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万有引力的本质是什么?

更新时间:2019-07-25 07:32

  在地球表面附近,物体会不由自主地受到一个向下的力量,数百上千年来人们都把这当做常识,好像不需要什么原因;直到17世纪,大科学家牛顿提出了万有引力定律,结合牛顿三大运动定律,把天上地下的物体运动统一了。

  牛顿的万有引力定律,在一定程度上精确地描述着天体运行规律,我们可以利用万有引力定律预言月食、日食的发生规律,甚至可以利用万有引力来发现未知的天体,比如海王星。

  但是万有引力定律也存在天生的缺陷,该定律本身只描述了物体之间引力的作用结果,不能描述引力的产生以及传播问题,于是在牛顿力学中,万有引力的传播就是瞬时的,当初牛顿也意识到了这点,但当时的条件无法解决这个难题。

  20世纪初,爱因斯坦建立相对论,狭义相对论描述物体在空间中运动的极限速度是光速,这就暗示着经典力学的万有引力肯定存在局限性;直到1915年,爱因斯坦提出广义相对论,把引力描述为空间的弯曲,才彻底解决了引力上的难题。

  根据广义相对论的描述,空间中物质的分布,决定了空间如何弯曲,物体在弯曲空间中运动,就好像受到力的作用一样,其实万有引力并不存在,引力的本质就是空间弯曲,由广义相对论的引力场方程描述。

  在天体的引力场不算强时,引力场方程似为万有引力定律,甚至像白矮星这样的致密天体,用万有引力定律描述时还有着很高的精度,对于引力更强的天体,比如中子星和黑洞的引力场分布,就必须用广义相对论来描述了。

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