从相对论来看万有引力是不是力,用爱因斯坦的广义相对论来看

作者&投稿:龚邵 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
能说牛顿万有引力是错的,爱因斯坦广义相对论是对的吗?~

首先,万有引力是一种“超距作用”理论,牛顿本人对此非常关注。他在他自己的理论中也有提到:
“令人感到不可思议的是,没有生命的物质在没有其他媒介(不是材料)调解的情况下,在其他物质的基础上运转,并在不相互接触的前提下影响它们……重力应当是与生俱来的,固有的,并且对物质来说是必不可少的。

因此,一个物体可以通过真空在一定的距离处作用于另一个物体,它们的作用和力可以传递到另一个物体,且不需要其他任何事物的介入。这对我来说是如此的荒谬,以至于我相信没有一个在哲学问题上具有思维能力的人会对它陷入思考。根据相关定理,重力一定是通某种媒介的持续影响产生的;但这个媒介究竟是物质的还是非物质的,我都需要留给我的读者去考虑了”

第二,万有引力与狭义相对论是相对立的。这是在数学上的不兼容性:如果将牛顿重力方程代入狭义相对论的框架当中,就会产生矛盾。
第三,弱等效原理的概念(即所有个体,不论他们的物质组成如何,都以相同的方式对重力做出反应)具有很重要的意义,即至少在自由落体的紧邻处,一个简单的几何变换就能让它摆脱重力。

第四,万有引力与它的观测现象相矛盾。爱因斯坦的三项经典引力测试包括:水星在近日点的反常进动(虽然我们已经知道广义相对论是什么时候诞生的,但在那个时候世界上还没有可靠的解释出现),由像太阳一样的光源引起的光线弯曲(预测这将是牛顿万有引力的两倍价值,它将光子视为小型抛射物,这在1919年被爱丁顿的日食考察所证实),以及光的引力红移(只有在20世纪50年代爱因斯坦去世后才确认下来)。从那以后,许多其他的测试进一步印证了爱因斯坦的预测,其中包括精准的卫星导航,以及近年来发现的引力波。

简而言之,在19世纪后期,物理界已经清楚地人士在万有引力需要一个合适的场论。一旦狭义相对论进入现实场景,人们则清楚地认识到相对论场论是十分需要的。以及最后,随着爱因斯坦开始研究广义相对论的概念,以便将加速参考系和惯性参考系放在同一层次上研究(因此,并未有狭义、广义等形容词的相对论名称在当时被扩展为广义相对论),弱等效原理使他意识到这样的理论必须是引力论。

相关知识延伸阅读
牛顿的万有引力定律,通称万有引力定律,定律指出,两个质点彼此之间相互吸引的作用力,是与它们的质量乘积成正比,并与它们之间的距离成平方反比。 万有引力定律是由艾萨克·牛顿称之为归纳推理的经验观察得出的一般物理规律。它是经典力学的一部分,是在1687年于《自然哲学的数学原理》中首次发表的,并于1687年7月5日首次出版。

图解:球状星团M13证明引力场的存在。
广义相对论是现代物理中基于相对性原理利用几何语言描述的引力理论。该理论由阿尔伯特·爱因斯坦等人自1907年开始发展,最终在1915年基本完成。广义相对论将经典的牛顿万有引力定律与狭义相对论加以推广。在广义相对论中,引力被描述为时空的一种几何属性(曲率),而时空的曲率则通过爱因斯坦场方程和处于其中的物质及辐射的能量与动量联系在一起。

广义相对论,对于引力的解释,和牛顿的冲突吗?

