物理学最深刻的理解之一,广义相对论本质上是牛顿第一定律的应用

老胡懂点星 2025-03-06 14:58:56

爱因斯坦的广义相对论,说白了,就是牛顿第一定律的应用。

这话可能有点让人惊讶。毕竟,牛顿说的是力,爱因斯坦谈的是时空几何,看起来风马牛不相及。但如果从物理学的演进来看,这两者的关系紧密得像是数学中的定义和定理。牛顿第一定律讲的是惯性参考系的存在,而广义相对论的核心,就是重新定义惯性,换句话说,是如何在弯曲的时空中找出惯性参考系。

惯性参考系是物理学的基础。牛顿的第一定律翻译成人话,就是如果没有外力,物体的运动状态不会改变。这里的关键词是“没有外力”。可问题是,什么是外力?地球上,苹果掉下来,我们说是重力作用,但这意味着地球对苹果施加了外力。而在广义相对论里,苹果其实是沿着时空的测地线自由运动,并没有受到真正意义上的力。如果换个角度看,这正是牛顿第一定律的另一种表述——在一个合适的参考系里,苹果是不受力的,它只是沿着自然的轨迹运动。

关键就在于“合适的参考系”。牛顿的世界里,惯性系是一个不受任何力作用的参考系,所有物理定律在其中都是相同的。伽利略已经意识到,在一个匀速直线运动的船舱里,你无法通过物理实验判断自己是在动还是在静。牛顿则更进一步,他明确提出了惯性参考系的概念,并把它作为整个经典力学的基石。

但牛顿没能解决一个更大的问题:如果宇宙中所有物体都在运动,我们该如何定义“绝对的静止”?这是一个隐形的难题。在经典力学里,我们默认总有一个惯性系存在,但并没有一个万物皆静的绝对参照。爱因斯坦的聪明之处就在这里。他没有去找这个“绝对惯性系”,而是重新定义了惯性。他的做法简单粗暴——不去找,而是让时空自己来适应惯性。

这就引出了广义相对论的核心。爱因斯坦要做的事情,就是在任何时空点上,都能找到一个局部惯性系,使得牛顿第一定律成立。数学上,这意味着在弯曲时空中,总能构造出一个局部的黎曼正规坐标系,使得在这一点上,度规的导数消失,测地线看起来像是直线。换句话说,在局部自由下落的参考系里,一切物体的运动看起来都像是匀速直线运动,这正是牛顿第一定律的直接应用。

这就是广义相对论的惊人之处。它没有推翻牛顿,而是把牛顿的理论嵌套进了一个更大的框架。在牛顿的世界里,惯性运动发生在欧几里得空间中,而爱因斯坦发现,只要局部保持惯性,就算整个时空是弯曲的,物理定律依然可以适用。这就是广义相对论的本质:重力不是一种力,而是时空几何的表现。换句话说,广义相对论是牛顿第一定律的延伸,只不过牛顿没能看到时空可以弯曲的事实。

这件事,在数学上体现得更为清楚。牛顿的第一定律隐含了一个重要思想:物体的运动可以用微分方程描述。在经典力学中,物体的运动由加速度方程决定,而加速度是速度的时间导数。但爱因斯坦发现,在一个弯曲的时空里,我们不能简单地使用普通的微分,而是必须用协变导数,也就是克里斯托费尔符号修正后的微分操作。这样一来,自由落体的物体就不会再有“力”,而只是沿着测地线滑行。

这意味着什么?意味着牛顿第一定律的“惯性运动”实际上可以推广到弯曲时空中的自由落体。而牛顿的第二定律 F=ma 其实只是第一定律的一个特例——在经典力学中,我们用外力来描述惯性偏离,而在广义相对论中,这种偏离是由于时空几何本身。

再来看牛顿的第三定律。这个定律说,作用力与反作用力相等且方向相反。但如果把这个原则放到广义相对论里,问题就有点微妙了。广义相对论里没有真正的“力”,只有能量-动量张量的守恒,而这正是牛顿第三定律在一个更高维的框架下的推广。简单来说,在一个弯曲时空里,作用力和反作用力的概念要让位给能量-动量的流动,而这个流动受到时空几何的约束。

