45、什么是引力的速度?

关于这个问题,有另外一个比较长,然而也比较明白的提法。这就是:假若太阳突然不复存在,并且消失得无影无踪的话,地球要在多久以后才不再受到太阳引力场的吸引呢?

还可以提出一个类似的问题:当太阳消失以后,地球什么时候才不复得到它的光?

对于第二个问题,答案是大家熟知的。我们都知道,太阳离开地球有一亿五千万公里。我们还知道,光在真空中以每秒300,000公里的速度传播。太阳消失前的最后一束光线在离开太阳后,要用8.3分钟的时间才到达地球。换句话说,我们将在太阳消失8.3分钟后才会知道这件事。

这第二个问题之所以容易回答,是因为我们有好多种测量光速的方法。由于人们能够察觉自遥远星体射来的微弱光线的变化,也由于人们自己能发射出强大的光束,这些测量方法就成了切实可行的事情。

在与引力场打交道时,我们就没有这些有利条件了。研究微弱的引力场的微小变化是十分困难的,而且,我们也无法在地球上产生强大的引力作用,让它们传播很远的距离。

因此,我们只好局限于理论上进行探讨了。目前,已知宇宙间有四种相互作用:(1)强相互作用;(2)弱相互作用;(3)电磁相互作用;(4)引力相互作用。前两种是短程作用,随距离的增大而迅速减小,到了超过原子核直径的地方,它们已经微弱得可以忽略不计了。电磁作用和万有引力作用是远程的,它们反比于距离的平方而减弱。这就是说,即使是在天文距离上,也能感觉到这两种作用。

物理学家相信,两个物体间的任何一种相互作用都是通过交换亚原子粒子来实现的。所交换的粒子质量越大,相应的作用范围就越小。例如,强相互作用是由于交换质量比电子大270倍的π介子而产生的,弱相互作用是由于交换质量更大的W粒子而产生的(顺便说一下,这个粒子还未被发现)。

如果所交换的粒子根本就没有质量,那么,相应的作用范围就是无限大的,这正是电磁相互作用的情况。这时所交换的粒子是没有质量的光子。这样一束没有质量的光子就是一束光线,或一束辐射。引力相互作用也像电磁作用一样是远程的,因此,它也应该交换一种没有质量的粒子——人们称之为“引力子”。

而且,物理学家有十分充足的理由假设,在真空中,没有质量的粒子只能以光速运动。这就是说,速度约为每秒300,000公里,既不能大,也不会小。

如果是这样的话,引力子就是以光子的速度前进的。这就意味着,如果太阳消失的话,它所放出的最后的引力子将与最后的光子同时抵达地球。在我们最后看见太阳的一瞬间,也同时失掉了它的吸引力。

换句话说,引力是以光速传播的。