关于引力,爱因斯坦是对的 万有引力公式

万有引力公式(爱因斯坦关于万有引力是对的)
什么是重力?这是几百年来许多科学家苦苦思索的问题 。无论我们跳得多高,我们都会在瞬间回到地面;我们把一颗子弹射向天空空,过一会儿它也会落到地上;即使是飞了几百公里高空的卫星,只要燃料耗尽,也难逃落回地球,在与大气层的摩擦中燃烧的命运 。
【关于引力,爱因斯坦是对的 万有引力公式】我们知道这都是重力造成的,但是重力有多大呢?它究竟是怎么形成的?在牛顿被苹果砸中头部之前,没有人能给出科学的答案 。
牛顿发现了引力 。1666年,23岁的艾萨克·牛顿为了躲避伦敦的黑死病,逃到了一个偏远村庄的农场 。虽然离开了剑桥大学,但在农村孤独无聊的日子里,他从未停止思考 。有一天,在一棵苹果树下,牛顿被一个熟透的苹果砸中,盯着滚落在地的苹果 。他突然意识到苹果掉下来的原因是地球引力造成的 。而且这种引力不仅仅存在于地面,它可能是宇宙中所有恒星相互吸引的根本原因 。
牛顿和苹果
1669年,27岁的牛顿成为剑桥大学的数学教授 。1687年,牛顿创立了物体间力的相互作用定律 。他认为宇宙中任何两个物体都有相互吸引力 。这个力的大小与两个物体的质量成正比,与它们之间距离的平方成反比 。
鉴于当时科技的限制,牛顿无法确定那个最小引力常数G的值,于是万有引力的公式写成:
f∝毫米/转
在这个公式中,f是两个物体之间的引力,m和m是两个物体的质量,r是物体之间的距离 。
一百多年后的1798年,英国物理学家亨利·卡文迪许用精密的扭秤法测得引力常数G的值约为6.754×10n·m/kg 。此后,万有引力公式被改写为:
F=(G×m?×m?)/r
万有引力
万有引力的发现奠定了天体力学的基础 。从此,科学家对天体运动的研究有了理论基础 。他们可以精确测量太阳、地球和月球的质量和引力之间的关系,精确计算彗星的轨道,甚至可以通过行星之间轨道的微妙变化推断出遥远的Tai 空中海王星的存在 。
万有引力定律太精确了,你不用亲自登陆月球,就能计算出你在月球表面的重量 。甚至月球对地球同步轨道卫星的微小摄动力,都可以用万有引力公式计算出来 。
牛顿发现宇宙中所有物质都存在相互引力,这种引力与它们的质量和距离有关,并用简单易懂的公式表达了这种关系,为人类探索宇宙提供了有力的工具 。牛顿很伟大 。
因为月球的引力只有地球的1/6,阿波罗13号的宇航员到时候会轻松很多 。
但是牛顿的万有引力理论并没有解决一些根本性的问题:引力的本质是什么?引力和宇宙中的其他力有什么关系?重力适用于所有场合吗?
这些问题直到20世纪初另一个天才的出现才得到进一步的解答 。
广义相对论的命题1915年底,瑞士伯尔尼专利局的职员阿尔伯特·爱因斯坦向普鲁士科学院提交了他关于广义相对论的论文 。在论文中,爱因斯坦提出了两个革命性的观点:
1.等效原理:引力场和惯性力场在动力学上是等效的;
二、广义相对论原理:所有物理定律在任何参考系中都具有相同的形式 。
年轻的爱因斯坦
为了建立相对论,爱因斯坦提前几年学习了微分几何,这是研究曲线空的数学工具 。因为爱因斯坦认为所有有质量的物体都有能量,会扭曲周围的空,速度也会扭曲时间 。在这个扭曲的时代空,传统的欧几里德几何几乎毫无用处 。他需要一种全新的思维方式和全新的数学工具来解决扭曲时间空的问题 。
重力扭曲的3D 空之间的2D切片的示意图
爱因斯坦的引力场方程远没有牛顿的万有引力定律那么容易理解 。事实上,这个多达16个变量的二阶非线性偏微分方程组,可以让世界上绝大多数人绝望 。即使你精通数学,用数学方法找到它的解也是极其困难的 。
爱因斯坦场方程
相对论预言因为爱因斯坦的引力场方程太烧脑了,我们不再讨论这个方程和引力关系的推导,只讨论这个方程计算的几个结果和爱因斯坦广义相对论已经证实的预言 。
水星轨道进动;1859年,法国天文学家勒·维尔在用牛顿万有引力定律计算水星轨道时发现了一个错误 。他发现水星在其轨道近日点的实际观测岁差值比每100年的理论计算值快38角秒 。没有人怀疑牛顿 。根据万有引力定律,水星的椭圆轨道应该是固定的,于是大家猜测水星和太阳之间可能还有另一颗行星 。正是这颗名为火神的行星把水星拖得更快 。然而,没有人能找到这颗恒星,因为“火神”根本不存在 。

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