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历史战争

【国际正规十大赌博排行】而是根据万有重力定律却找不到Mercury方今点进动五十九秒的缘故,Newton的引力理论也预见了光会受到重力的功能

二百年前,天文界发现水星绕太阳公转的位置有点离奇。水星每绕太阳公转一周,它离太阳最近那一
点的位置就有些改变,这就是水星近日点的进动。人们长期观察的积累表明,它是每一百年进动五千六百秒。这又是什么原因造成的呢?天文学家按照引力理论研究分析,指出考虑相邻的金星对水星的引力以及其它因素,可以解释水星近日点的位置,每一百年要进动五千五百五十七秒。但是余下的四十三秒没有办法解释。于是有的科学家认为还有一颗尚未发现的行星,水星这无法解释的四十三秒进动,就是
由它造成的。人们把这颗假设的星叫做火神星。

有人问,宇宙中的光有没有受到重力的作用?

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寻找这颗神秘的火神星,成了天文学家的重要课题。几十年的时光过去了,茫茫星际仍然不见火
神星的行踪。根据万有引力定律找到了海王星,但是按照万有引力定律却找不到水星近日点进动四十三秒的原因。火神星是否存在,成了一个无法解答的谜。

可以明确的说,光会受到引力的作用,并且当初正是由于这种现象,让爱因斯坦和他的广义相对论声名鹊起。牛顿的万有引力定律表明,物体之间存在一种吸引力,其大小与物体的质量成正比,与两者距离的平方成反比。基于此,牛顿引力理论成功地解释了天体的运动规律。然而,有些现象却无法得到解释,例如,水星近日点进动问题。

简单来说,爱因斯坦在一百多年前创立的广义相对论是一种引力理论,描述宇宙中天体的引力作用。关于引力理论,我们最早接触到的是牛顿在17世纪提出的万有引力定律。那么,爱因斯坦的引力理论与牛顿的有什么区别呢?

1916年广义相对论诞生了,爱因斯坦根据广义相对论的原理,预言光线掠过太阳表面会发生偏转。水星近日点那无法解释的四十三秒进动,不是有什么火神星存在的缘故,而是光线偏转的结果。

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在牛顿看来,宇宙中任何有质量的物体之间都会存在引力作用。大到天体,小到细菌,引力作用始终存在。无论距离多远,都会存在引力,并且这种作用是瞬间产生的超距作用。根据万有引力定律,物体之间的引力正比于物体质量之积,反比于物体之间的距离。牛顿的万有引力定律非常成功,它解释了为什么苹果会落地,为什么地球会绕着太阳旋转,甚至还能预言此前尚未发现的海王星的存在。

光线会偏转!‘火神星’不存在啦!爱因斯坦的预言,震惊了天文学界,轰动了全球。这是否定神圣的引力理论,是向经典力学的鼻祖牛顿的挑战。学者们议论纷纷,争论不休。

水星公转轨道的近日点在每个公转周期都在变化,也就说水星绕太阳运动的轨道不会与上个公转周期重合。通过牛顿引力理论计算,水星近日点每百年的进动值与实际观察值相差了43角秒。水星近日点进动的问题直到爱因斯坦提出了广义相对论之后才得到了解决。广义相对论对于引力的解释完全不同于万有引力定律,广义相对论表明,引力是由物体弯曲时空造成的。

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光线掠过太阳表面会不会偏转,需要用事实来证明。平时由于太阳光线很强,星光掠过太阳表面发生的偏转,无法观测出来,只有在日全蚀时才可以观察到。

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但到了19世纪,天文学家发现万有引力定律存在缺陷。行星在绕着太阳运动过程中,每一圈的近日点其实都是不一样的,这种现象被称为近日点进动。越靠近太阳的行星,近日点进动值越大,水星近日点具有最大的进动值。

时机终于到来了。1919年日全蚀发生了。英国一个日蚀观察队在巴西观察发现,正如爱因斯坦所预言的,星光掠过太阳表面时,都向外偏转了一个角度。水星近日点余下的四十三秒的进动,得到了科学的解释,火神星不存在了。

并且物体的质量越大,对时空造成的扭曲越显著,表现出的引力也就越强。时空怎么弯曲,物体就会沿着弯曲时空怎么运动,光线也不例外,所以光会受到引力的作用。不过,牛顿的引力理论也预言了光会受到引力的作用。例如,如果光线从太阳边缘经过,根据牛顿的引力理论,光线会出现0.875秒的偏转。

天文学家通过观测发现,水星近日点进动的观测值与通过万有引力定律计算出来的结果存在一些差异,观测值与理论值每个世纪相差43秒,这远大于观测误差,所以必然是理论出了问题。

光线为什么会偏转?是空时弯曲的结果。这是广义相对论的一个重要原理。

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广义相对论指出,物质均匀分布,使空时发生弯曲。地球围绕太阳转动,并不是因为太阳对于地球有引力的缘故,而是因为太阳巨大的质量,使太阳周围的空时发生了弯曲。弯曲了的空时只有曲线,没有直线。地球不可能作直线运动,只好沿曲线绕太阳转动。太阳系的其它行星,也是沿着弯曲的空时线路,在椭圆形的轨道上绕太阳运动。

而根据广义相对论,光线经过太阳边缘时的偏转角度为1.75秒,刚好是牛顿计算值的两倍。天文学家通过天文观测证实,广义相对论的计算值符合实际。此后,天文学家又发现了广义相对论所预言的引力透镜效应,表明光线从大质量天体附近经过时会出现显著的弯曲。因此,光会受到引力的作用,但本质上是因为光沿着被物体扭曲的时空传播。

直到20世纪初,爱因斯坦提出了广义相对论,水星近日点进动问题才得到完美的解释。根据广义相对论,空间不像牛顿所描述的那样是绝对平直的,而是会在质量和能量的作用下发生弯曲。在弯曲的空间中,天体与光都会沿着测地线运动,由此表现出引力效应。

近年来,射电天文学的发展,可以在没有日全蚀的情况下,直接测量射电源的射电讯号经过太阳附近的弯曲,提高了测量的精确度,进一步证明了空时弯曲的理论是正确的。

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根据广义相对论,太阳弯曲了周围空间,如果有光从太阳表面上方穿过,其偏转角度约为1.75角秒,这是通过牛顿引力理论计算出结果的两倍。不久后,爱丁顿借助日全食的时机,测量了背景恒星发出的光从太阳附近经过时所偏转的角度,结果与爱因斯坦的预言相符合,这进一步证实了广义相对论。

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此后,广义相对论的几大预言——引力红移、引力时间膨胀效应、引力波,都被逐一证实,这奠定了广义相对论在现代物理学中的重要地位。广义相对论的一大实际应用是对导航卫星的时钟校准。由于导航卫星远离地球,所受地球引力作用较弱,所以星载时钟走得比地面时钟快一些。另外,还要考虑到狭义相对论所带来的钟慢效应。虽然这种时间差非常微小,但在导航卫星定位过程中会出现巨大的误差。因此,需要排除掉相对论造成的时间膨胀效应,导航卫星才能起到精确定位的作用。

迄今为止,广义相对论是描述宇宙引力现象最为成功的理论。万有引力定律只是广义相对论在弱引力场中的一种近似理论,但由于牛顿引力理论的形式更为简单,所以在精度要求不高时可以方便使用。

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