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【时空扭曲与太阳系运转之谜】在爱因斯坦的广义相对论中,时空并非静止不变的舞台,而是一个可以被质量弯曲的动态结构。想象一下,我们把时空看作一张平坦的弹性薄膜,当放置一个重物——比如一颗恒星或者行星——在这张“时空平面”上,它就会向下凹陷,形成一个引力坑。这个凹陷的区域会扭曲周围的时空几何结构,使得附近所有质量较小的物体不由自主地向中心靠拢,最终可能发生碰撞。这一现象,就是我们通常所说的“引力”。但爱因斯坦告诉我们,引力的本质并非一种超距作用的“力”,而是大质量物体导致时空结构发生弯曲所产生的几何效应。
这种时空的扭曲不仅改变了物体之间的相对位置,还直接影响了它们的运动轨迹。例如,当我们给予一个小质量物体一个初始速度,这个速度的大小将直接决定它的运动命运:如果该速度大于所在引力场的逃逸速度,物体将摆脱引力束缚,沿非闭合轨道飞向无穷远;而如果速度低于逃逸速度,它则会进入一个稳定的椭圆轨道,持续绕中心天体运动。这正是宇宙中卫星如何围绕行星、行星如何围绕恒星运转的根本机制。
放眼整个宇宙,几乎所有的大质量天体——无论是行星、恒星还是黑洞——都会扭曲其周围的时空。月球绕地球旋转、地球绕太阳公转,甚至整个银河系中数以千亿计的恒星围绕银心运动,其背后都是时空弯曲这一物理机制在起作用。而一个尤其引人深思的现象是:为什么太阳系中的所有行星、小行星乃至彗星,几乎都以同一方向——逆时针——绕太阳运行?
要回答这个问题,我们需要回到约50亿年前太阳系刚刚诞生的时期。当时的太阳系并不像今天这样秩序井然,没有八大行星各居其位、依轨运行的景象。相反,太阳形成之初,周围散布着近百颗原始星....全文更精彩