万有引力公式(万有引力的本质是什么?)根据目前人类对文佳社会百科的认知,引力的本质是时间空扭曲,时间空介于时间和三维空之间。
万有引力定律的发现
牛顿利用自己的微积分思想,总结开普勒三定律,发现了万有引力定律。1687年,他在《自然哲学的数学原理》一书中描述了这一现象。牛顿认为万有引力定律是普遍的,适用于所有物体,引力的大小只与物体的质量和距离有关。这是我们在物理课本上学到的万有引力公式。
万有引力
虽然当时牛顿发现了这个定律,但他并不知道引力常数G的大小。直到1789年,卡文迪什通过一个扭秤实验测出了G的值,公式才得以完善。科学家也利用这个公式发现了海王星和哈雷彗星。
引力在大质量的天体中很明显,在人与人之间也存在,只是小得可以忽略。
卡文迪许扭转标度实验
爱因斯坦解释了重力。
引力的正确性早已在天体中得到证实,但它是如何产生的呢?为什么会互相吸引?
牛顿的解释是:引力是物体的固有属性,所有有重量的物体都会存在。当时认为万有引力是超距离的,瞬间就可以传到无穷远,不需要时间就可以行动。
这个观点与爱因斯坦1905年提出的狭义相对论相矛盾。爱因斯坦认为“真实空中的光速是信息传递的终极速度”。为了解决矛盾,1915年,爱因斯坦在他的广义相对论中解释了万有引力的本质,认为万有引力并不真正存在,引力只是一种假象。它的本质是质量会扭曲周围的时间空。
比如把铅球放在戏床中间,然后沿着戏床扔一个玻璃球。因为铅球的重量导致游戏床下陷,玻璃球会绕着铅球转几圈,然后落下;这种现象本质上和行星绕恒星的运动是一样的,只是在弹跳床中有摩擦力,而在天体运动的真空环境中几乎没有摩擦力。
床显示的只是表面上空之间的扭曲。实际情况是下面这张动图。
为了验证爱因斯坦的猜想,1919年5月底,科学家们利用日全食进行了著名的星光偏转实验。
通常情况下,太阳后面的恒星发出的光会被太阳遮挡。只有发生日全食时,在昏暗的条件下,太阳背后的恒星发出的光,经过太阳引力的偏转后,才能传输到地球,人类才有可能直接观测到太阳背后的恒星。如上图所示,实线为光路,虚线为人类在地球上观察到的恒星位置虚像。
利用爱因斯坦引力场公式,计算出的数据与实际观测结果完全一致,而牛顿万有引力定律计算出的偏转角和位置与实际数据相差一半以上,误差较大。所以科学家认为爱因斯坦对引力本质的解释更科学。
但这并不意味着牛顿万有引力定律是错误的。有一定的适用范围,只能适用于弱引力场,在强引力场中会失效。比如太阳对水星的引力是最强的,所以用万有引力定律计算水星近日点的岁差会有一些偏差。
此后,从日全食中获得了更多的星光偏差数据,显示了爱因斯坦理论的正确性。时间空扭曲是引力的本质。
物体质量越大,对时间空的扭曲效应越明显。空之间的扭曲使得光线改变了原来的轨迹,时间的扭曲真的会让时间变慢。比如地核位于重心,会经历比地壳慢的时间。在46亿年的过程中,地核比地壳年轻2.5年。
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