很多人的疑问:星球为何能漂浮在太空中?
爱因斯坦相对论给了我们一个全新的时空观,认为时空也属于物质范畴,而我们通常所说的物质都在时空中运动,都被时空给“兜住”了,时空堪称世界上最“坚硬”的物质。
那么,宇宙中无数星球真的漂浮在太空中吗?不是坠落?
感觉告诉我们,天空中的所有星星都漂浮在天空中,好像它们不为地球引力所动。事实上,地球太渺小了,引力微不足道。宇宙中有更强大的引力在拉拽着它们朝着引力源飞奔,只不过任何天体都有一个初速度,所以会围绕着引力源做类似圆周运动。
拿我们的太阳举例子,地球围绕着太阳运动,而太阳携带着八大行星也在一路狂奔,围绕着银河系中心的超大质量黑洞运动。
我们都知道,卫星围绕行星运动,行星围绕恒星,恒星围绕星系核心运动。说白了,月亮不断坠向地球,地球坠向太阳,太阳坠向银河系核心,那么银河系又会坠向哪里呢?
如果按照传统思维方式,这个问题会无穷无尽并最终坠向死胡同。不过如果以爱因斯坦的时空观来思考这个问题,就显得简单多了:时空告诉物质如何运动,物质告诉时空如何弯曲。
说白了,在相对论的时空观里,没有所谓的引力,有的只是时空。时空包裹着其中的一切物质,包括星球本身,都在时空中运动。
任何物质都会对时空造成影响,不过只有大质量的天体对时空的影响才比较明显。大质量天体能挤压,扭曲,甚至撕裂时空。举个通俗的例子,时空就像弹性布料,物质就像布料上的铁球,铁球会压缩时空(当然,这种比喻并不严谨,只是更容易让我们理解的通俗解读)。
天体的质量越大,对时空造成的影响越明显。日常生活中,我们根本不可能感受到这种影响,哪怕是地球对时空的影响也是微乎其微的。
时空为何能承受物质的压缩和拉伸呢?它到底有多坚硬?
科学家给出这样的比喻来理解时空的硬度。假设橡胶垫的硬度是1的话,钢铁的硬度大约是10的11次方,时空的硬度是多少呢?
10的43次方!简直就是天文数字,我们很难想象到时空的硬度到底有多强(说点题外话,10的43次方刚好是另一个数的倒数:普朗克时间,是巧合还是必然呢?)!
按照传统思维,我们很难理解“时空也有硬度”这种观点,那是因为“时空是空的”这种观点在我们心里面太根深蒂固了。
时空硬度如此高,有时空兜不住了物体(质量)吗?
确实有,这种物体就是黑洞,也是时空位移“兜不住”的物体。黑洞不同于一般天体,它非常奇特,就在于黑洞的奇点,我们无法从物理法则去讨论的奇点。
巨大的质量把黑洞压缩成一个无限小的点,奇点。黑洞能无限拉伸周围的时空。那么问题来了,奇点最终能通向哪里呢?
没有任何人知道,我们只能去猜测,可能是另一个时空,另一个宇宙!说白了,黑洞的奇点已经不属于我们所在的时空,所以不遵循我们世界的大自然法则。