人们一直普遍认为爱因斯坦用他的广义相对论推翻并取代了牛顿的万有引力理论。其实这个说法是错误的。别的不用说,只要看看在爱因斯坦的理论中,自始至终都一直在使用着牛顿的引力常数G,这就说明,爱因斯坦的理论是一个离不开牛顿理论的理论。如果没有爱因斯坦的广义相对论,对牛顿的万有引力理论一点影响都没有。但如果没有牛顿的万有引力理论,爱因斯坦的广义相对论是根本就不可能存在的。这说明:爱因斯坦的广义相对论是一种把牛顿引力理论换个说法的理论。就像文学家把历史故事改编成神话故事的做法差不多。而它们的基础还是一样的,都离不开那个引力常数G。
反过来说,如果爱因斯坦的广义相对论是一个可以推翻牛顿万有引力理论的全新理论,它就应该可以不需要牛顿的引力理论,直接从弯曲时空中找出引力常数G或一个可以取代引力常数G的常数来。遗憾的是,爱因斯坦的广义相对论做不到这一点。所以说,广义相对论根本就不能推翻牛顿的万有引力理论。也谈不上取代。因为人们今天实际使用的理论还是牛顿的万有引力理论,而不是广义相对论。由此可见,把爱因斯坦的广义相对论说成是比牛顿引力理论更伟大的理论是完全错误的。
也许有人会说,爱因斯坦使用牛顿常数没什么不妥。所有研究万有引力的人,不论使用什么样的理论也都必须要用到牛顿的引力常数G。这样的说法就显得太没见识了。其实万有引力问题的关键所在就是引力常数G。搞不清楚引力常数G的问题就等于没有真正搞懂万有引力现象。所以说,爱因斯坦觉着牛顿的万有引力理论不对也不是没有道理的。事实上牛顿的万有引力理论的确是一个有缺陷的理论。其中一个缺陷就是说明不了引力常数G的物理意义。没有人知道在牛顿的引力理论中常数G的物理意义是什么。也不知道它的物质基础是什么。这是因为牛顿引力常数是凭经验得到的,而不是在对物理学理论研究的过程中发现的。
不过,既然引力常数G是一个物理常数,它就肯定有物质基础上的来源。只有那个能从物质基础上找出引力常数G来源的理论才有可能是真正正确的理论。那么引力常数G来源的物质基础又是什么呢?
笔者发现,这个物质基础就是“物质实体属性与场属性的统一性”。根据这个理论,我们就可以得到以下一系列的数学关系:
1)物质属性场强度D是物体质量M与属性场球形面积A的比值:D=M/A。例如,地球表面的属性场强度就是地球质量与地球表面球形面积的比值。
2)在属性场中任一点上的自由落体加速度(又称引力加速度)g与该点上的物质属性场强度D的比值是一个常数,用Gm表示:Gm=g/D。例如,在地球表面的任意一点,如果那里的自由落体加速度是g,属性场强度是D,那么,g与D的比值是Gm。如果在月球位置处的引力加速度是g1,同一位点处的属性场强度是D1,这里的g1与D1的比值也是Gm。不仅对地球而言是如此,对任何一个物体而言都是一样:那个物体表面的g与同一位置上的D的比值都是Gm。因为Gm的物质基础是物质实体属性与场属性的统一关系,因此本人把Gm叫做统一常数。
3)既然知道了有Gm=g/D这个关系,就可以很容易计算出g了:g=GmD。对任何物体而言,只要知道它的质量M就可以通过D=M/A计算出D。有了D,只要乘以常数Gm,就可以得到引力加速度g了。
4)以上都是针对一个独立物体做出的运算。例如针对地球做出的运算。当两个物体同时存在时,就会出现“万有引力现象”。这时候,两个物体之间的引力关系就可以写成F=mg。例如,g是地球表面的自由落体加速度,m是苹果的质量。那么,苹果与地球之间的所谓“引力”关系就是F=mg。
从以上列出的4步可以看出,通过物体的质量可以计算出属性场强度D。通过属性场强度可以计算出自由落体加速度g。通过自由落体加速度g与第二个物体的质量m就可以计算出所谓的引力F。用这种方法,在计算引力的整个过程中完全不需要使用牛顿的万有引力公式。也不使用牛顿引力常数G。但计算得到的结果与牛顿公式的计算结果是完全一样的。
为什么会是这样呢?这是因为牛顿引力常数G与统一常数Gm之间存在这样的数学关系:Gm=4πG。也就是说,变成了4πG就是具有了引力加速度与属性场强度之比的物理意义。而G却没有任何物理意义。
这又是为什么呢?原因很简单。从下列关系中就可以看得一清二楚:
Gm=4πG=g/D=g/(M/A)=g/(M/4πr2)。
也就是4πG=g/(M/4πr2)。如果把等号两边同时除以4π的话,就得到了:
G=g/(M/r2)。这实际上就已经是牛顿的公式了。把这个式子改变一下形式就是:g=GM/r2。
虽然在数学上4πG=g/(M/4πr2)与G=g/(M/r2)没有任何区别,但前者中的4πG是有物理意义的,而后者中的G却没有物理意义。由此可知为什么人们说不出牛顿引力常数物理意义的原因了。那是因为在纯数学(忽略物理过程)的计算过程中随着4π被无意识地约掉的同时G的物理意义也就随之消失的缘故。
可见,只有从物质是实体属性与场属性的统一体这个物质基础上才能说明引力常数G与物理意义之间的关系。从物质属性统一理论中得到的统一常数Gm才是真正具有物理意义的常数。根据这个常数不仅可以解释牛顿引力常数在物理意义上的问题,而且也可以计算引力加速度和引力。这说明物质属性统一理论才是唯一正确的万有引力理论。
这个物质属性统一理论完全独立于牛顿引力理论之外。不需要牛顿引力理论的存在就可以得到统一常数并对引力加速度和引力进行正确的计算。所以,物质属性统一理论才是一个可以完全取代牛顿万有引力理论的正确理论。只要有物质属性统一理论,牛顿的万有引力理论就完全没有必要存在了。而且,统一常数也完全可以取代牛顿的引力常数。
由此可见,牛顿的引力理论是有缺陷的。而爱因斯坦的广义相对论却离不开牛顿的引力常数。这两个理论都无法找到引力常数G的物理意义及其物质基础。所以,用爱因斯坦的广义相对论取代牛顿的万有引力理论没有任何真正的科学意义。牛顿引力理论的缺陷只能从物质属性的统一理论上得到纠正。并且,有了物质属性统一理论之后,牛顿和爱因斯坦有关万有引力现象的理论都可以退出历史舞台了。

