为什么引力只是一种吸引力？

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根据普遍的吸引力定律，任何两个物体（具有一定质量）都会经历一种“吸引”力，该力与...成反比。

接下来是我的问题：为什么应该只将武力设为“吸引力”类型？为什么不应该排斥或施加其他任何形式的力量？

gravity

— Mea Culpa Nay
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前一期《新科学家》上有一篇文章。它描述了关于反物质（假定具有负质量）如何在地球引力下反应的研究。人们认为反物质（在这种情况下，特别是反氢）可能上升而不是下降。

— Beta Decay's

前面提到的文章

— Beta Decay's

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@BetaDecay我不确定该文章在谈论什么。物理学上没有真正的预测表明反粒子具有负质量。来自维基百科：“一个粒子及其反粒子彼此具有相同的质量，但电荷和其他量子数却相反。”

— zephyr

我认为以限制普遍性的方式提出问题。我认为更大的问题是重力是否在某些边界条件下是某些更大理论的体现。牛顿的引力理论基于“常规观察”，并且对于大多数人的考虑都非常有效。基于牛顿理论的计算使人们登上月球并返回。但是，对于水星的轨道和GPS的计时，则需要考虑相对论。那么回到什么问题呢？鉴于“暗能量”正在使宇宙膨胀得更快，因此

— 逐渐发散

物理板上的相同问题。 physics.stackexchange.com/questions/11542/… 您可以查找自旋1和自旋2粒子以获取一些解释，但是直到真正理解引力为止，所有的答案几乎都是假设。这里还有一些相关的答案： quora.com/…–

— userLTK

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因为质量是正的

要将有关引力的报价扩展为方程式：

F_{G} = - \frac{G 米_{1个} 米_{2}}{{[R}^{2}}

$F_G = -\frac{Gm_1m_2}{r^2}$

重力与质量的乘积成正比，与距离平方成反比。让我们分解一下，看看是什么导致为正。 $F_G$ $r$ $F_G$

在此等式中，不能为负，因为它是两个位置之间的距离。两个位置不能相隔负数。即使它们以某种方式存在，平方仍会解决该问题。 $r$

是普遍常数，始终为正。您可能会争辩说它可能是负面的，但这是不可能的。实际上实际上并不存在。它没有描述任何对宇宙物理学基本的东西。只是一个簿记常数，它使我们能够根据质量和距离的任何单位选择来获得对力的正确答案。从技术上讲，如果使用质量和距离的“正确”单位（例如Planck单位），则，实际上不存在。由于只是取决于单位选择的比例因子，因此它只会是一个正数。 $G$ $G$ $G$ $G=1$ $G$

剩下的就是我们。这些是唯一可能是负面的。当然，要获得正的排斥力，一个质量将必须为正，而另一质量为负。但是负质量到底是什么？质量是描述某物“多少”的量度。你怎么能拥有一无所有？

为什么质量不能为负？

如果您想换个角度看，您可以证明如果质量可能为负，您将得到无意义的结果！当然，假设物理学的所有其他方面都是相同的。回想一下牛顿第二定律，

F = 米 一个

$F = ma$

假设桌上有两个街区。一个块的质量为正，另一个块的质量为负。暂时忽略这两个块上的所有其他力。 $m_1>0$ $m_2<0$

我升至并施加力推动该质量前进。感应出的加速度为：。必然地，移动方向与我推动的方向相同。一切都很好。 $m_1$ $a = F/m_1$ $m_1$

现在我转到并施加相同的力，尝试将其向前推到桌子上。在上引起的加速度为：。注意我做了 $m_2$ $m_2$ $a = -F/|m_2|$ $m_2$ 积极和消极的迹象。您可以看到，如果我的力量是向前的，那么质量运动的方向将是向后的！但这是问题所在，我的手被挡住了，因为它试图将其推向大众。当群众试图向后移入我的手时，它将向后施加力，根据牛顿第三定律，这必然意味着我的手在块体上施加了更大的力，然后对我的手施加了更大的力。突然施加无限力或等效地施加力，这些物体无限加速。这由“ 失控运动”的概念描述。

