一百多年前,愛因斯坦提出了極具颠覆性的廣義相對論,第一次诠釋了引力的本質。廣義相對論指出:并不存在所謂的引力,引力的本質其實是時空彎曲,也就是說,引力其實隻是時空彎曲的表象而已。
那麼,問題來了,既然引力并不存在,為何直到今天我們還在學習運用萬有引力呢?為何不用時空彎曲徹底取代引力呢?
其實原因很簡單。科學的目的是什麼?并不是故意制造一些晦澀難懂的公式,進而顯得高大上,科學的最終目的是為人類服務,是講究實用性的。
我們經常聽到這樣一句話:不管黑貓白貓,能抓住老鼠就是好貓。這句話能充分诠釋科學的實用性,科學是為人類日常生活服務的,而不僅僅是理論。
而愛因斯坦的時空彎曲和牛頓的萬有引力理論,兩者并不矛盾,而且在各自的領域都發揮着重要作用,可以說是完美地互補。
從公式來看,相對論場方程比牛頓的萬有引力方程更精準,适用的範圍也更大,尤其是在高引力場和高速度情況下,優勢更明顯。這意味着廣義相對論中的時空彎曲要優于牛頓的萬有引力诠釋。
時空彎曲,讓人類對宇宙有了全新認知,以一個全新視角看待周圍的世界。
但是,并不是說萬有引力就“一無是處”了,很多時候恰恰相反,如今統治我們日常生活的仍舊是萬有引力,雖然它沒有廣義相對論那麼精确(時空彎曲),因為我們就是生活在低速低引力世界,而在這樣的世界裡,萬有引力與時空彎曲的描述基本是一緻的。
雖然萬有引力是廣義相對論的近似解,但在低速世界并不能算錯,差距是微乎其微的,而相對于廣義相對論的10階方程,萬有引力簡單的“平方反比”更簡單實用。
舉個例子就明白萬有引力與廣義相對論(時空彎曲)之間的關系了。比如說一桶桶裝水40斤,要搬到你家的五樓,成年男子基本都可以做到,如果你不想自己搬,花10塊錢讓别人也能輕松搞定。
但你非得不那樣做,非得找一台起重機把桶裝水運到你家,這不就“大材小用”了嗎?的确,起重機也能做到,但你認為有必要嗎?
簡單講,适用的才是王道。科學雖然是嚴謹的學科,但歸根結底要應用到我們日常生活中,而生活中我們更需要簡單明了的東西,而不是複雜的東西。
而牛頓的萬有引力定律在我們的地球上基本都能适用,我們平時經曆的速度和引力場都非常小,這也是為什麼如今不管是發射火箭,衛星,任何探測器,都是用到牛頓的萬有引力定律,而不是廣義相對論。
隻有在研究黑洞等大型天體時,廣義相對論才會派上用場。隻要不離開地球,萬有引力定律就比廣義相對論更适用。
當然,要求比較精确的設備,比如說衛星導航系統,必須足夠精确,這時候就必須考慮到速度和引力對時間的影響,必須用相對論才可以。
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