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牛頓萬有引力定律與愛因斯坦相對論是兩個層次的理論。
萬有引力定律就像一個梯子的下面幾級，比較接地氣，指導了人類幾百年的科學研究和技術發展；而廣義相對論是梯子的上面幾級，站得更高看得更遠。
但我們爬梯子必須先踩在下面幾級才能攀爬到上面。
因此牛頓的萬有引力為愛因斯坦的高層梯子奠定了基礎，沒有這個基礎，愛因斯坦的上層梯級就成了空中樓閣，虛無縹緲。
傳說牛頓發現萬有引力是樹上的蘋果砸到頭上砸出來的，這當然是閒扯，但現在愛因斯坦發現了梯子的上面幾級，就能夠爬到樹上把蘋果摘下來，解剖蘋果發現了更深層次的秘密。
說白了，就是愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論比萬有引力定律站得更高，指導意義更深遠。
但牛頓的萬有引力這個基礎打得很牢很穩，至今依然閃爍著灼灼光芒。
萬有引力是迄今人類發現最基本的四種力中的一種力，也是最早發現的一種力。
牛頓發現了萬有引力定律，其表達式為：F=GMm/r
式中，F表示萬有引力值，G為引力常數（6.67x10^-11N·m/kg），M和m為引力相互作用的大小物體，r為M和m的距離。
這個定律說明了引力的大小與兩個相互吸引的物體質量乘積成正比，與兩個物體距離平方成反比。特別要說明的是，距離是指兩個物體質點的距離，而不是表面距離。
人們根據這個定律，能夠計算出地球等天體的引力，才能計算出環繞速度、脫離速度和逃逸速度，從而讓火箭能夠飛出地球大氣層，或環繞地球飛行，或飛往月球，或飛出地球引力圈甚至太陽的引力圈。
在地球上，環繞速度為每秒7.9公裡，脫離速度為每秒11.2公裡，逃逸速度為每秒16.7公裡。
所謂環繞速度就是一個與地球引力抗衡的速度，達到這個速度既逃脫不了地球引力，又不會被地球引力拉拽下來，就成為地球人造衛星。
因為引力隨著距離平方成反比，因此衛星在不同的高度，所需的速度就不一樣，越高速度就越慢。
其關係式為：GM/r=v
式中，G為引力常數，M為地球質量，r為人造天體與地心的距離（軌道高度+地球半徑），v為速度。
脫離速度實際上就是地球的逃逸速度，在地球上發射飛船，只要達到了這個速度，就能夠逃離地球引力，飛往其他行星；而所謂逃逸速度，實際上是在地球上發射人造天體逃出太陽引力的速度。
太陽是個龐大的星球，在其表面的逃逸速度為617.7公裡/秒，但引力與距離平方成反比，在地球這個位置加上地球本身的公轉速度只需要46.7公裡/秒的速度，就能夠逃離它的引力，地球公轉速度為每秒約30公裡，因此利用這個動能，發射只需要增加16.7公裡就能夠逃離太陽系。
這就是根據牛頓的萬有引力定律，引申出來的三個宇宙速度。環繞速度被稱為第一宇宙速度，脫離速度被稱為第二宇宙速度，逃逸速度被稱為第三宇宙速度。
牛頓雖然聰明，對萬有引力只知其然，不知其所以然，沒有悟出其根源。
這個萬有引力是怎麼產生的呢？其是怎麼出現的呢？牛頓往前再走一步，大概就沒愛因斯坦什麼事了。
當然愛因斯坦之所以能夠揭示出萬有引力的本質，也並非比牛頓聰明，而是經歷了幾百年一代代科學家的前赴後繼，已經得出了很多新的發現和理論。
愛因斯坦相對論成果，就是在學習總結前人的很多發現和理論基礎上得到升華的。
愛因斯坦的時空理論認為：質量才是引力的根源，凡有質量的物體，都會產生引力。小到一個原子，大到一個星球，都有萬有引力作用。
質量怎麼導致了引力呢？原來質量會對時空造成擾動，就像一個石頭丟進水裡，就會對周圍的水造成擾動。
看不見摸不著的時空就像水遍布宇宙的任何角落，所有的物質都在時空中存在和運行。
這些物質在時空中，質量越大，導致的擾動就越大。
這種擾動有點像漩渦或陷阱，每個大大小小的物質都會在自己周圍全方位造成漩渦或陷阱，質量越大，漩渦陷阱就越大越深。
物體靠近時就會相互掉進對方的陷阱，看起來就是兩個物體的相互吸引；小的物體經過大物體附近，就會掉進大物體的陷阱，看起來就是大物體對小物體吸引。
