原標(biāo)題:愛因斯坦的引力理論打破200年前的牛頓真理:引力其實(shí)是時(shí)空彎曲 引力是宇宙中四種基本力之一,,也是人類最早認(rèn)識(shí)到的基本力,。相信大家都聽過關(guān)于牛頓發(fā)現(xiàn)引力的小事故,有一天牛頓坐在蘋果樹下休息時(shí),,樹上掉下一個(gè)蘋果砸中了他的腦袋,。于是,牛頓靈感乍現(xiàn),,他認(rèn)為把蘋果從樹上拉下來的力,,正是使地球能夠繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的力,萬物之間都存在一種吸引力,這就是引力,。 首先,,需要澄清一下,這個(gè)故事不是完全真實(shí),,蘋果并沒有掉在牛頓的頭上,。根據(jù)他的傳記作者William Stukeley的說法,牛頓在沉思時(shí),,看到了掉落的蘋果,。他在想為什么蘋果是直接掉到地上,而不是往其他方向飛,。此后,,基于開普勒行星運(yùn)動(dòng)三大定律以及他自己發(fā)明的微積分,牛頓推導(dǎo)出了萬有引力定律公式,。這個(gè)公式表明,,任何有質(zhì)量的物體之間都存在引力作用,其大小與這兩個(gè)物體的質(zhì)量乘積成正比,,與物體之間距離的平方成反比,。 不過,牛頓自己對(duì)這個(gè)理論不甚滿意,。因?yàn)槿f有引力定律無法解釋引力的本質(zhì),,引力究竟如何產(chǎn)生一直困擾著他。盡管如此,,牛頓的引力理論后來成為了真理,,掩蓋了引力真相長(zhǎng)達(dá)200年之久。 牛頓引力理論VS愛因斯坦引力理論 幸運(yùn)的是,,愛因斯坦正確地否定了這個(gè)教條,,并且提出了廣義相對(duì)論。對(duì)于當(dāng)時(shí)名不經(jīng)傳的愛因斯坦來說,,敢于挑戰(zhàn)牛頓,,這展現(xiàn)了他的勇氣,他挑戰(zhàn)了一個(gè)被崇拜了200年的觀點(diǎn),。 愛因斯坦的發(fā)現(xiàn)是基于一系列的思想實(shí)驗(yàn),。如果有人在一個(gè)密閉的電梯里做自由落體運(yùn)動(dòng),他無法分辨出電梯是漂浮在遠(yuǎn)離引力的太空中,,還是在地球上的建筑物中,,他處于一種失重的狀態(tài)。然而,,如果他沒有受到任何力的作用,為什么一個(gè)自由落體的人會(huì)加速呢?顯然,,這與牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律相矛盾——加速度的大小與施加的外力成正比,。 愛因斯坦提出,物體不是被大質(zhì)量物體的引力所牽引,,而是在彎曲的時(shí)空中運(yùn)動(dòng),。根據(jù)廣義相對(duì)論,引力是物體彎曲時(shí)空造成的,。正因?yàn)槿绱?,物體在引力場(chǎng)中做自由落體運(yùn)動(dòng)的曲線(不考慮空氣阻力)與質(zhì)量無關(guān),引力其實(shí)是一種幾何效應(yīng),。物體在時(shí)空中運(yùn)動(dòng)走最短的路徑——測(cè)地線,,對(duì)于圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的行星來說也是如此。繞軌道運(yùn)行的行星沿著太陽的最短路徑,,以使能量最小化,。這條路徑是一個(gè)橢圓,是太陽引力中最有效的路徑,。 牛頓引力理論是謬論嗎,? 牛頓引力理論不能解釋水星軌道的近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)異常,也不能解釋引力透鏡效應(yīng),,也解釋不了為什么會(huì)產(chǎn)生引力波,。那么,這是否意味著牛頓引力理論是完全錯(cuò)誤的呢,?如果真的錯(cuò)了,,為什么還普遍存在于我們的課本中呢? 牛頓引力理論并沒有錯(cuò),!事實(shí)上,,人造衛(wèi)星飛上太空只需使用這個(gè)理論就行了。在弱引力場(chǎng)的情況下,,使用牛頓引力理論就能獲得足夠高的精度,。雖然使用廣義相對(duì)論能夠獲得更為準(zhǔn)確的結(jié)果,但后者的形式更為麻煩,,使用起來不是很方便,。但在強(qiáng)引力場(chǎng)中,就只能使用愛因斯坦的引力理論,。 |
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