時時頭條
  • 娛樂
  • 體育
  • 財經
  • 科技
  • 旅遊
  • 軍事
  • 育兒
  • 時尚
  • 遊戲
  • 歷史
  1. 首頁
  2. 科技

深度長文:為何地球懸浮在太空中,而沒有墜落下去?

2024-02-02 20:10:44

簡單講:懸浮是錯覺,墜落才是真相。

之所以我們會產生懸浮的錯覺,一方面描述宇宙天體的示意圖會在某種程度上誤導我們的認知,讓我們感覺天體好像都是懸浮在太空。更重要的原因在於,我們生活在地球這個狹小的空間內,對事物本質的認知往往會不可避免地產生侷限性。

這種侷限性其實還是我們對大自然運動規律掌握得不夠造成的。宇宙中有無數個天體, 看起來好像都懸浮著,當然不是因為有什麼“神秘力量”起作用,而是這本來就是大自然的原有狀態。

那麼,從物理學角度來講,具體是怎麼回事呢?

這還需要從人們對“力”這種概念的認識開始說起。不要以為“力”的概念很簡單,不就是物體之間的相互作用嘛,但人們對力的認知,以及運動與力之間關係的認知,在相當長的時間裡是錯誤的,直到近代才逐漸接近力和運動的本質。

比如說,在古希臘時期,亞里士多德在解釋力這種概念的時候,就認為力是維持物體運動的原因,通俗來講就是,任何物體的運動都必須有力的參與才行。

這種思想一直統治了上千年之久,直到文藝復興開始之後,以伽利略和牛頓為代表的學者才逐漸推翻了亞里士多德的觀念。

在伽利略開普勒等前輩的基礎上,牛頓提出了著名的三大定律。其中牛頓第一定律指出,力並不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態的原因。一個物體在不受外力或者說受到的外力合力為零的情況下,並不一定處於靜止狀態,還可能保持勻速直線運動狀態。

任何物體只要受到外力作用不為零的情況下,一定會朝著外力的方向運動,這一點是毋容置疑的,而這種現象在我們日常生活中太常見了,著名的“蘋果落地”的故事相信大家都知道,牛頓正是透過“蘋果落地”的現象獲得了靈感,從而提出了著名的萬有引力定律。

當然,故事的真假我們不做考究,也並不重要。但有一點是肯定的,地球上的物體在地球引力的作用下都會向下運動。

而正是這種“萬物一定會向下運動”的認知,讓我們對太空中懸浮的無數個天體感到不解。既然引力無處不在,宇宙中那麼多的天體為什麼不像地球表面的物體那樣墜落呢?為什麼會一直懸浮在太空中呢?

正如一開始所講,所謂的懸浮只是表面現象,實際上,包括地球在內的所有天體一直都在墜落,朝著引力源的方向墜落。

拿我們的地球來講,地球受到的引力主要來自太陽,所以地球其實一直朝著太陽的方向墜落。同樣地,太陽也一直在墜落,朝著銀河系中心的超大質量黑洞墜落。

既然地球一直都在朝著太陽墜落,為什麼幾十億年來沒有墜落到太陽上呢?

原因很簡單,因為“速度”。地球自誕生之日起就一直圍繞著太陽執行,擁有圍繞太陽執行的圓周“切線”方向的速度。通俗理解就是,地球除了受到太陽引力之外,還有因速度產生的“離心力”作用,兩種力達到了平衡,讓地球一直圍繞太陽執行,但這並不能否定地球一直朝著太陽的方向墜落,只不過不是垂直方向上的墜落而已。

實際上,地球上空看起來“懸浮”著的衛星和空間站,道理是一樣的。之所以空間站上的宇航員會有失重的感覺,就是因為空間站其實一直在朝著地球做“自由落體”運動,自由落體的過程當然是感受不到重力的。

