在狹義相對(duì)論中,,一個(gè)重要的因素就是光速限定的絕對(duì)速度,。眾所周知:這個(gè)速度不僅適用于有形的固體,也適用于信號(hào)等各種形式的影響作用,。因?yàn)樾盘?hào),、干擾的傳遞,不可能大于光速,。 比如,,我們認(rèn)知中的聲速就小于光速。聲音的傳播速度是340m/s,,與300000000m/s的光速相比,,簡(jiǎn)直是微不足道。這兩種速度的區(qū)別,,在雷雨天就會(huì)反應(yīng)得特別明顯:我們永遠(yuǎn)是先看到閃電,,后聽到雷聲,雖然兩者是同時(shí)發(fā)生的,。 這一個(gè)簡(jiǎn)單的例子就反映了光速與聲速的差別,。狹義相對(duì)論更是告訴我們:某一個(gè)信號(hào)比光速先抵達(dá),這一切是不可能發(fā)生的,,因?yàn)楣馑俪^(guò)任何物體的速度,。 在牛頓的萬(wàn)有引力理論中:A物體作用在B物體的引力,取決于A,、B的質(zhì)量,、分開的距離,與相互作用的時(shí)間無(wú)關(guān),。換而言之,,物體的質(zhì)量和距離發(fā)生改變,他們的引力也將發(fā)生變化,。這時(shí),,矛盾就來(lái)了,小編為大家舉個(gè)例子: 比如,,按照牛頓的理論推斷:假如太陽(yáng)爆炸,,距離1.5億km外的地球會(huì)立刻脫離軌道,。但在狹義相對(duì)論的理論中,光從爆炸的太陽(yáng)傳遞到地球需要8分鐘左右,!但是,,萬(wàn)有引力理論認(rèn)為:太陽(yáng)爆炸可以通過(guò)引力的改變,瞬間作用到地球上,。 這個(gè)例子上,,引力理論得出的結(jié)論與狹義相對(duì)論產(chǎn)生了矛盾。因?yàn)?,狹義相對(duì)論認(rèn)為:任何信息傳遞的速度都小于光速,,但引力理論認(rèn)為這件事可以瞬時(shí)傳播。 愛(ài)因斯坦對(duì)于這種情況,,他相信自己是正確的,。事實(shí)上,盡管有數(shù)不清的實(shí)驗(yàn)支持引力理論,,但這個(gè)倔強(qiáng)的小老頭還是去探尋一種能與狹義相對(duì)論相容的引力理論——這就是廣義相對(duì)論,。在廣義相對(duì)論中,時(shí)間,、空間的性質(zhì)又一次經(jīng)歷了驚人的變化,。 事實(shí)上,在狹義相對(duì)論發(fā)表前,,萬(wàn)有引力理論也隱藏了一個(gè)嚴(yán)重的bug,。理論中,它精確地預(yù)言了物體如何在引力作用下運(yùn)動(dòng),,但最終也未能表述什么是引力,!換而言之,距離數(shù)億萬(wàn)千米的物體,,為什么互相影響,?引力是以什么樣的方式發(fā)生作用的? 對(duì)于這點(diǎn),,牛頓解釋道:“非生命物體,,不以任何其他非物質(zhì)形式的中介而能無(wú)接觸地相互發(fā)生作用。引力或許是物質(zhì)生來(lái)固有的本性,,所以一個(gè)物體能通過(guò)虛空,、超距地作用于另一個(gè)物體,而無(wú)需其他任何中介作為引力的承載物,、傳播者,。” 顯然,,牛頓也沒(méi)有辦法從源頭解釋引力出現(xiàn)的原因,,他只是接受引力存在的事實(shí),,并建立了描述引力的數(shù)學(xué)公式。換句話說(shuō):牛頓為世界寫了一本“萬(wàn)有引力”使用指南,,告訴大家如何科學(xué)合理地利用引力,。 當(dāng)然,物理學(xué)家們遵從書中所寫,,成功地把火箭送入太空,、并發(fā)現(xiàn)了行星的運(yùn)動(dòng)等等。但牛頓同樣也為我們留下了一個(gè)永遠(yuǎn)的謎團(tuán):引力到底是怎么一回事,? 這就像電腦,大家無(wú)須知道內(nèi)部的工作原理,,只知道使用方法便好,。但是,機(jī)器出現(xiàn)問(wèn)題后,,修理人員就需要知道它的內(nèi)部運(yùn)行知識(shí),,才可以進(jìn)行妥善的維修。愛(ài)因斯坦正是發(fā)現(xiàn):萬(wàn)有引力理論出現(xiàn)了某些問(wèn)題,,需要“修理”,,就需要弄清楚引力的本質(zhì)。 1907年的夏天,,瑞伯爾尼專利局的辦公室里,,愛(ài)因斯坦正在思考著引力的問(wèn)題。此時(shí),,經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的坎坷思考,,他終于找到了關(guān)鍵。 這里,,小編用一個(gè)例子為大家解釋:2060年的某天,,爆破專家湯姆接到了911緊急電話:在華盛頓發(fā)現(xiàn)了一顆像炸彈的東西。經(jīng)過(guò)檢查,,湯姆發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)小型核武器,,威力巨大,即便埋在海底或者地殼下,,爆炸也會(huì)帶來(lái)巨大的災(zāi)難,! 