秋浦歌(李白)

从万有引力到广义相对论,你真的了解引力的真面目吗?




相对论究竟是修正还是颠覆了牛顿引力理论呢?为什么?
在大多数情况下,万有引力的作用是完美的。它只有在特殊条件下才会失效,如巨大的质量或巨大的速度,而相对论描述了这些极端条件下的物理状况。一旦速度和质量没有达到极端,引力定律仍然适用,所以这两者不是相反和矛盾的,而是互补的。在正常情况下,可以使用相对论,但有些影响并不明显,如空间的曲率、...

疑问:关于相对论对万有引力的解释
其实可以用手的拉力的大小来比喻质量的大小,从而用手的拉力使二维膜变形来比喻质量(严格来说是质能应力张量)使四维时空弯曲变形(时空曲率张量),这样可避免比喻和被比喻的混淆。真正要理解广义相对论光靠比喻是远远不够的,关键是要学会相关的数学知识(张量分析与黎曼几何等),因为描述物理的标准语言...

为什么会有万有引力?
—《新华字典》人们都知道,爱因斯坦是一代物理大英雄,他在生活的几十年中,同样要思考这个本质问题,为什么物质间会有万有引力,特别是在他的晚年,进行了力场的统一研究,尽管在物理科学的统一研究上没有过多成绩,必定是做了一定的工作,给后人的研究带来一定的启示。特别是爱因斯坦的相对论,为了说明...

万有引力是怎么产生的,目前有公认原因吗?相对论是怎样解释是_百度知 ...
2.在1的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动,直线与(同一个)球的位置距离越近,轨迹弯区越大 3.在2的基础上,让一个球在橡皮筋网上作匀速直线运动接近两个质量不等的球,直线与两个球的距离相同,经过质量大的球,轨迹弯区大 2跟3说明的现象与引力相似,而且也有质量越大、距离越...

爱因斯坦的相对论和牛顿的万有引力是矛盾的吗?
爱因斯坦固然伟大,但是有很多人开始宣告他“击败”了牛顿,这样的言论也是不可取的。为啥这么说呢?相对论和万有引力真的矛盾吗?当然不矛盾了。相对论揭示的,是物理学中更广阔的天地;而不是说万有引力,经典物理是错误的。它的出现,让所有人意识到了,经典物理并不适用于所有范围;但是...

万有引力与相对论是否矛盾
不矛盾,你广义相对论理解有问题,广义相对论用场描述,力的概念已经淡化,只不过和牛顿表述不一样.你举得例子中,用广义相对论的场可以算出两个钢球的力(虽然这么做在广义相对论下意义不大),得到的力和牛顿力学是一样的

爱因斯坦的《相对论》不是推翻了牛顿的万有引力定律了吗?为什么现在还...
最重要的原因是爱因斯坦对引力的计算公式太过复杂,在一般的情况下牛顿定律的计算结果和爱因斯坦的计算结果是非常接近的误差小得来可以忽略,只有在强引力场的情况下,牛顿定律才会失效,这里你说牛顿的定律被推翻了,我觉得这种说法是不对的,到目前为止,任何一个理论都是实用范围,相对论也不例外,只不过...

爱因斯坦相对论与牛顿的万有引力的冲突是否被推翻?
虽然当时我们已经取得了不少成就,但是仍有一些无法解释的现象,于是20世纪牛顿经典物理大厦上出现了第一朵乌云,相对论。当时,对于天体运动我们以及取得了很高的研究成果,但是通过牛顿万有引力定律得到的计算结果却与实际有着极小的差距。对于这个现象科学界一致认为太空中存在着以太这种物质,并特地用一个...

