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【万有引力、狭义相对论,矛盾究竟在哪?爱因斯坦留给世界的谜题?】
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在狭义相对论中 , 一个重要的因素就是光速限定的绝对速度 。 众所周知:这个速度不仅适用于有形的固体 , 也适用于信号等各种形式的影响作用 。 因为信号、干扰的传递 , 不可能大于光速 。
比如 , 我们认知中的声速就小于光速 。 声音的传播速度是340m/s , 与300000000m/s的光速相比 , 简直是微不足道 。 这两种速度的区别 , 在雷雨天就会反应得特别明显:我们永远是先看到闪电 , 后听到雷声 , 虽然两者是同时发生的 。
这一个简单的例子就反映了光速与声速的差别 。 狭义相对论更是告诉我们:某一个信号比光速先抵达 , 这一切是不可能发生的 , 因为光速超过任何物体的速度 。
在牛顿的万有引力理论中:A物体作用在B物体的引力 , 取决于A、B的质量、分开的距离 , 与相互作用的时间无关 。 换而言之 , 物体的质量和距离发生改变 , 他们的引力也将发生变化 。 这时 , 矛盾就来了 , 小编为大家举个例子:
比如 , 按照牛顿的理论推断:假如太阳爆炸 , 距离1.5亿km外的地球会立刻脱离轨道 。 但在狭义相对论的理论中 , 光从爆炸的太阳传递到地球需要8分钟左右!但是 , 万有引力理论认为:太阳爆炸可以通过引力的改变 , 瞬间作用到地球上 。
这个例子上 , 引力理论得出的结论与狭义相对论产生了矛盾 。 因为 , 狭义相对论认为:任何信息传递的速度都小于光速 , 但引力理论认为这件事可以瞬时传播 。
爱因斯坦对于这种情况 , 他相信自己是正确的 。 事实上 , 尽管有数不清的实验支持引力理论 , 但这个倔强的小老头还是去探寻一种能与狭义相对论相容的引力理论——这就是广义相对论 。 在广义相对论中 , 时间、空间的性质又一次经历了惊人的变化 。
事实上 , 在狭义相对论发表前 , 万有引力理论也隐藏了一个严重的bug 。 理论中 , 它精确地预言了物体如何在引力作用下运动 , 但最终也未能表述什么是引力!换而言之 , 距离数亿万千米的物体 , 为什么互相影响?引力是以什么样的方式发生作用的?
对于这点 , 牛顿解释道:“非生命物体 , 不以任何其他非物质形式的中介而能无接触地相互发生作用 。 引力或许是物质生来固有的本性 , 所以一个物体能通过虚空、超距地作用于另一个物体 , 而无需其他任何中介作为引力的承载物、传播者 。 ”
显然 , 牛顿也没有办法从源头解释引力出现的原因 , 他只是接受引力存在的事实 , 并建立了描述引力的数学公式 。 换句话说:牛顿为世界写了一本“万有引力”使用指南 , 告诉大家如何科学合理地利用引力 。
当然 , 物理学家们遵从书中所写 , 成功地把火箭送入太空、并发现了行星的运动等等 。 但牛顿同样也为我们留下了一个永远的谜团:引力到底是怎么一回事?
这就像电脑 , 大家无须知道内部的工作原理 , 只知道使用方法便好 。 但是 , 机器出现问题后 , 修理人员就需要知道它的内部运行知识 , 才可以进行妥善的维修 。 爱因斯坦正是发现:万有引力理论出现了某些问题 , 需要“修理” , 就需要弄清楚引力的本质 。
1907年的夏天 , 瑞伯尔尼专利局的办公室里 , 爱因斯坦正在思考着引力的问题 。 此时 , 经历了长达数年的坎坷思考 , 他终于找到了关键 。
这里 , 小编用一个例子为大家解释:2060年的某天 , 爆破专家汤姆接到了911紧急电话:在华盛顿发现了一颗像炸弹的东西 。 经过检查 , 汤姆发现这是一个小型核武器 , 威力巨大 , 即便埋在海底或者地壳下 , 爆炸也会带来巨大的灾难!
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