如何證明萬有引力不存在?

特純奶人


萬有引力也是一種數學處理方式。

在愛因斯坦的相對論理論中,時空彎曲代替了萬有引力,這種數學處理中,萬有引力不存在了。


七零葵


非常感謝悟空小夥伴貢獻的話題——如何證明萬有引力不存在?作為物理專業的畢業生,頭條科學領域的優質作者,願意參與一下這個話題。我的觀點是,引力只是運動的幾何效應

首先,萬有引力的存在從來沒有被真正的證明過

看了這個小標題,估計會有很多小夥伴蒙圈了,也會有很多專業人士跳出來質疑:老郭,你在胡說八道什麼啊,地球上的物體都被地球吸引、月球圍繞地球轉、地球圍繞太陽轉……等等現象都在向我們展示著一個事實,引力是真實存在的。

然而真相是,萬有引力的發現過程同巫術一樣,先有假設再找有利的證據佐證。這樣的錯誤證明過程,早在300年前,就被懷疑派化學家波義爾明確提出過。讓我們一起來看看,牛頓當年的證明過程,究竟錯在了哪裡?

牛頓之前有兩個科學領域的巨人,其一是開普勒,他搞定了行星運動的規律;另一個就是伽利略,他搞定了地面物體的運動規律。牛頓站在他們的肩膀上,以微積分為描述工具,搞出了牛頓三大定律。

牛頓以開普勒的行星運動定律,以及地面上圓周運動的運動規律加以對比,認為,物體做圓周運動,一定要受到一個向心力的作用,根據開普勒依據觀測結果提出的行星運動規律,牛頓認定,行星圍繞太陽運動,一定要受到一個向心力作用。

牛頓認為,這個力來自太陽。進一步,牛頓認為,一切物體之間都會相互吸引,月球圍繞地球運動,也是因為地球和月球之間的引力作用,牛頓把這種物體之間相互吸引的力,稱作萬有引力。

打開高中物理課本,回顧萬有引力公式的猜測過程,萬有引力公式不是經過嚴格的數學推導得出的公式,而是一個通過對比得到的猜想公式。分析整個過程,很明顯,就是我前面描述的思路。

最漂亮的是,牛頓的這個公式,被後來大量的觀測事實所證明。也正因為如此,萬有引力從其誕生之後200多年,從來沒有被人懷疑過。

然而,儘管萬有引力公式完全符合人類的觀測事實,不可否認的是,這個公式不能反映引力的本質。換句話說,這個公式只能表示出萬有引力與兩個物體的質量和質心之間的距離有關,但不能用於解釋引力的來源。

觀測事實不能證明引力存在的原因在於,這些事實都是“引力”作用的結果,並不是引力產生的原因,我們不能用結果去證明原因。就如陰陽五行認為小磁針能指南是因為兒子思念母親一樣,同樣能解釋指南針的原理,但指南針不能證明陰陽五行是正確的。

第二,星光偏折證明瞭牛頓萬有引力是錯誤的

科學不僅可以被證實,更可以被證偽。

牛頓提出來的萬有引力假說,被隨後的大量觀測事實所證明,並且能夠實現精確測量。天王星、海王星的發現就都是牛頓引力學說的最好佐證。看上去一切觀測結果都在向我們展示,牛頓的萬有引力假說是正確的。

然而這一切,被19世紀末20世紀初的新發現給打破了。這個新發現就是麥克斯韋電磁理論,他預言了光是一種電磁波,以恆定的速度在真空中運動。並且科學家們通過大量的觀測結果表明,光真的是一種以恆定速度運動的電磁波。

愛因斯坦在這個時候橫空出世,他首先肯定了光以恆定速度傳播這一事實,並將真空光速不變作為一條基本原理。接著,他又以引力質量和加速質量等效這個事實,提出了等效原理。不熟悉物理學的人,可能不明白,能被稱為原理的都是那些最基本的,經過大量觀測被確定的事實。

愛因斯坦以這兩條基本原理為出發點,用黎曼幾何和張量分析為數學工具,提出了廣義相對論,得出了引力是運動在四維時空中的幾何效應,而牛頓引力則是這一效應在數學上的二階近似,這一結論。

所謂的二階近似,就是在低速條件下,牛頓萬有引力公式與廣義相對論在四維時空中利用場方程計算得到的結果是一樣的,二者的偏差非常小。所以一般的觀測結果,都會與牛頓的引力公式保持一致。

愛因斯坦,為了證明自己的理論,提出來兩個預言:其一是光線在大質量天體附近偏折;其二是水星近日點的進動。後來,這兩個現象都被天文學家所觀測證實。從而證明了廣義相對論是正確的。

不論是星光偏折還是水星近日點的進動都是牛頓萬有引力所不能解釋的現象,這兩個現象也就證偽了牛頓的萬有引力猜想。當然了,今天已經有更多的天文觀測結果能夠證明牛頓萬有引力假說是錯誤的,比如黑洞。

第三,既然牛頓萬有引力是錯誤的為什麼還要繼續用呢?

今天跟科學有關課程,尤其是物理學,仍然是從牛頓力學開始學習的,牛頓的萬有引力定律和公式仍然是考試的重點內容。這是因為,在大多數天體運動規律,牛頓的萬有引力能夠非常好的解釋,提供足夠高精度的計算結果,容易理解,計算簡單,有不可替代的作用。

而基於廣義相對論場方程的精確計算,只是在極少數情況下,那些專業的研究天體物理學的學者們才會用到。

使用近似公式是很多科研人員經常使用的方法,這一點不僅僅是物理學中有,而且在很多其他學科當中更是一種非常普遍的現象。儘管牛頓萬有引力的解釋是錯誤的,但是牛頓萬有引力公式能在大部分場合下提供高精度的近似計算結果,就是一個有用的公式。

結束語

認識萬有引力的過程,是一個理解科學和巫術的過程。結果正確不代表理論正確,科學論證強調因果關係,這是一個最基本的邏輯。巫術的錯誤不在於其結論,而在於結果和原因之間沒有因果關係。

當然了,因果關係到了量子力學裡面有些模糊,這導致量子力學一直被很多人詬病,甚至這些人中不乏有專業的學者。這個不是本文要討論的話題,咱留在其他文章裡面專門來探討。

認識萬有引力的過程,也是一個理解什麼是科學的過程。從對引力的認識過程可以看出,科學並不是真理,科學是一個向真理不斷靠近的過程。新的事實雖然能夠證偽前面的科學理論,但不等於之前的研究沒有價值,廣義相對論是牛頓引力在更高精度範圍內的修正,是一個進一步接近引力真相的解釋。


郭哥聊科學


恰恰相反,萬有引力存在的證據太多了。地球上物體具有重量、月亮繞著地球轉、地球繞著太陽轉、太陽系繞著銀河系中心黑洞轉,都證明萬有引力是存在的。你跳起來會下落,就是萬有引力引起的。

廣義相對論認為,大質量的物體導致其周圍時空彎曲,彎曲的時空告訴其周邊物體怎麼運動。於是它認為萬有引力是彎曲時空的幾何效應。這樣理解當然可以。但不要一知半解就認為萬有引力不存在!

總有那麼一些人,一知半解,斷章取義,亂說一氣!


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