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?( 二 )



汤姆小心地检查了一下 , 发现自己没有办法拆除 。 同时 , 汤姆还发现:这是一颗重量计时炸弹 , 计时器的刻度盘已经走过了一半 , 还有100个小时 , 炸弹就会爆炸 。 这时 , 汤姆想到:既然在地球上爆炸不安全 , 那就把它送到太空上去吧!
在FBI的案情分析会上 , 汤姆认为:需要把炸弹送上太空 , 不然会威胁到旁边的华盛顿第一人民医院 。 此时 , 助手牛顿表示反对:当核弹做火箭远离地球时 , 引力减小 , 重量降低 。 这意味刻度盘的读数会偏小 , 核武器没出大气层就炸了 。 不光华盛顿人民医院遭殃 , 连附近的洛杉矶实验小学都很危险!

这时 , 另一位助手爱因斯坦说:这可能还有一个更重要的问题!当火箭起飞加速时 , 刻度盘读数增大 , 炸弹也会爆炸 。 因为加速会比静止产生更大的压力(汽车加速时 , 人的身体会挤压座椅靠背) , 反而会让炸弹提前爆炸 。
汤姆更相信牛顿 , 于是询问还有没有更好的办法?此时 , 爱因斯坦又说:牛顿认为:核弹进入太空 , 地球引力消失 , 刻度盘读数减小 。 但是 , 在我看来火箭上升的加速会挤压刻度盘 , 让读数增大!因此 , 如果我们精确调节加速度 , 是否可以抵消两种情况?

汤姆听完眼前一亮 , 让爱因斯坦具体说一下 , 爱表示:在升空时 , 火箭还能感受到地球的引力 , 加速度可以小一些 。 当火箭距地球越来越远时 , 引力减小 , 我们可以增大加速度克服引力不足!
上升加速会导致读数增加 , 但引力消失会导致读数减小!一正一反抵消 , 我们可以保证读数完全不变!汤姆明白了:“你的意思是向上的加速度可以替代引力 。 火箭用合理的加速度来模拟引力效应?”爱因斯坦:“你说得对!”于是 , 汤姆用这个办法避免了一场悲剧 。

这一案例正是爱因斯坦在专利局的办公室里想到的 。 这就是他将加速运动与引力不可分辨的性质称作的等效原理 , 这一性质在广义相对论中起到了不可分割的作用!我们看到:一切 , 从狭义相对论开始 , 到广义相对论结束 。
狭义相对论通过相对性原理 , 建立了不同观察者观点平等的前提条件(物理学定律对匀速运动的观察者是不变的 , 对于加速运动的观察者是不同的) 。 1907年 , 爱因斯坦将加速运动、匀速运动纳入了统一体系进行描述 。
爱因斯坦认为:任何观察者 , 不论以何种运动状态 , 都可以认为自己是静止的 , 其余人是在运动的 , 只不过是引力场不同罢了 。 因此 , 广义相对论通过引力 , 保证所有观察者的观点都可以被合理解释 。
事实上 , 引力与加速运动的联系是惊人的发现!爱因斯坦不但发现两者的联系 , 更意识到可以利用对运动的理解 , 去解释引力 。
最终 , 他得出了震惊世界的广义相对论 , 并建立了统一引力与加速运动的第二种联系:空间和时间的弯曲!当然 , 这也是他留给世界的谜题 , 因为至今这套理论尚未完整!最后 , 大家对于这个理论 , 怎么看呢?欢迎大家在评论区留言 , 我们一起讨论!
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