引力的本质是时空弯曲,为何引力没有被时空弯曲彻底取代?

发布者:浪迹天涯 2023-7-5 17:42

实际上这种问题牵扯到科学的特点。科学是非常严谨的学科,一开始都是纯理论分析,甚至只有复杂的数学公式,很难在现实中得到应用。

但科学终究是要服务于人类的,如何服务人类呢?科学理论公式并不能当饭吃,所以科学也必须讲实用性,没有实用性的科学实际上是没有任何意义的。

说白了,不管是什么样的科学理论,只要能更好地服务于我们人类,在现实中能更好地凸显它的价值,就是一个好理论。

通俗来讲就是:不管黑猫白猫,抓着老鼠就是好猫。而引力与时空弯曲的关系就像是黑猫与白猫之间的关系。

根据爱因斯坦的广义相对论,引力的本质确实是时空弯曲,说白了,引力其实是不存在的,它只是时空弯曲的表象罢了。如此说来,一个本来就不存在的理论本应该早就抛弃,为什么直到今天人类还在使用引力相关概念呢?甚至如今统治我们世界的仍旧是牛顿的引力理论,而不是相对论!

为什么会这样?

简单说,因为牛顿的引力理论更具有实用性,能更好地指导我们的日常生活,而相对来讲,爱因斯坦广义相对论体系下的引力场方程就显得更加繁琐,晦涩难懂,实用性就会相对很差。

不否认,牛顿的万有引力定律是时空弯曲的特例,是低引力和低速世界下的近似值。既然是近似值,为何还会被人类接受呢?

因为这个近似值已经相当精确了,最关键的是,牛顿的引力定律相当简单,间接,初中数学水平就能读懂计算结果。

反观爱因斯坦的引力场方程,是很精确,但极其复杂,晦涩难懂,它是一个二阶非线性偏微分方程,要想求解这个方程是非常困难的,即便是爱因斯坦本人也是运用了很多近似求解的方法,才做出了一些预言。

万有引力定律与引力场方程相比,虽然不是那么精确,但对于人类来讲,那微小的误差完全可以忽略不计,这也是为什么如今人类发射火箭探测器时,都是以万有引力定律为指导,即便会有误差,误差本身甚至还没有你对准火箭吹一口气造成的误差大!

举个通俗的例子,你家没有大米了,你在市场上买了一袋20斤的大米,你家住3楼。你会通过什么方式把大米搬到3楼呢?

扛到肩上就能轻松搬到家里,普通人也都会这么做。但如果你非得花大钱请一台超级吊车,把20斤的大米搬到3楼行不行呢?

肯定行,但正常人肯定都不会这么做!

这就是一开始我所说的“实用性”,理论归理论,但最终还是要回到实用性上面来的。

爱因斯坦的引力场方程适用于更宏伟的宇宙,比如说如今我们每天都在用的导航定位系统,引力透镜现象,和黑洞本质的研究等这些就需要用爱因斯坦的时空弯曲概念去诠释,也就是说,爱因斯坦的时空弯曲的主要作用体现在高大上的宇宙探索方面。

而牛顿的万有引力定律更具有“短平快”效果,适用于低速和低引力场世界。

反过来讲,时空弯曲都这么完美了,科学家为何还要寻找假设中的引力子呢?为何还要从量子力学角度去寻找引力子呢?

主要是因为时空弯曲虽然很完美,但也只是宏观上的完美,同时时空弯曲只能诠释引力,并不是解释其他基本作用力,更无法从微观上诠释引力的本质。

科学的发展就是这样的,总是在不断寻找更加普适的理论过程中向前发展的,时空弯曲确实比万有引力定律更加具有普适性,但科学家还会努力寻找比时空弯曲更具普适性的新理论,从而建立起大统一理论,能诠释自然界的四种基本作用力。

同时,不管一个科学理论有多普适,有多完美,最终还是要朝着实用性发展,最终还是要服务人类,造福人类!

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