引力有没有传播速度——100个科学问题之45

海云青飞 https://www.tuenhai.com 20190626

近程相互作用和远程相互作用的简单理解

物理学家认为,宇宙间至少有四种相互作用:

  • 强相互作用
  • 弱相互作用
  • 电磁相互作用
  • 引力相互作用

有没有第五种相互作用,比如,人和人之间互相看了一眼就相思心动,这是什么相互作用?

整体学认为,宇宙间只有一种相互作用,就是空间相互作用,从物体内部看则是画面相互作用

强相互作用和弱相互作用是短程作用,而电磁相互作用和引力相互作用是远程作用。为什么会分成近、远二种相互作用,如果不懂整体学,任你物理学学得再好,还是不能得到很好的解释,对于海云青飞 https://www.tuenhai.com 这样的整体学家看来,这些问题并不难理解

当你和你的家人在家里互动时,你的画面和家人的画面发生交互,这是局限于家庭成员之间的近程相互作用

同时,你也是社会的一员,你负有对社会的义务,比如你要给国家交税,你的生产的产品要符合国家标准,于是你就和整个社会发生了相互作用,这种作用相当于远程相互作用,也就是引力相互作用或电磁相互作用

引力相互作用的本质

物理学家相信,两个物体间的任何一种相互作用都是通过交换亚原子粒子来实现的。所交换的粒子质量越大,相应的作用范围就越小

于是,物理学家认为,引力相互作用应该交换一种没有质量的粒子——人们称之为“引力子”。粒子是升物(生物)特有的概念,其本质是空间波动的高度概括,海云青飞 形象地称之为画面。所以,引子力在本质层面来说是不存在的,但是升物现在所处的进化阶段无法直观感知复杂的波的形态,所以需要“粒子”以便让升物概括地理解这个宇宙

引力是空间的运动引起的一种波动。空间的运动宏观分为二种类型:

  • 空间的膨胀运动(斥力)
  • 空间的反膨胀运动(反斥力)

物理学家说的宇宙间的四种相互作用就是四种空间的反膨胀运动。这四种空间的反膨胀运动是以引力相互作用为基础的,引力为宇宙构造了画布,而其他的相互作用就是在画布上作画。引力相互作用的速度是光速

说到相互作用,必须说一下什么是真空。真空,理论上存在,现实中不存在,物理学家说的真空是理论上的真空,也就是斥力和反斥力达到平衡的空间状态。我们所处的宇宙目前处在膨胀中,说明斥力和反斥力在宏观上是不平衡的,也就是真正的真空不存在,但是在局部看,也可以近似地认为真空存在

引力,是反斥力的主力,我前面说引力为宇宙构造了画布,这是从引力角度,或者说升物视角的说法,升物本是反斥力世界的存在,如果宇宙中斥力占了绝对上风,那么所有升物很快死绝。引力的速度是光速,也就是画布是动态的,引力相互作用构造而成了画布

物理学家假设,在真空中,没有质量的粒子如光子只能以光速运动,速度约为每秒300,000公里,既不能大,也不会小。为什么光速和引力的速度相同?光在画布中行走,是受到画布的性质制约的,如果没有画布,那么光无处可走,光的速度就成了零。引力的速度决定了光速的上限速度

物理学家认为光子没有质量,相应的作用范围就是无限大的,于是在真空中,没有质量的光子只能以光速运动。实际上运动空间是必然有质量的。光子本质是波,波是向四面扩散的,如果我们只从一个方向检测光波,那么物理学家认为检测到了光子,光子有了动质量。如果从波的角度看,这时就不能从单向方检测了,于是光波各向扩散,物理学家就认为光波是无质量的。可见,并不能笼统地说光子没有质量

045 什么是引力的速度?

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

关于这个问题,有另外一个比较长,然而也比较明白的提法。这就是:假若太阳突然不复存在,并且消失得无影无踪的话,地球要在多久以后才不再受到太阳引力场的吸引呢?

还可以提出一个类似的问题:当太阳消失以后,地球什么时候才不复得到它的光?

对于第二个问题,答案是大家熟知的。我们都知道,太阳离开地球有一亿五千万公里。我们还知道,光在真空中以每秒300,000公里的速度传播。太阳消失前的最后一束光线在离开太阳后,要用8.3分钟的时间才到达地球。换句话说,我们将在太阳消失8.3分钟后才会知道这件事

这第二个问题之所以容易回答,是因为我们有好多种测量光速的方法。由于人们能够察觉自遥远星体射来的微弱光线的变化,也由于人们自己能发射出强大的光束,这些测量方法就成了切实可行的事情

在与引力场打交道时,我们就没有这些有利条件了。研究微弱的引力场的微小变化是十分困难的,而且,我们也无法在地球上产生强大的引力作用,让它们传播很远的距离

因此,我们只好局限于理论上进行探讨了。目前,已知宇宙间有四种相互作用:

  • (1)强相互作用
  • (2)弱相互作用
  • (3)电磁相互作用
  • (4)引力相互作用

前两种是短程作用,随距离的增大而迅速减小,到了超过原子核直径的地方,它们已经微弱得可以忽略不计了。电磁作用和万有引力作用是远程的,它们反比于距离的平方而减弱。这就是说,即使是在天文距离上,也能感觉到这两种作用

物理学家相信,两个物体间的任何一种相互作用都是通过交换亚原子粒子来实现的。所交换的粒子质量越大,相应的作用范围就越小。例如,强相互作用是由于交换质量比电子大270倍的π介子而产生的,弱相互作用是由于交换质量更大的W粒子而产生的(顺便说一下,这个粒子还未被发现)

如果所交换的粒子根本就没有质量,那么,相应的作用范围就是无限大的,这正是电磁相互作用的情况。这时所交换的粒子是没有质量的光子。这样一束没有质量的光子就是一束光线,或一束辐射。引力相互作用也像电磁作用一样是远程的,因此,它也应该交换一种没有质量的粒子——人们称之为“引力子”

而且,物理学家有十分充足的理由假设,在真空中,没有质量的粒子只能以光速运动。这就是说,速度约为每秒300,000公里,既不能大,也不会小

如果是这样的话,引力子就是以光子的速度前进的。这就意味着,如果太阳消失的话,它所放出的最后的引力子将与最后的光子同时抵达地球。在我们最后看见太阳的一瞬间,也同时失掉了它的吸引力

换句话说,引力是以光速传播的

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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