牛頓、愛因斯坦的矛盾核心究竟在哪裡?廣義相對論又解釋了什麼?


原標題:牛頓、愛因斯坦的矛盾核心究竟在哪裡?廣義相對論又解釋了什麼?

廣義相對論中,愛因斯坦為我們描述了一幅清晰的引力作用圖。在這張圖片中,空間、時間都成為了出場的參與者。不過,關鍵的問題也隨著而來:這一次的引力理論,是否能夠解決牛頓的萬有引力與狹義相對論的矛盾呢?

牛頓、愛因斯坦的矛盾核心究竟在哪裡?廣義相對論又解釋了什麼?

首先,小編將為大家說明一下:牛頓的萬有引力與愛因斯坦的狹義相對論,究竟在哪裡產生的矛盾:

1、引力的起源

牛頓沒有弄清楚引力的出現原因,他寫道:令人感到不可思議的是,無生命的物質在沒有其他媒介的情況下,可以保持運轉。重力,或許是一種與生俱來的存在,不需要其他物體的介入!但,愛因斯坦想要弄清楚,引力的源頭究竟在哪裡?

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2、計算不兼容!

狹義相對論、萬有引力在數學上並不兼容。科學家發現:將引力理論中的重力方程帶入相對論中,就會產生問題!

3、弱等效原理的概念。

科學界公認:任何物體(不論構成的元素、方式)都會被迫以相同的方式,對重力做出反應。但是,在自由落體的緊鄰處,一個非常簡單的幾何變換,就能讓物體擺脫重力!

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4、觀測現象矛盾

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科學家發現:萬有引力與觀測現象產生了十分嚴重的矛盾。眾所周知,愛因斯坦的著名引力測試分別為:水星在近日點的反常進動、像太陽一樣的光源引起的光線彎曲、光的引力紅移。

其中,1919年愛丁頓的日食考察再次證實了萬有引力推算結果與觀測現象的矛盾所在。到了現代,衛星導航,引力波無一不是說明:萬有引力理論與現實觀察現象產生了嚴重的出入!

牛頓、愛因斯坦的矛盾核心究竟在哪裡?廣義相對論又解釋了什麼?

隨著廣義相對論的問世,無數科學家反覆論證後發現:廣義相對論真正地解決了這4點矛盾所在。愛因斯坦利用自己的例證,直接說明了這一問題。我們在平面上放上了一個球體;二維的平面結構因物體的存在,而被迫發生扭曲、變形。

請大家試想:沒有大球的時候,小球就可以沿著平坦的平面做勻速直線運動。當把大球放在平面上時,小球就會受到影響,但這個變化並不是瞬間發生!

如果我們把這個過程拍下來:這是一個慢動作。大球引起的震動,如同荷花池中的水波漣漪一樣擴散出去,逐漸到達小球的位置。過了一段時間,平面的波動逐漸停止,我們就會看到下面的圖像。

牛頓、愛因斯坦的矛盾核心究竟在哪裡?廣義相對論又解釋了什麼?

事實上,空間結構也是如此。當沒有大質量物體時,空間屬性是平直,任何小質量的東西都可以在平面上勻速直線運動、靜止存在。隨後,大質量物體出現,空間會逐漸變得彎曲(不是瞬間彎曲),向外擴張,影響小質量物體的運動狀態。

一直扭曲的空間,最終形成了空間彎曲的結構,起到傳遞引力的作用。因此,在廣義相對論中,愛因斯坦通過計算宇宙空間結構的速度,發現這個速度的結果就是光速!

牛頓、愛因斯坦的矛盾核心究竟在哪裡?廣義相對論又解釋了什麼?

牛頓的萬有引力認為:物體Q作用在P上的引力,取決於二者的質量、距離,這一切與作用的時間無關。小編概括一下,就是:兩個物體的質量、距離發生一旦改變,二者相互的引力也會發生改變。

根據牛頓的理論,我們可以認為:假如太陽熄滅了,距太陽150000000km外的地球會立刻因為太陽引力的改變而脫離了軌道!但,這實際上是一個謬論!我們現在知道了,影響不會瞬間傳遞!

牛頓、愛因斯坦的矛盾核心究竟在哪裡?廣義相對論又解釋了什麼?

事實上,當物體改變位置時(包括被風吹動),都會使時間、空間發生扭曲,從而產生振動;震動以光速的速度向外擴張。這符合了狹義相對論中——光速是宇宙極限速度的條件。

因此,如果太陽熄滅,我們將在8分鐘後感受到引力消失。這就是愛因斯坦的廣西相對論——引力擾動與光同步,卻總也超不過它。最後大家弄清楚,萬有引力與狹義相對論的矛盾了嗎?歡迎大家將自己想法在評論區留言,我們一起探討!

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來自:科學新視界

文章來源: https://twgreatdaily.com/03687f9110b15dcbb508ce633f37e2e4.html
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