广义相对论有什么缺点,如何评价广义相对论

首页 > 体育 > 作者:YD1662024-01-16 01:24:58

广义相对论有什么缺点,如何评价广义相对论(1)

在17世纪,牛顿发现了万有引力定律。根据牛顿引力理论,控制天体运动的力和让苹果掉到地上的力都是引力。引力无处不在,只要物体有质量,它们之间就会产生引力作用。

牛顿引力理论的缺陷

虽然万有引力定律在很多时候非常有效,它甚至还准确预言了海王星的存在,但却无法完美解释一种天文现象——水星轨道近日点的反常进动。如果以太阳为静止参照系,无论行星转了几圈,我们都会认为它们的公转轨道一直都是重合的椭圆形。但现实中并非如此,尤其是对于水星来说。

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水星轨道近日点的进动

由于岁差、太阳非球体以及其他行星引力摄动的影响,行星的每个公转轨道近日点不是重合的,而是会不断发生变化,这就是近日点进动现象。近日点进动在水星上最为明显,观测值为每100年进动大约5600角秒。然而,根据牛顿引力理论,水星近日点每100年的进动值比观测值少了43角秒。虽然差距不大,但已经表明万有引力定律不是完美的引力理论,它存在缺陷。

爱因斯坦的引力理论

在创立狭义相对论之后,爱因斯坦发现引力不满足洛伦兹协变性,无法纳入相对论框架。经过10年的努力,爱因斯坦创立了新的引力理论——广义相对论。

根据广义相对论,引力的本质其实是物质弯曲时空产生的几何效应。时空本身是平直的,当有物体(或者能量)处于时空中时,时空的结构会被弯曲。在弯曲时空中,物体会沿着测地线运动,从而让我们观测到引力效应。

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广义相对论的引力场方程

广义相对论取得了前所未有的成功。这个引力理论被提出来之后,首先就完美地解释了水星进动问题。其次,它还预言了星光经过太阳附近时会被偏转的角度,结果得到了实验的精确证实。不仅如此,广义相对论还预言了宇宙的膨胀、黑洞、引力波、引力透镜效应等现象,它们最终也被相继观测到,与理论完美契合。

广义相对论不是终极引力理论

迄今为止,广义相对论是人类目前最好的引力理论。尽管如此,物理学家知道广义相对论不是终极引力理论,因为它也存在缺陷。

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