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按照广义相对论的诠释 , 引力的本质是时空弯曲 , 所谓的引力只是时空弯曲的表象而已 。 但在现实生活中 , 牛顿的引力理论仍旧与我们形影不离 , 既然时空弯曲才是引力的本质 , 为何不用时空弯曲彻底取代引力呢?
俗话说得好 , 不管黑猫白猫 , 抓着老鼠就是好猫 。 不管什么理论 , 只要足够简洁 , 与实验数据相吻合 , 能为人类所用 , 就是好理论 。
不管是爱因斯坦广义相对论中的时空弯曲 , 还是牛顿的万有引力理论 , 它们都在各自领域范围内发挥着作用 , 目前来看没有哪个是不可替代的 。
从物理学方程来看 , 相对论场方程显然比牛顿万有引力方程更精确 , 适用范围更广 , 同时更能解释万有引力解释不了的“高速强引力场”状态下的实验观测数据 。
说白了 , 万有引力能解释的 , 广义相对论也能解释 。 而万有引力不能解释的 , 广义相对论同样能解释 。
【相对论表明引力本质是时空弯曲,为何不用时空弯曲彻底取代引力?】
万有引力只是广义相对论在低速低引力状态下的近似值 , 是一种特例 。 在低速低引力世界 , 万有引力理论与广义相对论的描述是一致的 。
在低速环境下 , 万有引力的计算结果与广义相对论的差距微乎其微 , 并不能算错 。 更重要的是 , 万有引力理论更为简洁 , 仅仅是“平方反比定律” , 简单实用 。 而广义相对论虽然更精确 , 但需要更为复杂的10阶方程才能计算出来 。
对于生活在低速世界的人类来讲 , 最重要的当然是简单实用 , 这时候牛顿的万有引力定律的优势就凸显出来的 , 微乎其微的差异在大多数时候都可以忽略不计 。 这也是为什么如今不管是火箭上天 , 还是发射卫星 , 牛顿定律仍然占据绝对统治地位 。
一般来讲 , 只要速度不超过光速的十分之一 , 都无需考虑相对论效应 。 只有当速度超过光速的十分之一了 , 才需要考虑相对论效应 。
显然 , 对于生活在地球的我们来讲 , 平时经历的速度与光速相比相差太大了 , 地球引力也属于弱引力场 , 所以大多数时候都没有必要用广义相对论来思考问题 。
另一方面 , 从哲学层面来讲 , 科学其实是一种实用主义 , 我们需要精确的数据 , 但相比精确的数据 , 我们更需要简单实用 。
同时 , 时空弯曲虽然诠释了引力的本质 , 但它也是不完美的 , 它并没有诠释自然界其他基本作用力 , 而且只是在宏观上诠释了引力的本质 , 并没有从微观上加以诠释 。 这也是为什么物理学家一直在苦苦寻找引力子 , 试图从微观领域诠释引力的本质 。
这说明 , 认知理解世界的方法并不仅仅只有一个 , 每个人都有自己的一套思维方式方法 。 广义相对论中的时空弯曲虽然很精确 , 但也并不完美 。 广义相对论与量子力学存在矛盾 , 两者并未统一 。
所以 , 问题的核心并不在于时空弯曲为什么没有取代引力的问题 , 核心在于为什么很多理论能够共存?很明显 , 大统一理论还没有被发现 , 这也是科学家们努力的目标!
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