江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

『量子科学论』广义相对论是怎样解决水星额外进动的问题？( 二 )


本文插图
每一颗行星都会对另一颗行星的运动产生不同的影响 ， 这取决于它的相对距离、质量、轨道邻近程度 ， 以及它是在该行星的内部还是外部 。 水星是最内层的行星 ， 可以说是最容易计算的行星：所有的行星都在水星的外围 ， 因此外围的行星都会使水星的近日点提前 。 以下是这些行星的影响 ， 其重要性依次递减：金星每世纪277.9” 。 木星:每世纪153.6” 。 地球：每世纪90.0” 。 土星：每世纪7.3” 。 火星：每世纪2.5” 。 天王星：每世纪0.14” 。 海王星：每世纪0.04” 。
还有其他的影响 ， 比如小行星和柯伊伯带天体的影响 ， 以及太阳和行星的扁率（非球形） ， 每世纪0.01"或更少 ， 因此可以忽略不计 。
『量子科学论』广义相对论是怎样解决水星额外进动的问题？
本文插图
总而言之 ， 这些影响加起来是每世纪水星的近日点会前进532" ， 如果我们把地球进动的影响加进去 ， 就得到每世纪前进5557" 。 但是我们观察到的是：水星近日点以每世纪5600"速度在前进 。
『量子科学论』广义相对论是怎样解决水星额外进动的问题？
本文插图
实际的进动要比牛顿预测的要大 ， 那么这是为什么呢？
『量子科学论』广义相对论是怎样解决水星额外进动的问题？
本文插图
第一个考虑解决的想法是水星内部还存在一颗未知的行星 ， 它的公转速度较快 ， 可以通过引力的影响给水星产生额外的推力 ， 或者太阳的日冕非常巨大；这两种情况都可能会产生所需的额外引力效应 。 但是太阳的日冕并不大 ， 也没有所谓的火神星！
第二个想法来自于西蒙·纽科姆和阿萨·霍尔 ， 他们认为 ， 如果我们把牛顿引力平方反比定律替换成另一个定律 ， 即引力与距离的2.0000001612次方成反比 ， 就可以解释水星的额外进动问题 。 言外之意就是牛顿错了 ， 正如我们今天所知道的 ， 如果修改牛顿的引力方程 ， 将会打乱月球 ， 金星和地球的轨道 ， 所以这是不可能的 。
第三个想法来自亨利·庞加莱 ， 他指出 ， 如果我们考虑到爱因斯坦的狭义相对论（水星平均以48公里/秒的速度绕太阳运行 ， 或者是光速的0.016%）就会得到部分（但不是全部）缺失的进动 。
『量子科学论』广义相对论是怎样解决水星额外进动的问题？
本文插图
正是将第二种和第三种思想结合在一起才产生了广义相对论 。 时空这个概念来自爱因斯坦的一位老师赫尔曼·闵可夫斯基 ， 当庞加莱把这个概念应用到水星轨道的问题上时 ， 朝着解决这个问题的方向就迈出了重要的一步 。 纽科姆和霍尔的观点虽然不正确 ， 但它表明 ， 如果引力比牛顿关于水星轨道的预测更强 ， 就可以解释水星的异常进动问题 。
当然 ， 爱因斯坦的伟大想法是 ， 物质/能量的存在会导致空间发生弯曲 ， 当一个物体离一个质量非常大物体越近的时候 ， 引力就表现得越强 。 而且与牛顿引力理论预测的偏差也越大 。
『量子科学论』广义相对论是怎样解决水星额外进动的问题？
本文插图
也就是说 ， 在大质量物体附近 ， 或者强引力面前 ， 物体所感受到的引力要比牛顿理论预测的要大 。 这就解释了为什么牛顿理论可以成功的解释其他行星的运动 ， 偏偏到了水星这里却不行 。 因为水星离太阳最近 。 在爱因斯坦的引力理论弥补了水星的额外进动以后 ， 还做出了一个非凡的预测 。
那就是当光线经过一个大质量天体时 ， 比如太阳 ， 会发生弯曲 ， 这一预言最后用来检验牛顿理论和爱因斯坦理论哪一个正确 。
『量子科学论』广义相对论是怎样解决水星额外进动的问题？


推荐阅读


上一篇：小丸子教育诗允老师@不会链传动的选型？实例分析过后就简单了！

下一篇：跳槽那些事儿@每日在岗近4万人，北京地铁小程序搞定防疫复工大难题