爱因斯坦为了统一万有引力,想到了一个加速与重力间等价性的理论

  • 小编 发布于 2019-11-23 06:24:18
  • 栏目:科技
  • 来源:一起来学习地球物理学
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在地球物理学上,迄今为止仍然还有各个学界上的科学家学者们,认为爱因斯坦的相对论理论错了;虽然有这么一部分的科学家学者们,不那么认可爱因斯坦的理论;但是在科学界上,爱因斯坦的相对论理论一直都是普遍的被绝大多数的科学家所完全接受的;同时,通过科学家们无数个实验的验证结果来看,他们从实践上也证实了爱因斯坦对相对论观点中的一些预言。

爱因斯坦为了统一万有引力,想到了一个加速与重力间等价性的理论

在爱因斯坦的相对论中,有一个至关重要的结论,那就是质量与能量之间的转换关系;在他的相对论的理论中,认为宇宙空间里各个区域上,对所有的观察者而言,爱因斯坦在其中所假设的光速运行的轨迹是相同的,因此他认为在这个运行的轨迹里没有任何的物质事件,是可以超越光速而运转的。

假如给一个粒子或者是宇宙飞船不断地提供着能量,那么在空间中将会发生什么现象呢?

爱因斯坦为了统一万有引力,想到了一个加速与重力间等价性的理论

这个问题在爱因斯坦假定的观点,认为被加速的物体是自身的质量随着加速度的增大而增大,在质量增大的环境下,使得这种物体在更快的加速度环境中很难再进行运动;同时把一个粒子的运行速度加快到光速的范围,那么在物理学的定律上也是不可能的,因为那是需要非常巨量且无穷大的能量来持续推动着物体的运行的。

因此,爱因斯坦认为在宇宙中,物体的质量和能量都是等价的,它们二者彼此之间的关系,被爱因斯坦总结为一个非常著名的质能方程式E=mc²之中,而这个质能的方程式就是我们现代时期,迄今为止家喻户晓的物理学上唯一一个质能方程式。

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在爱因斯坦的相对论理论中,从他的E=mc²这个质量能量方程式开始建立的时候,很多的科学界上的学者们都不太怎么相信这个物理学的理论,后来当原子能的核武装置产生爆炸效能反应之后,在这其中的一些科学家们就彻底的相信了这个理论。

爱因斯坦在他的相对论原理中,提到了铀原子在核裂变为两个小的原子核时,很小的那一点原子质量亏损后会释放出一股巨大的核能能量;这个观点也就是他在质能方程式中,众多推论之一的高能物理学上的原理。

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因此,那些科学家们虽然相信了在大自然界当中,任何的物质在通常情况下后都包含着很大的能量因素,但是只是因为在当时的科学技术条件上与物理学的理论上,都没有找到过向外释放能量的基本原理和应用的途径;于是,就有了后来很多的科学家们,通过自己的努力去寻找传说中的反物质元素,用此来打通普通物质进行释放能量的有效途径,以此达到最终为全体人类服务的科学理念。

在爱因斯坦的广义相对论中,他曾还提出了等效的原理、广义协变性的原理与马赫的原理观点;其中,等效原理就是他在广义相对论中最重要的基本性理论之一,这个等效的原理实验依据就是根据引力的质量和物质的惯性质量之间的等价性,给出了一个引力场中的物理学规律,进而又根据这个原理,他又提出了更为著名的引力场的有关方程式,并且直接奠定了广义相对论上的理论基础。

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1939年,就在第二次世界大战阴云密布时,在当时的科学界上,科学家们已经意识到了原子裂变反应之后会产生巨大的科学应用,因此他们聚集在一起组成了一个团体来爱因斯坦进行游说,以此想让他放弃掉自己的和平主义者的顾忌,给当时时任美国总统的富兰克林▪德拉诺▪罗斯福写信,来劝说美国开始进行有关核能研究的实验计划。

于是,这就有了后来全世界著名的“曼哈顿工程”。

当后世因为核能武器的出现,而责备爱因斯坦对质能方程式的发现时,科学家们对于这样一个责备就好像因为坐了飞机发生遇难而责备牛顿发现了万有引力的理论一样,显得毫无任何道理可言;而相反,爱因斯坦提出了质能方程式,但是他并未直接的参与到这项工程中的任何一个研究中,并且他在自己的晚年,也是时常的陷入到那场巨大核能爆炸的惊惧之中。

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同样,爱因斯坦的相对论原理完美地结合了电磁理论之中有关的定律,但是这项理论却与牛顿的重力定律却产生了不相容性;从牛顿的重力学理论上来看,如果你改变了空间中的物质分布,那么整个宇宙中的重力场都因此将会同时发生改变,这个改变就意味着你可以发送一个比光速还要更快的信号,因此这就需要了绝对的或者普遍适应的时间上的概念;所以,牛顿的万有引力的理论观点在与爱因斯坦的相对论的理论上产生了一系列不相容的结果。

早在1907年时,爱因斯坦就已经想到了这个彼此理论之间不相容的观点问题,那时候爱因斯坦还在瑞士的伯尔尼专利局中工作;当时间来到1911年时,爱因斯坦进入到匈牙利的布拉格进行工作时,爱因斯坦这才有了足够的时间进行深入的思考着这个问题。

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爱因斯坦在后来的思考中,无意间发现意识到了物质的加速与重力场之间的密切关系:即在密封性的空间中的人,无法辨别自己对地板上施加压力的来源,是由于他自身对地球的重力场所产生的引力结果,以及还是由于在无引力空间中的加速结果而造成的。

但是,从爱因斯坦的这些理论中,我们知道了,如果我们不想让电梯碰撞的事件发生,那么我们就不能在电梯中进行加速运动或者自由坠落的时间上进行管控;如果我们的地球是一个平面的平整性结构,那么因此,科学家们就可以说这是因为苹果自身重量产生的重力落在了牛顿头上,这个观点就如同爱因斯坦所说的那样,因牛顿与地球表面的缘故,物体加速上升时而造成了牛顿头部被苹果砸中,这种物体加速度就是一种彼此之间等价的关系。

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但是,这样的一种加速的运动和重力场的等价性,在我们的地球是圆形的球体前提下,在科学界上完全是不可能成立的;因此,在我们地球与之相反一面的那个物体,将会被反向加速度而进行运动,使得这个空间里两个观察者之间的距离始终都是保持不变的。

1912年,爱因斯坦回到瑞士苏黎世时,在那里他无意间迸发出了一个非常奇特的灵感;他因此假设了在一个真实数学上的几何环境中进行了一些运动上的调整话,那么在地球的重力与加速度之间的等价性关系,是否因为这些运动的调整而成立呢?如果在三维的空间里加上了四维的时间因素,那么形成的这个空间与时间上的实体,又将会因为什么而变成弯曲的呢?对于以后的未来又将会产生一个怎样的结果呢?

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爱因斯坦带着这些问题,经过长时间的思考后认为,这些物体的质量和能量都将会造成时间和空间的弯曲变形,因此时空的弯曲又在科学界的某些研究方面上已经被科学家们所证实,比如在宇宙中的那些行星的天体与我们日常生活中所经常吃的苹果等;这类的物体在各种空间中就是趋向于作直线运动的物体形态;但是因此我们反过来讲,若如果它们的运行轨迹被地球重力场的环境影响下而变得弯曲时,那么就会被科学家们认为这是因为重力场的因素,而导致形成了宇宙中时空弯曲环境的主要原因。

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