爱因斯坦:万有引力其实是不存在的,该如何理解这句话?


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爱因斯坦:万有引力其实是不存在的,该如何理解这句话?


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爱因斯坦:万有引力其实是不存在的,该如何理解这句话?


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牛顿万有引力定律早就告诉我们 , 万物之间都存在引力 , 用公式表达就是:F=GMm/r2 。
也就是说 , 引力的大小与两个物体的质量成正比 , 与物体的距离(质心之间的距离)成反比 。

就是这么一个简单的公式 , 指导了人类“上天入地” , 其中三个宇宙速度 , 就是根据这个公式计算出来的 。
几百年过去了 , 牛顿的万有引力公式仍旧统治着人类航天事业 , 各种卫星火星的上天的背后都依托万有引力定律 。
牛顿万有引力定律固然伟大 , 但仍有一个重大问题:引力到底是什么 , 是如何产生的?
也就是说 , 产生引力的根源到底是什么?牛顿并没有给出答案 。 这个更深层的问题留给了同样伟大的物理学家:爱因斯坦 。
爱因斯坦提出了著名的广义相对论 , 该理论表明 , 时空弯曲才是引力的根源 , 引力其实只是时空弯曲的外在表象罢了 。 而任何有质量的物体都可以对周围时空造成影响 。

有质量的物体会对时空压缩弯曲 , 形成时空陷阱 。 当有物体经过这个“时空陷阱”时 , 就会“掉进陷阱” , 体现出来的就是万有引力 。
不过 , 只有大质量天体才能对时空有明显的影响 , 平时我们根本感觉不到这种影响 。 比如说我们的太阳这种大质量天体 , 科学家们已经观测到光线经过太阳时会发生弯曲 , 其实就是光线沿着被太阳弯曲的时空结构在做“测地线运动” 。

这里有必要强调一点 , 网络上对“时空弯曲”的描述其实是不严谨的 , 很多示意图只是为了方便大家理解 , 用类似“弹簧床”的模式来诠释 。 其实更严谨的时空弯曲应该是这样的:

一开始人们并不认可爱因斯坦的广义相对论 , 这很正常 , 任何新理论的诞生都必须经受住考验才行 , 尤其是广义相对论这样具有颠覆性的理论 。
不过在随后的一百多年时间里 , 广义相对论经受住了各种考验 , 同时做出了很多准确的预测 , 比如说黑洞 , 引力波 , 引力透镜 , 还有引力引起的时间膨胀效应等 。
那么广义相对论对引力的诠释(时空弯曲)与牛顿的万有引力之间有什么关系呢?
正如刚才所说 , 万有引力是时空弯曲的表象 , 万有引力定律是建立在绝对时空观基础上的理论 , 只适用于低速世界 。 一旦到了高速世界(比如亚光速)就失效了 , 会出现较大的误差 , 这时候就必须用到广义相对论 。

狭义相对论表明 , 速度越快时间就越慢 。 除了速度 , 引力也同样会影响时间的快慢 , 引力越大时间流逝速度就越慢 。
我们每天都在使用的导航系统 , 都是充分考虑了速度和引力对时间的影响才有效的 , 如果不考虑时间和引力对天上卫星的影响 , 导航系统会彻底崩溃 。
狭义相对论时间膨胀公式为:t‘=t/√[1-(v/c)2

广义相对论时间膨胀公式为:t‘=tx√(1-2GM/rc2)
天上的卫星 , 考虑到引力造成的时间膨胀 , 一天时间要比地球快45微秒 。 考虑到速度造成的时间膨胀 , 一天要比地球时间慢7微秒 。 这样合并计算 , 卫星上的一天时间要比地球一天时间快38微秒 。

不要小看38微秒的时间很短 , 但积累起来就会对我们的定位系统有明显影响 , 所以必须调整卫星上的时钟 , 否则导航会直接把我们导到阴沟里 。
【爱因斯坦:万有引力其实是不存在的,该如何理解这句话?】所以 , 可以看出 , 其实爱因斯坦并没有否定万有引力的存在 , 他只是诠释了万有引力的本质!

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