这也是广义相对论的终极意义——它告诉我们,牛顿的三大定律并没有消失,而是以更深层次的方式存在着。惯性运动依然适用,但背景不再是固定的欧几里得空间,而是一个动态的、受能量-动量影响的时空流形。力的概念不见了,取而代之的是时空的曲率。作用与反作用依然成立,但要在更广泛的框架下理解。

牛顿的思想不仅没有过时,反而在广义相对论里找到了最优雅的归宿。爱因斯坦并没有推翻牛顿,而是完成了牛顿未竟的事业。广义相对论不是对牛顿理论的否定,而是一次最辉煌的补充。数学上,它把惯性系的概念推广到了弯曲空间;物理上,它让牛顿的定律不再依赖于绝对空间,而是与时空本身的几何结构融合在一起。

而这一切,其实就源于牛顿第一定律的一个简单问题:什么是惯性?

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评论列表
  • 2025-03-06 18:07

    悖论斯坦五大骗术V3: ——1.蔑视自然创造反公理假说。绝对速度,相对时空,无源场,,, ——2. 假说演绎方程(全称命题),数学冒充物理,搞虚幻数学“物理”概念,破坏基本概念和认知体系。虚幻数学相对时空、数学质量、数学能量。相对速度无穷多,有高低速之分吗?光是绝对速度钉子户?力与质量有宏观微观两套规则?数学追不上芝诺乌龟,物理可以。 ——3. 以不确定性观测精度攻击确定性引力公理,以认知进化祸害绝对真理。绝对真理1+1=2需要相对论修正吗?宏观电磁理论描述微观粒子电磁行为当然不行,两朵乌云和光电效应矛盾都是电磁理论的谬误,骗子却借机祸害伽利略变换! ——4. 指鹿为马,指马为鹿,“波粒二象性”,破坏了观测自然认知同与不同的确定性,祸害认知自然的核心根基。 ——5. 无中生有的假说(鬼)解释稀奇谎称证明全称命题,且无耻于悖论,诱骗别人证明没有鬼,搞万能骗术!!………水星进动证明的大笑话:(A).号称证明全称公设是欺骗。 (B).忽视了水星电磁力等影响因素(1974地外水星探测),居然弄出高精度?活见鬼还是见活鬼?(科学求真需要批判精神,虽异常艰难但绝不应包容悖论欺骗!)

  • 2025-03-06 18:09

    ⭕️⭕️天不生牛顿万古如长夜………一个有缺点的人,牛顿,站在自然哲学的巅峰,伟大的辩证归纳法。其后的哲学家都在山脚下爬,很多爬行的方向都是错的。莱布尼兹说,人类数学的一半工作是牛顿完成的。而且,牛顿让数学插上了翅膀得以进入物理现象演绎的新天地。牛顿建立了自然科学的大厦,其它人只是搞搞门窗,还有不少假说/证明的坏人总是趾高气扬地挖科学大厦的墙脚。

  • 2025-03-06 18:07

    牛顿研究上帝神学,是敬畏信任自然,希望自然哲学与上帝协调一致。牛顿归纳万有引力是只能如此理解(公设),不知道为什么有引力而且确定明天还有???这种人类认知自然的极限困惑(任何不变真理没有原因),成了悖论斯坦的搞骗技巧。居然有人贬低嘲笑牛顿。………自然绝对诚实有确定性/决定论,有复杂性::意识可以作用于人体(物质),对自然现象具有广泛扰动。万物普遍联系持续发展,复杂现象有观测困难的不确定性(水往低处流隐藏了万有引力)。修水坝不是改变自然法则,是意识作用下重复不变法则演绎新的自然现象。🍎信任自然/唯物主义,观测确定树上苹果数量,不是唯心主义/假说猜测不确定,观测归纳(必要充分真实)认知自然/真理,有了真理才有“因果思维”演绎论证推理,从来如此,只能如此,是人类生存和科学的唯一根本。………所有自然规律都是对过去自然现象的观测归纳,为什么这些规律在未来还是那样?没人知道(科学尽头),不知为不知也!❌过度好奇心与不诚实滋生欺骗!!信任自然/唯物主义的信念(观测归纳)是根本,假说诠释自然搞骗是祸害!!将绝对诚实的自然想象成上帝或神,是一种敬畏自然的信仰罢了。

