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爱因斯坦的相对论和牛顿的万有引力都只是考虑到,物质外部的运动情况,都有极限性。物质内部的运动情况,不管用爱因斯坦的相对论或者牛顿的万有引力去计算结果都是错误的,不符合实际的情况。计算银河星系和河外星系中天体的运动情况,属于物质内部的运动,爱因斯坦的相对论和牛顿的万有引力都是不适用的。道德经里有物质内部运动的理论,但没有公式。
为何万有引力不能被构造出满足狭义相对论协变的版本,而需要由广义相对论修正?题主你好。如果要在四维时空下构造狭义相对论性引力,其结果注定是不自洽的。我可以很负责地告诉你,二十世纪中叶有几个很牛逼的物理学家研究过狭义相对论和万有引力,他们在四维时空里构造了标量场、矢量场、张量场等几种模型,结果要么是与实验不相符,要么是有严重矛盾。有的人还是不服,非要构造一个自洽的狭义相对论引力论,结果发现所得到的自洽结果和爱因斯坦的广义相对论没有区别!我建议题主如果有时间和精力的话,最好去翻一翻《引力论》第七章,这一章详细论述了为什么狭义相对论和万有引力不相容。顺道把课后习题做一做,做过这几道题你就不会问这种没经过计算论证的问题了。
我在这里简单将狭义相对论引力的部分结果说一下。先说矢量模型。这个模型十分类似麦克斯韦理论,但是由于引力荷的恒正性——不同于电荷是可正可负,从而导致引力辐射带走的能量是负的。这就是该模型的矛盾之处,这种矛盾很多没有受过严格理论物理训练的人是基本找不到的!此外,该模型无法解释水星近日点进动。这些硬伤足以说明矢量场模型是失败的。此外,张量场不能解释水星近日点进动,而且存在另一个更严重的不自洽:能量动量张量没有四散度为零的结论,从而导致不存在守恒律!这是很严重的问题。广义相对论就很好,它自动有能量动量张量的协变四散度为零,所以可以讨论引力场中粒子的守恒律。
这些事实说明,如果设定了四维时空中弱引力场的低速极限是牛顿万有引力定律,那么强引力理论就得考虑广义相对论——但不一定就是广义相对论。广义相对论仅仅是可能的引力论之一。和广义相对论极为相似、但是有本质差别的引力论且是广义相对论强有力竞争对手的理论叫:BD理论。这个理论存在一个标量场和一个度规场(广义相对论只有度规场)。所以题主所说的只能用广义相对论修正,这个话太满了!
万有引力和相对论是否矛盾?你怎么看?答:两者并不矛盾,万有引力具有局限性,广义相对论正好加以补充,两者是统一的,其中前者是后者的特殊情况。
牛顿在18世纪提出万有引力,并建立经典力学;到了二十世纪,爱因斯坦建立相对论,统一了质量和能量、时间和空间,也顺便把引力归纳进广义相对论。
广义相对论描述:质量影响着时空的弯曲,弯曲时空影响着物质的运动,这种影响效果正是经典力学中的“引力”。
换句话说:广义相对论认为“引力”并不是真的存在,只是弯曲时空对物质的影响效果而已,引力真正的本质是时空弯曲。
广义相对论场方程还描述,在时空曲率趋近于零时,场方程退化为经典力学中的引力场,万有引力定律是广义相对论的特殊情况。
由此可以看出,万有引力定律和相对论并不矛盾,广义相对论描述本质,万有引力相当于结果,属于前因后果的关系。
在人类能接触的大多数情况下,万有引力定律已经足够精确,比如计算行星、彗星、卫星和宇宙飞船轨道等等。
只有在引力非常强的地方,万有引力定律才会显现出明显误差,比如水星进动现象、黑洞附近等等,这时候就需要用广义相对论来修正,两者呈现着完美的统一。
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你觉得“相对论”中的“引力场论”可以代替牛顿的“万有引力定律”吗?你怎么看?科学理论的进步与完善,主要体现在新理论对于原有理论的“修正”,并不是全盘取代或者否定。
17世纪牛顿发现万有引力定律,从此我们知道苹果熟透了落在地面上和月亮高高挂在天上是同种性质的力。并给出了质量乘积成正比、距离平方成反比的引力公式。对于这个公式大家应该很熟悉,因为它是高中物理的常客。我们可以应用这个引力公式来进行计算,大多数情况下是没有问题的。但是水星进动的问题,用它来算就是有偏差的。爱因斯坦广义相对论提出后,应用广义相对论场方程计算的水星进动结果和多年的观测数据是吻合的。从牛顿的万有引力定律我们会发现推出的引力是超距作用的,瞬间消失一个质量,引力瞬间消失,这也是缺陷之一。
相对论对于引力从本质上进行诠释,认为引力只是时空弯曲的外在表现,并不是一种真正的力,简单的解释就是质量告诉时空如何弯曲,弯曲的时空告诉物质如何运动。引力也是有速度的登于光速。
同时量子力学也曾试图从本质上去解释万有引力,提出引力子的概念,诠释力的来源微观上是粒子的转换。这种模型已经成功的在其他三种基本作用力上体现,但引力子目前确并未被发现。
所以说广义相对论和万有引力定律并不是替代关系,只是一种更全面更本质的解释。
万有引力和相对论的关系其实就是青出于蓝胜于蓝,后者相比前者还额外考虑到了近光速和强引力状态下的情况,只不过目前的技术水平限制着相对论的作用,大多数情况下牛顿的万有引力就能较好的解决问题。
目前的太空技术一直都在应用万有引力和一部分相对论,如果它们是错误的话GPS就不可能成功,我国也不可能把玉兔号送到月球上,旅行者一号也不可能飞这么多年。
一个科学理论的正确与否主要就是看它和实际情况能否相符,比如狭义相对论告诉我们速度越快时间越慢,而不同高度下原子钟的不一致就完美的证明了这一理论的正确性,因此我们才敢说相对论是正确的。
物理学定律最大的特点就是放之宇宙皆准,光速在任何地方都是每秒三十万公里,任何质量达到一定程度的恒星死后都会坍缩成黑洞,正是这些被证明的过的理论赋予了我们预测“非人类未来”的能力。
现代科学和社会就是建立在那些不断被证明的理论上的,如果它们是错的,那么人类根本不可能取得现在的成就。