引力是自然界四种基本力中最弱的。抵抗重力很简单:只需把东西抬起来就行了。但重力令人讨厌的是,它既持久又具有无限的范围,要克服它需要令人惊讶的工作量。
引力如此之弱,即使它现在的强度是现在的十亿倍,它*仍然*是所有力中最弱的。地球的全部质量都在拉着你,但你可以伸出手拿起一支铅笔,克服那整个引力。当然,最终你会累,会把铅笔放下,但我们确实有其他方法可以神奇地克服重力。
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在太空中抵抗重力
磁力可以使物体永远悬挂在冰箱门上。甚至更强的磁铁,使用超导体,也可以使整个火车车厢悬浮,从而实现漂浮在轨道上方的超快速交通。
更进一步说,抵抗重力并进入太空并非难事。毕竟,太空的边缘只有 100 公里(或约 62 英里)远,以该距离向上发射物体并不是世界上最难的事情。
但重力确实有一种超能力。即使在稀薄的大气边缘和太空的开端,地球的引力作用也比表面上没有弱多少。所以,除非你不断加速,否则重力最终会将你拉回。
我们投入火箭的大部分能量并非用于进入太空,而是用于*停留在*太空。如果你想完全摆脱地球的引力束缚,你必须达到至少 11.2 公里(或约 7 英里)/秒的速度,这大约是音速的 33 倍。
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一旦进入太空,我们就有一些方法可以模拟重力的影响。这很重要,因为恒定的引力对于维持健康的身体至关重要。没有重力,我们的心脏会变得更弱,骨骼会变薄,整个心血管系统会衰退。没有持续的锻炼,长时间处于零重力下的宇航员将无法重返地球。
工程师们已经开发了旋转空间栖息地的概念,以重现重力的影响。你不再是被地球上的巨大物体拉动,而是航天器的墙壁会旋转并将你甩向外壁。这种离心力会给你与地球上相同的重力感觉,从而使你免受零重力的侵蚀性影响。
所有这些技术仍然停留在科幻小说的世界里,但世界各地的航天机构都有兴趣为长期太空任务开发这样的栖息地。
反重力装置和暗能量
说到科幻小说,作家们喜欢构思各种反重力的装置,无论是为他们的飞船提供人工重力,还是为他们的航天器提供宇宙航行的动力。不幸的是,这类反重力装置似乎仍将停留在虚构的领域。
要操作这些装置,需要使用负物质,这是一种具有负质量的物质(不要与反物质混淆,反物质就像普通物质但电荷相反)。我们从未在宇宙中观测到负物质,而且我们强烈怀疑它永远不可能存在,因为它会违反我们对动量守恒的理解,而动量守恒是一个非常重要的概念。
然而,在宇宙的最大尺度上,我们已经观察到了反重力效应。自埃德温·哈勃大约一百年前的观测以来,我们就知道我们的宇宙正在膨胀——随着时间的推移,星系之间的平均距离在增长。但在 20 世纪 90 年代末,两个独立的天文学家团队发现了一个惊人的事实:宇宙不仅在膨胀,而且这种膨胀还在加速。宇宙每天都在以更快的速度膨胀。
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我们给这种现象起的名字是*暗能量*,它似乎是一种排斥宇宙中所有物质的反重力。在爱因斯坦的广义相对论中,反重力实际上并非那么奇怪,广义相对论是我们用来理解引力如何工作的方程组。在广义相对论中,任何张力,就像拉伸的橡皮筋中的张力一样,都会产生反重力效应。但通常这种反重力效应会被我们习惯的、正常的、吸引人的引力所淹没。















