如何理解相对论中关于万有引力源自空间扭曲的理论如果万有引力仅仅只是空间扭曲的一个假象,是否可以说明这不是一个力,只是跟惯性一样的一种本质,即空间扭曲了,物体的直线运动
来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/10/03 22:55:32
如何理解相对论中关于万有引力源自空间扭曲的理论如果万有引力仅仅只是空间扭曲的一个假象,是否可以说明这不是一个力,只是跟惯性一样的一种本质,即空间扭曲了,物体的直线运动
如何理解相对论中关于万有引力源自空间扭曲的理论
如果万有引力仅仅只是空间扭曲的一个假象,是否可以说明这不是一个力,只是跟惯性一样的一种本质,即空间扭曲了,物体的直线运动的线路,也就跟空间一同扭曲了。如果这样的话,要使得没有外力做作用下的行星(如地球)围绕恒星(如太阳)做周期运动,是否就必须要求恒星周围的空间被扭曲至一个球状的闭合环,这样沿直线运动(不受外力的物体做匀速直线运动)的行星才会不断的回到原点。但是这明显是不符合事实的。(至于为什么不符合事实,因为速度小的物体可以被俘获而成为行星,速度大的却可以逃逸,难道可以解释说小速度的物体可以进入这个闭合空间,)
如何理解相对论中关于万有引力源自空间扭曲的理论如果万有引力仅仅只是空间扭曲的一个假象,是否可以说明这不是一个力,只是跟惯性一样的一种本质,即空间扭曲了,物体的直线运动
不知道楼主是怎么理解的,但是把天体由于质量而产生的空间扭曲说成是“闭合”的,这个词总觉得用的不对.天体对空间造成的扭曲是随着离越远,造成的扭曲越小,而不可以说“它造成的扭曲是个闭合的环,离开这个区域以后立即对空间就没有影响了”.根据万有引力的公式也可以看出就是这样的.就像对于冥王星所在的区域,太阳对它所在的空间的扭曲程度就没有太阳对地球所在的这么近距离造成的扭曲程度大,但离得越远,只是越来也小,而不会消失,即使对于离得很远的恒星,太阳还是会对它的空间造成扭曲,只是几乎可以忽略不计了.
爱因斯坦的广义相对论是基于一个革命性的设想,引力和其他力不同,它不是力,只不过是时空并非平坦这一事实的结果,而早先人们认为时空是平坦的。在广义相对论中,在时空中的质量和能量的分布使时空弯曲或翘曲。诸如地球这样的物体并非受到称作引力的力作用而沿着弯曲轨道运动;相反,它们之所以沿着弯曲的轨道运动,是因为在弯曲的空间中。这个革命性的设想其实也已经被证实,在水星轨道的计算上,如果用牛顿万有引力来计算,偏差...
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爱因斯坦的广义相对论是基于一个革命性的设想,引力和其他力不同,它不是力,只不过是时空并非平坦这一事实的结果,而早先人们认为时空是平坦的。在广义相对论中,在时空中的质量和能量的分布使时空弯曲或翘曲。诸如地球这样的物体并非受到称作引力的力作用而沿着弯曲轨道运动;相反,它们之所以沿着弯曲的轨道运动,是因为在弯曲的空间中。这个革命性的设想其实也已经被证实,在水星轨道的计算上,如果用牛顿万有引力来计算,偏差很大,而如果按相对论的方法计算,则计算结果与实际观测几乎一致。霍金曾经说过,一个理论的好坏,就在于它能否符合大量的观测,理论的预测与实际观测越符合,适用范围越广,也就说明这个理论越好。而相对论对于“引力”的认识在这一点上,显然优于牛顿的万有引力。
而这样的描述使得很多人无法理解,原因在于我们正处于三维空间中,而时空的弯曲是四维的,所以这与我们的观念很难协调一致,因为首先在时空维度上,我们就不一样。
物体在四维时空中总是沿着测地线运动,测地线也就是在四维时空中,两点间最短路径。光线也必须遵循测地线。这些测地线,对应于三维空间中的直线。
几何平面是二维平坦空间的一个例子,在它上面的测地线是直线,那么地球这样的球体表面,其实可以看做是一个二维的弯曲空间,你可以想象把一张纸卷起来的样子,那么原本在这张纸上的直线,随着纸被卷起,也变得弯曲了。那么我们也就不难想象,其实地球并不一定是在沿着曲线轨道运动,有可能是在直线运动,只不过时空弯曲了,才显得地球的运动轨道弯曲了,而事实确实如此!太阳的质量弯曲时空,使得地球虽然在四维空间中遵循笔直路径,但我们在三维空间中看去,它却是沿着几乎圆周的轨道运动。
空间弯曲的这个事实意味着,在空间中,光显得不再沿直线行进,这样广义相对论预言引力场应当弯折光线。也就是说,如果我们看一个恒星,而这个恒星所发出的光线若从太阳附近经过到达我们这里,那么由于太阳质量的缘故,其周围光的路径会向里稍微弯曲,这也就使得我们无法准确的判断恒星的位置。而这种现象显然已经被证实是确实存在的。
狭义相对论告诉我们,对于相对运动的观察者们,位移推移得不一样;广义相对论告诉我们,对于在一个引力场中不同高度的观察者,时间推移得不一样。
值得一提的是,地球上方的不同高度时间推移快慢之差,目前在实用上相当重要,如果无视广义相对论的这个预言,计算得出的位置会差几英里!
其实这些预言似乎已经不能再称之为预言了,因为它们早就都得到了验证。
相对论提出之前,人们认为空间和时间仅仅是个固定的舞台,事件在其上发生,但舞台不受发生事件的影响,甚至在狭义相对论中也是如此。物体运动,力的吸引和排斥,但是时间和空间简单的延续而不受影响。人们自然的认为空间和时间会永远延伸下去。然而,在广义相对论中情况完全不同。现在空间和时间是动力量:当一个物体运动时,或者一个力作用时,它影响空间和时间的曲率,而时空结构反过来也影响物体运动和力的作用方式。空间和时间不仅影响宇宙中发生的一切,而且受后者的影响。相对论提出之后的几十年间,对空间和时间的这个新理解是要变革我们的宇宙观。
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而相对论对于“引力”的认识在这一点上,显然优于牛顿的万有引力。而这样的描述使得很多人无法理解,原因在于我们正处于三维空间中,而时空的弯曲是思维的,
我觉得吧,用那个橡胶膜来形容时空比较好吧,说是闭合,其实就是在时空上的二维圆吧,这不存在闭合时空,