如果您觉得这很奇怪，那是因为。如果负质量存在，我们将生活在一个非常奇怪的宇宙中。幸运的是，我们生活在一个有物理意义的宇宙中，质量是正数，引力始终具有吸引力。

— 和风
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令人信服的是，电荷遵循平方反比定律，电荷可以为正或负。我看不出为什么质量理论上不能以同样的方式表现。对于为什么引力是仅作用于吸引而永不排斥的四种已知力中的唯一原因，我相信这实际上是一个“根本性的谜”。其他3个基本力可以做到。

— barrycarter

F = e a

$F=ea$

F = m a

$F=ma$

F = e a

$F=ea$

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第二定律描述的是惯性质量，而不是（不一定）重力质量。

— adrianmcmenamin

@adrianmcmenamin但是所有证据表明两者是等效的。实际上，它们的等效性是GR的主要组成部分，到目前为止，没有证据表明GR的这一部分是错误的。我描述了我们似乎生活的宇宙的答案（除了负质量的可能性）。如果您想引发其他各种复杂情况，那超出了我的回答范围。

— zephyr

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有趣的是，如果距离是假想的，重力将为负！因此，请想象在距您特定距离处有一些质量会排斥您。

— zephyr

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为什么引力只是一种吸引力？

TL; DR
因为质量始终为正。

$F = \frac{Gm_1m_2}{r^2}$ $F=ma$

但是，如果它们不相等怎么办？

与数学不同，在数学中人们可以简单地做出一个假设并查看它的发展方向，而物理学中的假设需要进行验证。这个假设已经在地面和太空中用多种材料进行了测试。卡文迪许实验使用不同种类的材料进行了变化。在引力常数相当糟糕的精度范围内（最多为一万分之一），其中每一个都与零假设（引力和惯性质量相同）一致，并且与不同材料的假设不一致具有明显不同的引力和惯性质量。

地球月球的近侧和远侧截然不同，为测试这种等效性提供了更好的机制。不是每万（最好）的精度可卡文迪什式实验，月球表明，钠和铁引力和惯性质量相当于在大约一个部分每十万亿一部分。

普通事情就这么多，但是反物质呢？

普通物质粒子及其反物质等效物具有相同的（正）惯性质量已在世界各地的粒子对撞机中反复试验。等价原理是否也适用于反物质仍然是一个尚待解决的问题。尽管有很多理由认为等价原理适用于反物质以及正常物质，但要检验这种情况是非常困难的。迄今为止最好的结果来自ALPHA实验，该实验测试中性抗氢（反质子和正电子）是上升还是下降。结果是抗氢的引力质量在惯性质量的-65到120倍之间。这并不是一个确定的结论，但是它确实倾向于具有正引力质量的反物质，这与等价原理是一致的。

— 大卫·汉门
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与以前的答案一样，暗示“质量不能为负”，我想补充一下为什么可能是这种情况。如果希格斯场和粒子与场的不同程度的相互作用引起了我们所说的质量，那么该理论表明光子不具有质量（并构成穿过空间的速度极限），因为它们不与质量相互作用。领域。我认为该框架不允许与该字段或“反希格斯”字段进行负面互动。

— 历史书呆子
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您是说“光子”而不是“质子”是无质量的吗？

— Chappo尚未忘记Monica

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从理论上讲，重力可以在物体被推向您的方向上“吸引人”。这可能是由负质量引起的（似乎没有道理，但理论上是可能的）。彼得·恩格斯（Peter Engels）和其他人在这里写了一篇关于它的论文，这是一个有趣的想法。

这个想法是通过将原子冷却到几乎绝对为零，它们产生一个玻色-爱因斯坦凝聚体，并且在量子动力学领域像波一样起作用。

— 尼克·范·阿尔芬
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那篇论文绝没有暗示重力可以逆转。该论文说，在涉及BEC的一维膨胀的某些条件下，玻色-爱因斯坦凝聚物中的原子可以“克服所施加的力而加速，从而实现与基础色散关系的负曲率有关的负有效质量”。换句话说，正质量的87 87原子短暂地表现为具有负质量。惯性力和重力的等效性在量子水平上仍然不确定，因此您不能使用此结果来论证“负”重力。

— Chappo尚未忘记Monica