引力是如何逃离黑洞的?

引力如何逃离黑洞?

没有什么能比光速更快,黑洞能困住包括光在内的一切。

那么,引力是如何逃离黑洞的呢?这个问题很有意思,可以让大部分人真正理解重力。

答案是引力并不是以大多数人认为的方式起作用的。

对引力最直观的理解,无非是两个物体之间的力。

比如地球对月球施加引力,月球对地球也是如此。

牛顿发现万有引力定律的时候就用了这种引力?机械模型?。

直到公元1900年早期,它才被定义为我们今天仍在使用的引力理论。

然而,在构建这个重力模型时使用了一些假设。

假设我们有一个只有单一质量的宇宙。

想象一个向四面八方延伸的空间,所有的质量都集中在它的中心。让我们称之为..

这个质量有引力吗?如果引力只是一个物体和另一个物体之间的相互作用,那么答案是否定的。

没有其他质量能对A施加重力,所以没有重力。

如果在这个宇宙中增加一个质量,记为B,那么B和A会相互施力,这样引力就会存在。

但是引力只存在于a和b之间,而宇宙中其他空旷的地方不存在。

这个力学模型的一个问题是,它需要一个质量跨越空间对另一个质量施加力。

这个?远距离行动?法国数学家和天文学家皮埃尔·西蒙解决了这个问题。皮埃尔·西蒙·拉普拉斯在1800年代早期得到了部分解决。

他的想法是,质量必须通过某种能量与另一种质量相关联,他称之为场。

另一个群体感觉这个场是一种作用在他们身上的力量。

所以如果我们再想象一个孤独宇宙中的质量A,我们会说A周围有引力场,即使宇宙中没有其他质量。

这就消除了距离作用的必要性,因为当我们把质量B放入宇宙时,它正好感受到这个位置的引力场,受到引力的作用。

我们知道这个引力场是由于A在某个距离,而B只是感觉到自己的位置有引力场。

这个力学模型和牛顿的引力场模型都给出了相同的预测,所以在实验中两者没有区别。

但是场的概念更容易用数学来处理,场也是用来描述电、磁之类的东西,所以我们一般把牛顿引力看成一个场。

但这会导致另一个问题。

假设在A和B的宇宙中,我们突然改变了A的位置,B需要多久才能感受到这种变化?换句话说,如果我们改变A的位置,这种变化在引力场中的传播速度会有多快?拉普拉斯思考这个问题时,发现引力场的变化会立即发生。

?重力的速度?将是无限的。

举个例子,如果引力以光速传播,地球周围的重心将是8.3分钟前太阳的位置(光从太阳传播到地球需要8.3分钟)。

所以地球的轨道会随着时间变得不稳定。

那个时候,万有引力的速度是无限的这种想法并不被认为是一个问题。

实际上是作为反驳当时提出的替代引力观点的论据。

但是在1900年代早期,爱因斯坦提出了狭义相对论,指出没有什么可以超过光速。

如果是这样,那么我们的引力理论就会出错。

1915年,爱因斯坦提出了新的引力理论,这就是广义相对论,可以同时满足牛顿引力模型和狭义相对论。

今年年初,LIGO成功探测到引力波。

根据理论,当两个大质量天体(如中子星)相互环绕时,会产生引力波并向外辐射。

这些引力波将以光速传播。

今年年初成功探测到引力波的存在。

但如果引力以光速运行,这是否意味着天体的轨道一定是不稳定的?其实不是的。

拉普拉斯用有限速度研究引力时,只考虑了引力速度的影响。

而在狭义相对论和广义相对论中,光速受限会导致其他效应,比如相对运动引起的时间膨胀效应,质量的明显变化。

从数学上讲,这些效应是从庞加莱的不变性推导出来的。

因为这种不变性,引力的时间延迟和时间质量的速度依赖效应相互抵消,这样有效质量就会吸引有质量的地方。

这种抵消效应意味着,对于轨道运动,重力似乎是瞬间作用的。

但是等一下,既然引力场有一个有限的速度,怎么会产生瞬间效应呢?其实引力场做不到这一点。

但在广义相对论中,引力不是能量场。

早在牛顿之前,人们普遍认为物质和能量场会在特定的时间在空间中相互作用。

这样,时间和空间就可以看作是一个事物的背景。

空间和时间被视为一个可测量的宇宙网格。

在发展狭义相对论时,爱因斯坦发现空间和时间不可能是绝对的背景。

牛顿认为,对所有观察者来说,同时发生的两件事是同时发生的。

但是爱因斯坦发现光速不变需要什么?现在吗?这个概念是相对的。

以不同速度运动的不同观察者对事件的顺序会有不同的看法。

地球附近的时空扭曲

这个原理在爱因斯坦的引力理论中被发扬光大。

在广义相对论中,引力不是能量场。

相反,质量扭曲了空间和时间的关系。

如果我们回到前面的例子,如果我们把质量A放在一个空的宇宙中,它周围的空间和时间的关系就被扭曲了。

当我们把质量b放在附近时,它周围的时空扭曲意味着它会向质量b移动。

看似B被一个力拉向A,其实是因为时空被扭曲了。

就像物理学家约翰一样?惠勒曾经说过:时间和空间告诉我们物质是如何运动的;物质告诉时空如何弯曲。?

这就是为什么重力看起来是瞬时的,但引力波以光速传播。

引力不是在时间和空间中传播的东西。引力是时间和空间。

黑洞因为质量巨大,是一个极度扭曲的时空。

这种时空扭曲可以阻止光和物质逃逸。

但时空扭曲也是引力,不需要逃离黑洞,因为是黑洞。