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什么是广义相对论?怎样才能推翻它?这就得问水星了

科学信仰
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1916年,爱因斯坦正式发表论文,提出了广义相对论,从此,人类由牛顿的时代跨入了爱因斯坦的世界。

广义相对论的提出,使物理学上的很多问题迎刃而解,那么到底什么是广义相对论,它又解决了哪些问题呢?首先,广义相对论提出了等效原理,它告诉我们引力和加速度是等效的,我们可以通过一个思想实验来说明这一问题。假设我们现在在一部封闭的电梯之中,将手中的这部手机脱手,会发生什么呢?手机会向地面坠落。那么手机为什么会坠落呢?你可能会说是因为引力,没错,但还有另外一种可能。

假设我们现在处于一个没有引力的空间之内,此时电梯正在高速向上做加速运动,手机同样也会向下坠落,而处于封闭电梯之中的我们是无法判断这部手机的坠落到底是因为引力还是因为电梯的运动,由此可以得出结论,引力和加速度是等效的。

一个现实的例子就是蹦极,当我们向下跳的时候,同时受到一个向下的引力和一个向上的惯性力,所以我们会产生飘在空中的错觉,这就是失重。除了等效原理之外,广义相对论还对引力进行了新的解释。

在牛顿的万有引力理论之中,物体的运动与质量是直接相关的,因为有质量所以产生引力,而引力会导致物体运动。

而广义相对论在质量与运动之间又加入了一个元素,就是时空弯曲。广义相对论认为引力的本质并不是一种力,而是一种几何效应,是质量使时空发生了弯曲,而时空弯曲导致了运动的发生。显然,广义相对论并不像万有引力那样接地气,这也是它始终伴随着质疑之声的原因。

对广义相对论的质疑之声虽然存在了100多年,但想要推翻它却并不容易,因为广义相对论不仅理论完备,而且已经有大量的实验可以证明,想要推翻它,首先你就得问问水星是否答应。

在太阳系之中,行星围绕太阳呈椭圆形轨道运动,然而这个轨道并不是固定不变的,它的长轴会随着时间不断变化,这种现象就被称之为“进动”,在太阳系的所有行星之中,水星的进动是最为明显的,通过观察可知,水星每100年会进动5600″。水星为什么会进动呢?自然是因为太阳系中其它天体的引力影响,既然如此,就可以通过万有引力定律来计算这一问题。

然而,根据万有引力定律计算得出的水星进动值为每100年5557″,这比实际数据差了很多,由此可以证明万有引力只是宏观低速环境下的特定规律。

在广义相对论诞生之后,人们通过相对论公式来计算水星进动,结果丝毫不差,这成为了广义相对论最有力的实验证据之一。水星进动值的计算只是广义相对论诸多实验证据之中的一个,除此之外,还有引力波实验、引力红移实验、引力透镜实验等等。

当然,并不是说广义相对论是不可推翻的,只是说它现在看起来非常完备。

想要推翻广义相对论,不仅要能够提出一个更为完备的理论,还要拥有充足的实验证据,只是凭借臆想而去质疑是完全没有说服力的。我们鼓励质疑,因为科学的本质就是质疑,人类科学的进步也是在不断质疑的过程中向前迈进的,但只有以严谨的科学实验为证据的质疑才是有意义的。纳粹曾经为了打击犹太人而抨击爱因斯坦,甚至还组织了一些科学家写了一部《100名科学家反对爱因斯坦》的书,对此,爱因斯坦的回应是:反对我不需要这么多科学家,只需要一个实验证据就够了。这话放在任何时候、任何事情上都适用。

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万物争春
庶吉士级
支持科学
2023-03-16
科普中国网友
已阅
2023-03-16
科普中国网友
已阅读
2023-03-17