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万有引力定律和广义相对论对引力的解释,本质上是对同一事物的两种描述而已,没有对错之分,只有适用范围之分;其中牛顿力学的描述形式简单,但只在弱引力场中生效,广义相对论的描述比较复杂,适用于所有场合。
在广义相对论中,爱因斯坦以时空弯曲来描述引力,并获得了巨大的成功,解释了很多万有引力定律解释不了的现象,根据广义相对论的描述,引力的本质就是时空弯曲,实际当中根本不存在“引力”这个事物。
但是我们在绝大部分的情况下,都是使用牛顿力学而非相对论力学,比如预测宇宙飞船的飞行轨迹用牛顿力学足够,哪怕描述白矮星这样致密的天体时,使用牛顿力学也能达到很高的精度。
只有在研究更为极端的现象,比如中子星、黑洞、巨大的星系时,万有引力定律才会出现较大偏差,此时爱因斯坦的广义相对论将发挥作用。
从本质上说,万有引力定律和广义相对论对引力的解释,都是对同一事物的不同描述,万有引力定律使用超距作用“引力”来进行解释,数学图像为引力场分布梯度,而广义相对论使用时空弯曲来解释,数学图像为弯曲的时空,两者其实等效的。只不过万有引力定律存在局限性,只适用于弱引力场中,而广义相对论适用于所有场合。
除了以上两种描述外,在物理学中还有其他描述引力的数学模型,比如量子力学试图把引力量子化,另外三种基本力,强力、弱力和电磁力均实现了量子化,都有着各自的传递粒子,量子力学预言引力的传递粒子是“引力子”,自旋为2,质量为零,但是目前科学家还未探测到引力子的存在。
所以即便万有引力定律是相对论在弱场下的近似,万有引力定律也无法被广义相对论完全代替,相比之下,万有引力定律的使用更加方便和简洁,而且在绝大部分情况下均能达到足够的精度,太阳系内的绝大部分天文现象,利用万有引力就可以进行精确预言,比如日全食的时间,某颗彗星的回归周期等等。
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