👁‍🗨 🕺🏾 👩🏿‍🤝‍👩🏽 问伊桑11号：为什么重力会随着距离而减少？ 👊🏼 🔺 👌🏼

一个奇异的物体，由一个重的小恒星组成，该恒星以每秒25次的速度旋转，白矮星绕其旋转了两个半小时（在艺术家看来）。这是脉冲星PSR J0348 + 0432，发射重力波。尽管不能直接从地球上测量它们，但可以测量与系统能量损失相关的轨道变化。

即使他们爬进我的床上，我也不会意识到时空或心灵传送的失败。
-帕特里克·斯图尔特

读者问：

为什么重力会随着距物体的距离而减小？我读到它根据平方反比定律下降，但没有解释为什么。

问题很简单，但是需要一个彻底的答案。

整体上，物理学和科学通常不会处理与自然现象有关的“为什么”的问题，通常只研究“如何”。给出一个理论，一组定律和具有给定属性的物理对象-科学将告诉您它们在理论中的行为。引力也是如此。

几个世纪以来，牛顿重力一直是最成功的理论，它描述了大规模作用的力。她说，宇宙中所有具有质量的物体都吸引着所有其他巨大的物体。吸引力与两个物体的质量成正比，与它们之间的距离成反比。

该定律在现代计算机上相当容易计算，并且该理论与观测值的吻合非常好。

但是您能说出为什么重力如此起作用的任何巧妙之处吗？考虑我们最近的太空邻居。

围绕太阳，是我们系统中最大的质量，所有其他物体，从行星到小行星和彗星，都绕圆圈和椭圆形飞行。有趣的是，圆形和椭圆形是稳定的闭合轨道-这些对象每次经过一段时间后都返回到同一点，我们称之为年份。

从数学的角度来看，这本身就很有趣。力是矢量；它们具有大小和方向。在太阳系中，作用在物体上的力指向太阳的中心。如果您需要在封闭轨道上绕太阳飞行的东西，则只有两种选择。

您需要一个服从平方反比定律的力（重力），或者一个随距离线性增加的力（弹簧）。有一个定理证明，除了这两种可能性外，没有其他可能性。

因此，它可以随距离增加或减少，但只能以一种方式，否则我们将没有稳定的封闭轨道。

而且，正是正是这样的轨道才能维持生命存在的稳定和适度的温度，所以我们真的很幸运，宇宙根据这样的定律工作。

有些力会随着距离的增加而增加-例如，强烈的相互作用。甚至有一个没有方向且恒定的力的示例-暗能量。

但是平方反比定律并不是关于引力的全部说法。而且，由于系统中存在一个开放的轨道，因此我们需要用较新的相对论来代替牛顿重力。

水星的轨道经历了岁差并且不会锁定自己。这是第一次报告牛顿理论不完善的钟声。在解决这个问题和GR的出现上花费了半个世纪。我们意识到重力并没有完全遵循平方反比定律-这仅是近似值，适用于大距离，小质量和小能量。

我们通过实验证实了一系列新的预测，包括光的引力透镜，其他在短距离内绕大质量物体运行的力学，引力红移等等。

但是主要结论是，严格地说，在轨道上运动的物体没有遵守平方反比定律。

根据广义相对论，所有轨道的产生力都比反平方定律稍强，因此它们会随着时间而减小。内行星是第一个离开轨道的行星，其次是更遥远的行星，因为它们之间的距离更大。最后，在没有其他力量的情况下，一切都会以螺旋形到达系统的重心。
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如果地球绕着永生的太阳公转，则要花¹⁰¹⁵⁰年才能完全消灭轨道。宇宙中真正稳定和封闭的轨道根本不存在。

至少根据GTR-当前描述重力的最佳理论。对于小质量和大距离，它退化为经典的牛顿理论。

但是，为什么GTR正是这样控制宇宙中的重力？没有人可以肯定地说。

因此，您必须对标准答案感到满意：重力的工作原理就是这样，因为自然定律是如此安排的。可以想象宇宙还有其他法律-但是我们得到了这样的法律，我们并不真正理解为什么法律是这样安排的。我们可以进行观察，得出法律，检查它们-也许有一天我们会明白为什么会这样。

问伊桑11号：为什么重力会随着距离而减少？

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