什么是引力?
在经典物理学中,引力被描述为物体之间的相互吸引力,该吸引力是由于它们的质量和距离之间的关系而产生的。
而广义相对论的观点中,引力不再是一种传统的力,而是由物体所在的时空弯曲而产生的效应。这个要怎么理解呢?
然而当我们观察卫星时,如果重力是向地球坠落,它应该直接落向地球的中心,但实际上它的轨迹略微弯曲跟随旋转的方向。
而观察水星轨道变化,如果重力是一种力,那么我们过去就能够准确预测这个轨道应该的速度,然而我们观察到的是轨道略有变化,速度不同。
等效原理
在广义相对论的等效原理中,指出重力场不是一种力,而是时空的弯曲,物体沿着弯曲的路径运动。
如果我们在弯曲的时空中选择一个非常小的区域,那么这个区域可以近似为一个局部的惯性系,物理过程就可以描述为自由落体状态下的物体在惯性系中运动。
简单来说,这意味着引力和加速度是等效的。
因为我们很渺小,空间很巨大,在实体给人的印象是他们正在下降,他们吸引彼此,
但这是因为他们处于几何形状弯曲的宇宙,物体之间不再是相互吸引,由于它们的质量他们弯曲了周围的时空,从而影响其物体的轨迹。
所有具有质量的物体扭曲他们周围的时空。
形象一点,我们将我们的宇宙概念化为巨大的网络空间和时间的网格,那么一个巨大的物体会有扭曲这个时空的效果,甚至时间流逝也被扭曲改变
例如,如果我们在空虚的星际中间扔了一个苹果,它会沿直线以相同的速度继续其轨迹运行。
如果我们接下来扔同样的苹果,但是路上有一个地球这样的大质量物体,因为地球弯曲时空是如此巨大,由于直线已经被地球的质量扭曲,苹果逐渐接近地面。
这种效果正是我们所说,当物体非常大时的,它扭曲了空间,因此它周围的所有物体会倾向于遵循这些曲线。
广义相对论的研究
广义相对论提出以来,许多实验验证了它的正确性。
其中最著名的是1919年的日食观测实验,英国天文学家艾登顿在非洲和巴西观测日食,通过测量星光被太阳引力偏折的角度,验证了广义相对论中预测的光线偏折现象。
还有许多其他的实验也验证了广义相对论,如卫星轨道预测、引力红移、格陵兰岛引力波探测等等实验都证实了广义相对论的正确性,这让广义相对论成为了现代物理学中最被广泛接受的理论之一。
它也为黑洞、引力波、宇宙学等领域的研究提供了理论基础。
也让我们认识的,我们对事物的了解是冰山一角,随着更多的研究,或许有新的发现,和新的理论,完善或者取代相对论,揭开宇宙更深层次的奥秘。