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oldfrankly

银虫 (初入文坛)

[交流] 【交流】请教一个简单的关于质量和引力的问题

昨天晚上和同事散步回家,在路上他跟我说起相对论,问我是不是知道暗物质,我说知道,上世纪80年代我在我们县城图书馆的一本科普读物上看到过科学家设想的光速飞行的火箭,就说到暗物质和物质一接触就发生湮灭,有光子放出,blah blah。他是学化学的,看这个没有难到我,就问我知不知道钟慢问题,我说知道,好像是人以光速飞行,手上的表就会慢下来。我说,只是不知道为什么会这样。他说他理解了相对论的。但是他也没有解释清楚我的问题:为什么呢?

那个放一边,现在时那个讨论以后,我的思考:
如果说一个物质以光速飞行的时候,他自身的质量会趋向无穷大。那么,我现在假设一个容器里有两个独立的铁球,相隔5cm,他们随同容器以光速飞行,现在,当他们的速度达到光速的时候,是不是他们(两个铁球和那个容器)本身就会因为自身质量的无穷大,而导致他们相互之间的引力也增加,以致于被挤成一团?
为什么质量增加的两个物体之间,他们的引力也同步增加呢?
为什么只要物质有质量存在,他们之间就有引力作用,而且无论距离多远,都有引力作用呢?

期待有高手能简单给我解释一下。
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68377605

木虫 (正式写手)

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按照相对论的解释,静止质量不为零的物体是不会到达光速的!质量的存在使得临近的时空发生弯曲(质量愈大,弯曲愈严重),其它的物质沿时空的测地线运动时,就表现为引力!把引力相互作用用几何化的语言描述后,就非常容易理解为什么“无论距离多远,都有引力作用”!(纯属个人见解)
强烈建议楼主找本有关广义相对论的书看一下!
2楼2009-06-03 12:24:20
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oldfrankly

银虫 (初入文坛)

谢谢68377605的回复。
我是个文科生,物理知识也就是只有高中二年级水平吧。
你说的“静止质量不为零的物体是不会到达光速的!质量的存在使得临近的时空发生弯曲(质量愈大,弯曲愈严重),其它的物质沿时空的测地线运动时,就表现为引力!”,对我还是有点难理解哦。
呵呵,还是谢谢你的回复。
3楼2009-06-03 14:34:19
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bbshitedu

铁虫 (正式写手)

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暗物质不是你说的那样。一楼等于没说。这个问题其实挺难的。有个英文解释。
the gravitational field of a moving object is an unfortunate problem. As soon as the velocity gets high enough to significantly affect the gravitational field of an object, one cannot consistently view gravity as only a force - the curvature of space itself becomes important. This shows up in the curvature of light, for instance - it curves twice as much as it ought to.

Energy density (effectively the "same" as relativistic mass) does indeed contribute to gravity. However, momentum also contributes to gravity, and in a way different from the Newtonian "pull things together" picture of gravity. Thus, you cannot simply imagine a speedy object as generating the same type of gravitational field as a stationary object.
这里就说引力不像所想的牛顿引力,必须按能量动量解广相方程得到引力,所以你的问题很复杂的。

A qualitiative comparison to the electric field of a moving charge can still be made if one does not want exact results. Basically one expects the field to concentrate in a transverse direction rather than to be radially uniform. To really do the problem right requires that one analyze the problem in terms of tidal forces (the Riemann tensor), rather than the "gravitational field".

[ Last edited by bbshitedu on 2009-6-3 at 18:25 ]
4楼2009-06-03 18:09:20
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azhe7

新虫 (初入文坛)

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在我们看来那两个铁球的质量是无穷大,但是由于在它们之间的相对速度为零,所以它们之间认为对方的质量不变,所以也不会挤成一团。另外是反物质和物质之间会发生湮灭。组成暗物质的基本粒子现在还不清楚,它能不能和物质之间发生湮灭还不确定。
5楼2009-06-03 22:50:01
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mozhui

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一. 与物质湮灭的是反物质,如果暗物质也会,我很担心我们现在的处境…
二. 一楼与三楼说的是一个意思,曲率就是几何表示。所以按照三楼的逻辑,两人都等于什么都没说…
3. 如果只有高二的数理水平,不太可能理解广相,如果真感兴趣,两个选择:
1.去学本科和研究生数学和物理。
2.去看科普,不过要记住那不是物理学,小心被误导。
6楼2009-06-03 23:28:09
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oldfrankly

银虫 (初入文坛)

,六楼的两个选择不错,呵呵
7楼2009-06-04 08:45:22
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fyl7

铁杆木虫 (正式写手)

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zt970831(金币+4,VIP+0):感谢您的交流 7-1 23:25
后两个问题用牛顿理论就可解释。牛顿定律中引力与质量有关,而且是平方反比关系的长程力。
第一个问题提得不恰当,因为有质量物质不可能以光速运动,只能无限接近光速;列出体系的能量动量张量,用爱因斯坦方程可解决。
8楼2009-06-07 22:48:16
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bbshitedu

铁虫 (正式写手)

都说列出体系的能量动量张量,用爱因斯坦方程可解决,解决下试试。
9楼2009-06-08 08:15:41
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绿色咖啡

铜虫 (小有名气)


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暗物质会和物质湮灭,好像不对吧。应该是反物质,暗物质本身是不会发光的。
10楼2009-06-08 09:20:56
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