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兩個物體之間距離無限趨近于零,引力無窮大?總覺得有什么不對呢

2019-11-17 22:25 作者:徐德文科學頻道  | 我要投稿

有人問:按照萬有引力公式,兩個物體之間的距離如果無限趨近于零,它們之間的引力就會無窮大,對不對?怎么感覺有些不對勁呢?

根據(jù)牛頓老爺子的觀點,事情當然是這樣的,但你的感覺也是可以理解的。

啊哈!你可能已經(jīng)高興得笑出了聲,終于抓到世界上有史以來最偉大科學家的把柄了,我把兩個玻璃珠緊緊靠在一起,它們的距離已經(jīng)為零了,它們的引力不就無窮大了嗎?為什么事實上不是這樣?牛老爺子起來遛兩步?

放心,牛老爺子的棺材板不是那么容易掀翻的。萬有引力定律說的是兩個質(zhì)點之間,引力與質(zhì)量成正比,與距離的平方成反比。所謂質(zhì)點,就是只有質(zhì)量,沒有大小的點,是假想的理想的點,現(xiàn)實生活中是根本不存在的!

現(xiàn)實生活中你把兩個玻璃珠緊緊靠在一起,它們之間還有兩個半徑的距離,根據(jù)萬有引力的公式:


其中常數(shù)G的值大約是6.67×10^?11牛頓.米平方/公斤平方,你把兩個玻璃珠的參數(shù)代進去算算,引力不為無窮小,這兩個玻璃珠上輩子就已經(jīng)算積了大德了!

有人說,那我把玻璃珠縮小啊,縮得很小很小,就可以靠得很近很近,引力總可以無窮大了吧?

聰明!問題是縮小之后,兩個玻璃珠的質(zhì)量也會減小,而且質(zhì)量的減小是和半徑的立方成反比的(體積與半徑的關(guān)系),所以引力減小得更快,還是不可能!

你又說了,那我把這兩個玻璃珠縮小到原子、原子核、質(zhì)子、夸克的大小總可以了吧?

極度聰明!問題是縮得再小,它們也不是質(zhì)點,總還有個尺度,在這個尺度下是電磁力、強力和弱力的世界,引力和它們比起來,小了三十多個數(shù)量級,連個屁都算不上,更別提起什么作用了!

你可能還不死心,我要把它們質(zhì)量加得很大很大,尺寸縮得很小很小,它們之間的引力不就無窮大了嗎?

你已經(jīng)聰明絕頂了!事實的確是這樣的,這兩顆玻璃珠就變成了兩個黑洞——被視界遮住的兩個質(zhì)點——奇點,無須靠得很近——只要達到它們的史瓦西半徑,它們之間的引力就已經(jīng)大到超越友情的界限了。然后的結(jié)果,你懂的,這是世界上最偉大的愛情,2015年9月14日,科學家們第一次探測到了這兩個“玻璃珠”的幸福結(jié)合,一個玻璃珠36倍太陽質(zhì)量,另一個29倍太陽質(zhì)量,13億年前,引力把它們拉在一起后,合成了一個62倍太陽質(zhì)量的玻璃珠。

62倍?36+29等65,還有3個太陽質(zhì)量的質(zhì)量到哪兒去了?嗯,這3個太陽質(zhì)量的質(zhì)量完全轉(zhuǎn)變成了能量——相當于3個太陽質(zhì)量的物質(zhì)和反物質(zhì)相遇了,湮滅了,它們產(chǎn)生的所有能量,在一瞬間直接撞擊宇宙的時空基底,在時空中激起一陣陣漣漪,終于在13億年后傳到了我們地球,把地球“瘋狂地”扭曲了——一個質(zhì)子直徑的萬分之一!


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