如果重力不是一种力,那它到底如何使物体加速?(4)

2022-09-20 16:39     互联网

如果时空发生了某种弯曲,那么连接符号就不是零,突然之间,就会出现加速。正是这种时空曲率产生了我们所说的重力加速度。注意,在这个方程中没有质量不管物体的质量是多少,它们都遵循相同的测地线(只要它不是无质量的,在这种情况下事情就有点不同)。

那么,用测地线来描述重力有什么用呢?难道我们不能把重力看作是一种力吗?

事实证明,有两种情况下,这种对重力作用的描述,与重力作为一种力的概念相比,得到了截然不同的结果。第一种是物体运动非常非常快,接近光速。在这种情况下,牛顿引力不能正确地解释物体能量的影响。一个特别重要的例子是精确的无质量粒子,比如光子(光)。广义相对论最早的实验证实之一是,光可以被质量(如太阳)偏转。另一个与光有关的效应是,当光穿过地球的重力场时,它会失去能量。这实际上是在广义相对论之前就预测出来的,通过考虑地球重力场中放射性粒子的能量守恒。然而,尽管这种效应被发现了,却没有牛顿引力的描述。

第二种情况下,引力的作用有很大的不同,那就是在非常强的引力场范围内,比如黑洞周围的引力场。在这里,重力的影响是如此的严重,以至于光都无法逃脱这样一个物体的引力。再一次,这种效应是在牛顿引力中通过考虑物体的逃逸速度计算出来的,并考虑当物体的速度超过光速时会发生什么。令人惊讶的是,你得到的答案和广义相对论中的完全一样。然而,由于光是无质量的,你再一次不能用牛顿引力来很好地描述这种效应,这告诉你必须有一个更完整的理论。

综上所述,广义相对论认为物质会使时空弯曲,而时空弯曲的作用是产生一种作用于物体上的广义力。然而,作用在物体上的并不是这样的力,而是物体沿着它在时空中的测地线路径运动。

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