引力的本质到底是什么?爱因斯坦站在牛顿肩膀上给出答案!

【引力的本质到底是什么?爱因斯坦站在牛顿肩膀上给出答案!】

引力的本质到底是什么?爱因斯坦站在牛顿肩膀上给出答案!


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引力的本质到底是什么?爱因斯坦站在牛顿肩膀上给出答案!


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这个故事很多人都听说过:牛顿研究苹果落地 。
1655年的某一天 , 一个年轻人坐在苹果树下 , 突然一个苹果从树上落下 , 这个再平常不过的短短几秒钟的动作 , 在我们看来没什么大不了 。
但是那个年轻人对苹果为什么会落地进行了深入思考 , 进而勾勒出了宏大的宇宙图景 , 进行大胆猜测 , 万有引力呼之欲出 。

这个年轻人就是牛顿 。
当然 , 故事是否是真的已经不再重要 , 牛顿也不可能单凭苹果落地就能发现万有引力 , 那只是促使他进行深入思考的灵感而已 。
万有引力定律提出了几百年 , 如今仍然统治着我们的日常生活 。 万有引力定律可谓上天入地 , 可以让火箭升天 , 也可以上潜艇入水 , 更能让我们稳稳地站在地面上 。
但是在这伟大的背后有一个尴尬的秘密:万有引力到底是如何发生的?
牛顿当然想知道引力发生的本质 , 但受制于时代的局限性 , 牛顿时代几乎不可能完成整个艰巨的任务 。 之后的几百年里 , 科学家对这个问题也是避而不谈 , 非常满足于牛顿的万有引力定律 。

而两百多年之后 , 瑞士专利局里一个小小的职员改变了这一切 , 基于对光的本质进行的深入思考 , 引领着他揭开引力的本质 。
这个小小的职员就是伟大的爱因斯坦 。
当年仅仅20多岁的爱因斯坦就有惊人的发现:光速是宇宙速度极限 , 没有任何物体的速度能超越光速 。
而问题就在于 , “光速是宇宙速度极限”与牛顿经典力学发生了冲突 , 什么样的冲突呢?
第一 , 牛顿认为引力的作用是瞬时传播的 , 不需要任何时间 。 但是爱因斯坦认为 , 光速是宇宙速度极限 , 包括信息在内的任何东西速度都不会超过光速 。
第二 , 按照牛顿经典力学诠释 , 给一个物体持续施加力 , 物体就会一直加速 , 只要时间足够长 , 物体的速度就会超越光速 。 显然这与“光速是宇宙速度极限”相悖 。
可以看出 , 爱因斯坦描述出了一幅全新的宇宙图景 , 在图景中引力也无法超越光速 , 引力的传播也需要时间 。
接下来爱因斯坦深入思考了时间和空间的奥秘 , 提出了全新的“四维时空”概念 , 认为时空结构并不是绝对不变的 , 而是相对的 。 时空结构就像弹性布料那样具有弹性 , 可以被拉伸 , 弯曲 , 折叠 , 甚至被撕裂 。

而引力的本质就是时空弯曲 , 万物沿着被弯曲的时空做测地线运动 , 就如同弹性蹦床那样 , 物体感受到弯曲的时候 , 表现出来的就是引力 。
当然 , 用弹性布料或者蹦床描述时空弯曲并不严谨 , 只是通俗的方式 。 因为宇宙中并不存在上下之分 , 时空弯曲的方向是物体的质心 , 而物体运动的同时也会拉拽着时空一起运动:

爱因斯坦用广义相对论揭示了引力的本质 , 向我们描述了一个完全颠覆传统的时空概念 。

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