能说牛顿万有引力是错的,爱因斯坦广义相对论是对的吗?
第四,万有引力与它的观测现象相矛盾。爱因斯坦的三项经典引力测试包括:水星在近日点的反常进动(虽然我们已经知道广义相对论是什么时候诞生的,但在那个时候世界上还没有可靠的解释出现),由像太阳一样的光源引起的光线弯曲(预测这将是牛顿万有引力的两倍价值,它将光子视为小型抛射物,这在1919年被...

万有引力和相对论对于引力的解释是否有矛盾?
而随着技术发展,人类所能观测到的物理现象也大为增加。此时,有很多新发现的物理现象与牛顿理论相悖,牛顿理论就变得不适用了。此时,就需要一种全新的理论来解释。这种理论既能包含原有现象,也能将新的现象解释。爱因斯坦的广义相对论就是这么一种理论。但我们仍然无法确信,这是否是正确的。因为,随着...

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 从相对论来看万有引力是不是力,用爱因斯坦的广义相对论来看. -
冻江川贝: 那就不是力!!这是因为广义相对论是建立在微分几何上的,引力效应不过是时空弯曲的假象.

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 物体之间的万有引力可以用相对论解释吗 -
冻江川贝: 广义相对论认为万有引力不是力,是时空弯曲的表现,自由落体运动是惯性运动.

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 引力究竟是什么 -
冻江川贝: 引力 所有物质之间存在的相互吸引的力,即万有引力,与物体的质量有关,运算公式:F=GMm╱R^2.引力是怎么产生的?牛顿发现了引力问题,是他在思考问题时被苹果砸在头上(很可能是杜撰的)想到了引力的问题. 但是对为什么产生引...

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 万有引力存不存在? -
冻江川贝: 牛顿发现了万有引力的存在,并且用一个简单的数学公式,给人们描述出来了万有引力间的数学关系,这是一个了不起的成就,牛顿真是一位伟大的人.但是牛顿没有说明为什么,物质之间会有万有引力,并且万有引力的大小与物体的质量的乘...

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 为什么会有万有引力 -
冻江川贝: 万有引力是存在于任何物体之间的相互吸引力.两个物体见的万有引力,其大小和他们的质量的乘积成正比,和他们的距离成反比. —《新华字典》人们都知道,爱因斯坦是一代物理大英雄,他在生活的几十年中,同样要思考这个本质问题,...

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 关于万有引力定律 -
冻江川贝: 万有引力的来源可以分两方面来解释;一量子力学的解释 我们知道,由光子是物质的基本粒子来看,物质的构成本身没有意义,如果物质不能够与环境中的其它光子信息相互作用,它就不能将自己的能量、存在形式、表达给自然界,自己就是以...

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 万有引力是分子间的作用力吗,如果不是那它从哪来?是物质自身的能量产生的吗?
冻江川贝: 分子间作用力是合力,它既有万有引力,又有电磁相互作用力,四大作用力是万有引力,电磁相互作用力,强相互作用力和弱相互作用力, 所以万有引力和分子间相互作用力不能相提并论.

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 爱因斯坦的广义相对论和牛顿的万有引力是不是有冲突? -
冻江川贝: 牛顿的万有引力是爱因斯坦的广义相对论的近似理论,广义相对论比万有引力理论实用范围更大,两个理论的推理有不同时,事实测量总是与广义相对论一致.而当万有引力所得到结果是正确的时,用广义相对论也可得到这一结论.所以说两个理论有冲突,广义相对论是较牛顿引力论更为精确的理论.

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 什么是万有引力? -
冻江川贝: (((((((简单的说就是有质量的东西都有相互间的吸引力,就是大家都想吸在一起))))))))))))))))))))))))))))) 牛顿并不是发现了重力,他是发现重力是「万有」的.每个物体都会吸引其他物体,而这...

非国家标准行政区划只宜作为统计汇总用地址代码18686218802: 以爱因斯坦的广义相对论理解,万有引力可对于一个物体单独存在么 -
冻江川贝: 对于一个物体来说,按照老爱的广义相对论的观点,该物体激发的引力场是存在的.平直时空确实会因为质量物体的引入而发生弯曲.具体怎么个变化详见广义相对论.但是此时该物体是不会受万有引力的!万有引力是有心力,对于处于力场中心的该物体是不会受自己激发出来的引力场的影响的.只有引入另一个物体时,另一个物体的引力场才会使这个物体感受到引力.这和对于单个电荷没有库仑力之说是一样的.简单来说,万有引力不可以对一个物体存在,但是引力场可以.在场中引入物体,才会有力的概念.

本站内容来自于网友发表,不代表本站立场,仅表示其个人看法,不对其真实性、正确性、有效性作任何的担保
相关事宜请发邮件给我们
© 星空见康网