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爱因斯坦认为万有引力并不存在,该如何理解这句话?
送交者: xiaochuliu[♂★★大🇨🇳lngviva★★♂] 于 2023-03-19 9:36 已读 3812 次  

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爱因斯坦认为万有引力并不存在,该如何理解这句话? 6park.com

三百多年前,牛顿提出了万有引力定律,认为万物之间都有引力存在,不管相距多远。我们每时每刻都能感受到引力的存在,引力也是我们能安稳地站在地面的原因。 6park.com


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但是引力到底是如何产生的?万物之间为何有引力? 6park.com


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当年的牛顿也确实思考过这个问题,但无论如何都没有一个完美答案。牛顿是伟大的,但是再伟大的人也无法摆脱时代的局限性,这种局限性任何时代都有。在牛顿时代,想要探索出引力的本质,确实强人所难。 6park.com


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这个问题留给了几百年后一个同样伟大的物理学家,爱因斯坦。 6park.com


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爱因斯坦创建的广义相对论对引力的本质做出了诠释,也是完全颠覆性的诠释。广义相对论认为,引力只是表象,本质上只是时空弯曲。 6park.com


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也就是说,可以认为引力是不存在的,存在的只是时空弯曲,而我们感受到的引力只是时空弯曲带来的结果。 6park.com


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牛顿的万有引力理论是建立在绝对时空观基础上提出来的,他认为时空是绝对不变的。但爱因斯坦提出的爱因斯坦给出了截然不同的观点,他认为时空并不是绝对的,而是相对的,时空具有弹性,可以拉伸,扭曲,甚至被撕裂。 6park.com


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但如今统治我们日常生活的仍旧是牛顿的万有引力理论,火箭的升空,卫星的发射都是以万有引力理论为基础。为什么会这样? 6park.com


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因为在我们生活的狭小空间内,万有引力理论已经足够精确了,而且这个理论相当简单。爱因斯坦的广义相对论适用于更大的空间,在研究外太空天体,星系的运动规律时,就必须用到广义相对论。 6park.com


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说白了,万有引力定律只是广义相对论的特例和近似值,它没有广义相对论精确,但对于我们来讲,已经足够用了,没有必要用更精确的广义相对论。 6park.com


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打个比方。你家住4楼,想把一桶矿泉水搬到家里,成年男性扛着矿泉水爬楼梯搬到家就行了。 6park.com


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如果你非要用一个吊车把矿泉水吊到家里,就没有任何必要了。也不是说不可以,确实可以,但纯粹浪费资源。用吊车看起来省力气了,但花费的时间和精力远比直接搬上去更多! 6park.com


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万有引力和广义相对论就是这种关系。 6park.com


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先看看万有引力的公式表达: 6park.com


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再来看看广义相对论的场方程公式: 6park.com


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万有引力定律小学生都能看懂,但广义相对论的引力场方程呢?估计看懂的人并不懂,它是一个2阶非线性偏微分张量方程组,这几个字相信大家都认识,但放在一起就蒙了! 6park.com


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广义相对论认为万有引力的本质是时空弯曲,那么到底是如何弯曲的呢? 6park.com


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网络上有很多时空弯曲的示意图,基本上都是大质量天体向下压缩时空,让时空向下弯曲。 6park.com


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但是所谓的上下只是我们在地球上的感受,在太空中根本就没有上下的概念,又该如何弯曲呢? 6park.com


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其实网络上的示意只是一种通俗的诠释,目的是为了方便大家理解,并不严谨。广义相对论认为,质量才是引力的的根源,有质量的物体会对周围的时空产生扭曲,进而表现出引力。 6park.com


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也就是说,时空的弯曲是在物体的周围同时发生的,弯曲的方向朝着物体的质心。而运动的物体同样会拉拽周围的时空。 6park.com


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总之就是,物体告诉时空如何弯曲,时空告诉物体如何运动。 6park.com


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任何物体都有质量,所以不管物体的质量有多小,都会造成时空的扰动。只不过平时我们接触到的物体质量都很小,根本感受不到时空的弯曲。 6park.com


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只有大质量的天体才会带来明显的时空弯曲,弯曲程度甚至会影响附近飞行的光线,让光线发生弯曲。 6park.com


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这也是广义相对论的预言,这个预言早已经被科学界证实确实存在。 6park.com


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广义相对论的预言不仅仅是时空光速会影响光线的飞行路径,还有引力透镜,引力波,黑洞和时间膨胀等,这些预言都一一被证实,从而也验证了广义相对论的正确性。 6park.com


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既然时空会弯曲,组成时空的时间和空间自然也会发生变化,不再是一成不变的,而是相对的。 6park.com


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速度越快,引力越大,时间流逝也就越慢,这就是时间膨胀效应,速度和引力都会影响时间的流逝。 6park.com


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时间膨胀效应最典型的应用就是卫星导航系统。由于导航系统对精准度的要求很高,卫星的速度又很快,速度会影响时间的流逝,所以我们必须考虑到卫星上的时间膨胀效应,调整时钟,让其与地面时钟保持一致,否则导航系统就会失效。 6park.com


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导航卫星的高度大约2万多公里,时速约为1.4万公里。卫星的速度很快,每天比地面时间慢7微秒。同时卫星受到的地球引力又更小,所以卫星时间比地球时间更快,每天大约快45微秒。 6park.com


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综合下来,卫星时间每天比地面时间快38微秒左右,一秒等于1000微秒 6park.com


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不要小看这短短的38微秒,如果不进行相应调整,每天累计下来就会造成10公里的误差,这样的导航还有什么意义? 6park.com


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所以,其实爱因斯坦并没有认为万有引力不存在,他只是找到了万有引力的本质,万有引力的底层逻辑,发现了更精准的大自然规律。 6park.com


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也就是说,牛顿让我们知道了万有引力的存在,也就是知其然。而爱因斯坦让我们知道万有引力为什么会存在,也就是知所以然。
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