  • 2025-03-06 18:08

    ❌质能方程是一个鬼把戏!!!———能量的具体内涵是动能和势能,是物理公理规定的物理概念。物质质量是其不变的内在本质,能量(动能和势能)都是物质相互作用和相对运动变化的度量(质量不变),是变化现象。能量不是物质的本质,咋能与孤立质量等效???场无质量居然有能量?………数学(包括逻辑)都是基于物理公理的演绎,超越物理公理的数学能量理解当然是虚幻(1+1=2是自然哲学/物理公理,牛顿定义自然哲学公理作为数学原理)。………🍎🍎物质的本质是带电质量体,物质不灭,电荷守恒,电磁力与万有引力统一于物质的不变本质。能量,力,场,波等宇宙一切自然现象,都是物质/粒子相互作用相对运动的变化现象,变化现象当本质(不变现象)是思维错乱丧心病狂。号称物质是波/波是物质/物质是能量,都是搞骗。质能等效是脱离基本公理的数学虚幻,欺师灭祖&蔑视自然,祸害基本概念和认知方法。———有人知道悖论斯坦的狗屁能量内涵是啥吗???狗屎核弹方程是如何应用的???………有趣的是木星象太阳一样自发光,它们的大气也相似。木星是裂变发光还是聚变发光??木星大气中的氦和氢有没有可能是裂变反应释放的???

  • 2025-03-06 17:41

    以速度为基准才是致命伤。速度本身是个相对量。

  • 2025-03-06 18:08

    有人说数学是工科之母,是有道理的!❌数学冒充物理是骗术:数学是语言推理比较表达功能的特例,是应用广泛的思维演绎工具,必须从公理前提出发才能获得确定性。认知自然/想知道能不能趟过一条河?依靠观测归纳,从来如此只能如此。🍎牛顿定义自然哲学公理作为数学原理//思维演绎因。广义物理观测发现新现象,辩证法归纳公理概念符号文字(形而上学),发现了不变现象/真理1+1=2等,创造了数学。❌绝对时空也是不变的真理,可无限细分叠加,不均匀弯曲时空搞微积分是笑话。为名利鼓吹数学,数学冒充物理(2维蚂蚁10维爸爸),虚幻无边,欺师灭祖!🍎数学冒充物理追不上芝诺乌龟,是骗术。解释光电效应,普朗克公式,数学能量,空间弯曲,光速不变,相对时空,波物场物论,量子X学,,,,假说数学冒充物理,有害无益。质能方程数学能量与相互作用力/相对运动有关系吗?一支笔一张纸摇脑袋认知自然?是悖论潘多拉。祸害物理、哲学也祸害了数学,祸害科学祸害子孙祸害国家,更爱破烂长衫子,名利之徒!悖论斯坦……一个用数学冒充物理,假说自然欺师灭祖祸害人类的名利骗子,他居然成了科学的时髦???

  • 2025-03-06 18:08

    ❌一群孔乙己,看不起短衣帮(看不起牛顿的经验归纳/实践出真知,迷恋悖论斯坦假说鬼把戏),自己受害于悖论斯坦创造假说和科幻之乎者也邪念,天天诠释相对论假说之乎者也,相对论长衫子实在是破烂(都是假说瞎编皇帝新衣,也木有理想惯性系)也不忍脱了去。搞假说,读书人偷书不算偷/假说科学不算假,趾高气扬地祸害子孙祸害国家!!!指桑骂槐骂“民科”(实际也是孔乙己,民科民粹是不知为不知,与伪科学何干???),都以为自己是举人(官科)!狗咬狗狗咬人。笑死个人。一些孔乙己只能挨丁举人的毒打。[偷笑][偷笑] 假说对假说,永远凑不拢,天天去搞假说之乎者也孔乙己骂假说孔乙己,骂短衣帮,号称修正牛顿。笑死人了。🐶🐶更爱真理是人类良知,更爱破烂长衫子是堕落,擅长崇洋媚外假大空!………相对论假说之乎者也,就是孔乙己的破烂长衫子。据说,全世界懂相对论假说之乎者也的人只有三个。但是,迷信相对论假说之乎者也的孔乙己,数量巨大!

