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和广义相对论相比,人们对牛顿理论产生的三大误解

科学探索万象经验2023-05-08

广义相对论成功解释了水星近日点进动、光线偏折、引力红移,这让很多人对牛顿理论产生了三大误解,他们认为牛顿理论并不能解释上述三个现象,但事实却恰恰相反。

事实上,行星的轨道并不是封闭的。由于水星离太阳较近,它近日点的进动会更明显。每一百年,水星近日点进动的测量值为5600.73''。这个数值并不是全部由太阳的广义相对论效应引起的,物理学家根据行星的岁差和其它行星的引力摄动,利用牛顿理论预测了5557.62''的进动值,还余下了大约43''无法得到解释。

如果物理学家没有对此深究,那么该问题就到此为止了。因为每一百年才43''的差值可以看成是小于1%的误差,这在理论上是可以接受的。所以,牛顿理论是可以解释水星近日点进动的。但是,问题在于,这小差值对应的直线距离太大了,物理学家无法忽略,这也就是广义相对论大显身手的地方。

我在前面的文章()也计算了牛顿理论和广义相对论所对应的行星轨道方程。我们可以看到,广义相对论的结果比牛顿理论的结果多了一个附加项,而这一项刚好可以解释43''的差值。除此之外,前面的项还要依靠牛顿理论计算更加方便。