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引力场，是描述物体延伸到空间中对另一物体产生吸引效应的
理论模型
。现代观点认为引力场是物质在空间中产生的
空间弯曲
效应，物体在该
弯曲空间
内运动时表现出在直角空间中的
运动状态
改变，从而体现出引力效应。
- 中文名
- 引力场
- 外文名
- Gravitational Field
- 产生原因
- 暗能量和星体相互作用
- 影响地域
- 整个宇宙
- 代 表
- 重力
- 特 点
- 变化是连续的
- 属 性
- 空间力
简介
播报
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牛顿在经典
力学体系
中使用
万有引力定律
描述物体之间的引力作用，而这种相互作用的特殊性在于仅与物体的质量和物体间距离相关。在万有引力定律中，引力被描述为空间中任意两个具有质量的物体之间的点对点相互作用（见引力）。而实际上，引力并不是两个物体间
实质性
的吸引
相互作用力
，而是一个物体所具有的
物理性质
对另一个物体的运动产生的影响，这个物理性质同时也是一个
物理量
，能够用定量的理论来进行刻画和描述，这就是
引力场理论
。
在
场论
提出前，物理学家把粒子的相互作用看成是某种东西越过粒子之间的距离而
直接作用
于粒子——即所谓的
超距作用
。场论最先是由
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
在19世纪提出来描述
电磁现象
的，与之前不同的就是，场论认为作用都是局部现象，每个粒子在其自身所在地点与场发生相互作用。
20世纪初
阿尔伯特·爱因斯坦
发展了他的引力场论，即
广义相对论
。爱因斯坦认为空间是物质所具有的一种属性，而在具有质量的物质附近，空间是弯曲的，而
黎曼几何
被成功的应用于广义相对论中，用来将弯曲的空间几何化，并能够将对引力场的
理论描述
精确定量化。广义相对论的
理论体系
建立之后，科学家通过对
天文现象
的观测验证了其
有效性
和
准确性
。
引力场
20世纪末，哈勃
太空望远镜
的观测结果支持了宇宙经历了减速膨胀到加速膨胀的阶段，而这一现象在广义相对论中对应于爱因斯坦所提出了
宇宙常数
不为零的情况，科学家因此提出了“暗能量”的概念，认为是这一部分能量使得广义相对论能够准确描述宇宙的膨胀行为。
动力
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科学家们一再通过各种的观测和计算证实，暗能量在宇宙中占主导地位，约占73%，暗物质占近23%，我们所熟悉的物质仅约占4%。所以宇宙的运动不是由我们所熟悉的物质来推动的，而是由暗能量来推动的。
太阳系
和
银河系
的运动都是旋涡型的，所以，暗能量必定以一种
旋涡运动
的形式存在，以便推动它们的这种运动。结果，在暗能量运动的范围内就会形成一种
旋涡场
，我们称之为暗能量旋涡场，简称为旋涡场。
旋涡场存在如下三种状态：膨胀、收缩和平衡。当太阳系旋涡场处于膨胀状态时，所有的行星都会远离太阳而去。当太阳系旋涡场处于收缩状态时，所有的行星都会向太阳靠近。当太阳系旋涡场处于
平衡状态
时，行星绕
太阳运动
的状态就会保持不变。就这情况来看，太阳系旋涡场处于平衡状态。在这种状态下，太阳系的
暗能量
将全部转化为太阳和行星运动的动能。换言之，太阳系的暗能量和太阳系
物质运动
的总动能是相等的。以En来表示太阳系的暗能量，以Ep来表示太阳系物质运动的总动能，则En=Ep。
引力
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引力简介
引力场
Vn与太阳系中暗能量的分布有关，它等于4293.40米/秒。由于太阳系旋涡场处于平衡状态，所以，En=Ep1=1640.189×108×M0焦耳，公式中，Ep1代表
太阳系运动
的总动能，M0代表地球的质量。详情请看“暗能量的衰退”。把数据代入动能公式，可求得太阳系中暗能量的虚拟质量：
Mn=2En/Vn2=2×1640.189×108×M0/(4293.40)2=17796×M0
计算结果表明，太阳系中暗能量的虚拟质量是地球的17796倍。而太阳的质量却是地球的133769倍。
引力方程
G3=G1MnM
F=mdv/dt
公式(1)中，G1是引力场的引力常数,它与
万有引力常数
