宇宙是否有固定的質心? 如果確實如此,這是否不一定意味著我們的每項行動都必須通過宇宙中某處的反作用來平衡,以便抵消質量的不平衡?
宇宙是否有固定的質心? 如果確實如此,這是否不一定意味著我們的每項行動都必須通過宇宙中某處的反作用來平衡,以便抵消質量的不平衡?
據我們所知,宇宙沒有質心,因為它沒有質心。在描述宇宙時,我們使用的基本假設之一是,平均而言,每個地方都是相同的。這就是 宇宙學原理。儘管這只是一個假設,但我們從觀察宇宙中獲得的證據表明它是真實的。
如果您認為大爆炸發生在某個點並且大爆炸從該點向外爆炸,這似乎有點奇怪。但是大爆炸並沒有發生。它同時發生在宇宙中的每個地方。有關更多信息,請參見大爆炸是否發生在某個時刻?
我們的每一個行動都必須以反行動來平衡,因為這只是牛頓的第三定律。如果我對您施加力,那麼您就對我施加相等且相反的力,因此,如果我們在太空中漂浮,我們的重心將不會改變。因此,儘管詢問宇宙的質心沒有任何意義,但我們可以詢問發生在較小規模上的事情,並且我們發現,除非施加某些外力,否則係統的質心就無法改變。 >
宇宙不是服從經典的牛頓物理學,只有局部的牛頓定律成立。在標準 Big Bang模型中看到的宇宙遵循廣義相對論。
這是時間維度和一個空間維度的縮減。在當前宇宙的直線上,所有點都在宇宙的開始,可觀測的宇宙沒有質心。
可視化一個氣球,該氣球從空間的(0,0,0)點開始膨脹。在時間t,表面是一個球體,球體上的所有點都在起點(0,0,0)。表面有質心嗎?所有點都在質量中心,因為它們與所有其他點保持平衡。
氣球是宇宙三維空間的類似物。與氣球相反,該理論不需要以更高的維度嵌入宇宙以從四維空間點開始。我們三個維度上的所有點都在大爆炸的開始。
通常採用 FLRW度量標準對宇宙進行建模,並假設空間具有同質性和各向同性。如果為簡單起見,假設沒有曲率 $ k = 0 $ span>,即使我們為空間選擇一個全局坐標系(這將人為地區分原點,請記住:宇宙沒有中心),那麼質心表示為
$$ {\ bf R} _ {\ rm COM}〜=〜\ frac {\ int _ {\ mathbb {R} ^ 3} \!d ^ 3 {\bf r}〜{\ bf r}} {\ int _ {\ mathbb {R} ^ 3} \!d ^ 3 {\ bf r}〜1},$$ span>
在數學上定義不正確。(在曲率 $ k = \ pm 1 $ span>的情況下,得出類似的否定結論。)
假設經典力學(當然不適用於我們的宇宙),那麼我們的宇宙當然具有固定的質心。
我不知道您處於哪個級別,但是如果您具有廣義相對論的知識(質心這個概念看起來很愚蠢),您可以通過其他答案來解決。但是,如果您也對古典物理學的觀點感興趣,歡迎閱讀此答案。
可以看到,質心主要來自統計概念,後來又變得具有更大的意義,因為彼此相互作用的所有物體的質心都沒有加速。
等等,我是否說過所有彼此互動的機構?是的,確實如此。
這個想法是,我們採取的任何行動都涉及多個機構。當然,您知道質心仍然沒有加速。
現在,由於所有可能的質心都未加速,因此這些質心也將保持固定,從而使宇宙具有固定的CM。
現在有人可能會問,請問我正在從地面上撿起一個盒子到我的頭上。誰在搬箱子?這裡的質量平衡中心如何?
答案是(順序),當您撿起那個盒子時,您必須在盒子上施加一定的力才能提供向上的加速度。包裝盒中的反應使您的體重增加。地球比以往更多地感受到了腳部的力量。這導致地球僅移動一個盒子而已。地球真的很大。因此,質心的轉移並不是那麼微不足道。這平衡了您的質心,地球和盒子的運動。 這樣一來,C。M.就能保持不變,並且您的問題得到答复。
謝謝