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假如地球突然消失了,38万公里以外的月球会怎么样?

        【每日科技网】

 

地球不见了,月亮会知道?

假定地球突然消失,那么在38万千米之外的月球会如何、何时知道应该放弃圆周轨道(这是地球重力所造成的),并开始以直线运动?这也就是牛顿定律告诉我们,当月球不受外力影响之时所该采取的路径。就牛顿的观点,若真有其事,月球应该会立刻知道地球不见了。因为根据牛顿对重力的描述,地球重力会向外伸出并跨越没有东西的太空,瞬间就会拉住月球。一旦把地球挪走,那种拉力就会立刻消失。牛顿的这种观点称为超距作用。

假如地球突然消失了,38万公里以外的月球会怎么样?

另外还有一种观点来解释地球和月球的这种关系。刚接触之时,这种观点或许是相当复杂抽象的,其实不尽然。在你逐步完善光学知识的过程中,这个观点对你会极端重要,并且在讨论相对论的来龙去脉时,它也是绝对不可缺少的。就算在初步阶段,或许你也会察觉,这个新观点具有更完满的哲理。

假如地球突然消失了,38万公里以外的月球会怎么样?

若把重力描述为一种超距作用,那么月球必然是立刻就能知道地球出现了什么状况。但这一切是怎么办到的呢?倘若月球只需要知道邻近地区的现象,并只对局域状况做出反应,那就会容易理解得多。这个新观点引入了场的概念,想象地球会产生一种作用,称为重力场,通过它影响其周围的所有空间。把某个物体摆在地球附近时,它就会在那个位置感受到地球重力场的作用。而不是被什么神秘的超距作用所拉扯。物体会感受到朝向地心的作用力,从而对那种力做出反应,该作用力的强度根据物体的质量和重力场的强度而定。既然距离地球愈远,重力就会随之递减,重力场的强度也必然是如此。我们可以在重力场中选择定点,并由此画出箭头来显示其强度和方向,这样就能描绘出重力场。

假如地球突然消失了,38万公里以外的月球会怎么样?

当我们介绍场的理念时,就已经抛掉了简洁却含有晦涩哲理的超距重力概念。在场的概念中,作用力在一定局域内形成,产生自空间里的任何一点的重力场。地球并不是直接施力,而是在其附近产生一种重力场,物体则是对重力场做出反应。这种观点很复杂,却具有单纯的特性:这样一来,物体就不必知道远距离某处的状况,而只需要了解附近发生的事情。

当然最后的结果还是不变。月球、航天器,还有坠地的苹果,举止还是会一如牛顿的预测,只是我们对这种过程的叙述要改变。如今这类物体都在其位置上对地球的重力场做出反应,而不是对地球做出反应。不过到目前为止,超距作用和重力场的观点所预测的物理结果还是完全一致。

让我们回到那个问题:万一地球突然之间消失了,月球会如何、何时知道应该放弃圆周轨道并开始以直线运动?目前我们还不能明确。不过,场的概念至少让我们还有些回旋的空间。在地球这个位置发生的事情对月球并不重要,重要的是决定月球运动的局域重力场。那么,当地球消失之时,各地的重力场是否也会跟着消失?或者,那里的重力场有某种独立存在特性,要花一点时间才会得知地球已然灭亡?事实上,答案是后者。不过,目前我们只需要说明场的概念,并为我们带来一种崭新的重要物理实体。在这里是重力场,它拥有(至少是暂时的)独立存在的特性。

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