广义相对论与万有引力有着什么样的关系和联系?

政史小明同学


答:万有引力是自然界四大基本作用力之一,而广义相对论是对万有引力的全新诠释,并弥补了牛顿力学万有引力定律的不足。


四大基本作用力分别是:强相互作用、弱相互作用、电磁力和万有引力。



其中万有引力最先被人类认识,首次提出并构建万有引力引力体系的,正是大名鼎鼎的艾萨克·牛顿,牛顿在1687年出版了他的著作《自然哲学的数学原理》,该书奠定了近代科学的基础。


牛顿认为,引力是一切有质量物质的基本属性,无论两个物体相距多远,本质上它们之间都存在相互吸引的作用力,这种力和两者质量的乘积成正比,与两者距离的平方成反比。



至于物体间的引力是如何传递和作用的,牛顿时代无法解决这个问题,于是在牛顿的万有引力中,引力就是一个超距作用,默认引力的传递不需要时间。


到了1905年,爱因斯坦建立狭义相对论,推导出光速是宇宙中信息传递的极限速度,于是牛顿力学万有引力的超距作用,就明显和狭义相对论相矛盾。

直到1915年,爱因斯坦建立广义相对论,才彻底解决了这个矛盾。





广义相对论认为:万有引力的本质是时空弯曲,质量(或者能量)是时空弯曲的原因,物体在弯曲的三维空间中运动,就会有靠近大天体的趋势,这个趋势的直观效应,就是引力的吸引作用。

换句话说,在广义相对论中,“引力”并不存在,之所以两个物体相互吸引,是因为物体在弯曲空间中运动造成的等效效应。




这种等效效应由广义相对论引力场公式描述,在引力弱的地方,该公式就会退化为牛顿力学的万有引力定律。


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艾伯史密斯


牛顿提出的万有引力定律最早描述了引力现象,这个引力理论认为万物之间都会互相吸引,这可以解释行星如何环绕太阳运动,卫星如何绕行星运动,并预言了海王星的存在。但万有引力定律无法完美解释水星近日点进动问题,这表明这个引力理论是有局限性的。

爱因斯坦则从另一个角度来思考引力效应,他想着物体的自由落体运动都是一样的,与质量无关,所以他猜测引力在本质上可能只是一种几何效应。以此为基础,爱因斯坦提出了广义相对论,这也是一种描述引力的理论。

在广义相对论看来,物体弯曲时空导致引力现象。爱因斯坦用广义相对论计算了水星近日点的进动,结果发现理论值和观测值相同。此后一百年里,不断有精密的实验证实了广义相对论。

需要注意的是,这并不是说牛顿的万有引力定律是错误的,只是这个引力理论的使用范围较小,仅限于弱场。而广义相对论的使用范围更广,并且在弱引力场的情况下,广义相对论等价于万有引力定律。


火星一号


题主你好。广义相对论是一种引力理论,而万有引力则包含了很多理论,比如牛顿万有引力定律也属于万有引力理论。

广义相对论是用来解释有引力情况时,狭义相对论如何才能变得自洽合理的理论。大量实践证明,当考虑万有引力影响的时候,广义相对论作为狭义相对论的升级版是符合人们的实验观测结果的。其中经典实验包括:水星近日点进动、星光弯折、引力红移等。目前随着引力波的发现,广义相对论的正确又进一步被验证。

广义相对论是一个引力理论,这一点毋庸置疑。但是广义相对论是描述引力的正确理论吗?这还不清楚。由于目前实验观测的局限性,广义相对论是否是能在微观领域、黑洞附近等情况下严格成立,尚未有明确的证据来确认。

广义相对论同时是相对论,这不仅仅是因为它的名字叫“广义相对论”,而更多是因为它在无引力场的情况下能自动退化到狭义相对论!此外,广义相对论自身具有广义协变性,这一点是继承了狭义相对论的狭义协变性。因此,在广义相对论里依然是要注意因为参考系变化而导致的一些奇妙“变化”。

虽然说广义相对论是一个引力论,但是不代表引力论只有广义相对论一个。目前来说,很多引力论由于不能解释广义相对论能解释的一些物理现象而被物理学家抛弃了。比如说一些引力论在水星近日点进动、引力辐射、星光弯折等问题上与实验结果有很大的出入,所以这些理论自动出局了。

最近五十年的物理学探索发现,广义相对论是一个不完备的理论。比如说刚去世不久的物理学家霍金曾证明了广义相对论的奇点定理。在黑洞的研究上,从事广义相对论研究的专家发现了黑洞的信息悖论;而从事弦理论的专家则提出了黑洞的火墙悖论(AMPS悖论)。另外,从事量子场论研究的专家则证明了广义相对论是一个不可重整化的理论。总的来说,广义相对论是一个很优美的近似,而不是一个完美无瑕的理论!!


