如果沒有重力會怎樣?

一位陶森大學的物理學家說,宇宙將是平坦且沒有特徵的。更難的是:如果宇宙形成後在某個時間點關閉重力會怎樣?

沒有什麼比感冒更讓人珍惜健康的了。宇宙的狀態也是如此:稍微調整一下基本物理定律或常數,這些定律和常數通常被完美“微調”到合適的數值,以使恆星、行星、原子和我們所知的生命能夠繁榮發展,這可能會使事情變得非常不同——而且相當不愉快。想象這樣一個“怪異”的宇宙可能會讓你更加珍惜常態。

例如,考慮一下,如果宇宙只形成了三種基本力而不是四種,那麼它會變得多麼可怕地難以辨認——如果電磁力、強相互作用和弱相互作用都與我們所知的一樣,但是第四種力,即把一堆岩石拉在一起形成地球並且仍然使你的腳穩穩地踩在地球上的力,從未存在過,那會怎樣呢?如果沒有重力會怎樣?

想象一下一片荒涼的廢土。馬里蘭州陶森大學專門研究引力的物理學家詹姆斯·奧弗杜因認為,一個沒有重力的宇宙將是“完全平坦且沒有特徵的”。奧弗杜因解釋說,重力只是時空曲率的另一個術語——宇宙結構在給定位置的陡峭或平緩程度(從而決定了物體向曲率源落下的可能性)。正如放在蹦床上的保齡球會使其表面彎曲一樣,是物質和能量的存在導致時空彎曲。因此,如果宇宙不能彎曲(因為不存在重力),那麼宇宙內就不會有物質或能量。


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“這將是一個無聊的宇宙,”奧弗杜因告訴《生活中的小奧秘》。[6件在太空中發生奇怪的日常事物]

為了避免無聊,讓我們考慮另一種情況:如果宇宙形成有重力,並且正常發展到時空中的某個時刻,然後突然,重力關閉了,那會怎樣?

據奧弗杜因說,愛因斯坦證明了你不能改變被稱為“G”的引力常數——這樣做在數學上根本行不通,所以物理學家無法這樣做,並且仍然可以理解接下來會發生什麼。但是,有兩種替代方法可以在讓宇宙的所有其他物理定律繼續工作的同時關閉重力。

一種繞過常數的方法是操縱一個較少使用的物理模型(但該模型仍然產生與愛因斯坦的宇宙圖等效的圖),該模型認為 G 是瀰漫時空的一個場,而不是一個常數。它被稱為“標量場”,它在描述宇宙的運作方式方面與 G 一樣有效,只是在數學上,與常數不同,它的強度允許在時間和空間上變化。

將標量場在所有地方都調到零本質上會使宇宙變平。物體將不再相互吸引,因為沒有斜坡供它們滑落。相反,它們會向重力阻止它們前進的任何方向飛去。回到蹦床的比喻,刪除重力會導致蹦床突然變平,保齡球會朝各個方向滾動。

或者,你可以擺脫希格斯場,這是一個由臭名昭著的希格斯粒子產生的瀰漫所有空間的場。“所有基本粒子都透過與這個場的相互作用獲得質量,有點像透過濃稠的糖漿時被‘減速’,”他說。“如果希格斯場降至零,糖漿就不會有厚度,所有基本粒子……都會自由地飛來飛去,並變得沒有質量。”由於沒有質量,它們將無法彎曲時空,因此不會有重力。最重要的是,它們將開始以光速移動,拋棄它們過去在原子內部一起玩耍的其他粒子。

如果在上述任何一種戲劇性的方式中重力突然消失,地球上會發生什麼? “我預計[地球的]組成部分,包括它的大氣層、海洋以及我們等等,都會漂移開甚至飛散開,假設地球仍在旋轉,”他說。

我們會喘不過氣來,但這將是我們最小的問題:我們還會抓住我們體內的原子,甚至是那些原子中快速散射的粒子,同時感嘆時代的變化!

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