只不過,這裡的“自由落體”並不是垂直方向上的,還有其他方向的速度,於是在空間站朝著地球墜落的過程中,始終不會墜落到地球上。



往小了說,空間站的墜落過程,本質上與我們從高處跳下沒有什麼區別。你從一堵2米高的牆上跳下的過程,其實也是自由落體的過程,也有“切線”方向的速度,這個過程中你會有失重的感覺,這不過這個感覺太短暫了,以至於你很難真實地感受失重。

假設你的力氣足夠大,彈跳足夠好,理論上分析,你用力一跳,一直能跳到幾乎圍繞地球一週,然後在你身後不遠處才落下。然後你再稍稍用力,會發生什麼呢?

你將不會落到地面上,而會一直圍繞地球旋轉,實際上你就成了地球的衛星。在這個過程中,你並不能否認你自己一直在朝著地球墜落。

以上對天體墜落的分析是以牛頓萬有引力理論為基礎的,其實我們也可以用愛因斯坦的廣義相對論來分析,更形象更直接。

在廣義相對論體系下,萬有引力其實是不存在的,引力只是時空彎曲的表象而已。同時,愛因斯坦認為,時間和空間並不是絕對的,不是一成不變的,而是有彈性的,可以彎曲,摺疊,甚至撕裂。

而牛頓力學體系下,時間和空間是絕對的,一成不變的,不會受到外界環境和運動的影響。牛頓時間空間和引力的描述很符合我們的日常生活認知,而愛因斯坦提出的相對時空觀顛覆了我們的傳統認知。

隨著科學的不斷發展,尤其是對光本質的研究,人們發現時間和空間並不是絕對的,於是,利用“光速不變”這個基本假設,愛因斯坦相繼提出了狹義相對論和廣義相對論,而相對論也成為了現代物理學大廈的兩大基石之一,另一基石是量子力學。

剛才講了,廣義相對論認為,我們每天感受到的引力,其實就是時空彎曲的表象。舉個例子,地球圍繞太陽轉,從三維空間來看,地球的執行軌跡是橢圓形的。但是從四維時空的角度來分析,地球其實一直在做“測地線”運動。

何為“測地線”?說白了就是四維時空中兩點的最短距離。

這裡很有必要強調一下,四維時空中的“兩點”與三維空間裡的“兩點”概念完全不同,理論上講,沿測地線運動的物體不受任何外力作用,測地線也可以看做是四維時空的“直線”距離。

也就是說,天體看起來是懸浮在太空,其實一直被彎曲的時空結構“託著”,沿著完全的時空做測地線運動。



那麼時空到底是如何彎曲的呢?很多示意圖是這樣描述的,就像彈簧床那樣,重物放在彈簧床上,會造成彈簧床向下凹陷,物體感受到凹陷就會沿著凹陷的方向滾落。



其實這種對時空彎曲的描述是不嚴謹的,只是更形象方便我們理解罷了。其實時空彎曲的方向並不是向下,畢竟太空中沒有“上下”的概念,時空彎曲的方向是朝著物體的質心,同時物體的運動也會拉拽周圍的時空。

總結

由於我們生活的地球空間太狹小,所以很多時候我們的日常生活經驗會有很大的侷限性,要想擺脫這種侷限性的束縛,最直接的方式就是跳出地球這個狹小的空間。當然,如今的人類科技不允許每個人都這麼做,在這種情況下就需要大膽放飛我們的思維,我們生活的空間可以被束縛住,但我們的思維可以徹底放飛,完全不受任何束縛!

