温度越低运动得越慢

梦兰看世界 2019-05-27 09:44:41

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文/(美)戴维·加芬克尔【原创首发,禁止复制抄袭,违者必究】

科学家做了很多实验来验

证相对论,这些实验涉及对牛顿引力理论的预言与爱因斯坦的引

①意思是说,成功的新理论既要解决旧理论解决不了的问题,又要同时能解释

理论已经成功解释的现象。一一译者注

力理论在太阳系弱引力场环境下的预言之间细微差别的精确测

量。

其中一个检验与相对论出现之前的一些观测结果有关:牛顿

的引力理论对水星轨道运动的预测与实际的观测之间有很微小的

差异,这个微小差异能被爱因斯坦的广义相对论完美地解释。另

一个检验是,日全食时爱丁顿观测到太阳的引力场引起了星光的

微弱弯曲。

这些效应都非常微小,因而人们会认为广义相对论可能水远

都不会对我们的日常生活产生什么影响,但对于任何使用全球定

位系统( Global Positioning System,GPs)的人而言,事实并非

如此。GPS是一个非常复杂的卫星网,每个人都可以利用GPS

确定自己的精确位置。

每颗卫星都会发射无线电信号,这个信号

包含了卫星的位置和发射该信号的时间等信息。一个GPS信号接

收器,至少需要接收到其中4颗卫星的信号,然后利用卫星的位

置信息和无线电信号以光速传播的事实就能计算出接收器的位

置。为保证GPS系统能正常工作,卫星的轨道信息必须十分精

确。此时,简单的牛顿引力理论就无法满足要求,必须用广义相

对论。

用广义相对论如何得到逃逸速度达到光速的天体的半径呢?

为了避免广义相对论所用到的深奥的数学知识,我们略去详细的

计算过程,直接给出结果(广义相对论的形式很优美,但计算很

复杂,如果你对详细的数学计算感兴趣,请参照广义相对论方面

的书)。

这个结果和牛顿引力理论的结果相同,即R=2GM/e

乍一看,这似乎是惊人的巧合,但其实不是。

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