相對論是對牛頓引力理論的修正還是完全顛覆？

2020-09-19 宇宙探索

不只是修正了牛頓引力理論，同時還是顛覆了引力理論，完全的顛覆！為何這樣說？

三個原因。一是對引力傳遞速度的修正和顛覆。牛頓引力認為引力的傳遞是瞬間完成的，具有超距作用，不需要時間。不過相對論對於引力的傳遞認為並不是瞬間完成的，引力是有速度的，這個速度就是光速，這難道不是顛覆嗎？



還有一點，廣義相對論認為引力其實並不存在，我們所說的引力只不過是空間彎曲的表象，引力的本質其實就是空間彎曲，物體沿著彎曲空間的測地線在運動而已！這更是一種顛覆！

還有對時空的顛覆，牛頓認為時空是絕對的，任何地方的時間就是速度都是一樣的，而相對論表明時空是相對的，速度和引力都會影響時間和空間的變化！

當然，這並不是牛頓的引力定律就是錯的（當然，真的較真的話，就是錯的），牛頓定律只是相對論在低速低引力下的近似值和特例而已。有人可能會反駁：既然牛頓引力定律錯了，為何我們還學習？這不矛盾嗎？

科學永遠是科學，通常我們不會說某個科學理論錯了，只是具有局限性適用範圍有限而已。比如牛頓引力定律，由於我們生活在低速世界，牛頓引力定律一般完全能滿足我們需求，如果非要用更準確的相對論反而會更麻煩，沒有必要！就像用圓周率一般3.14就夠用了，你非要用小數點後上萬位，不是自找麻煩嗎？

