牛顿和爱因斯坦对“地球为何绕着太阳转”有何不同见解?|163

牛顿和爱因斯坦对“地球为何绕着太阳转”有何不同见解?|163

地球并非宇宙中心,而是环绕着无数恒星中普通的一员运转,这一点并无法因为人类的主观意志而改变。那么,地球为何绕着太阳转呢?你或许会不假思索地回答——因为地球受到了太阳的引力作用。

诚然,地球绕着太阳转确实是因为受到引力作用。不过,对于引力,历史上最著名的两尊科学大神——牛顿和爱因斯坦却有着不同的见解。

提出万有引力定律是牛顿最伟大的成就之一,他认为万物之间存在一种相互吸引的力量,取名为引力。也就是说,地球绕着太阳转是因为两者之间存在相互吸引。可是,这种神秘的力是如何牵引着中间空无一物的两个物体呢?连牛顿自己也没能想明白。不过,牛顿潜心研究而得出的万有引力公式由于在一定范围内能够对绝大多数现象做出精确描述,因此被广泛接受,甚至到现在也还有很大的实用性。

随着人类对世界认知的不断深入,牛顿的万有引力定律的不足逐渐暴露出。牛顿的理论在物理学中统治了两百多年后,爱因斯坦横空出世,对此进行修正。

爱因斯坦的广义相对论创造性地提出时间和空间是交织在一起的整体,共同构成四维时空,而时空是可以被带质量的物体弯曲的,所谓的引力实际上是时空弯曲的一种表现。这一惊世骇俗的观点彻底颠覆了人类的宇宙观。与此同时,广义相对论的方程对宇宙做出了更精确的描述。

在爱因斯坦的理论框架中,地球之所以绕着太阳转,是因为太阳扭曲了周围的时空。在这片扭曲的时空中,地球的运动轨迹也被扭曲了。

在未来,人类对引力或许还会有更进一步的认识。地球为何绕着太阳转?到时还会有更深层次的内涵。

10评论

九心逍遥01-20 23:54

2赞

土豆也叫马铃薯。地球围绕太阳公转,从经典力学的角度来解释非常的易于理解:就是近似的圆周运动。经典力学在分析这个问题的时候会暂时把其它非常微波的影响忽略掉直接进入问题的中心,所以太阳与地球之间的万有引力与地球围绕太阳运转的离心力相互平衡,就形成了目前的这种状态。

相对论的解释:因为有质量的物体(天体)会对周围的时空(不是空间)造成一定的扭曲,质量越大扭曲的就越厉害。而一个不太恰当却也没有太好的办法只好被广泛被使用的例子就是在一个平整的床上,放一个较重的铁球,铁球会下陷一定程度(质量越大下陷越大),而这个下陷就是时空的扭曲,所以在这个下陷周围的东西会朝着铁球运动,如果给一个合适的角度合适的速度,这个东西就会绕铁球转而不落进去。这个运动的轨迹被称为“测地线”。

关于相对论的解释,请注意几个问题,第一:扭曲的是时空不是空间!记住这一点很重要。第二:由于第一条,所以用来比喻扭曲时空的那个例子是不太恰当的!第三:用那个例子是因为没有太好的办法(因为还是有,就是稍难理解)!第四:那个例子被广泛的使用!

为什么扭曲的是时空而不是空间呢?这要从牛顿的万有引力定律说起,万有引力定律是这样描述的:

任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比,与两物体的化学组成和其间介质种类无关。

从万有引力定律我们可以看出,两个质点之间的引力不是一成不变的,而是随着时间的流逝在变化。

也许会有人这是为什么?我们来简单的分析一下:先不考虑外部条件,找一个理想空间(也可以是惯性系什么的,理想空间虽然不存在,但这有利于问题实质的分析),两个质点相对静止,那么由于万有引力的作用,这两个质点开始逐渐向对方运动,由于引力的作用,运动的速度自然是越来越快,同时加速度也越来越大。

是因为随着两个质点之间距离不断的缩小,万有引力与它们质量的乘积成正比,质量没有改变。引力与它们的距离的平方成反比,所以越近的时候引力自然越大。也就是相对论所说的弯曲的更厉害,如果用数学的表达那么万有引力与时空弯曲就是一样的。所以弯曲是时间加空间的组合的数学表达为弯曲,而不是空间弯曲!

也正是这个原因,所以很多人用来说明时空弯曲的那个弹床的例子是不恰当的,因为时空在数学上是四维表达,而弹床是三维表达,被降维了所以不恰当!

正是因为时空弯曲如此难以理解,经常被误解为空间弯曲,所以很多人会用而上面这个不恰当的例子来说明空间弯曲,而爱因斯坦说的是时空弯曲,有人提出的是时空压缩可能跟合适一些!

综合结论,爱因斯坦只是把万有引力延伸了而已,不是修正。然后提出了一个新的名称就变成了时空弯曲,而许多并不注意区分空间与时空的人就开始错误的使用那个很不恰当的例子了!

实际只是土豆被称为马铃薯而已!

个人原创思想,欢迎讨论不喜勿喷,谢谢阅读!

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