假設(shè)重力比現(xiàn)在強(qiáng)10倍,那將會(huì)怎么樣?
重力是一種基本力,沒(méi)有它則一切混亂。它使行星保持在適當(dāng)?shù)奈恢?,并且確保我們的腳在地面上。但如果它突然得到能量提升會(huì)發(fā)生什么?
這里是《天文在線》,今天我們要回答一個(gè)特別的問(wèn)題;如果重力是現(xiàn)有的10倍將會(huì)發(fā)生什么?
我們對(duì)萬(wàn)有引力的興趣實(shí)際上始于艾薩克·牛頓的萬(wàn)有引力定律,該定律認(rèn)為任何兩個(gè)物體(或?qū)嶋H的任何兩個(gè)粒子)之間都會(huì)產(chǎn)生相互吸引的力。這種引力的強(qiáng)度是通過(guò)將它們的總質(zhì)量和“引力常數(shù)”相乘,然后除以兩個(gè)物體之間距離的平方來(lái)確定的。
這聽(tīng)起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜,但它本質(zhì)上是一個(gè)公式,展示了我們的生命、我們的星球、我們的星系和我們的宇宙是如何、為何會(huì)以這種方式形成和定位。一般來(lái)說(shuō),任何兩個(gè)物體之間的引力是相當(dāng)弱的。但當(dāng)涉及到很大質(zhì)量時(shí),它的影響就更明確了??紤]到太陽(yáng)的質(zhì)量占太陽(yáng)系總質(zhì)量的99%以上,這顆恒星在銀河系的這個(gè)特殊角落里擁有迄今為止最強(qiáng)大的引力。因此正如我們所知,地球,其他行星以及太陽(yáng)系中的一切都圍繞著太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
同時(shí),盡管地球遠(yuǎn)沒(méi)有太陽(yáng)那么強(qiáng)大,但地核會(huì)產(chǎn)生引力,將附近的物體吸引到它的表面。這其中就包括月球,由于其自身引力,月球一直懸浮在天空中,這也導(dǎo)致潮汐在我們這獨(dú)有的星球上發(fā)生。地球上的一切——從樹(shù)根到你體內(nèi)的細(xì)胞,通過(guò)地心引力的力量,都有效地保持在自己的地方,(地心引力的數(shù)值)計(jì)算得為9.8m/s2——也就是1G。
所以,如果地心引力突增十倍,一切都將朝向更糟糕的方向改變。假設(shè)這種力在不改變地球整體構(gòu)成的情況下飛速上升,在重力為10g的情況下,在地心引力影響范圍內(nèi)的每個(gè)人和物的重量都將是現(xiàn)在的10倍。無(wú)論物體的位置如何,質(zhì)量都是不變的,而重量取決于作用在物體上的重力。
在太空旅行中的失重感是重力減弱的結(jié)果。
但我們現(xiàn)在處于光譜的另一端,新引力意味著所有東西感覺(jué)都比以前重十倍。
想象一下,一個(gè)體重200磅的人突然發(fā)現(xiàn)自己被綁上了額外的1800磅,然后帶著這個(gè)難以置信的負(fù)擔(dān)在地球上行走。(擴(kuò)大到整個(gè)地球上)
僅僅走一步,忽然就變成了一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。
這是不可能的。
即使你從最初的撞擊中幸存下來(lái),人體或多或少會(huì)立即開(kāi)始衰竭。
我們的骨頭會(huì)被壓碎,而心臟(也會(huì)被壓碎)需要加快跳動(dòng),以保持血液通過(guò)動(dòng)脈和靜脈正常流動(dòng),至于動(dòng)脈和靜脈—你猜對(duì)了——也會(huì)被壓碎。
在薩格勒布大學(xué)2018年的一項(xiàng)研究中,三位物理學(xué)家試圖確定人體可承受的重力范圍。
他們估計(jì)受過(guò)特殊訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員可能在我們目前重力的四倍下發(fā)揮正常的功能。但是一旦越過(guò)了這個(gè)門(mén)檻,即使是最健康的人也無(wú)法讓自己離開(kāi)地面。
當(dāng)然,當(dāng)殘酷的生物斗爭(zhēng)正在上演時(shí),我們周?chē)奈镔|(zhì)世界也將陷入混亂。
飛機(jī)會(huì)從天上掉下來(lái)。汽車(chē)會(huì)在道路上嘎吱嘎吱地停下來(lái),橋梁也會(huì)斷裂斷裂。樹(shù)木會(huì)被推翻,建筑會(huì)倒塌。