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    但經過六十多年的觀察，科學家們發現：在最初的20年裡，根據牛頓的萬有引力定律，天王星似乎移動的過快；在接下來的20年，天王星的運動似乎又符合牛頓萬有引力定律；隨後，天王星的移動速度又慢下來，又開始與牛頓的萬有引力定律不相符。天王星到底發生了什麼？是牛頓錯了嗎？還是有一些額外的未經發現的物質，其引力可以解釋天王星運動的偏差？
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    但是，暗物質並不是唯一一個解釋在宇宙中觀測到的引力現象。另一個想法是修正引力理論本身，並且有很多人已經在嘗試構建這樣的理論。比如「修正牛頓引力理論」（MOND），這是眾多替代暗物質最廣為人知的理論。為了更好的解釋這其中的來龍去脈，讓我們回到19世紀，來解決一個長久懸而未決的問題：消失的質量。這也是暗物質和MOND試圖解決的：天王星和水星的問題。
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    不過，其他3種力還好，引力卻一直「桀驁不馴」。一開始， 牛頓開創的經典力學體系曾被認為是這個「萬物理論」。然而人們在19世紀發現，離太陽最近的行星——水星軌道在不斷偏離牛頓引力理論的計算結果。一開始，人們藉助從天王星推斷冥王星存在的經驗，認為水星附近存在一顆新行星，也就是當時稱作「祝融星」的理論行星，但一直未能證實。
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  • 牛頓引力理論至少還存在4個難題,科學家:修改公式已經無用
    牛頓引力理論獲得了巨大的成功,它的歷史地位的確定是毫無疑問的。但是,隨著科學的發展,人們發現，曾經讓人們覺得掌握了宇宙規律的萬有引力定論也遇到了一系列麻煩，我們不得不正視它，在自然面前，人類依舊不能狂妄自大，當然，也不能妄自菲薄。
  • 從牛頓引力到廣義相對論再到M理論，到底是時空彎曲還是閉弦交換？
    萬有引力的現象這一切，都為牛頓發現萬有引力定律打下了堅實的基礎， 牛頓在1687年發表的《 自然定律》這篇論文中，對萬有引力以及三大運動定律做了完整的描述，這是對從伽利略時代開始對引力的懵懂到牛頓時代的清晰表述。
  • 對於引力的理解,牛頓理論和愛因斯坦廣義相對論的區別在哪裡?
    《對於引力的理解，牛頓理論和愛因斯坦廣義相對論的區別在哪裡？》本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。一切物理問題都是測量問題，就如一切生物問題都是進化問題一樣。萬有引力定律與廣義相對論的區別，就要從測量的角度去講述。
  • 牛頓和愛因斯坦是怎麼看引力的?
    幾百年來的觀察已經證明了物體之間普遍存在著引力。在1687年，艾薩克牛頓使用他的萬有引力定律量化了這一現象，並將其表述為：在宇宙之中，每一個物體都吸引著其他所有物體，並且任何兩個物體之間的作用力與他們質量的乘積成正比，和他們之間距離的平方成反比。
  • 相對論和牛頓定律都無法解釋的引力,它到底來源於哪?
    引力是人類已知最早的相互作用之一。1687年，牛頓在《自然哲學的數學原理》一書中提出了這個概念。迄今為止，關於引力如何產生的問題，在這之前有牛頓和愛因斯坦他們二人的理論。牛頓的萬有引力理論認為物質的引力來源於物質的質量，引力是有質量的物質固有的屬性；而愛因斯坦的相對論則認為引力來源於有質量的物體引起的周圍空間的彎曲，這時的空間彎曲就是空間凹陷或塌陷的意思。但是上述二人的引力理論其實都不能真正解釋引力，都不能說明引力的本質和引力到底如何產生。引力的本質和引力到底如何產生至今還是一個謎。
  • 牛頓萬有引力定律與愛因斯坦時空彎曲理論有什麼聯繫和區別?
    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。
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    ——艾薩克·牛頓牛頓引力理論統御了人類宇宙觀近兩個世紀，天上地下沒有一件事不是牛頓不能解決的。但卻在水星上栽了跟頭。現在我們知道，愛因斯坦的廣義相對論已經凌駕於牛頓理論之上，因為如果我們利用牛頓定律，水星軌道的進動就會存在每世紀難以抹平的微小偏差，那麼廣義相對論是如何解決這個問題的？
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  • 段一士先生的講義：《廣義相對論與引力規範理論》
    在本書內容的整理過程中, 西安交通大學張勝利教授提供了他記錄的段先生八十年代在中國科學院研究生院講授廣義相對論和引力規範理論時的筆記, 劉玉孝、王永強、趙力、魏少文進行了修改和補充. 廣義相對論是關於時間、空間與物質及其運動相互依賴關係的理論, 特別是在描述大尺度時空範圍內的物理過程中已成為不可或缺的理論工具.
  • 引力的本質是什麼？愛因斯坦和牛頓誰更正確？
    太陽東升西落，生物的運動和生長，以及人類日常生活中的方方面面，都離不開引力和重力，引力是宇宙四大基本力之一，它的存在維持著物質世界的運動平衡，以及宇宙中天體的運動。但是引力的本質究竟是什麼？時空的彎曲還是基本粒子的傳遞交換？
  • 科學家是如何用6個例子檢驗出,愛因斯坦相對論是無間可摧的!
    下面的6個例子，彰顯了愛因斯坦的廣義相對論是如何經受住實驗檢驗的。1.水星近日點進動：牛頓引力的瑕疵19世紀中葉海王星的發現也許是牛頓引力定律最偉大的勝利。他利用牛頓引力定律對後者所在的位置進行了預言。僅僅幾個月後，德國天文學家便據此發現了海王星。有趣的是，牛頓引力框架下的另一個軌道異常卻佐證了愛因斯坦的想法。1859年，勒威耶指出，水星到達其軌道上最靠近太陽的位置——近日點——的時間比「預定」的晚了半秒。水星並沒有嚴格遵照牛頓所說的方式運動。
  • 引力的本質是什麼?牛頓和愛因斯坦誰的理論更準確?
    即使是時至今日，依舊有很多人科學家在研究這方面的內容，比如：超引力理論。所以，或許在未來還有可能會出更具普適性的引力理論，不過，現在看來，關於引力的理論，最為主流的科學理論還是廣義相對論。那在廣義相對論框架下，引力的本質到底是什麼呢？今天，我們就倆聊一聊這個話題。
  • 引力是如何產生的?——從萬有引力理論到廣義相對論
    萬有引力在幾個世紀以前，牛頓首先發現了萬有引力，他認為引力是普遍存在的，在天上所有的天體之間都存在，並且也正是引力維繫了天體的運行，牛頓甚至給出了萬有引力的計算公式，然而他卻沒有給出引力是如何產生這個根本性的問題的答案。
  • 為什麼說廣義相對論肯定不是終極引力理論?
    根據牛頓引力理論，控制天體運動的力和讓蘋果掉到地上的力都是引力。引力無處不在，只要物體有質量，它們之間就會產生引力作用。 牛頓引力理論的缺陷 雖然萬有引力定律在很多時候非常有效，它甚至還準確預言了海王星的存在，但卻無法完美解釋一種天文現象——水星軌道近日點的反常進動。
  • 牛頓理論解決不了的問題,廣義相對論是如何把他們「迎刃而解」的
    愛因斯坦的廣義相對論重塑了引力理論，解決了牛頓理論所不能解決的問題。自1905年首次亮相以來，它已經通過了幾十個專門為它設計的實驗檢驗，但物理學家的挑戰其實才剛剛開始。 到目前為止，我們還只是在牛頓的世界裡玩耍。不過，這一切很快就會改變。