廣義相對論與萬有引力有著什麼樣的關係和聯繫?

政史小明同學


答:萬有引力是自然界四大基本作用力之一,而廣義相對論是對萬有引力的全新詮釋,並彌補了牛頓力學萬有引力定律的不足。


四大基本作用力分別是:強相互作用、弱相互作用、電磁力和萬有引力。



其中萬有引力最先被人類認識,首次提出並構建萬有引力引力體系的,正是大名鼎鼎的艾薩克·牛頓,牛頓在1687年出版了他的著作《自然哲學的數學原理》,該書奠定了近代科學的基礎。


牛頓認為,引力是一切有質量物質的基本屬性,無論兩個物體相距多遠,本質上它們之間都存在相互吸引的作用力,這種力和兩者質量的乘積成正比,與兩者距離的平方成反比。



至於物體間的引力是如何傳遞和作用的,牛頓時代無法解決這個問題,於是在牛頓的萬有引力中,引力就是一個超距作用,默認引力的傳遞不需要時間。


到了1905年,愛因斯坦建立狹義相對論,推導出光速是宇宙中信息傳遞的極限速度,於是牛頓力學萬有引力的超距作用,就明顯和狹義相對論相矛盾。

直到1915年,愛因斯坦建立廣義相對論,才徹底解決了這個矛盾。





廣義相對論認為:萬有引力的本質是時空彎曲,質量(或者能量)是時空彎曲的原因,物體在彎曲的三維空間中運動,就會有靠近大天體的趨勢,這個趨勢的直觀效應,就是引力的吸引作用。

換句話說,在廣義相對論中,“引力”並不存在,之所以兩個物體相互吸引,是因為物體在彎曲空間中運動造成的等效效應。




這種等效效應由廣義相對論引力場公式描述,在引力弱的地方,該公式就會退化為牛頓力學的萬有引力定律。


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艾伯史密斯


牛頓提出的萬有引力定律最早描述了引力現象,這個引力理論認為萬物之間都會互相吸引,這可以解釋行星如何環繞太陽運動,衛星如何繞行星運動,並預言了海王星的存在。但萬有引力定律無法完美解釋水星近日點進動問題,這表明這個引力理論是有侷限性的。

愛因斯坦則從另一個角度來思考引力效應,他想著物體的自由落體運動都是一樣的,與質量無關,所以他猜測引力在本質上可能只是一種幾何效應。以此為基礎,愛因斯坦提出了廣義相對論,這也是一種描述引力的理論。

在廣義相對論看來,物體彎曲時空導致引力現象。愛因斯坦用廣義相對論計算了水星近日點的進動,結果發現理論值和觀測值相同。此後一百年裡,不斷有精密的實驗證實了廣義相對論。

需要注意的是,這並不是說牛頓的萬有引力定律是錯誤的,只是這個引力理論的使用範圍較小,僅限於弱場。而廣義相對論的使用範圍更廣,並且在弱引力場的情況下,廣義相對論等價於萬有引力定律。


火星一號


題主你好。廣義相對論是一種引力理論,而萬有引力則包含了很多理論,比如牛頓萬有引力定律也屬於萬有引力理論。

廣義相對論是用來解釋有引力情況時,狹義相對論如何才能變得自洽合理的理論。大量實踐證明,當考慮萬有引力影響的時候,廣義相對論作為狹義相對論的升級版是符合人們的實驗觀測結果的。其中經典實驗包括:水星近日點進動、星光彎折、引力紅移等。目前隨著引力波的發現,廣義相對論的正確又進一步被驗證。

廣義相對論是一個引力理論,這一點毋庸置疑。但是廣義相對論是描述引力的正確理論嗎?這還不清楚。由於目前實驗觀測的侷限性,廣義相對論是否是能在微觀領域、黑洞附近等情況下嚴格成立,尚未有明確的證據來確認。

廣義相對論同時是相對論,這不僅僅是因為它的名字叫“廣義相對論”,而更多是因為它在無引力場的情況下能自動退化到狹義相對論!此外,廣義相對論自身具有廣義協變性,這一點是繼承了狹義相對論的狹義協變性。因此,在廣義相對論裡依然是要注意因為參考系變化而導致的一些奇妙“變化”。

雖然說廣義相對論是一個引力論,但是不代表引力論只有廣義相對論一個。目前來說,很多引力論由於不能解釋廣義相對論能解釋的一些物理現象而被物理學家拋棄了。比如說一些引力論在水星近日點進動、引力輻射、星光彎折等問題上與實驗結果有很大的出入,所以這些理論自動出局了。

最近五十年的物理學探索發現,廣義相對論是一個不完備的理論。比如說剛去世不久的物理學家霍金曾證明了廣義相對論的奇點定理。在黑洞的研究上,從事廣義相對論研究的專家發現了黑洞的信息悖論;而從事弦理論的專家則提出了黑洞的火牆悖論(AMPS悖論)。另外,從事量子場論研究的專家則證明了廣義相對論是一個不可重整化的理論。總的來說,廣義相對論是一個很優美的近似,而不是一個完美無瑕的理論!!