  • 2025-03-06 18:09

    ❌以太的小胆太小了???以太是波动学派的(根基)托辞遮羞布,悖论斯坦干脆厚脸皮直接骗,让波搞独立单干/和物质质量说拜拜,来个二象性指鹿为马,无源场也用上!再诠释诠释,高速低速搞区别对待,宏观微观弄成不同,质量尺寸时间都弄成可以变,能量搞成数学能量,,,还不行?绝对时空也不要了,相对运动搞成残废/让光绝对运动,相对时空更美妙可惜惯性系不同意。又不行了??什么能难住骗子呢?换个假说继续骗,搞广义的,把空间也搞弯,轨道电子不干就不管它了,物质相互力也弄点鬼,,,,用假说无中生有(🍎哈哈,我说有鬼谁能证无?)号称证明全称命题,脸厚怕啥?坚决把大胆假说革命进行彻底/1955/game over? ❌❌悖论斯坦,悖论潘多拉,终身搞骗祸害人类科学。一个终身肮脏的灵魂。

  • 2025-03-06 21:29

    根本没有所谓的真理,谁能忽悠住绝大多数人,谁就是权威[呲牙笑]

  • 2025-03-06 18:07

    ⭕️⭕️不是空间弯曲是道德弯曲。 —— 引力是空间弯曲?力是普遍的物质相互作用,空间弯曲是相互作用吗?质量体弯曲了空间又反作用于自己,自己干自己惯性运动完蛋了?弯曲影响运动还是影响受力?弯曲导致空间移动/空间跑掉了?速度是多少??如何观测?弯曲空间欺负质量/平直空间是好人?空间如何知道材料密度差异?骗子能用空间弯曲改变汽车导弹的运动?空间弯曲能弯住升空气球吗?体积太大会被空间卡死吗?无中生有活见鬼!不知为不知不好吗??❌绝对时空是不变的真理,支撑了几何学与微积分/无限细分叠加,不均匀弯曲时空能微积分?……人人可知空间静止可入,对物体没有任何作用。他居然胡编人人不知的空间弯曲当真理,胡编人人可知的时间是虚幻,完全是道德弯曲,丧心病狂!………质量随相对速度变化,笑死人😄!相对速度无穷多,哪有高速低速之分?静质量是相对哪个速度参考系呢?各个方向质量不同吗?………苏格拉底说,真理是唯一的,因果关系/诠释无穷多/是骗。❌不要搞道德弯曲,绝对空间的非惯性系变化及其观测才是真正的航天问题。

  • 2025-03-06 18:09

    光速不变假说见证了高超的骗术!……光速可以测量,测量速度需要参考系,参考系改变了测量结果不变吗??笑死人了。 ———任何全称命题证伪当然有效,证明/证实当然无效。全称命题光速不变违背相对速度自然公理,已有效证伪!!!任何数学演绎能推理出来全称命题“光速不变”吗???无论多少次实验能证明全称命题“光速不变”吗???任何实验精度能证明“光速不变”吗???光速不变只能是创造假说当然是骗。相对光速/光速变化/超越光速当然都是正常现象。 光子穿越太空的引力偏折是光速不变吗??光反射驱动光帆光速不变??相对速度变化导致多普勒效应和红移,是光速不变??光子离开黑洞速度变吗?光子进入黑洞速度(当然超越光速)也不变吗?掩盖谎言需要更多谎言!………光速常数C是电磁经验公式的一个常数,不是光速不变,地球引力常数G当前还在努力提高观测精度。———量子不确定性原理如何解释光速不变这种无限的确定性???号称场的速度是光速,地球速度显然不同,难道地球场跑掉了??

  • 2025-03-06 18:09

    孔乙己看不起牛顿经验归纳/实践出真知/短衣帮,更爱假说相对论之乎者也长衫子。假说“所有天鹅都是黑的”,找到一只黑天鹅,写论文皆大欢喜,号称证明了!假说科学不算假/读书人偷书不算偷,都是伟大的突破,物理革命!。。。 然后诠释号称应用………前天有人打了一个很响的臭屁,比蝴蝶效应还要猛。今天果然下雨获得了应用,臭屁的应用十分广泛。………为什么世界上只有三个人懂的XX论,获得了如此广泛的应用呢??诠释一切,应用也靠诠释??答案只有孔乙己知道!———演绎卫星发射控制,都是不得不去用牛顿力学,清清楚楚的,需要写论文诠释吗?

