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愛因斯坦關于引力的論述

生活 更新时间:2025-02-23 12:30:28

引力,讓我們可以站在地球上。萬物之間都有引力,但就是這個在我們身邊無處不在的引力現象,科學家們也是經過很長時間才發現的。

如今我們知道牛頓發現了萬有引力,但在牛頓之前,有幾位偉大的科學家為牛頓發現萬有引力打下了堅實的基礎。也難怪牛頓會發出這樣的感歎:我站在巨人的肩膀上,所以才會看得更遠。

這些巨人都有誰呢?

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)1

讓我們從哥白尼說起。我們都知道哥白尼提出了日心說,結果被宗教界判定為“大逆不道,違背了上天的旨意”,被活活燒死。

後來布魯諾繼承了個哥白尼的日心說,同時還更進一步,他認為我們的宇宙是無限大的,而太陽隻不過是其中非常普通的一顆恒星而已。

布魯諾的言論裡透出出“地球和太陽非常渺小”的思想,讓當時的羅馬教廷勃然大怒,最後像他前輩哥白尼一樣,同樣被燒死。

宗教界的殘酷并沒有阻擋科學的發展。之後的天文學家開普勒繼承了前輩們的發現,通過自己的不斷研究,提出了著名了開普勒三大定律(這裡不再詳述),這三大定律成為牛頓提出萬有引力定律公式的基礎。

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)2

還有一個非常重要的人物,他就是伽利略。伽利非常善于觀察總結,他發現,一個物體在沒有受外力的情況下(或者說合力為零),總是會保持原有的狀态不變,總會保持靜止或者勻速直線運動。其實這既是慣性定律,隻不過當時沒有被提出來而已。

在前輩們的各種發現的基礎上,牛頓提出了著名了萬有引力定律。

牛頓這樣思考問題,地球并沒有做勻速直線運動,這說明一定有外力作用于地球,到底是什麼力呢?

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)3

或許真的是受到蘋果落地的啟發,讓牛頓豁然開朗,終于提出了萬有引力定律,是太陽給了地球一種力。

太陽和地球之間就好像有一個隐形的繩子一樣,太陽拉拽着地球,之所以地球沒有墜落到太陽上,是因為地球的速度很快,有一個切線速度,于是圍繞太陽運動。

同時,利用開普勒定律,牛頓提出了萬有引力公式。

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)4

萬有引力是偉大的發現,如今萬有引力定律依舊統治着人類生活,人類發射的火箭,衛星,空間站等,都是萬有引力定律的實際應用。

但牛頓并沒有解決一個更深層的問題:引力到底是如何産生的?也就是說,太陽為什麼會吸引地球呢?

在人們的日常生活中,我們很容易發現,力的作用必須依靠某些物質,也就是說,力的傳播是需要介質的,那麼引力傳播的介質是什麼呢?

當時的科學家們找不到引力的介質,于是提出了一個假想的概念“以太”,以太存在宇宙的每個角落,也是引力的傳播介質。

以太的概念确實也推動了科學的發展,但随着科學的不斷發展,以太的概念顯得有些落伍了,科學家不但找不到任何以太存在的證據,反而會帶來更多的麻煩。

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)5

秉承“奧卡姆剃刀原理”的“如無必要勿增實體”的思想,愛因斯坦把“以太”咔嚓掉了,提出一種全新觀點。

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)6

愛因斯坦認為,所謂的引力隻是表象而已,引力的本質其實是時空彎曲,也就是說引力其實是不存在的。

大質量天體可以造成周圍時空彎曲,而周圍的天體(比如說地球)能感知到這種時空彎曲,然後沿着彎曲的時空做測地線運動,體現出來的就是引力。

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)7

當然,所謂的時空彎曲并不是像示意圖那樣的“向下”彎曲,而是朝向物體的質心。示意圖是為了更通俗地解釋,更方便我們理解,并不嚴謹,更嚴謹的應該是以下的彎曲方式:

愛因斯坦關于引力的論述(解讀萬有引力的前世今生)8

雖然愛因斯坦的廣義相對論诠釋了引力的本質,但日常生活中我們并不會把萬有引力剔除掉,因為在我們生活的世界裡,萬有引力定律已經足夠精确了,沒有必要用更精确但相對複雜的廣義相對論,我們生活在一個低速低引力的宏觀世界。

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