273质心
蔓藤开讲——介绍什么是质心。 先看定义：质量中心的简称。质点系的质心是质点系质量的平均分布位置。 两个天体的质心，并不一定在两个天体距离的中心。具体看质量。 宇宙是个复杂统一的系统，我们单看两个天体的质心。也算理想状态。” 郭二点头：“宇宙就是个理想状态。老师您不是要解释为什么两个黑洞合并，会有质量减少吗？” 蔓藤笑：“别着急听我慢慢解释…… 两个天体合并之前，相互缠绕运动，就是在向质心靠拢。 霍金在解释黑洞无毛时候说，相对论证明——运动的天体有一个部分能量，以引力波形式释放出来…… 郭二摇头：“原话是运动的重物会导致引力波的辐射，那是以光速旅行的空间曲率的涟漪。引力波和电磁场的涟漪光波相类似。但是要探测到它要困难的多。” 蔓藤点头：“那为什么运动的重物会以引力波辐射能量呢？” 郭二回答：“我也查书了，《相对论》里说的是非欧几里得平面上高斯坐标点之间的关系。怎么个关系，我没看懂。反正要到那个点必须释放或得到能量。 不过高斯坐标给了我灵感——你看真空介电常数与什么有关系？ 它只跟电磁场有关系。那么与之类似的引力有没有真空常数呢？” 巨炮回答：“那不是质量引起的时空弯曲曲率吗？它也只跟引力源有关系。下来要作类比？电磁场与引力场…… 探秘笑：“同学们思维是真发散啊！可是……我们楼歪了。” 蔓藤笑：“不算太歪，讨论这个也对。 我们再解释真空介电常数——是真空电容度，是电磁学中度量物理量引进的常数。电磁波以光速穿行在真空中。 然后我们看真空引力常数……它也是类似于波。它们产生的原因——都是有一个能量源。” 郭二苦笑：“电磁一出一回。质量怎么一出一回的。换句话质量怎么引起时空弯曲的？” 蔓藤点头：“这就回到本质了——质量的做工形式。质量在重力场里的运动轨迹变化。 质量本质也是一个场。是能量的一种表现形式。在重力场里物体的能量就表现为重量，动量，电磁场三个方面。 动量就是质量×速度就是方向问题。可以是重量，又不全是重量。 这个有点乱。我举个例子。假如宇宙中就两个物体——郭二和它脚下的星球。那郭二的能量怎么求呢？ 二者相对静止的时候就是郭二的重量，电磁场强度——温度。 运动的时候就得加运动方向上的速度，乘以重量。这就是第三个观察点看见的。” 郭二摇头：“我现在就懵了，这都什么跟什么啊？这要无限的添观察点是不是运动量越来越乱…… 矿井笑：“这得按比例分出大小。就像月球围着地球公转的同时围着太阳转。你站在太阳的点看月球的运动轨迹也是个圆。月球绕地球公转轨道可以忽略不计。 站在银河的中心，你可以看见整个太阳系围着它旋转。地球公转轨道，就可以忽略不计。” 探秘笑了：“老师啊，同学们基础可以慢慢补全，但你这答案也没给呢，得到量子力学吧？量子场论…… 蔓藤笑：“没基础也理解不了啊。麻烦你调出郭二同学记忆中的《时间简史》里的PSR1913 16区域示意图来。里面中子星引力波示意图上的那颗星体。 在这纠正一点，我们看见的波是它们发出的引力波——就是消失的质量引起的时空弯曲。它们质量本身引起的时空弯曲不能表示。 而且引力波的扩散方向是四面八方的，但不一定是均匀的。就是黄道面上最大或最小。 关于天体质量三种测量方法就不说了。 这个四面八方，最大最小。最重要。这也是我要介绍的流形场的基础。两个相互缠绕运动的物体它们的引力指向了质点。 质点也是在一个流形场内运动的。是一个三维的空间。不是一个平面内。因为宇宙中还有其它的力，引起涟漪。 在这又出现一个新名词。瞬时质点。指的某一时刻两个天体之间的质点。 两个天体相互缠绕向质点运动。它们的动力哪来的？” 郭二皱眉：“这不又绕回来了吗？万有引力啊！为什么有引力啊，它们质量引起时空弯曲了。质量为什么引起时空弯曲呢？ 我知道有时空涟漪。运动的重物一部分能量，以引力波方式释放出去了。这里的引力波时空弯曲与它本身质量引起时空弯曲方向相反。” 蔓藤拍手：“有这点就够了，我们把两个相互缠绕的星体统一到图形里面。 像不像两个涡旋的合并呢？” 郭二白眼：“您这又扯到哪里了？它们俩的受力跟涡旋受力一样吗？” 蔓藤笑：“你只看涡旋表面的话，还是一样的……只不过星体是立体的而已。‘ 郭二皱眉：“这立体的怎么想？” 蔓藤笑：“你就想一个以它俩为焦点的椭圆体。围着它俩中心连线上的质点旋转。同时在向质点靠近。假设它俩质量一样大，这个质点在线段中心。 那么新问题来了，在这个质点上，是引力最大吗？” 郭二想了一会。回答：“可能是在那个点上的物质的重力场最小。但两个中子星太远的时候，不显。太近的时候，星体就被撕碎了。 您的意思在这椭圆形体里，两个焦点连线上潮汐力最大？” 蔓藤摇头：“我的意思是两个中子星中心连线上万有引力最大。给两个星体增加一个相互靠近的力。 但是引力实在太小了…… 郭二笑：“力量小也没问题，量子飞踹在宇宙中都管事。但是原来星体惯性太大了，运动方向不能一下改变。 但是质量怎么引起时空弯曲您还是没说啊……