  • 2025-03-06 18:08

    ❌证实/证明理论是骗术:::需要证明的真理/理论是骗,号称证明真理/理论也是骗!!!真理理论作为预测未来的全称命题,证伪当然有效,证明/证实当然无效。号称证明XX论和万有引力定律,都是骗。实验只能证明具体现象是真实。 认知自然/想知道能不能趟过一条河?没有经验知识无法演绎应用,创造假说也没用,只能依靠观测归纳。所有自然规律都是对过去的归纳,未来不变,不变的原因是不知道,只能信任自然!——“相对真理”也是骗术,真理是客观存在的绝对真理,人类诞生之前月亮不运动吗??引力有没有??都是显而易见!仰望星空信任自然的地心说需要认知进化,能否定绝对真理??地心说依据的现象变了吗?没有!号称相对真理是悖论斯坦蔑视自然_欺师灭祖_搞骗的伎俩。❌❌大胆假设(规律),细心求证,都是骗术,是悖论斯坦发家(科学家)的“两头骗”!用假设猜想后脑勺肯定没用,搞1000年可解释一切稀奇的鬼故事(假说假设,不是公设假定)也真不了,牛顿自然哲学反对任何创造假说!!!无人机,潜水艇,轮子,核弹的发明创造都是由公理和观测经验大胆演绎的结果/现象,与自然复杂现象一样,真理不变现象无穷多。质能方程演绎狗屎造核弹有用吗?

  • 2025-03-06 18:07

    ⭕️时光倒流是数学当物理的骗术!8分钟前的太阳光,亿万年前的琥珀苍蝇……人有意识记忆先后/物质没有位置速度先后(时间)!!用光观测雷电(来的快),声音观测雷电(有滞后),都不能改变雷电本身。绝对空间处处不同,钟摆移到月球变慢了需要相对论修正?谁的时间倒流了?时光倒流/动作回退?悖论斯坦跳楼摔不死,要往天上飘?❌号称应用相对论修正GPS原子钟的笑话: 狭义让钟变慢,广义让钟变快,关键是反复修正还是不行(误差90%)!详见论文“部分相对论效应对北斗原子钟性能影响分析” ⭕️ 时间是意识记忆先后多少的真实感觉。少年记忆增长多感觉时间多/慢,老年相反!为了观测和思考表达 ,抽象理想化定义(固定不变)时间,如同数字1等公设定义,源自观测经验,不是假说,不是现象真,用于表达现象真。观测静止或闭上眼睛都不影响时间流逝感觉/意识记忆,时间与运动无关。记忆有绝对顺序(不回退倒流)是绝对时间,观测时刻就是现在,时间流动的感觉就是意识记忆在发生。………绝对时空/相对速度清清楚楚是不变现象,相对时空是数学虚幻,白日做梦。宇宙时时处处可放羊?钟摆移到月球上不变?都是鬼把戏。

  • 2025-03-06 18:08

    真理都是简单的,不证自明的(不变现象)无法证明的(全称命题),可证伪/乐于辩证批判。悖论诠释号称证明(全称命题)是骗。古希腊哲学对真理的理解 —— 真理是不变的现象。水流现象千变万化是真实/不是真理。水往低处流,指南针,物质不灭,能量守恒,电荷守恒,1+1=2,绝对时空,相对速度,……都是不变的现象/真理/知道/确定性。号称人人不知的空间弯曲是真理,胡编人人可知的时间是虚幻!!是缺德笑话。科学/哲学追求确定性(知道)是生存的必须,鼓吹不确定(不知道)❌是鬼迷心窍丧心病狂。不变现象(科学)是观测归纳不是假说证明不是解释稀奇。……假说“所有天鹅都是黑的”,然后找到一只黑天鹅,就号称证明假说了??——— 所有物质100%由带电质量体/粒子构成(不变现象/本质),电子质子结合成中子,正负光子结合成中微子。……不显电性的中子,中微子,穿透材料/等离子体/微观电磁结构的能力强大,中微子极其微小,必然是穿透物质材料的惯性运动冠军。电子质子光子都带电,穿透力当然不行。——物体材料边缘亚原子尺度正负电场密集分布,带电光子电子受引力斥力作用,分裂成双缝干涉条纹,边缘衍射条纹,奇怪吗???

  • 2025-03-06 16:19

    是要脸上贴金还是盗取专利啊?

老胡懂点星

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