在更遠(yuǎn)的地方,人造衛(wèi)星和自然衛(wèi)星,包括國(guó)際空間站,是的,還有月球,將需要以目前速度的10倍開(kāi)始繞地球運(yùn)行。如果做不到這一點(diǎn),它們就會(huì)近到足以被吸進(jìn)去,并注定與我們的星球相撞。
由于太陽(yáng)和地球之間的巨大距離和太陽(yáng)更大的質(zhì)量,地球引力的提升不應(yīng)該如此劇烈地改變其與恒星的關(guān)系。
然而,這一轉(zhuǎn)變可能會(huì)把地球推出太陽(yáng)系的宜居帶,這意味著地球的氣候也會(huì)變得越來(lái)越不穩(wěn)定。然而,當(dāng)這一切都在發(fā)生的時(shí)候,地球作為“一顆行星”的基本資格將會(huì)增加。
當(dāng)天體具有足夠的自我引力以保持球形時(shí),就被認(rèn)為是行星。
所以,在10倍的力的作用下,地球剩下的部分被拖向了它的核心——可以說(shuō),它比以往任何時(shí)候都更像行星。
盡管如此,這種變化并不僅僅局限于我們這顆行星,重力也普遍乘以10。
我們?cè)趧e處也能看到類(lèi)似效果。太陽(yáng)系目前正處于一個(gè)接近完美的平衡狀態(tài):存在一對(duì)一的引力關(guān)系的眾多星球保持著穩(wěn)態(tài)均衡。如此顯著的重力增加將會(huì)使這個(gè)均衡狀態(tài)毀滅,因?yàn)楦鱾€(gè)星球都會(huì)進(jìn)一步去靠近彼此,從而維持各自原有的軌道,就連太陽(yáng)自身也要通過(guò)更快速燃燒來(lái)適應(yīng)這種新?tīng)顟B(tài)。而這只是一個(gè)星系內(nèi)一個(gè)星球的狀況,在別處,(重力增加)同樣也會(huì)使得星球之間,星系之間進(jìn)一步靠近,從理論上講,這將最終使宇宙的擴(kuò)張明顯減速甚至發(fā)生反轉(zhuǎn)。最后,這種場(chǎng)景是假定重力的增加發(fā)生在當(dāng)下而不是萬(wàn)物產(chǎn)生之初。
盡管大爆炸理論仍然是個(gè)迷,但是它被廣泛認(rèn)為是對(duì)宇宙形成最合理的解釋。大爆炸理論假定宇宙起源于一個(gè)質(zhì)量無(wú)限大體積無(wú)限小的奇點(diǎn),被觸發(fā)爆炸后擴(kuò)張至今。但是,如果重力增強(qiáng)10倍(10X),這種爆炸擴(kuò)張還會(huì)發(fā)生嗎?由于擴(kuò)張的觸發(fā)機(jī)理仍然不明,我們目前還無(wú)法回答這個(gè)問(wèn)題,但是顯著增加的重力肯定不會(huì)使擴(kuò)張進(jìn)程更加容易。
做為生活的固有常態(tài),我們習(xí)慣認(rèn)為重力是理所當(dāng)然的存在,很少會(huì)認(rèn)真的思考一下重力對(duì)我們是如何重要。而事實(shí)上,重力是地球能保持宜居星球狀態(tài)的主要原因!微小的重力增減,我們還可以應(yīng)對(duì),但我們?nèi)祟?lèi)可以承受的壓力終究是有限的,如果重力增加10倍,我們的軀體肯定將在重壓下彎曲變形。
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宇宙大爆炸理論是當(dāng)下流行的宇宙模型理論,它解釋了這個(gè)宇宙如何從最早可知時(shí)期的樣子,歷經(jīng)系列大尺度演化,成為我們現(xiàn)今可以觀測(cè)到的世界。這個(gè)模型描述了宇宙如何從最初的高溫高密度狀態(tài)擴(kuò)張,并為我們觀測(cè)到的廣泛現(xiàn)象提供了全面的解釋?zhuān)@些現(xiàn)象包括輕質(zhì)元素的豐裕,宇宙微波背景輻射的存在,以及宇宙大尺度的結(jié)構(gòu)等。
還有非常至關(guān)重要一點(diǎn),宇宙大爆炸理論同哈勃-勒麥特定律,非常協(xié)同:人們觀察到,如果一個(gè)星系距地球越遠(yuǎn),其遠(yuǎn)離地球的速度就越快。利用現(xiàn)有物理定律,通過(guò)時(shí)間維度,反推宇宙擴(kuò)張進(jìn)程,宇宙大爆炸理論就會(huì)為我們描繪出一個(gè)越來(lái)越集中的宇宙世界,該宇宙最終匯集于一個(gè)空間和時(shí)間失去意義的奇點(diǎn)(常規(guī)被命名為宇宙大爆炸奇點(diǎn))。使用精細(xì)的測(cè)量方式獲得的宇宙擴(kuò)張速率進(jìn)行反推測(cè)算,宇宙大爆炸奇點(diǎn)出現(xiàn)于大約138億年以前,這就是宇宙的年齡。