G的值不相同。公式(1)的意思是：太阳系引力场中某一点的引力与虚拟物质的质量Mn和太阳的质量Mp的乘积成正比，与该点到太阳系中心的距离R的平方成反比。在太阳系引力场，G1、Mn、M三者都是恒定值，G3也是一个恒定值。但对于不同的引力场，G3值是不同的。所以，公式(1)实际上就是关于引力F和距离R的关系方程式，称之为
引力场方程
。相应地，我们称G3为引力场方程的常数。
引力场中的引力与
物体的质量
无关。这个道理很明显，因为引力场不是由这个物体产生的。例如，在离地面100米的
A点
处，不管A点处是否有物体，它都存在地球引力场的引力，而且A点处的引力值是不变的。A点处的引力并不因为物体的不存在而消失。只要地球不消失，地球引力场就会永远存在。
当物体在旋涡场内运动时，物体的质量相对于星体来说要小到忽略不计。如果物体的质量很大，它的运动对旋涡场的动力平衡产生很大的影响，那么，旋涡场就会发生收缩或膨胀。在这种条件下，虚拟质量Mn和引力F都会发生变化，公式(1)不适用。
可以做一个实验来检验公式(1)的正确性。实验方法如下：在真空状态下，两个质量不同的物体处于同一高度，让它们自由落下地面。如果它们同时到达地面，那么，就可证明
自由落体
到达地面所需的时间只与引力场有关，而与物体的质量无关。同时，它也证明了星体引力场的引力与物体的质量无关。
重力
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物体的重力是在引力场的作用下才产生的。没有引力场，物体就不存在重力。所以，重力不是物体本身的属性，但它也不是引力场本身的属性。物体本身不会产生重力，引力场本身也不会产生重力。物体的重力是引力场中和物体的质量共同作用的产物。万有引力理论实际上把重力和引力等同了起来，它把物体的质量也当做了产生引力场的主要因素，从而分不清楚什么是引力，什么是重力。换言之，它无法解释物体的重力现象。可以用如下公式来计算物体的重力：
P=G2mF …………(2)
公式(2)的意思是：物体的重力与物体的质量和引力场的引力的乘积成正比。
重力方程
引力G1和重力G2
地球绕太阳运动的平均速度用V1来表示，它的平均轨道半径用R1来表示。则有V1=29790米/秒，R1=1.49597870 × 1011 米，地球的质量为M0。根据地球绕太阳运动的
向心力
等于它的
离心力
的原则，可得如下公式：
R1V12 1.49597870 ×1011×(29790)21 2.209146×1010
G1G2=———=————————————=———————
MnM (17796M0)×(337691M0) M0×M0
地球的质量M0=589×1024kg，代入上式，计算后得：
G1G2=6.36786×10-38…………(4)
引力F的单位为kg/m2，它的意思是引力场中的引力是按高度的平方来递减的。引力单位中不能有时间的单位，因为引力场中的引力与时间无关。G1的单位是kg-1，G2的单位是m3kg-1s-2。
把重力P=mg代入公式(3)后得：
G2=g/F …………(5)
引力场中的引力是一个
相对概念
，不是一个绝对概念。我们应该定出一种衡量引力的标准。这个标准可以按如下方法来定义：把太阳表面的引力定为274kg/m2，以此作为衡量引力场中的引力标准。太阳表面的
重力加速度
为274米/秒^2。根据这个标准以及公式(5)，可得
重力常数
G2=1m3kg-1s-2。把它代入公式(4)后得：
G1=6.36786 ×10-38kg-1
向心力
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以太阳系为例来说明行星的向心力。太阳系引力场中的引力可按照公式(1)来计算。行星在太阳系引力场中的重力P可按公式(2)来计算。把公式(1)代入公式(2)，可得如下公式：
P=G2mF=
…………(3)
万有引力
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科学家们可以用
万有引力公式
来计算地球绕太阳运动的向心力，其计算结果用F0来表示。也可以用上述公式(3)来计算地球绕太阳运动的向心力，其计算结果用P0来表示。通过比较会发现，F0=P0。为什么两种不同的理论会有相同的结果？原因很简单：理论上的不完善往往可以用公式中的常数来修正。因为这种常数是科学家们通过大量实验和计算得出来的结果，是正确的。
结论：公式是对的并不等于它的理论是完全对的。