科学联盟


很高兴回答你的问题。

引力是四大基本力之一,1687年出版的牛顿的《原理》首次提出万有引力定律,自然界中的任意两个物体都是相互吸引的,它的大小跟质量成正比,与距离平方成反比,但是引力的本质是什么,牛顿没有给出,根据牛顿万有引力公式,推出引力的超距作用,然而我们知道引力并不是超距作用的。



爱因斯坦于1916年发表广义相对论,首次提出引力场实质上是时空弯曲导致的,彻底打破了时空均匀的观点,我们第一次了解到时空是可以弯曲的,质量越大引起的时空弯曲越大,表现出的引力越大。


这两者的关系就是万有引力是一种客观存在的现象,牛顿把这种现象叫做力,爱因斯坦的广义相对论是对引力从本质上的解释,这种现象只是时空弯曲的外在表现形式。广义相对论,认为万有引力不是超距作用,前段时间引力波的发现,也恰证明这一点。

(所以图片来源网络,侵删)

微言浅见,祝好。


科学黑洞


我们都知道,牛顿提出了万有引力的概念,但他并没有解释万有引力到底是如何产生的,而这个问题就留给了爱因斯坦,他很好地解释了万有引力的本质,利用的正是他的广义相对论。

广义相对论指出,时间和空间是不可分割的整体,也就是我们所说的“时空”,而时空结构并不是平滑的,而是像布料一样可以压缩,伸展,甚至被撕裂。说白了任何有质量的物质都会扭曲时空结构。

举个例子就更好理解了。想象一下,把一个重球放在一张弹性布料上,如果把重球放在弹性布料中间会发生什么呢?

弹性布料当然会凹陷下去,而重球就类似太阳,如果把一个玻璃球(地球)放在弹性布料上,玻璃球(地球)就会自动感知到重球(也就是太阳)的位置,而玻璃球就类似地球。

地球,太阳,以及宇宙中其他任何天体也都是这样的,它们都可以扭曲时空结构,而附近的物体都会因此而掉落。这也解释了月球为何围绕地球运转,以及地球为何围绕太阳运转!


宇宙探索


“广义相对论认为:万有引力的本质是时空弯曲,质量(或者能量)是时空弯曲的原因,物体在弯曲的三维空间中运动,就会有靠近大天体的趋势,这个趋势的直观效应,就是引力的吸引作用。”,爱因斯坦是不是这样认为:“每个有质量的物体都能引起时空弯曲,这个弯曲空间是这样的:如果物体是密度均匀的球体,那么弯曲空间就是一层层包围球体的等势球面,这个弯曲的等势球面越靠近内层空间越弯曲,越外面越平坦。空间越弯曲,万有引力越大,所以越内层万有引力越大,越外层万有引力越小”。如果真这样推理,说明爱因斯坦是真的没有清楚中微子和光子的内层机理,还不能推理出比中微子小的粒子只有两个:一个是光子,另一个是双体漩涡,其他都是流体泛态暗物质。


用户3865909747050


广义相对论的引力场方程肯定与万有引力矛盾的,它在万有引力定律面前就是中看不中用的垃圾破罐子!在现今的航天发射中卫星及深空航天虽时为什么要用牛力学在而不用广义场方程,在小行星追踪撞地预报中为何不用广义场方程,在太阳系第九大行星的预测为何不用广义场方场来验证有无,不是鼓吹比万有引力定律更精准吗,都是你大显神通扬名立万的大好舞台呀,为何一遇实战就灰头土脸的一边凉快去了,还有些迷信者人自我解嘲说广义场方程计算太繁杂了所以用牛顿万有引力,真是懒哈蚂吹牛皮不怕吹破肚皮,现在计算卫星轨道还用纸笔手算吗早都是超级计算机上阵了,每秒几有亿次的运算速度就你的那点繁杂还算个玩意吗!为什么高精尖航天实践工程中的专家们精准的好东不用都喜欢用个糟东西,原因非常简单广义相对论的场方程计算的卫星轨道就是一团糟,要么飞出了太阳系要么撞上了太阳它根本算不出一个椭圆轨道!这样的垃圾货色还敢站出来与万有引力比高下论是非,真是精神病开战斗机谁都敢撞谁都敢打!


绿水青山48936175


我可以发展爱因斯坦的广义相对论和时空扭曲理论,即:所有宇宙的构成都是处在一个时空扭曲的结构里面,这样一来,时空旅行就成为可能。为什么整个宇宙是扭曲了的时空呢?因为无数个黑洞等把宇宙纳入自己的巨大引力体系之中。那么,我们所看到的很多天体表面看虽然是直的,其实是弯曲的。


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