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牛顿的那个“苹果”苹果，“砸”出了万有引力定律： F = G×(mM)/r2。这个式子中可以看到引力的大小与两物体间距离的平方成反比。按照这个公式，引力的作用似乎是无限远的。 爱因斯坦又告诉我们，引力与我们常见的作用力还不一样，它来源于物体自身质量对于时空的弯曲，而不是重力场之间的相互拉扯。 在粒子物理学中，引力称之为引力相互作用，与强力、弱力、电磁力合称为4种基本相互作用。但引力是其中最弱的一种，两个质子间电磁力的大小是其万有引力的1.2×10^36倍。 但引力与电磁力都是长程力，所以，从理论上说，引力的作用距离可以是无限远的。例如，即使是在千万光年以外，地球引力仍然存在。由于引力的大小与距离的平方成反比，所以其衰减速度是非常大的。所以不用千万光年，还没有出太阳系，地球的引力就可以基本忽略了。 下面说说平方反比定律，这个有点特别，先看看静电力，也就是库仑力或电磁力公式与万有引力公式的对比： 是不是很像？这种类似力与距离平方反比的反平方定律还是挺特别的，它不仅仅只出现在引力和电磁力中，还在其他重要的物理性质中出现，比如光、声以及辐射的效应。 我们拿光举例，天文学中有个“奥伯斯佯谬”，即一个静止、均匀、无限的宇宙模型会得出这样一个结论：黑夜与白天应该一样亮。因为无限的星光的叠加。但我们同样也可以考虑，引力的作用范围是无限的，那么其引力作用是否也可以叠加，无限的引力叠加那么宇宙会是什么样？ 但是这个宇宙并不是无限大的，至少我们能观测到的那部分不是无限大的。不管是宇宙的年龄还是可观测宇宙半径都是有限的。我们之所以不能看的更多就是因为宇宙并不是永恒存在的，宇宙自大爆炸以来已经存在138亿年，在那之后诸如光或引力才会逐渐向地球传播。更准确点说，是从它们的光源或引力源处以球形向外传播。而在这个球形之外的光与引力都不会作用到地球上，叠加也就不是无穷无尽。 还有一点，我们知道引力波时空的“涟漪”，是以光速传播的，而引力又是靠什么传播？ 引力是靠“引力子”传播，不过可惜的是，四种基本力中（强相互作用通过介子或胶子 传播。弱相互作用，媒介子为中间玻色子。电磁相互作用，媒介子为光子）只有万有引力的媒介子为——引力子尚未在实验上发现。不过在量子色动力学的标准模型下，万有引力是靠引力子传播的，这是一种假想粒子。两个物体之间的引力可以归结为构成这两个物体基本粒子之间的引力子交换。为了传递引力，规定引力子必须永远相吸，作用范围无限远以及无限多的型态出现。 如果这种引力子存在，就在一定程度上解释万有引力的本源。但至今未发现任何引力子存在的证据。有没有引力子这个问题，在物理学中依然是个迷。 引力、电磁力等具有“无限范围”作用的力在有限的宇宙中，它们可以到达的作用范围也只能是在138亿年内它们以光速传播的距离，大约为460亿光年。所以说，天体间的引力作用可以是无限远的，但限于传播的速度与这个有限的宇宙。 |
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