有人用繃緊的床單，上面放大大小小的球體，會把床單壓出一個個凹陷，兩個附近的球體就會滾到一起。這種質量與時空關係比喻有一定道理，但並非完全如此，還需要發揮全方位的空間想像力，才能夠理解。
這就是萬有引力的根源和本質~質量導致的時空彎曲。
時空彎曲效應與引力定律的結論是一致的，與質量成正比，與距離平方成反比。
但愛因斯坦的理論觸及了時空的根本，因此預言了很多現象，如時空彎曲、黑洞、引力透鏡、引力波等等，這些都被後來的科學觀測發現所證實。
愛因斯坦相對論認為質量導致的時空彎曲，不僅僅會發生萬有引力現象，還會導致時間膨脹。
空間彎曲是萬有引力的根源，時空彎曲是時間膨脹的根源。
因此，愛因斯坦的發現不但揭示了萬有引力的本質，還在更高層次揭示了宇宙的本質。
這個本質就是在我們宇宙，時間、空間、物質是三位一體的，物質運動變化，必然帶來時間和空間的變化。
在我們四維時空，空間和時間是運動著的物質存在形式，空間是物質的廣延性，時間是物質運動變化的標記，它們都是不以人意志為轉移的客觀存在，三者相互相成缺一不可，與宇宙共存亡。
有了這個基本認識，宇宙中的一切變化都離不開這三位一體的相互作用，這就是相對論闡述的內容。
因此，相對論認為，時空是相對的，隨著物質運動變化，時空也會發生變化。
時空扭曲或彎曲，就是這種變化的表現。
導致時空變化的有兩個因素，一個是速度，一個是引力。
狹義相對論認為，速度會使時間變慢，空間變短，當運動速度達到光速時，時間停止，空間為零。這就是速度的尺縮鍾慢效應，表達式為：t'=t/√[1-(v/c)]
式中，t'是速度時間膨脹效應值，t是低速系觀測者第一個時鐘時間記錄，v是第二個時鐘相對第一個時鐘的移動速度，c為光速。
廣義相對論認為，引力越大時間越慢，當引力達到極端時，空間無限彎曲（黑洞），時空消失。這就是引力的時間膨脹效應，表達式為：t'=t√(1-2GM/rc)
t』為引力時間膨脹效應值；t為低引力慣性系觀測者時間流逝值；G為引力常數；M為天體質量；r為天體半徑；c為光速。
上述公式說明速度和引力達到極限時，時空歸零了，在走向極端的過程中，時空會線性變化。
通過愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論，人們知道了一切事物不但受到萬有引力影響，還會受到時空膨脹的影響，這樣火箭飛上天就不光是要考慮三個宇宙速度了。
現代航天如果沒有相對論指導，發射的深空遠航飛船就會不知所蹤。
三個宇宙速度只能夠飛出地球，但要飛到那裡去，怎麼遙感和定位，就需要相對論來調整了。
比如GPS衛星定位系統，由於衛星在2萬公裡高空運行，引力比地球表面要小，時間就會快一些；而衛星又以每秒約4公裡速度運行，時間又相對比地表要慢一些。
根據測算，GPS導航衛星引力影響導致時鐘快了千億分之五十三，而速度導致的時間變慢為千億分之八，這樣裡外一折，衛星時鐘比地表時鐘快了千億分之四十五。
這個影響看起來很微小，我們上下班差這點時間根本感覺不到，但導航定位系統如果不按照相對論效應調校好天上與地面的時鐘，定位和導航就會失之毫釐謬以千裡。本來想開著個車導航去廣東，結果去了廣西。
根據相對論效應製作製作了一個修正程序，就能夠讓GPS衛星與地表時鐘一致，這樣才能夠使導航定位精準到位。
由此，人類在發射飛往遙遠空間的探測器和飛船時，根據飛行軌跡和途徑的天體，定位導航系統都要進行相對論調校，否則就無法到達遙遠的目標，甚至定位和通訊都無法進行。
因此，愛因斯坦的相對論是現代物理學的基石，是在牛頓經典力學上的修正和發展，是人類文明進步的結晶。
科學就是這樣站在一代代科學家的肩膀上，或者說在一代代科學家建造的梯級上攀升的，越攀越高，從刀耕火種的泥土的基礎上，現在已經小可窺夸克粒子的奧秘，大可觀星系天體之宏遠，下可達馬裡亞納海溝，上可踏月亮摘星星。
科學永遠在路上，科學家就是點亮路途的燈塔。
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