué)中,很多科學(xué)家都認(rèn)為,引力或許是某種玻色子產(chǎn)生的,這種粒子就是“引力子”。
廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型在數(shù)學(xué)上不相容,也就是說這兩個(gè)理論都不是完全正確的,如果認(rèn)同愛因斯坦的觀點(diǎn),那么引力子這種粒子完全沒有必要存在。用引力子這個(gè)概念來補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)模型是完善物理理論最簡(jiǎn)單一個(gè)的辦法。
可是不論科學(xué)家怎么努力,都沒有找到所謂的引力子,因此廣義相對(duì)論的引力場(chǎng)論才是目前最被認(rèn)可的理論。