湯姆小心地檢查了一下,發(fā)現(xiàn)自己沒(méi)有辦法拆除,。同時(shí),,湯姆還發(fā)現(xiàn):這是一顆重量計(jì)時(shí)炸彈,計(jì)時(shí)器的刻度盤已經(jīng)走過(guò)了一半,,還有100個(gè)小時(shí),,炸彈就會(huì)爆炸,。這時(shí),湯姆想到:既然在地球上爆炸不安全,,那就把它送到太空上去吧,! 在FBI的案情分析會(huì)上,湯姆認(rèn)為:需要把炸彈送上太空,,不然會(huì)威脅到旁邊的華盛頓第一人民醫(yī)院,。此時(shí),助手牛頓表示反對(duì):當(dāng)核彈做火箭遠(yuǎn)離地球時(shí),,引力減小,,重量降低。這意味刻度盤的讀數(shù)會(huì)偏小,,核武器沒(méi)出大氣層就炸了,。不光華盛頓人民醫(yī)院遭殃,連附近的洛杉磯實(shí)驗(yàn)小學(xué)都很危險(xiǎn),! 這時(shí),,另一位助手愛(ài)因斯坦說(shuō):這可能還有一個(gè)更重要的問(wèn)題!當(dāng)火箭起飛加速時(shí),,刻度盤讀數(shù)增大,,炸彈也會(huì)爆炸。因?yàn)榧铀贂?huì)比靜止產(chǎn)生更大的壓力(汽車加速時(shí),,人的身體會(huì)擠壓座椅靠背),,反而會(huì)讓炸彈提前爆炸。 湯姆更相信牛頓,,于是詢問(wèn)還有沒(méi)有更好的辦法,?此時(shí),愛(ài)因斯坦又說(shuō):牛頓認(rèn)為:核彈進(jìn)入太空,,地球引力消失,,刻度盤讀數(shù)減小。但是,,在我看來(lái)火箭上升的加速會(huì)擠壓刻度盤,,讓讀數(shù)增大!因此,,如果我們精確調(diào)節(jié)加速度,,是否可以抵消兩種情況? 湯姆聽完眼前一亮,,讓愛(ài)因斯坦具體說(shuō)一下,,愛(ài)表示:在升空時(shí),火箭還能感受到地球的引力,加速度可以小一些,。當(dāng)火箭距地球越來(lái)越遠(yuǎn)時(shí),,引力減小,我們可以增大加速度克服引力不足,! 上升加速會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)增加,,但引力消失會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)減小,!一正一反抵消,,我們可以保證讀數(shù)完全不變!湯姆明白了:“你的意思是向上的加速度可以替代引力,?;鸺煤侠淼募铀俣葋?lái)模擬引力效應(yīng)?”愛(ài)因斯坦:“你說(shuō)得對(duì),!”于是,,湯姆用這個(gè)辦法避免了一場(chǎng)悲劇。 這一案例正是愛(ài)因斯坦在專利局的辦公室里想到的,。這就是他將加速運(yùn)動(dòng)與引力不可分辨的性質(zhì)稱作的等效原理,這一性質(zhì)在廣義相對(duì)論中起到了不可分割的作用,!我們看到:一切,,從狹義相對(duì)論開始,到廣義相對(duì)論結(jié)束,。 狹義相對(duì)論通過(guò)相對(duì)性原理,,建立了不同觀察者觀點(diǎn)平等的前提條件(物理學(xué)定律對(duì)勻速運(yùn)動(dòng)的觀察者是不變的,對(duì)于加速運(yùn)動(dòng)的觀察者是不同的),。1907年,,愛(ài)因斯坦將加速運(yùn)動(dòng)、勻速運(yùn)動(dòng)納入了統(tǒng)一體系進(jìn)行描述,。 愛(ài)因斯坦認(rèn)為:任何觀察者,,不論以何種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),都可以認(rèn)為自己是靜止的,,其余人是在運(yùn)動(dòng)的,,只不過(guò)是引力場(chǎng)不同罷了。因此,,廣義相對(duì)論通過(guò)引力,,保證所有觀察者的觀點(diǎn)都可以被合理解釋。 事實(shí)上,,引力與加速運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系是驚人的發(fā)現(xiàn),!愛(ài)因斯坦不但發(fā)現(xiàn)兩者的聯(lián)系,更意識(shí)到可以利用對(duì)運(yùn)動(dòng)的理解,去解釋引力,。 最終,,他得出了震驚世界的廣義相對(duì)論,并建立了統(tǒng)一引力與加速運(yùn)動(dòng)的第二種聯(lián)系:空間和時(shí)間的彎曲,!當(dāng)然,,這也是他留給世界的謎題,因?yàn)橹两襁@套理論尚未完整,!最后,,大家對(duì)于這個(gè)理論,怎么看呢,?歡迎大家在評(píng)論區(qū)留言,,我們一起討論! |
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