熱門資訊
  • 玄派 X68 磁軸機械鍵盤今晚 8 點開售,到手價 199 元 | 2024-11-11 15:01:33
  • 速度放緩!OpenAI新旗艦模型進步幅度沒那麼大 | 2024-11-11 15:24:10
  • 11月11日外媒科學網站摘要:海洋毒性正變得越來越大 | 2024-11-11 15:24:18
  • 大選之後,做空特斯拉的對沖基金已虧50多億美元 | 2024-11-11 15:24:26
  • 我國將建設北斗綜合定位導航授時體系 | 2024-11-11 15:24:42
  • 中國商飛 ARJ21:適航取證的艱辛路 6000 年安全標準 | 2024-11-11 15:24:47
  • 營收超特斯拉後 比亞迪全年銷量有望超福特 | 2024-11-11 15:31:16
  • 0.02mm精度+百元天花板,玄派X68磁軸鍵盤鍵盤來襲 | 2024-11-11 15:36:58
  • 天貓精靈家庭影院:5.1聲道環繞,閨蜜機+智慧音箱無線連線 | 2024-11-11 15:37:01
  • 搜狐張朝陽:要成事,一萬小時定律很重要 | 2024-11-11 15:45:42
  • 禾豐光芯申請透射式濾波器及其製備方法、EUV光刻機專利,實現即插即用 | 2024-11-11 15:50:40
  • CAR-T如何變白菜價? | 2024-11-11 15:50:48
  • 雙十一買華碩路由器,國補購機正當時! | 2024-11-11 16:01:36
  • Linux 系統將支援蘋果新款 USB-C 介面 Magic Trackpad 妙控板 | 2024-11-11 16:01:40
  • 3499元 銘凡MGA1移動顯示卡塢上市:內建RX 7600M XT顯示卡 | 2024-11-11 16:16:00
  • 三星對3奈米GAA工藝的最初良率目標是70% 結果實際不到1/3 | 2024-11-11 16:21:47
  • 寧德時代固態電池開始樣品驗證,三元鋰能量密度提升超40% | 2024-11-11 16:21:54
  • 追覓X50 Pro體驗:6cm越障極致解放雙手 清潔能力再進化 | 2024-11-11 16:43:17
  • o1/Claude集體翻車!陶哲軒等60+頂尖數學家合力提出新數學基準 | 2024-11-11 16:44:48
  • 華為微型基站黑科技 可讓手機網速暴增35倍 | 2024-11-11 16:46:03
  • 曝蘋果智慧眼鏡專案已啟動 但最少要5年後才會推出 | 2024-11-11 16:52:22
  • 錯過等明年!華為開啟服務回饋禮遇:免費貼膜、維修免人工費 | 2024-11-11 16:52:25
  • 月之暗面創始人被前投資人仲裁,最新回應來了 | 2024-11-11 17:23:12
  • 訊息稱LG與SpaceX達成協議,將為星艦開發電池 | 2024-11-11 17:23:17
  • 超微放棄NVIDIA NVL72 GB200晶片的大額訂單 促使一家臺灣公司接手 | 2024-11-11 17:23:19
  • 舒達釋出iComfort在智慧床新品:可哄睡可喚醒 AI解決入睡三大難 | 2024-11-11 17:39:52
  • 高強度的石英晶體可將 360TB 資料儲存數十億年 | 2024-11-11 17:44:35
  • 天舟七號撤離中國空間站!天舟八號發射時間確定:首批乘客很特殊 | 2024-11-11 17:46:35
