如果引力不是吸引力,那么黑洞的引力如何阻止光线逃逸呢?

时间:2020-11-15 20:33:04   作者:
有些人读了一两本关于广义相对论的书,试图通过告诉你引力不是一种力来给你留下深刻印象!

别相信他们。相信你自己的感觉。地心引力是一种你能用手感觉到的力量。(在物理学中,直觉有时会产生误导,但绝不会如此明目张胆。当你的手告诉你有一种力量,那就是一种力量。但如果你不相信你的手,就把那块砖挂在测功机上。这是一种测量力的装置,它可以测量力并猜到什么:它将测量力。)

也就是说…当然,引力有一些非常独特的性质。它的一个基本特性是,它以完全相同的方式吸引一切,而不考虑物体的材料组成。在月球上,没有空气阻挡,锤子和羽毛以完全相同的速度下落。

如果引力不是吸引力,那么黑洞的引力如何阻止光线逃逸呢?

也就是说,如果你落在锤子和羽毛旁边,从你的角度看,它们将静止不动。事实上,如果你没有看到月亮,你也可以得出结论,你只是在自由空间中漂浮,因为如果不看一些外部参照物,你就无法知道自己正在坠落。

这种认识形成了相对论的本质。也就是说,可以对一个坐标系进行几何变换,在这个坐标系中,坠落物体静止(或以恒定速度移动)。简而言之,从数学上讲,一个几何变换可以使重力消失。当然,在现实生活中,引力场是随着地点和时间的变化而变化的(例如,随着行星和恒星的移动),变换也必须随着地点和时间的变化而变化,但原理是一样的:一个几何变换似乎可以“撤销”重力。

用一个几何变换来描述重力。或者把重力重新解释为几何学。非常整洁。这些方程虽然复杂但很漂亮。数学原理很优美。感觉啊,用宣称万有引力不是一种力量来打动外行的人是多么的好!全是几何!

如果引力不是吸引力,那么黑洞的引力如何阻止光线逃逸呢?

不,再看看测功机。重力是一种力。几何学是对这种力的解释:认识到有可能形成一个弯曲的时空几何体,在这种几何体中,重力似乎消失了,测力计的弹簧会伸长,因为它的不同部分希望在弯曲时空上遵循发散的惯性轨迹。

你可能会想,为什么我们不能对其他势力这么做呢?好吧,事实上,我们可以。例如,电磁学有几何解释。但问题是,电磁学不是万能的。它对所有对象的作用方式不同。它对带电和不带电的物体、导体和绝缘体、磁铁和磁性惰性材料等的作用是不同的。因此,没有一种通用的几何变换可以像通用几何变换消除重力一样“摆脱”电磁。

如果引力不是吸引力,那么黑洞的引力如何阻止光线逃逸呢?

最后但并非最不重要的是…黑洞。无论我把黑洞解释为产生极端重力的物体,还是造成时空极度扭曲的物体,数学原理都是一样的:当我计算出来时,我发现黑洞有一个事件视界,它形成了一种单向膜,一种所谓的“时间型和零世界线”的薄膜(慢于光的粒子和时空中的光粒子的轨迹)只能从外到内穿过,而不能从内到外。
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