引力最早的提出者是牛頓,他是在17世紀(jì)提出來(lái)的。大家現(xiàn)在知道的故事是,有一天牛頓坐在蘋(píng)果樹(shù)下,正在想問(wèn)題,突然間一個(gè)蘋(píng)果砸中了他,從而讓他意識(shí)到了世間的萬(wàn)物之間都存在著相互吸引力,我們把它稱之為萬(wàn)有引力。而牛頓的當(dāng)時(shí)對(duì)引力有著非常深刻的認(rèn)識(shí),他認(rèn)為是質(zhì)量導(dǎo)致了引力的存在,而且他給出了對(duì)應(yīng)質(zhì)量所對(duì)應(yīng)的逃逸速度。如果我們要想擺脫地球的引力,就需要具備一定的速度,我們把這個(gè)速度叫做逃逸速度,對(duì)于我們地球而言,這個(gè)速度大約是11公里/秒。如果一個(gè)物體的速度超過(guò)11公里/秒,那就完全可以擺脫地球的吸引力?,F(xiàn)在一些小型的地外探測(cè)器的速度都會(huì)超過(guò)這個(gè)速度,這樣才能逃脫地球,最終去探尋或者探測(cè)其他的星球。
牛頓當(dāng)時(shí)認(rèn)為,質(zhì)量導(dǎo)致了引力。同時(shí)他對(duì)于空間和時(shí)間也有著一定的認(rèn)識(shí)??臻g是用來(lái)描述物體的位置或者說(shuō)位形的,而時(shí)間是描述事件發(fā)生的順序。比如說(shuō),我們知道有些事情是昨天發(fā)生的,有些事情是今天發(fā)生的,就是說(shuō)時(shí)間代表了事件發(fā)生的次序。牛頓當(dāng)時(shí)是怎么認(rèn)識(shí)的呢?他認(rèn)為,時(shí)間和空間是絕對(duì)的,與物體的運(yùn)動(dòng)是沒(méi)有關(guān)系的。這一點(diǎn)他在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)當(dāng)中就闡述得非常清楚。
總而言之,他認(rèn)為時(shí)空是完全絕對(duì)而且相互獨(dú)立的。盡管我們知道牛頓的萬(wàn)有引力是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),而且完美解釋了天體運(yùn)動(dòng)非常多的現(xiàn)象,但是后來(lái)的眾多觀測(cè)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),牛頓的這種時(shí)空觀是不對(duì)的。1905年,愛(ài)因斯坦提出了著名的狹義相對(duì)論,在這個(gè)理論當(dāng)中有一點(diǎn)非常關(guān)鍵,他做了一個(gè)非常重要的假設(shè),也就是光速不變?cè)?。什么叫做光速不變?cè)恚勘热纾粋€(gè)人坐在一列火車上,如果火車的速度是2公里/秒,同時(shí)這個(gè)人在火車上以1公里/秒的速度跑步,最終地面上的人去看這個(gè)火車上的人跑步的速度,應(yīng)該是兩個(gè)速度疊加,就是說(shuō)3公里/秒。但是愛(ài)因斯坦提出了與我們的常識(shí)不一樣的觀念,他認(rèn)為,光速不管在任何的情況之下都是不變的。比如,一個(gè)手電在我們靜止的時(shí)候打開(kāi),假設(shè)它是最大速度,不考慮一些介質(zhì)的影響,是以30萬(wàn)公里/秒的速度傳播的;另外,如果有一輛汽車,它運(yùn)動(dòng)的速度特別快,假設(shè)是20萬(wàn)公里/秒,那如果汽車突然把大燈打開(kāi)了,按照我們已有的經(jīng)驗(yàn),旁邊靜止的人去看打開(kāi)的大燈的光所傳播的速度,應(yīng)該是20萬(wàn)加30萬(wàn)公里/秒。但是愛(ài)因斯坦卻說(shuō),不管一個(gè)物體有沒(méi)有運(yùn)動(dòng),光最終的傳播速度都是30萬(wàn)公里/秒,盡管現(xiàn)在汽車在以20萬(wàn)公里/秒的速度行駛,但是汽車上所產(chǎn)生的光的速度,最終我們觀測(cè)到的還是30萬(wàn)公里/秒。
正是因?yàn)檫@個(gè)簡(jiǎn)單的假設(shè),導(dǎo)致上圖(圖片2)中時(shí)間和空間聯(lián)系到了一起。只有在黃色區(qū)域的光椎之內(nèi),我們才可以到達(dá)或者實(shí)現(xiàn)。其他比如綠色的星星的范圍,是我們根本沒(méi)辦法到達(dá)的,這已經(jīng)相當(dāng)于超過(guò)了光速。在狹義相對(duì)論當(dāng)中還沒(méi)有考慮到引力,所以在1905年狹義相對(duì)論提出來(lái)之后,愛(ài)因斯坦就進(jìn)一步想把引力也完全包含進(jìn)去。在1915年的時(shí)候,他又提出了廣義相對(duì)論。廣義相對(duì)論對(duì)于引力有了全新的認(rèn)識(shí),或者說(shuō)是另外一種跟當(dāng)時(shí)牛頓不太一樣的認(rèn)識(shí)。他們認(rèn)為,是時(shí)空的彎曲導(dǎo)致了引力。彎曲的時(shí)空產(chǎn)生了加速度,從而產(chǎn)生了引力。
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