  • 雙十一買長續航好屏輕薄本:華碩無畏Pro14好價來襲! | 2024-11-11 17:55:48
  • 0.02mm精度+百元天花板,玄派X68磁軸鍵盤來襲 | 2024-11-11 18:04:51
最近發布
突發!TVB知名女星毫無預警宣佈與未婚夫分手,結束長達八年情 面對被黑,蘭姐強勢迴歸。小菲狀態好轉,發宣告。更多內幕揭曉! 中國男籃決戰日本隊,首發五人曝光,廣東隊大贏家,徐傑第一後衛 孫穎莎奪女單冠軍!採訪謙遜立足拼,劉國樑給中國選手頒獎笑開花 分析 馬威交易取消後的影響:湖人還有什麼選擇?只能等休賽期? 火箭vs猛龍前瞻:範弗裡特有望復出戰舊主,火箭欲終結六連敗 梅西轟動宏都拉斯!當地媒體:這是世紀體育盛事! 登記開啟!金中、29中、13中等校動了! 開年暴擊!南京又一家機構跑路了? TechInsights:AI PC未能提振筆記本市場 2024年僅增長5% 睡覺時突然腿抽筋,就是缺鈣?錯!還有這4個原因,別輕易忽視了 泡泡瑪特又贏麻了!此前被調侃是“境內最大的博彩公司” 再也不用扎手指!5億糖尿病患者有福了 傳《尼爾:機械紀元》續作、新《古墓麗影》今年公佈 有工作經驗的畫素畫師如何寫簡歷? 離譜!Xun被搶3條龍,JDG仍然獲勝!Peyz力挽狂瀾,WBG痛失好局 將耗死在國際空間站?59歲美滯留女宇航員求救:喪失重要身體機能 華為FreeClip耳機玫瑰金開售 開放式聆聽設計 CBA俱樂部杯-山西淘汰北控晉級4強 原帥18分 小紅書上移民的中產:曾經北京七套房, 羨慕海外一張床, 如今卻...... 不可抗力停課2天以上退一半保教費,佛山幼兒園收費新規釋出 紅棉襯醉美,2020番順醉美青餅評測 華為FreeClip耳夾耳機玫瑰金配色開售:1299元 64歲寧波老闆,跨界無數次,給員工發8億,即將擁有第三家IPO? 卡友資訊股東持股情況變動 廣州“城市合夥人”:城市與人才的雙向奔赴 有人說孫穎莎粉絲是飯圈文化的時候 卻有些人用真金白銀愛孫穎莎! 男生剪“短髮”髮型乾淨利落,試試這3款,剪完帥氣提升顏值! 7個臀部訓練最佳動作,打造迷人的蜜桃臀! 偉大的4-2!林詩棟奪冠:新科世界第1誕生、超越王楚欽,狂攬3冠 新疆完美了!新小外強於皮特森+黑根斯,承認補強大外良性競爭! 林詩棟奪男單冠軍!採訪大談不容易太謙遜,單獨拍照露出笑容! 國乒最新戰報!林詩棟第2局11-8,衝3冠王,梁靖崑救2局點仍輸球 替補奇兵!快船大將5記3分助隊贏球 哈登好幫手 爆冷!北控男籃吊打奪冠大熱門球隊,外援決定比賽的走向 官宣離任,胡明軒宣佈重要決定,廣東宏遠遺憾,杜鋒祝福 又一個賈德松!崔康熙看人很準,魯媒:卡約又要錯過中國聯賽了 劉國樑憔悴!黑眼圈很重,擋住蒯曼被提醒,孫穎莎王楚欽被裁判整 林詩棟逆轉梁靖崑奪冠,成就三冠王,綜合實力更加突出 CBA最新外援註冊資訊,遼籃4人,新疆補充新援,廣東男籃放棄萊斯 大滿貫收官獎金排名:林詩棟三冠60萬第1,孫穎莎第2王曼昱10萬第9 臺灣律師分析大S遺產劃分,S媽要錢得看汪小菲臉色,打臉光頭安排 臺媒曝大S家人鬆手,讓出撫養權給汪小菲,希望馬筱梅善待孩子 二線白酒暴雷,狼真的來了! 搭上比亞迪,自動駕駛獨角獸,利潤大增170%! 炸裂!外資吹響“加倉中國”集結號背後:科技格局重塑與資產重估 這波夢幻西遊副本積分兌換真是血虧,四賜福的山賊值得買嗎? 《星戰亡命之徒》高階美工又回到CDPR 開發《巫師4》 《哪吒2》登陸北美,首映禮現好萊塢!有觀眾哭花眼妝:特效超預期,買票靠搶 曝張蘭被封年損失近4億,麻六記絕地自救太壯觀,員工曬張蘭近況

©2024 時時頭條 版權所有

隱私政策 | 服務條款 | 聯繫我們