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宇宙中的天体都漂浮在太空为什么不会坠落呢(为什么天体可以漂浮在宇宙中)

导语:宇宙中的天体都漂浮在太空,为什么不会坠落呢?

每当夜幕降临,仰望天上的星星,我们都会有这样的感受:天上的星星都漂浮在太空,它们为什么不会坠落呢?

事实上,那只是我们的错觉,日常生活经验带给我们的错觉。在我们的日常生活里,万物总是会向地面坠落,所以我们就会形成一个固有思维,宇宙中的天体也应该坠落。

实际上任何一个天体真的在不断坠落,都被更大的引力拉拽着不断坠落,朝着更强的引力源坠落,只是任何一个天体在诞生之际都有一个很快的初速度,正是因为速度够快,所以天体会被强引力源拉拽着做圆周运动。

这一切都源于引力,万物之间都有引力,只要有引力存在,万物都会朝着更强的引力源坠落。只不过坠落的方向并不是垂直落向强引力源,而是以弧线的形式坠落,只要速度够快,坠落的弧度恰好引力源的表面弧度一致,这样就不会坠落到强引力源上。

月亮不断向地球坠落,地球向太阳坠落,太阳向银河系中心坠落,那么银河系又会向哪里坠落呢?

不管朝哪里坠落,这个问题都可以无穷无尽地追问下去,结果走进死胡同。

这说明用牛顿经典力学来诠释这个问题是行不通的,我们需要理解引力的本质。爱因斯坦的广义相对论恰恰告诉了我们引力的本质,时空弯曲。

时空结构是具有弹性的,万物都会影响周围的时空,不过只有大质量天体对时空的影响更明显。总之就是,物质告诉时空如何万物,而时空告诉物质如何运动。

在广义相对论体系下,引力是不存在的,存在的是时空弯曲,而引力只是时空弯曲的表象而已。

万事万物都被时空包裹着,时空撑起了所有的物质以及物质的运动。同时,任何物质,尤其是大质量天体能很明显地让时空结构发生弯曲,就像在一块弹性布料上放置大铁球,弹性布料就会被压缩形成凹陷的大坑。

当然,这种解释其实是不严谨的,因为在太空中不存在上下的概念,大质量天体不存在“向下压缩时空”的情况,实际上大质量天体压缩时空的方向是天体的质心!网络上的示意图只是为了更通俗地让我们理解何为“时空弯曲”,给人的感觉就好像是引力产生的时空弯曲,其实不是这样的,大家知道就行了。

在我们日常生活中,很难亲眼目睹大质量天体对时空的影响,即便是地球这样的天体对时空结果的影响也是微乎其微。这也说明了一点,时空结构是非常坚硬的。

到底有多坚硬呢?

我们假设钢铁的硬度为1,那么时空的硬度可以达到10的32次方,这完全是一个天文数字,我们很难直观地感受到时空到底有多硬!

时空竟然具有硬度,而且硬度还这么高,这样的结论让人很难接受,也不符合我们的日常生活经验,但事实真是那样。

这里就有一个问题,既然时空有硬度,不管这个硬度有多大,也总是有限的,这是不是意味着只要一个天体质量够大,时空也会兜不住呢?

确实存在这样的天体,它就是诡异的黑洞。由于黑洞质量巨大,而且全部集中在体积无限小的奇点上,这意味着黑洞可以无限压缩时空,看起来就像一块弹性布料被压破了一样,在弹性布料上硬生生地压出了一个洞。

那么,被黑洞压破的时空最终会通向哪里呢?会不会是另一个时空,另一个宇宙?

我们不得而知,因为黑洞本身已经超出了我们的认知范围,我们已知的物理定律在黑洞面前全部失效。

某种意义上讲,黑洞,尤其是黑洞中心的奇点根本就不属于我们的宇宙。

黑洞,其实就是奇点,是没有体积的。每个黑洞都有自己的事件视界,通常我们会认为黑洞是事件视界以内的区域,这样的话黑洞就有体积了。

而事件视界以内的区域完全脱离了我们的四维时空,所以黑洞不能用我们世界的大自然法则来诠释。

广义上来讲,时空与我们平时所见的万事万物一样,其实也属于物质的范畴。既然时空也属于物质,也就应该有时空密度,而时空弯曲很可能就是因为大质量天体的运动造成的时空密度分布不均。

总之,我们平时看到的天体飘浮在太空中,其实是一种错觉。天体只是沿着弯曲的时空做“测地线”运动,所谓“测地线”其实就是四维时空的直线距离,也是最短距离。只不过四维时空中的直线体现在三维空间里就是曲线,这也是为什么我们会觉得宇宙天体都在做曲线运动。

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