科學聯盟


很高興回答你的問題。

引力是四大基本力之一,1687年出版的牛頓的《原理》首次提出萬有引力定律,自然界中的任意兩個物體都是相互吸引的,它的大小跟質量成正比,與距離平方成反比,但是引力的本質是什麼,牛頓沒有給出,根據牛頓萬有引力公式,推出引力的超距作用,然而我們知道引力並不是超距作用的。



愛因斯坦於1916年發表廣義相對論,首次提出引力場實質上是時空彎曲導致的,徹底打破了時空均勻的觀點,我們第一次瞭解到時空是可以彎曲的,質量越大引起的時空彎曲越大,表現出的引力越大。


這兩者的關係就是萬有引力是一種客觀存在的現象,牛頓把這種現象叫做力,愛因斯坦的廣義相對論是對引力從本質上的解釋,這種現象只是時空彎曲的外在表現形式。廣義相對論,認為萬有引力不是超距作用,前段時間引力波的發現,也恰證明這一點。

(所以圖片來源網絡,侵刪)

微言淺見,祝好。


科學黑洞


我們都知道,牛頓提出了萬有引力的概念,但他並沒有解釋萬有引力到底是如何產生的,而這個問題就留給了愛因斯坦,他很好地解釋了萬有引力的本質,利用的正是他的廣義相對論。

廣義相對論指出,時間和空間是不可分割的整體,也就是我們所說的“時空”,而時空結構並不是平滑的,而是像布料一樣可以壓縮,伸展,甚至被撕裂。說白了任何有質量的物質都會扭曲時空結構。

舉個例子就更好理解了。想象一下,把一個重球放在一張彈性布料上,如果把重球放在彈性布料中間會發生什麼呢?

彈性布料當然會凹陷下去,而重球就類似太陽,如果把一個玻璃球(地球)放在彈性布料上,玻璃球(地球)就會自動感知到重球(也就是太陽)的位置,而玻璃球就類似地球。

地球,太陽,以及宇宙中其他任何天體也都是這樣的,它們都可以扭曲時空結構,而附近的物體都會因此而掉落。這也解釋了月球為何圍繞地球運轉,以及地球為何圍繞太陽運轉!


宇宙探索


“廣義相對論認為:萬有引力的本質是時空彎曲,質量(或者能量)是時空彎曲的原因,物體在彎曲的三維空間中運動,就會有靠近大天體的趨勢,這個趨勢的直觀效應,就是引力的吸引作用。”,愛因斯坦是不是這樣認為:“每個有質量的物體都能引起時空彎曲,這個彎曲空間是這樣的:如果物體是密度均勻的球體,那麼彎曲空間就是一層層包圍球體的等勢球面,這個彎曲的等勢球面越靠近內層空間越彎曲,越外面越平坦。空間越彎曲,萬有引力越大,所以越內層萬有引力越大,越外層萬有引力越小”。如果真這樣推理,說明愛因斯坦是真的沒有清楚中微子和光子的內層機理,還不能推理出比中微子小的粒子只有兩個:一個是光子,另一個是雙體漩渦,其他都是流體泛態暗物質。


用戶3865909747050


廣義相對論的引力場方程肯定與萬有引力矛盾的,它在萬有引力定律面前就是中看不中用的垃圾破罐子!在現今的航天發射中衛星及深空航天雖時為什麼要用牛力學在而不用廣義場方程,在小行星追蹤撞地預報中為何不用廣義場方程,在太陽系第九大行星的預測為何不用廣義場方場來驗證有無,不是鼓吹比萬有引力定律更精準嗎,都是你大顯神通揚名立萬的大好舞臺呀,為何一遇實戰就灰頭土臉的一邊涼快去了,還有些迷信者人自我解嘲說廣義場方程計算太繁雜了所以用牛頓萬有引力,真是懶哈螞吹牛皮不怕吹破肚皮,現在計算衛星軌道還用紙筆手算嗎早都是超級計算機上陣了,每秒幾有億次的運算速度就你的那點繁雜還算個玩意嗎!為什麼高精尖航天實踐工程中的專家們精準的好東不用都喜歡用個糟東西,原因非常簡單廣義相對論的場方程計算的衛星軌道就是一團糟,要麼飛出了太陽系要麼撞上了太陽它根本算不出一個橢圓軌道!這樣的垃圾貨色還敢站出來與萬有引力比高下論是非,真是精神病開戰鬥機誰都敢撞誰都敢打!


綠水青山48936175


我可以發展愛因斯坦的廣義相對論和時空扭曲理論,即:所有宇宙的構成都是處在一個時空扭曲的結構裡面,這樣一來,時空旅行就成為可能。為什麼整個宇宙是扭曲了的時空呢?因為無數個黑洞等把宇宙納入自己的巨大引力體系之中。那麼,我們所看到的很多天體表面看雖然是直的,其實是彎曲的。


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