我們都知道的是萬有引力,但引力的本質(zhì)是什么呢?即使古人不知道萬有引力,他們也不會感到驚訝,因為這是日常世界的一種本性!。輕的東西比如氣體和火,會自然向上竄。重物會自然向下。
牛頓覺得引力就像一條無形的線,涉及宇宙中的所有物體。從牛頓萬有引力公式中,我們可以看出引力的大小與物體的質(zhì)量成正比,與距離的平方成反比。我們的地球被一條從太陽上畫出的看不見的線所畫出。它繞著太陽以規(guī)則的圓周運動,就好像我們在扔一個鏈條球。根據(jù)牛頓公式,如果太陽突然爆炸,太陽的質(zhì)量瞬間下降到零,重力的大小也下降到零,就好像線突然斷裂一樣,那么地球應(yīng)該在瞬間被拋出,這被稱為重力的超距離作用。也就是說,在愛因斯坦之前,人們總是認(rèn)為重力的相互作用是瞬間產(chǎn)生的。不管有多遠(yuǎn),只要質(zhì)量改變,重力的大小就會立即改變。
但是引力可以彎曲光線,為什么光會彎曲?愛因斯坦對這一觀點有嚴(yán)重懷疑。因為光的最短路徑,在彎曲的空間里,光的最短路徑看起來像一條曲線,就像我們在球上的兩點之間畫一條最短的線,它看起來像一條曲線。為了建立相對論,愛因斯坦提前幾年學(xué)習(xí)了微分幾何。愛因斯坦認(rèn)為所有質(zhì)量物體都有能量,能量會使它們周圍的空間變形,速度也會扭曲時間。在這個扭曲的時空里,傳統(tǒng)的歐幾里德幾何學(xué)幾乎是無用的。
他需要一種新的思維方式和一種新的數(shù)學(xué)工具來解決時空扭曲的問題。根據(jù)相對論等效原理,雖然光沒有靜態(tài)質(zhì)量,但它有能量,光的能量等于質(zhì)量。所以當(dāng)光線通過一個巨大的物體附近時,它應(yīng)該被重力偏轉(zhuǎn)或彎曲。1919年,發(fā)生了日食。英國天體物理學(xué)家亞瑟·愛丁頓觀察了西非和巴西太陽后面透明星團的位置變化。他看到了應(yīng)該被太陽擋住的透明星團的光。星光在接近太陽時彎曲了。證明愛因斯坦的質(zhì)量能量方程和廣義相對論是正確的。
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