时空弯曲的日常表现是万有引力。
时空弯曲是质量对时空的扰动导致的,因此从本质上来说,时空弯曲取决于质量大小,质量越大导致的时空弯曲就越大。有一些科学家们采用一张绷紧的床单来演示时空弯曲的直观感受,他们将一些大小轻重不一样的球体,放在这张绷紧的床单上,显示出来的状态是质量越大的球,被压沉的坑就越深,附近质量小的球就有掉落质量大的球深坑中的趋势,这种趋势表现的就是万有引力。
当然,床单的演示并不能完全展示出时空弯曲的状态,因为床单只是平面的,质量对床单造成影响是重力导致的压力,只是自上而下的而时空是无处不在包裹着一切的,因此质量对时空的影响是全方位的,形成时空漩涡或陷阱,也是全方位的,而且会以万有引力或引力波的方式被人类捕捉。
同等质量的物体,不管是黑洞,还是恒星,还是星际物质,对同等距离的时空弯曲影响都是一样的,这是因为质量对时空的影响遵循牛顿万有引力定律,表述为:F=GMm/r^2。这个公式里的F代表引力大小,G为引力常量,M和m表示相互作用的两个天体质量,r为引力相互作用的距离。
密度对时空弯曲的影响主要表现在距离上。
一个球体如果密度大,这个球体体积就小,球体表面距离引力中心就近反之,一个球体如果密度小,球体体积就大,因此球体表面距离引力中心就远。这样,根据牛顿万有引力定律,在密度大的天体表面,引力就会大很多,也就是导致的时空弯曲大很多。
我们用太阳来说明这个问题。太阳质量约1.989*10^30kg,半径约69.6万千米,因此太阳表面的引力(重力加速度)约为273.86m/s^2,逃逸速度约为617km/s如果太阳变成一个黑洞,其史瓦西半径就只有2952米,这个球状空间半径表面就叫黑洞事件视界,在这个临界点重力加速度达到51123815028901734m/s^2,逃逸速度达到光速,也就是约300000km/s。
由此可见,在同样质量的太阳表面和黑洞表面,导致的时空弯曲程度是完全不一样的,在黑洞史瓦西半径临界点,时空曲率已经达到无穷大,任何非黑洞天体一旦靠近这个区域,都无法逃脱,连光也将被抓进去有去无回,因此我们无法看到黑洞实体,只能看到视界外吸积盘的光亮。
这种无穷大的时空曲率,就像一个深不见底的漩涡,将一切吞噬到那个深不可测的奇点里面。这就是所谓密度对时空弯曲的影响。
为什么质量会使时空扭曲
有万有引力
现在人们已经证明了引力波的存在,埃因斯坦的广义相对论认为质量越大的物体引力也越大,比如在太阳系当中一切星体都在太阳的引力范围内围绕着太阳旋转。
为什么质量会使时空扭曲
并不是所有质量都可以使时空扭曲,科学家研究发现超大质量“如黑洞”能够使光线都不能够逃逸,而且会使其在黑洞附近发生偏移,这种情况被称为“时空扭曲”。
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