前面四章,我们简单地介绍了一下有关狭义相对论的知识和它的结论。自从人类诞生以来,我们所形成的有关时间和空间的认识,自从狭义相对论创立以后,我们的观念从根上彻底地改变了。
今日之文,我们将正式进入广义相对论的讲解
任何理论的发展,都离不开前人所打下的基础。而广义相对论的建立,亦是离不开17世纪英国物理学家牛顿所建立的有关引力的理论。
如果要评物理史上最有才华最天才的物理学家,我相信没有任何一个人敢把牛顿放入这个名单之外。他发展了数学的微积分,为物理学的发展打下了坚实的数学基础。他晚年神神叨叨,力图用物理学来证明上帝的存在。他还是英国造币厂的厂长,掌管着英国的货币供应。但要属他最重要的成就,无疑便是他有关万有引力理论的发现。
砸到他脑袋的苹果,大地上生机勃勃的万物,我们地球母亲的成型,太阳系银河系乃至宇宙的无数星辰的运转,都完美地照着万有引力方程所规定的运行轨迹前行着。通过万有引力理论,牛顿成功地把天上和地下统一了。我们低头过的生活,我们抬头望见的星空,都在引力的作用下,遵循着同一套物理学法则。
牛顿的万有引力理论,毫无疑问是一个伟大的发现。但仅仅是发现还远远不够,牛顿还创造性地用他自己发明的微积分,写出了有关万有引力理论定量的方程。两个物体间的引力与物体的质量的乘积成正比,与物体间的距离成反比。物体的质量越大,两个物体间的引力便越大。物体间的距离越小,引力越能越大。
在过去的无数的时间里,通过引力的作用,物体之间总能相互吸引。而通过万有引力方程,我们也能通过定量的分析来预言运动未来的轨迹。方程预言的与我们实际看到的几乎如出一辙,几百年来成功的经验,不禁让我们陶醉。
但到了20世纪初,这一切戛然而止。
因为他不得不接受另外一个伟大理论,狭义相对论对他提出的挑战。
狭义相对论有一个重要的结论,在任何参考系看来,光速都是有极限且不变的,所以任何信息的传递都不能超过光速。如果这一点是宇宙的一个铁律,那么它在某种程度上便与牛顿17世纪所提出的引力理论产生了激烈的矛盾。
狭义相对论不允许超光速的信息传递,这不仅适用于有形的物体,也适用于各种信号或者作用方式。信息从一个地方传到另外一个地方都不可能比光速快。但在牛顿的引力理论中,我们却会思考这样一个问题。
一个物体作用于另外一个物体,其引力完全是依赖于两个物体的质量和距离,这种作用方式跟时间和空间都没有关系,不知道从何处何处产生,也不知道这种作用机制究竟从何而来。
但如果物体的质量和距离突然发生了变化,比如我们太阳系中的太阳,突然凭空消失了。这种凭空消失的影响,如果是按照宇宙的最大速度光速传递的话,根据狭义相对论来说,那么他也应该要在八分钟以后才能够对地球施加影响。但是如果根据牛顿的引力理论来看,假如太阳消失的话,那么之前围着太阳公转的地球,则会马上脱离原有的轨道,而朝着一个方向快速前行。
这种太阳对地球产生的影响,由引力产生瞬间作用于地球的方式,似乎暗含着一种超距的作用机制,而这种超光速信息传递的事情是狭义相对论所不允许的。
所以,牛顿的引力理论和爱因斯坦的狭义相对论在20世纪初的时候爆发了激烈的矛盾。两者都是一个伟大的理论,都是经过了无数的实验验证得出的宇宙伟大真理。但此刻,两者却,凸显了一种不相容的情况。在爱因斯坦看来,这背后一定有着不可思议的隐藏因素。一定有一种全新的机制,能够使狭义相对论和引力理论成功地统一到一起。于是乎,在他发表了狭义相对论之后的十年,便开始了将两者相容的努力。而在之后,爱因斯坦一个全新的理论将重新震撼我们人类的观念,这便是大名鼎鼎的广义相对论。
所以,想要对广义相对论和超弦理论有更多了解的小伙伴可以点个关注
后面的文章我会一一道来
各位可以敬请期待
我们未来不见不散
| 留言与评论(共有 0 条评论) “” |