牛顿 如果引力不是一种力,那么它如何使物体加速的?( 二 )
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如果时空不存在扭曲,那么连接符号则都为零,那样我们会看到物体以0加速运动(恒速),除非有外力作用于物体(该力数值会取代方程右边的0)。(这里又有一些技术细节,这个等式只能在笛卡尔坐标系统中成立,而在其他例如极坐标中,连接符号的值不会消失,但在这种情况下它们只是描述坐标系的各种变化)。
如果存在时空扭曲,那么连接符号的值就不会为零,然后突然间,加速度出现了,是扭曲的时空导致了我们所谓的引力加速度的出现。
请注意,上面的方程中不存在质量,物体的质量并不重要因为它们都沿着测地线运动(只要物体的质量不是零,否则情况会有所不同)。
那么,用测地线的方式描述引力究竟有什么用?难道我们就不能把引力看作一种力,然后完事大吉吗?
事实上,在两种情况下,用测地线的方式描述引力的作用与将引力作为一种力描述得出的结果会大不相同。第一种情况是指物体运动的极快,接近光速。在这种情况下,牛顿的引力理论没能正确的解释能量的作用。一个极为重要的例子就是,对于那些无质量的粒子来说,例如光子(光),关于广义相对论的最初实验证明之一,就是光会在遇到有质量的物体(例如太阳)时偏斜。另一个与光有关的作用是当光穿过地球的引力场时,它会失去能量。而这一点早在广义相对论出现之前就被预言了,因为考虑到地球引力场会保留含有放射性微粒的能量。然而,在这一作用已经存在的情况下,牛顿的引力理论中却没有提及它。
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引力会产生极大改变的第二种情况,是当物体处于极强的地球引力场中,例如在黑洞周围。这里的引力强到连光都无法逃脱。在牛顿的引力理论中,对引力的影响的计算考虑到物体的逃逸速度,以及物体的速度存在超过光速的情况。令人惊讶的是,你所得到的答案与广义相对论中得出的一样。
然而,由于光是没有质量的,你没法用牛顿的引力理论对引力的这一影响作出合适的描述,这就说明需要找一个更加完备的理论来解决这个问题。
做个总结,广义相对论认为物质会使时空扭曲,而扭曲的时空会造成一种广义的,作用于物体的力。然而,与其说这是一种作用力,不如说是物体在时空中沿着测地线运动。
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. Jolyon Bloomfield- curious
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