廣義相對論一直認為引力不是力,為啥我們教科書還要談引力

廣義相對論一直認為引力不是力,為啥我們教科書還要談引力

眾所周知愛因斯坦提出了一個理論叫:廣義相對論,這個理論最大的反常規觀點就是:引力不是一種力,這個觀點非常挑戰人類的直覺,所以到現在為止都有很多網友無法贊同這種觀點,但是引力為啥不是力,愛因斯坦是如何做出這一個論斷的,為啥我們的教科書還要談引力,今天我們就來談談這個問題。

廣義相對論一直認為引力不是力,為啥我們教科書還要談引力

首先談下為啥有很多網友不贊同:引力不是力。其實很簡單,因為他是網友,一般人要想真正理解廣義相對論,那麼就必須要具備以下知識:高等數學的微積分、曲率、二階非線性、微分方程、線性代數,否則你是壓根不懂廣義相對論到底在說啥。所以你現在就可以檢查下自己是否具備上面的這些知識,如果你對上面的知識完全不懂,那麼你其實已經沒有資格去反對廣義相對論了。這就好比於一個人去談如何保養汽車,結果他連啥是汽車都不知道,請問他還有資格去談保養問題嗎。

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但是我們要理解廣義相對論,並非一定要把高等數學徹底精通,我們可以從一些現實的現象出發去間接理解廣義相對論。這個現象是啥呢,那就是平拋運動,準確來說應該是斜拋運動。下面我來詳細說明下這個實驗為啥能說明引力不是力。

首先我們在地球上,然後往東平拋一個小球,那麼根據牛頓萬有引力定律和牛頓第二定律,我們可以把這個小球將來的運動軌跡全部算清楚對不對,只要我知道小球的初速度即可。但是當人類去做這個實驗的時候卻發現了一個非常奇特的現象,那就是隻要你平拋小球的初速度固定不變,那麼不管你把這個小球換成啥材質的,小球的運動軌跡完全一致。也就是說只要初速度是相同的,你拋一個塑料球小球軌跡是這樣,你拋一個鐵球小球軌跡也是這樣(當然這裡不考慮空氣阻力等因素)。也就是說小球的行為軌跡完全和小球的質量、密度等等因素無關,只和小球初速度有關。

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試想如果引力真的是一種力,為啥會出現這種奇特的現象,我們可以算下包含引力大自然一共就4種力,只有引力才如此特殊,居然會無視小球本身的特性而出現運動軌跡一致的情況,這難道是一種恰好,這種現象背後必然隱藏著某種物理規律。

而且還要告訴大家的是,只要你拋小球,也可以不用平拋,你斜拋小球也行,只要你拋的角度和初速度一致,小球的行為軌跡絕對就是一致的,不會出現任何偏差,一種力作用於小球居然可以無視小球的材質等問題而出現一致的行為軌跡,這隻能說明一個問題,地球對小球的作用或許只是一種幾何效果,也就是說引力其實只是一種虛擬力,真正引力的背後其實是一種幾何作用。

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但是這個幾何並不是以前我們學的平面幾何,因為平面幾何是二維的,但是也不是我們高中學過的立體幾何,因為立體幾何也只是三維的立體幾何,那到底是什麼幾何,其實這裡要告訴大家的是,愛因斯坦廣義相對論研究的幾何是對一個四維物體的幾何,並且這個四維物體不是歐幾里得幾何(所謂歐幾里得幾何也就是平直的幾何),這個幾何是球面幾何也就是黎曼幾何,如果你不用黎曼幾何,那麼對不起其實你也沒資格去反對廣義相對論。

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所以很多網友連一些數學知識都不懂的情況下,就大放厥詞反對廣義相對論,這種反對只能繼續說一句呵呵,引力不是力是時空彎曲的幾何效果,這就是一種更接近真理的描述,但是這種描述相比牛頓的萬有引力來說要複雜的多,我們的教科書之所以繼續沿用引力這個概念是因為考慮到性價比問題。明明有些問題可以用萬有引力這種簡單的模型來解決的,就不需要動用廣義相對論這種複雜的運算模型來解決。因為根據實驗只要物體質量相對黑洞較小,那麼用牛頓萬有引力來計算還是比較準確的,只要在面對大質量天體如黑洞等情況,牛頓的萬有引力定律才會失效,我們才會用到廣義相對論,但是大家始終要明白,廣義相對論不僅僅適用於大質量天體,萬有引力能用的地方,廣義相對論都能用,但是廣義相對論能用的地方,萬有引力未必能用。


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